Конструктивная проработка руля направления самолёта-истребителя Су-35, страница 5

1 – носок нервюры

2 – хвостовая часть нервюры

Рисунок 1.14 – Конструкция нервюры

Рисунок 1.15 – Нервюра

Узлы навески (смотри рисунок 1.14, 1.15), руль направления состоит из двух кронштейнов и соединительного болта. Один из кронштейнов крепится к лонжерону руля направления, а другой – ко второму лонжерону киля.

а – подвижный

б – неподвижный

Рисунок 1.16 – Конструкция узлов навески

Рисунок 1.17 – Узел навески

В кронштейне на руль направления устанавливается сферический подшипник, позволяющий узлу нормально работать при наличии деформации. Такой узел, фиксирует руль направления от перемещения вдоль размаха.

1.6 Нагружение руля направления и элементов их навески

Нагружение руля направление осуществляется аэродинамическими силами и силами реакций опор. Расчётная нагрузка руля направления пропорциональна его площади и скоростному напору q, Н/м². По размаху руля направления эта нагрузка распределяется пропорционально хордам, по хорде – по результатам продувок.

Руль направления как многопролётная балка от воздушной нагрузки реакций на опорах R_qi  работает на изгиб в плоскости, перпендикулярной плоскости руля направления, а в плоскости хорд – от реакций R_ti. На кручение руль направления работает как балка, защемлённая в плоскости тяг приводов управления. Скачки в эпюре М_к, равные R_ixi, вызваны несовпадением оси жёсткости с осью вращения. Такой характер нагружения и работы руля направления под нагрузкой типичен для многоопорных конструкций руля направления.

Имея эпюры Q, M и М_к, можно подобрать сечения силовых элементов руля направления. Расположение на близком расстоянии узлов навески с тягами приводов управления и сосредоточенного груза позволяет рациональнее использовать материал в этой зоне, требующей большой жесткости на кручение. Силы R_йш и R_ti будут нагружать усиленные нервюры киля и раздаваться ими на стенки лонжеронов и обшивку.

1.7 Описание путей совершенствования конструкции руля направления с целью снижения массы и себестоимости изготовления

Исходная конструкция руля направления имеет высокую себестоимость изготовления. Это связано с обеспечением высокой точности изготовления обшивок и дорогостоящей оснастки, а так же со сложностью сборки каркасной конструкции. Учитывая достижения в области изготовления конструкций из ПКМ одним из путей совершенствования конструкции руля направления является замена частей нервюр, расположенных в хвостовой части руля направления, на конструкцию с сотовым заполнителем из композиционных материалов, что может привести к снижению массы руля направления и увеличению прочности конструкции, оставив при этом нервюры по узлам навески.

Трёхслойные конструкции с сотовым заполнителем отличается повышенной жёсткостью и сравнительно малым весом. Трёхслойные конструкции состоят их двух тонких прочных несущих пластин – обшивок и толстой лёгкой сердцевины – заполнителя, разделяющий несущие пластины и распределяющий нагрузку между ними, а также адгезионных клеевых слоёв, связывающих пластины с заполнителем и передающих нагрузку от заполнителя к обшивкам и обратно.

При применении полимерных композиционных конструкций с заполнителем вместо металлических не всегда удаётся намного снизить вес (только на 26-30%), однако увеличение жесткости и выносливости конструкции полностью оправдывается применением трёхслойной конструкций с заполнителем различного типа.

Таким образом. Необходимо произвести проверочный расчёт усовершенствованной конструкции и сравнить с исходной конструкцией и сделать соответствующие выводы.

2. Специальная часть

2.1 выбор расчётно-проектировочной схемы руля направления и узлов его навески

Руль направления с точки зрения строительной механики представляет собой балки, опёртые в узлах подвески и нагружения аэродинамическими силами. Момент аэродинамических сил относительно оси вращения (шарнирный момент Мш) уравновешивается моментом, создаваемым усилием в тяге управления. Таким образом, руль направления также подвержен изгибу, сдвигу и кручению. Основными силовыми элементами их являются лонжерон, нервюры, обшивка.