Search in topic

Расчет лонжерона для крыла

Не буду оригинален в своем вопросе и постановке задачи, но полагаю что данная тема при ее правильном развитии была бы полезна многим. Начнем с задач и имеющихся данных:

Расчет (попытка) ведется для крыла для модели Ме-109 1/4. Размах крыла 2500 мм, площадь порядка 96 дм. Форма крыла - практически классическая трапецивидная по 30№ хорды. Корневая нервюра - NACA 2415 (15%), угол установки 0 гр. Концевая нервюра - CLARC Y (12%), угол установки -2 гр. Обшивка крыла - бальза 2 мм. Установка основного лонжерона (до нернюры W6) ведется на 41% хорды. Установка второстепенного лонжерона (от W5 до W11) - ведется на 30% хорды.

Расчленение лонжерона на 2 участка с перехлестыванием учатков вызвано большой колесной нишей на Ме-109, которая как и оригинале вынуждает сдвинуть лонжерон на 41% хорды, при этом у оригинала после непродолжительного прямого участка лонжерон под углом уходит к законцовке, в случае же модели, делать такой изгибающийся лонжерон не технологисчно (потом крайне не удобно его стыковать с нервюрами). Поэтому и пришлось сделать основной лонжерон до конца колесной ниши + 1 участок для пеерхлеста, а второй строить по 30% от цонца с пересечением на 2 участка основного (на картинке второстепенный лонжерон еще не построен).

Для расчета я воспользовался найденой в инете статьей (к сожалению у меня не сохранилось ссылки на нее, поэтому я выложу файл DOC куда я ее скопировал для себя), также на основании данной статьи я сделал небольшой расчетник в XLS (EXCEL), с примером и собственным расчеток указанного крыла. В данной статье не расматривается крыло с круткой, а также не учитывается работающая обшивка, однако в применении к сатндартному крылу данный расчет действует (пренебрежем пока обшивкой, хотя если кто-то знает и может рассказать как ее можно учесть, я и многие будут очень признательны, крутку крыла тоже не учитываетм, так как если ее учитывать, то принцып расчетов становиться сверх сложным, так что будем считать что указанный в статье расчет подойдет и для данного случая).

С какими проблемами при конструировании крыла я столкнулся:

1. Я выбрал двухполочный лонжерон (полка низу/сверху, стенка с вертикально расположенными волокнами между ними). При расчете на сжатие по цифрам все прохоит, чтобы лонжерон не расперло наружу (выдержал клеевой шов который при такой конструкции лонжерона проходит только по торцам полки), проматываем лонжерон как на планерах кевларовой нитью. Проблема возникает только одна, если крыло с круткой - поли лонжерона либо выпирают наржу, либо наоборот находятся ниже нервюр (вызвано тем что лонжерон прямой, к рыло с круткои, т.е. нервюры поворачиваются относительно него, крутка ведется по задней кромке нервюр). Сответсвенно обшивка ровно по форме крыла не ляжет чтобы прилегать к лонжерону, значит надо соответсвенно гдето полки лонжерона сточить чють чуть, а где-то надо будет дополнят эпоксидки с микросферой. Кто и как поступает в подобном случае?

2. По расчету видно, что на некоторых участках в качестве стенки получается использование двух материалов (бальза+фанера), их процность просто складывается, это правильно? И если разнести эти материалы, например чтобы получить пенал для штыря, то не получиться ли так что полка лонжерона провернется под более мягную стенку, ведь стенка из бальзы сильно меньше по прочности стенки из фанеры?

