Проектирование носка стабилизатора самолета (стр. 1 из 3)
Введение
В данной работе рассматривается легкий многоцелевой самолет М 101 Т «Гжель». Он разработан ЭМЗ имени В.М. Мясищева и рассчитан на 7 пассажиров, может быть использован в качестве бизнес-самолета, а также предназначен для деловых полетов, пассажирских и грузовых перевозок на мало загруженных авиалиниях, оказания экстренной медицинской помощи и других авиа работ. Самолет незаменим в качестве: транспортного средства региона и различного вида мониторинга, средства перевозки пассажиров и грузов, средства оказания экстренной медицинской помощи, воздушного средства для туризма.Герметический салон и большая высота полета позволяют создать пассажирам весьма комфортабельные условия. М-101 до настоящего времени остается единственным российским деловым самолетом с гермокабиной и ТВД.
Для более полного представления самолета в таблице 1 приведены его характеристики.
Таблица 1 – Основные характеристики самолета Гжель
| Экипаж | 1–2 чел. |
| Макс. число пассажиров | 7 чел. |
| Макс. Взлетная масса | 3270 кг |
| Макс. посадочная масса | 3160 кг |
| Масса пустого самолета | 2190 кг |
| Макс. масса топлива | 450 кг |
| Макс. масса коммерческой нагрузки | 540 кг |
| Макс. масса груза в багажнике | 65 кг |
| Двигатель | ТВД M-601F-22 (32) фирмы Walter |
| Высота крейсерского полета | 7600 м |
| Крейсерская скорость на высоте 7600 | 300–340 км/ч |
| Дальность полета с макс. заправкой топлива на высоте 7600 м с крейсерской скоростью 340 км/час | 1100 км |
| Длина разбега на твердой сухой грунтовой ВПП при стандартных атмосферных условиях | 590 м |
| Длина пробега на грунтовой ВПП при стандартных атмосферных условиях | 470 м |
| Геометрические размеры самолета:длинавысотаразмах крыла | 10,152 м3,397 м13,00 м |
Самолет имеет цельнометаллическую конструкцию из алюминиевых сплавов. Крыло большого удлинения кессонной конструкции – топливо размещается в баках, образованных двумя лонжеронами, нервюрами и обшивкой крыла. В особо ответственных местах конструкции планера применяются сталь и титановые сплавы. Выполнение салона герметичным и большая высота полета позволяют создать на самолете весьма комфортабельные условия.
Низкоплан нормальной схемы. Шасси трехопорное с носовым колесом обеспечивает эксплуатацию самолета с грунтовых аэродромов. Возможна установка поплавкового или лыжного шасси. Ресурс планера 10000 ч. Самолет оснащается сдвоенным управлением, что позволяет использовать его в учебно-тренировочном варианте. Две двери: передняя пилотская и основная грузопассажирская, имеющая размер 1,15 х 1,23 м позволяют быстро конвертировать самолет в различные варианты применения, обеспечивая широкий круг функциональных возможностей нового самолета бизнес-класса. Пассажирский салон самолета М-101Т «Гжель» и кабина экипажа представляют
собой единый отсек, снабженный современной системой кондиционирования, обеспечивающий высокий уровень комфорта. Сдвоенная система управления существенно расширяет эксплуатационный диапазон нового воздушного судна, при этом кресло второго пилота легко переоборудуется в пассажирское место. Фюзеляж стрингерный. Горизонтальное и вертикальное оперение выполнено по нормальной схеме.
Стабилизатор состоит из двух лонжеронов, стрингеров, нервюр и двух накладок. Накладки крепятся болтовыми соединениями. К стабилизатору крепятся рули высоты с триммерами, между первым и вторым лонжеронами находятся четыре стрингера. Также по одному лючку на каждой консоли стабилизатора для доступа качалки системы управления триммерами.
Носок стабилизатора изготовлен из Д16 ч. Он предназначен как конструктивный элемент, создающий часть профиля стабилизатора. Носок стабилизатора должен обладать достаточной прочностью и жесткостью, так как он испытывает действие лобового сопротивления от набегающего потока. Носок выполняется с высокой точностью геометрических размеров и высоким качеством поверхности, из-за того что на нем зарождается аэродинамическое обтекание всего стабилизатора.
1. Обоснование технических решений
1.1 Техническое описание сборочной единицы
Носок стабилизатора предназначен как конструктивный элемент создающий переднюю часть профиля стабилизатора. Главное его назначение это зарождение аэродинамического обтекания
Рабочей средой носка является воздушная среда. Он воспринимает на себя лобовое сопротивление, подъемную силу, а также температурные нагрузки из-за торможения потока на передней кромке или отрицательных температур. А также вибрационные нагрузки, крутящие и изгибающие моменты.
