Крыло смешанной конструкции с лонжероном из трубы.

[Jeka55]

Для свободнонесущего низкоплана с обшивкой из поликарбоната сделал заготовку лонжерона из трубы Д-16т 130х2,5 мм. Консоли по 2,8 метра, центроплан 1,4 м.
Рассчитал лонжерон на изгиб под перегрузку 6ед.х1,5=9 ед (как обычный двутавровый лонжерон). В месте стыка с консоли центропланом потребное сечение "верхней и нижней полки" получилось по 3 см^2, на конце лонжерона около 0 см. С учетом нагрузки на кручение на конце лонжерона сделал сечение по 1 см^2.    Провел линии, разметил места нервюр и дополнительных перегородок, с помощью  шаблона закруглил  отверстия и вырезал окна облегчения. Вес лонжерона одной консоли получился 4,2 кг.
В лонжероне центроплана  окна облегчения не вырезал, т.к. потребное сечение в центре 5 см^2. Вес 3,96 кг.
Кто что-нибудь скажет по такой конструкции лонжерона? В интернете подобное не нашел.

 

[alfa_DOP]

как обычный двутавровый лонжерон).

Бесстеночный двутавр?

Моё скромное личное мнение - трубу Вы загубили.

Впрочем, для доказательства очередного "очевидного-невероятного" не поздно и не сложно испытать конструкцию, закрепив её консольно "как по чертежу" и нагрузив хотя бы эксплуатационной нагрузкой в виде нескольких мужиков или мешков с песком, с замером остаточной деформации, если (А вдруг?!) труба просто не сложится.

 

[Jeka55]

Испытать без моментных узлов крепления консоли к центроплану проблематично. Попробую консоль одеть примерно на 15 см (там где будут моментные соединительные узлы) на закрепленный горизонтально круглый брус и нагрузить из расчета.
Вес самолета 250 кг.
Размах крыла 7,6 м.
Перегрузка 4 ед (эксплуатационная). В расчетах специально брал перегрузку с запасом.
Нагрузка 33 кг на 1 метр.
Нагрузка эксплуатационная 132 кг на 1 метр.
На консоль нужно равномерно разложить 2,8х132=370 кг. мешков с песком.
Если ошибся, поправьте.

 

[KAA]

Впрочем, для доказательства очередного "очевидного-невероятного" не поздно и не сложно испытать конструкцию, закрепив её консольно "как по чертежу" и нагрузив хотя бы эксплуатационной нагрузкой в виде нескольких мужиков или мешков с песком, с замером остаточной деформации, если (А вдруг?!) труба просто не сложится. 

Нагрузка эксплуатационная 132 кг на 1 метр.
На консоль нужно равномерно разложить 2,8х132=370 кг. мешков с песком.

Ежели распределение воздушной нагрузки правильное сделать, а не приближённое, то может и есть шанс...  Но нужно учесть и крутящий момент, особенно при отклонении элеронов в случае В например.

 

[nick]

Моё скромное личное мнение - трубу Вы загубили.

:STUPID

 

[alfa_DOP]

консоль одеть примерно на 15 см (там где будут моментные соединительные узлы) на закрепленный горизонтально круглый брус

Можно так, только перехлёст я бы сделал 250-300мм, иначе трубу на конце может порвать,
а лучше сделать узлы как задумано. Заодно (тоже польза) узлы и болты крепления проверите.
По 370 кгс - если упрощённо, в запас, то верно.
Чем брать кручение - это да, вопрос. Но ответ  Jeka55 я примерно знаю - контуром СПК, так?

 

[Jeka55]

Чем брать кручение - это да, вопрос. Но ответ  Jeka55 я примерно знаю - контуром СПК, так?

Рассчитываю, что потребную нагрузку кручения будет брать трубчатый лонжерон (поликарбонат не учитывал). Так как он будет расположен в центре давления крыла ( 25% хорды), в полете нагрузки на кручение практически не будет. В этом месте поправьте меня, кто знает как смещается центр давления на скоростях до 200 км/ч (может в расчеты надо брать случаи сваливания, штопора и т.п.).
Элероны площадью по 0,5 кв.м (хорда элерона 0,36 м, длина 1,66 м)  при максимальных отклонениях создадут подъемную силу 132х0,5=66 кг (хотя думаю нагрузка будет меньше, т.к. элероны в основном меняют кривизну профиля крыла, а аэродинамическая нагрузка в хвостовой части крыла небольшая). Расстояние от центра трубчатого лонжерона до оси элерона 0,6 м. Т.е. момент на трубе будет не большой 66х0,6=39,6 кг/м, распределенный на размахе элерона 1,66 м.

