§ 6. КОНСТРУКЦИЯ ЭЛЕРОНОВ

Конструктивно элерон изготовляется, как правило, по однолонжерон-ной Схеме (рис. 6.21). При разработке конструкции элерона над остремить-ся уменьшить массу балансиров, добиваясь, чтобы центр масс элерона бьш возможно блие к оси вращения. Это достигается более передним расположением лонжерона, применением более тонкой обшивки на хвостовой части элерона, расположением механизма управления триммером в носовой части элерона и т.п. К продольному набору элерона относятся и стрингеры, которые служат для подкрепления обшивки. Поперечный набор элерона состоит из нервюр. Сверху каркас закрывается металлической обшивкой. Изгибающий момент элерона воспринимается поясами лонжеронов, в которых возникают нормальные напряжения. Перерезьшающая сила воспринимается в основном стенкой лонжерона и частично обшивкой. Крутящий момент воспринимается замкнутыми контурами, образованными обшивкой и стенкой лонжерона.

Лонжерон обьмно представляет собой балку швеллерного или двутав-ряэвого сечения. Изготавливается лонжерон чаще всего штамповкой из листового материала, к которому для создания более мощных поясов в необходимых случаях приклепьшаются еще и уголки. Лонжерон в больших элеронах тяжелых самолетов по конструкции аналогичен лонжеронам крьша, т.е. состоит из верхнего и нижнего поясов, выполненных из тавровых или уголковых профилей, и соединяющей их стенки. Для уменьшения массы балансира лонжерон иногда размещают впереди оси вращения элерона. К лонжерону крепятся узлы навески элерона и рычаг уп1<авления им.

Стрингеры имеют небольшую площадь поперечного сечения и вьшолняются обычно из уголковых профилей. Задний стрингер точно такой же конструкции, как и задний стрингер крьша.

Нервюрысостоят из двух частей: носка и хвостика. Они изготовляются штамповкой из листового материала. Стенки нервюр, отгибаются для крепления к стенке лонжерона. Для обеспечения более высокой точности при сборке крепление стенок нервюр к лонжерону может производиться при помощи уголков, предварительно закрепленных на стенке лонжерона. Эти утопки одновременно подкре;пляют стенку лонжерона.

Обшивка крепится к каркасу заклепками с потайной головкой. Соединение листов обшивки чаще всего производится встык в продольном направлении по поясу лонжерона, в поперечном направлении - по поясам нервюр. Для крепления кронштейнов узлов навески в носке элерона делаются. вырезы. Разрез нарушает контур носка, воспринимающий кручение, и поэтому часто для сохранения требуемой прочности на кручение в этом месте приходится усиливать хвостовой контур. Усиление это может производиться устройством позади лонжерона еще одного замкнутого контура с более толстой обшивкой (под обшивку хвостика подкладывается дополнительный лист материала, что обеспечивает получение в этом месте более толстой обшивки), или постановкой косых нервюр, которые своим изгибом передают крутящий момент носка на участке выреза (рис. 6.22),

Рис, 6,21, Схема поперечного сечения элерона

Рис. 6.22. Компенсация выреза в носке элерона

Рис. 6.23. Кронштейн навески элерона на крыле

/кронштейн

Шарнирный подшипник

Шаргарныа подшипник.

Рис. 6.24. Ориентирующийся кронштейн навески элерона на крыле

В последнее время в конструкции элеронов Широкое применение находят nanejra с заполнителями. Хвостовая часть небольших по размеру элеронов легких самолетов может быть вьшолнена из двух листов обшивки, в пространстве между которыми находится легкий заполнитель. Обшивка больших элеронов тяжелых самолетов может быть слоистой. Наружш>ш и внутренний слои обшивки вьшолняются из очень тонкого листового материала, между ними находится слой заполнителя. Заполнитель может быть сотовым или из пенопласта, В такой конструкции отсутствуют стрингеры и необходимо меньшее количество нервюр.

Крепление элеронов к крьшу производится при помощи узлов навески, В узел навески входит кронштейн, закрепленный на крыле, кронштейн на элероне и шарнирный болт. Конструктивное оформление узлов навески весьма многообразно. Кронштейны изготовляются литьем, штамповкой, - сваркой с необходимой последующей механической обработкой; встречаются конструкции фрезерованных и клепанных кронштейнов.

На рис. 6.23 показана конструкция кронштейна, закрепленного жестко на крьше. В ушке кронштейна устанавливаехся шарнирный подшипник, что уменьшает трение и исключает возможность заклинивания элерона от перекоса его оси вращения при деформации крьша в полете.

На рис. 6.24 изображена конструкция ориентирующегося по размаху кронштейна.

