Конструкция фюзеляжа самолета: Авторизация

Конструкции фюзеляжа:

Фермы фюзеляж. Как правило изготавливают сварными из труб реже клёпанными из дюраалюминевых профилей . обшивку выполняют из полотна или фанеры для небольших лёгких самолётов. обтекаемую форму ферменному фюзеляж. Предают специальные не силовые настройки то есть обтекатели которые гандолами называют. Основные прием. Ферменных фюзеляжей перед балочными это простота изготовления удобство монтажа , осмотра и ремонта оборудования размещённого в фюзеляже . к недостаткам относятся несовершенство аэродинамических форм малая жёсткость ,небольшой срок службы ,невозможность использовать полностью внутренний оббьем для размещения грузов . настоящее время ферменные конструкции применяются редко и в основном на лёгких самолётах.

Балочные фюзеляж представляет собой балку обычно круглого или овального сечения в которой на изгиб и кручение работают подкреплённая обшивка и элементы каркаса фюзеляжа. Встречается 3 разновидности балочных фюзеляжа

Ланджеронно балочные

СТРИНГЕРО БАЛОЧНЫЕ

Скорлупно балочные (монокок)

Балочные конструкции фюзеляж выгоднее в ферменных так как силовая часть у них образует обтекаемую поверхность причём силовые елементы размещают по перефирии оставляя внутреннюю полость свободной . это позволяет получить меньшее миделевое сечение фюзеляжа . жёсткое работающая обшивка создаёт гладкую не искожаемую поверхность уменьшающюю лобовое сопротивление,так же балочные легче ферменных. Карказ ланд образуют ланджироны стрингеры и шпангоуты каркакс обшивки –дюралминевыми листами. Каркас балочно стрингеро фюз состоит из часто поставленных сторингеров и шпангоутови к которым крепятся металлическая обшика большей чем у ланд балочн фюзеляжа талшены. Скорлупно баочный фюзел не имеет элементов продольного набора и состоит из обшивки подкреплённой шпантгоу. В настоящее время преобладающим типом фюзел явл стрингеерно балочный.

Стрингеры это элементы продольного набора каркаса фюзеляжа которые связывают между собой элементы поперечного набора т.е. шпантгоуты . Стрингеры воспренимают главным образом продольные силь и подкрепляют жесткую обшивку . По конструктивным формам стрингеры фюзел. Подобны стрингерам крала . Растояние между ними зависит от талщены обшивки и колеблится в пределах от 80-100-250 мл.

Размеры сечения стрингеров изменяются как по периметру контура так и по длине фюзел. В зависимости от характера и нагрузки на каркас фюзеляжа .

Ланджероны это так же элементы продольного набора каркаса фюзеляжа которые работая наи сжатии и растяжении воспренимают частично моменты изгебающие фюзеляж . Как видно по задачам и условию работы ланджироны фюзеляжа подобны стрингерам .Конструктивное выполнение ланджироновразнообразно они представляют собой гнутые и прессованные профели различных сечений . На самолётах большой грузоподьёмности их склёпывывают из нескольких профилей и лестовых элементов .

Шпантгоуты это элементы поперечного набора фюзеляжа ,они придают ему заданную форму поперечного сечения обеспечивают поперечную жёсткость ,а так же воспренимают местные нагрузки в ряде случаев к шпантгоутам крепятся перегородки разделяющие фюзеляж на отсеки и кабины .Шпантгоуты разделяются на нармальные и силовые .Силовыне устанавливаются в местах преложения сосредоточенных нагрузок ,например в местах крепления крыла к фюзеляжу стоек шасси частей оперения. Нармальные шпантгоуты собирают из дуг шпанпованых из металлического листа ,сечение чаще всего швеллерное иногдо зед образное иногда таурное.

Силовые шпантгоуты склёпывают из отдельных профилей и листовых элементов иногда их изготавливают на мощьных прессах из алюминевого сплава . Растояние между шпантгокутами в пределах от 200-650 мл. Обшивку выполняют из листов дюралюминия или титана различной талщены от 0,8- и крепят к элементам каркаса заклёпками . Листы обшивки соединяют между собой по стрингерам и шпантгоутам либо в стык либо в нахлёст . Вырезан в обшивки фюзеляжа балочного типа резко уменьшают прочность конструкции по этому для сохранения необходимой прочности обшивку у вырезов подкрепляют усиленными стрингерами и шпантгоутами . Небольшие вырезы окантовывают кольцами из материала большей толщены чем обшивка иногда необходимоя жёсткость создаётся отбортовкой отверстия . Фюзеляжи самолётов не больших размеров делают как правило не разьемными . У более крупных самолётов для упрощения производства ремонта ,и эксплуотации фюзеляж разделяют на несколько частей .

Соединения частей фюзеляжа зависит от его конструктивной схемы . В части ферменных фюзеляжей соединяют стыковыми узлами установленными на ланджиронах ,части балочных фюзеляжей по всему контуру разьёма . Стыковки осуществляются фитингами прекреплёнными к стрингерам фюзеляжа.

Пол в кабинах самсолёта обычно рассчитывают на максимально распределённую статическую нагрузку ,каркас пола состоит из набора продольных и поперечных балок,стрингеров и соединяющих узлов . Поперечный набор пола состоит изнижних балок шпантгоута ,пояса этих балок изготавливают из фрезерованных или штампованных профилей.

Панели закрывающие карказ выполняют из листов прессованной фанеры талщеной 10-12мл. и из дюралеминевых листов усиленных прикреплёнными снизу профилями уголкового и швеллерного сечения или гофра,и из прессованных листов аллюминевого или магневого сплава с последующей механической или химической обработкой для предупреждения скольжения панели пола имеют рефлённую или шероховатую поверхность а в некоторых случаях покрывают пробковой крошкой . На полу установлены гнёзда для крепления пассажирских кресл а на грузовых-кольца для крепления перевозимых грузов. Окна делают прямоугольной или круглоф формы и как правило имеют двойные стёкла (у пассажир). Очень часто в герметических кабинах нагрузку от избыточного давления в кобине воспренимает внутреннее стекло а при его разрушении наружное .

Меж стёкольное пространство через осушительную систему предотвращающая стёкла от запотевания и замерзания связанных с полостью герметичекой кабины стёкла уплолтняют с помощью мягкой морозоустойчивой резины или не высыхающей замазкай.на дверл.и не превышает 800 м

Стеклянная часть фюзеляжа называется фанарём . форма фонарей их размещение ,и размеры выбирают из условиу обеспечения наилучшего обзора и наименьшего сопротивления .Угол наклона казырька фонаря принемают равным 50-65% лобовые стёкла фонаря как правило имеют электро обогрев для предотвращения облединения в полёте .Фанарь состоит из каркаса отлитого

Размеры груз двирей люков и их размещение обусловлены минимальной затратой времени илил подштампованного из аллюминевого или магневого сплавов и стёкол.

Стёкла крепятся к каркасу болтами и прижимаются дюралюминевой лентой .Вырезы под входные двери транспортных самол чаще всего распологают на боковой поверхности фюзеляжей и в случаях устанавливают и в нижней части шири. Расположение люков зависитот назначения самолёта его схемы типа шасси и других признаков .Открываются двери внутрь кабины либо сдвигаются в верх или в сторону. Двери делают обычно в виде клина основанием которого служит внутренняя поверхность ее створки . збыточное давление в фюзеляже прежимает створку двери к её основанию .При открытой двери в кабине экипажа загорается сигнальная лампа .Вырезы под двери усиливают установкой вместе выреза более мошьных шпантгоутов и стрингеров .Двери изготавлиывают из штанпованных дюралюминевых чаш подкреплённых каркасом . Герметизирууются двери резиновыми профелями . Современные самолёты летают на больших скоростях и для обеспечения нармльной жизни деятельности пилотов и пассажиров требуется создовать необходимое авление. Кабина самолёта в нутрии которов в паллете поддерживывается повышенная давление воздуха (по сравнению с атмосфрным называется герметическо) . Такая кабина в виде обособленного силового агрегата и установленная в фюзеляже без включения её в силовую схему называется подвеской .Размеры кабины не зависят от размеров и обводов фюзеляжа и по этому она может быть выполнена наивыгоднейшеми попрочности формами и минимальными размерами.

Кабины пассажирских самолётов как правило представляют собой герметизированный отсек фюзеляжа и полностью включены в его силовую схему. Подобная кабина работает как сосуд под действием внутреннего давления так же подтвергается изгибу и кручению как и обычный фюзеляж . По соображениям прочности наилучшей формой саоружения нагруженного изнутри избыточным давлением является шар . Но в связи с неудобствами размещения в такой кабине экипажа и пассажиров стремятся придать кабине форму целендрической оболочки . Закрытой по куонцам .

Переход от цилиндрических стенок к днищу по возмоности должен быть плавным без переломов . При переломах днище нагруженное избыточным давлением сжимает стенки цилиндра в направлении радиусов и тогда в этом месте необходимо устанавливать усиленный шпантгоут и особенно не обходимо подкреплять плоские днища . Для сохранения в кабине избыточного давления необходимо обеспечить её герметичность . Разумеется обеспечить полную герметичность кабины очень трудно по этому допускается некоторая утечка воздуха не снижающая безопастности паллета . Герметизация кабин достигается герметизацией обшивки и остеклкние люков и дверей выводов из кабин тяг,тросов .валиков управления самолётом и двигателем ,турбо. Герметизация листов обшивки в месте их соединения и крепления к элементам каркаса фюзеляжа создаётся много рядными швами установкой уплатнительных лент закладываемых между листами обшивки и каркаса .

