Типовая конструкция лонжеронов

Лонжероны и продольные стенки

Основным назначением лонжеронов является воспринятие изгибающего момента и поперечной силы, действующих на крыло при изгибе. При этом пояса лонжеронов нагружаются осевыми силами, а его стенки или ферма — поперечными силами от изгиба и кручения крыла. Для обеспечения минимального веса лонжерона, при заданной высоте его, расстояние между центрами тяжести поясов лонжерона должно быть максимальным, т. е. площади поясов необходимо сосредоточить возможно дальше от нейтральной оси сечения. С этой точки зрения из двух форм поперечного сечения одинаковых по площади поясов лонжерона, следует предпочесть пояс а, так как в этом случае строительная высота сечения лонжерона будет больше.При большей высоте получаем меньшие осевые усилия, а это потребует меньшее количество материала для поясов лонжерона, в результате чего конструкция будет легче. По конструкции элементов лонжероны разделяются на балочные, ферменные и смешанной конструкции, когда одна часть лонжерона имеет стенку, а другая — решетку.

Балочные лонжероны. Лонжероны современных самолетов делают преимущественно балочной конструкции. Они состоят из верхнего и нижнего поясов, жестко связанных одной или двумя стенками. Для повышения устойчивости стенок ставятся стойки или диафрагмы. Пояса лонжеронов выполняются из прессованных и катаных профилей из дуралюмина, легированных сталей, а иногда из магниевых и титановых сплавов. Стенки лонжеронов выполняются из дуралюмина толщиной 0,8-5 мм (иногда из стали). Стойки используются также для соединения нервюр с лонжероном. Формы сечений поясов лонжеронов, имеют большое разнообразие; все же представляется возможным выделить наиболее характерные сечения. Для уменьшения веса лонжеронов пояса делают переменного по длине сечения. С этой точки зрения рациональным является сечение, которое за счет устранения полосы и одного из уголков постепенно может быть ослаблено к концу крыла. Переменное по длине сечение профилей обеспечивается с помощью механической обработки. Такие профили существенно упрощают конструкцию лонжерона, а при наличии «усиков» для крепления обшивки устраняется ослабление пояса отверстиями под заклепки. Двутавровое монолитное сечение применяется при наличии малой строительной высоты лонжерона. Выравнивающая накладка 6 обеспечивает форму профиля крыла в данном сечении. Лонжероны тонких крыльев часто выполняются монолитными, т. е. пояса, стенка и стыковые узлы представляют собой одно целое.

Ферменные лонжероны. При большой высоте крыла иногда применяют ферменные лонжероны, состоящие из поясов, стоек и раскосов, образующих плоскую ферму. Толщина стенки лонжерона определяется из условия отсутствия потери устойчивости от касательных напряжений. Несмотря на то, что стенка может эффективно работать, возникающая при этом догрузка поясов и стоек утяжеляют конструкцию лонжерона. Наиболее выгодными оказываются стенки с отношением порядка 80—100, не теряющие устойчивости при эксплуатационных нагрузках. Стойки выполняются уголкового, угло-бульбового, таврового и швеллерного сечений из прессованных и катанных дуралюминовых профилей, а также из гнутых из листа профилей и склепываются как со стенкой, так и с поясами лонжерона.

Стыковые узлы — фитинги выполнены совместно с поясами лонжеронов. Корневые стыковые узлы крепят лонжерон к центроплану, концевые служат для крепления лонжерона отъемной части крыла. Ферменные металлические лонжероны выполняются из стальных труб, соединенных сваркой, или толстостенных прессованных дуралюминовых профилей, соединенных между собой заклепками или болтами. Сечения элементов фермы (поясов, стоек, раскосов) не отличаются от приведенных выше типовых сечений поясов, стоек балочных лонжеронов. Для сжатых стержней необходимо предусмотреть достаточную жесткость, предотвращающую потерю устойчивости. Продольные стенки выполняются балочной конструкции. Напомним, что продольные стенки не передают изгибающего момента и стыкуются шарнирным узлом. Пояса стенок значительно облегчены, и площадь поперечного сечения такого пояса мало отличается от площади сечения стрингера.