Часто на элеронах, чтобы не делать больших вырезов в носке для постановки шарнирного болта, устанавливаются кронштейны с промежуточной серьгой (рис, 6,25, а). В этом случае серьга шарнирным болтом крепится к кронштейну элерона при его сборке, а монтаж и демонтаж элерона осуществляется при помощи вспомогательных болтов, имеющих хороший доступ снаружи. В ориентирующихся по размаху узлах серьга крепится к кронштейну крьша при помощи одного вспомогательного болта (рис. 6.25, б), в жестких узлах - при помощи двух болтов ( рис. 6.25, в).

Кронштейн на элероне чаще всего выполняется в виде проушины (рис. 6.26). Если он изготовлен из алюминиевого или магниевого сплавов, то в ушках его под шарнирный болт устанавливаются стальные втулки, что предотвращает быстрый износ кронштейна и появление люфтов.

Кронштейн элерона устанавливается на его лонжероне и связывается с нервюрой. Соединение кронштейна с нервюрой разгружает стенку лонжеро- на и исключает ее прогиб.

При большой осевой компенсации ось вращения часто целесообразно разместить позади лонжерона. Расположение лонжерона за осью вращения в этом случае не позволяет рационально использовать строительную высоту

Рис. 6.25. Узел навески элерона с промежуточной серьгой: / - кронштейн на крыле; 2 - серьга; 3 -крониггейн на элероне; 4 - вспомогательный болт;5 - шарнирный болт

2 3

Рис. 6.26. Кронштейн навески на элероне

элерона и приводит поэтому к увеличению массы лонжерона и к смещению назад центра масс, что, в свою очередь, требует дополнительного увеличения массы балансиров.

В случае расположения оси вращения позади лонжерона в его стенке делается вырез для прохода кронштейна крыла. Вырез подкрепляется основанием кронштейна элерона (рис. 6.27). Этот кронштейн также связывается с нервюрой. . .

Крайние узлы навески, особенно на небольших по размерам элеронах, часто делаются в виде торцевого шарнира (рис. 6.28).

Рычаг управления элероном, как уже указывалось выше, желательно размещать в сечении узла навески или вблизи его. Часто кронштейн узла навески на элероне и рычаг управления представляют собой одну деталь (рис. 6.29). Устанавливать рьмаг управления элероном следует так, чтобы он при требуемом плече как можно меньше выходил в поток.

Рис. 6.27. Узел навески элерона прн расположении осн вращения позади лонжерона

Рис. 6.28. Торцевой узел

Ось вращения

Элерон

§ 7. ПЮЕКТИРОВОЧНЫЙ РАСЧЕТ ЭЛЕРОНА

Проектировочный расчет эперона основан на допущении, что весь изгибающий момент воспринимается поясами лонжерона, перерезывающая сила - стенкой лонжерона, крутящий момент - обшивкой. При этом за ось жесткости принимается ось лонжерона н относнтепьно ее подсчитывается крутящий момент.

Площадь поперечного сечения поясов лонжерона подбирают по нескольким наиболее нагруженным сечениям:

F п 0,95Нар .

где М изгибающий момент в рассматриваемом сечении; И - высота лонжерона в рассматриваемом сечении ; а - критическое напряжение пояса лонжерона , опре-пеляемое в соответствии с рекойендациямн, приводимыми в справочной литературе.

Стенка лонжерона имеет, как правило, постоянную толщину по размаху. Подбирают ее по наибольшему значению перерезывающей силы:

5 =-5пш-.

где т,

разр ,

- разрушающее касателыюе напряжение, определяемое по формулам, прн-водийьнй в справочниках.

Толщину обшивки находят из условий работы элерона на кручение:

06=-

1кЕ

2Wt

разр

где Ы - крутящий момент; W - площадь, ограниченная контуром обшивкн; Грзр разруииющес касательное напряжение.

8. ДРУГИЕ ТИПЫ ОРГАНОВ ПОПЕРЕЧНОГО УПРАВЛЕНИЯ

На определенных режимах полета могут возникнуть затруднения в обеспечении нормальной поперечной управляемости. Это объясняется главным образом снижеьшем эффективности элеронов.

Эффективность элеронов может оказаться недостаточной:

при полете на больших углах атаки самолета со стреловидным крьшом при появлении срывов потока на концах крьша;

при уменьшении длины элерона с целью увеличения размаха механизации для повышения ее эффективности;

гфи полете со скоростями, близкими к критической скорости реверса элеронов;

при полете с числами М > М* и со сверхзвуковыми скоростями.

