Конструкция крыла самолета ТУ – 154М

Назначение самолета - магистральный среднерейсовый пассажирский с тремя двухконтурными турбореактивными двигателями с тягой по 95000Н. Год выпуска - 1968, (ТУ-154М - 1982 г.) (Рис. 3.151. А) – Б))

А)

Б)

Взлетная масса
Число пассажиров
Крейсерская скорость
Дальность полета 90000 кг
164
900 км/ч
2450 - 3850 км.

Рис. 3.151. Общий вид и основные данные самолёта ТУ-154М

3.12.7.1. Внешние формы крыла

Крыло стреловидное с углом стреловидности 35⁰, площадь крыла - 201,5 м2, размах крыла - 37,55 м.
Крыло состоит из жестко связанного с фюзеляжем центроплана и двух отъемных консолей (ОЧК) (Рис. 3.152.).

 

Рис. 3.153. Общий вид крыла самолёта ТУ-154М.

3.12.7.2. Силовая схема крыла

Крыло имеет кессонную силовую схему (Рис. 3.153, Рис. 3.154.).

 

Рис. 3.154. Крыло самолёта ТУ-154М

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. 3.155.).

 

Рис. 3.155. Силовой каркас крыла

 

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 (3.156.)

Рис. 3.156. Схема кессон-баков в крыле

 

Герметизация кессонов проводится тремя линиями, каждая из которых выполнена непрерывной и полностью обеспечивает герметизацию кессонов.
Первая линия - внутришовная герметизация выполнена нанесением пастообразного герметика на соприкасаемые поверхности деталей.
Вторая линия - внешовная герметизация выполнена нанесением жгутиков из герметика по всем швам и стыкам деталей.
Третья линия - поверхностная герметизация с двухкратным кистевым нанесением герметика по всем заклепочным и болтовым соединениям и всей нижней поверхности кессона на высоту 150 мм от низа (Рис. 3.157.).

 

Рис. 3.157. Герметизация кессон-баков

 

К силовому кессону крепятся вспомогательные конструкции (Рис. 3.158.):

· носовая часть крыла,

· хвостовая часть крыла,

· обтекатели рельсов закрылков,

· концевые обтекатели крыла,

· аэродинамические перегородки,

· гондолы основных опор шасси.

Рис.3.158. Кессона крыла и крепление вспомогательных конструкций

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.

 

3.12.7.3. Конструкция элементов крыла

Составные части и элементы крыла самолета Ту-154 (Рис. 3.159. А) – Б)).

· Силовые панели.

· Лонжероны.

· Нервюры.

· Стрингеры.

· Вспомогательные конструкции.

А)

 

Б)

Рис. 3.159. Составные элементы крыла.

3.12.7.3.1. Силовые панели

Верхние силовые панели центроплана состоят из пяти (1, 2, 3, 4, 6) технологических и одной (5) съемной панели (Рис. 3.160.). Нижние панели центроплана делятся на четыре технологические панели.

 

Рис. 3.160. Состав панелей крыла

Верхние пояса бортовых нервюр 3 являются стыковочными профилями, к которым герметично крепятся стенки нервюр, обшивка фюзеляжа и на них же стыкуются верхние силовые панели центроплана. На нервюре 14 с помощью специальных стыковочных профилей обеспечивается фланцевый стык ОЧК с центропланом (Рис. 3.161).

 

Рис. 3.161. Нервюра № 14 стыка ОЧК

 

Верхние силовые панели ОЧК конструктивно состоят из двух (2, 7) технологических и четырех (1, 3, 4, 5) съемных панелей (Рис. 3.162.).

 

Рис. 3.162. Состав панелей ОЧК

Нижняя панель ОЧК состоит из одной технологической панели 8.

Каждая силовая панель образована обшивкой переменной по размаху толщины и приклепанными к ней стрингерами. Поперечные стыки панелей выполняются с помощью стыковочных профилей по нервюрам. Продольные стыки обшивок расположены по стрингерам и поясам лонжеронов.
Съемные панели крыла предусмотрены для доступа внутрь баков-отсеков при нанесении третьего слоя герметика, а также при ремонте крыла. Первая съемная панель ОЧК, кроме того, служит для доступа к стыковым болтам по стенке второго лонжерона на 14 нервюре. Съемные панели герметичны и их крепление осуществляется болтами с резиновыми уплотнительными кольцами к герметичным колпачковым анкерным гайкам. На сопрягаемых поверхностях съемных панелей ставятся резиновые уплотнительные прокладки. Крепление съемных панелей к нервюрам выполняется через вкладыши.
Стрингеры технологических панелей крепятся к поясам нервюр через компенсаторы, что обеспечивает сборку крыла с базированием на обшивку (рис. 3.163, Рис. 3.164., Рис. 3.165. А) – В)).