С внутренней стороны кабины заклёпочные швы покрывают герметизируещимизамазками. Входные двери,загрузочные люки,запасные выходи подвижные части фанаря окна остеклённые стеклов герметизируют резиновыми профилями и прокладками. Люки идвери открывают внутрь кабины и герметизируют различными способами. При герметизации с помощью пластинчатого клапана полоску из пластинчатой резины укрепляют с внутренней стороны по контуру выреза и тогда избыточное давление прежимает края клапана к люку и тем самым щели герметизируются . Сложнее загерметизировать люки открывающиеся наружу потому что они относительно больших размеров и внутреннее давление будет их отжимать .Такие люки герметизируют чаще всего резиновой трубкой надуваемой воздухом для обеспечения герметичности тяг управления с возвратно поступательным движением чаще всего используют гофрированный шланг цилиндрической формы . Трасы управления герметизируют резиновыми пробками со сквазными отверстиями диаметром меньше чем диаметр тросов и продольным разрезом позволяющим устанавливать пробку на трос . Для уменьшения силы трения трос по всей длине его хода покрывают незамерзающей смазкой содержащей графит . Детали передающие вращающий мамент герметизируют резиновыми уплатнателями. К переходнику с одной и с другой стороны накидными гайками крепятся турбопроводы . Электропроводка герметизируется специальными отводами . Для тепо эзоляции кабин служат пористые рыхло волокнистые материалыс малой теплопроводностью.Тепло изоляционное покрытие служит и звуко изоляцией.

Оперение самолета :

Несущие поверхности предназначенные для создания устойчевости упровляемости и балансировки самолёта называют оперением . Продольная балансировка устойчивость и управляемость обычной схемы обеспечивывается горизонтальным оперением путевая балансировка устойчивость и управляемость вертекальным оперением . Балансировка и управление самолёта относительно продольной оси элеронами . Оперение обычно состоит из неподвижных поверхностей служащих дляч обемпечения равновесия и устойчивости и повижных поверхностей при отклонении которых создаются аэродинамические моменты необходимые для равновесия и управления полётом неподвижная часть горизонтального оперения называется стабелизатором а вертекального ккилём . К стабелизатору крепится руль высоты состоящий обычно из 2 половин а к килю руль напровления . По конструкеции основные части оперения стабелизетор и киль подобны . Одинаковы по конструкции рули высоты и направления на больших самолётах стабелизаторы выполняют разьёмными . Киль может быть изготовлен за одно целое с фюзеляжом в виде отдельной части . Каркас оперения современных самолётов как правило металлический .

Обшивка киля и стабилизатора дюралюминевые или жесткие . Рули самолётов малых до звуковых скоростей обшивают полотном что уменьшает их массу и упрощает конструкцию . На скоростных самолётах обшивка как и карказ рулей металлический . Киль и стабелизатор на небольших самолётах чаще всего делают 2 ланджиронными. На тяжолых самолётах киль и стабелизатор обычно моноблочной конструкции с работающей обшивкой .

Основные элементы силового набора (ланжироны ,стенки ,стрингеры,нервюры) по конт=струкции такие же каку крыла и выполняют те же функции . тоесть изгиб воспренимается поясами ланджиронов а кручение замкнутым контуром .Стабелизатор и киль крепятся к фюзеляжу при помоши узлов на ланджиронов и шпантгоутов . Для крепления рулей стабелизатор и киль имеют крайнштейны с унаверсальными одноосевыми шарнирами.

Нервюры крепятся к другим элементам соответствии со схемой передачи сил . У рулей первой схемы только к ланджиронам .У рулей второй и третьей схемы стенка ланджиронов и контуру образованную этими стенками и обшивкой дл учшего использования обшивки и восприятия изгибающего момента а так же сохранение формы и профиля применяются рули с пенопластовым или сотовым заполнителям. Такие же рули обладают высокой жёсткостью при малой массе .

Тример.

Тример представляет собой вспомогательную рулевую поверхность устанавлевуюмую в хвостовой части основного руля . С помощью тримера самолёт балансируется относительновсех его осей при изменении центровки и режима полёта триммер отклоняется незевисимо от руля с помошью самотормозящихся механизмов . Тример руля высоты как правило управляется тросовым механическим устройством . Сущьность работы триммера………..Длительный полёт с отклонением руля утомителен для пилотат . Отклонят триммер в сторону противоположную отклонения руля нагрузку передающююся на ноги пелота можно уменьшить до сколь угодно малой велечины . Компенсирующий момент от триммера противоположный шарнирному моменту возникает в следствии силы преложенной к триммеру ,хотя сама сила не велека . При наличии отклоняемых стабелизатора и киля необходимость триммера отподает ,триммер как правило цельно металлический и состоит из диафрагмы обшивки и ланджирона. Крепление триммера к рулю шарнирное .

Системы управления .

Системы управления самолётом разделяют на основные и вспомогательные . К основным принято относить систеы управления рулем высоты рулём направления и элеронами . Вспомогательное управление это управление двигателями триммерами рулей средствами механизации крыла шасси и тормозами . любая из основных систем управления состоит из рычагов управления и проводки связывающих эти рычаги с рулями . Рычаги управления отклоняются пилотами. С помощью штурвальной колодки или ручки управлении перемещаемые усилием руки ,пелот управляет рулём высоты и элеронами . рулём направления управляет с помощью ножных педалей .Конструкция управления предусматриваетчто бы тклонения командных рычагов , а следовательно изменение положения самолёта в пространстве соответствовали естественним рефлексам человека . например: Движение вперёд правой наги пилота действуешее на педаль вызывает отклонение руля направления и перемешение самолёта в право . Перемещение штурвальной колодки вперёд ,от себя ,вызывает снижение самолёта и увелечение скорости полёта . Для облегчения пелотирования и повышение безопастности полёта при продолжительном полёте управление большенства гражданских самолётов дублируются т.е. устанавливаются две пары педалей ,две штурвальные колонки или ручки которые связанны между собой так что отклонение рычага первого пилота вызывает такое же отклонение рычагов у второго пилота . Уменьшить усилие или даже полностью снять нагрузку с рычагов управления можно с помощью аэродинамической компенсации . Для преодоления больших превышающих физические возможности пелотов усилий на рычагах управления к системе управления подключают гедравлические или электриеские приводы которые называются усилителями (бустэрами) . В этом случае пилот управляет усилителями которые в свою очередь отклоняют рули . Система управления самолётов предназначенных для длинных полётов снабжаются автопилотом который обеспечивывает пилотирование . Автопилоты с гироскопическими датчиками углового положения самолёта стабилизируя угол тангажа обеспечивывает движение с постоянной высотой и скоростью стабилизируя угол крена и обеспечивывая движения в заданном направлении . Вопрос о необходимости включения автопилота принимает командир воздушного судна.Самый важный этап полёта это пасадка особенно в условиях плохой видимости или отсутствия видимости земли (при тумане) .Здесь управление по обычным пилотажным приборам невозможно ранее посадка в таких условиях запрещалась ,и её производили на ближайшем запасном аэродроме ,как правило в другом городе за сотни километров . В настоящее время созданы устройства позволяющие производить автамотическую посадку без участия пилота и видимости земли . Автаматическое управление посадкой сводится к стабелизации траектории снижения заданной в вертекальной и горизонтальной плоскостях . Датчиками информации о режимах полётов скорости высоте и место положении самолёта является трубка Пито. Радио маяки и инерцеальная система . Энерциальная система это автономная навигатационное устройство построенное по принцепу интегрирование скоростей замеряемых в некоторой стабелизируемой системе координат . Для решения навигационных задач на брту самолёта устанавливывают бортовую цифровую вычеслительную машину. Позволяющее автамотически управлять траекторией полёта по заданной программе . Автомотизация систем управления (АСУ) приводит к постепенному отказу от механической проводки управления и переходу к электро дистанционным проводным системам . Информация поступающаю в АСУ самолёта формеруется в виде электрических сигналов которые реализуются приводами управления . При этом система управления значительно упращается и получается более удобной и гибкой при монтаже на самолёте . Устраняется вредное влияние на процесс управления трение ,лювтов проводки ,упругих диформаций конструкции и т. д. . Информация предназначенная для экипажа самолёта поступает на индикаторы приборной доски . Управление летательных аппаратов соверщающих полёты на больших высотах сильно разряженной атмосфере а так же аппаратов вертекального взлёта и посадки незначительны ,когда аэродинамические силы действующие на самолёт незначительны и обычныеаэродинамические рули не эффективны осуществляется с помощью струйных или газовых рулей дефлекторов и откланяющихся двигателей . Струйные рули предстовляют собой реактивные сопла к которым подводятся жатый воздух от баллонов или компрессоров двигателя . Управляющими в этом случае являются реактивные силы возникающие в каждом сопле при истечении из него сжатого воздуха . Газовые рули имеют форму обычного аэродинамического руля усановленного в струе газом вытекающих из сопла реактивного двигателя . Большая скорость истечении газов позволяет получить значительные силы при сравнительно небольшой площади рулей . Так как газы омываются с высокой температурой ,то материалом служит керамика . Дифлектор представляет собой устройство отклоняющее реактивную струю газов .Изменение направления тяги двигателя путём поворота всей установки требует грамостких и сложных устройств обладающих большой массой и инертностью . Привод рулевых устройств может быть гидравлическим электрическим и пневматическим . Управление стабелизатором осуществляется чаще всего гидро маторами через винтовую пару ,при этом предусмтренны меры полносью исклучающие возможность самопроизволього отклонения стабелизатора . ПР выключенной системе управления стабелизатор надёжно фиксируется в любом положении . ОН управляется из кабины экипажа , а его положение контролируют о индекатору на приборной доске.