В этих случаях можно обеспечить потребную поперечную управляемость установкой дополнительных органов поперечного управления - ин-терценторов

Интерцептор представляет собой щиток, который в нерабочем положении вписывается в обводы крьша, а в рабочем положении либо отклоняется (рис. 6.30, а), либо выдвигается (рис. 6.30, б). Интерцептор вызывает повышение давления на верхней поверхности крьша как впереди себя вследствие подпора потока воздуха, так и сзади из-за срьша потока, в ре-

Рис. 6.29. Кронштейн наиески с рычагом управления

Рис. 6.30. Схемы интерцепторов

Рис. 6.31. Расположение на крыле элерона и интер-цептора

Закрьток

Элерон

зультате чего происходит падение подъемной силы на этой половине крыла с одновременным увеличением сопротивления. Следовательно, отклонение интерцептора, например, на правой половине крыла при неподвижном ин-терцепторс на левой создает крен и разворот в правую сторону, что удовлетворяет условиям нормального пилотирования, Большим недостатком интерцептора являетсй запаздывание в действии. В первый момент при отклонении интерцептора поток обтекает его без срыва, что приводит даже к некоторому увеличению подъемной силы. Это ухудшает маневренные характеристики самолета, нарушает чувство управляемости. Поэтому интер-цепторы как самостоятельные органы поперечной управляемости не применяются. Применяются они в комбинации с элеронами, обеспечивая потребную эффективность поперечного управления. На крьше интерцепторы располагаются впереди закрьшков (рис. 6.31).

При управлении элеронами ингерцептор отклоняется на той половине крьша, на которой даерон отклонен вверх. Обеспечивается это созданием соответствующей связи между системами управления элеронами и интер-цепторами. На рис. 6.32 показана одна из таких схем. Натяге 1 системы управления элероном имеется участок 2 с фигурным вырезом, в котором расположен ролик 3, соединенный с тягой 4, идущей к механизму управления ингерцептором. При отклонении элерона вниз тяга 1 перемещается вправо и ролик 3, катясь в вырезе звена 2, не перемещает тягу 4, а следовательно, не вызывает отклонения интерцептора. При отклонении же элерона вверх тяга 1 перемещается влево и ролик 3, катясь по фигурному вырезу звена 2, перемещает тягу 4, что нриводат к отклонению интерцептора вверх. Обычно отклонение интерцептора начинается при достижении определенного угла отклонения элерона. Благодаря этому на основных режимах полета, когда не требуется больших кренящих моментов (например, крейсерский полет) и пдперечное управление может быть обеспечено одними элеронами при ма-

управлению интерцептором

/777

К копандному рычагу управления элеронами

Элерон

Рис. 6.32. Схема управления элероном и интерцептором

лых углах их отклонения , интерцепторы не включаются в работу. Это уменьшает вредный эффект интерцепторов, заключающийся в увеличении сопротивления при их отклонении.

Обеспечение потребной эффективности поперечного управления.самолетом при полете на больших числах М может быть достигнуто также применением дифференциального цельноуправляемого горизонтального оперения - оперения с отклоняемыми в.разные стороны половинами.

На самолетах с крьшом изменяемой в полете стреловидности переход к большим сверхзвуковым скоростям сопровождается увеличением угла стреловидности крьша. Снижение эффективности элеронов, связанное с полетом на сверхзвуковой скорости, и уменьшение их плеча при увеличении угла стреловидности крьща может привести к нарушению поперечной управляемости самолета. В этом случае для обеспечения поперечного управления и используется дифференциальное цельноуправляемое горизонтальное оперение.

Однако применение такого оперения в качестве единственного средства поперечного управления может оказаться недостаточным при полете на малых скоростях и особенно при посадке. Поэтому часто дифференциальное цельноуправляемое горизонтальное оперение применяется в комбинации с элеронами или интерцепторами.

На самолетах без горизонтального оперения для обеспечения поперечной и продольной управляемости обычно используются одни и те же рулевые поверхности, расположенные вдоль задней кромки крьша у его концов. Такие рулевые поверхности носят название элевонов. Отклонение элевонов в разные стороны обеспечивает поперечную управляемость, а одновременно отклонение вверх или вниз - продольную.

Г ЛАВА 7. МЕХАНИЗАЦИЯ КРЫЛА

§ 1. НАЗНАЧЕНИЕ МЕХАНИЗАЦИИ И ТРЕБОВАНИЯ К НЕЙ

Механизация крьша служит главным образом для улучшения вэлетно посадочных характеристик самолета. Основными из них являются посадочная и взлетная скорости и длины посадочной и взлетной дистанций.

Рост максимальных скоростей полета потребовал наряду с другими мероприятиями применения менее несущих тонких профилей и увеличения удельной нагрузки на крьшо, что, в свою очередь, привело к увеличению посадочных и взлетных скоростей. Увеличение посадочной скорости усложняет посадку самолета, делает ее менее безопасной, требует более высокого качества посадочной полосы и ведет к увеличению дистанции пробега. Увеличение взлетной скорости ведет к увеличению дистанции разбега.

Как известно, посадочная скорость определяется по формуле

Су Spo апос

где к - коэффициент, учитьшающий влияние земли .

Увеличение с помощью механизации коэффициента подъемной силы Уапос Р ° уменьшению посадочной скорости, а следовательно, и дистанции пробега. Применение механизации на углах атаки, соответствую-