Словари
1. Брус, идущий вдоль крыла самолета, придающий ему прочность.
2. Продольный брус рамы автомобиля, трактора, служащий опорой для кузова, а также для крепления рессор и других деталей.
ЛОНЖЕРО́Н, лонжерона, муж. (франц. longeron) (авиац., тех.). Продольный брус рамы, составляющей крыло аэроплана.
ЛОНЖЕРО́Н -а; м. [франц. longeron] Спец.
1. Основной элемент каркаса фюзеляжа, крыла и т.п. самолёта, располагающийся вдоль их длины. Повредить л. крыла.
2. Продольный брус рамы автомобиля, служащий опорой для кузова, а также для крепления рессор и других деталей.
лонжеро́н (франц. longeron, от longer — идти вдоль), основной силовой элемент конструкции многих инженерных сооружений (самолётов, автомобилей, вагонов, мостов, кораблей и др.), располагающийся по длине конструкции. У самолётов, например, лонжерон совместно со стрингерами образуют продольный набор каркаса крыльев, фюзеляжа, оперения, рулей и элеронов.
ЛОНЖЕРОН — ЛОНЖЕРО́Н (франц. longeron, от longer — идти вдоль), основной силовой элемент конструкции многих инженерных сооружений (самолетов, автомобилей, вагонов, мостов, кораблей и др.), располагающийся по длине конструкции. У самолетов, напр., лонжероны совместно со стрингерами (см. СТРИНГЕР) образуют продольный набор каркаса крыльев, фюзеляжа, оперения, рулей и элеронов (см. ЭЛЕРОН) .
ЛОНЖЕРОН (франц. longeron — от longer — идти вдоль), основной силовой элемент конструкции многих инженерных сооружений (самолетов, автомобилей, вагонов, мостов, кораблей и др.), располагающийся по длине конструкции. У самолетов, напр., лонжероны совместно со стрингерами образуют продольный набор каркаса крыльев, фюзеляжа, оперения, рулей и элеронов.
1. Брус, идущий вдоль крыла самолета, придающий ему прочность.
2. Продольный брус рамы автомобиля, служащий опорой для кузова, а также для крепления рессор и других деталей.
продольный силовой элемент конструкции самолетов, вагонов, мостов и др. сооружений.
Лонжерон крыла самолета
Лонжероны – это стыковые узлы крыльев, которые являются частью компенсаторных узлов. Помимо лонжеронов, к компенсаторам также относят подмоторные рампы, различные подвески и прочее. Это продольный основной элемент силового набора самолета. Он выполняет функцию передачи растягивающих, изгибающих, сжимающих и других типов нагрузок. Существует несколько видов лонжеронов – балочные, ферменно-балочные, ферменные, коробчатые. Кроме того, лонжероны принимают участие в восприятии перерезывающей силы. Коробчатого и круглого сечения лонжероны способны воспринимать крутящийся момент.
У летательных аппаратов лонжероны совмещаются со стрингерами и создают продольный набор крыла, оперения, фюзеляжа, элеронов и рулей.
Конструкция
С конструктивной точки зрения лонжероны бывают сборными или монолитными. Сборный лонжерон обладает нижним и верхним поясом и стенкой. Коробчатое сечение имеет только две стенки. Со стенкой пояса соединяются путем клепки, точечной электросварки, болтовых соединений или склейки. Пояса работают от изгибающего момента на растяжение-сжатие. Они составляют большую часть всей площади сечения лонжерона.
Моноблочное крыло – это тип конструкции крыла, у которого при изгибе продольные силы воспринимаются стрингерами и обшивкой по всему поперечному контуру. В таких крыльях лонжеронов нет, но вместо них устанавливаются продольные стенки.
Пояса лонжерона создаются из высококачественных материалов:
- сталь;
- титан;
- алюминиевые сплавы.
При создании формы сечения конструкторы руководствуются определенной задачей – обрести максимальный момент инерции при заданной площади сечения, простотой изготовления, удобством выдерживания профиля, экономии и удобств закрепления к обшивке и стенкам.
По ширине вытянутая форма сечения профиля повышает момент инерции лонжерона. Благодаря присутствию лапок площадь поясов, которая занята отверстиями под заклепки, становится небольшой, а крепление стенки и обшивки к поясу значительно упрощается. Профиль крыла держится за счет малой ковки профилей и их лапок, но в том случае, если это возможно. В других вариациях на пояса устанавливают накладки из мягкого материала.
Применяя профили разного сечения, можно измерить площадь самого сечения поясов в длину. Разрушение пояса при сжатии образовывается от напряжений, равных прочностному пределу материала. При этом пояс работает далеко не всей площадью, а только ее частью, которая равна площади пояса.
Критические напряжения сжатия поясов балочного лонжерона
В двух плоскостях пояс балочного лонжерона подкреплен жесткими элементами – стенкой и обшивкой. Они препятствуют искривлению оси пояса, что приводит к отсутствию потери устойчивости. Критические напряжения определяются так же, как и у стрингеров.