3. Соединительный штырь. Крыло я планирую делать неразъемным (мне разъемное не к чему, да и из-за площадок крепления шасси, разъем можно делать только значительно дальже зализа крыла, что нецелесообразно с эстетической стороны, да и несет кучу гемороя из-за механизации закрылком и щитков воздухозаборников подкрыльевых радиаторов).Крыло имеет форму V в 6 градусов, применение в качестве штыря трубы - я думаю громожко, тяжело и неудобно, из-за V труба получается достаточно короткой. В расчетнике про соединительный штырь и его стыковку с лонжероном говориться мало, понятно только одно - соединения фанеркой не катит (я уже имел удовольствие при применении фанерной связки в качестве “штыря” разламывать крыло пополам в точке корня) инужно более надежное средство - либо деревянный штырь, либо изготовленный из композитных материалов - например 2 V образных штыря из угля по форме V крыла снизу и сверху. Уголь мне импонирует больше дерева, однако я не нашел расчетов и описаний какой толщины эти штыри сделать (сформовать то из пучка угленити можно и толщиной с палец, он будет железобетонный и тяжелый, его не сломать никак, но такой запас прочности для данной конструкции излишен, а если сделать на глаз тонкий, то его может и не хватить). Кто как решает проблему штырей чтобы крыло не ломалось (складывалось)?

4. Применение композитных материалов. В теории в век космических материалов типа углеткани и ларита, можно было наверное изготовить стенку лонжерона из бальзы, при этом армировав ее с двух сторон и челиком обернув весть лонжерон углем, однако никаких расчетов по этому делу я не нашел, поэтому прошу подсказать тех кто знает, на сколько это эффектино и например что по прочности можно получить (желательно привести какие-то цифровые показатели), например если полку из бальзы 3 мм армировать углем (плетение лен) с двух сторон, то что это даст по прочности и будет ли работать такой сендвич? А то можно налепить кучу угля, а работать правильно это не будет.

5. Принцип крепления нервюр к лонжерону. Тут варианта как бы всего два в принципе:

• Вариант 1. Нервюра цельная, с вырезами тоько под полки лонжерона хажимаемая его полками сбоков, в общем классика. При такой сжеме лонжерон целиком не заформуешь, так как пока нервюры не встанут на свои места, верхнюю полку нельзя клеить, в такой схеме можно использовать в качестве стенок лонжерона только армированные с двух сторон деревянные элемнты (если примеять композит). Из плюсов - больше жесткость крыла на кручение (нервюра как никак цельная, потянешь ха концик, будет работать вся целиком), простота сборки.
• Вприант 2. Если лонжерон армирован углем например (деревянный двутавр армирован углем, при этом щелей под нервюры нет, значит надо клеить к нему отдельно переднюю и заднюю часть нервюр). Нервюры делятся таким лонжероном на 2 части (переднюю и заднюю), если лонжерон типа двутавра, то нервюры можно вклеивать по форме углуюления в нем, так сильно прочнее чем клеить тупо встык например к полностью плоскому лонжерону. Собирать конечно такую конструкцию сложнее, зато лонжерон можно сделать цельным). Но есть отрицательные моенты, которые я не знаю как себя поведут:
• У меня шасси спереди, не получится ли так что такие 2-ные нервюры мне вышебет при посадке (за заднюю часть я не боюсь, там нагрузки не такие большие, а вот передок такой схемы меня нервирует, тут как то цельные нервюры психологически дают дополнительную надежду)?
• Если корневая нервюра будет не цельная, то как это сочетается с прочностью крепления крыла (крыло планируется крепить через штырь или штыри в передней части к фюзеляжу и болтами сзади)? Хотя конструкции именно с такими двойными нервюрами и креплением существуют и я сам видел, но всеже чувство страха не покидает, дайте свои комментарии пожалуйста?

Вот такие у меня непростые вопросы, в казалось бы простом этапе выбора лонжерона:(.

Файлы сос татьей и расчетами прилагаются. Файл крыла сделан в Solidworks 2011, так что уж извините.

Если кто может дать совет по конструкции крыла, буду очень признателен.

depositfiles.com/files/ux5jwol26

Статья по расчету крыла.rarРассет лонжерона.rar

будет ли работать такой сендвич? А то можно налепить кучу угля, а работать правильно это не будет.

rcopen.com/forum/f82/topic191768/68
Есть таблица в Excell для рассчёта лонжеронов, но на немецком: cb-roter-baron.de/Holmberechnung version 29-08-201…
Деревянные крылья такого размера пока не делал, но на наших форумах народ больше делает из пены с оклейкой бальзой. Лонжерон просто угольный ровингом под обшивкой сверху и снизу поверх пены…

С пеной действительно несколько проще, она здорово распределяет нагрузку, но я к сожалению не имею возможности вырезать такое большое крыло, поэтому ограничиваюсь деревянными конструкциями ближе к старой технологии.