Элементы системы управления самолётом .

Рулём высоты и элеронами управляют при помощи ручки управления или штурвальной колонки . ручка предстовляет собой вертекальный рычаг с двумя степенями свободы т.е.поворачивывающийся вокруг двух взаимно перпендикулярных осей . При движении ручки в перёд или назад отклоняется руль высоты . АРИ ПЕРЕМЕЩЕНИИ РУЧКИ в лево или право отклоняются элероны на тяжёлых самолётах в слествии большой площади рулей высоты и элеронов увеличивываюся нагрузки потребные для отклонения рулей . В этом случае самолётом удобнее управлять с помощью штурвальной колодки.Каждая колонка состоит из дюралевой трубы штурвала нижнего узла опоры штурвальной колонки в торцах коорого находятся шарико подшибники в нижней части колонки имеется рычаг к которому присоединены тяги управления рулём высоты . Тяги управления элеронами соединены с качалками установленными на кранштейнах . На каждом штурвале установлены кнопки управления связной радиостанции включение и отключение автопилота ,самолётного переговорного устройства и переключатель управления триммером руля высоты . Для управления рёлём направления преднозначенны педали двух типов : перемещающиеся в горизонтальной плоскости , и перемещающиеся в вертекальной плоскости . Педали перемещающиеся в горизонтальной плоскости перемещаются по прямолинейным направлящим или на шарнирном параллелограмме собранном из стальных тонкастенных труб . Паралелограм обеспеивывает прмоленейное перемещение педалей без их поворота ,что необходимо для удобного и неутамительного положения ног пилота . Педали перемещаются в вертекальной плоскости имеют нижнюю или верхнюю подвеску. Положение педалей можно регулироваь подгоняя под рост пилота . Проводка управления может быть гибкой ,жёсткой ,или смешанной . Гибкая проводка управления выполняется из тонких стальных рсов диамтры которых выбираются в зависимости от действующей нагрузки и не преышают 8 миллиметров . Так как тросы могут работать только на растяжение то управление рулями в таком случае выполняется по двух проводной схеме . Отдельные участки тросов соединяются тандерами .Для уменьшения Провисания тросов на прямоленейных учасках используются текстолитовые направлющие ,а в местах перегиба троса устанавливываются ролики с подшибниками. Жёсткая проводка предстовляет собой систему жёстких тяг и качалок .

Качалки служат промежуточными опорами которые необходимы для деления тяг на сравнительно короткие участки чем короче тяга тем меньше вероятность вибрации . Но чем больше разьёмов у тяг тем больше масса проводки . Тяги имеют трубчатые сечение и изготавливываются из дюралюминия реже из стали . Для повышения надёжности управления каждая тяга вополняеется из двух труб вставленных одна в другую . Основная труба наружная а внутренная является дублёром основной . Каждая труба в отдельности может воспренимать расчтную нагрузку приходящююся на эту тягу . Достоинства жёсткой проводки следующие :

Отсутствие вытяжки проводки при эксплуотации что исключает возможность оброзования люфтов малые силы трения высокая живучесть . Недостатки жёсткой проводки по сравнению с гибкой это большая масса , и потребность взначительных объёмах для её размещения . Гибкую проводку не следует пременять при передачи больших усилий а так же в тех случаях когда под управление требуется большая точность исполнения . Для поддержания тросов управления и изменение их направления применяют ролики которые прессуют из тексталита . и для уменьшения трения в них вмантированны шарико подшибники . Крандштейны крепления роликов обычно летые ,из магневывых сплавов . Тяги жёсткой проводки мантируют на качалках и роликовых направляющих . Качалки служат для изменения направления движения а так же для изменения усилия в тягах . Все качалки имеют шарикоподшибники которые исключают возможность заедания от перекосов при неточностях монтажа или деформациях самолёта . На участках где тяги совершают прямоленейное движениие устанавливывают роликовые направляющие . Которые имеют фланцы крепления к фюзеляжу . Управление еханизацией крыла осуществляется приводом с механической трансмиссией или цилиндрами гидро системы самолёта . При механической трансмиссии поверхности управления перемещаются вентовыми механизмами ,вращение которых от привода передается через угловые редукторы вращающиюсимеся валами. Каждая секция закрыка интерцептора и другой отклоняющейся поверхности перемещается думя вентовыми механизмами и силовыми цилиндрами . Приводом пилот управляет дистанционно с помощью механической тросовой или электричекой поводки. Для защиты трансмиссии от перегрузки в неё включают огроничители крутящих моментов и эластичнее муфты ,так же устанавливывают датчики оссеметрии поверхности управления . Оссеметричноя перемещение например в случае обрыва трансмиссии сожжет привести к крену самолёта который с помощью элеронов невсегда можно арировать . Система защиты от ассиметрии сравнивывает положение левх и правых поверхностей управления и при наличии разности отклонения выше допустимой прерывает цепь управления приводом . Валы трансмиссии пустотелье ,имеют промежуточные опоры гермовыводы в местах выхода из фюзеляжа в крыло,карданные соединения для коппенсации неточностей сборки и отклонение осей . Систему управления механизацией входит так же система сигнализации и контроля положения .

Системы управления с усилителями

С увелечением скоростей ,размеров и массы самолётов ,нагрузки наи поверхность управления увеличивывются . Однако усилие на рычаги ограниченны физическими возможностями пилота и не должны превышать определённых значений . При больших усилиях на органах управления пилот не может действовать достаточно быстро что ухудшает маневренность самолёта . Утвердилось мнение что мощьная аэродинамическая компенсация иследовательно ручнее управление тоесть управление без усилителей возможны только при скоростях полёта соответствющие числу м ,не более 0,9 . Отказ от использования воздушного пока для уменьшения нагрузок на органы управления пилота потребовал установки на самолёте достаточно ощьного источника вспомогательной энергии . Таким источником в большинстве случаях является самолётное гидросистема приспособленная для литания бустеров (гидро усилителей) включённых в систему управления самолётом. Гидропривод в системе управления используется благодоря быстродействию и молой массе приходящейся на единицу мощъности . При наличии гидроусилителей пилот управляет не рулями а распредилительными устройствами гидропривода . Аэродинамический момент при отклонении руля пилотом не ощущается , он полностью передается на конструкцию самолёта ,через гидро усилитель,с появлением которого отпали трудности связанные с аэродинамической компенсацией рулей . Отработка рулей с гидроуселителями почти не требуют лётных испытаний и производится полностью на назмных стёндах ,что даёт большую экоомию времени и средств . Значительно упращается применение автопилота так как при наличии в системе гидроуселителей можно уменьшить мощьность рулевых машин автопилота . Некоторые конструкции гидроусилителей позволяют уменьшить или даже полностью устранить весовую балансировку рулей . Применяются две разновидности гидроусилителей системы правления рулями. Это не обратимые и обратимые . Не обратимыми называют такие гидро-усилители в которых нагрузка приложенная к выходному звену (например шарнирный момент руля ) преодолевается силовым узлом и на ручку управления не передаётся . Для создания на ручки (чувства управления ) её нагружают с помощью специальных устройств . Самое простейшее из них – это пружина с зависимостью усилия от отклонения ручки . Однако такие устройства не удолетворяют пилотов так как создают на органах управления динаковые усилия при минимальной и максимальной скоростях полёта и легко могут стать причиой опасной перегрузки самолёта при манёвре. Распространение получили: нагрузочные автоматы в сочитании с необратимыми усилителями которые дают возможность выбора наилучших характеристик управляемости для любого самолёта . Что бы освободить пилота от утамительной необходимости держать усилие при ручном управлении загрузочное устройство снабжается михонизмом тримерного эффекта .Необратимые системы применяются в основном при больших нагрузках на органы управления в тех сучаях когда нет необходимости создовать на ручки ощющения нагрузки например в случае управления передним колесом самолёта .На лёгких самолётах получили распрастронение обратимые системы управления которых обеспечивывается передача известной части аэродинамических нагрузок действующих на рули на ручку управления . Подобная управление с пропорциональной чювствительностью на ручки уменьшает возможность перегрузки конструкции при различных эволючиях самолёта .Нагрузка от шарнирного момента может быть передана на ручку управления при помощи соответствующей рычажной системы обратной связи либо гидровлическим способом . Для повышения надёжности системы управления снабжонных гидроусилителями применяют 1-это разделение рулей на несколько секций каждая из которых отклоняется отдельным усилителем . 2-установка на самолёте нескольких автономных гидровлических систем число которых равно числу авиадвигателей . 3-питание усилителей различных секций независимыми гидровлическими системами таким образом что бы при отказе одного усилителя для управления самолётом оставалось действующее часть секций рулей которое обеспечит продолжение полёта и посадку . В случае полного отказа гидровлической системы на некоторых самолётах придусмотренно переход на ручное управление при этом много секционных рульевых поверхностях может отклоняться лишь часть поверхности. Для того что бы находящимся в силовом цилиндре усилителя жидкость не препятствовала ручному управлению ,обе полости цилиндра сообщаются между собой через обводной канал при наиблее опастных повреждениях,например заеданием ролотниково ,усилитель должен автоматически отключаться от системы управления для предотвращения её заклинивания стремление повысить экономичность транспортных самолётов приводит к увеличению из размеров и взлётной массе . Следует заметить что моменты создаваемые поверхностями управления по мере увеличения массы самолёта становятся менее эффективными по сравнению с моментами инерции конструции по этому реакция самолёта на отклонение поверхностиуправления становится неприемлема малой . В свяи с этим можно ожидать в будущем изменений методов управления большими самолётами

ШАССИ самолёта.