 

Рис. 3.163. Крепление верхних технологических панелей к нервюрам

 

Рис. 3.164. Крепление съёмных панелей к нервюрам центроплана.

 

А)

 

Б)

 

 

В)

Рис. 3. 165. Крепление стрингеров панелей к нервюрам

3.12.7.3.2. Лонжероны

Три лонжерона крыла являются основными продольными элементами, передающими перерезывающую силу и участвующими в составе силовых панелей в работе на изгиб.
Лонжероны 1-й и 3-й расположены по всему размаху крыла, а 2-й лонжерон доходит только до 33 нервюры (Рис. 3.166.). Он герметичен только между нервюрами 3 и 14.

А)

Б)

Рис. 3.166. Схема лонжеронов крыла и центроплана

 

Все лонжероны имеют излом по осям нервюр 3 и 14. Лонжероны представляют собой тонкостенные балки, состоящие из верхних и нижних поясов, соединенных стенками, на которых установлены подкрепляющие стойки (Рис. 3.167.).

 

Рис. 3.167 Сечение лонжеронов крыла

 

 

На лонжероне 1 установлены:

· кронштейны крепления кареток предкрылков,

· кронштейны крепления подъемников предкрылков,

· опоры валов трансмиссии предкрылков,

· герметичные кожухи для рельсов предкрылков.

На лонжероне 2 установлены кронштейны крепления передних узлов балок внутреннего и внешнего закрылков (Рис. 3.168.)

 

Рис. 3.169. Узлы крепления на лонжероне 2.

 

На лонжероне 3 установлены:

· кронштейны крепления балок внутреннего и внешнего закрылков,

· узлы крепления основных опор шасси (Рис.3.170.)

 

 

Рис. 3.170. Узлы крепления на лонжероне 3

 

· кронштейны навески элеронов показаны на Рис. 3.171.

 

Рис. 3.171. Кронштейны навески элеронов

 

· кронштейны навески интерцепторов,

· кронштейны крепления подъемников закрылков,

· кронштейны крепления рулевых приводов,

· кронштейны крепления опор валов трансмиссии закрылков, качалок и тяг управления.

Для осмотра и ремонта на стенках лонжеронов 1 и 2 имеются эксплуатационные люки-лазы, закрывающиеся съемными герметическими крышками (Рис. 3.172.).

Рис. 3.172. Эксплуатационные люки.

3.12.7.3.3. Нервюры

Поперечный набор нервюр связывает в одно целое все элементы продольного набора и обшивку крыла, определяя форму его аэродинамического профиля (Рис. 3.173.).
Каждое полукрыло имеет 45 нервюр и одну общую центральную в плоскости симметрии самолета. Все нервюры, кроме 3 и 45 расположены перпендикулярно лонжерону 3. Нервюра 14 перпендикулярна 3-у лонжерону ОЧК.
Рядовые нервюры балочной конструкции состоят из верхних и нижних поясов, связанных стенками, которые подкреплены стойками. Крепление нервюр к лонжеронам выполнено с помощью профилей и фитингов (Рис. 3.174.).

Рис. 3.173. Соединение нервюр и лонжеронов

Рис. 3.174. Нервюра крыла

Стенки нервюр 3, 14, 45 герметичны. В стенках остальных нервюр имеются отверстия для перетекания топлива, а также отверстия для крепления фланцев и переходников трубопроводов топливной системы.
В нервюрах О, 1, 2 и 4 имеются лазы для доступа в гермоотсеки.
Силовые нервюры (Рис.3.175.) установлены в местах крепления шасси и гондол - 11 и 13, а также в местах установки кронштейнов навески закрылков, элеронов, крепления силовых приводов.

 

Рис. 3.175.Силовая нервюра крыла

3.12.7.3.4. Стрингеры

Стрингеры силовых панелей выполнены из прессованных профилей (Рис. 3.176.). В центроплане и в корневых частях ОЧК используются профили двутаврового сечения, а в концевых частях ОЧК - таврового и Z-образного сечения. Перестыковка стрингеров и обшивки силовых панелей осуществляется на специальных стыковочных профилях.

Рис. 3.176. Расположение стрингеров по поперечному сечению крыла

Обращает на себя внимание более мощные сечения и более частое расположение стрингеров в верхних панелях, которые работают на сжатие и должны иметь высокие критические напряжения общей и местной потери устойчивости.