С пеной действительно несколько проще, она здорово распределяет нагрузку, но я к сожалению не имею возможности вырезать такое большое крыло, поэтому ограничиваюсь деревянными конструкциями ближе к старой технологии.

Так его кусочками можно вырезать, а потом склеить. И чего тут сложного?

1. Батенька, вы по моему сильно заморачиваетесь!!!
2. Бальзу с углем мешать смысла нет. В качестве наполнителя она работает (плохо) только в одном случае. Да и то он дорогой, трудоемкий и пр. Используется только на рекордных планерах (соревнования и прочее). Думаю вам для копии такие космические требования и бюджеты ни к чему.
3. Прочность бальзы и прочность фанеры складывать нельзя (принцип слабого звена еще никто не отменял)
4. Если хотите адекватный ответ с цифрами, рисуйте схематично крыло, каково планируемое нагружение в полете, при посадке и пр. Тогда смогу помочь (разбираться в запутанной таблице смысла не вижу - слишком все усложняете. Посчитать нужно несколько цифр в нескольких контрольных точках крыла)
5. Центральный штырь с V-образием по массовой эффективности и технологичности лучше всего получается (по крайней мере у меня) из фанеры. Дешево, легко и сердито.

Резать кусочками крыло с круткой не есть хорошо, хотя наверное и можно.

Может еще кто-то дать данные по поводу использования специализированного пенопласта - типа Херекс. На его основе вроде как получаются очень прочные детали, разумеется при армировании их углетканью, наглядным примеров использования данного материала может служить известный сдесь Як-140. Какими свойствами и ТТХ обладает данный материал, насколько прочнее получается на сжатие и растяжение лонжерон изготовленный со стенкой из херекса армированного с двух сторон углем?

насколько прочнее получается

Ни насколько. Херекс для сендвичей и на растяжение/сжатие не работает никак не лучше твёрдой пены.

У вас цель какая?? Копию сделать или космические технологии в самолет впихнуть?? Если впихнуть, то с какой целью??

жека незаморачивайся всё просто у меня были похожие проблемы на 1,5м
как по мне то лонжерон такой 12х3 в корне 5х3 на концах до законцовки
полка между лонжеронами бальза 3мм до узла шасси
обшивка бальза 2мм расстояние между нервюр 5…6см толщина нервюр 2,5мм
а почему на собранном каркасе будет выперать лонжерон ??? небудет нижний лонжерон вообще идеально ляжет а верхний по профилю ну придётса немножко прижать я понял это из за смещения назад на 40 процент

Мой совет сделай стапель для сборки крыла с нужной круткой и пусть говорят что космические технологии типо такого там всё просто два шаблона по нижним обводом профиля собираетса на ука за три дня

1. Батенька, вы по моему сильно заморачиваетесь!!!

Возможно, но я человек дотошный, поэтому и хотелось бы сделать хотя бы поверхностный расчет. Многие, в том числе и мои знакомые не делают никаких расчетов, а берут просто от фонаря интуитивно и руководсвуясь виденным у других конструкции, в большинстве случаев это вроде работатет, я не спорю. Если взять например тот же meister-scale, то там в качестве центрального штыря используется натуральное бревно (клиновидной формы, 18 мм ширины и длинной 450 мм в каждую сторону от 0), да, оно работает, но при этом вес такого бревна весьма приличный.

2. Бальзу с углем мешать смысла нет. В качестве наполнителя она работает (плохо) только в одном случае. Да и то он дорогой, трудоемкий и пр. Используется только на рекордных планерах (соревнования и прочее). Думаю вам для копии такие космические требования и бюджеты ни к чему.

Согласен, что мешать просто так нельзя, нужно знать как это делать правильно, иначе это пустая трата материалов. Цены тут не космические и уголь и херокс я могу себе позволить без проблем.

3. Прочность бальзы и прочность фанеры складывать нельзя (принцип слабого звена еще никто не отменял)

Возможно. Я ореинтировался на статью, а там было сказано о возможности совместного использования данных материалов.