Для устойчивого положения самолёта на земле необходимы минимум три опоры. В зависимости от расположения опор относительно центра тяжести самолёта различают следующие основные семы .1- с хвостовой опорой ,2-с передней опорой ,3- велосепедное шасси . У шасси с хвостовой опорой ,передняя опора расположена в переди центра тяжсти самолета семетрична относительно его продольной оси . А хвостовая опора позади центра тяжести . У самолёта оснащённого шасси с передней опорой основные опоры расположены позади центра тяжести самолёта симтрчно относительно его продольной оси. А передняя опора расположена в плоскости симметрии самолёта впереди центра тяжести . У самолётов с шасси велосепедного типа центр тяжести находится примерно на равном расстоянии от колёс или колёсных тележек ,которые распологаются в продольной плоскости самолёта одном позади другово. Бокавые опоры расположены на концах крыльев и ударную нагрузку при посадки и взлёте невоспренимают . оковые опоры поддерживывают крыло при кренах самолёта во время стоянки и рулении по аэродрому . Шасси велосипедного типа применяются на самолётах с тонким профилем крыла(шасси убираются в фюзеляж ,а не большие боковые опоры в крыло ).

Наиболее широко применяются на современных самолётах шасси с передней опорой . Что объесняется следующими приемущиствами .

1) Возможностью преземляться на большей скорости по сравнению с самолётами имеющие шасси с хвостовой опорой ,так как при этом носовая стойка предохроняет самолёт то капота (взаподание самолёта на переднюю часть) более энергично тормозятся колёса и при преземлении на основные колёса угол атаки и коэфицент подьёмной силы крыла уменьшается .

2) это хорошая путевая устойчивость при пробеге и разбеге .

3) гортизонтальное положение оси фюзеляжа обеспечивывает хорошй обзор экипажу и пассажирам облегчается загрузка самолёта реактивные двигатели помещаются горизонтально и газовая струя не разрушает покрытие аэродрома .

Но схема шасси с передним колесом не лешина недостатков это сложность передвижения по мягкому и вязкому грунту так как (зарывается переднее колесо . Большая опастность при пасадке с повреждённой передней опорой большая масса конструкции ,и трудность обеспечения определённого объёма передней части фюзеляжа ля уборки колеса. Для беспечения необходимой устойчивости и маневренности самолёта во время движения по взлётно пассадочной полосе опорные точки шасси должны быть размещены на определённом расстоянии друг от друга и от центра тяжести самолёта . Основные велечины характерезующие расположение опорных точек самолёта следующие –колия,база,высота шасси , угол стоянки ,угол выноса основных колёс относительно вертекали самолёта .

Колея шасси –это расстояние между центрами площадей контактов основных колёс с землёй что определяет поперечную устойчивость самолёта и лёгкость маневрирования его по земле . Чем шире колия тем меньше возможность опрокидывания самолёта на крыло и тем лучше управлене самолёта на земле с помощью тормозов . Однако устойчивость при этом ухудшается . тоесть самолёт становится не чувствительным к ко всяким неровностям аэродрома . При не остаточно широкой колее самолёт при взлёте и посадки с креном может коснуться законцовкой крыла земли . У современных самолётах колея шасси обычно составляет от 0,15-0,35 размаха крыла .

Высота шасси самолёта –это расстояние от земли до центра тяжести самолёта .Для самолётов с поршневыми и турбовинтовыми двигателями высота шасси выбирается из условия что при горизонтальном положении базовой линии самолёта расстояние от конца лопостей воздушных винтов при полном обжатии пневматикой колёс и амартизиционных стоек до поверхности аэродрома должно быть не менее 0,5 метра .

База шасси –это расстояние между центрами колес основных и передних опор . Для шасси с передней опорой выгоднее базу делать возможно большей так как при этом уменьшается опасность опрокидывания самолёта через переднюю часть . База определяет нагрузку на переднюю или хвостовую опору и чем больше база тем нагрузка на вспомогательную опору меньше . База шасси современных самолётов составляет от 20 -40 % длинны фюзеляжа . База шасси с хвостовой опорой значения не имеет так как она выбирается из условий получения необходимого угла атаки ,а так же малой нагрузки на хвостовую опору.

Стояночный угол самолёта –это угол между продольной осью самолёта и горизонтом . Для шасси с передней опорой он составляет от 0-4градусов . Так же для шасси с передней опорой большое значение имеет угол выноса –это угол между вертекалью и плоскостью проходящей через центр тяжести самолёта и точки касания основных колёс шасси с землёй при не обжатых амартизаторах этот угол должен быть минимальным для уменьшения нагрузки на переднюю опору но в то же время достаточным для предохранения от опракидывания самолёта на хвостовую часть при любой посадки .

Основные части и силовые схемы шасси .

Основными частями шасси являются –колёса ,лыжи или гусиницы,амартизаторы , боковые ,передние или заднии подкосы .Замки фиксирующие опоры в выпущенном или убранном положении и обеспечивывающие уборку или выпуск опор. Не убирающиеся шасси в настоящее время применяются редко подьёмника и замка не имеют . По конструктивно силовым схемам шасси можно разделить на

Ферменные

Балочные

Ферменно балочные

Ферменные шасси образуют пространственную ферму к которой крепится ось колёс .Стержни фермы в число которых входит и амарттизационная стойка воспринимают усилие с жатия и растяжения . Не смотря на малую массу и конструктивную простоту ферменные шасси применяются редко и только на самолётах малых скоростей . Так как уборка такого шасси черезвычайно затруднена .

Балочные шасси представляет собой консольную балку верхней конец которой крепится к крылу или фюзеляжу . На нижнем конце балки крепится колесо или лыжа стойка шасси под действием силы реакции опоры работает на сжатие и изгиб ,максимальный изгибающий момент будет в узле крепления по этому узел крепления стойки к самолёту должен быть достьтачно мощьным .

Ферменно балочные шасси состоит из одной одностоичной или двух двухстоичное концольных балок подкреплённых подкосами установка подкосов разгружает стойку от изгибающих моментов боковой подкос от момента создаваемого боковой силой от передней или задней от действия момента силы направленного вдоль оси самолёта . Ферменно балочные шасси получили наибольшее распространение .

Для самолётов с большой полётной массой серьёзной становится проблема уменьшения удельной нагрузки на грунт так как проходимость самолёта по грунту обратна пропорциональна массе и с увеличением числа колёс опорная поверхность увеличивывается . Применение много колёсного шасси способствует повышению энергоёмкости тормозов и уменьшает опастность аварии при проколе одного из пневматиков ,по этому широкое применение получили шасси со спаренным креплением колёс на тележке наибольшее распростронение получили много колёсные тялежки с числом колёс до восьми штук . Встречаются самолёты у которых для увелечения проходимости шасси имеют несколько колёс расположенных вдоль фюзеляжа ,один или два ряда . Широкое применение в настоящее время получила шасси с ручажной подвеской . У такого шасси ось колеса распологается не на амартизационной стойке а на конце вильчатого рычага который прикреплён к жёсткой стойки . С помощью подвижной дитали амартизатора штоком вильчатый рычаг соединяется шарнирно с помощью рычага . Благодоря шарнирному соединению амартизатор воспренимает только осевые нагрузки и изгиб штока амартизатора ,таким образом,исключается . Рычажная подвеска позволяет амартизировать не только верекальные но и горизонтальные силы . Рычажная подвеска позволяет значительно уменьшить потребный ход амартизатора и высоту стоек шасси . Шасси самолёта может быть убирающимся в полёте и не убирающимся . Конструкция убирающегося шасси значительно сложнее не убирающегося . Так как у него больше масса за счёт механизмов подьёма и выпуска как самих шасси так и створок отсеков и люков преднозначенных для убранного шасси замков и сегнализаций ,убранного и выпущенного положения . В то же время аэродинамическая сопротивление самолёта с убранными шасси уменьшается на 20 -35% по сравнению с самолётом шасси которого не убираются . Считается что у самолётов у которых удельная нагрузка на крыло превышает 1 кило паскаль для них выгодно пременять убирающиеся шасси . Шасси убирают в крыло , гандолы двигателей и фюзеляж. Иногда для уборки основных опор шасси используют специальные гандоллы расположеныые на крыле .На самолёте с двумя или четырьмя двигателями на крыле основные опоры чаще всего убирают в основные отсеки гандол двигателей ,вперёд или назад ,и реже в бок (в крыло или фюзеляж ) . При чистом крыле тоесть когда двигатели устанавливывают на фюзеляж а основные опоры крепят на крыле целесообразно опоры убирать в бок по размаху в этом случае стойки убирают в крыло а колёса в ниже фюзеляжа хостовые и передние опоры шасси закреплённые в фюзеляже убираются в его отсеки . Передюю опору желательно убирать в сторону противоположную направлению уборки основных опор (например если основные опоры убираются в перёд то передняя должна убираться назад ) . Что обеспечивывает наименьшее изменение цинтровки самолёта при убранном и выпущеном шасси . Хвостовые опоры обычно убираются с не значительным перемещением их центра тяжести по продольной оси самолёта и за метного влияния на изменениие центровки не оказывывают. Механизмы уборки и выпуска шасси приводятся в действие гидровлическими газовыми и элетрическими приводами . Для каждой опоры шасси преднозначен отдельный силовой механизм .