3.12.7.3.5. Вспомогательные конструкции

На Рис. 3.177 показаны вспомогательные конструкции самолёта ТУ-154М.

Рис. 3.177. Вспомогательные конструкции

Съемные носки ОЧК крепятся к лонжерону 1 болтами с плавающими анкерными гайками (Рис. 3.178.). Отсеки носка состоят из обшивки, верхнего и нижнего окантовывающих профилей и поперечного набора диафрагм.

Рис. 3.178. Конструкция носка крыла

В обшивке носков предусмотрены вырезы под рельсы и подъемники предкрылков, которые прикрываются специальными створками. Для фиксации предкрылков в убранном положении в носках установлены замки.
Хвостовая часть ОЧК расположена за лонжероном 3 и разделена на четыре отсека. Каждый отсек состоит из обшивки, продольных окантовывающих профилей и поперечного набора балочек или диафрагм. В зоне закрылков на хвостовой части снизу подвешены на шомпольной подвеске щитки, закрывающие щель между крылом и закрылком в убранном положении. Уплотнение щели обеспечено резиновым профилем, закрепленным на щитках (Рис. 3.179.).

 

Рис. 3.179. Хвостовая часть ОЧК

 

Обтекатели рельсов закрылков закреплены болтами на нижней поверхности закрылков. Обшивка обтекателей изнутри подкреплена набором диафрагм.
На верхней поверхности ОЧК закреплены болтами две аэродинамические перегородки. Каждая из них состоит из двух гнутых из листа уголков, между которыми установлена на заклепках пластина-нож (Рис. 3.179.).

 

 

Рис. 3.179. Аэродинамические перегородки

 

Концевой обтекатель крыла крепится болтами с анкерными гайками на нервюре 45. Металлическая обшивка обтекателя изнутри подкреплена диафрагмами. В обшивке имеются вырезы для установки аэронавигационных огней (Рис. 3.180.).

 

 

Рис. 3.180. Законцовка крыла

В хвостовой части обтекателя закреплен электростатический разрядник.
Гондолы опор шасси установлены в хвостовой части центроплана и крепятся к усиленным нервюрам 11 и 13. Гондола обтекаемой формы состоит из обшивки и подкрепляющего каркаса, образованного набором шпангоутов, стрингеров и двух лонжеронов, на которых подвешиваются створки ниши шасси. Крепление гондолы к панелям центроплана осуществляется болтами с помощью бортовых угольников и уголков (Рис. 3.181).

 

 

 

Рис. 3.181. Крепление гондолы шасси

 

3.12.7.4. Стык ОЧК с центропланом

ОЧК крепится к центроплану фланцевым стыком по нервюре № 14 (Рис. 3.182. А) – Б)).

А)

Б)

Рис.3.182. Фитинговый стык по нервюре № 14.

 

Верхние и нижние силовые панели кессона соединяются с помощью профилей разъема 1 и 3, а лонжероны - с помощью стоек 2, 14, 16. В зазоре между стенками нервюры № 14 по стойкам лонжерона №2 установлены планки 15. Для обеспечения герметичности баков-кессонов стыковочные болты 10 имеют гермогайки 9 и уплотнительные резиновые кольца 12 под головками болтов, которые закрываются колпачками 11 на герметике 13 (Рис. 3.182.).

 

Рис. 3.182. Сечение фитингового стыка

Профили разъема имеют колодцы и пазы, в которые вкладываются и затягиваются стыковочные болты 8 с предварительно навернутыми гайками и двумя сферическими шайбами 7. Колодцы и пазы закрываются перекрывными лентами 4, которые крепятся болтами с анкерными гайками 6, 5. Колодцы по верхнему профилю разъема заполняются смазкой до уровня половины диаметра стыковочных болтов. Нижняя перекрывная лента имеет дренажные отверстия.

3.12.7.5. Элерон

Элерон подвешивается между нервюрами 33 и 40 на четырех кронштейнах, которые установлены на заднем лонжероне крыла (Рис. 3.183.).

