Самолет ЯК-42 состоит из следующих основных частей

1. Крыло - несущая поверхность, которая создает аэродинамическую подъемную силу, обеспечивающую полет самолета. Крыло принимает участие в обеспечении поперечной устойчивости и управляемости самолета. Крыло должно обладать высокой несущей способностью и минимальным аэродинамическим сопротивлением на основных режимах полета, иметь достаточную прочность и жесткость при наименьшей массе конструкции, а также хорошие технологические и эксплуатационные качества.

В полете, при взлете и посадке на крыло действуют следующие нагрузки: аэродинамические силы разряжения или избыточного давления, распределенные по поверхности крыла; массовые инерционные нагрузки от массы конструкции крыла, в том числе и его сила тяжести, распределенные по объему конструкции крыла; сосредоточенные нагрузки от инерционных сил и сил тяжести агрегатов и грузов, приложенных в узлах их крепления к крылу.
Все нагрузки, приложенные к крылу, уравновешиваются реакциями в узлах его крепления к фюзеляжу.

Основными элементами крыла являются: обшивка, лонжероны, продольные стенки, стрингеры, нервюры.

Конструкция крыла

1.1. Обшивка. Образует внешнюю поверхность крыла. На ЯК-42 используется металлическая обшивка из алюминиевых сплавов. Поверхность обшивки должна быть очень гладкой, допустимая шероховатость не более 5 мкм. С этой целью на обшивку наносится лакокрасочное покрытие с последующей полировкой.

Обшивка должна обеспечивать герметичность конструкции. Перетекание воздуха через щели в стыках обшивки увеличивает сопротивление крыла и ухудшает его аэродинамические качества.

Одна обшивка не может обеспечить необходимой прочности и жесткости крыла, поэтому ее изнутри приходится подкреплять каркасом, состоящим из продольного и поперечного набора. К продольному набору относятся лонжероны, продольные стенки и стрингеры. Поперечный набор состоит из нервюр.
1.2. Лонжероны представляют собой тонкостенные силовые балки, состоящие из поясов и связывающих их стенок. Силовые элементы лонжеронов изготавливаются из высокопрочных алюминиевых сплавов, сталей, титановых сплавов, КМ. При изгибе крыла пояса лонжерона работают на растяжение - сжатие, а стенка воспринимает касательные усилия. Для снижения массы конструкции материал поясов должен располагаться на наибольшем удалении от нейтральной оси сечения лонжерона.
1.3. Продольные стенки ставятся для увеличения жесткости крыла в вертикальном направлении. От лонжеронов стенки отличаются отсутствием силовых поясов. Слабые пояса в виде прессованных или гнутых уголков могут использоваться для удобства приклепывания к стенке обшивки.
1.4. Стрингеры используются для подкрепления обшивки. Конструктивно выполняются в виде гнутых или прессованных профилей различного сечения.
Стрингеры крепятся к обшивке и к нервюрам.
1.5. Нервюры обеспечивают сохранение в полете заданной формы профиля и восприятие местной воздушной нагрузки крыла. Обычно нервюры разрезаются в местах пересечения с лонжеронами и продольными стенками и стыкуются с ними по всей высоте с помощью отбортовок или стоек.

На ЯК-42 используются нервюры, изготавливаемые штамповкой из листа.
Края нервюр отгибаются для приклепывания к вертикальным стенкам и к обшивке. Избыточная прочность нервюры позволяет вырезать в ней отверстия облегчения. Для повышения устойчивости отверстия облегчения отбортовываются, а в стенке нервюры штампуются глухие канавки - зиги.

В местах приложения больших сосредоточенных нагрузок устанавливаются усиленные нервюры.
1.6. Органы управления на крыле. На концах крыла в хвостовой его части шарнирно подвешиваются элероны, которые обеспечивают управление и балансировку самолета по крену. Правый и левый элероны отклоняются в противоположные стороны и за счет разницы в подъемной силе крыльев создают момент крена.
1.7. Механизация крыла. Улучшение взлетно-посадочных характеристик самолета и, прежде всего, снижение его посадочной скорости и скорости отрыва на взлете обеспечивается применением средств механизации крыла. К этим средствам относятся устройства, позволяющие изменять несущую способность и сопротивление крыла. Они могут устанавливаться по передней кромке крыла - предкрылок, отклоняемый носок, по задней кромке - щитки, закрылки и на верхней поверхности крыла - тормозные интерцепторы (спойлеры).

Органы механизации перед посадкой отклоняются (и выдвигаются) на максимальные углы, обеспечивая прирост несущей способности крыла за счет увеличения кривизны профиля, некоторого увеличения площади крыла и за счет щелевого эффекта. Рост несущей способности крыла уменьшает посадочную скорость самолета. На взлете механизация отклоняется на меньшие углы, обеспечивая некоторое увеличение несущей способности при незначительном росте сопротивления, в результате чего сокращается длина разбега самолета.
Тормозные спойлеры обычно отклоняются на пробеге, обеспечивая резкое падение подъемной силы крыла, что позволяет более интенсивно использовать тормоза колес и сокращать длину пробега. Спойлеры также используются в полете для уменьшения аэродинамического качества и увеличения угла планирования при снижении.

2. Фюзеляж самолета предназначен для размещения экипажа, оборудования и целевой нагрузки - пассажиров, грузов и т.п. Фюзеляж объединяет в единое целое все основные части самолета. На самолете ЯК-42 фюзеляж используется также для размещения двигателей, в фюзеляже размещается топливо, шасси.

