Оптимизация конструкции лонжерона лопасти несущего винта вертолета
Дипломная работа - Транспорт, логистика
Другие дипломы по предмету Транспорт, логистика
µ, лонжерон обычно защищен каркасом и не может быть механически поврежден при эксплуатации [3].
Лопасти с прессованным лонжероном применяются на вертолетах Ми 2, Ми-8, Ми-24. Лопасти имеют прессованный лонжерон из алюминиевого сплава, представляющий собой пустотелую балку с внутренним контуром постоянного сечения [1].
Использование прессованного профиля из дюралюминиевого материала позволило формировать профиль лонжерона с наиболее целесообразным сечением (рисунок 1.8). Применение замкнутого профиля, полученного методом прессования (экструзия), ограничил диапазон использования существующих дюралюминиевых сплавов. В процессе прессования происходит разделение материала на две части, поэтому и формирующем профиль инструменте (фильере) эти две части должны соединяться и свариваться давлением. Чтобы структура материала в местах сварки не ухудшалась, необходимо применять материал с высокой коррозионной стойкостью. Усталостная прочность дюралюминиевого лонжерона может снизиться из-за дефектов, возникающих в процессе прессования профиля и механической обработки лонжерона [3]. Поэтому наружную и внутреннюю поверхности лонжерона подвергают нагартовыванию стальными шариками вибрационным методом [1]. Предел выносливости может быть доведен до амплитуды изгибных динамических напряжений ?? min = 55-60 МПа при постоянной части нагружения равной 60 МПа [3].
Рисунок 1.8 - Сечение лопасти с дюралюминовым прессованным лонжероном, где 1 - пакет противоабразивной накладки; нагревателя и прокладки диэлектрика; 2 - резиновый слой; привулканизированный к отсекам противофлаттерного груза (3) из стали; 4 - лонжерон; 5 - клеевое соединение дюралюминовой обшивки хвостового отсека (6) с лонжероном; 7 сотовый заполнитель из алюминиевой фольги
Для повышения жесткости верхняя и нижняя полки лонжерона имеют внутри ребра. Первые от носка ребра служат направляющими для противовеса, устанавливаемого в целях обеспечения требуемой поперечной центровки лопасти. Противовес состоит из отдельных частей, покрытых резиной для уплотнения и предохранения от коррозии. Под концевым обтекателем имеется винтовой упор, удерживающий противофлаттерные грузы от продольных перемещений. Комлевая часть лонжерона утолщена для установки на ней стального наконечника, который крепится к лонжерону стальными болтами и для предохранения от коррозии дополнительно приклеивается к лонжерону. Щеки наконечника имеют увеличивающееся к заделке во втулке сечение для более плавного включения их в работу при изгибе и растяжении. На концевой части лонжерона крепятся на двух шпильках стальные балансировочные пластины статического момента массы лопасти [1].
Хвостовой отсек лопасти состоит из обшивки, склеенной с сотовым заполнителем, с двумя торцевыми нервюрами и хвостовым стрингером. Хвостовой отсек приклеен к полкам и задней стенке лонжерона [1].
Процесс прессования не позволяет изменять форму сечения по заданному закону, поэтому требуемую высоту профиля по длине лопасти можно обеспечить только за счет фрезерования внешней поверхности.
В результате конструктор имеет возможность разрабатывать конструктивно-силовую схему лопасти только прямоугольной формы в плане (сужение ? = 1).
Лопасти с лонжероном замкнутой формы позволяют использовать технические средства постоянного контроля усталостных разрушений материала лонжерона. Система сигнализации повреждения цельнометаллических лонжеронов состоит из сигнализатора давления воздуха и заглушек на концах лонжерона. Внутренняя полость лонжерона заполняется воздухом под давлением, превышающим давление начала срабатывания сигнализатора. В случае появления в лонжероне трещины давление воздуха в нем падает. Информация о разгерметизации полости лонжерона поступает от сигнализатора давления в виде выдвижения красного колпачка сильфона, установленного в комлевой части каждой лопасти [3].
Лопасти смешанной конструкции. Лопасти смешанной конструкции имеют стальной трубчатый лонжерон, подкрепленный по длине кольцевым слоем композитного материала. Примером такой лопасти является лопасть вертолета Ми-26, стальной трубчатый лонжерон которой подкреплен стеклопластиковым каркасом.
Лопасть НВ вертолета Ми-26 состоит из общей носовой части и отдельных хвостовых отсеков, а также комлевого и концевого обтекателей (рисунок 1.9). В носовую часть, изготовленную по форме профиля лопасти, входят стальной трубчатый лонжерон, пенопластовый заполнитель и пакет противообледенительной системы. Лонжерон воспринимает все нагрузки от носовой части и хвостовых отсеков лопасти с помощью специальных компенсаторов. Труба лонжерона облицована по наружному диаметру слоем стеклоленты для обеспечения прочного соединения лонжерона с каркасом, защиты его от коррозии и для образования каналов системы сигнализации о повреждении лонжерона. Обшивка носовой части лопасти образована из восьми слоев стеклоткани, компенсаторы изготовлены из стеклопластика. Они представляют собой как бы продольные нервюры носовой части лопасти, связывающие обшивку лопасти с лонжероном и обеспечивающие передачу нагрузок с хвостовых отсеков и носовой части на лонжерон. Компенсатор состоит из набора прямоугольных участков стеклоткани, склеенных связующим и прошедших режим полимеризации [1].
Рисунок 1.9 - Конструктивно-силовая схема носовой части лопасти вертолета Ми-26, где 1 - стальной трубчатый лонжерон; 2 - заполнитель из самовспенивающегося п