Рис. 3.183. Элерон самолёта ТУ-154М

Элерон цельнометаллической конструкции с осевой компенсацией и без весовой балансировки. Устранение изгибно-элеронного флаттера обеспечено жесткой фиксацией элерона необратимым бустером. Элерон состоит из лонжерона, набора нервюр, верхней и нижней обшивок, законцовочного профиля и съемных носков, которые крепятся по продольным стыковочным лентам болтами на анкерных гайках. Лонжерон элерона балочной конструкции, состоит из верхнего и нижнего поясов таврового сечения и стенки, подкрепленной стойками. На лонжероне установлено четыре кронштейна навески элеронов, фитинги для крепления силовых нервюр и фитинги под кронштейн крепления рулевого привода. Силовые и рядовые нервюры балочной конструкции, состоящей из стенки, окантованной сверху и снизу профилями таврового и уголкового сечения. Стенки и профили рядовых нервюр имеют меньшую толщину и меньшую площадь сечения по сравнения с силовыми нервюрами. Диафрагмы носка элерона предназначены для крепления обшивки. Все диафрагмы имеют отбортованные для жесткости отверстия. В местах выреза носка элерона диафрагмы имеют глухие отбортовки. На торцевой нервюре установлен кронштейн 6, который при отклонении элерона вверх на 1,5⁰ включает в работу элерон-интерцептор.

3.12.7.6. Гасители подъемной силы

Гасители подъемной силы на каждой половине крыла состоят из внутренней секции, установленной на центроплане и двух внешних секций, которые закреплены на консолях. За внешними гасителями подъемной силы ближе к концу ОЧК подвешены интерцепторы, конструкция которых полностью идентична конструкции гасителей подъемной силы (Рис.3.184.).

Рис. 3.184. Гасители подъёмной силы

Внешние и внутренние гасители подъемной силы служат воздушными тормозами и используются при нормальном и экстренном снижении, при опробовании двигателей на земле и при прерванном взлете. Они отклоняются вверх с помощью гидроцилиндров. Элерон-интерцептор (Рис. 3.185.) предназначен для совместной работы с элеронами с целью повышения эффективности поперечного управления. Этот интерцептор специальным рулевым приводом отклоняется синхронно с элероном вверх. При отклонении элерона вниз он не работает.
Каждая секция этих поверхностей состоит из лонжерона, верхней и нижней обшивок, рядовых и силовых нервюр и законцовочного профиля. На законцовочном профиле снизу установлены пластины из пластика для защиты обшивки закрылка от царапин. Внутренний гаситель подъемной силы подвешен на пяти опорах на балку хвостовой части центроплана. Каждая секция внешних гасителей подъемной силы и -интерцепторов подвешены к третьему лонжерону крыла на четырех кронштейнах. Кронштейны крепятся болтами к лонжерону и силовым нервюрам.

Рис. 3.185. Навеска элерона-интерцептора

3.12.7.7. Предкрылки

Предкрылки состоят из одной секции на центроплане и четырех секций на ОЧК Рис. 3.186.).

 

Рис. 3.186. Конструкция предкрылков

В убранном положении предкрылки вписываются в профиль крыла. В выпущенном положении между предкрылками и носком крыла образуется профилированная щель, обеспечивающая увеличение скорости обтекания верхней поверхности крыла, в результате чего развитие срыва на крыле затягивается на большие углы атаки и улучшаются взлетно-посадочные характеристики самолета.
Конструкция каждой секции предкрылка состоит из внешней и внутренней обшивок, нижнего и законцовочного профилей, рядовых и силовых нервюр, кронштейнов крепления рельсов и кронштейнов крепления подъемников. Секции 1, 2, 3 имеют по одному стрингеру. На секциях 3, 4 установлена обшивка с электрообогревом. Секция 1 шарнирно связана с секцией 2, секция 3 - с секцией 4. Это обеспечивает синхронность отклонения и совместность силовой работы секций. Каждая секция навешена на лонжероне №1 крыла на двух рельсах и имеет подъемник и крюк. В убранном положении предкрылка крюки заходят в зацепление с роликами, установленными в носке крыла, что обеспечивает прижим секций предкрылка к контуру крыла. Каждая секция предкрылка выдвигается винтовым подъемником, штоки, которых соединены с цапфами на предкрылке.

 

3.12.7.8. Закрылки

Крыло имеет внутренние и внешние закрылки. Внутренний расположен на центроплане между фюзеляжем и гондолой шасси, а внешний - на ОЧК между гондолой и элероном (Рис. 3.187.).

 

Рис. 3.187. Конструкция закрылка

 

Рис. 3.188. Узлы крепления подъёмника и рельса.

Каждый закрылок приводится в движение двумя подъемниками (Рис. 3.188.), расположенными на его концах. Подъемники крепятся к кронштейнам, установленным на третьем лонжероне крыла (Рис. 3.189.). На первых модификациях самолета использовались трехщелевые закрылки, которые на модификации ТУ-154М были заменены на более простые и легкие двухщелевые (Рис.3.190.).

