Фюзеляж самолета состоит из каркаса и обшивки. Существуют фюзеляжи трех типов: ферменные, силовой каркас которых представляет собой пространственную ферму; балочные — их силовой каркас образован продольными и поперечными элементами и работающей обшивкой; смешанные, у которых передняя часть является ферменной, а хвостовая — балочной или наоборот.
Силовой частью ферменных фюзеляжей является каркас, представляющий собой пространственную ферму. Стержни фермы работают на растяжение или сжатие, а обшивка служит для придания фюзеляжу обтекаемой формы. Ферма образована (рис. 7.4) лонжеронами, расположенными на всей длине или части длины фюзеляжа, стойками и раскосами в вертикальной плоскости, распорками и расчалками в горизонтальной плоскости и диагоналями. Вместо жестких раскосов и диагоналей широко используется установка проволочных или ленточных расчалок.
К каркасу фермы крепятся узлы, которые служат для присоединения к фюзеляжу крыла, оперения, шасси и других частей самолета. Фермы фюзеляжа, как правило, изготовляют сварными из труб и реже клепанными из дюралюминиевых профилей. Обшивку выполняют из полотна, фанеры или листов дюралюминия. 06текаемую форму ферменному фюзеляжу придают специальные не сЯ ловые надстройки — обтекатели, называемые гаргротами.я
Основные преимущества ферменных фюзеляжей перед балочнш ми — простота изготовления, удобство монтажа, осмотра и ремой« оборудования, размещенного на фюзеляже. К недостаткам относя несовершенство аэродинамических форм, малую жесткость, малый срок службы, невозможность полностью использовать внутренняя объем для размещения грузов
Балочные фюзеляжи представляют собой балку обычно овалы ного или круглого сечения, в которой на изгиб и кручение работаю! подкрепленная обшивка и элементы каркаса. Встречаются три рая новидности балочных фюзеляжей: лонжеронно-балочный, стрингерно-балочный (полумонокок), скорлупно-балочный (монококи Балочные конструкции фюзеляжей выгоднее ферменных, так кая силовая часть у них образует обтекаемую поверхность, причем силовые элементы размещают по периферии, оставляя внутреннюю полость свободной. Жесп кая работающая обшивка создает гладкую неискажаемую поверх-ность, уменьшающую лобовое сопротивление. Балочные фюзеляж« легче ферменных.
Каркас лонжеронно-балочного фюзеляжа образуют лонжероны стрингеры и шпангоуты. Каркас обшит дюралюминиевыми листам* (обшивкой).
Каркас стрингерно-балочного фюзеляжа (рис. 7.5) состоит и; часто поставленных стрингеров и шпангоутов, к которым крепятся металлическая обшивка большей, чем у лонжеронно-балочных фюзеляжей, толщины.
Скорлупно-балочный фюзеляж (рис. 7.6) не имеет элементов продольного набора и состоит из толстой обшивки 1, подкрепленной шпангоутами 2.
В настоящее время преобладающим типом фюзеляжей является стрингерно-балочный.
Стрингеры — это элементы продольного набора каркаса фюзеляжа, которые связывают между собой элементы поперечного набора — шпангоуты. Стрингеры воспринимают главным образом продольные силы и подкрепляют жесткую обшивку. По конструктивным формам стрингеры фюзеляжа подобны стрингерам крыла. Расстояние между ними зависит от толщины обшивки и колеблется в пределах 80—250 мм. Размеры сечения стрингеров изменяются как по периметру контура, так и по длине фюзеляжа в зависимости от характера и нагрузки на каркас фюзеляжа.
Лонжероны — это также элементы продольного набора каркаса фюзеляжа, которые, работая на сжатие — растяжение, воспринимают (частично) моменты, изгибающие фюзеляж. Как видно по задачам и условию работы, лонжероны фюзеляжа подобны стрингерам. Конструктивное выполнение лонжеронов чрезвычайно разнообразно. Они представляют собой гнутые или прессованные профили различных сечений, на самолетах большой грузоподъемности их склепывают из нескольких профилей и листовых элементов.
Шпангоуты — элементы поперечного набора фюзеляжа, они придают ему заданную форму поперечного сечения, обеспечивают поперечную жесткость, а также воспринимают местные нагрузки. В ряде случаев к шпангоутам крепятся перегородки, разделяющие фюзеляж на отсеки и кабины.
