ФГБОУ ВПО “Воронежский государственный

технический университет”

Н.В. Лосев А.П. Будник

ПРОЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИЙ САМОЛЕТОВ:

КУРС ЛЕКЦИЙ

Утверждено Редакционно-издательским советом

университета в качестве учебного пособия

Воронеж 2012

УДК 621.313

Прочность конструкций самолетов: учеб. Пособие / н.В. Лосев, а.П. Будник. Воронеж: фгбоу впо "Воронежский государственный технический университет", 2012. 85 с.

В учебном пособии рассмотрены представлены общие сведения и методики расчета крыла. Расчет крыла предусматривает определение расчетных нагрузок и построение эпюр нагрузок действующих на крыло.

Издание соответствует требованиям Федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению подготовки студентов специальности 160201 и 340100 “Самолето- и вертолетостроение”, по дисциплине “Прочность конструкций самолетов”.

Табл. 3. Ил. 37. Библиогр.: 4 назв.

Научный редактор канд. техн. наук, доц. Е.Н. Некравцев

Рецензенты: филиал ОАО «Корпорация «Иркут» в г. Воронеже канд. техн. наук, доц. В.В. Самохвалов

© Будник А.П., Лосев Н.В., 2012

© Оформление. ФГБОУ ВПО

«Воронежский государственный технический университет», 2012

О главление

УДК 621.313 2

Прочность конструкций самолетов: учеб. пособие / Н.В. Лосев, А.П. Будник. Воронеж: ФГБОУ ВПО "Воронежский государственный технический университет", 2012. 85 с. 2

Тангенциальное ускорение 8

Если в уравнениях (3), (4) выделить члены, зависящие от веса самолета, и отнести их к его величине, получим: 8

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 83

Введение

Данный конспект лекций в основном предназначен для использования студентами специальности 160201 и 340100 «Самолёто и вертолетостроение», также им могут пользоваться и студенты других специальностей. Конспект лекций написан в соответствии с Государственным образовательным стандартом по данной специальности.

В конспекте лекций представлены общие сведения и методики расчета крыла. Расчет любого элемента конструкции на прочность состоит в определении напряжений, возникающих от нагружения и сравнения их с разрушающими. Расчет крыла предусматривает определение расчетных нагрузок и построение эпюр нагрузок, действующих на крыло.

Лекция 1. Общие сведения о курсе

В курсе изучается расчет самолетных конструкций на прочность, жесткость, устойчивость.

Прочность – способность конструкции выдерживать нагрузки.

Жесткость – способность сопротивляться перемещению.

Устойчивость – способность упругой системы сохранять равновесие.

Расчет конструкции включает в себя:

1. Выбор расчетной схемы.

2. Определение внешних нагрузок.

3. Определение параметров напряженно деформированного состояния элементов, предпочтительно напряжений.

4. Сравнение действующих напряжений с разрушающими – выполение условия прочности.

Лекция 2. Виды и типы нагружения

Нагружение самолета

Нагрузки действующие на самолет в полете переменны по времени, величине, направлению и характеру распределения.

1.Подъемная сила крыла Р₀, распределенная по его поверхности. Равнодействующая этой нагрузки приложена в центре давления (рис. 1).

2.Подъемная сила горизонтального оперения Р_ГО, уравновешивающая момент сил относительно оси z, проходящей через центр тяжести самолета.

3.Сила тяги двигателя Т₀.

4.Сила лобового сопротивления Q₀.

5.Вес самолета G .

Однако нагрузки, действующие на горизонтальное оперение Р _{г о}, малы по сравнению с подъемной силой крыла, поэтому для упрощения анализа ими можно пренебречь. Одновременно будем полагать, что равнодействующие аэродинамических сил и тяги двигателей проходят через центр тяжести самолета, а тяга двигателей, кроме того, параллельна вектору скорости Vо (рис. 2).

Из условий равновесия

P₀=G; Q₀ =T₀,

т. е. в равномерном горизонтальном полете подъемная сила крыла равна весу самолета.

В криволинейном полете равновесия сил и моментов, действующих на самолет, не будет.

Н еуравновешенные составляющие сил и моментов будут вызывать линейные и угловые ускорения.

Рис. 1

Допустим, что самолет совершает неравномерный криволинейный полет вертикальной плоскости. Центр тяжести его описывает некоторую кривую А- А (рис. 3.) с центростремительным ускорением j_y и ускорением по траектории j_х . Самолет вращается при этом относительно оси z, проходящей через центр тяжести, с угловым ускорением w.

В первом приближении можно рассматривать движение самолета по траектории как материальной точки с массой, равной массе самолета. Тогда уравнения движения в скоростной системе координат запишутся так:

(1)

(2)

где g - ускорение силы тяжести;

Р, Q- подъемная сила и лобовое сопротивление;

р - угол наклона траектории.

Указанные нагрузки рассматриваются в скоростной, или поточной, системе координат, в которой ось х параллельна вектору скорости V.

Рис. 2

В связанной системе координат ось х жестко связана с самолетом, т. е. связанные оси повернуты относительно поточных на угол атаки а. Если угол атаки а считать достаточно малым, то sin α ≈0, cos α ≈ 1, различия между аэродинамическими силами в осях, связанных с самолетом, и скоростных осях становятся несущественными я уравнения могут быть записаны так:

(3)

(4)

где V - скорость по траектории;

г - радиус кривизны траектории.