Проектировочный расчет поперечного сечения
Тактико-технические характеристики самолета Bf 109 G-2. Полетные случаи нагружения крыла при маневре. Построение эпюр внутренних силовых факторов по размаху крыла. Выбор конструктивно-силовой схемы. Подбор сечений элементов продольного набора крыла.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 13.04.2012 |
| Размер файла | 764,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Пояснительная записка
к курсовому проекту
по дисциплине
«Прочность конструкций»
на тему:
"Проектировочный расчет поперечного сечения"
1. Подготовка исходных данных
Рисунок 1 - Самолет Bf 109 G-2
Таблица 1 - Тактико-технические характеристики Bf 109 G-2
|
Размах крыла, м |
9.92 |
|
|
Длина, м |
8.85 |
|
|
Высота, м |
2.50 |
|
|
Площадь крыла, м2 |
16.16 |
|
|
Масса, кГ |
||
|
пустого самолета |
2218.8 |
|
|
нормальная взлетная |
2935.4 |
|
|
максимальная взлетная |
3212.2 |
|
|
Тип двигателя |
1 ПД Daimler-Benz DB 605A-1 |
|
|
Мощность, л.с. |
1 х 1475 |
|
|
Максимальная скорость, км/ч |
||
|
у земли |
505 |
|
|
на высоте 8700 м |
640 |
|
|
Практическая дальность, км |
||
|
без бака |
545 |
|
|
с 300 л баком |
845 |
|
|
Максимальная скороподъемность, м/мин |
1398 |
|
|
Практический потолок, м |
12000 |
|
|
Экипаж |
1 |
|
|
Вооружение: |
одна 20-мм пушка MG 151 со 150 снарядами и два 7,9-мм пулемета MG 17 c 500 патронами на ствол. |
Самолет-прототип Bf 109 G-2 относится к многоцелевой категории:
максимальная маневренная перегрузка
минимальная маневренная перегрузка
максимальная крейсерская скорость
предельная скорость
минимальная крейсерская скорость
профиль Me-163
производная коэффициента подъемной силы по углу атаки
Таблица 2 - Полетные случаи нагружения крыла при маневре
|
Случай нагружения |
Перегрузка |
Скоростной напор |
Коэффициент |
Коэффициент безопасности |
Скорость |
Скорость |
|
|
8,0 |
13396,16 |
1,150 |
1,5 |
142,263 |
512,1 |
||
|
8,0 |
27118,544 |
0,526 |
1,5 |
210,417 |
757,5 |
||
|
4,0 |
27118,544 |
0,263 |
2,0 |
210,417 |
757,5 |
||
|
0,0 |
27118,544 |
0,000 |
2,0 |
210,417 |
757,5 |
||
|
-2,0 |
3394,19 |
-1,050 |
1,5 |
74,441 |
268,0 |
||
|
-2,0 |
27118,544 |
-0,131 |
1,5 |
210,417 |
757,5 |
Величины болтаночной перегрузки при следующих комбинациях скорости вертикального порыва и индикаторной скорости полета самолета:
· при на высотах от уровня моря до 6100 м
· при на высотах от уровня моря до 6100 м
· при на высотах от уровня моря до 6100 м
Рисунок 2 - Диаграммы ICAO при полете в болтанку и при маневре самолета
2. Построение эпюр внутренних силовых факторов по размаху крыла
2.1 Построение эпюр перерезывающих сил и изгибающих моментов (расчетный случай )
Геометрические параметры базового крыла:
Расчетная погонная нагрузка от аэродинамических сил :
где - относительная циркуляция крыла, состоящая из относительной циркуляции плоского крыла и поправок , учитывающих влияние закрутки крыла и наличия фюзеляжа.
Расчетная погонная нагрузка от инерционных сил массы крыла :
где - вес крыла в кГ.
