Проверка прочности воздухозаборника самолета

2.7. Проверка прочности воздухозаборника самолета

2.7.1. Исходные данные для расчета

Внутренняя обшивка: D = 1,8 мм, материал: сплав Д19, перфорация – диаметром 2 мм.

Расчетные нагрузки на воздухозаборник в случае Д'

Рис. 20

Заполнитель: ТССП-Ф-10П (ТУ-596-258-87), удельный весь заполнителя – g = 35±5 кг/м³; s_сж = 15 кг/см². Параметры заполнителя и перфорированной обшивки приведены на рис. 21.

Параметры заполнителя и перфорированной обшивки

Рис. 21

Внешняя обшивка: D = 1,2 мм, материал: сплав Д19.

Обечайка изготовлена из Д16Т, D = 1,8 мм, травленная с D = 1,8 мм до D = 1,2 мм. Максимальный размер клетки 101 на 120 мм. Характерные размеры и сечения представлены на рис. 22

Типовое сечение обечайки

Рис. 22

2.7.2. Расчет сечения в районе проставки в расчетном случае А'

Размеры рассчитываемого сечения приведены на рис. 23

Рис. 23

Находим момент инерции сечения:

I = å(0,4D³d) = 0,4·142,5³·0,12 + 0,4·192³·0,12 + 0,4·138,5³·d_пр = 638037,84 см⁴ .

Приведенная толщина внутренней общивки:

d_{пр. внутр. обш.} = [((p·138,5)/12,0208)·0,2·0,18 – p·138,5·0,18]/(p·138,5) .

Нормальные напряжения от изгиба воздухозаборника:

s = (М·d)/J·2 = (3948·192·38,2)/(638037,84·2) = 22,69 (кг/см²),

Избыток прочности

h = 2750/22,69 – 1 >> 1.

М = Р·l ; Р = 3948 кг; l = 38,2 см.

q = 22,69·0,12 = 2,72 кг/см

Проверяем ячейку травления на устойчивость от q = 2,72 кг/см. Схема нагружения ячейки приведена на рис. 24. Принимаем, что длинные края ячейки обшивки оперты

Схема нагружения ячейки обшивки

Рис. 24

Величина a/b = 101/120 = 0,841; К = 3,6.

s_кр = 2750 кг/см²,

h = 2750/355 – 1 = 6,746 ,

h >> 1

2.7.3. Проверка прочности внутреннего канала на осевое сжатие

Проверку прочности внутреннего канала на осевое сжатие проведем по методике изложенной в [6]:

Т_{действ.} = [P·l·(d + d₁)(d_в + d_н)p(d + d₁)]/2J = [3948·38,2²(138,5 + 142,5)²(0,12 + + 0,15)·3,14]/(638037,94·4) = 3958 (кг)

Действующая сжимающая нагрузка от q^p равна 2000·1,5 = 3000 (кг/м²).

Т = (p/4)(192² – 138²)·0,3 = 4198,74 (кг).

Суммарная нагрузка: åТ = 8157 кг.

Заполнитель маложесткий. Расчетные формулы для трехслойных панелей (6):

s_зап < 1,21qE_пр ,

L_i = E₁H/E₁B = 1,

a = ÖC + 1/[2,6(1 + 50)],

b = 1,21qE_пр/G_зап

С₁ = D_1рас/D₁

D₁= 4(z₀ – h – d_н)³ + 4(H – z₀)³ + 4l_i[z₀³ – (z₀ – d_н)³] ,

z₀ = [d_в² + 2d_в(d_н + h) + l_id_н²]/[2(d_в+ l_id_н)] .

Расчет по приведенным выше формулам дает:

z₀ = [0,15² + 2·0,15(0,12 + 2,8) + 1·0,12²]/[2(0,15 + 1·0,12] = 1,246 ,

D₁  = 4(1,246 – 2,8 – 0,12)³ + 4(2,27 – 1,246)³ + 4·1(1,246³ – (1,246 – 1,12³) = = 3,652 ,

B₂ = 0,15 + 0,12 = 0,27 (мм) .

Е_пр = 6,8·10⁵ кг/см². Принимаем для маложесткого заполнителя К = 0,2.

D_1рас = d_в³ + l_id_н³ = 0,15³ + 0,12³ = 0,00513 .

C₁ = 0,005103/3,652 = 0,001397 .

q = [2,0(1 – 0,001397)·Ö0,27·3,652]/[70,25(2,0 + 2,27)²] = 0,001548 .

Приведенный модуль сдвига:

G_зап = G_xz = 1,5·(d_c/t)·G_м ,

G_зап = G_yz = (d_c/t)·G_м,

Модуль сдвига заполнителя: G_м = Е_м/[2(1 + n)],

G_м = 6000/[2(1 + 0,25)] = 2400 (кг/см²) .

G_зап = G_xz = 1,5·(0,025/1,732)·2400 = 52 (кг/см²) ,

G_зап = G_yz = (0,025/1,732)·2400 = 35 (м/см²),

G_зап = Ö52·35 = 42,7 (кг/см²)

42,7 < 1,21·0,001548·6,8·105;

42,7 < 1273,7

т.е. заполнитель маложесткий.

b = 1273,7/42,7 = 29,83

a = Ö0,001397 + [1/2·29,83·(1 + 5 – 0,001397)] = 0,054025

Критическая осевая сила Т_кр:

Т_кр = 2·p·К·Е_прÖВ_zD₁ ·a = 2·p·0,2·6,8·10⁵Ö0,27·3,652 ·0,054025 = 45842 кг.

Избыток прочности

h = 45842/8157 – 1 = 4,62 .

Расчет напряжений во внутренних и наружных слоях трехслойной панели проведем в соответствии с [6]. Схема нагружения представлена на рис. 25.

Схема нагружения трехслойной панели

Рис. 25

q_в = q(1/(1 + d));

q_н = q(q/(1 + d));

d = l·(d_н/d_в) ,

l = E_1н/Е_1в = 6,8·10⁵/6,8·10⁵ = 1 ,

q = 8157/(p·140,5) = 18,48 (кг/см²),

d = 1·(1,2/1,5) = 0,8 ,

q_в = 18,48(1/(1 + 0,8)) = 10,27 (кг/см)

[s₀₂] = 27,5 (кг/мм²).

q_н = 18,48(0,8/1,8) = 8,21 (кг/см),

s_вн = 1027/0,15 = 68,5 (кг/см²),

s_н = 8,21/0,12 = 68,42 (кг/см²) .

Избыток прочности:

h = 27,5/0,685 - 1 = >> 39,14 .