Лонжерон самолета это: Лонжерон — это… Что такое Лонжерон? – Лонжерон — Википедия (с комментариями)

Элероны — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Работа элеронов при управлении креном. Если продолжать держать элероны отклонёнными в крайнем положении, тогда достаточно манёвренный самолёт начнёт непрерывно вращаться вокруг своей продольной оси.

Элероны (рули крена) — аэродинамические органы управления, симметрично расположенные на задней кромке консолей крыла^[1] у самолётов^[2] нормальной схемы и самолётов схемы «утка». Элероны предназначены, в первую очередь, для управления углом крена самолёта, при этом элероны отклоняются дифференциально, то есть в противоположные стороны: для крена самолёта вправо правый элерон поворачивается вверх, а левый — вниз; и наоборот. Принцип действия элеронов состоит в том, что у части крыла^[3], расположенной перед элероном, поднятым вверх, подъёмная сила уменьшается, а у части крыла перед опущенным элероном подъёмная сила увеличивается; создаётся момент силы, изменяющий скорость вращения самолёта вокруг оси, близкой к продольной оси самолёта.

Впервые элероны появились на моноплане, построенном новозеландским изобретателем Ричардом Перси в 1902, однако самолёт совершал только очень короткие и неустойчивые полёты. Первый самолёт, который совершил полностью управляемый полёт с использованием элеронов, был самолёт 14 Bis, созданный Альберто Сантос-Дюмоном. Ранее элероны заменяла деформация крыла, разработанная братьями Райт.

Управляющую поверхность, комбинирующую элерон и закрылки, называют флаперон (flaperon). Чтобы элероны работали как выпущенные закрылки, их синхронно опускают вниз. Для продолжения возможности управления креном, к этому отклонению элеронов добавляется обычное для элеронов дифференциальное отклонение.

Для управления креном у самолётов с данной компоновкой может также применяться руль направления, спойлеры, газовые рули, изменяющийся вектор тяги двигателей, дифференциальное отклонение рулей высоты, изменение центра масс самолёта и прочие методы и их комбинации.

Один из побочных эффектов действия элеронов — некоторый момент рыскания в противоположном направлении. Другими словами, при желании повернуть направо и использовании элеронов для создания крена вправо самолёт во время увеличения крена может немного повести по рысканию влево. Эффект связан с появлением разницы в лобовом сопротивлении между правой и левой консолью крыла, обусловленной изменением подъёмной силы при отклонении элеронов. Та консоль крыла, у которой элерон отклонён вниз, обладает большим коэффициентом лобового сопротивления, чем другая консоль крыла. В современных системах управления самолётом данный побочный эффект минимизируют различными способами. Например, для создания крена элероны отклоняют также в противоположном направлении, но на разные углы.

На скоростных самолётах с крылом большого удлинения может проявляться эффект реверса элеронов — из-за маневренной нагрузки, возникающей при отклонении элерона, расположенного близко к законцовке крыла, крыло закручивается и угол атаки на нём изменяется, что может нивелировать эффект от отклонения элерона, а то и вовсе дать обратный. Например, при отклонении элерона вниз (для увеличения подъёмной силы полукрыла) на заднюю кромку крыла действует сила, направленная вверх, крыло закручивается вперёд и угол атаки на нём уменьшается, что снижает подъёмную силу. Таким образом, действие элерона на крыле при реверсе напоминает действие триммера на элероне или руле. В той или иной степени реверс элеронов проявлялся на многих скоростных самолётах (в частности, на Ту-134), а на Ту-22 из-за этого эффекта максимальное число Маха было ограничено до 1,4. Наиболее распространённые методы предотвращения реверса элеронов — использование элеронов-интерцепторов (интерцепторы расположены ближе к центру хорды крыла и при выпуске почти не вызывают его закручивания) либо установка ближе к центроплану дополнительных элеронов, при этом внешние (расположенные близко к законцовкам) элероны, необходимые для эффективного управления на малых скоростях, отключаются при больших скоростях и поперечное управление идёт за счёт внутренних элеронов, не дающих реверса за счёт большой жёсткости крыла в районе центроплана.

1. ↑ крыльев — для не монопланов
2. ↑ под самолётом можно также понимать крылатую ракету с подобной схемой компоновки
3. ↑ включая площадь самого элерона

• Шульженко М. Н. Конструкция самолётов. Москва, «Машиностроение», 1971

Лонжерон — Википедия

Рама автомобиля Renault 4, изготовленная на базе лонжеронов коробчатого сечения

Лонжерон (фр. longeron, от longer — идти вдоль) — основной силовой элемент конструкции многих инженерных сооружений (самолётов, автомобилей, вагонов, мостов, кораблей и другого), располагающийся по длине конструкции.

