Несимметричное нагружение горизонтального оперения

    Несимметричное нагружение горизонтального оперения возникает при полёте со скольжением и при отклонении руля направления. Случай характерен тем, что асимметрия в распределении нагрузки по консолям ГО, вызывает кручение фюзеляжа, поэтому он является расчётным не только для оперения, но и для фюзеляжа.

    На асимметрию нагружения горизонтального оперения существенное влияние оказывают взаимное расположение ГО и ВО, крыло и фюзеляж. При наличии скольжения или отклонении руля направления на одной из поверхностей ВО возникает избыточное давление. Соответственно, на противоположной поверхности ВО будет иметь место разрежение (рис. 8.5).

    Аналогичная по знаку нагрузка возникнет и на примыкающих к ВО поверхностях ГО. В хвостовой части фюзеляжа возникнут крутящие моменты от нагружения ВО  и от асимметрии нагружения ГО  (рис. 8.5). В зависимости от взаимного расположения ГО и ВО направления этих моментов могу как совпадать, так и не совпадать.

    В соответствии с требованиями Норм прочности, несимметричное нагружение следует рассматривать для случая наибольшей нагрузки на ГО и для обоих случаев манёвренной нагрузки.

Рис. 8.5. – К определению влияния взаимного расположения ГО и ВО на нагружение фюзеляжа

На одной из консолей ГО нагрузка рассматриваемого случая  уменьшается на величину  (рис. 8.6), с тем, чтобы возник крутящий момент

где  – коэффициент аэродинамического момента, задаваемый Нормами прочности в зависимости от взаимного расположения ГО и ВО и расположения крыла по отношению к фюзеляжу (схемы «низкоплан», «среднеплан», «высокоплан»);

а – расстояние от условного центра давления ГО до плоскости симметрии самолёта.

    Из последнего равенства имеем:

.

Рис. 8.6. – К определению нагрузки

    Распределение нагрузки по ГО и коэффициент безопасности будут соответствовать рассматриваемому случаю (наибольшая нагрузка на ГО и оба случая манёвренной нагрузки).

Расчет оперения на прочность.

Оперение самолёта обеспечивает ему устойчивость и управляемость. Будем рассматривать традиционное оперение самолёта нормальной аэродинамической схемы, включающее в себя горизонтальное (ГО) и вертикальное (ВО) оперение.

Следуя нашей схеме, расчёт оперения начнём с определения действующих на него нагрузок. Аэродинамическую нагрузку определим в соответствии с расчётными случаями, предусмотренными для него Нормами прочности. Массовые нагрузки в силу малости размеров оперения по сравнению с крылом, в расчёт принимать не будем.

    Для горизонтального оперенияНормами прочности предусмотрены четыре расчётных случая:

1. Действие на ГО уравновешивающей нагрузки;

2. Действие на ГО манёвренной нагрузки;

3. Нагрузка при полёте в неспокойномвоздухе;

4. Несимметричное нагружение ГО.