Подкосы и фермы воспринемают боковые и лобовые нагрузки действующие на опоры шасси ,а так же скручивающиеся моменты возникающие при разворотов самолёта на земле . Подкосы изготавливывают из высококачественных стальных труб, или штампованных профелей. На концах подкосов приваривываются ушки крепления к узлам самолёта и узлам стоек шасси. Некоторые подкосы делают (лопающимися). Для обеспчения уборки и выпуска шасси. В таких подкосах для исключения самопроизвльного складывания при ыпущенном положении шасси шарнир устанавливывают в замок. Для устранения динамического влияния нагрузок на колёса конструкцию задних подкосов иногда включают в госители продольных колебаний. Гаситель представляет собой цилиндр с поршнем двух стороннего действия удерживающий пружиной или сжатым газом в определённом положении. При лобовом ударе колеса пружина или газ сжимаются и это позволяет колёсам отклониться назад . Жидксть имеющюеся в госителе при этом перетикает из одной полости цилиндра в другую и через колеброванное отверстие и гасит энергию удара. Фермы сваривают или собирают на болтах из стальных труб ,и реже из профилей. На фермах имеются :узлы крепления к фюзеляжу или крылу ,амартизационным стойкам, а в некоторых случаях узлы крепления подъёмников обеспечивающие уборку и выпуск шасси.

Колёса служат для передвижения самолёта на земле и воспринимают часть энергии ударов. Колёса основных опор должны быть обязательно оборудованы тормозом лишь на не больших не скоростных самолётах основные опоры могут оснощатся не тормозными колёсами. Колесо состоит из обода (барабана) СТУПЕЦИ и пневматики. На обод одевают пневматик состоящий из покрышки и камеры .Для упрощения конструкции пневматика барабан колеса делают разъемным ,или на ободе устанавливывают легко-съёную реборду. Обычно колёса отливают из лёгких сплавов барабан из ступеци ,выполняют как одно целое .В настоящее время изготавливывают колёса штампованием что значительно повысило их прочность при не значительном увеличении массы .Колесо к стойке шасси крепится на оси на двух конических радиально упорных роликовых подшипников .Наружные обоймы подшипников заприсовывают в гнёзда ступицы ,а внутреннее обоймы с роликами мантируют на оси и затягивают гайкой. Подшибники для преохранения от загрезнения и вытикания смазки с внешней стороны закрывают сальниками состоящими из металлической обоймы и волочного кольца . Колёса к самолёту подбирают в зависимости от стояночной нагрузки. Чем меньше размеры колеса тем легче разместить их при уборки шасси но при этом ухудшается проходимость шасси . Распространённые размеры колёс это диаметр от 600-1600 м.м. и ширина 200-550мм. . Камера пневматика предстовляет собой герметичную замкнутую оболочку в форме кольца . Она имеет винтель с обратным воздушным клапанном который позволяет наполнять камеру с жатым воздухом ,а так же регулировать и проверять давление . Покрышка не тормозных колёс гладкая ,а у тормозных с ресунчатой беговой дорожкой .Покрышки изготавливают из большого числа (из 8 до 22) слоёв льняной или искусственной кордовой ткани с резиновой прослойкой между ними. Для предания прочности у борта покрышки заделывают кольца жёсткости изготавливываемые из проволоки .Так же выпускают покрышки с металлическим кордом что позволило увеличить их прочность и снизить до минимума толщену покрышек обеспечивая их гибкость .Используются так же бескамерные плевматики ,которые имеют улучшенную герметичность меньшую массу ,по сравнению с обычными пневматиками ,что облегчает их монтаж . Кроме того при поворачивании покрышки относительно обода колеса что иногда бывает, при резком торможении ,устраняется опасность среза вентиля зарядки камеры . При эксплуотции самолётов в заснеженных аэродромах шасси иногда оборудуются лыжами которые позволяют уменьшить нагрузку на грунт и по этому улучшают проходимость самолёта .Наиболее эффективным устройством для повышения проходимости самолёта являются гусиници . Однао широкому распростронению гусениц и гусеничному шасси препятствует их большая масса ,сложность конструкции ,малая надёжность ходовой части ,а так же трудности связанные с уборкой гусениц в полёте .

Амартизаторы это устройства предназначенные для поглощения кинетической энергии удара при посадки и движении самолёта по поверхности аэродрома. При посадки самолёт может иметь достаточно большую вертекальную скорость и по этому обладает значительной кинетической энергией, которая гасится путём обжатия амартизационной системы состоящей из пневматиков и амартизатора. Обычно на долю амартизационных стоек (амартизаторов) приходится большая доля удара , тоесть эго энергии , меньшая часть поглощается пневматиками. В качестве упругово элемента в амартизаторе может быть использован сжатый воздух. Амартизатор выполняется как правило в виде целендрической стойки с поршнем и штокам. Подвижный поршень в целиндре создаёт герметически закрытую камеру . Под действием внешней силы то есть реакции земли,амартизационная стойка начинает укорачивыватся и чем больше нагрузка ,тем больше обжатие стойки. Энергия в этом случае поглащается благодаря сжатию воздуха . кинетическая энергия затраченная на обжатие амартизаторов накапливается в форме потенцеальной энергии их деформации , когда внешняя энергия полностью израсходована и обжатие амартизатора прекрощается ,начинается обратный процесс. Привращение части механической энергии в тепловую ,а за тем рассеянье последней ,называется механическим гистерезисом ,отношение рассеянной энергии к поглощённой при ударе амартизационной системы называется коэфицентом гистерезиса амартизации .Если гистерезис мал ,то самолёт будет при посадке (подрасывать в верх), но полное поглащение всей энергии так же не допустимо,так как в этом случае амартизационная стойка превратилась бы в жёсткий стержень не способных воспренимать повторные удары возможные при рулёжке пробеги после посадки, и разбеге перед взлетом по этому при проектировании самолёта высчитывается приемлемое значение гистерезиса и от этого зависит конструкция амартизаторов. Как стальная пружина ,так и воздух одинакого не выгодны дя конструкции амартизаторов, так как у них очень малый гистерезис. В современной авиации наибольшее распространение получили жидкостно газовые амартизаторы в которых находится дозированная количество жидкости и азота или воздуха под определённым давлением. Сжатый газ является упругим элементом амартизатора ,а жидкость поглотителя энергии , увеличивающих гистерезис амортизатора. В подобном амортизаторе при прямом или обратном ходе стойки жидкость проталкивается через колеброванные отверстия. Сила потребуемая для выталкивания жидкости зависит олт гидровлческого сопротивления которое пропорциональна площади сечения отверстия и квадрату скорости перетикания. Учитывая что начальная и конечная скорости движения стойки равны нулю, то усилие на проталкивание жидкости в эти моменты равны нулю. Жидкостно-газовые амортизаторы предстовляют собой телескопические,соединенные собой часи образующие собой рабочюю камеру . обычно верхняя часть амортизатора не подвижна крепится к самолёту, а ко второй подвижной присоединяется ось для установки колёс. Для предотвращения поворота подвижных частей амортизатора вокруг вертекальной оси ,служит специальный блиц шарнир. Рабочая часть стойки делится на две полости деофрагмой с колеброванным отверстием. Внутренняя часть полости заполняется дазированным количеством жидкости или газа под давлением. Вязкость жидкости, заливаемой в стойку должна изменчться не значительно при колебании температуры окружающей среды. Что бы уменьшить влияние вязкости на работу амортизатора. Нальное давление газа в амортизационных стойках обычно колеблится от полутора до пяти мего паскаль.

