2.5 Расчет тарировочных коэффициентов тензомостов в препарированных сечениях крыла самолета и их проверка
Анализ деформаций, возникающих от приложенных нагрузок, показал, что при размещении тензодатчиков на стенках лонжеронов раздельное измерение поперечной силы и крутящего момента возможно только для участка №3, т.е. от конца крыла до перелома оси заднего лонжерона. Поэтому определение тарировочных коэффициентов по расчетным сечениям выполнено путем решения системы уравнений (1.2) с подстановкой компонент нагрузок и вызванных ими деформаций рассматриваемого тензомоста. Расчет выполнен в пакете MathCAD.
Процедура вычисления тарировочных коэффициентов тензомостов препарированных сечений по крылу в системе MathCAD приведена в приложении А.
Величины тарировочных коэффициентов тензомостов препарированных сечений, вычисленные с учетом выше отмеченных замечаний, даны в таблицах 2.4 и 2.5.
В процессе расчета коэффициентов установлено, что не все нагрузки в соответствии с заданиями подходят для тарировки. Проведенный анализ деформаций от приложенных нагрузок показал, что:
- задания №6 и №7 нельзя использовать для тарировки сечения между нервюрами №9-10 вследствие близкого расстояния от точек приложения нагрузки до рассматриваемого сечения (менее 40 см);
- в заданиях №1 и №2 нагрузка прикладывается к переднему лонжерону возле нервюры №7. Это приводит к ошибке при тарировке сечения между нервюрами №2-3, поскольку материал в сечении «не успевает включиться в работу» из-за малого расстояния от точки приложения нагрузки к сечению. Как следствие основную нагрузку воспринимает передний лонжерон;
- задания №4 и №6 нельзя использовать для тарировки из-за слишком малых деформаций, возникающих при приложении тарировочных нагрузок.
Для проверки вычисленных тарировочных коэффициентов выполнен расчет напряженно-деформированного состояния крыла при эксплуатационных нагрузках, соответствующих горизонтальному полету (нагрузки от Самохина В.В., разделенные на расчетную перегрузку 3,75). Рассчитаны действующие величины поперечных сил, изгибающих и крутящих моментов по препарированным сечениям при горизонтальном полете. В результате расчета напряженно-деформированного состояния самолета найдены деформации по сечениям. Используя тарировочные коэффициенты, вычислены Q, Мизг, Мкр, соответствующие полученным деформациям. В таблицах 2.6 и 2.7 приведены значения заданных и полученных нагрузок и величины погрешности определения нагрузок по сечениям при использовании принятой и рассчитанной осей жесткости.
Таблица 2.4 – Величины тарировочных коэффициентов по препарированным сечениям (положение оси жесткости по МКЭ)
|
Тензометрические сечения
|
2-3
|
6-7
|
9-10
|
12-13
|
16-17
|
21-22
|
|
-3.138 · 107
|
-1.391 · 107
|
-1.155 · 107
|
-1.03 · 107
|
-8.103 · 106
|
-6.525 · 106
|
|
1.098 · 106
|
4.946 · 106
|
3.611 · 106
|
2.131 · 106
|
1.274 · 106
|
6.694 · 105
|
|
9.34 · 106
|
1.24 · 106
|
3.009 · 105
|
6.043 · 105
|
7.393 · 104
|
-4.904 · 104
|
|
5.8 · 107
|
4.271 · 105
|
2.7 · 106
|
1.04 · 106
|
1.341 · 106
|
-6.131 · 105
|
|
6.587 · 107
|
5.811 · 107
|
3.405 · 107
|
2.401 · 107
|
1.586 · 107
|
6.812 · 106
|
|
-1.692 · 107
|
-7.339 · 106
|
-5.611 · 105
|
-6.858 · 104
|
-1.603 · 106
|
-1.468 · 106
|
|
1.329 · 107
|
-2.934 · 106
|
-5.54 · 105
|
-4.441 · 105
|
-2.443 · 105
|
-1.15 · 105
|
|
-5.602 · 105
|
2.18 · 106
|
-9.496 · 104
|
-1.651 · 106
|
5.275 · 104
|
-2.528 · 104
|
|
-5.577 · 107
|
-3.971 · 107
|
-2.728 · 107
|
-1.986 · 107
|
-1.306 · 107
|
-7.235 · 106
|
Таблица 2.5 – Величины тарировочных коэффициентов по препарированным сечениям (ось жесткости, принятая в ТАНТК)
|
Тензометрические сечения
|
2-3
|
6-7
|
9-10
|
12-13
|
16-17
|
21-22
|
|
-3.138 · 107
|
-1.391 · 107
|
-1.155 · 107
|
-1.03 · 107
|
-8.103 · 106
|
-6.525 · 106
