Стрингерный фюзеляж

Продольный набор такого фюзеляжа (рис. 9.8) состоит из большого числа стрингеров, поперечный – из серии шпангоутов. Каркас покрывается жесткой обшивкой.

Мощный стрингерный набор совместно с обшивкой воспринимает изгибающий момент фюзеляжа. Доля изгибающего момента, воспринимаемая обшивкой, зависит от толщины обшивки и от частоты стрингерного набора. Чем толще обшивка и чем меньше расстояние между стрингерами, тем большее участие в работе на изгиб принимает обшивка. Крутящий момент и перерезывающая сила воспринимаются обшивкой. Таким образом, в обшивке стрингерного фюзеляжа возникают не только касательные, но и нормальные напряжения. Шпангоуты в стрингерном фюзеляже устанавливаются чаще, чем в лонжеронном. Частая установка шпангоутов улучшает работу стрингеров и обшивки при сжатии.

При изгибе стрингерного фюзеляжа сильно нагружаются осевыми силами стрингеры и обшивка, наиболее удаленные от нейтральной оси, и очень мало нагружаются стрингеры и обшивка вблизи этой оси.

В проектировочном расчете обычно принимают, что от изгибающего момента нагружаются только крайние панели подкрепленной стрингерами обшивки. Размер их определяется 1/4 габаритного размера рассматриваемого сечения фюзеляжа (на рис. 9.9 эти панели обведены штриховыми линиями). При этом расстояние между точками приложения результирующих внутренних сил панелей берется равным 2/3 габаритного размера сечения.

Рис. 9.8. Стрингерный фюзеляж (поперечное сечение)

Рис. 9.9. Размер панелей стрингерного фюзеляжа воспринимающих изгибающий момент: а – изгиб в вертикальной плоскости; б – изгиб в горизонтальной плоскости

Тогда осевая сила в верхней и нижней панелях

а в боковой панели

где Н и В – высота и ширина рассматриваемого сечения. Эта сила должна быть воспринята обшивкой и стрингерами панели.

Площадь поперечного сечения панели

где для растянутой панели s=sв, а для сжатой s=sкр, определяемое по формуле 5.22.

Площадь растянутой панели

где Sfстр – площадь поперечного сечения всех стрингеров панели; d– толщина обшивки;
– длина дуги панели; 0, 9 – коэффициент, учитывающий ослабление обшивки заклепочными швами.

Отсюда, задавшись толщиной обшивки, можно найти площадь сечения стрингеров,
а затем их типы и количество или, выбрав типы стрингеров и их количество, определить потребную толщину обшивки.

Площадь сжатой панели

где n – количество стрингеров; 30d – присоединенная ширина обшивки.

При этом следует учитывать, что присоединенная ширина обшивки не может быть больше расстояния между стрингерами по дуге D. Если же 30d> D, то нужно брать просто длину дуги D между стрингерами. Здесь при выборе типа стрингеров необходимо, чтобы критическое напряжение стрингера при заданном расстоянии между шпангоутами было не меньше взятого при определении площади поперечного сечения панели. Если оно получается меньше, то расчет надо повторить сначала, снизив соответственно sкр при определении Fсж.

В стрингерном фюзеляже так же, как и в лонжеронном, принято считать, что вертикальная составляющая перерезывающей силы воспринимается боковыми панелями обшивки, а горизонтальная составляющая – верхней и нижней панелями, при этом размер панели берется 2/3 соответствующего габаритного размера. Тогда погонная касательная сила в боковой панели будет

в верхней и нижней панелях

От крутящего момента в обшивке будет действовать погонная касательная сила

Общая погонная касательная сила в панели от перерезывающей силы и крутящего момента

а касательное напряжение

Необходимо, чтобы

где tкр – критическое касательное напряжение в обшивке, определяемое по формуле 5.21.