Результирующая погонная нагрузка :
Таблица 3 - Погонные нагрузки в сечениях крыла
|
Параметр |
Номер сечения |
||||||
|
10 |
9 |
8 |
7 |
6 |
5 |
||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
|
0,0 |
0,10 |
0,20 |
0,30 |
0,40 |
0,50 |
||
|
0 |
0,496 |
0,992 |
1,488 |
1,984 |
2,48 |
||
|
1,2992 |
1,2879 |
1,2570 |
1,2018 |
1,1369 |
1,0582 |
||
|
0,0491 |
0,0463 |
0,0385 |
0,0267 |
0,0128 |
-0,0017 |
||
|
-0,2629 |
0,0592 |
0,0526 |
0,0460 |
0,0394 |
0,0329 |
||
|
-0,2695 |
|||||||
|
1,0854 |
1,3934 |
1,3481 |
1,2745 |
1,1891 |
1,0894 |
||
|
1,0647 |
|||||||
|
2,320 |
2,186 |
2,051 |
1,917 |
1,782 |
1,647 |
||
|
3854,133 |
4947,806 |
4786,951 |
4525,606 |
4222,360 |
3868,336 |
||
|
3780,629 |
|||||||
|
627,8816 |
591,6160 |
555,0798 |
518,8142 |
482,2780 |
445,7418 |
||
|
3226,251 |
4356,190 |
4231,871 |
4006,791 |
3740,082 |
3422,595 |
||
|
3189,013 |
|||||||
|
1 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
|
|
Параметр |
Номер сечения |
||||||
|
4 |
3 |
2 |
1 |
1' |
0 |
||
|
0,60 |
0,70 |
0,80 |
0,90 |
0,95 |
1,00 |
||
|
2,976 |
3,472 |
3,968 |
4,464 |
4,712 |
4,960 |
||
|
0,9722 |
0,8835 |
0,7804 |
0,6281 |
0,4940 |
0 |
||
|
-0,0158 |
-0,0285 |
-0,0404 |
-0,0471 |
-0,0426 |
0 |
||
|
0,0263 |
0,0197 |
0,0131 |
0,0066 |
0,0033 |
0 |
||
|
0,9827 |
0,8747 |
0,7531 |
0,5876 |
0,4547 |
0 |
||
|
1,513 |
1,378 |
1,244 |
1,067 |
1,042 |
0,975 |
||
|
3489,457 |
3105,961 |
2674,173 |
2086,501 |
1614,588 |
0 |
||
|
409,4762 |
372,9400 |
336,6744 |
288,7714 |
282,0054 |
263,8726 |
||
|
3079,981 |
2733,021 |
2337,499 |
1797,730 |
1332,583 |
-263,873 |
При дальнейшем расчете используются следующие формулы:
· длина i-ого участка
· средняя погонная нагрузка на i-ом участке
· приращение перерезывающей силы на i-ом участке
· перерезывающая сила в i-ом сечении
· средняя перерезывающая сила на i-ом участке
· приращение изгибающего момента на i-ом участке
· изгибающий момент в i-ом сечении
Таблица 4 - Определение и
|
Параметр |
Номер сечения |
||||||
|
10 |
9 |
8 |
7 |
6 |
5 |
||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
|
0 |
0,496 |
0,992 |
1,488 |
1,984 |
2,48 |
||
|
0,496 |
0,496 |
0,496 |
0,496 |
0,496 |
0,496 |
||
|
3226,251 |
4356,190 |
4231,871 |
4006,791 |
3740,082 |
3422,595 |
||
|
3189,013 |
|||||||
|
3791,221 |
4294,031 |
4119,331 |
3873,437 |
3581,338 |
3251,288 |