Лонжеронные рамы автомобилей

У автомобилей, вагонов и локомотивов два лонжерона, соединённые поперечными элементами, представляют собой металлический короб сложной формы, образующий раму (шасси), служащую опорой для безрамного кузова, а также для крепления рессор, колёс и других деталей. Иными словами, лонжерон — это труба из металла, которая имеет прямоугольное сечение, чаще всего это парная деталь — для задней и передней части.

[1]

Классический вариант такой рамы напоминает по виду и конструкции лестницу, поэтому в обиходе её иногда могут называть лестничной (ladder frame). Лонжеронные рамы состоят из двух продольных лонжеронов и нескольких поперечин^[2], также называемых «траверсами», а также креплений и кронштейнов для установки кузова и агрегатов^[2]. Форма и конструкция лонжеронов и поперечин могут быть различными; так, различают трубчатые, К-образные и Х-образные поперечины. Лонжероны как правило имеют сечение швеллера

[3], причём обычно переменное по длине — в наиболее нагруженных участках высота сечения зачастую увеличена^[2]. Иногда они хотя бы на части своей длины имеют замкнутое сечение (короб). На спортивных автомобилях могли применяться трубчатые лонжероны и поперечины круглого сечения, имеющие лучшее соотношение массы и жёсткости. По расположению лонжероны могут быть параллельны друг другу, либо располагаться друг относительно друга под некоторым углом. Детали рамы соединяются заклёпками, болтами или сваркой. Грузовые автомобили обычно имеют клёпаные рамы, легковые и сверхтяжёлые самосвалы — сварные^[2]. Болтовые соединения находят применение обычно при малосерийном производстве ^[2]. Современные тяжёлые грузовики и прицепы также иногда имеют рамы, собранные на болтах, что значительно облегчает их обслуживание и ремонт, при этом приходится применять специальные меры, направленные на предотвращение самооткручивания болтов.

Лонжеронная рама традиционного типа обеспечивает автомобилю достаточно высокую жёсткость, особенно в случае наличия развитых поперечин (К-образных, Х-образных), и с технической точки зрения не устарела до сих пор, однако имеет существенный недостаток — её лонжероны проходят под полом кузова, так что его приходится располагать достаточно высоко. До тех пор, пока массовые легковые автомобили оставались сравнительно высокими, это не представляло затруднения, однако во второй половине 1950-х годов распространилась мода на приземистые кузова, что в случае использования рамы традиционного типа вынуждало делать сидения очень низкими, чтобы при высоком расположении пола обеспечить достаточное расстояние между подушками сидений и крышей, а это снижало комфортабельность. Выходом стал переход либо на несущий кузов, либо на раму вильчато-хребтового или периферийного типа, у которых лонжероны так или иначе обходят пассажирский салон (либо вынесены по бокам от него, либо расположены в центральном тоннеле кузова), позволяя опустить пол и совместить небольшую общую высоту автомобиля с достаточным простором в салоне. На автомобилях же, к которым не предъявляется подобных требований, например — имеющих высокие кузова внедорожниках, лонжеронная рама и сегодня применяется в своём исходном виде. Один из последних примеров применения лонжеронной рамы на обычном легковом автомобиле — восточногерманский Wartburg, выпускавшийся до конца 1980-х годов.

Лонжеронная рама с Х-образной поперечиной.

Лонжеронные рамы применяются практически на всех грузовиках, в прошлом широко применялись и на легковых автомобилях — в Европе до конца сороковых, а в Америке — до конца восьмидесятых — середины девяностых годов. На внедорожниках лонжеронные рамы широко применяются по сей день. Ввиду такого широкого распространения, обычно в популярной литературе под словом «рама» понимают именно лонжеронную раму.

К лонжеронным ряд источников^[2] относит также периферийные (часто выделяемые в отдельный тип) и Х-образные рамы (последние другими источниками^[4] классифицируются как разновидность хребтовых).

У самолётов

Двухлонжеронное крыло

У самолётов лонжероны совместно со стрингерами образуют продольный набор крыла, фюзеляжа, оперения, рулей и элеронов. Продольные элементы каркаса проходят, как правило, по всей длине фюзеляжа. Совместно с обшивкой они воспринимают нормальные усилия при изгибе фюзеляжа. Простые стрингеры и лонжероны обычно изготавливаются из прессованных или гнутых профилей сечения. Лонжероны отличаются от стрингеров большей жесткостью. При больших нагрузках могут использоваться составные лонжероны, состоящие из нескольких соединенных между собой профилей. Для окантовки больших вырезов в фюзеляже часто используются лонжероны коробчатого сечения — бимсы, которые состоят из прессованных профилей, связанных между собой стенками и обшивкой.

