Технологические процессы формования, намотки и склеивания конструкций - Крысин В.Н.
ISBN 5-217-00533-5
Скачать (прямая ссылка):
В качестве примера можно рассмотреть створку гондолы в самолете "Ягуар", которая работает под сложной системой нагрузок. Створка образует нижнюю поверхность в хвостовой части фюзеляжа и шарнир-но закреплена по верхней кромке, обеспечивая доступ к двигателям.
Касательные потоки от задней части фюзеляжа передаются на створку через элементы крепления на верхней, нижних и передних кромках (рис. 2.77). Наружная обшивка неразъемная по всей длине створки, а внутренняя доходит до силового шпангоута крепления двигателей. Для подкрепления обшивок используется сотовый заполнитель из стеклоткани с фенольной основой. Устойчивость наружной обшивки за шпангоутом обеспечивается с помощью углепластиковых диафрагм, устанавливаемых с помощью механического крепления. Сосредоточенные нагрузки от шарнирных узлов навески и крепления передаются на створку через титановые накладки, приклеенные к кромкам. Использование титана, имеющего близкий к углепластикам коэффициент линейного расширения, позволило минимизировать температурные напряжения, возникающие при склейке и в процессе эксплуатации.
Углепластиковый кессон крыла самолета "Ягуар" является одной из самых сложных и крупногабаритных конструкций из ПКМ. Кессон выполнен по многолонжеронной схеме с нервюрами и винтовыми сое-
T-T
Рис. 2.77. Створка гондолы самолета "Ягуар":
1 - диафрагма углепластиковая, предварительно отформованная; 2 - накладка приклеенная титановая; 3 - лючок со стеклопластиковым заполнителем; 4 -обшивка внутренняя; 5 - шпангоут; 6, 7 - обшивки из эпоксидно-углеродной ткани; 8 - заполнитель сотовый
156
динениями. Углепластиковые передний и задний лонжероны имеют С-образное сечение, а пять промежуточных лонжеронов имеют квадратное сечение и гофрированные стенки, Узлы крыла самолета "Ягуар" показаны на рис. 2.78. Схема укладки слоев в обшивках,'±45° с дополнительным подкреплением в виде накладок с однонаправленной укладкой в зоне слоев лонжеронов. Следовательно, изгибающий момент
Рис. 2.78. Узлы крыла самолета "Ягуар":
1 - носок крыла; 2 - предкрылок; 3 - интерцептор внешний; 4 - закрылок внешний; 5 - закрылок внутренний; 6 - интерцептор внутренний; 7 - часть хвостовая крыла; 8 — кессон
воспринимается накладками с однонаправленной укладкой, а касательные силы — лонжеронами и обшивкой.
Ко второй трупе относятся узлы и детали, входящие в конструкцию агрегатов и изготовленные из металла и ПКМ. Это лонжероны, панели, шпангоуты, нервюры, носовые части агрегатов, законцовки агрегатов, люки и др.
К третьей группе относятся интегральные конструкции, в которых ПКМ выполняют функцию усиливающих элементов агрегатов самолетов и вертолетов, а также отдельных деталей. В этой группе основная конструкция выполнена из сплавов алюминия, а детали из ПКМ либо приклеены, либо устанавливаются на болты или заклепки.
В третью группу входят панели, работающие на сжатие, с усиливающими углепластиковыми накладками с однонаправленной укладкой (рис. 2.79). Снижение массы панелей при таких накладках значительно. Углепластиковые накладки воспринимают до 50 % нагрузки. Снижение массы может быть уменьшено до 10 % из-за наличия деталей крепления и необходимости повысить крутильную жесткость, которая уменьшается при снижении толщины алюминиевой обшивки при введении углепластиковой накладки. Из-за наклейки подкрепляющих накладок клеями горячего отверждения возникает проблема снятия остаточных напряжений, требующая разработки специальной оснастки.
3
2
J
157
т,кГ
Рис. 2.79. Возможные варианты подкрепления панели из титанового сплава накладками из углепластика с однонаправленной укладкой:
Щ - накладка; т — масса панели;
C0x - предел прочности при сжатии
0,3 0,4 0,5 бш,МПа
К четвертой группе относятся модульные конструкции, в которых узлы из ПКМ представляют собой встроенные конструкции, выполняющие роль силовых элементов. К этой группе относятся передний, средний,задний отсеки фюзеляжа самолета AV-8B, выполненные в варианте модулей (рис. 2.80). В модульных конструкциях применяют конструкционные материалы — алюминиевые сплавы, титановые сплавы в комбинации с ПКМ, а также ПКМ с органоволокнитами, углеродными, борными волокнами.
Применение ПКМ в конструкции фюзеляжа при создании модульных конструкций связано с рядом трудностей, обусловленных наличием воздухозаборников, двигателей, креплением крыла и др. Модульные конструкции имеют следующие особенности:
слои стенок силовых шпангоутов имеют схему укладки 0/90°/±45°, подкрепляющие элементы могут быть отформованы монолитными с обшивкой стенки или выполнены в виде профилей закрытого сечения, соединенных с обшивкой методом полимеризации;
промежуточные шпангоуты и подкрепляющие элементы имеют С- или 1-образное сечение и изготовляются из углепластика на основе ткани;
лонжероны имеют С- или 1-образное сечение. Основные слои имеют схему укладки ±45°. Кроме основных имеются дополнительные продольные слои, расположенные вдоль лапок и полок. Лонжероны могут быть изготовлены монолитно с обшивкой или методом совместной полимеризации со стенками;