Московский государственный

---

©dereksiz.org 2022
әкімшілігінің қараңыз

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ Кафедра аэродинамики, конструкции и прочности летательных аппаратов Андрюхин В.А., Ефимов В.В., Бехтина Н.Б. КОНСТРУКЦИЯ И ПРОЧНОСТЬ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ Рекомендовано УМО вузов РФ по образованию в области эксплуатации авиационной и космической техники в качестве учебного пособия Москва-2003 Содержание Введение 4 1. Понятие о перегрузке 4 2. Нормы лётной годности самолётов 7 3. Крыло 20 4. Фюзеляж 40 5. Требования норм летной годности к нагрузкам на управляемые поверхности и систему управления 47 6. Элероны 52 7. Оперение самолета 56 8. Механизация крыла 64 Введение Настоящее пособие по дисциплине “Конструкция и прочность летательных аппаратов” предназначено для студентов всех форм обучения. В его основу положена учебная программа по специальности 130300, имеющая целью подготовку инженера-механика широкого профиля, обладающего правильным методологическим подходом к оценке конструкции и прочности летательных аппаратов (ЛА). К современным ЛА предъявляются весьма разнообразные и зачастую противоречивые требования. Одним из основных является требование наименьшего веса ЛА и достаточной его прочности, поскольку повышение прочности обычно связано с утяжелением конструкции, а облегчение конструкции — с понижением прочности. Под прочностью ЛА принято понимать способность его конструкции воспринимать, не разрушаясь, определенные внешние нагрузки. Для правильной оценки работоспособности конструкции ЛА необходимо в комплексе рассматривать назначение конструкции, действующие на нее внешние нагрузки, устройство конструкции и, наконец, ее прочность и жесткость. Знание всех этих сторон работы авиационных конструкций необходимо инженеру-механику для понимания и грамотного решения вопросов конструкции и прочности самолетов и вертолетов, которые могут встретиться в его практической деятельности при эксплуатации ЛА гражданской авиации. В связи с ограниченным объемом пособие содержит лишь основные положения разделов курса “Конструкция и прочность летательных аппаратов”, которые могут составить основу знаний по настоящему предмету. Поэтому в процессе изучения курса желательно использование литературы, сведения о которой приведены в конце пособия. В полете на самолет действуют следующие силы (рис. 1): тяга двигателя P, аэродинамические — подъемная сила Y и лобовое сопротивление X, сила тяжести G. Эти силы показаны для самолета, рассматриваемого в виде материальной точки. Некоторые из них иногда могут отсутствовать: например, сила тяги при неработающем двигателе, аэродинамические силы при полете вне атмосферы. В общем случае силы, действующие на самолет, не находятся в равновесии. Однако, если к движущемуся с ускорением телу приложить силы инерции mjτ и mjn, где т — масса, а jτ и jn — тангенциальное и нормальное ускорения соответственно, то согласно принципу Даламбера можно считать, что такое тело находится в равновесии. Рис. 1 Рис. 2 Удобно все силы, действующие на самолет, объединить в две группы — поверхностные и массовые; к поверхностным силам отнести аэродинамические силы и силу тяги, а к массовым — силы тяжести и инерционные. Заменим поверхностные силы Р, Y и X их равнодействующей Rп, а массовые силы G, mjτ, mjn их равнодействующей Rм (рис. 2). Из условия равновесия сил, действующих на самолет, следует, что равнодействующая поверхностных сил равна равнодействующей массовых сил: Силы, действующие на отдельные агрегаты самолета, можно разбить на те же группы. При этом для агрегата, расположенного внутри самолета, поверхностными силами будут силы реакций, возникающие в узлах крепления его к конструкции. Как и для всего самолета, для любого агрегата (рис. 2) можно записать: где RПi, RМi — равнодействующая соответственно поверхностных и массовых сил i-го агрегата. Коэффициентом перегрузки, или просто перегрузкой, называют отношение равнодействующей поверхностных сил к силе тяжести самолета: Она может быть выражена также через массовые силы: Перегрузка показывает, во сколько раз равнодействующая поверхностных (массовых) сил больше или меньше силы тяжести самолета. Перегрузка — величина векторная. Ее направление совпадает с направлением равнодействующей поверхностных сил. На практике обычно пользуются не полной перегрузкой п, а ее проекциями на оси скоростной (ха, уа, zа) или связанной (x, у, z) системы координат. Перегрузкой в данном направлении называют отношение проекции равнодействующей поверхностных сил на это направление к силе тяжести самолета. При этом поперечная (нормальная) перегрузка ; продольная (тангенциальная) перегрузка ; боковая перегрузка . Здесь Rх, Rу и Rz— проекции равнодействующей поверхностных сил на координатные оси х, у и z соответственно. Полная перегрузка п связана с ее составляющими соотношением . Зная перегрузку и вес, можно определить силы, действующие на самолет и отдельные агрегаты его. Например, если пренебречь составляющей силы тяги на ось у, то подъемная сила Y = пyG. Массовая сила от веса груза или агрегата, например, от веса двигателя Gдв, Pдв = – nyGдв. Знак «минус» здесь указывает на то, что сила Рдв, направлена в сторону, противоположную действующей перегрузке. Выше речь шла о перегрузках в центре тяжести самолета. Если вращение самолета относительно центра тяжести отсутствует и он рассматривается как жесткое тело, то все его части испытывают одинаковые ускорения и одинаковые перегрузки, равные перегрузкам ny0 и nx0 в центре тяжести. При вращении самолета с угловой скоростью ω и ускорением ε линейные ускорения в различных его точках будут неодинаковыми. В точке i самолета (рис. 3), расположенной на расстоянии х от центра масс (ц. м.), добавятся ускорения относительного движения — нормальное ∆jn = – ω2х и тангенциальное ∆jτ = εx. Этим ускорениям соответствуют перегрузки ∆пх = ∆jn/g = — ω2х/g; и ∆пу = ∆jτ/g = εх/g. Суммарные перегрузки массы i при этом: пxi = nx0 +∆пх = nx0 — ω2х/g; пyi = ny0 +∆пy = ny0 + εх/g. Рис. 3 В общем случае составляющие перегрузки массы i, расположенной на оси самолета на удалении х от центра тяжести, пхi = nx0 – (ωу2+ ωz2) x/g; пyi = ny0 + εzх/g; пzi = nz0 + εyх/g, где ωу, ωz – угловые скорости относительно осей у и z соответственно, 1/с; εy= My/Jy, εz= Mz/Jz – угловые ускорения относительно тех же осей, 1/с2; My Mz, Jy Jz – моменты поверхностных сил и массовые моменты инерции самолета относительно осей у и z соответственно. По длине самолета перегрузки изменяются линейно (рис. 3). Каталог: bitstream -> 123456789 123456789 -> Химия. Экология. Медицина 123456789 -> Стб 1185-99 государственный стандарт республики беларусь 123456789 -> Тортуга цитадель флибустьеров (1630 – 1692 гг.) 123456789 -> Учебно-методическое пособие для студентов минск 2010 ббк утверждено на заседании 123456789 -> А. Ю. Смирнов традиции литературной антиутопии в романе в. Войновича «москва 2042» 123456789 -> Виктория Смеюха 123456789 -> О реальности вида и его роли в палеонтологическом обосновании стратиграфии плейстоценовых отложений жүктеу/скачать 1.19 Mb. Достарыңызбен бөлісу:

О конструктивно-силовых схемах элементов планера самолета. Часть 1. Фюзеляж.

Начнем с моих странных ассоциаций 🙂.

Думаю, что очень многие люди возрастом старше среднего (может и помоложе тоже) помнят  старый детский фильм, снятый по книге Л.И.Лагина «Старик Хоттабыч». Ни в кино, ни в книжке конечно ничего не говорится о конструктивно-силовых схемах самолетов :-), однако определенные ассоциации у меня все же в голове обозначились.

Хоттабыч тогда «наколдовал» очень красивый телефон из цельного куска мрамора. Забавно, однако работать такой аппарат именно по причине «мраморности» естественно не мог, хотя и выглядел роскошно.

Похожесть момента заключается в том, что ведь и самолет можно сделать из «цельного куска чего-нибудь». Однако, при этом он так же, как неработающий мраморный телефон, вряд ли сможет выполнять какие-либо полезные функции. Очень вероятно, что и летать он тоже не сможет.

Это только небольшие и сильно упрощенные модели самолетов времен того же фильма мальчишки (и я в их числе :-)) делали из цельных деревянных дощечек. Летали они неплохо, но это были всего лишь модели. Полет ради самого полета.

Действительность.

Любой самолет, от простейшего кукурузника до современного дальнемагистрального лайнера или скоростного истребителя, – это есть летательный аппарат тяжелее воздуха на службе у человека. Исходя из такого определения,  он должен обладать несколькими, так сказать, фундаментальными качествами.

Это, во-первых, хорошие аэродинамические свойства, в основе своей означающие достаточную (лучше побольше :-)) подъемную силу и минимальное аэродинамическое сопротивление. Во-вторых, достаточная возможность для самолета уверенно нести не только самого себя со всеми своими агрегатами и системами, но и полезную нагрузку в виде различных грузов, пассажиров или же вооружения.

При этом как полезная нагрузка, так и все собственно самолетное оборудование должно быть размещено так, чтобы максимально возможно не ухудшать первое качество.

Самолет в процессе эксплуатации находится под действием различных силовых факторов. Это силы аэродинамические, возникающие в полете, массовые  нагрузки под действием собственного веса элементов, а также усилия от устройств, агрегатов и грузов внутри самолета и так или иначе подвешенных снаружи.

А посему, третьим необходимым качеством должна быть достаточная прочность конструкции и ее жесткость, обеспечивающие безопасную и уверенную эксплуатацию летательного аппарата как на различных режимах полета, так  и на земле. При этом она должна вступать в наименее возможное противоречие с первыми двумя качествами.

Ну, и последнее (но отнюдь не по значимости!) очень важное свойство. Конструкция самолета при всех условиях хорошей вместимости, высокой прочности и отличных летных характеристик должна обладать по возможности минимальной массой.

Все эти свойства и качества так или иначе влияют друг на друга и учитываются при выборе силовых схем и компоновки летательного аппарата и его основных частей. К основным, как известно, относятся и фюзеляж . Вот о нем и его возможных конструктивно-силовых схемах и поговорим чуть подробнее.

Фюзеляж.

Этот элемент является в некотором роде функциональным центром всей конструкции самолета, собирая ее части воедино.  Он воспринимает все типы вышеуказанных силовых воздействий, усилия от присоединенных к нему крыла, оперения и агрегатов, а также от избыточного внутреннего давления воздуха.

Распределение нагрузок на весь фюзеляж и его конструктивные элементы изучает, в частности, раздел всем известного сопромата – строительная механика. Интересная наука, насколько простая, настолько же и сложная. Без некоторых ее специфических терминов нам здесь не обойтись, хотя , конечно, никаких сложностей не будет, потому как не наш формат 🙂 …

Существует несколько конструктивно-силовых схем фюзеляжа.

Ферменный тип.

На заре развития авиации, в предвоенные и военные годы (1-я и 2-я мировая война) достаточно широко был распространен ферменный тип конструктивно-силовой схемы. Фюзеляж сам по себе представлял пространственную ферму жесткого или же так называемого жестко-расчалочного типа. Силовые элементы такой конструкции – это стойки, лонжероны, раскосы, расчалки, распорки, различные расчалочные ленты и ферменные пояса.

Элементы ферменного каркаса фюзеляжа.

На первых «этажерках» (например, самолетах типа «Фарман») он вообще не был похож на фюзеляж в общепринятом сейчас понимании. Простая безобшивочная ферма для соединения всех частей аэроплана воедино в определенном порядке. Материалом для нее служило дерево.

