Нагрузки на нервюры крыла. Расчет силовых нервюр.

Нервюра – это элемент поперечного силового набора крыла. Различают рядовые (нормальные) и силовые (специальные) нервюры.

    Рядовые нервюры, в основном, служат для обеспечения заданной формы профиля крыла. Они воспринимают аэродинамическую нагрузку, которая передаётся со стороны обшивки, и нагрузку от общего изгиба крыла.

    Силовые нервюры, кроме перечисленных выше функций, воспринимают сосредоточенные силы от грузов и агрегатов, расположенных в крыле (двигатели, шасси, баки, внешние подвески).

    Как показывает расчётная практика, основными нагрузками, определяющими прочность рядовых нервюр, являются аэродинамические силы.Для силовых нервюр основными нагрузками являются сосредоточенные силы от грузов и агрегатов.

    При расчёте силовых нервюр учитываются только сосредоточенные силы от грузов и агрегатов, а аэродинамическими нагрузками пренебрегают. Поэтому, в зависимости от назначения нервюры, расчёт в каждом конкретном случае отличается от других.

Рассмотрим расчёт двух типов силовых нервюр.

 

Расчёт бортовой нервюры

Рассмотрим бортовую нервюру, в плоскости которой консоль крыла крепится к фюзеляжу (рис. 6.7).

    Нервюра нагружена потоком касательных усилий от общего кручения крыла:

где  – удвоенная секториальная площадь фигуры, ограниченной контуром нервюры между её носком и задним лонжероном.

 

Рис. 6.7. – Схема нагружения бортовой нервюры

 

    Крутящий момент уравновешивается на стенках лонжеронов в виде пары сил R

где В – ширина межлонжеронной части сечения крыла.

    Рассмотрим сечение нервюры по носку, проходящее на расстоянии х от него (рис. 6.8).

Рис. 6.8. – К определению перерезывающих сил в сечениях нервюры

 

    Перерезывающая сила в сечении 1-3 определится выражением:

где

;

 – текущая высота сечения нервюры.

    Проведём сечение 4-5 в межлонжеронной части на расстоянии  от первого лонжерона (рис. 6.8) и запишем выражение для перерезывающей силы в нём:

где  – реакция в первом лонжероне.

    Вычислим теперь изгибающий момент в сечении 1-3:

где  – удвоенная секториальная площадь фигуры, отсекаемой от носка сечением 1-3.

    Для межлонжеронной части выражение для момента запишется в виде:

где  – удвоенная секториальная площадь фигуры заключенной между носком и сечением 4-5.

    На рисунке 6.9 приведён примерный вид эпюр  и .

Рис. 6.9. – Примерный вид эпюр внутренних силовых факторов в бортовой нервюре

 

    Интерес представляет частный случай, когда момент  воспринимается только межлонжеронной частью, имеющей постоянную высоту Н (рис. 6.10). Погонная касательная сила от кручения крыла определится выражением

откуда

    Из уравнения равновесия моментов:

    Вычислим перерезывающую силу и изгибающий момент в произвольном сечении нервюры:

Рис. 6.10. – Прямоугольная бортовая нервюра

 

    Последние выражения устанавливают, что прямоугольная нервюра работает в условиях чистого сдвига, при отсутствии изгиба и нормальных напряжений, а, следовательно,чисто формально, отпадает необходимость в поясах нервюр.