В.И. Халиулин, О.В. Федяев,
(КГТУ им. А.Н. Туполева, г. Казань)
Конструкция планера самолета включает многочисленные агрегаты органов механизации крыла и управления. Все они имеют клиновидную форму в сечении. В настоящее время получили распространение три конструктивных схемы, отличающиеся способом придания жесткости конструкции:
- с помощью пластинчатого каркаса, состоящего из пересекающихся стенок или каркаса из нервюр;
- с помощью сплошного сотового блока;
- путем изготовителя верхней и нижней обшивок в виде тонких трехслойных панелей.
Из анализа технической литературы следует, что все три варианта примерно равноценны с точки зрения весовой эффективности. На их выбор существенное влияние оказывают габариты конструкции, технологические, экономические и эксплуатационные аспекты. Учитывая то, что складчатые конструкции (СК) занимают как бы промежуточное положение между каркасными и сотовыми, можно предположить, что они могут быть успешно применены в рассматриваемых органах механизации и управления.
Для оценки такой возможности необходимо решить, в первую очередь, две задачи: геометрическую - связанную с синтезом клиновидной складчатой структуры, и технологическую - определяющую способ изготовления СК из полимерных композитов.
В настоящей работе рассматривается первая задача.
Используя закономерности построения СК, разработаны трехмерные компьютерные модели клиновидных структур. Их внешние габариты и пропорции соответствуют типовым размерам агрегатов пассажирских самолетов.
В качестве основы приняты базовые структуры типа Z-гофра и V-гофра. Затем базовые структуры модифицировались для получения блоков СК переменной высоты.
Всего создано 8 компьютерных моделей структур. Пять вариантов выполнены в виде сплошных блоков, полностью заполняющих полость между обшивками. Три из них на основе модифицированного Z-гофра и два- на основе V-гофра. При этом использовалась как прямоугольная, так и полярная система координат. Остальные три варианта реализуют конструктивную схему с трехслойными обшивками. В качестве заполнителей сэндвич-панелей использованы структуры на основе Z- и V-гофров высотой 20 мм. При этом предложено новое техническое решение выполнения стенок, соединяющих верхнюю и нижнюю сэндвич-панель. Оно заключается в том, что стенки выполнены складчатыми заодно с заполнителем обшивок. В итоге верхняя и нижняя обшивки соединяются по складчатым стенкам посредством замкового соединения. Это увеличивает интегральность конструкции.
Предварительный анализ разработанных конструктивных схем показал, что наиболее эффективной в отношении жесткости является схема на основе Z-гофра. Однако при реализации такой конструкции возникают проблемы с устранением ступенчатости по одной из поверхностей (одна из обшивок контактирует только по узким участкам ребер зигзагообразных линий).
В настоящее время проводятся параметрические исследования на основе компьютерных моделей структур с целью поиска архитектурных решений, позволяющих обеспечить полное прилегание заполнителя к обшивкам.
Клиновидный заполнитель на основе V-гофра можно смоделировать с полным прилеганием к обшивкам, однако он проигрывает Z-гофру в весовой эффективности. В то же время V-гофр может оказаться более устойчивым к удару. Решение о выборе заполнителя будет приниматься как компромисс между требованиями по жесткости и ударостойкости.
Проведенные исследования показывают принципиальную возможность создания клиновидных конструкций с двумя типами складчатых заполнителей. При этом можно отметить следующие положительные качества конструкций типа рулей и закрылков на основе складчатых заполнителей:
- высокая интегральность, за счет снижения количества соединения:
- возможность удаления конденсата из полости между обшивками:
- сведение к минимуму механической обработки и использования вспенивающихся клеев.
|
