¿Cómo debo decidir el tipo de larguerillo a utilizar en el ala y fuselaje de una Aeronave?

Estoy tratando de agregar largueros en las pieles del ala de un avión, así como en el fuselaje, por la misma razón por la que están presentes en la mayoría de los aviones, es decir, para resistir la flexión (y un posible escenario de pandeo cuando se somete a cargas de aviones durante los vuelos) por agregando rigidez a la estructura. Sin embargo, no estoy seguro de qué tipo de larguero se debe usar, ya que existen muchas variaciones, y algunas de ellas se muestran en la imagen a continuación.

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Dado que existen tantas variaciones, me hace creer que algunos beneficios específicos están asociados con cada una de estas variaciones, cuando se someten a ciertas situaciones. Entonces, ¿qué cosas debo considerar al hacer la elección óptima para las formas de los larguerillos? ¿En qué casos cada forma de larguero resultará más fructífera que el resto de los largueros? ¿Cómo debo decidir la ubicación de estos largueros dentro de los revestimientos superior e inferior del ala y el fuselaje de la aeronave?

PD: Puedo realizar un FEA para el ala + varias formas de estos largueros, pero llevará demasiado tiempo. Creo que existe una regla general para la elección de cada forma de larguerillo dependiendo de algunas cosas.

Respuestas (1)

A nivel conceptual, la cuestión más importante es si el larguerillo tiene que ser resistente al pandeo; ¿Estará sujeto a cargas de compresión significativas o estará casi exclusivamente bajo tensión? Si las cargas de compresión no son severas, el perfil no es tan importante y una L o una T funcionarán. Si también tiene que soportar la compresión, necesita el ala adicional para endurecer el larguerillo contra el pandeo sin tener que hacer que el material sea más grueso.

Utilizará la sección del sombrero cuando las cargas de compresión sean realmente altas. El siguiente paso sería el perfil I y J, luego la sección C o Z, luego la T o L. Si las cargas fueran pura tensión, no se necesita rigidez en absoluto y una tira plana haría el trabajo.

El acceso a los sujetadores y el contacto con objetos adyacentes también se convierte en un problema. Puede usar una Z en lugar de una C porque desea un fácil acceso a los remaches. El larguero C será más difícil de remachar. Por otro lado, la brida del canal Z puede enredarse en la estructura adyacente y obligarlo a usar el canal C.

Entonces, está diciendo que agregar una brida adicional (aunque esta brida adicional no está conectada a ningún revestimiento, ya que la brida ya existente en una sección T o L está remachada/pegada al revestimiento del ala/fuselaje) seguirá siendo una mejor opción para una carga de compresión moderadamente alta? Quiero decir que puedo aumentar el grosor de la brida ya conectada en lugar de ingresar una brida adicional en la parte inferior del larguero (como en C o Z). Entonces, ¿cuál será una mejor opción?
Para la carga de compresión a través de la piel a lo largo del eje del larguerillo, donde el aguijón mismo tiene que resistir la flexión o el pandeo cuando se comprime a lo largo de su eje. Para una determinada resistencia a la flexión/pandeo, será más ligero usar una C o una Z en lugar de hacer que la parte vertical de una T sea más gruesa, porque el ala superior C/Z agrega la resistencia al pandeo donde es más beneficiosa, a lo largo de la parte superior. mientras que al hacerlo más grueso, el material adicional cerca de la base no hace nada, solo es un lastre. Haga una muestra de sección C y una muestra L o T de cartón y vea cuál es más rígido. Será obvio.
No sé por qué dijiste que la otra opción es aumentar el grosor de la red (parte vertical) de la viga en T. Estaba pensando que debería aumentar la altura (no el grosor) ya que para el mismo aumento de masa, el aumento de altura dará como resultado una viga en T más rígida en general.
Supuse que tenía que seleccionar una sección transversal limitada a la misma dimensión. Pero hacerlo más alto no agrega ni cerca de la resistencia al pandeo como doblar el mismo material adicional en una brida, por lo que no sé por qué haría eso.
Bueno, verifiqué cómo cambiaría el momento de inercia de una viga en T cuando se agrega altura adicional a su alma, en comparación con agregar espesor adicional a su alma (donde la adición de material en ambos casos es la misma). Resultó que agregar altura adicional a la red de la viga en T daría como resultado un mayor momento de inercia, lo que haría que el larguero fuera más rígido y más efectivo contra el pandeo del revestimiento del ala superior / fuselaje.
Agregar una pestaña adicional al larguero (como convertir un larguero en T en un larguero en I o reemplazar T/L con un C/Z) definitivamente resultará ser una mejor opción porque, como mencionó, C/Z resultaría en un larguero más ligero. peso total que si eligiera cambiar las dimensiones del larguero T/L. Pero supongamos que no tengo la disponibilidad de largueros C/Z, entonces modificar las dimensiones de los largueros T/L es la única opción que queda. Y en este caso, supongo que aumentar la altura de la red del larguerillo T/L será una mejor opción que aumentar su ancho.
¿Puedo obtener una respuesta tuya sobre los comentarios que hice, John?
Creo que has respondido tu propia pregunta. Tal vez un ala alta y gruesa, aligerada con orificios de aligeramiento a lo largo del alma para compensar la penalización por espesor. Por supuesto, eso elevaría los costos de fabricación.
¿Cómo debo decidir el tipo de larguerillo a utilizar en el ala y fuselaje de una Aeronave?
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