Но в дальнейшем с  ростом скоростей и нагрузок такой фюзеляж видоизменялся. Появилась необходимость в обшивке. В качестве таковой достаточно широко применялось техническое текстильное полотно, на некоторых конструкциях даже вплоть до начала 60-х годов.

Техническая ткань ПЕРКАЛЬ.

Такое полотно представляет из себя хлопчато-бумажную ткань повышенной прочности. Наиболее известным его видом является перкаль. Области ее применения на самом деле достаточно широки (в зависимости от толщины). Она до сих пор, например, применяется для изготовления постельного белья класса «люкс». В техническом же плане ее еще в конце 18-го века начали использовать при изготовлении корабельных парусов.

В этой области она применяется и по сей день, а в первой половине 20-го века использовалась в качестве внешней обшивки самолетов. При этом перкаль пропитывали специальными лаками (типа эмалита), что придавало ей определенную влагостойкость, а также влаго- и воздухонепроницаемость.

Ткань АСТ-100.

Две любопытные детали. 1.Слово «перкаль» в русском языке женского рода (ткань), но применительно, в частности, к авиации распространено употребление его в мужском роде. То есть перкаль – «он». 2. Перкаль в свое время получил смешное, но очень меткое прозвище «детская пеленка авиации».

Среди технических тканей, применяемых в СССР в авиастроении, помимо перкаля достаточно широко использовались (и используются при необходимости) ткани АСТ-100, АМ-100, АМ-93, имеющие улучшенные характеристики по сравнению с перкалем, хотя суть, в общем-то, оставалась той же.

В качестве фюзеляжной обшивки также применялось дерево, в облегченном варианте, конечно. Это мог быть, например, клеенный деревянный шпон или фанера малых толщин, иногда для некоторых элементов конструкции бакелитовая (дельта-древесина).

Недостатки .

Однако, ферменная конструктивно-силовая схема имела недостатки, которые в процессе довольно бурного развития авиации в конечном итоге все-таки отодвинули ее на задний план.

Обшивка таких фюзеляжей, иначе еще называемая «мягкой», конечно же была не всегда достаточно прочной. Но главное в том, что такая обшивка не работает, как силовой элемент в комплексе с ферменной конструкцией и не включена в силовую схему фюзеляжа (неработающая обшивка).

Она воспринимает только местные аэродинамические нагрузки с частичной передачей их на ферменный каркас, то есть является дополнительным элементом конструкции, обладающим ощутимой добавочной (лишней) массой, но не делающей вклада в общую силовую работу.

В общем-то, основной ее задачей является формирование более-менее обтекаемых аэродинамических поверхностей, то есть по сути уменьшение лобового сопротивления с  возможной попыткой образовать некоторые замкнутые внутренние полости в фюзеляже, которым можно было бы найти полезное применение.

Мягкая обшивка самолета Sopwith Pup.

Кроме того, приемлемой долговечностью и сохранностью в процессе эксплуатации под действием атмосферных факторов мягкая обшивка тоже не отличалась. Особенно это касалось полотна. И, если военные самолеты не обладали большим сроком службы во многом из-за специфики их применения, то набиравшая обороты гражданская и транспортная авиация однозначно требовала аппараты с более длительным сроком использования.

Да и попытка использовать внутренние полости тоже была малоэффективна. В пространственной ферме достаточно сложно компоновать грузы и внутреннее оборудование из-за неизбежного наличия подкосов, растяжек и др., что, конечно, делает практически невозможным нынешнее применение таких фюзеляжей на большинстве «серьезных» самолетов, за исключением отдельных моделей легкомоторной или спортивной авиации.

«Металлизация…»

В стремлении  справиться с этими и другими недостатками и как-то улучшить положение, появились опыты с  применением в конструкции самолетов  других материалов. Взгляды некоторых «продвинутых» изобретателей обратились к металлу, а конкретно к стали. Каркасы ферменных фюзеляжей все чаще выполнялись из стальных труб или открытых профилей, обычно с применением сварки.

Самолет REP 1.

Первым самолетом со стальным ферменным фюзеляжем считается самолет француза Роберта Эсно-Пельтри (Robert Esnault-Pelterie) REP-1. Остальная силовая конструкция этого аэроплана была деревянной, а обшивка полотняной. Самолет полетел в ноябре 1907 года. Летал он медленно (около 80 км/ч) и недалеко – порядка нескольких сотен метров.

В середине 20-х годов, когда самолеты уже, можно сказать, научились летать, стальных ферменных каркасов строилось уже больше, чем деревянных. При этом обшивка чаще всего была все еще полотняная или фанерная. Да и в качестве материала для дополнительных силовых элементов частенько использовалось дерево.

Но уже в начале 1910-х годов строились первые цельнометаллические самолеты. Как в конструкции, так и в материалах существовало определенное разнообразие, несмотря на единичные, по сути дела, экземпляры таких летательных аппаратов.

Не все из них сумели подняться в небо. Некоторые не сделали этого никогда, некоторые не с первого раза, а только после переделок. Главная причина тому была одна – большая масса. Ведь самолеты такого типа строились тогда практически наугад.

Например, первым реально полетевшим самолетом, в котором каркас фюзеляжа, крыла и обшивка были сделаны из стали стал немецкий самолет конструкции профессора Ганса Рейсснера (Hans Reissner ) сделанный при участии, содействии и, в общем-то, на деньги фирмы Junkers. Самолет был сделан по схеме «утка» и носил то же название – Ente (нем.).

Самолеты Рейсснера.

В первом варианте фюзеляж не имел обшивки. Самолет полетел не сразу, однако в мае 1912 года это все-таки произошло. В дальнейшем он летал относительно успешно, пока в январе 1913 года не произошла катастрофа с гибелью пилота. Аппарат попал в штопор.

Однако, в течение этого же года самолет восстановили, несколько изменив его конструкцию (добавились кили). Фюзеляж получил полотняную обшивку и аэроплан продолжил полеты.

В 1915 году одним из самых известных полетевших цельно-металлических летательных аппаратов стал самолет все той же фирмы Junkers —  Junkers J 1. На нем  основные элементы были стальные, в том числе и обшивка всех элементов конструкции, сделанная из тонких листов стали. Летные характеристики его правда оставляли желать лучшего. Он получил прозвище Blechesel (что-то типа «жестяной осел») и в серию не пошел.

Цельностальной самолет Junkers J 1.

Вместо него достаточно массово строили следующий самолет Юнкерса –J4 (или  Junkers J I (римская цифра)). Он тоже был цельнометаллическим, но не цельностальным, потому что задняя часть ферменного фюзеляжа и обшивка крыла и оперения была сделана не из стали.

Самолет Junkers JI (J4).

И, вообще-то говоря, первым цельно- металлическим самолетом, поднявшимся в воздух был самолет французов Шарля Понше и Мориса Прима (Charles Ponche,  Maurice Primardо) под названием Ponche-Primard Tubavion.

Название происходило от конструкции фюзеляжа, в основе которой была  стальная труба, а на ней уже «вешались» все остальные элементы. В качестве обшивки использовались листы алюминия. Фюзеляж имел обтекатели и защитные кожухи.

Самолет Ponche-Primard Tubavion.

Самолет, построенный в 1911 году, летать отказывался по причине большой массы и слабосильного мотора. После того, как с него сняли все кожухи, некоторые колеса шасси и еще кое-какие детали, он все же полетел в марте 1912 года. В дальнейшем обшивка крыла все-таки была заменена на полотняную.

Улучшенный вариант самолета Ponche-Primard Tubavion.

Масса всегда была и остается одним из основных критериев возможностей самолета. Делать элементы конструкции, обладающие традиционной прочностью металла и легкостью дерева было мечтой любого тогдашнего энтузиаста от авиации. Именно поэтому на первые позиции стал выходить не так давно освоенный в массовом производстве алюминий.

Первоначально были попытки использования чистого алюминия в виде листов для обшивки, вместо полотна. Пример – вышеупомянутые аэропланы Tubavion и Junkers J I. Однако, чистый алюминий – металл, как известно, мягкий и непрочный, и несмотря на его очень соблазнительное качество — легкость, применение его в виде материала для силовых (работающих) элементов крайне малопродуктивно.

Например, на самолете Junkers J I обшивка была алюминиевая из листов толщиной 0,09 мм. Она была гофрирована для упрочнения и возможности восприятия некоторых нагрузок, но деформировалась и разрывалась даже при нажатии рукой, в частности во время перекатывания аппарата по земле.

Дюралевая задняя часть ферменного фюзеляжа и алюминиевая обшивка самолета Junkers J I.

Однако, на этом же самом самолете задняя часть ферменного фюзеляжа была изготовлена из другого, заслуживающего гораздо большего внимания материала. И хотя алюминий в последствии получил символическое название «крылатый металл», оно, говоря точнее, должно быть адресовано для его сплава, называющегося дюралюминий (или дюраль). Именно этот сплав является сейчас основой всей мировой авиации.

Дюралюминий значительно выгоднее алюминия в массовом и прочностном отношении. То есть практически при той же массе этот сплав обладает значительно большей твердостью, прочностью и жесткостью. Марок этого сплава достаточно много, в том числе и в разных странах. Отличия марок могут быть как в составе элементов, так и в технологии изготовления (термообработка). Однако, в основном это сплавы состоящие из легирующих добавок ( медь – около 4,5%, магний – около 1,5% и марганец – около 0,5%) и самого алюминия.

Название дюралюминий (дуралюмин, дуралюминий, дюралюмин) происходит от названия немецкого города Дюрен (Düren), где в 1909 году было впервые начато промышленное производство этого сплава. А слово дюраль, которое у нас употребляется скорее как жаргонное, на самом деле фирменное название (Dural®).