Лонжероны выделены красным цветом Нервюры закрепляются на продольном силовом наборе (лонжероны, кромки, стрингеры), являются основой для закрепления обшивки.

Лонжеронное крыло включает один или несколько продольных силовых элементов — лонжеронов, которые воспринимают изгибающий момент.^[5] Помимо лонжеронов, в таком крыле могут присутствовать продольные стенки. Они отличаются от лонжеронов тем, что панели обшивки с стрингерным набором крепятся к лонжеронам. Лонжероны передают нагрузку на шпангоуты фюзеляжа самолёта с помощью моментных узлов.

Воспринимаемые силовые факторы

Основным силовым фактором, воспринимаемым лонжероном, является изгибающий момент. Кроме того, лонжероны участвуют в восприятии перерезывающей силы. Лонжероны круглого, коробчатого и др. замкнутых сечений могут воспринимать крутящий момент.

Виды сечений

Наилучшим сечением для восприятия изгибающего момента является двутавровое сечение. Кроме двутаврового, применяются:

• Швеллер
• Z-образное сечение
• круглая труба (например, в легкомоторной авиации)
• коробчатое (прямоугольное) сечение

Конструкция

Конструктивно лонжерон может быть выполнен монолитным или сборным. Сборный лонжерон имеет верхний и нижний пояс и стенку. В случае коробчатого сечения стенок две. Пояса соединяются со стенкой путём клёпки, болтовых соединений, точечной электросварки или склейки (для конструкции из КМ). Пояса работают на растяжение-сжатие от изгибающего момента. Они составляют большую часть площади сечения лонжерона.

См. также

Примечания

1. ↑ Лонжерон автомобиля.
2. ↑ ^{1 2 3 4 5 6} Ошибка в сносках^?: Неверный тег <ref>; для сносок grishkevitch не указан текст
3. ↑ Ошибка в сносках^?: Неверный тег <ref>; для сносок turevskiy не указан текст
4. ↑ Кленников, В. М., Кленников Е. В. Теория и конструкция автомобиля. — М.: «Машиностроение», 1967. — С. 181—185.
5. ↑ Житомирский, 1991.

Литература

• Житомирский Г. И. Конструкция самолетов: Учебник для студентов авиационных специальностей вузов. — М.: Машиностроение, 1991. — 400 с: ил. — ISBN 5-217-01519-5; ББК 39.53я73 Ж 74; УДК 629.73.02 (075.8).

Лонжерон — Википедия

Рама автомобиля Renault 4, изготовленная на базе лонжеронов коробчатого сечения

Лонжерон (фр. longeron, от longer — идти вдоль) — основной силовой элемент конструкции многих инженерных сооружений (самолётов, автомобилей, вагонов, мостов, кораблей и другого), располагающийся по длине конструкции.

Лонжеронные рамы автомобилей

У автомобилей, вагонов и локомотивов два лонжерона, соединённые поперечными элементами, представляют собой металлический короб сложной формы, образующий раму (шасси), служащую опорой для безрамного кузова, а также для крепления рессор, колёс и других деталей. Иными словами, лонжерон — труба из металла, которая имеет прямоугольное сечение, чаще всего это парная деталь — для задней и передней части.^[1]

Классический вариант такой рамы напоминает по виду и конструкции лестницу, поэтому в обиходе её иногда могут называть лестничной (ladder frame). Лонжеронные рамы состоят из двух продольных лонжеронов и нескольких поперечин^[2], также называемых «траверсами», а также креплений и кронштейнов для установки кузова и агрегатов^[2]. Форма и конструкция лонжеронов и поперечин могут быть различными; так, различают трубчатые, К-образные и Х-образные поперечины. Лонжероны как правило имеют сечение швеллера^[3], причём обычно переменное по длине — в наиболее нагруженных участках высота сечения зачастую увеличена^[2]. Иногда они хотя бы на части своей длины имеют замкнутое сечение (короб). На спортивных автомобилях могли применяться трубчатые лонжероны и поперечины круглого сечения, имеющие лучшее соотношение массы и жёсткости. По расположению лонжероны могут быть параллельны друг другу, либо располагаться друг относительно друга под некоторым углом. Детали рамы соединяются заклёпками, болтами или сваркой. Грузовые автомобили обычно имеют клёпаные рамы, легковые и сверхтяжёлые самосвалы — сварные^[2]. Болтовые соединения находят применение обычно при малосерийном производстве^[2]. Современные тяжёлые грузовики и прицепы также иногда имеют рамы, собранные на болтах, что значительно облегчает их обслуживание и ремонт, при этом приходится применять специальные меры, направленные на предотвращение самооткручивания болтов.