||
|
1880,445 |
2129,839 |
2043,188 |
1921,225 |
1776,344 |
1612,639 |
||
|
0 |
13728,560 |
11598,720 |
9555,536 |
7634,311 |
5857,967 |
||
|
-1880,445 |
|||||||
|
-940,223 |
12663,640 |
10577,130 |
8594,923 |
6746,139 |
5051,648 |
||
|
-466,350 |
6281,167 |
5246,256 |
4263,082 |
3346,085 |
2505,617 |
||
|
24612,820 |
25079,170 |
18798,000 |
13551,740 |
9288,662 |
5942,577 |
||
|
1 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
|
|
Параметр |
Номер сечения |
||||||
|
4 |
3 |
2 |
1 |
1' |
0 |
||
|
2,976 |
3,472 |
3,968 |
4,464 |
4,712 |
4,960 |
||
|
0,496 |
0,496 |
0,496 |
0,248 |
0,248 |
- |
||
|
3079,981 |
2733,021 |
2337,499 |
1797,730 |
1332,583 |
-263,873 |
||
|
2906,501 |
2535,260 |
2067,614 |
1565,156 |
534,355 |
- |
||
|
1441,624 |
1257,489 |
1025,537 |
388,159 |
132,520 |
- |
||
|
4245,329 |
2803,704 |
1546,216 |
520,679 |
132,520 |
0 |
||
|
3524,517 |
2174,960 |
1033,447 |
326,600 |
66,260 |
- |
||
|
1748,160 |
1078,780 |
512,590 |
80,997 |
16,432 |
- |
||
|
3436,959 |
1688,799 |
610,019 |
97,430 |
16,432 |
0 |
2.2 Построение эпюр крутящих моментов (расчетный случай )
Погонный скручивающий момент в i-ом сечении от распределенных аэродинамических и инерционных сил :
При расчете используются следующие формулы:
· длина i-ого участка
· средний погонный скручивающий момент на i-ом участке
· приращение крутящего момента на i-ом участке
· крутящий момент в i-ом сечении
Таблица 5 - Определение
|
Параметр |
Номер сечения |
|||||
|
9 |
8 |
7 |
6 |
5 |
||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
|
1,120 |
1,051 |
0,982 |
0,913 |
0,844 |
||
|
0,533 |
0,500 |
0,467 |
0,434 |
0,401 |
||
|
0,874 |
0,820 |
0,767 |
0,713 |
0,659 |
||
|
0,486 |
0,458 |
0,428 |
0,398 |
0,368 |
||
|
4947,806 |
4786,951 |
4525,606 |
4222,360 |
3868,336 |
||
|
3780,629 |
||||||
|
591,6160 |
555,0798 |
518,8142 |
482,2780 |
445,7418 |
||
|
2761,822 |
2511,010 |
2220,109 |
1925,832 |
1629,975 |
||
|
2636,416 |
2365,560 |
2072,971 |
1777,904 |
1489,710 |
||
|
0,496 |
0,496 |
0,496 |
0,496 |
0,496 |
||
|
1307,662 |
1173,318 |
1028,193 |
881,840 |
738,896 |
||
|
6736,771 |
5429,109 |
4255,791 |
3227,598 |
2345,758 |
2.3 Построение эпюры крутящих моментов (расчетный случай )
Погонный скручивающий момент в i-ом сечении в случае :
- для сечений, проходящих через элерон;
- для произвольного сечения;
.
