Распределение усилий в сечении крыла

Напряженно-деформированное состояние крыла можно рассмот­реть, используя метод сечений. В сечении крыла действуют внутренние силовые факторы: поперечная сила Q, крутящий момент М_крут (в плоскости сечения) и изгибающий момент М_изг (из плоскости) (рис. 14.5).

Силовые элементы в современных авиационных конструкциях проектируются в соответствии с принципом распределения усилий для наилучшего (с точки зрения экономии массы конструкции) использования их несущей способности:

1.Изгибающий момент М_изг распределяется в основном между верхней и нижней панелями балки крыла в виде пары осевых усилий P_пан = М_изг / Н.

Чтобы Р_пан было меньше, панели удаляют на максимально возможную в пределах профиля сечения рабочую высоту Н. В сечении панели сила Р_пан распределяется в виде нормальных на­пряжений σ _Mизг между поясами (полками) лонжеронов, стрингерами и обшивкой пропорциональ­но их несущей способности на растяжение и сжатие, характери­зуемой в пределах упругости зна­чениями жесткости Е_iF_i.

Рис 14. 5. Усилия в сечении крыла и соответствующие им напряжения в элементах

Действием М_изг на стенки лонжеронов можно пренебречь, так как они расположены вбли­зи нейтральной плоскости изгиба и σ в них невелики. Но при непарал­лельности поясов изгибающий момент М_изг вызывает в стенках дополнительные поперечные нагрузки, которые суммируются с Q.

2. Усилие Q распределяется в основном между стенками лонжеронов в виде касательных напряжений τ _а. Стенки обладают наиболь­шей несущей способностью в восприятии Q, так как расположены в направлении ее действия и имеют большую жесткость на сдвиг G_iE_i, чем другие элементы сечения.

3. Крутящий момент М_крут распределяется в основном в виде напряжений τ _Мкрут, действующих в элементах сечения тонкостенной замкнутой конической оболочки, образованной обшивкой и стенками лонже­ронов. Эта оболочка обладает наибольшей несущей способностью для восприятия М_крут, так как имеет замкнутый контур, заполняющий большую часть профиля сечения, т. е. ее крутильная жесткость GJ_крут значительно больше, чем у других элементов (стрингеров, поясов).