Конструкции с заполнителями

Исходя из условия расчета на прочность, толщина стенок лонжеронов, обшивки фюзеляжа, крыла и оперения могла бы составлять десятые доли миллиметра. Препятствием на пути создания достаточно легких конструкций является низкая устойчивость тонкостенных конструкций. Это препятствие можно устранить за счет использования конструкций с заполнителями. Наиболее широкое применение находят трехслойные конструкции, состоящие (рис. 3. 14) из двух внешних слоев, воспринимающих нагрузку, и внутреннего слоя, называемого заполнителем. Внешние (несущие) слои могут быть изготовлены из алюминиевых сплавов, текстолита, стеклотекстолита. В качестве заполнителя в конструкциях СЛА чаще всего используется пенопласт. Соединение внешних слоев с пенопластом осуществляется при помощи клея, чаще всего эпоксидного.

Изменение поперечной жесткости, получаемой от применения трехслойных конструкций с различной толщиной заполнителя, можно оценить по изменению отношения моментов инерции J_з/J. Где J_з -общий момент инерции трехслойной панели (см. рис. 3.14), состоящей из двух листов толщиной /2 каждый, разнесенных на расстояние h между ними, J-осевой момент инерции листа толщиной .



Рис 3.14 Трехслойная обшивка

Из графика, представленного на рис. 3. 15, а, видно, что уже при h/=5 отношение J_з/J =91, а при h/=10 отношение J_з/J=331.



Рис 3.15 К расчету изменения прочности и жесткости трехслойной обшивки при изменении толщины наполнителя

Благодаря увеличению момента сопротивления W трехслойная обшивка намного лучше, чем однослойная, работает и на поперечный изгиб. Изменение момента сопротивления трехслойной панели в зависимости от отношения h/ представлено на рис. 3.15.б. Из графика видно, что при h/=5 отношение Wз/W=15,2, а при h/=10 оно уже равно 30,1. Достаточно сказать, что применение трехслойных панелей в качестве обшивки СЛА при толщине заполнителя всего в 5... 6 мм позволяет исключить из силового набора крыла все типовые нервюры и стрингеры.

Клееные трехслойные панели выгодно применять в качестве обшивки крыла и с точки зрения аэродинамики, так как поверхность остается ровной, благодаря чему появляется возможность использовать ламинаризированные профили.

Для обеспечения местной прочности и жесткости в местах крепления и соединения панелей (рис. 3.16) вместо пенопласта необходимо проложить полоску из древесины, текстолита или другого достаточно жесткого и прочного материала.



Рис 3.16 Общий вид трехслойной панели

Широкое использование трехслойных панелей в элементах конструкции при сохранении заданной прочности и жесткости позволяет уменьшить массу СЛА на 10... 15%.

по материалам: П.И.Чумак, В.Ф Кривокрысенко "Расчет и проектирование СЛА"