Лонжеронная рама традиционного типа обеспечивает автомобилю достаточно высокую жёсткость, особенно в случае наличия развитых поперечин (К-образных, Х-образных), и с технической точки зрения не устарела до сих пор, однако имеет существенный недостаток — её лонжероны проходят под полом кузова, так что его приходится располагать достаточно высоко. До тех пор, пока массовые легковые автомобили оставались сравнительно высокими, это не представляло затруднения, однако во второй половине 1950-х годов распространилась мода на приземистые кузова, что в случае использования рамы традиционного типа вынуждало делать сидения очень низкими, чтобы при высоком расположении пола обеспечить достаточное расстояние между подушками сидений и крышей, а это снижало комфортабельность. Выходом стал переход либо на несущий кузов, либо на раму вильчато-хребтового или периферийного типа, у которых лонжероны так или иначе обходят пассажирский салон (либо вынесены по бокам от него, либо расположены в центральном тоннеле кузова), позволяя опустить пол и совместить небольшую общую высоту автомобиля с достаточным простором в салоне. На автомобилях же, к которым не предъявляется подобных требований, например — имеющих высокие кузова внедорожниках, лонжеронная рама и сегодня применяется в своём исходном виде. Один из последних примеров применения лонжеронной рамы на обычном легковом автомобиле — восточногерманский Wartburg, выпускавшийся до конца 1980-х годов.

Лонжеронная рама с Х-образной поперечиной.

Лонжеронные рамы применяются практически на всех грузовиках, в прошлом широко применялись и на легковых автомобилях — в Европе до конца сороковых, а в Америке — до конца восьмидесятых — середины девяностых годов. На внедорожниках лонжеронные рамы широко применяются по сей день. Ввиду такого широкого распространения, обычно в популярной литературе под словом «рама» понимают именно лонжеронную раму.

К лонжеронным ряд источников^[2] относит также периферийные (часто выделяемые в отдельный тип) и Х-образные рамы (последние другими источниками^[4] классифицируются как разновидность хребтовых).

У самолётов

Двухлонжеронное крыло

У самолётов лонжероны совместно со стрингерами образуют продольный набор крыла, фюзеляжа, оперения, рулей и элеронов. Продольные элементы каркаса проходят, как правило, по всей длине фюзеляжа. Совместно с обшивкой они воспринимают нормальные усилия при изгибе фюзеляжа. Простые стрингеры и лонжероны обычно изготавливаются из прессованных или гнутых профилей сечения. Лонжероны отличаются от стрингеров большей жесткостью. При больших нагрузках могут использоваться составные лонжероны, состоящие из нескольких соединенных между собой профилей. Для окантовки больших вырезов в фюзеляже часто используются лонжероны коробчатого сечения — бимсы, которые состоят из прессованных профилей, связанных между собой стенками и обшивкой.

Лонжероны выделены красным цветом Нервюры закрепляются на продольном силовом наборе (лонжероны, кромки, стрингеры), являются основой для закрепления обшивки.

Лонжеронное крыло включает один или несколько продольных силовых элементов — лонжеронов, которые воспринимают изгибающий момент.^[5] Помимо лонжеронов, в таком крыле могут присутствовать продольные стенки. Они отличаются от лонжеронов тем, что панели обшивки с стрингерным набором крепятся к лонжеронам. Лонжероны передают нагрузку на шпангоуты фюзеляжа самолёта с помощью моментных узлов.

Воспринимаемые силовые факторы

Основным силовым фактором, воспринимаемым лонжероном, является изгибающий момент. Кроме того, лонжероны участвуют в восприятии перерезывающей силы. Лонжероны круглого, коробчатого и др. замкнутых сечений могут воспринимать крутящий момент.

Виды сечений

Наилучшим сечением для восприятия изгибающего момента является двутавровое сечение. Кроме двутаврового, применяются:

• Швеллер
• Z-образное сечение
• круглая труба (например, в легкомоторной авиации)
• коробчатое (прямоугольное) сечение

Конструкция

Конструктивно лонжерон может быть выполнен монолитным или сборным. Сборный лонжерон имеет верхний и нижний пояс и стенку. В случае коробчатого сечения стенок две. Пояса соединяются со стенкой путём клёпки, болтовых соединений, точечной электросварки или склейки (для конструкции из КМ). Пояса работают на растяжение-сжатие от изгибающего момента. Они составляют большую часть площади сечения лонжерона.

