КОНСТРУКЦИИ КРЫЛЬЕВ СОВРЕМЕННЫХ САМОЛЕТОВ

До недавнего времени характерным примером конструкции крыльев для средних и тяжелых пассажирских самолетов являлось стреловидное крыло, состоящее из центроплана, двух средних и двух отъемных частей — консолей(рис. 14.7). Основную силовую часть крыла — кессон образуют два лонжерона, межлонжеронные панели, состоящие из обшивки, подкрепленной стрингерами, и средние части нервюр.

Сосредоточенные нагрузки передаются на кессон через усиленные нервюры. Внутренние объемы кессона герметизированы и исполь­зуются как баки-отсеки для размещения топлива.

Лонжероны — балочного типа. Обшивка и стрингеры верхних панелей, рассчитываемые на сжатие, изготовлены из высокопрочного алюминиевого сплава В95. Нижние панели, работающие на растя­жение, рассчитываемые на обеспечение усталостной прочности, вы­полнены из дюралюминия Д16.

Наиболее толстая обшивка установ­лена в корневой части крыла у заднего лонжерона в наиболее нагруженной зоне стреловидного крыла.

Рис. 14.7. Схема стреловидного крыла самолета Ту-134 (обшивка и стрингеры
условно сняты, нервюры показаны только усиленные)

I — центроплан, II — средняя часть крыла, III — отъемная часть крыла/

1 — бортовые нервюры, 2 — узлы навески закрылков, 3 — узлы
навески элерона, 4 — узлы крепления шасси

В стыке стреловидной части крыла с центропланом продоль­ный набор имеет излом. Здесь изгибающий момент от стреловидной части передается на центроплан в виде изгибающего и крутящего моментов. Для передачи последнего на обшивку предназначена бортовая усиленная нервюра. Усиленные нервюры установлены также в местах крепления шасси, закрылков и элеронов.

Все нервюры (и усиленные, и типовые) балочного типа ус­тановлены перпендикулярно заднему лонжерону крыла.

В рассмотренной конструкции широко применяется- химичес­кое фрезерование обшивки крыла и стенок лонжеронов глубиной 1,5...2,2 мм. Это дает уменьшение массы при сохранении требуемой прочности обшивки вблизи заклепочных швов, где ее толщина не уменьшается.

Носовая и хвостовая части средних и отъемных частей крыла не входят в основную силовую схему балки крыла. Они воспри­нимают только местные аэродинамические нагрузки.

Крепление частей крыла между собой осуществляется болтами, установленными по замкнутому контуру кессона.

В настоящее время с целью уменьшения веса конструкции крыла начали широко использоваться неразъемныекрылья. Типичным представителем подобного крыла является крыло самолета Як-42 (рис. 14.8).

Крыло самолета Як-42 - неразъемное, несъемное, стреловидное, большого удлинения. Оно состоит из центроплана и двух консолей.

Консоли выполнены с переменной относительной толщиной. Крепится крыло к 37 и 44 шпангоутам фюзеляжа по первому и второму лонжеронам с помощью фитингов из материала АК-6, титано­вых накладок (ВТ 2З) и титановых болтов.

Размах крыла - 34,88 м, площадь - 150 м² , угол установки - 3°, поперечное V = 0°, стреловидность по линии 1/4 хорд - 25°.

Основой конструкции крыла являются двухлонжеронные кессоны. Центроплан и два кессона между первым и вторым лонжеронами от нер­вюры 1 до нервюры 12 являются герметичными топливными баками.

Рис. 9.8. Схема крыла:

1 - предкрылки; 2 -вторая секция элерона; 3 - триммер; 4 - сервокомпенсатор; 5 - первая секция эле­рона; 6 - интерцептор; 7 - дефлектор концевой секции закрылка; 8- гаситель подъемной силы (спойлер); 9 - концевая секция закрылка; 10- дефлектор корневой секции закрылка; 11 - корневая секция закрылка

Вспомогательная конструкция включает съемный носок, хвосто­вую часть и законцовки.

Для изменения аэродинамических характеристик крыла на каж­дой консоли установлены следующие подвижные поверхности управления:

- однощелевой двухсекционный закрылок с дефлектором;

- двухсекционный элерон с сервокомпенсатором на первой секции и триммером на второй секции;

- спойлер и интерцептор;

- шестисекционный предкрылок.

В съемных носках крыла установлены трубопроводы
противообледенительнойсистемы.

На нервюрах 1 и 5 имеются узлы крепления главной ноги шасси.

На нижней панели для обслуживания и ремонта топливных баков (отсеков) выполнены съемные овальные люки-лазы.

Наряду с наиболее широко распространенным в современной авиации монопланным свободнонесущим крылом применяются так­же крылья с внешними (находящимися в потоке) силовыми эле­ментами, участвующими в работе их на изгиб и кручение. Такие схемы в настоящее время бывают двух типов: биплан и подкосный моноплан. Применение их для легких нескоростных самолетов с небольшой удельной нагрузкой на крыло, имеющих неубирающееся шасси, обеспечивает уменьшение массы крыла и снижение стоимости самолета.

Бипланная коробка крыльев представляет собой пространствен­ную ферму, нагруженную аэродинамическими и массовыми нагрузками.

Основная идея конструкции заключается в использовании большой строительной высоты бипланной коробки, характеризуемой отношением h/l. Если крылья свободнонесущих моно­планов имеют h/l = с/l = 0,015...0,025, то для бипланов h/l = 0,14...0,2.

Еще одним преимуществом биплана по срав­нению с монопланом является меньший размах крыльев, обеспечи­вающий меньшие габаритные размеры и меньший момент инерции относительно продольной оси самолета, т. е. лучшие маневренные свойства самолета.

Недостатком является большое лобовое сопротивление бипланной коробки, обусловленное взаимным влиянием верхнего и нижнего крыльев и наличием в потоке элементов фермы (стоек, расчалок) Кроме того, в эксплуатации бипланная схема требует частых про­верок и регулирования положения крыльев.

Рис. 14.9. Бипланная коробка крыльев полутораплана Ан-2 (показаны только
усиленные нервюры)

I — верхнее крыло, II—нижнее крыло,
1 — поддерживающая расчалка; 2 — несущие расчалки; 3 — стойка.

Бипланная коробка самолета полутораплана Ан-2 состоит из верхнего и нижнего крыла, несущих и поддерживающих лент-расчалок и стоек, которые соединяют крылья (рис. 14.9).

Каждое крыло представляет собой плоскую горизонтальную ферму, образованную двумя лонжеронами, усиленными нервюрами и внутренними расчалками. Крепление крыльев к фюзеляжу осуществ­ляется при помощи шарнирных стыковых узлов, не передающих моменты в вертикальной плоскости. Все расчалки имеют предвари­тельное натяжение, исключающее провисание их при перемене направления действующей в эксплуатации нагрузки. В полете с положительными перегрузками в лонжеронах крыла, представляю­щих собой балку на двух опорах, действуют сравнительно неболь­шие изгибающие моменты. Но в узлах крепления расчалок на лонжероны передаются значительные продольные сжимающие нагрузки.

Стойки полутораплана работают на сжатие, передавая нагрузки от одного крыла на другое. При этом несущие рас­чалки растянуты Поддерживающие расчалки нагружаются при отрицатель­ных перегрузках и при стоянке самолета на земле