 

[Руслан 7000]

И мне такое конструкторское решение тоже нравиться.   Глядя раньше на эти сплошняковые трубы что применяют на самолётах так и мне, точно так же, хотелось повырезать всё лишнее.

Может вырезы и действительно великоваты по виду, но работать с насаженными нервюрами это будет по любому.   "Перепонки" будет распирать в разные стороны, а насаженная на трубу нервюра (крепящаяся поперёк "перепонки" будет работать на разрыв).   
  И моё личное мнение, что "испытывать" пока рано (правильней будет всё связать в единую конструкцию, а потом уже и испытывать)

Хотя ведь точно я не знаю "божественного замысла", может нервюры будут из двух половинок и просто навешиваться на эти "перепонки", тогда в этом случае я б всё таки в саму трубу перегородочек добавил (между верхним и нижним так называемым "образовавшимися лонжеронами")...      

 

[alfa_DOP]

Чем брать кручение - это да, вопрос. Но ответ  Jeka55 я примерно знаю - контуром СПК, так?

Рассчитываю, что потребную нагрузку кручения будет брать трубчатый лонжерон (поликарбонат не учитывал). Так как он будет расположен в центре давления крыла ( 25% хорды), в полете нагрузки на кручение практически не будет. В этом месте поправьте меня, кто знает как смещается центр давления на скоростях до 200 км/ч (может в расчеты надо брать случаи сваливания, штопора и т.п.).
Элероны площадью по 0,5 кв.м (хорда элерона 0,36 м, длина 1,66 м)  при максимальных отклонениях создадут подъемную силу 132х0,5=66 кг (хотя думаю нагрузка будет меньше, т.к. элероны в основном меняют кривизну профиля крыла, а аэродинамическая нагрузка в хвостовой части крыла небольшая). Расстояние от центра трубчатого лонжерона до оси элерона 0,6 м. Т.е. момент на трубе будет не большой 66х0,6=39,6 кг/м, распределенный на размахе элерона 1,66 м.

Убедитесь, что Ваша труба выдержит чистый изгиб, с кручением проще, можно и контур задействовать.

А в остальном - слушайте тех, кому верите. Я своё слово сказал.

 

[Jeka55]

Начал делать стыковочные узлы центроплана с консолью. Испытывать лонжерон буду с ними.
Стыковочный узел из набора пластин Д-16т (остатки от вырезанных окон облегчения). Все еще будет обрабатываться. Выкладываю схему. Стыковые узлы консоли наборные из пластин Д-16т толщиной по 2,5 мм, которые прикручены с внутренней стороны трубы, ушки выходят из трубы на 4,5 см . На центроплан, с целью усиления, с внешней стороны прикручиваются по 2 пластины Д-16т толщиной 2,5 мм. Присоединять консоль думаю одним длинным болтом (диаметр 15 мм).

 

[KAA]

Зер гут! Безопасно разрушаемая конструкция.

 

[Jeka55]

В дополнение к ответу 69. Между ушками консоли вставлю трубку с внутренним диаметром 15-16 мм.

 

[alfa_DOP]

Выкладываю схему. Стыковые узлы консоли наборные из пластин Д-16т толщиной по 2,5 мм, которые прикручены с внутренней стороны трубы, ушки выходят из трубы на 4,5 см . На центроплан, с целью усиления, с внешней стороны прикручиваются по 2 пластины Д-16т толщиной 2,5 мм. Присоединять консоль думаю одним длинным болтом (диаметр 15 мм).
Наверх 

По грубой прикидке (без бумажки) толщина пакета по смятию Д16Т под болтом ф15
должна быть 10 мм и на консоли и на центроплане (6 тонн расчетная на срез болта), если еще взять запас для узлов К=1,25 выйдет 7,5 т , тогда болт 30ХГСА на эту нагрузку пойдет и 12 мм,
но в отверстии лучше расклепать стальную трубку (втулку).

