Введение к работе
Актуальность темы
Интегральная компоновка самолета является наиболее характерной для перспективных истребителей. Она наиболее оптимальна и отвечает требованиям по маневренности, боевой живучести, размещению оружия и топлива внутри фюзеляжа.
Разработка перспективного истребителя (ПИ) интегральной компоновки обозначила ряд проблем, возникающих при проектировании подобных самолетов. Появление этих проблем связано с особенностями проектируемого истребителя. Особенно сильно эти особенности повлияли на проектирование агрегатов планера. Для решения этих проблем были привлечены современные средства компьютерного моделирования и расчета на прочность. Однако создание моделей и последующий расчет их методом конечного элемента оказались достаточно трудоемкими задачами из-за многообразия силовых элементов и КСС.
Наиболее сложным агрегатом ПИ интегральной компоновки является хвостовая часть фюзеляжа, где размещаются агрегаты оперения и силовой установки, как правило, с двумя разнесенными от оси симметрии самолета двигателями. Конструкция хвостовой части фюзеляжа истребителя интегральной компоновки ввиду своей необычной формы больше приближена к конструкции крыла. Продольными силовыми элементами в таком фюзеляже являются стенки, которые делят фюзеляж на продольные отсеки. Поперечными силовыми элементами в фюзеляже являются силовые шпангоуты, сложные по конструкции, схеме и форме. Ошибка при проектировании силовых шпангоутов сильно сказывается на весовом совершенстве фюзеляжа и самолета в целом, так как фюзеляж перспективного истребителя обладает большим числом узлов навески агрегатов крыла, оперения и силовой установки. Из этого следует большая массовая доля силовых шпангоутов в конструкции фюзеляжа.
Проектирование фюзеляжа интегральной компоновки во многом связано с выбором конструктивной схемы силового шпангоута, что является основной проблемой и наиболее актуальной задачей.
Целью работы является создание методики выбора рациональной конструктивной схемы шпангоутов в хвостовой части фюзеляжа истребителя интегральной компоновки на начальных этапах проектирования, основанной на сравнении весовой эффективности этих схем.
Научная новизна работы заключается в следующем: на основе статистического анализа разработана классификация схем и формы силовых шпангоутов фюзеляжа самолета интегральной компоновки;
определены безразмерные параметры формы и установлено их влияние на распределение нагрузки в конструкции шпангоута;
предложен показатель весовой эффективности конструкции силовых шпангоутов на основе понятия удельной массы, применявшийся ранее для анализа целых агрегатов; исследование статистики силовых шпангоутов позволило сделать вывод об уровне их весового совершенства; - установлен характер влияния геометрических параметров на удельную массу;
проведен численный эксперимент для корректировки аналитических зависимостей с помощью
моделей МКЭ;
разработан алгоритм методики выбора схемы силовых шпангоутов.
Практическая ценность диссертации состоит в методике выбора рациональной схемы силового шпангоута, основанной на статистических и расчетных зависимостях, которая значительно снижает трудоемкость проектирования на начальных этапах. Эту методику могут применять подразделения каркаса и общего проектирования.
Достоверность полученных результатов и выводов обеспечивается дублированием данных, полученных различными способами: из статистики с натурных образцов авиационной техники; аналитическим способом; с помощью численного эксперимента по МКЭ.
Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов и рекомендаций, списка использованной литературы.