Шпангоуты разделяют на нормальные н силовые. Силовые шпангоуты устанавливают в местах приложения сосредоточенных нагрузок, например в местах крепления крыла к фюзеляжу, стоек шасси, частей оперения.
Нормальные шпангоуты (рис. 7.7) собирают из дуг, штампованных из металлического листа. Сечение нормальных шпангоутов чаще всего швеллерное, иногда Z-образное и реже тавровое. Силовые шпангоуты склепывают из отдельных профилей и листовых элементов. Иногда их изготавливают на мощных прессах из алюминиевого сплава. Расстояние между шпангоутами обычно колеблется в пределах 200—650 мм.
Обшивка выполняется из листов дюралюминия или титана различной толщины (0,8—3,5 мм) и
крепится к элементам каркаса заклепками либо приклеивается (см. рис. 7.7). Листы обшивки соединяют между собой по стрингерам и шпангоутам либо встык, либо внахлест.
Вырезы в обшивке фюзеляжа балочного типа резко уменьшают прочность конструкции. Поэтому для сохранения необходимой прочности обшивку у вырезов подкрепляют усиленными стрингерами и шпангоутами. Небольшие вырезы окантовывают кольцами из материала большей толщины, чем оошивка, иногда необходинц^ жесткость создается отбортовкой отверстия.
Фюзеляжи самолетов небольших размеров делают, как прави^Ш неразъемными. У более крупных самолетов для упрощения про» водства, ремонта и эксплуатации фюзеляж расчленяют на неско^Я ко частей (рис. 7.8). Соединение частей фюзеляжа зависит от еЯ конструктивной схемы. Части ферменных фюзеляжей соединяЯ стыковыми узлами, установленными на лонжеронах, части балсЯ ных фюзеляжей — по всему контуру разъема. Отдельные часЯ фюзеляжа соединяют между собой болтами по всему периметЛ разъема. Стыковка осуществляется фитингами, прикрепленными Я стрингерам фюзеляжа (рис. 7.9). Пол в кабинах самолета обычЛ рассчитывают на максимальную распределенную статистическуЯ нагрузку. Каркас пола состоит из набора продольных и поперечнья балок, стрингеров и соединяющих узлов.
Поперечный набор пола состоит из нижних балок шпангоутов Пояса этих балок изготавливают из фрезерованных или штампа] ванных профилей. Панели, закрывающие каркас, выполняют листой прессованной фанеры толщиной 10—12 мм, из дюралюмв! ниевых листов, усиленных прикрепленными снизу профилями угол кового и швеллерного
Для предупреждения скольжения панели пола имеют рифленную или шероховатую поверхность, а в некоторых случаях их покрывают пробковой крошкой. На полу установлены гнезда для крепления пассажирских кресел, а на грузовых самолетах — кольца для крепления леревози- мых грузов.
Окна пассажирской кабины делают прямоугольной или круглой формы, как правило, они имеют двойные стекла. Очень часто в герметических кабинах нагрузку от избыточного давления в кабине воспринимает внутреннее стекло, а при его разрушении наружное. Межстекольное пространство через осушительную систему, предотвращающую стекла от запотевания и замерзания, связано с полостью герметической кабины. Стекла уплотняют с помощью мягкой морозоустойчивой резины, иногда
невысыхающей замазкой.
Застекленная часть фюзеляжа называется фонарем (рис. 7.10). Форма фонарей, их размещение и размеры выбирают из условий обеспечения наилучшего обзора и наименьшего сопротивления. Угол наклона козырька фонаря принимают равным 50—65°. Лобовые стекла фонаря, как правило, имеют. Фонарь состоит из каркаса, отлитого или отштампованного из алюминиевого или магниевого сплавов, и стекол. Стекла 1 крепятся к каркасу 2 болтами 3 и прижимаются дюралюминиевой лентой.
Вырезы под входные двери транспортных самолетов чаще всего располагают на боковой поверхности фюзеляжей, но в некоторых случаях устанавливают и в нижней части. Ширина двери обычно не превышает 800 мм, а высота 1 500 мм. Размеры грузовых дверей (люков) и их размещение обусловлены минимальной затратой времени на загрузку и разгрузку самолета, размерами грузов и удобствами эксплуатации. Расположение люков зависит от назначения самолета, его схемы, типа шасси и других признаков. Открываются двери внутрь кабины либо сдвигаются вверх или в сторону. Двери делают обычно в виде клина, основанием которого служит внутренняя поверхность ее створки. Избыточное давление в герметизи-рованном фюзеляже прижимает створку двери к ее основанию. При открытой двери в кабине экипажа загорается сигнальная лампа.