При расчете используются следующие формулы:
· длина i-ого участка
· средний погонный скручивающий момент на i-ом участке
· приращение крутящего момента на i-ом участке
· крутящий момент в i-ом сечении
Таблица 6 - Определение
|
Параметр |
Номер сечения |
||||||
|
9 |
8 |
7 |
6 |
5 |
4 |
||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
|
4947,806 |
4786,951 |
4525,606 |
4222,360 |
3868,336 |
3489,457 |
||
|
3780,629 |
|||||||
|
591,6160 |
555,0798 |
518,8142 |
482,2780 |
445,7418 |
409,4762 |
||
|
194,779 |
171,464 |
149,791 |
129,437 |
110,568 |
1516,872 |
||
|
93,308 |
|||||||
|
183,122 |
160,628 |
139,614 |
120,003 |
101,938 |
1387,565 |
||
|
0,496 |
0,496 |
0,496 |
0,496 |
0,496 |
0,496 |
||
|
90,828 |
79,671 |
69,249 |
59,521 |
50,561 |
688,232 |
||
|
2067,356 |
1976,528 |
1896,856 |
1827,608 |
1768,086 |
1717,525 |
||
|
1 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
||
|
Параметр |
Номер сечения |
||||||
|
3 |
2 |
1 |
1' |
0 |
|||
|
3105,961 |
2674,173 |
2086,501 |
1614,588 |
0 |
|||
|
372,9400 |
336,6744 |
288,7714 |
282,0054 |
263,8726 |
|||
|
1258,257 |
1025,444 |
754,397 |
44,257 |
38,748 |
|||
|
46,406 |
|||||||
|
1141,851 |
889,921 |
45,332 |
41,503 |
- |
|||
|
0,496 |
0,496 |
0,248 |
0,248 |
- |
|||
|
566,358 |
441,401 |
11,242 |
10,293 |
- |
|||
|
1029,293 |
462,935 |
21,535 |
10,293 |
0 |
3. Проектировочный расчет крыла
3.1 Выбор конструктивно-силовой схемы
Расчетное сечение крыла - сечение №8.
Тип конструктивно-силовой схемы (КСС) зависит от интенсивности нагрузки :
где - изгибающий момент ; - ширина панели, см; - строительная высота, см.
Значению соответствует кессонная схема, но в силу конструктивных особенностей самолета необходимо применить лонжеронную КСС.
самолет крыло сечение силовой
3.2 Подбор сечений элементов продольного набора крыла
Толщина обшивки , мм, определяется из условия работы поперечного сечения на кручение:
где - максимальный расчетный крутящий момент в сечении; - удвоенная площадь контура, работающего на кручение; - расчетное напряжение в обшивке при сдвиге.
Обшивка - тонкий лист из алюминиевого сплава Д16 ().
Ближайшая большая стандартная толщина листа - .
Силы, действующие в верхней и нижней панелях крыла :
где - максимальный расчетный изгибающий момент в сечении.
Верхняя панель
Редуцированная площадь сжатой панели
где - критические напряжения сжатого пояса лонжерона (основного).
Материал пояса лонжерона - алюминиевый сплав В95 ).
Площадь сжатого пояса :
где - коэффициент восприятия усилий в панели поясами лонжеронов и стенок (для лонжеронного крыла ).
Профиль нестандартный, таврового сечения ().
Критическое напряжение местной устойчивости пояса лонжерона .
Скорректированное значение .
Площадь стрингера :
Подходящий стандартный профиль стрингера: уголок 410020 ГОСТ 13737-90 (). Материал стрингера - алюминиевый сплав В95.
Нижняя панель
Редуцированная площадь растянутой панели
где - коэффициент, учитывающий ослабление сечения отверстиями под болты и заклепки; - коэффициент, учитывающий концентрацию напряжений в зоне отверстий (значение приведено для алюминиевых сплавов); (алюминиевый сплав В95).
Площадь растянутого пояса :
где для лонжеронного крыла.
Профиль нестандартный, таврового сечения ().
Редукционный коэффициент обшивки :
Площадь стрингера :
где - редукционные коэффициенты по модулю упругости материалов стрингеров и поясов лонжеронов.
Подходящий стандартный профиль стрингера: уголок 410043 ГОСТ 13737-90 (). Материал стрингера - алюминиевый сплав В95.
В случаях нижняя панель сжимается с усилием соответствующая площадь сжатой панели составляет , что означает возможность работы нижней панели на сжатие, т.к. требуемая для этого площадь меньше площади растянутой панели.
Стенки лонжеронов
Поперечная сила :
где - средний угол конусности крыла.
Поперечная сила в лонжероне , в стенке .
Погонные касательные силы (ПКС) от сдвига :
в лонжероне ; в стенке .
ПКС от кручения :
Т.к. при дозвуковой скорости полета происходит догрузка переднего лонжерона, то суммарные ПКС ; .
