Крыло смешанной конструкции с лонжероном из трубы.

Jeka55

Я люблю строить самолеты!
Jeka55 не придумывай проблемы. Замкнутый контур трубы воспринимает все нагрузки: изгиб-перерез-кручение. Любые вырезы круглой трубы резко уменьшаю её несущую способность при незначительном снижении веса.
Весь сок трубы- законченный агрегат, плюс она же является базой-стапелем.
Самый оптимальный вариант лонжерона на свободнонесущем крыле с обшивкой из поликарбоната, это трубчатый лонжерон. Это связано в первую очередь с необходимостью брать нагрузку кручения. Если бы я на 100% был уверен , что поликарбонат приклеенный двух-сторонним скотчем и приклепанный к нервюрам будет брать нагрузку от кручения, сделал бы лонжерон из ал. уголка и 0,8 мм стенки Д-16т.
С нагрузкой кручения справилась бы труба диаметром 60 мм, но   она не выдерживала нагрузку на изгиб. Нужно было увеличивать строительную высоту лонжерона (другими словами диаметр). У меня была труба 130х2,5, с изгибом она справлялась, но 2,80 кг веса на 1 метр трубы меня не устраивали (весь 7 метровый лонжерон легкого одноместного самолета весил 19,6 кг). Примерно такой лонжерон стоит на 4-х местном самолете Грумман АА-5, с максимальной взлетной массой 1090 кг Для одноместного самолета такой лонжерон слишком мощный. 
Пришлось убирать лишнее "мясо" с боков трубчатого лонжерона. Но еще раз повторю, ошибся с размерами, формой и количеством окон облегчения.
Сейчас вообще бы сделал бы так:
1.Разметил верхнюю и нижнюю полки. На моем примере в корне консоли ширина верхней и нижней полки по 12 см, на конце лонжерона по 4 см.
2.Ступенчатым сверлом на боковых поверхностях трубчатого лонжерона насверлил бы в шахматном порядке отверстий диаметром по 3 см (а может 4,5 6 и т.д. мм), с оставлением между отверстий перемычки 1 см. За счет 1 см перемычек, на 2,8 метровой консоли работало бы на кручение и сдвиг 70 см стенки трубы (70х0,25х25=437 куб.см плюс еще 1120 куб.см "полок"), и главное нагрузка была бы более распределенная, а не такая сосредоточенная как в предыдущем испорченном варианте лонжерона. По приблизительным расчетам вес лонжерона консоли с отверстиями по 3 см снизил бы на 2,4 кг (с 7,85 кг до 5,4 кг), с 2-х консолей 4,8 кг. Это тоже немало.
 

Вложения

Fa-Fa

trianon137@gmail.com
Jeka55 не нужны эти дырки. Веса снизишь немного, а прочность и устойчивость трубы убьёшь.
Да и эти 5кг не спасут. Люди будут летать разные, от 70 до 100кг и более.
НА ТРУБЕ-ЛОНЖЕРОНЕ НЕ ЭКОНОМЬ. Снижай вес на второстепенном.
 

nick

Я люблю строить самолеты!
Это тоже немало. 
не мало , а очень много концентраторов напряжений !
Jeka55 это уже какой то "бзик", много людей авторитетных и не очень говорят тебе- не переводи материал !а ты от квадратных отв. к элипсным, от элипсным к маленьким круглым, самоцель облегчение лонжерона таким способом- перевод материала, а использование в конструкции ЛА - путь к ЛП
 

Jeka55

Я люблю строить самолеты!
По прочности "лонжерон-решето" (ответ 120) может и выдержит нагрузки, но из-за множества отверстий (концентраторов напряжений), ресурс будет маленький. 
Решил не применять трубчатый лонжерон (хоть с вырезами, хоть без), он получается слишком тяжелым для свободнонесущего крыла одноместного самолета .
Пойду в ветку "Поликарбонатное крыло", разберусь все-таки, включать или не включать в расчеты на кручение поликарбонатную обшивку.
 

Fa-Fa

trianon137@gmail.com
Нормальная труба. Обрати внимание на KOLB.
http://www.reaa.ru/cgi-bin/yabb/YaBB.pl?num=1322075996
 

KAA

Ненавижу Солидворкс!
@ Fa-Fa
Вы в своём расчёте с визуализацией, правильное распределение нагрузки делали, или просто nG/l ?
 

KAA

Ненавижу Солидворкс!
Нормальная труба. Обрати внимание на KOLB
Дык там трубы с тонкой стенкой,а у нас-несуразно толстостенные. Стремление @ Jeka55 оптимизировать лонжерон по весу более чем  здраво,однако он переусердствовал. В обычных лонжеронных стенках тоже отверстия делают, и их тоже можно излишними выполнить!
 

Jeka55

Я люблю строить самолеты!
Вот получше фото нашел. Буду искать новую трубу 130х2,5мм, и делать окна облегчения круглыми.
 

