Что такое кессон крыла
7.2. Силовая схема крыла
Крыло имеет кессонную силовую схему.
Его основным силовым элементом является кессон, образованный тремя лонжеронами, верхней и нижней силовыми панелями и набором нервюр. Кессон обеспечивает восприятие изгибных нагрузок, перерезывающих сил и крутящих моментов в любом сечении крыла ( рис.7.01
). Нервюры крыла расположены перпендикулярно оси третьего лонжерона. Кессоны центроплана и ОЧК герметизированы и используются в качестве топливных баков. Весь запас топлива на самолете размещен в четырех центропланных баках и двух баках в консолях крыла рис.7.02
).
).
1. Центроплан, 2. Предкрылки, 3. Отъемная часть крыла (ОЧК), 4. Аэродинамическая перегородка, 5. Концевой обтекатель, 6. Элерон, 7. Закрылки, 8. Интерцепторы.
Вспомогательные конструкции крыла придают ему обтекаемую форму, улучшая его аэродинамику, и служат для размещения в крыле различного оборудования.
В Подмосковье испытают кессон крыла из российских композиционных материалов
Композитный кессон крыла
Специалисты подмосковного Центрального аэрогидродинамического института имени Жуковского разработали и изготовили демонстратор кессона крыла для перспективного легкого пассажирского самолета. Согласно сообщению института, поступившему в редакцию N + 1, кессон крыла изготовлен из российских композиционных материалов. Прочностные испытания элемента планируется провести в течение 2021 года.
Долгое время российская авиационная промышленность закупала полимеры, используемые в качестве связующего в углепластиковых конструкциях, за рубежом. Все производственные процессы и технологии изготовления композитных деталей были рассчитаны на импортные материалы. В настоящее время в отношении России действуют санкции, в результате которых в страну запрещена поставка, в частности, американских полимеров.
Разработка собственных полимерных связующих составов для композиционных материалов ведется в России с начала 2019 года. Работы частично поддерживаются российской масштабной программой импортозамещения. Подробнее о разработке и производстве углеволокна в России читайте в нашем партнерском материале «Углеволокно нас связало».
Создание кессона крыла и других композитных деталей ведется по заказу Министерства промышленности и торговли России в рамках проекта «МА 19-20». Помимо ЦАГИ в проекте также участвует Сибирский научно-исследовательский институт авиации имени Чаплыгина. К настоящему времени специалисты уже изготовили около 400 тематических и конструктивно-подобных образцов авиационных композитных элементов для определения прочностных характеристик.
Кессон крыла включает в себя композитные лонжероны, нервюры и трехслойные панели обшивки. В конструкции разработчики отказались от механического крепежа, заменив его клеевыми соединениями. Лонжероны были изготовлены методом автоклавного формования, а остальные элементы — по технологии вакуумной инфузии.
В 2017 году Сибирский научно-исследовательского института авиации имени Чаплыгина провел летные испытания цельнокомпозитного легкого самолета ТВС-2ДТС. Первый полет самолета состоялся на аэродроме Ельцовка в Новосибирске. В прототипе ТВС-2ДТС планер практически целиком изготовлен из углепластика. Такое решение позволяет существенно снизить массу летательного аппарата, улучшив некоторые его летные характеристики.
Кессон
Кессон представляет собой силовую часть крыла и прочих элементов планера. Это конструкция балочного типа с задней и передней стенками, снизу и сверху – работающей обшивкой. Его обшивка воспринимает касательное и нормальное напряжение. В основном изгибающий момент воспринимается стрингерами и обшивкой. В кессоне продольными силовыми элементами могут служить лонжероны, имеющие ослабленные пояса. Кессон является наиболее распространенным видом авиационных конструкций (крылья и остальные элементы).
Сама кессонная конструкция – это частный случай моноблочного крыла (в основном изгибающий момент воспринимается обшивкой и стрингерами). В таких конструкциях лонжероны могут полностью отсутствовать или же обладать слабыми поясами, которые по сечению сравнимы со стрингерами.
Стоит отметить, что нервюры устанавливаются намного чаще, чем в лонжеронном крыле. Что касается изгибающего момента, то он воспринимается частью контура. Хвостовая часть и носок обычно не участвуют в восприятии основных нагрузок, и их по эксплуатационным и технологическим соображениям делают съемными – часто внутри размещаются жгуты электропроводки, трубопроводы, разные узлы и агрегаты. Кессонная конструкция крыла характеризуется объемами, которые достаточны для размещения топлива или других агрегатов. Причем в первом случае все пространство кессона обязательно герметизируется керосиностойкими герметиками – резьбовые соединения, стыки, клепка, что исключает утечку топлива.