4. Если хотите адекватный ответ с цифрами, рисуйте схематично крыло, каково планируемое нагружение в полете, при посадке и пр. Тогда смогу помочь (разбираться в запутанной таблице смысла не вижу - слишком все усложняете. Посчитать нужно несколько цифр в нескольких контрольных точках крыла)

.

Чертить отдельно нет, смысла, поскольку в solidworks все уже начерчено, и эти данные есть в таблице (длина корня и законцовок, САХ, и расстояние от корня до CAX), понимаю что не все могут посмотреть solidworks 2011, да и интересно это не всем.

5. Центральный штырь с V-образием по массовой эффективности и технологичности лучше всего получается (по крайней мере у меня) из фанеры. Дешево, легко и сердито.

Фанера тоже может по разному сработать, я имел опыт разлома крыла с фанерным штырем по корню на пополам, другое дело что он там был сделан слабым (фанеры 3мм в 2 слоя оказалось мало).

У вас цель какая?? Копию сделать или космические технологии в самолет впихнуть?? Если впихнуть, то с какой целью??

Одно другому не мешает. Чисто композитное крыло я пока не смогу сделать (это еще не мой уровень), поэтому приходиться обходиться более знакомыми в работе материалами. Я хочю сделать крыло прочным и при этом избезать лишних перетяжелений, правильное использование композитных материалов позволяет это сделать в ряде узлов, мне еще на самолет помимо туши необходимо всунуть 7 кг начинки (включая мотор, копийный кок, электронику, пневматику с шасси и тяжелыми копийными колесами и пр.).

Я не делаю КИТ или что-то на продажу, я хочю сделать качественную модель для себя, применение современных материалов для меня не проблема (цена вопроса не настолько велика, по крайней мере для меня). Тратить не менее 9 месяцев на постойку, чтобы в полете в петле сложилось крыло, я желания не испытываю, в модели и без крыла еще хватает нюансов.

а почему на собранном каркасе будет выперать лонжерон ??? небудет нижний лонжерон вообще идеально ляжет а верхний по профилю ну придётса немножко прижать я понял это из за смещения назад на 40 процент

Крутка идет по задней кромке крыла, поэтому при прямом лонжероне он грубо говори не получиться перпендикулярным хорде каждой неврюры, вот поэтому из-за этого поворота и происходит его выпирание и провал в ряде нервюр (не сильно) при этом это усиливается к концу крыла. Чтобы было более наглядно, можно представить две квадратных нервюры по центру которых идет плоский лонжерон, когда эти нервюры не скручены, то лонжерон ляжет четко, а вот попробуйте повернуть такой квадрат вокруг центра скажем на 20 градусов, и вы увидите как лонжерон впишется в пределы повернутого квадрата.

На масштабах 1/4 расстояние ставят примерно 100 мм между нервюрами, я придерживаюсь такой же позици.

Мой совет сделай стапель для сборки крыла с нужной круткой и пусть говорят что космические технологии типо такого

Ой:), я прочиттал, но ссылку синего цвета проглядел. Вечером посмотрю, спасибо.

скажем на 20 градусов

Это ясно. Но крутка-то 2°. Там будут доли миллиметра, которые можно прикрыть бальзой или клеем. Поскольку обшивка бальзовая, то крепче бальзы клеевое соединение быть не обязательно. А вот ближе к корню часто делают клинышек стекла изнутри обшивки

насколько прочнее получается на сжатие и растяжение лонжерон изготовленный со стенкой из херекса армированного с двух сторон углем?

Юноша забудте слово херекс/аирекс и пр… у Вас каша в голове…
Пена, любая, или бальза, да хоть что угодно, в данном случае только наполнитель! Наполнитель который держит материал, который выполняет роль стенки лонжерона. Заморачиваться углём в этом месте тоже полный бред…
основное назначение частей лонжерона- пояса(полки) принимают нагрузку на изгиб, стенка лонжерона дожна удерживать полки между собой.
для Вас это значит- просчитать пояса лонжерона на прочность и изготовить их соотвественно, а стенка, ложеронов должна удержать их вместе. для стенки, для наполнителя, пойдёт любой материал, любой пенопласт, бальза, липа, хоть твёрдый воздух… наполнитель армируется с двух сторон стеклотканью под углом 45°. В Вашем случае хватит по два слоя 80Г/м с каждой стороны за глаза…
дырки в местах где лонжерон провале в нервюру, можно спокойно закрыть бальзой…