Стенки балочных лонжеронов создают в основном из листовых материалов. Тонкие стенки подкрепляют стойками, как правило, уголкового сечения. Основная задача стойки – разделить стенку на несколько панелей и повысить касательные критические напряжения потери устойчивости, зависящей от соотношения h/a и толщины стенки.
В конструкции лонжерона бывает одна или две стенки. Критические напряжения сдвигания стенок намного меньше, чем толстых. По этой причине одна толстая стенка выгоднее в весовом отношении, чем две тонкие, которые рассчитаны на ту же нагрузку.
Лонжерон (воздухоплавание)
В неподвижном крыле самолета , то шпат часто является основным конструктивным элемент крыла, бег по размаху под прямым углом (или около того, в зависимости от стреловидности крыла ) к фюзеляжу . Лонжерон несет полетные нагрузки и вес крыльев при нахождении на земле. Другие конструктивные и формирующие элементы, такие как нервюры, могут быть прикреплены к лонжерону или лонжеронам, при этом конструкция напряженной обшивки также разделяет нагрузки там, где она используется. В крыле может быть более одного лонжерона или вообще не быть. Однако там, где большая часть сил приходится на одиночный лонжерон, он известен как главный лонжерон. [1]
Лонжероны также используются на других поверхностях аэродинамических поверхностей самолетов, таких как хвостовое оперение и киль, и выполняют аналогичную функцию, хотя передаваемые нагрузки могут отличаться от нагрузок на лонжерон крыла.
СОДЕРЖАНИЕ
Лонжерон [ править ]
Лонжерон крыла обеспечивает большую часть весовой поддержки и целостности динамических нагрузок свободнонесущих монопланов , часто в сочетании с прочностью самого D-образного бокса крыла. Вместе эти два конструктивных элемента вместе обеспечивают жесткость крыла, необходимую для безопасного полета самолета. Бипланы с летающими тросами имеют большую часть полетных нагрузок, передаваемых через тросы и межплоскостные стойки, что позволяет использовать меньшее сечение и, следовательно, более легкие лонжероны за счет увеличения лобового сопротивления.
Силы [ править ]
Некоторые силы, действующие на лонжерон крыла, следующие: [2]
- Изгибающие вверх нагрузки, возникающие в результате подъемной силы крыла , поддерживающей фюзеляж в полете. Эти силы часто компенсируются перевозкой топлива в крыльях или использованием топливных баков, установленных на концах крыла; Цессна 310 является примером этой конструктивной особенности.
- Изгибающие вниз нагрузки в неподвижном состоянии на земле из-за веса конструкции, наличия топлива в крыльях и установленных на крыльях двигателей, если они используются.
- Тяговые нагрузки зависят от скорости и инерции .
- Катящиеся инерционные нагрузки. скручивающие нагрузки из-за аэродинамических эффектов на высоких скоростях, часто связанных с размывом , и использованием элеронов, приводящих к изменению направления управления . Дальнейшие скручивающие нагрузки вызываются изменением настроек тяги подкрыльевых двигателей. [3] Конструкция коробки «D» способствует уменьшению скручивания крыла.
Многие из этих нагрузок резко меняются в полете на самолетах, таких как Extra 300, при выполнении экстремальных фигур высшего пилотажа ; лонжероны этих самолетов спроектированы таким образом, чтобы безопасно выдерживать большие нагрузки .
Материалы и конструкция [ править ]
Деревянная конструкция [ править ]
Ранние самолеты использовали лонжероны, часто вырезанные из цельной ели или ясеня . Было использовано несколько различных типов деревянных лонжеронов, с которыми проводились эксперименты, например, лонжероны коробчатого сечения; и многослойные лонжероны, уложенные в зажимное приспособление и склеенные на сжатие, чтобы сохранить двугранный угол крыла . Деревянные лонжероны до сих пор используются в легких самолетах, таких как Robin DR400 и его родственники. Недостатком деревянного лонжерона является ухудшение воздействия атмосферных условий, как сухих, так и влажных, и биологических угроз, таких как заражение древесными насекомыми и грибковое поражение компонента; следовательно, для поддержания летной годности часто требуются регулярные проверки . [4]
Деревянные лонжероны крыла, состоящие из нескольких частей, обычно состоят из верхних и нижних элементов, называемых крышками лонжеронов , и вертикальных элементов из листовой древесины, известных как срезные перемычки или, проще говоря, перемычки , которые охватывают расстояние между крышками лонжеронов.