К преимуществам моноблочной схемы стоит отнести высокую прочность, живучесть и меньший вес в отличие от лонжеронного крыла.
Кессон (авиация)
Из Википедии — свободной энциклопедии
Кессон — силовая часть крыла и других элементов планера. Представляет собой конструкцию балочного типа с передней и задней стенками, сверху и снизу — работающей обшивкой. Обшивка кессона воспринимает нормальное и касательное напряжения. Изгибающий момент воспринимается в основном обшивкой и стрингерами. Продольными силовыми элементами в кессоне могут служить лонжероны с ослабленными поясами. Кессон наиболее распространённый тип авиационных конструкций (крылья и другие элементы).
Кессонная конструкция — частный случай моноблочного крыла (изгибающий момент в котором в основном воспринимается стрингерами и обшивкой. Лонжероны в таких конструкциях либо совсем отсутствуют, либо имеют очень слабые пояса, сравнимые по сечению со стрингерами. Нервюры устанавливаются значительно чаще, чем в лонжеронном крыле). Изгибающий момент в ней воспринимается частью контура. Носок и хвостовая часть (или только хвостовая часть крыла) обычно не принимают участия в восприятии основных нагрузок, и их по технологическим и эксплуатационным соображениям делают съёмными — внутри часто размещаются трубопроводы, жгуты электропроводки, различные агрегаты и узлы. Кессонная конструкция крыла имеет внутренние объёмы, достаточные для размещения топлива или каких-либо агрегатов. В первом случае всё внутреннее пространство кессона герметизируется специальными керосиностойкими герметиками — все стыки, резьбовые соединения и клёпка, для предотвращения утечек топлива.
К положительным качествам моноблочной (кессонной) схемы следует отнести высокую живучесть, прочность и меньший вес по сравнению с лонжеронным крылом.
Конструктивно-силовые схемы крыльев
Основным признаком, характеризующим тип конструкции крыла, является степень участия обшивки и продольного набора в восприятии действующих в конструкции крыла внутренних сил и моментов.
В зависимости от того, какие элементы конструкции крыла воспринимают изгибающий момент, крылья разделяют на лонжеронные, кессонные и моноблочные.
Лонжеронная конструкция крыла состоит из одного, двух или более лонжеронов, пояса которых воспринимают весь изгибающий момент или значительную его часть, продольных стенок, слабо подкрепленной стрингерами обшивки и нервюр (Рис. 16). Узлы крепления лонжеронного крыла к центроплану или фюзеляжу располагаются на лонжеронах и продольных стенках.
В однолонжеронном крыле лонжерон размещают в зоне максимальной строительной высоты профиля, а для создания замкнутого контура, обеспечивающего жесткость на кручение, на 65. 70% хорды профиля устанавливают продольную стенку.
 |  |
| Рис. 16. Нагружение элементов лонжеронного крыла | Рис. 17. Нагружение элементов кессонного крыла |
В однолонжеронном крыле лонжерон размещают в зоне максимальной строительной высоты профиля, а для создания замкнутого контура, обеспечивающего жесткость на кручение, на 65. 70% хорды профиля устанавливают продольную стенку.
Кессонная конструкция крыла характеризуется наличием как минимум двух лонжеронов, пояса которых воспринимают только часть изгибающего момента, обшивки, которая совместно со стрингерами воспринимает значительную часть изгибающего момента, и нервюр (Рис. 17). Крутящий момент в кессонном крыле воспринимается замкнутым контуром, образованным верхней и нижней панелями обшивки и стенками лонжеронов. Увеличение числа элементов, воспринимающих изгибающий момент, повышает живучесть конструкции. Поперечная сила воспринимается стенками лонжеронов и нервюр.
Кессонное крыло крепится к центроплану по контуру и лонжеронам.
Моноблочная конструкция крыла состоит из обшивки, подкрепленной продольным и поперечным набором так, что верхняя и нижняя панели крыла воспринимают весь изгибающий момент, продольных стенок и нервюр (Рис. 18). Крутящий момент в моноблочном крыле воспринимает замкнутый контур, образованный верхней и нижней панелями обшивки и стенками продольных стенок. Поперечная сила воспринимается стенками продольных стенок и нервюр.
Крепление моноблочного крыла к центроплану осуществляется по контуру и продольным стенкам.
Рис. 18. Нагружение элементов моноблочного крыла