Тем с подобным названием можно насобирать на несколько страниц на форуме …rcopen.com/forum/f8/topic23717 можно этой ссылкой воспользоваться,если она ещё годна или поискать что-то подобное в других темах … forum.rcdesign.ru/search.php?searchid=998351

По поводу 9 месяцев работы над моделью согласен, считать лонжероны нужно. Заморочки - это от недостатка или избытка опыта. Сам иногда по технологиям заморачиваюсь и иду самым сложным путем, хотя мог бы послушать старших и сделать как все делают. Однако свой опыт дороже.
По поводу прочности. Посмотрел таблиуц. Площадь крыла 0,96 кв.м. Скорость максимальная 36 м/с. При Суmax=1,2 подъемная сила крыла составит 77,8 кг. Если САХ=438мм, то размах крыла должен быть 2,2 м. Не имея схемы крыла и стыка его с фюзеляжем, могу сказать следующее. Плечо от САХ до ПСС 492 мм, Изгибающий момент в сечении ПСС будет 1914 кг*см. При расстоянии между полками лонжерона 65 мм, усилия в полках = 295 кг, что соответствует 0,84 кв. см. сечения верхней полки (при 350кг/кв.см. прочности на сжатие). Это значит, что при сечении 0,84 или меньше на данной скорости крыло не сложится. Остается посчитать стенку, хотя можно взять на половину консоли стенку из фанеры 1 мм, чего хватит с запасом. Никаких херексов, углепластиков и бальзы. Максимальная потеря веса от композитного лонжерона 20-30г (а может и совсем потери не будет)

Это ясно. Но крутка-то 2°. Там будут доли миллиметра, которые можно прикрыть бальзой или клеем. Поскольку обшивка бальзовая, то крепче бальзы клеевое соединение быть не обязательно. А вот ближе к корню часто делают клинышек стекла изнутри обшивки

А я и не спорю:), это решаемо (там подшкурить надо совсем немного и немного выровнять провалы микросферой при приклейке обшивки), но сам факт таких отклонений есть.

Евгений, а не сильно ли Вы перегибаете палку для своей копии? В этой теме Вам справедливо заметили

Это ясно. Но крутка-то 2°. Там будут доли миллиметра

Юноша забудте слово херекс/аирекс и пр… у Вас каша в голове…

А перед этим вы никак не могли сотворить щель между торцом элерона и законцовкой крыла.

Неужели у Вас Мессерщмитт точнее, чем у самого Вилли Мессершмитта? К чему все эти сложности?

По поводу прочности. Посмотрел таблиуц. Площадь крыла 0,96 кв.м. …

Спасибо, мой расчет по статье тоже показал подобные цифры, значит я всеже подсчитал правильно. Меня только смущало комбинирование по статье разнородных материалов, так что теперь я сделаю участки в соответствии с методикой расчета, но с использованием уже одинаковых материалов на участок.

Юноша забудте слово херекс/аирекс и пр… у Вас каша в голове… Пена, любая, или бальза, да хоть что угодно, в данном случае только наполнитель!..

Согласен, я пока совсем не имею опыта изготовления композитных элементов, просто мой знакомый занимается этим и делает композитные модели и он рекомендовал мне пользовать именно подобные вещи, в связи с этим и был задан вопрос. Мне описали херекс как супер материал, поэтому стало интерсно.

Неужели у Вас Мессерщмитт точнее, чем у самого Вилли Мессершмитта? К чему все эти сложности?

Про щель у торца элерона очевидно имеется ввиду несколько моих постов в теме уважаемого Pumper:), да, действительно существует такая проблема при больших отклонениях элерона, это несложно доказывается на геометрической 3Д модели. Всегда надо стремиться к идеалу, точнее разумеется у меня не пулучиться, но для собственного удовлетворения я хочу сделать хорошо, потому что деляю для души, а на сколько точно и как делают другие, это их дело.