|
|
1.098 · 106
|
4.946 · 106
|
3.611 · 106
|
2.131 · 106
|
1.274 · 106
|
6.694 · 105
|
|
9.34 · 106
|
1.24 · 106
|
3.009 · 105
|
6.043 · 105
|
7.393 · 104
|
-4.904 · 104
|
|
5.8 · 107
|
4.271 · 105
|
2.7 · 106
|
1.04 · 106
|
1.341 · 106
|
-6.131 · 105
|
|
6.587 · 107
|
5.811 · 107
|
3.405 · 107
|
2.401 · 107
|
1.586 · 107
|
6.812 · 106
|
|
-1.692 · 107
|
-7.339 · 106
|
-5.611 · 105
|
-6.858 · 104
|
-1.603 · 106
|
-1.468 · 106
|
|
1.996 · 107
|
-6.286 · 105
|
6.387 · 105
|
4.717 · 105
|
3.246 · 105
|
1.276 · 105
|
|
8.341 · 104
|
2.156 · 106
|
-1.429 · 105
|
-1.612 · 106
|
1.338 · 105
|
2.149 · 104
|
|
-5.746 · 107
|
-3.98 · 107
|
-2.726 · 107
|
-1.988 · 107
|
-1.306 · 107
|
-7.234 · 106
|
Таблица 2.6 – Оценка достоверности расчета компонент нагрузки по данным тензометрии (рассчитанная ось жесткости)
сечение
|
параметр
|
Заданная нагрузка
|
Полученная нагрузка
|
%
|
2_3 (отчет Z=1,17 м)
|
, кгс
|
13193
|
31469.1
|
138.5
|
, кгс*м
|
101756.6
|
78123.1
|
-23.4
|
, кгс*м
|
-18156.6
|
-15722.3
|
-13.2
|
2_3 (чертеж
Z=1,455 м)
|
, кгс
|
13193
|
13321.2
|
0.97
|
, кгс*м
|
96347
|
96799.8
|
0.47
|
, кгс*м
|
-18156.5
|
-17468.7
|
-3.79
|
6_7
(Z=3.45 м)
|
, кгс
|
11346
|
11525.0
|
2.36
|
, кгс*м
|
75108
|
74134.8
|
-1.30
|
, кгс*м
|
2054.2
|
2465.8
|
20.0
|
9_10
(Z=5,05 м)
|
, кгс
|
10312
|
10525.5
|
2.07
|
, кгс*м
|
53697.5
|
53397.5
|
-0.56
|
, кгс*м
|
1166.4
|
1112.5
|
-4.62
|
12_13
(Z=6,4 м)
|
, кгс
|
8957
|
9064.3
|
1.20
|
, кгс*м
|
41089.6
|
41872.4
|
1.91
|
, кгс*м
|
144.1
|
83.9
|
-41.8
|
12_13
(Z=6,95 м)
|
, кгс
|
8127
|
8257.6
|
1.61
|
, кгс*м
|
35472.3
|
34940.9
|
-1.50
|
, кгс*м
|
1527.3
|
1488.0
|
-2.57
|
16_17
(Z=9,05 м)
|
, кгс
|
6000
|
5955.3
|
-0.75
|
, кгс*м
|
19566
|
19311.1
|
-1.30
|
, кгс*м
|
971.2
|
952.5
|
-1.93
|
21_22
(Z=11,76 м)
|
, кгс
|
3077
|
2960.2
|
-3.80
|
, кгс*м
|
6725.7
|
6665.5
|
-0.90
|
, кгс*м
|
213
|
228.3
|
7.20
|
Таблица 2.7 – Оценка достоверности расчета компонент нагрузки по данным тензометрии (принятая в ТАНТК ось жесткости)
сечение
|
параметр
|
Заданная нагрузка
|
Полученная нагрузка
|
%
|
2_3 (отчет Z=1,17 м)
|
, кгс
|
13193
|
31469.1
|
138.5
|
, кгс · м
|
101756.6
|
78123.1
|
23.4
|
, кгс · м
|
-19033.6
|
-20758.3
|
-9.06
|
2_3 (чертеж
Z=1,455 м)
|
, кгс
|
13193
|
13321.2
|
0.97
|
, кгс · м
|
96347
|
96799.8
|
0.47
|
, кгс · м
|
-19033.6
|
-18668.0
|
-1.92
|
6_7
(Z=3.45 м)
|
, кгс
|
11346
|
11525.0
|
2.36
|
, кгс · м
|
75108
|
74134.8
|
-1.30
|
, кгс · м
|
1246.1
|
1580.7
|
26.85
|
9_10
(Z=5,05 м)
|
, кгс
|
10312
|
10525.5
|
2.07
|
, кгс · м
|
53697.5
|
53397.5
|
-0.56
|
, кгс · м
|
580.6
|
544.0
|
-6.31
|
12_13
(Z=6,4 м)
|
, кгс
|
8957
|
9064.3
|
1.20
|
, кгс · м
|
41089.6
|
41872.4
|
1.91
|
, кгс · м
|
-258.8
|
-323.9
|
25.15
|
12_13
(Z=6,95 м)
|
, кгс
|
8127
|
8257.6
|
1.61
|
, кгс · м
|
35472.3
|
34940.9
|
-1.50
|
, кгс · м
|
1197.6
|
1097.2
|
-8.38
|
16_17
(Z=9,05 м)
|
, кгс
|
6000
|
5955.3
|
-0.75
|
, кгс · м
|
19566
|
19311.1
|
-1.30
|
, кгс · м
|
795.2
|
748.0
|
-5.93
|
21_22
(Z=11,76 м)
|
, кгс
|
3077
|
2960.2
|
-3.80
|
, кгс · м
|
6725.7
|
6665.5
|
-0.90
|
, кгс · м
|
167.2
|
185.7
|
11.06
|
В результате сопоставления заданных нагрузок и рассчитанных по тарировочным коэффициентам можно сделать вывод о неудовлетворительном согласовании поперечных сил и крутящих моментов для сечений между нервюрами №2-3, №6-7 и №12-13, отличие достигает 2,4 раз. Это можно объяснить некорректным расположением сечения №2-3 при Z=1,17 м. (перед рогом от ПСС) и влиянием излома оси лонжеронов на напряженно-деформированное состояние сечений между нервюрами №6-7, №12-13.
Использование рассчитанного по МКЭ и принятого в ТАНТК положений оси жесткости дают близкие значения тарировочных коэффициентов. В дальнейшем отдано предпочтение положению оси жесткости, принятого в ТАНТК.
|
