Оптимизация конструкции лонжерона лопасти несущего винта вертолета
Дипломная работа - Транспорт, логистика
Другие дипломы по предмету Транспорт, логистика
(рисунок 1.6). Трапециевидные лопасти близки к оптимальным с точки зрения аэродинамики (наиболее схожи с эллиптической формой), имеют меньшие индуктивные и профильные потери. Однако чаще всего на вертолетах из технологических соображений применяются лопасти прямоугольной формы в плане [1].
Рисунок 1.6 - Формы лопастей в плане, где а - прямоугольная; б - трапециевидная; в - смешанная
Лопасть состоит из лонжерона и закрепленных на нем хвостовых отсеков, которые образуют основную несущую поверхность и формируют аэродинамический профиль лопасти.
Силовым элементом лопасти является лонжерон, а нервюры, стрингеры и обшивка лишь передают на него нагрузки [2].
1.3.2 Конструкции лопастей
Лопасти различаются по своей конструкции ввиду различных подходов к материалам, изготовлению и компоновке элементов лопасти.
Лопасти цельнометаллической конструкции. Лопасти цельнометаллической конструкции можно подразделить на две группы: лопасти каркасной конструкции с трубчатым стальным лонжероном и лопасти с прессованным лонжероном из легких сплавов.
Лопасти каркасной конструкции впервые появились в 30-х годах на вертолете ЦАГИ 1-ЭА и вертолетах конструкция Снерва (Англия). Основным элементом лопасти является лонжерон, изготовленный из стальной трубы, имеющей переменную по длине толщину стенки и форму поперечного сечения[1]. Для трубчатого лонжерона применяется обычно труба из высоколегированной стали типа 30ХГСА или 40ХНМА, закаленной и отпущенной на прочность (?в = 1100-1300 МПа). После горячей и холодной прокатки, формообразования и закалки наружная и внутренняя поверхности трубы полируются. На внешней и внутренней поверхностях лонжерона создается наклеп виброударным способом, повышающий предел выносливости до амплитуды изгибных динамических напряжений ?? min = 280-300 МПа при постоянной части нагружения равной 200-250 МПа [3]. Такие лопасти используются на вертолетах Ми-6 и Ми-26 [1].
Лопасть состоит из отдельных отсеков, включающих в себя обшивку, нервюры и стрингеры. Отсек цельнометаллической лопасти со стальным трубчатым лонжероном состоит из носовой и хвостовой частей, закрепленных на лонжероне (рисунок 1.7).
Основа носовой части отсека - обшивка, имеющая подсечку для укладки пакета электрического противообледенителя. Для увеличения жесткости контура носовой части к обшивке приклеены и дополнительно приклепаны диафрагмы, гофрированные накладки и передний профиль. Для создания необходимой по флаттерным характеристикам поперечной центровки лопасти к обшивке носка приклеены и приклепаны противовесы в виде стального профиля. Носовая часть отсека приклеена к передней стенке хвостовой части отсека и прикреплена к ней винтами по подсечке [1].
Хвостовая часть отсека лопасти с трубчатым лонжероном включает в себя переднюю стенку корытообразного сечения, к которой приклеивают обшивку, торцевые нервюры и сотовый заполнитель. Для придания жесткости задней кромке в нее вклеен текстолитовый стрингер. Усиливающие подкладки приклеены для устранения резкого изменения жесткости в местах соединения обшивки с профилем передней стенки и сходят на ус в направлении к задней кромке отсека. Сотовый блок склеен из листов алюминиевой фольги и придает жесткость хвостовой части отсека. По бокам хвостовой части имеются торцевые нервюры, к которым прикреплены боковые накладки, предназначенные для соединения винтами носовых и хвостовых частей отсеков. Спереди хвостовой части приклеен дюралюминиевый башмак с выступающими передними поясами, которые охватывают сзади часть лонжерона и опираются на хомуты, приклеенные к лонжерону (рисунок 1.7). Это позволяет воспринимать и передавать на лонжерон центробежные и перерезывающие силы. В поясах имеются отверстия под болты для крепления лент, притягивающих хвостовые части отсеков к лонжерону. Эти ленты воспринимают моменты, действующие на отсек. Для крепления хвостовых частей отсеков к лонжерону приклеены и притянуты двумя стальными хомутами стальные цапфы. Хомуты также приклеены к цапфам и лонжерону. В местах расположения средних частей отсеков на лонжероне приклеен пенопластовый блок, армированный фанерой, к которому приклеен носок [1].
Рисунок 1.7 - Отсек лопасти с трубчатым стальным лонжероном, где 1 башмак; 2 - цапфа; 3 - лонжерона; 4 - хомут; 5 - болт; 6 - пенопластовый блок; 7 - крестовина; 8 - лента; 9 - хвостовой отсек
Упругие изгибные деформации лопасти в плоскости вращения таковы, что задняя кромка лопасти, находящаяся на наибольшем удалении от оси жесткости, испытывает значительные сжимающие усилия, особенно на режимах раскрутки НВ. Для разгрузки от переменных усилий задняя часть лопасти выполняется разрезной и обычно состоит из отдельных, не связанных между собой отсеков с резиновыми вкладышами между ними, которые предотвращают перетекание воздуха с нижней на верхнюю поверхность лопасти. При изгибных деформациях лонжерона лопасти хвостовые отсеки практически не нагружаются. Обшивка является наиболее нагруженным элементом конструкции хвостового отсека. Она передает на лонжерон центробежную силу отсека, изгибающие моменты, создаваемые аэродинамическими и инерционными силами, и деформируется в зоне прикрепления вместе с лонжероном [1]. Использование в конструкции отдельных секций позволяет в производстве легко обеспечить крутку лопасти, а в случае повреждения одной из секции заменить ее, не заменяя всей лопасти [5].
В конструкции лопасти, основанной на стальной труб?/p>