Технологические процессы формования, намотки и склеивания конструкций - Крысин В.Н.
ISBN 5-217-00533-5
Скачать (прямая ссылка):
Рис. В. 2. Интегральные конструкции:
а — упрочненные протягиванием ПКМ; б - склеенные смолами; в - склеенные клеями; 1-е прошивкой; II - с титановыми шпильками; 1 - металл; 2 - стенка, образованная двумя профилями; 3 - вставка силовая из ПКМ; 4 - стенка лонжерона; 5 - прошивка графитоэпоксидная; 6 - обшивка нижняя; 7 - шпилька титановая-^ - накладка силовая из ПКМ
7
печивает неразъемную связь всех элементов в агрегате. Одновременное склеивание всех соединений конструкции требует применения матери:: лов, допускающих нагрев до температуры полимеризации — отверждения клея. Нагрев сборочных деталей из различных материалов, имеющих различные коэффициенты объемного расширения, может вызвать коробление и остаточные внутренние напряжения. При склеивании детали конструкции должны быть расположены так, чтобы условия их работы были наиболее благоприятными. Недопустимо механически переносить установившиеся принципы проектирования обычных клепаных или сварных конструкций на клеевые.
Клеевые соединения имеют ряд преимуществ перед другими видам я неподвижных соединений, но в то же время они имеют и недостатки:
сравнительно невысокую теплостойкость;
уменьшение с течением времени прочности;
сравнительно невысокую прочность при неравномерном отрыве;
сложность технологии изготовления (необходимость разогрева всей конструкции при выполнении операций сборки, высокую трудоемкость подгонки контактируемых поверхностей, так как допустимые зазоры не должны превышать 0,15 мм);
токсичность некоторых компонентов клеевых композиций.
Для получения оптимальных данных создаваемых конструкций с использованием клеевых соединений необходимы испытания их образцов.
8
1. МАТЕРИАЛЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ
1-1. КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Появление новых конструкторских идей всегда сопровождается постановкой новых проблем в области материаловедения. Наиболее обоснованные рекомендации по применению новых материалов могут быть выданы при условии анализа их свойств и технологических возможностей, а также конструктивных особенностей изделий, в которых они применяются. Возрастающие темпы увеличения грузооборота на воздушных линиях требуют использования широкофюзеляжных грузовых и пассажирских самолетов с числами Маха M = 0,9...0,95. Уровень шума и расход топлива у широкофюзеляжных самолетов меньше, чем у самолетов предыдущих поколений. Совершенствование широкофюзеляжных самолетов в основном идет по пути повышения экономичности, эффективности, надежности, ресурса, маневренности, снижения шума в салоне и на взлетной полосе аэродрома и уменьшения загрязненности окружающей среды.
Сравнительный анализ последних технических достижений в области аэродинамики и электроники показывает, что наиболее перспективным с точки зрения повышения эффективности ЛА является снижение массы конструкции путем использования ПКМ, порошковых (гранулированных) алюминиевых сплавов и алюминиево-литиевых сплавов. Для оценки эффективности применения новых материалов необходимо знать, как отразится замена ими ранее применявшегося материала на характеристиках агрегата и изделия в целом.
Применяемые в конструкциях ЛА материалы можно разделить на три группы.
Первая группа включает металлические славы на основе алюминия и титана. Из материалов этой группы изготовляются фюзеляж, крыло, оперение, агрегаты механизации крыла, а также посадочные устройства.
В зависимости от назначения ЛА и его летно-технических данных состав этих материалов и их масса в конструкции ЛА могут изменяться в довольно широких пределах. Так, в широкофюзеляжных самолетах с M = 0,9...0,95 в качестве основного конструкционного материала используются алюминиевые сплавы, а в самолетах с M <2 - теплостойкие стали и титановые сплавы. К этой группе конструкционных материалов также относятся металлические композиционные материалы. В последние годы с развитием металлургической технологии их создание пошло по пути включения в основной конструкционный материал материалов других марок в виде отдельных слоев или утолщенных плакировок.
Ко второй группе относятся ПКМ. Эти материалы по срав-
9
нению с материалами первой группы, имеют ряд преимуществ, позволяющих значительно повысить эффективность конструкций. Наиболее перспективные с точки зрения снижения массы конструкции и стоимости являются ПКМ на основе полимерных органических и углеродистых волокон, т.е. органопластики и углепластики. Внедрение в конструкцию модификации вертолета SH-53D ПКМ позволило на 507 кг (на 18,5 %) снизить массу планера по сравнению с массой планера первоначального варианта этого вертолета, на 80 % выполненного из алюминиевых сплавов. На вертолете SH-47 этой же фирмы использование ПКМ обеспечило снижение массы планера на 10 %, что позволило повысить его грузоподъемность на 30 % и на 40 % увеличить дальность полета.
Снижение массы позволило использовать полученный резерв для совершенствования характеристик ЛА, для увеличения дальности полета при сохранении начальной взлетной массы, для увеличения полезной нагрузки при сохранении той же дальности полета, для уменьшения линейных размеров, материалоемкости, отношения массы конструкции к полезной массе и мощности (тяге) и т.д.