Фюзеляж должен отвечать следующим основным требованиям:

8. иметь минимальное лобовое сопротивление, включая сопротивление интерференции в сочленениях фюзеляжа с другими агрегатами самолета;

9. обеспечить удобное размещение экипажа и требуемый обзор из кабины на всех режимах полета;
10. обеспечить рациональную компоновку оборудования и грузов, а также полноценное использование внутренних объемов особенно в районе центра масс самолета;
11. обеспечить удобство погрузки, швартовки, выгрузки грузов, входа и выхода экипажа, пассажиров, включая аварийное покидание самолета;
12. иметь хороший доступ к агрегатам и проводкам оборудования с целью их осмотра и ремонта;
13. иметь рациональную силовую схему, обеспечивающую уравновешивание всех нагрузок при минимальной массе конструкции; обеспечить необходимые жизненные условия экипажу и пассажирам на больших высотах полета.
Выполнение этих требований обеспечивается высокой плотностью компоновки грузов и оборудования, рациональной компоновкой кабин экипажа, грузовых и пассажирских кабин, удобным расположением входных, погрузочных дверей и люков, оптимизацией силовой схемы фюзеляжа, тепло - звукоизоляцией кабин и т.п.
В полете и при посадке на фюзеляж действуют следующие нагрузки:
15. силы, передающиеся на фюзеляж от присоединенных к нему частей самолета

- крыла, оперения, шасси, силовой установки и др.;
16. массовые инерционные силы агрегатов, грузов, оборудования, расположенных в фюзеляже;
17. инерционные силы от собственной массы конструкции фюзеляжа;
18. аэродинамические силы, распределенные по поверхности фюзеляжа;
19. силы избыточного давления в герметических кабинах, отсеках оборудования, каналах воздухозаборников.

Основные элементы фюзеляжа: лонжероны, стрингеры, шпангоуты, обшивка, стыковые узлы.
2.1. Стрингеры и лонжероны - продольные элементы каркаса, проходящие, как правило, по всей длине фюзеляжа. Совместно с обшивкой они воспринимают нормальные усилия при изгибе фюзеляжа. Простые стрингеры и лонжероны изготавливаются из прессованных или гнутых профилей различного сечения.
Лонжероны отличаются от стрингеров более мощным сечением.

Для окантовки больших вырезов в фюзеляже используются лонжероны коробчатого сечения - бимсы, которые состоят из прессованных профилей, связанных между собой стенками и обшивкой.
2.2. Шпангоуты делятся на нормальные и усиленные. Нормальные обеспечивают сохранение формы поперечного сечения фюзеляжа. Усиленные шпангоуты устанавливаются в местах передачи на фюзеляж больших сосредоточенных нагрузок. На них располагаются стыковые узлы агрегатов, узлы крепления грузов, двигателей, крупного оборудования, перегородки гермоотсеков и т.п.
2.3. Обшивка изготавливается из металлических листов, которые формуются по форме поверхности фюзеляжа и затем приклепываются к каркасу. Стыки листов располагаются на продольных и поперечных элементах каркаса.

Крепление агрегатов самолета к фюзеляжу

Узлы крепления агрегатов к фюзеляжу устанавливаются на усиленных шпангоутах, которые выполняют роль жесткого диска, обеспечивают распределение сосредоточенных нагрузок по всему периметру оболочки фюзеляжа. Для передачи сосредоточенных нагрузок продольного направления стыковые узлы агрегатов должны быть связаны с усиленными продольными элементами фюзеляжа.

Перерезывающая сила крыла с каждой его половины передается на фюзеляж. С этой целью стенки лонжеронов и дополнительные продольные стенки крыла стыкуются с силовыми шпангоутами. На эти же силовые шпангоуты опираются и бортовые нервюры крыла, которые, собирая с замкнутого контура крыла крутящий момент, передают его в виде пары сил на эти опорные шпангоуты.

Крепление стабилизатора к фюзеляжу принципиально ничем не отличается от схемы стыковки крыла.

Крепление киля к фюзеляжу требует обязательной передачи его изгибающего момента на фюзеляж. С этой целью каждый лонжерон киля соединяется с силовым шпангоутом конструкции.

Крепление двигателей к фюзеляжу осуществляется как внутри к усиленным элементам каркаса, так и снаружи на специальных пилонах. Крепление пилонов к фюзеляжу подобно креплению стабилизатора или крыла.

Крепление шасси выполняется к усиленным шпангоутам и продольным балкам в нижней части фюзеляжа.

Вырезы под двери, окна, фонари, люки, ниши шасси нарушают замкнутость контура оболочки фюзеляжа и резко снижают ее крутильную и изгибную жесткость и прочность. Эти потери компенсируют путем создания по контуру выреза достаточно жесткой рамной окантовки. При малых размерах выреза такая окантовка создается в виде монолитной конструкции. Большие вырезы окантовываются по торцам силовыми шпангоутами, а в продольном направлении усиленными лонжеронами.

3. Оперение. Оперением называются аэродинамические поверхности, обеспечивающие устойчивость, управляемость и балансировку самолета в полете. Оно состоит из горизонтального и вертикального оперения.

Основные требования к оперению:

обеспечение высокой эффективности при минимальном лобовом сопротивлении и наименьшей массе конструкции; возможно меньшее затенение оперения другими частями самолета - крылом, фюзеляжем, гондолами двигателей, а также одной части оперения другой, отсутствие вибраций и колебаний; более позднее, чем на крыле развитие волнового кризиса.
Горизонтальное оперение обеспечивает продольное движение самолета относительно его поперечной оси. Горизонтальное оперение состоит из неподвижной поверхности - стабилизатора и шарнирно подвешенного к нему руля высоты. Горизонтальное оперение устанавливается в хвостовой части самолета.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9