Разработка методики выбора рациональной схемы силовых шпангоутов фюзеляжа истребителя интегральной компоновки

• Автор: Столяров, Дмитрий Владимирович
• Шифр специальности: 05.07.02, 05.07.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 149 с. : ил.

Введение
Глава 1. Анализ состояния вопроса. Область и объект исследования. Постановка задачи
1.1. Особенности конструкции фюзеляжа современных истребителей интегральной компоновки
1.2. Статистический анализ конструкции фюзеляжа современных истребителей
1.3. Краткий обзор научной литературы в области проектирования конструкций фюзеляжа
1.4. Постановка задачи исследования
Глава 2. Характеристики и свойства схем и формы силовых шпангоутов фюзеляжа интегральной компоновки
2.1. Параметры формы силовых шпангоутов
2.2. Опорные реакции («заделка») шпангоутов интегрального фюзеляжа
2.3. Распределение усилий от изгибающего момента в кольце шпангоута
2.4. Распределение усилий от изгибающего момента в арочной части шпангоута.
2.5. Распределение изгибающего момента между балочной частью шпангоута и кессоном продольной балки по статистическим данным
Глава 3. Численный эксперимент. Корректировка аналитических зависимостей по методу конечных элементов
3.1. Постановка задачи раздела.
3.2. Условия корректности и допущения по схеме заделки шпангоутов
3.3. Описание экспериментальных отсеков, условий заделки и нагрузок

стр.31 стр.36

стр.64

3.4. Обработка результатов численного эксперимента
3.5. Корректировка аналитических зависимостей
3.6 Частные выводы
Глава 4. Формирование методики поиска и выбора рациональной конструктивной схемы силового шпангоута
4.1. Цель методики и последовательность действий
4.2. Разработка параметра оценки конструктивного совершенства силовых шпангоутов
4.3. Статистический анализ зависимостей удельной массы шпангоутов от параметров формы
4.4. Разработка теоретических номограмм зависимости удельных масс шпангоутов от параметров формы
4.5. Корректировка расчетных номограмм по статистическим данным
4.6. Формирование областей существования шпангоутов
4.7. Этапы проектного анализа. Алгоритм методики выбора рациональной схемы шпангоута
Основные результаты, выводы и рекомендации Список использованных источников
стр.88 стр.101 стр. 103
стр.104

стр.130

Введение
В настоящее время и ближайшие годы сохранится актуальность проектирования летательных аппаратов интегральной аэродинамической схемы. Интегральная компоновка самолета является наиболее характерной для перспективных истребителей. Она наиболее оптимальна, так как отвечает требованиям по маневренности, боевой живучести, размещению оружия и топлива внутри фюзеляжа.
Разработка перспективного истребителя интегральной компоновки показала, что одним из сложных агрегатом планера является хвостовая часть фюзеляжа, где размещаются агрегаты оперения и силовой установки, как правило, с двумя, разнесенными от оси симметрии самолета двигателями. Форма продольных и поперечных сечений фюзеляжа, которая в первую очередь определяется требованиями аэродинамики интегральной схемы, будет значительно отличаться от традиционных. Поэтому проектирование каркаса фюзеляжа самолетов интегральной компоновки является одной из наиболее сложных задач.
Актуальность предлагаемой диссертационной работы заключается в том, что основную сложность при проектировании каркаса планера перспективных истребителей интегральной компоновки представляет проблема выбора рациональной схемы силовых шпангоутов фюзеляжа. Ошибка при проектировании силовых шпангоутов сильно сказывается на весовом совершенстве фюзеляжа и самолета в целом, так как фюзеляж перспективного истребителя обладает большим числом узлов навески агрегатов крыла, оперения и силовой установки. Из этого следует большая массовая доля силовых шпангоутов в конструкции фюзеляжа. Поэтому создание методики выбора рациональной схемы силовых шпангоутов фюзеляжа истребителя интегральной компоновки является актуальным.

Для групп высокоплана и низкоплана характерен большой вынос балочных частей шпангоута за ось круглого выреза. Так у самолета МиГ-29 этот вынос в среднем характеризуется относительным эксцентриситетом е = (0,65 1,50). В средней части фюзеляжа перспективного истребителя вынос находится в этих же пределах. Для хвостовой части самолетов Су-27 и перспективного истребителя поперечное сечение максимально приближено к среднеплану и относительный эксцентриситет составляет е = (0,00--0,30). Промежуток между этими диапазонами на шкале относительных эксцентриситетов будем называть зоной неоднозначности формы поперечного сечения.
По удлинению шпангоуты можно разбить на две группы: зона СЧФ, где X = 8 - 16; зона ХЧФ, где X
Очевидно, что при конструировании для каждого самолета зоны разделения на СЧФ и ХЧФ оговорены заранее и зависят от взаиморасположения кессона крыла по длине фюзеляжа. Тем не менее, это разбиение на группы позволяет сделать определенные выводы относительно эволюции форм силовых шпангоутов. Из графиков рис.2.2 видно, что к хвосту сечение фюзеляжа самолета Су-27 плавно перетекает из группы высокоплана в группу среднеплана. Сечение фюзеляжа самолета МиГ-29 принадлежит группе высокоплан и лишь двумя шпангоутами хвостовой части попадает в зону неоднозначности формы. Хвостовая часть фюзеляжа истребителя С-37 полностью находится в области неоднозначности формы. Шпангоуты перспективного истребителя, как и шпангоуты Су-27, плавно переходят из области высокоплана в область среднеплана.
По параметру удлинение самолеты МиГ-29 и Су-27 имеют полностью идентичное разбиение на зоны СЧФ и ХЧФ. Кроме этого, из анализа данных по удлинению шпангоутов становится ясно, насколько фюзеляж перспективного истребителя тонкий и широкий по сравнению с самолетами предыдущего поколения.
Для более конкретного представления групп по диапазонам параметров формы е-е/Я и Л = ЫНСР, которым они соответствуют, введем понятие
классификационной матрицы форм поперечных сечений шпангоута (рис. 2.3).