Даже в наше время в «самодельных копиях самолетов», таких как реплики Spitfires, используются ламинированные деревянные лонжероны. Эти лонжероны обычно ламинируют из ели или дугласовой пихты (зажимом и склеиванием). Ряд энтузиастов строят «точные копии» Спитфайров, которые фактически будут летать с использованием различных двигателей, соответствующих размеру самолета. [5]
Металлические лонжероны [ править ]
Типичный металлический лонжерон в самолетах авиации общего назначения обычно состоит из листового алюминиевого лонжерона с L- или T-образными крышками лонжерона, приваренными или приклепанными к верхней и нижней части листа для предотвращения коробления под действием приложенных нагрузок. На более крупных самолетах, использующих этот метод конструкции лонжерона, крышки лонжеронов могут быть закрыты, чтобы обеспечить составные топливные баки . Усталость металлических лонжеронов крыла была определенным причинным фактором авиационных происшествий, особенно в старых самолетах, как это было в случае с рейсом 101 Ocean Airways компании Chalk . [6]
Трубчатые металлические лонжероны [ править ]
Немецкий Юнкерс СО бронированного Фюзеляж штурмового sesquiplane 1917 используется Уго Юнкерс -разработана многотрубчатая сеть из нескольких трубчатых лонжеронов крыла, расположенная непосредственно под гофрированным дюралюминием крыла , охватывающее и с каждым трубчатым лонжероном , соединенным с одной смежными с пространственной рамой триангулированных дюралюминиевых полос — обычно в манере компоновки фермы Уоррена — приклепаны к лонжеронам, что привело к значительному увеличению прочности конструкции в то время, когда большинство других конструкций самолетов строились почти полностью с деревянными крыльями. Цельнометаллическое крыло с гофрированным гофрированным покрытием и множественные трубчатые лонжероны Junkers были скопированы после Первой мировой войны. американским авиаконструктором Уильямом Стаутом для его серии авиалайнеров Ford Trimotor 1920-х годов и российским авиакосмическим конструктором Андреем Туполевым для такого самолета, как его Туполев АНТ-2 1922 года, по размеру больше гиганта Максима Горького 1934 года.
Аспектом конструкции крыла Supermarine Spitfire, который в значительной степени способствовал его успеху, была инновационная конструкция лонжерона стрелы, состоящая из пяти квадратных концентрических труб, которые вставлялись друг в друга. Две из этих стрел были связаны между собой легкосплавной перемычкой, создавая легкий и очень прочный главный лонжерон. [7]
Вариант этого метода конструкции лонжерона также используется в BD-5 , который был спроектирован и построен Джимом Беде в начале 1970-х годов. Лонжерон, использованный в BD-5 и последующих проектах BD, в основном представлял собой алюминиевую трубу диаметром примерно 2 дюйма (5,1 см), соединенную в корневой части крыла с алюминиевой трубой с гораздо большим внутренним диаметром для обеспечения структурной целостности крыла.
Геодезическое строительство [ править ]
В самолетах, таких как Vickers Wellington , использовалась геодезическая конструкция лонжерона крыла, преимущества которой заключались в легкости и способности выдерживать тяжелые боевые повреждения с лишь частичной потерей прочности.
Композитная конструкция [ править ]
Многие современные самолеты используют в своей конструкции углеродное волокно и кевлар , начиная от больших авиалайнеров и заканчивая небольшими самодельными самолетами . Следует отметить разработки Scaled Composites и немецких производителей планеров Schempp-Hirth и Schleicher . [8] Эти компании изначально использовали сплошные лонжероны из стекловолокна в своих конструкциях, но теперь часто используют углеродное волокно в своих высокоэффективных парапланах, таких как ASG 29 . Увеличение прочности и снижение веса по сравнению с более ранними самолетами с лонжеронами из стекловолокна позволяет увеличить количество водяной балласт . [9]
Конструкция с несколькими лонжеронами [ править ]
Самолеты с тремя и более лонжеронами считаются самолетами с несколькими лонжеронами . Использование нескольких лонжеронов обеспечивает эквивалентную общую прочность крыла, но с несколькими лонжеронами меньшего размера, что, в свою очередь, позволяет получить более тонкую конструкцию крыла или хвостового оперения (за счет увеличения сложности и сложности упаковки дополнительного оборудования, такого как топливные баки, пушки. , домкраты элеронов и т. д.). Хотя многолонжеронные крылья использовались, по крайней мере, с 1930-х годов (например, Curtiss P-40 времен Второй мировой войны имел 3 лонжерона на крыло), они приобрели большую популярность, когда увеличение скорости реактивных истребителей потребовало более тонких крыльев для уменьшения тянуть на высоких скоростях. Mach 2 F-104 Starfighter использовались многочисленные тонкие лонжероны, чтобы крыло получилось необычно тонким; F-16 Fighting Falcon использует аналогичную конструкцию. Другие самолеты, такие как F-4 Phantom , F-15 Eagle и другие, используют 3 или более лонжеронов для обеспечения достаточной прочности относительно тонкого крыла и, таким образом, квалифицируются как самолет с множеством лонжеронов. [10]
Ложные лонжероны [ править ]
Ложные лонжероны, как и основные лонжероны, являются несущими конструктивными элементами, проходящими по размаху, но не присоединенными к фюзеляжу. Чаще всего они предназначены для перевозки движущихся поверхностей, в основном элеронов . [11]