 

 

Рис. 3.189. Крепление подъёмников

Рис. 3.190. Размещение двухщелевых закрылков на крыле

Каждый закрылок состоит из основного звена и дефлектора. Основное звено является главной силовой частью закрылка (Рис. 3.191.).

 

Рис. 3.191. Крепление закрылка

Оно навешивается на крыло с помощью рельсов (Рис. 3.192.), перемещающихся

 

 

Рис. 3.192. Навеска закрылков

между роликами кареток, неподвижно закрепленных на крыле. Дефлектор служит для образования двух щелей при выпущенном положении закрылка. Дефлектор перемещается по рельсам, закрепленным на основном звене. Ширина щели зависит от угла отклонения закрылка. В убранном положении дефлектор прижат к основному звену и закрыт снизу пружинной створкой с уплотнительным резиновым профилем (Рис. 3.193).

Отклонение закрылков на взлете и посадке увеличивает несущую способность крыла, в результате чего снижаются взлетно-посадочные скорости и соответствующие им дистанции.
Основное звено закрылка цельнометаллической клепаной конструкции состоит из:

· верхней и нижней обшивок,

· обшивки носка,

· двух лонжеронов балочной конструкции,

· набора нервюр и диафрагм,

· кронштейнов крепления кареток и подъемников.

Нервюры по основным опорам закрылка являются силовыми. Рядовые нервюры клепаной конструкции и состоят из прессованных поясов, соединенных подкрепленной стойками стенкой. Дефлектор состоит из обшивки, лонжеронов, нервюр, диафрагм и кронштейнов.

Рис. 3.193. Навеска дефлектора

3.12.7.9. Вопросы для тренинга и самоконтроля

1. Каковы внешние формы крыла самолета ТУ-154?

Крыло трапециевидное (Рис. 3.194.) с углом стреловидности по четверти хорд 35⁰. Геометрическая крутка крыла - 4⁰.

Рис. 3.194. Вид в плане на самолёт ТУ-154М.

2. Какова силовая схема крыла самолета ТУ-154?

Крыло кессонной схемы с тремя лонжеронами.

3. Принцип стыковки ОЧК с центропланом самолета ТУ-154?

Контурный фланцевый стык выполняется с помощью стыковочных профилей (профили разъема) по силовым панелям и болтами по стенкам лонжеронов.

4. Тип конструкции силовых панелей крыла ТУ-154?

Силовые панели сборной клепаной конструкции. Панель состоит из толстой обшивки и частого набора стрингеров двутаврового сечения у корня и таврового или Z-образного сечения на концах крыла. Сечение верхней (сжатой) панели более мощное по сравнению с нижней панелью.

5. Как обеспечивается герметизация баков-отсеков крыла ТУ-154?

Герметизация выполняется в три этапа:

· внутришовная - нанесением пастообразного герметика на сопрягаемые поверхности деталей,

· внешовная - нанесением жгутиков из герметика по всем швам и стыкам,

· поверхностная - двухкратным кистевым нанесением герметика по всем заклепочным и болтовым швам и по всей нижней поверхности кессона на высоту 150 мм от низа.

6. На каком лонжероне крыла установлены узлы крепления основных опор шасси на самолете ТУ-154?

На третьем лонжероне центроплана.

7. Как расположены нервюры в крыле самолета ТУ-154?

Нервюры расположены перпендикулярно оси третьего лонжерона.

8. Какую аэродинамическую компенсацию имеют элероны самолета ТУ-154?

Элероны имеют осевую аэродинамическую компенсацию.

9. Чем объясняется отсутствие весовой балансировки на элеронах самолета ТУ-154?

Жесткой фиксацией элеронов необратимыми бустерами.

10. Для чего служат гасители подъемной силы и интерцепторы на крыле самолета ТУ-154?

Внутренние и две секции внешних гасителей подъемной силы служат в качестве воздушных тормозов при нормальном и экстренном снижении, на пробеге и прерванном взлете, при опробовании двигателей на земле.
Интерцепторы работают совместно с элеронами и повышают эффективность поперечного управления самолетом.

11. Какой вид механизации крыла используется на самолете ТУ-154?

Пять секций предкрылков по передней кромке крыла и две секции двухщелевых (на ранних модификациях самолета - трехщелевых) закрылков. Выдвижение механизации обеспечивается специальными подъемниками по направляющим рельсам. К механизации относятся также и гасители подъемной силы.