Оптимизация конструкции лонжерона лопасти несущего винта вертолета
Дипломная работа - Транспорт, логистика
Другие дипломы по предмету Транспорт, логистика
енопласта; 3 - обшивка из стеклопластика; 4 - компенсатор из пенопласта; 5 - каналы системы обнаружения усталостных трещин в лонжероне; 6 - электропроводка; 7 - противоабразивная накладка;
8 - нагревательная накладка
Хвостовой отсек включает в себя обшивку с двумя слоями стеклоткани, стеклопластиковые нервюры, хвостовой стрингер, дюралюминиевый закрылок и сотовый заполнитель из специальной бумаги, обладающей высоким сопротивлением усталости и коррозионной стойкостью. Все хвостовые отсеки имеют закрылки для изменения шарнирного момента и усилий в цепи управления [1].
Система сигнализации повреждения лопасти со стеклопластиковым каркасом имеет некоторую особенность. Наружная поверхность трубы лонжерона облицована стеклолентой, поэтому при возникновении трещины в лонжероне воздух из его внутренней полости не может стравливаться. В связи с этим при изготовлении лопасти вдоль трубы лонжерона укладывают двойные фторопластовые шнуры, обматывают сырой стеклолентой, а трубу полимеризуют в пресс-форме. Затем шнуры вытягивают, при этом образуются каналы 5 (рисунок 1.9), в которые и стравливается воздух в случае повреждения лонжерона [1]. Появление усталостной трещины в зоне воздушных каналов приводит к падению давления в полости лонжерона и срабатыванию сигнализатора. Каналы выполняются двойными по технологическим соображениям - всегда имеется вероятность обрыва фторопластового шнура при его вытягивании из полости длиной 14 м.
Лопасти из композиционных материалов. Анизотропность композиционных материалов (КМ) открыла широкие возможности применения их в лопастях НВ. Применение КМ позволяет направленно формировать жесткостные характеристики лопасти (изгибные и крутильные) за счет соответствующей ориентации армирующих волокон композита с учетом сложного характера ее нагружеиия. Эффективность применения КМ в силовых элементах лопастей определяется рядом преимуществ этих материалов по сравнению с металлами. В частности, аэродинамические и аэроупругие параметры лопастей композитов могут выбираться без учета ограничений, вызываемых технологическими процессами получения катаных, экструдированных (прессованных) или механически обработанных металлических конструктивных элементов.
С помощью КМ, обладающих более высокой удельной прочностью, изготавливают лопасти меньшой массы, чем металлические. Снижение массы лопастей, в свою очередь, оказывает влияние на центробежные силы, инерцию ротора, частотные и другие характеристики.
Регулируемая в широких пределах анизотропия КМ позволяет получать необходимые конструктивные и демпфирующие параметры лопасти. Частота собственных колебаний лопасти может быть изменена не только перераспределением массы, но и выбором армирующих волокон, имеющих низкий или высокий модуль упругости, включая их гибридизацию (смешивание), степени армирования и ориентации армирующих волокон относительно оси лопасти. Крутильная жесткость лопасти может быть существенно увеличена за счет добавления слоев с ориентацией 45 относительно размаха лопасти при незначительном изменении частот продольных колебаний.
Основным силовым элементом композитной лопасти является лонжерон (рисунок 1.10). Он имеет форму носовой части лопасти. В комлевой части лонжерона находится стальной узел крепления лопасти к втулке. Он крепится к лонжерону на болтах и клее. Для статической балансировки лопасти лонжерон имеет торцевую и комлевую балансировочные камеры. В носовой части лонжерона, защищенной от абразивного износа светоозоностойким резиновым покрытием, расположен центровочный груз, залитый в латунную оковку. К задней части лонжерона приклеены хвостовые секции, которые состоят из тонкой стеклопластиковой обшивки и легкого заполнителя, склеенных между собой.
Тип исходных КМ для лонжеронов выбирается в зависимости от летно-технических данных вертолета. Для малонагруженных лопастей вертолетов используется дешевая стеклоткань сатинового переплетения. Для высоконагруженных лопастей используются гибридные КМ на основе высокопрочной стеклоткани, углеродной ленты и технической ткани на эпоксидном связующем.
Рисунок 1.10 - Конструктивно-силовая схема отсека лопасти из композиционного материала вертолета Ка-26, где 1 - резиновое покрытие; 2 стеклопластиковый носок; 3 - оковка; 4 - трубка противообледенителъной системы; 5 - противофлаттерный груз; 6 - лонжерон; 7 - стеклопластиковая обшивка; 8 - сотовый заполнитель; 9 - резиновый вкладыш
Таким образом, композитные лонжероны имеют контурную форму (D-образное сечение), которая совпадает или близка к форме аэродинамического профиля лопасти.
Кроме того, силовым элементом лопасти может быть лонжерон
С-образного сечения [3] (рисунок 1.11).
Рисунок 1.11 - С-образная форма лонжерона, где 1 - электротепловой элемент; 2 - антиабразивная накладка; 3-6 - элементы каркаса; 7 - лонжерон
1.4 Нагрузки, действующие на лопасть и лонжерон НВ
1.4.1 Нагрузки, действующие на лопасть
В полете лопасти нагружаются воздушными и массовыми (инерционными) силами. Для упрощения представления о распределении нагрузок их можно разделить на две группы:
Нагрузки, действующие в плоскости наименьшей жесткости лопасти в плоскости взмаха (рисунок 1.12, а). К ним относятся: воздушная нагрузка Y в; нагрузка от веса конструкции лопасти Y к; центробежная сила Nцб а также инерционная сила Y ? от углового ускорения при маховом движении лопасти относительн?/p>