Вложения

Jeka55

Я люблю строить самолеты!
Доделал стыковые узлы, и поэтапно начал нагружать мешками с песком (каждый мешок 50 кг). При нагрузке 300 кг консоль согнулась  вниз на 15 см. При нагрузке 350 кг опустилась еще ниже на 15 см. Когда убрал нагрузку, консоль вернулась в первоначальное состояние, деформаций нет.
Отклонения лонжерона при нагрузке большие, буду уменьшать размах крыла до 7 м, (можно уменьшать вообще до 6 метров: хорда 1,2 метра умножить на минимально рекомендуемое удлинение 5).
   
Посмотрел видео по статическим испытаниям самолета Luciole MC30. На перегрузке 6 ед. конец лонжерона опустился на 30 см. Я то думал , что лонжерон вообще не должен при перегрузке так сильно изгибаться.  Видео https://www.youtube.com/watch?v=06bfCxkWfF0&feature=related
У меня лонжерон так сместился на перегрузке 4 ед. Попробую все таки установить внутри лонжерона ферму.
 

Вложения

gdorfman

Я люблю строить самолеты и моторы!
Откуда
Саратов
Теперь посчитаем. В новой трубе ф130 мы проделаем отверстия в половину диаметра трубы. Одна дырка примерно 20...23грамма, на фото крыла их 60 штук. Итого менее 1,5кг экономии и изуродованный лонжерон. Этот килограмм лучше где-нибудь в другом месте сэкономить. Или найти химфрезерование и согнать лишнее. Трубчатый лонжерон обычно еще и кручение воспринимает, а тот стеклопластиковый дуршлаг, в который вы превратили трубу, уже ничего не несет.
 

Fa-Fa

trianon137@gmail.com
https://m.youtube.com/watch?v=xaotIR0nMW4&itct=CBMQpDAYCyITCPyoyK2bocwCFYoxFgodVygJzVIKbmV3cG9ydCAyOA%3D%3D&client=mv-google&hl=ru&gl=RU
 

Jeka55

Я люблю строить самолеты!
Теперь посчитаем. В новой трубе ф130 мы проделаем отверстия в половину диаметра трубы. Одна дырка примерно 20...23грамма, на фото крыла их 60 штук. Итого менее 1,5кг экономии и изуродованный лонжерон. Этот килограмм лучше где-нибудь в другом месте сэкономить. Или найти химфрезерование и согнать лишнее. Трубчатый лонжерон обычно еще и кручение воспринимает, а тот стеклопластиковый дуршлаг, в который вы превратили трубу, уже ничего не несет.
Я рассчитываю по такому алгоритму:
1.Размечаю верхнюю и нижнюю "полки". На моем примере в корне консоли ширина верхней и нижней полки по 12 см, на конце лонжерона по 4 см (можно даже меньше, по идее сводить "полки" на конце лонжерона надо почти в ноль).
2.Окружность трубы 130х3,14=40,8 см
3.Средняя ширина полок (12+4):2=8 см. Т.к. полок 2 , соответственно средняя ширина 16 см.
4.На "растерзание" остаются боковые поверхности трубы  шириной 40,8-16=24,8 см и длиной 280 см, из которых половину можно вырезать под окна облегчения даже без расчетов по 3 см отверстия и 1 см перегородки, (рассчитав диаметр отверстий, толщину стенок перегородок между отверстиями, увеличивающимися пропорционально крутящему моменту и перерезывающей силе можно вообще 3/4 стенки вырезать). Т.е. остается ширина 12,4 см. 
5.Объем вырезанных отверстий облегчения на боковых поверхностей составит 12,4х280х0,25=868 куб.см или 2,43 кг. Две консоли соответственно 4,86 кг облегчения. Если вырезать 3/4 боковых стенок то получается 3,65 кг х 2 = 7,3 кг.
Еще замечу, что труба это полуфабрикат, и для разных целей её можно использовать по разному. Если цельная труба на изгиб берет 100% нагрузки, то на кручение и срез она переупрочнена в несколько раз, соответственно это лишний вес, который можно убрать, сохранив при этом потребные качества на изгиб, кручение, сдвиг, использование как стапель и т.п.
 

Jeka55

Я люблю строить самолеты!
Схема нового трубчатого лонжерона
уменьшите диаметр отверстий до 40мм при текущем шаге отверстий, будет выглядеть реальней
Даже предыдущий лонжерон с почти прямоугольными окнами облегчения держал перегрузку 4 ед. с такими же отклонениями как и лонжерон французского Luciole MC30  А этот надеюсь выдержит 6-кратную перегрузку. 
 

KAA

Ненавижу Солидворкс!
уменьшите диаметр отверстий до 40мм при текущем шаге отверстий, будет выглядеть реальней 
А в чём тогда будет смысл этих отверстий?
По-моему, отверстия нужно уменьшать от конца к корню.
А этот надеюсь выдержит 6-кратную перегрузку. 
Особенно,если распределение нагрузки правильное принять! ;)
 
Вверх