Крылья с моментной заделкой по одному лонжерону

В отличие от прямого крыла у стреловидного крыла изгибающий момент М лонжерона в сечении бортовой нервюры 1–2 дает составляющую Мsinc, что вызывает нагружение бортовой нервюры большим изгибающим моментом (рис. 4.10).

В прямом крыле крутящий момент передается с обшивки на борт фюзеляжа через бортовую нервюру. В стреловидном крыле крутящий момент передается на борт фюзеляжа с обшивки, кроме бортовой нервюры 1–2, нервюрами 2–2'–2'’ и 1–1'. Нервюра 2–2'–2'’ представляет собой двухопорную балку с консолью, загруженную распределенными силами с обшивки крыла, вызывающими ее изгиб. Нервюра 1–1' загружается также распределенными силами со стороны обшивки и представляет собой консольную балку, работающую на изгиб. Следовательно, здесь, в отличие от прямого крыла, большими изгибающими моментами загружаются бортовая нервюра 1–2 и нервюры 1–1' и 2–2'–2'’.

Проектировочный расчет такого крыла в сечениях, находящихся от сечения 2–2'–2'' на расстоянии большем, чем а (расстояние между лонжеронами в сечении 2–2'–2''), производится так же, как и расчет прямого моноблочного крыла.

При расчете корневой части делается допущение, что весь изгибающий момент воспринимается лонжероном. За ось жесткости здесь принимается ось лонжерона, относительно которой и подсчитывается крутящий момент. Часть крутящего момента на борт фюзеляжа передается изгибом нервюры 2–2'–2'', другая часть изгибом нервюры 1–1'.

Крутящий момент между нервюрами 2–2'–2'' и 1–1' можно распределить пропорционально квадратам площадей, ограниченных их контурами:

(4.35)

где Мкр – крутящий момент крыла; W1, W2 – площади, ограниченные соответственно контурами нервюр 1–1' и 2–2'–2''.

Тогда на нервюру 2–2'–2'' со стороны обшивки действует погонная касательная сила

(4.36)

От крутящего момента в узлах 2 и 2' возникнут реакции

(4.37)

Перерезывающая сила и изгибающий момент в сечении нервюры (см. рис. 4.10, а) будут

на участке носка

(4.38)

(4.39)

где Н – высота нервюры в рассматриваемом сечении; W2 отс – площадь, ограниченная контуром отсеченной части нервюры;

на участке между лонжеронами

(4.40)

(4.41)

где х – расстояние от лонжерона до рассматриваемого сечения нервюры.

На нервюру 1–1' со стороны обшивки будет действовать погонная касательная сила

(4.42)

Перерезывающая сила и изгибающий момент в сечении нервюры будут
(см. рис. 4.10, б):

(4.43)

(4.44)

Кроме нагрузок от крутящего момента на эти нервюры, как и на каждую нервюру крыла, действуют воздушные нагрузки с примыкающей к ним обшивки. Но в проектировочном расчете этими нагрузками из-за их относительно небольшой величины можно пренебречь.

Бортовая нервюра 1–2 нагружается изгибающим моментом

(4.45)

Отсюда видно, что с увеличением угла стреловидности растет и величина изгибающего момента бортовой нервюры и при углах c > 45° она становится больше величины изгибающего момента подфюзеляжного лонжерона. Для включения в работу на изгиб бортовая нервюра должна быть соединена по поясам с лонжероном и нервюрой 2–2'.

От Мб в узлах 1 и 2 возникнут реакции:

(4.46)

Эпюры перерезывающей силы и изгибающего момента приведены на рис. 4.10, в.
По величинам изгибающих моментов и перерезывающих сил определяются площади поперечного сечения поясов и толщины стенок лонжеронов, нервюр 2–2'–2'', 1–1' и бортовой нервюры 1–2.

У крыльев, максимальная толщина профиля которых сильно смещена назад, часто встречается схема с задним расположением лонжерона (рис. 4.11). Преимуществом этой схемы является возможность использовать лонжерон для крепления механизации и элеронов. Кроме того здесь изгибающим моментом от кручения нагружается только одна нервюра 2–2'–2'’, что также несколько упрощает конструкцию. Бортовая нервюра 1–2 нагружается изгибающим моментом

(4.47)

Рис. 4.11. Схема стреловидного крыла с задним расположением основного лонжерона