Конструкция элеронов

Нагрузки, действующие на элерон

На элерон в полете действуют аэродинамические силы. Величина и распределение на­грузки определяются по результатам продувок в аэродинамической трубе при неотклоненном и отклоненном положении элерона. Силами тяжести конструкции элерона ввиду их малости пренебрегают.

Конструктивно элерон изготовляется, как правило, по однолонжеронной схеме (рис.15).

Рис.15 Рис.16

При разработке конструкции элерона надо стремиться уменьшить массу балансиров, добиваясь, чтобы центр масс элерона был возможно ближе 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. Перерезывающая сила воспринимается в основном стенкой лонжерона и частично обшивкой. Крутящий момент воспринимается замкнутыми контурами, образованными обшивкой и стенкой лонжерона.

Лонжерон обычно представляет собой балку швеллерного или двутаврового сечения. Изготавливается лонжерон чаще всего штамповкой из листового материала, к которому для создания более мощных поясов в необходимых случаях приклепываются еще и уголки. Лонжерон в больших элеронах тяжелых самолетов по конструкции аналогичен лонжеронам крыла, 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 управления им.

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

Нервюры состоят 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 уголки одновременно подкрепляют 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 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.16).

В настоящее время в конструкции элеронов широкое применение находят панели с заполнителями. Хвостовая часть небольших по размеру элеронов легких самолетов может быть выполнена из двух листов обшивки, в пространстве между которыми находится легкий заполнитель. Обшивка больших элеронов тяжелых самолетов может быть слоистой. Наружный и внутренний слои обшивки выполняются 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.

Рис.17 Рис.18

Крепление элеронов к крылу 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 клепаных кронштейнов.

Конструкция узлов навески должна обеспечить выполнение требования взаимозаменяемости и исключить возможность заклинивания элерона при деформации крыла в полете.

Наибольшее распространение получили узлы навески, выполненные в виде вильчатого соединения. Кронштейн

с ухом обычно крепится к крылу. В ухе устанавливается шариковый сферический подшипник. Возможность плоскости внутреннего кольца подшипника поворачиваться относительно плоскости наружного кольца исключает возможность заклинивания элерона в полете при его деформации и деформации крыла. Конструкция таких узлов показана на рисунке 17.

У двухопорного элерона узел может выполняться по схеме, изображённой на рисунке 17б. В этой конструкции в ухе 1 устанавливается шарнирный подшипник 2, а в проушинах кронштейна 5, если он изготовлен из алюминиевых

и магниевых сплавов, устанавливают под шарнирный болт 4 стальные втулки 3, что предотвращает быстрый износ кронштейна и появление люфтов. В таком соединении шарнирный болт работает на срез по двум плоскостям.

У многоопорных элеронов взаимозаменяемость может быть обеспечена при больших допусках на размеры между узлами навески, если узел выполнить по схеме, показанной на рисунке 17в. Здесь шарнирный болт 4 вместе со втулкой 6 и ухом 1 с шарнирным подшипником 2 имеет возможность устанавливаться во втулках 3 кронштейна 5.

Обеспечение требований взаимозаменяемости может быть достигнуто и навеской элерона на ориентирующихся по размаху узлах (рис.18а,б). Элементом этого узла, обеспечивающим ориентировку по размаху, является серьга. Поворот серьги относительно вертикального вспомогательного болта, которым она крепится на кронштейне 1, и обеспечивает требуемую установку узла. В серьге устанавливается шарнирный подшипник. Но один из кронштейнов навески выполняется жестким (без серьги), что исключает осевое перемещение элерона. Применение кронштейнов с промежуточной серьгой исключает и необходимость больших вырезов в носке элерона для постановки шарнирного болта. 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 крыла при помощи одного вспомогательного болта (рис.18б), в жестких узлах – при помощи двух болтов (рис.18в).

Кронштейн элерона устанавливается на его лонжероне и связывается с нервюрой. Соединение кронштейна

с нервюрой разгружает стенку лонжерона и исключает ее прогиб.

При большой осевой компенсации часто целесообразно размещать лонжерон впереди оси вращения (рис.19). Расположение лонжерона за осью вращения в этом случае не позволяет рационально использовать строительную высоту 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 лонжерона впереди оси вращения в его стенке делается вырез для прохода кронштейна крыла. Вырез подкрепляется основанием кронштейна элерона. Этот кронштейн также связывается с нервюрой.

Рис.19 Рис.20

Крайние узлы навески, особенно на небольших по размерам элеронах, часто делаются в виде торцевого шарнира (рис.20).

Рис.21

Рычаг управления элероном, желательно размещать в сечении узла навески или вблизи его. Часто кронштейн узла навески на элероне и рычаг управления представляют собой одну деталь (рис.21). Устанавливать рычаг управления элероном следует так, чтобы он при требуемом плече как можно меньше выходил в поток.

Дата добавления: 2014-01-20