Слоистые конструкции с лёгкими заполнителями.

В конструкции современных самолетов находят широкое применение трехслойные панели с легким заполнителем, а также силовые элементы со сплошным заполнителем. Внешние слои силовых панелей конструкций изготавливаются из металла и композиционных материалов. В качестве легкого заполнителя применяется пенопласт и сотовые заполнители из композитов и металлов.

Основные преимущества трехслойных конструкций:

– малая масса по сравнению с традиционными типами подкрепленных стрингерами пластин и оболочек при определенных размерах конструкции и типе материалов;

– экономичность по сравнению с традиционными конструкциями;

– хорошие теплоизолирующие свойства;

– повышенная звукоизолирующая способность;

– высокий коэффициент внутреннего поглощения энергии, отсутствие концентраторов напряжений в виде отверстий, вследствие чего повышенная долговечность при воздействии знакопеременных и статических нагрузок;

– невысокая трудоемкость изготовления и сборки по сравнению с традиционными конструкциями.

Применение композиционных материалов в трехслойных клееных конструкциях позволяет не только получить значительное снижение веса, но и упростить технологию изготовления по сравнению с металлической конструкцией, а также повысить качество внешней поверхности.

Трехслойные конструкции имеют и некоторые недостатки:

– снижение прочности клеевых соединений в процессе эксплуатации за счет старения клея;

– жесткие требования к технологическому процессу и его стабильности;

– необходимость применения совершенных методов и аппаратуры контроля соединений заполнителя с несущими слоями.

При малых удельных нагрузках трехслойная конструкция может иметь большую массу, чем однолонжеронная конструкция или конструкция без заполнителя.

Заполнитель воспринимает небольшие поперечные силы при местном изгибе обшивки, но обеспечивает совместную работу несущих слоев при сжатии и сдвиге панели. Обладая малой жесткостью по сравнению с внешними слоями, заполнитель не воспринимает изгибающих моментов и поперечных сил при приложении сосредоточенных нагрузок. Поэтому для передачи на трехслойную панель сосредоточенных нагрузок необходима установка между внешними слоями специальных вкладышей или других элементов, обеспечивающих загружение силовых слоев панели. Для передачи больших сосредоточенных нагрузок, как и в случае обычных однослойных панелей, необходимо связать панели между собой с помощью деталей каркаса.

Разработка трехслойных конструкций связана с необходимостью применения специальных узлов стыковки панелей друг с другом и с деталями каркаса.

На рисунке 5 приведены примеры конструкций узлов, обеспечивающиих передачу сосредоточенных нагрузок на внешние силовые слои панелей в местах неразъемных соединений их с деталями каркаса.

Рис.5

Для крепления к трехслойным панелям съемных узлов в их конструкцию включают специальные вкладыши, позволяющие производить сборку и разборку узлов при эксплуатации самолета. Эти вкладыши состоят из распорных втулок, самоконтрящихся гаек и болтов (рис.6).

Рис.6