Агрегат состоит из двух нижних и одной верхней обшивки, имеющих одинарную кривизну, выполненных из материала Д16чАТВ. Диафрагмы носка являются «каркасом», имеют малую жесткость и сплошную форму, их нее положение влияет на контур носка. Все диафрагмы выполнены из Д16чАМ. Лобик выполнен из Д16чАТВ и имеет двойную кривизну. Носок также состоит из прокладки, законцовки и лючка.
В таблице 1.1 приведен состав материала Д16 ч, из которого выполнены все детали носка стабилизатора.
Таблица 1.1 – Химический состав материала Д16 ч
| Материал | Содержание (%) | |
| Al | 91,25 | |
| Fe | 0,3 | |
| Si | 0,2 | |
| Mg | 1,8 | |
| Mn | 0,9 | |
| Cu | 4,9 | |
| Ti | 0,15 | |
| Cr | 0,1 | |
| Zn | 0,25 | |
| примеси | 0,15 | |
Алюминий занимает первое место по совокупности легкости, коррозионной стойкости и дешевизне при достаточной прочности для деталей агрегата. Поэтому все детали изготовлены из Д16 ч. В таблице 1.2 приведены подробные свойства этого материала.
Таблица 1.2 – Физические свойства Д16 ч
| Свойство | Значение | Единица измерения |
| Плотность | 2,85*10-3 | кгс/см2 |
| Прочность | 440 | МПа |
| Модуль упругости | 7,5*105 | кгс/см2 |
| Рабочая температура | 200 | оС |
| Обработка резанием | удовлетворительная | |
| Коррозионная стойкость | Малая |
При сборке носка стабилизатора применяется двухсторонняя клепка впотай, так как агрегату требуются высокие аэродинамические свойства, следовательно высокая чистота наружной поверхности.
1.2 Технические условия на сборку
На виде сверху носок стабилизатора имеет трапециевидную форму, в сечение же он представляет собой параболическую форму. На геометрическую форму изделия влияет положение диафрагм, обшивок и лобика, они должны иметь строгое сочетание по контуру и подсечкам по всей длине детали. Возможное отклонение от теоретического контура не должно превышать ± 0,7 мм, так как изделие имеет прямое отношение к аэродинамическим обводам.
Сборочная единица стыкуется с лонжероном стабилизатора с помощью винтов. Стыковые узлы отсутствуют.
Рабочей поверхностью агрегата является лобик, верхняя и нижние обшивки. Требования к качеству их поверхности очень высокие, так как они непосредственно влияют на аэродинамическое обтекание.
В изделии к клепаному шву предъявляются следующие требования:
На заклепках и деталях должны отсутствовать механические повреждения;
Потайная головка не должна западать;
Утяжка и провал обшивки не должны превышать 0,2 мм;
Между деталями не должно быть зазора;
Размер замыкающей головки должен соответствовать норме:
D = 1,5d ± 0,1d
H = 0,4d
Расположение заклепок в шве, его прямолинейность, ширина перемычек, шаг должны лежать в пределах допуска по чертежу.
Носок стабилизатора не выполняет никаких дополнительных функций.
1.3 Оценка технологичности сборочной единицы и её деталей
В конструкции носка стабилизатора присутствуют детали двойной кривизны (лобик), что значительно усложняет ЗШО и сборочную оснастку.
Отсутствие подсборок не позволяет применить параллельную сборку и сократить цикл сборки.
В конструкции агрегата все детали изготовлены из листа стандартной толщины 0,6 и 0,8 мм. Поэтому Кст высокий, следовательно снижаются затраты на изготовление специальных деталей.
Кст = 20/20 = 1
Конструкция деталей носка стабилизатора унифицирована, применяются заклепки диаметром 3 мм, что приводит к применению минимального количества применяемого инструмента.
Кун = 1 – 9/20 = 0,55
Весь агрегат выполнен из Д16 ч, который достаточно технологичен. Это сокращает время на обработку и сборку, что снижает затраты.
Коэффициент механизации достаточно низкий, так как только ряд заклепок клепается прессовой клепкой, прессовая клепка высоко производительная и значительно снижает себестоимость изделия.
Кмех = 212/570 = 0,37
К сборочной единице предъявляются высокие требования к качеству поверхности после клепки, высокие требования к форме и обводам носка, его размерам; а также плотности прилегания деталей по контуру, обеспечению подгонки деталей без зазоров в зонах стыка. Все эти требования значительно увеличивают затраты на производство.
Конструкция носка стабилизатора в целом технологична, так как имеет малый расход материала, высокий Кст и приемлемый Кмех. Мало применяется режущего инструмента. Но агрегат имеет повышенную сложность качественной сборки носка с высокими требованиями по форме и обводам.
2. Обоснование технологических решений
2.1 Составление схемы членения сборочной единицы
Чтобы получить информацию о взаимном расположении деталей и подсборок носка на рисунке 2.1 приведена его технологическая схема членения в виде блок-схемы.
