фюзеляж самолета, преднапряженный постоянным усилием

Формула изобретения

Фюзеляж самолета, преднапряженный постоянным усилием с помощью поясов из высокопрочной проволоки, отличающийся тем, что пояса размещены на внутренней поверхности оболочки фюзеляжа, при этом пояса помещены внутри ребер жесткости, прикрепленных к внутренней поверхности оболочки фюзеляжа.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к самолетостроению.

Известен фюзеляж самолета (Киянов И.М. Преднапряжение трубопроводов, резервуаров, фюзеляжей постоянным усилием, создаваемым связью, авторское свидетельство N 1686059: Информационный листок N 161-98. - Оренбург, Оренбургский ЦНТИ, 1998), преднапряженный усилием с помощью высокопрочной проволоки и специальной связи, размещенных снаружи оболочки фюзеляжа.

Недостатком известного фюзеляжа, преднапряженного постоянным усилием, является то, что он имеет плохую обтекаемость. Кроме этого, наличие снаружи оболочки высокопрочной проволоки и связей, создающих в проволоке постоянное усилие, затрудняет обжатие оболочки при осуществлении технологии преднапряжения.

Технический результат - обеспечение гладкой поверхности оболочки фюзеляжа, хорошей обтекаемости и удобства осуществления технологии предварительного напряжения при высоком его качестве.

Техническое решение задачи обеспечивается тем, что в фюзеляже самолета, преднапряженном постоянным усилием с помощью поясов из высокопрочной проволоки и связей, пояса и связи размещены на внутренней поверхности оболочки (обшивки) фюзеляжа, при этом пояса помещены внутри ребер жесткости (шпангоутов), прикрепленных к внутренней поверхности оболочки фюзеляжа.

На фиг. 1 схематично изображен участок фюзеляжа (вид сбоку), на фиг.2 - разрез по А-А, на фиг.3 - разрез по Б-Б.

Фюзеляж самолета включает оболочку (обшивку) 1, преднапрягающие оболочку фюзеляжа самолета пояса 2, ребра жесткости (шпангоуты) 3, связи 4.

Оболочка фюзеляжа самолета испытывает большое давление воздуха изнутри. В оболочке 1 возникают нормальные напряжения, действующие в двух направлениях: кольцевых и им перпендикулярных - меридиональных. При этом нормальные напряжения в меридиональных сечениях в два раза больше, чем в кольцевых. Уже это говорит о необходимости ставить на определенном расстоянии друг от друга пояса 2. Расстояние между поясами устанавливается расчетом. Размещены пояса 2 внутри ребер жесткости 3. Пояса из высокопрочной проволоки необходимо преднапрягать. Но, во-первых, оболочка фюзеляжа самолета подвергается воздействию больших перепадов температур, во-вторых, коэффициент линейного расширения алюминиевого сплава и стали различен. Поэтому преднапрягать пояса необходимо постоянным при температурных и других перемещениях усилием, применив для этого специальные связи 4.

В фюзеляже можно разместить и пояса 3, и связи 4, чего нельзя сделать, например, в трубопроводах. Поскольку пояса работают на растяжение, а оболочка - на сжатие, то, размещая пояса внутри фюзеляжа, следует помешать их в ребрах жесткости 3.

Ребра жесткости выполняют несколько назначений: они увеличивают жесткость оболочки; увеличивают площадь меридионального поперечного сечения оболочки фюзеляжа самолета - ту площадь, по которой действуют в два раза большие нормальные напряжения; они заключают в себя пояса, работающие на растяжение.

Ребра жесткости, увеличивая жесткость оболочки, дают возможность увеличить постоянное усилие предварительного напряжения. Увеличение же усилия преднапряжения приводит к увеличению рациональности конструкции.

Поверхность оболочки фюзеляжа, будучи свободной от поясов и связей, обеспечит обтекаемость самолета. Кроме этого, свободная поверхность оболочки позволит обжимать фюзеляж, создавая в нем усилие предварительного напряжения.

Преднапряжение оболочки фюзеляжа постоянным усилием с помощью поясов из высокопрочной проволоки и связей, обеспечивающих постоянство усилия, дает экономию материала оболочки и проволоки, увеличивает надежность и долговечность конструкции, поскольку такое преднапряжение уменьшает вибрацию деталей и снижает амплитуды колебаний напряжений.

Экономия материала высокопрочной проволоки получается за счет того, что работа усилия в поясах, подсчитанная по теореме Клайперона, при постоянном его значении в два раза больше той работы, которая получается при обычном преднапряжении.

Экономия материала удешевляет конструкции и делает их легче, что для самолета имеет большое значение. Кроме экономии материала преднапряжение фюзеляжей постоянным усилием увеличивает прочность и надежность самолета в целом.

Оборудование фюзеляжей, преднапряженных постоянным усилием, производится обычным порядком. Стальные элементы защищаются от коррозии оцинковкой, обмазкой битумом или оболочкой из полихлорвинила. Теплоизоляция фюзеляжа помещается между ребрами жесткости, закрывая их.