Толщина стенки i-ого лонжерона :
Стенка - лист из алюминиевого сплава В95 ().
Ближайшие стандартные толщины листов: ; .
Стойки лонжерона и стенки
Сжимающие усилия в стойках :
где - дополнительные нормальные напряжения, возникающие в стенке при потере ею устойчивости; - шаг стоек, равный шагу нервюр.
Усилия в стойках лонжерона ; стенки .
Т.к. имеет отрицательное значение, в стойках лонжерона нет надобности. Из условия устойчивости при воздействии усилия площадь стоек стенки .
Подходящий стандартный профиль - уголок 410020 ().
Заклепочные швы
Срезающая сила, действующая на одну заклепку :
где - шаг заклепок; - количество рядов заклепок.
При и : ; . Для обеспечения технологичности заклепки должны быть одинаковыми:
.
Материал заклепок: сталь 1Х18Н9Т; диаметр: 5,0 мм.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Расчет основных элементов продольного, поперечного набора крыла самолета, элеронов, качалки, узлов крепления, обеспечение их прочности и устойчивости. Точность размеров, силовое взаимодействие с элементами конструкции, жесткие требования к стыковым узлам.
курсовая работа [2,5 M], добавлен 13.05.2012Техническое описание конструкции самолета "Су-26". Определение нагрузок на крыло. Определение крутящего момента и подбор толщины обшивки крыла. Подбор толщины стенок и сечений поясов лонжеронов в растянутой и сжатой зоне крыла, сечений стрингеров.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 14.06.2010Исходные геометрические характеристики элементов крыла и схема его нагружения. Задание свойств материалов для каждого элемента конструкции. Построение конечноэлементной модели и расчет ее устойчивости в Buckling Options. Перемещение лонжеронов крыла.
курсовая работа [4,9 M], добавлен 16.03.2012Расчёт аэродинамических характеристик самолёта. Границы допустимых скоростей. Расчет нагрузок на крыло. Значения параметров расчетного сечения крыла, спроектированного по статическим нагрузкам. Зависимость веса самолета от времени в типовом полете.
дипломная работа [2,3 M], добавлен 15.03.2013Определение подъемной силы крыла. Эпюра воздушной нагрузки на крыло. Расчет основных размеров сечения. Замена кессонной части крыла прямоугольным сечением из двух поясов и двух стенок. Определение размеров нижних поясов лонжеронов и толщины обшивки.
контрольная работа [72,9 K], добавлен 02.08.2013Выбор прототипа самолета по его характеристикам, являющимися исходными данными к проекту. Назначение эксплуатационной перегрузки и коэффициента безопасности. Определение нагрузок, действующих на крыло и выбор типа конструктивно-силовой схемы крыла.
методичка [500,7 K], добавлен 29.01.2010Технология производства лонжерона крыла самолета РСМ-25 "Robust" из композиционных материалов с подкосом. Определение нагрузок, действующих на крыло, обеспечение прочности и устойчивости конструкции; силовое взаимодействие, требования к стыковым узлам.
дипломная работа [7,7 M], добавлен 16.03.2012Построение расчетной схемы вала и эпюр внутренних силовых факторов. Расчет диаметра вала и его прогибов в местах установки колес; расчет на изгибную жесткость. Выбор типа соединения в опасном сечении вала. Расчет коэффициента запаса усталостной прочности.
дипломная работа [505,9 K], добавлен 26.01.2014Получение путем расчета аэродинамических характеристик самолета Ту-214 в диапазоне изменения высот и чисел Маха полета. Вычисление геометрических характеристик самолета. Подбор аэродинамического профиля крыла и оперения. Полетная докритическая поляра.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 15.02.2014Киль летательного аппарата – часть хвостового оперения самолета. Назначение, требования, и техническое описание киля. Конструктивно–силовая схема киля. Нормирование нагрузок. Проектировочные расчеты. Построение эпюр. Проектировочный расчет на прочность.
курсовая работа [2,7 M], добавлен 23.01.2008