Вырезы под двери усиливают установкой в месте выреза более мощных шпангоутов и стрингеров. Двери изготовлены, как правило, из отштампованных из листового дюралюминия чаш, подкрепленных каркасом. Герметизируются двери резиновыми профилями!
Современные самолеты летают на больших высотах и для обеЫ печения нормальной жизнедеятельности пассажиров в кабинах потД ребовалось создать необходимое давление. Кабина самолета, внутри которой в полете поддерживается повышенное (по сравнению с ам мосферным) давление воздуха, называется герметической. Такаж кабина, выполненная в виде обособленного силового агрегата иЦ установленная в фюзеляже без включения ее в силовую схему, на-^ зывается подвесной. Размеры кабины не зависят от размеров и. обводов фюзеляжа, и поэтому она может быть выполнена с наи^ выгоднейшими по прочности формами и минимальных размеров^ Кабины пассажирских самолетов, как правило, представляют собовд герметизированный отсек фюзеляжа и полностью включены в егоп силовую схему. Подобная кабина работает, как сосуд, под дейст-? вием внутреннего давления, а также подвергается изгибу и круче-| «ию, как и обычный
фюзеляж. По соображениям прочности наи-| лучшей формой сооружения, нагруженного изнутри избыточным] давлением, является шар, но в связи с неудобствами размещения^ в такой кабине экипажа и пассажиров стремятся придать кабинет «форму цилиндрической оболочки, закрытой по концам сферическими днищами. Переход от цилиндрических стенок к днищу ПО В03можности должен быть плавным, без переломов. Особенно нужно подкреплять плоские днища.
Для сохранения в кабине избыточного давления необходимо обеспечить ее герметичность. Разумеется, обеспечить полную герметичность кабины очень трудно, поэтому допускается некоторая утечка воздуха, не снижающая безопасности полета. Критерием1 герметичности может служить время падения давления от значения рабочего избыточного до избычного давления 0,01 МПа. Это время должно быть 25—30 мин. Герметизация кабин достигается герметизацией обшивки и остекления люков и дверей, выводов из- кабин тяг, тросов, валиков управления самолетом и двигателями,, электропроводки, трубопроводов гидросистем и т. п.
Герметизация листов обшивки в месте их соединения и крепления к элементам каркаса фюзеляжа создается многорядными швами, установкой уплотнительных лент, закладываемых между листами обшивки и каркаса. С внутренней стороны кабины заклепочные швы покрывают герметизирующими замазками. Входные двери, загрузочные люки, запасные выходы, . подвижные части фонаря, окна (остекление) герметизируют резиновыми профилями и прокладками. Используют следующие способы герметизации: типа «нож по резине»; резиновой прокладкой, имеющей сечение трубы; с помощью пластинчатого клапана; резиновой трубкой, на-дуваемой воздухом.
При герметизации с помощью пластинчатого клапана полосу из пластинчатой резины укрепляют с внутренней стороны по контуру выреза, тогда избыточное давление прижимает края клапана к люку и тем самым щели герметизируются. Сложней загерметизировать открывающиеся наружу люки относительно больших размеров, так как внутреннее избыточное давление будет их отжимать. Такие люки герметизируют чаще всего резиновой трубкой, надуваемой воздухом. Для обеспечения герметичности тяг управления с возвратно-поступательным движением часто используют гофрированный резиновый шланг цилиндрической или конической формы либо делают устройство, состоящее из корпуса, отлитого из магниевого сплава с запрессованными бронзовыми втулками, в которых перемещаются стальные тяги. Между тягами и втулками имеются войлочные и резиновые
уплотнения- Внутренняя полость корпуса заполняется консистентной смазкой-
Тросы управления герметизируют резиновыми пробками со сквозными отверстиями диаметром меньшим, чем диаметр троса,, и продольным разрезом, позволяющим надевать пробку на трос. Для уменьшения силы трения трос на всей длине его хода покрывают незамерзающей смазкой, содержащей графит.
Детали, передающие вращательное движение, герметизируют резиновыми уплотнительными кольцами. Трубопроводы герметизируют с помощью переходников, закрепленных на перегородке. К переходнику с одной и другой стороны накидными гайками крепятся трубопроводы.
Электропроводка герметизируется специальными электровя дами.