См. также

Примечания

1. ↑ Лонжерон автомобиля (неопр.).
2. ↑ ^{1 2 3 4 5 6} Ошибка в сносках^?: Неверный тег <ref>; для сносок grishkevitch не указан текст
3. ↑ Ошибка в сносках^?: Неверный тег <ref>; для сносок turevskiy не указан текст
4. ↑ Кленников, В. М., Кленников Е. В. Теория и конструкция автомобиля. — М.: «Машиностроение», 1967. — С. 181—185.
5. ↑ Житомирский, 1991.

Литература

• Житомирский Г. И. Конструкция самолетов: Учебник для студентов авиационных специальностей вузов. — М.: Машиностроение, 1991. — 400 с: ил. — ISBN 5-217-01519-5; ББК 39.53я73 Ж 74; УДК 629.73.02 (075.8).

Стрингер самолета. Стрингер крыла самолета

 

Стрингер – это продольный элемент силового комплекта самолета, который связан с нервюрами и обшивкой крыла или шпангоутами фюзеляжа. Основное предназначение заключается в восприятии осевых усилий сжатия и растяжения. Также стрингер воспринимает аэродинамические нагрузки местного значения, крепит обшивку и повышает ее жесткость.

В зависимости от расположения и назначения стрингеры могут быть местного усиления, типовыми, стыковыми, лобовыми и концевыми. Под местным усилением имеется в виду расположение стрингеров в местах, в которых сосредотачиваются нагрузки, или по краям вырезов в самой обшивке. Стыковые стрингеры находятся в стыках обшивки, типовые обеспечивают цельную жесткость конструкции.

Современные самолеты отличаются новыми стрингерами из гнутых и прессованных профилей с шагом в 150-400 мм. В областях возможного появления трещин для повышения живучести всей конструкции в обшивке ставятся стрингеры из прочных материалов, выполняющих роль ограничителей распределения трещин, – стопперы. Некоторые силовые схемы имеют мощные стрингерные наборы, где пояса лонжеронов довольно слабо выражены.  В таких случаях площади поперечных сечений лонжеронов того же порядка, что и площадь сечений стрингеров. Поэтому стрингеры отличаются от лонжеронов слабым сечением. 

Функции определяются конструктивной и силовой схемой. В крыле лонжеронного типа стрингеры выступают в качестве подкрепления обшивки для повышения ее касательных критических напряжений при работе крыла на изгибе и кручении. Они принимают участие в передаче аэродинамической нагрузки непосредственно на нервюры. В моноблочном крыле, помимо этого, стрингерный набор вместе с обшивкой принимает большинство изгибающих моментов. Обшивка и стрингеры при этом работают на разжатие и сжатие, в них действуют нормативные напряжения. Вес стрингеров варьируется в зависимости от конструкции около 12% всего веса крыла.

Кроме того, в конструкции фюзеляжа стрингеры выполняют свою роль в соответствии со схемой. В полумонококах (стрингерные фюзеляжи) нагрузка воспринимается обшивкой, которая подкрепляется большим количеством стрингеров, а  в некоторых случаях в набор могут входить лонжероны. Подобный тип фюзеляжа применяется на Ил-96, Ту-154, SSJ. В лонжеронно-стрингерных фюзеляжах в тех частях, где нужно делать огромные вырезы, применяется лонжеронная схема, переходящая в стрингерную, за счет присоединения стрингеров и понижения сечений лонжеронов. Яркий пример – МиГ-15.

Формы сечения

Существует несколько типов форм сечения стрингеров:

Прерванные профили обладают более высоким критическим напряжением сжатия, чем гнутые профили идентичных сечений, и равной поперечиной площади. По этой причине в сжатых панелях моноблочного крыла применяются в основном стрингеры из прессованных профилей. Гнутая форма профиля используется для стрингеров, которые при главной нагрузке, действующей на крылья, работают на растяжение. Закрытый профиль вместе с обшивкой образовывает замкнутый контур, обеспечивает наличие более высоких напряжений, чем равные по площадям сечения у иных типов.

Для понижения массы и создания одинаково прочной конструкции стрингеры создаются с переменной по размаху площадью в поперечном сечении, которые уменьшаются к концу крыла. Толщина стенки стрингера обычно варьируется в пределах 0,5-3,0 мм.