 

[alfa_DOP]

В дополнение к ответу 69. Между ушками консоли вставлю трубку с внутренним диаметром 15-16 мм. 

И это правильно. А лучше - между ушками - распорную втулку-трубку, а в неё -
трубку "с внутренним диаметром 15-16 мм" подлиннее, чтобырасклепать её снаружи ушек.

PS  Конечно же 15 мм, по диаметру болта, описАлся

 

[Indypro]

Жека55 А сколько весят вырезанные из труб элементы? Иными словами если трубу лонжерона не  облегчать а оставить цельной, тогда какой будет разница в весе?

 

[Jeka55]

А сколько весят вырезанные из труб элементы? Иными словами если трубу лонжерона не  облегчать а оставить цельной, тогда какой будет разница в весе?

Труба длиной 2,8 метра весила 7,85 кг, после облегчения весит 4,2 кг. На двух консолях вес снижен на 7,3 кг.

 

[Jeka55]

Выкладываю схему. Стыковые узлы консоли наборные из пластин Д-16т толщиной по 2,5 мм, которые прикручены с внутренней стороны трубы, ушки выходят из трубы на 4,5 см . На центроплан, с целью усиления, с внешней стороны прикручиваются по 2 пластины Д-16т толщиной 2,5 мм. Присоединять консоль думаю одним длинным болтом (диаметр 15 мм).
Наверх 

По грубой прикидке (без бумажки) толщина пакета по смятию Д16Т под болтом ф15
должна быть 10 мм и на консоли и на центроплане (6 тонн расчетная на срез болта), если еще взять запас для узлов К=1,25 выйдет 7,5 т , тогда болт 30ХГСА на эту нагрузку пойдет и 12 мм,
но в отверстии лучше расклепать стальную трубку (втулку).

Спасибо за идею. Со стальной втулкой еще лучше получится. Диаметр отверстия в дюралевых пластинах увеличится, а соответственно и площадь смятия.

 

[alfa_DOP]

Спасибо за идею. Со стальной втулкой еще лучше получится. Диаметр отверстия в дюралевых пластинах увеличится, а соответственно и площадь смятия.
Наверх 

Именно так. Пренебрежение напряжениями смятия наблюдается, к сожалению, во многих
самодельных (и не только) конструкциях, что ведёт к...

"Отверстие - оно круглое. А ЭТО ... - дырка!" (С)

С интересом буду следить за результатами Ваших работ.

С уважением

 

[CSS-13]

Уважаемый Jeka55 посмотрел Ваш огород, теплицы, дорожки – человек Вы трудолюбивый. У меня на втором месте после работы тоже дом, огород, теплица… да и теплицы менее аккуратны чем у Вас. Самолет, к большому сожалению, на третьем месте. Я проектирую и очень медленно делаю крыло с трубчатым лонжероном, воспринимающим изгиб и кручение (обшивка тряпка). Мне бы как дилетанту промолчать, но все же посоветую. Представления, каким должен быть лонжерон из трубы, у меня сформировались под влиянием ряда уважаемых и известных в наших узких кругах людей. Я им премного благодарен.
1.      В трубе лучше не делать отверстий. Отверстия концентраторы напряжений. Труба боковыми стенками работает на кручение. При очень больших отверстиях она перестанет работать на кручение. Выгодней уменьшить толщину трубы. Как? Есть ряд способов.
2.      На определенном расстоянии выгодней вставить в трубу большого диаметра трубу малого диаметра. Уменьшаем строительную высоту, но сохраняем толщину стенки. Толщина стенки залог нормальной работы трубы на сжатие.
3.      Достичь весовой культуры могут помочь накладки из той же трубы в виде языков.
Кратко как то так. В самолетостроении я дилетант, но пытаюсь разобраться. На прочность свой лонжерон пересчитывал раз пятьдесят.
Для примера разрез, где есть и переход с диаметра на диаметр и накладки на трубу. Возможно в чем то я не прав… пусть поправят.

 

[CSS-13]

Разрез для личного пользования. На нем прикидывал расположения заклепок. Выкладывать не собирался. В нем есть ошибки. Отверстия в трубе у себя буду делать, но диаметром 1/3 диаметра трубы и реденько в менее нагруженных местах (где напряжение минимально) для контроля (например заклепки внутри трубы) и вентиляции.