Одна из самых известных марок дюраля, производящихся в России (СССР) – Д16. Он так или иначе применен на всех самолетах, произведенных или производящихся у нас, хотя, конечно, достаточно  и других более специализированных или совершенных в прочностном отношении марок(например, Д18, В65, Д19, В17, ВАД1 и др. ).

А начиналось все с первой половины 1922 года, когда в СССР был получен первый советский алюминиевый сплав, пригодный для авиастроения и не уступающий по характеристикам тогдашним немецким сплавам.

Назвали его кольчугалюминием, по названию г.Колчугино Владимирской области, в котором располагался металлургический завод. Он отличался от немецкого дюралюминия добавкой никеля (около 0,3%), иным соотношением меди и марганца, а также термообработкой.

Самолет АНТ-2, построенный полностью из кольчугалюминия.

Название со временем было заменено на традиционное и сплав получил наименование Д1, под которым используется до сих пор, хотя и не так часто из-за достаточно низких характеристик по сравнению с вновь разработанными материалами.

Появление в достаточно широкой эксплуатации дюралюминия сделало возможным выполнить обшивку в конструктивно-силовой схеме с ферменным фюзеляжем более прочной и долговечной. Для некоторых моделей самолетов листы дюраля делались гофрированными с целью повышения ее устойчивости.

Гофрированная обшивка самолета ТБ-1.

Гофрированная обшивка самолета Junkers-52

Гофрированная дюралевая обшивка фюзеляжа такой схемы могла в некоторой степени работать на восприятие изгибающего момента (на крыле она работала на кручение) и становилась таким образом «частично работающей». Однако, это «частичность» не устраняла главных недостатков ферменной конструкции. Обшивка не была включена в общую силовую схему и, по большей части, играла роль элемента с дополнительной  массой.

Балочные фюзеляжи.

С развитием подходов к авиационному конструированию, освоением новых материалов и приобретением опыта появилась возможность разработки новых типов  конструктивно-силовых схем, в которых обшивка уже становилась полностью рабочим элементом (рабочая обшивка).

Фюзеляж — коробчатая балка.

Наиболее рациональной для большой авиации и лишенной недостатков ферменных фюзеляжей стала конструкция, представлявшая собой тонкостенную оболочку (собственно обшивка большей или меньшей толщины), подкрепленную изнутри различными силовыми элементами (силовым каркасом или силовым набором, продольным и поперечным) и имеющая полезные внутренние объемы.

В этом случае фюзеляж называют балочным (балочный тип), то есть, говоря терминами из строительной механики , он представляет из себя тонкостенную коробчатую балку, которая закреплена на крыле и воспринимает на себя перерезывающие силы и изгибающий  момент, в любом своем сечении, в горизонтальной и вертикальной плоскостях, а также крутящий момент.

В частности… Крутящий момент от вертикального оперения нагружает обшивку всего контура, создавая в ней касательные напряжения. Вертикальная сила от стабилизатора воспринимается обшивкой боковых поверхностей фюзеляжа параллельных действию силы — работа на сдвиг.

Изгибающий момент стабилизатора воспринимается обшивкой и подкрепляющими элементами верхней и нижней части фюзеляжа (растяжение-сжатие). Поперечная сила от киля также нагружает верхнюю и нижнюю части фюзеляжа, параллельные действию силы, вызывая в них касательные напряжения.

Кроме того в районе герметизированных отсеков к нагрузкам присоединяется и избыточное внутреннее давление, действующие изнутри фюзеляжа при полетах на высоте. Активное участие в процессе восприятия нагрузок принимает работающая обшивка. Примерная схема возможного их действия показана на рисунке (по материалам ЦНИТ СГАУ).

Нагрузки, действующие на балочный фюзеляж.

Фюзеляжи балочного типа в процессе разработки различных конструкций разделились на три вида. Первый — это фюзеляж типа «монокок», во французском «мonocoque». Слово произошло от греческого «monos» – «единый» и французского «coquе» — скорлупа. В таких конструкциях внешняя оболочка, то есть обшивка, является главным силовым элементом, иногда единственным, воспринимающим все силовые факторы.

Она может быть достаточно мощной и жесткой и какие-либо дополнительные поперечные силовые элементы обычно не требуются и могут устанавливаться только в местах, где есть какая-то дополнительная сосредоточенная нагрузка, то есть какие-либо внешние подвески, присоединение крыла или каких-либо агрегатов (обычно это шпангоуты), в местах вырезов в фюзеляже или же в местах, где соединяются отдельные листы обшивки (чаще всего стрингеры).

То есть фюзеляжи самолетов по сути дела могут быть без работающего каркаса. Первые такие образцы появились уже в 1910-х годах. Это были самолеты чаще всего спортивной направленности, то есть для достижения больших скоростей. С этой целью использовались заглаженные фюзеляжи круглого сечения, имеющие ощутимо меньшее лобовое сопротивление по сравнению с  ферменными.

Реплика самолета Deperdussin Monocoque.

Типичным представителем такого класса самолетов был французский  спортивный аэроплан Deperdussin Monocoque. Сам принцип изготовления его фюзеляжа стал основой названия этого самолета (Monocoque).

Фюзеляж состоял из двух продольных половин, каждая из которых выклеивалась из трех слоев деревянного шпона в специальных формах в виде раковин (или скорлупы). Далее эти половины соединялись, склеивались между собой и обклеивались тканью.

Монококовые фюзеляжи достаточно дороги в изготовлении, и окончательно они потеснили ферменные только после Второй мировой войны, когда исчезла необходимость быстрого выпуска большого количества боевых самолетов.

Однако типичный монокок, хорошо воспринимая растяжение и изгиб, гораздо хуже работает на сжатие (зависит от толщины и жесткости обшивки конечно), поэтому подавляющее большинство фюзеляжей современных самолетов построено с внутренним подкрепляющим силовым набором. Такие конструктивно-силовые схемы носят название полумонокок (услиленный монокок), и в них обшивка работает совместно с продольным набором силовых элементов.

Полумонококовые конструкции, в свою очередь, бывают двух видов: балочный стрингерный (стрингерный полумонокок) и балочный лонжеронный (лонжеронный полумонокок).

Стрингерный полумонокок. Фюзеляж самолета ATR-72.

В первом работающая обшивка подкреплена продольными силовыми элементами – стрингерами. Их довольно большое количество и расположены они достаточно часто, что позволяет обшивке совместно с ними воспринимать весь изгибающий момент (помимо других нагрузок – крутящий момент и перерезывающая сила ), работая при этом на растяжение-сжатие. Устойчивость обшивки повышают шпангоуты, установленные с относительно малым шагом.

Во втором изгибающий момент воспринимается специальными продольными элементами – лонжеронами и балками. Количество их невелико и они имеют обычно большое сечение. Обшивка же, подкрепленная стрингерами, воспринимает крутящий момент и перерезывающую силу, работая только на сдвиг, и практически не участвуя в восприятия изгиба.

Лонжеронная схема. А — лонжероны, В — стрингеры, D — работающая обшивка.

На рисунке (из материалов ЦНИТ СГАУ) показаны действие усилий (перерезывающие силы, изгибающий и крутящий моменты), воспринимаемых лонжеронным фюзеляжем (общая картина).

Нагрузки, воспринимаемые в балочной лонжеронной схеме.

Основная масса современных самолетов, как уже говорилось, имеют фюзеляжи типа полумонокок. Лонжеронный вариант достаточно выгоден для военных самолетов с двигателем в хвостовой части фюзеляжа. В этом случае в фюзеляже удобно размещать узлы крепления двигателя, делать вырезы между лонжеронами под необходимые полезные объемы ( кабина, топливные баки, агрегаты) без нарушения целостности главных силовых элементов.

Стрингерные фюзеляжи выгодны для транспортных и пассажирских самолетов. Однако вырезы в таких фюзеляжах нарушают целостность силовых элементов, поэтому в таких местах требуется усиление каркаса.

Фюзеляж самолета В-17G. Стрингерный полумонокок.

Совмещенная конструкция фюзеляжа самолета Hawker Typhoon MkIB. Передняя часть — ферменная, задняя часть — полумонокок.

Самолет Hawker Typhoon MkIB.

Так как плюсы и минусы есть у всех типов и вариантов конструкций, то, в принципе, возможно их совмещение в определенном смысле в пределах одного летательного аппарата. Количество и сечение стрингеров, сечение лонжеронов и толщина обшивки может меняться в разных местах фюзеляжа. Все зависит от типа, предназначения, параметров летательного аппарата и его оборудования.

Ферменные фюзеляжи в настоящее время используются редко и  в основном для самолетов малой авиации и спортивных. Примером может служит спортивный Су-26, имеющий ферменный стальной фюзеляж и стеклопластиковую обшивку на нем (стеклопластиковые панели с пенопластовым заполнителем).

Силовая конструкция самолета Су-26.

Немного геодезии.

Существует еще один тип конструктивно-силовой схемы, применявшийся в 30-х годах при изготовлении самолетов, правда значительно реже классических схем. Это так называемая геодезическая конструкция планера, то есть фюзеляжа и крыла.

В этой конструкции силовые элементы, воспринимающие нагрузки, располагаются вдоль геодезических линий. Для фюзеляжа, который по форме близок к цилиндру – это винтовые линии (спирали) и окружности. В итоге образуется сетчатая конструкция с узлами соединения элементов в многочисленных точках пересечения.

Она воспринимает крутящий момент и перерезывающие силы. Изгибающий момент воспринимают дополнительные лонжероны в фюзеляже. Силовыми элементами в этом случае служат легкие и тонкие профили. Вся конструкция отличается высокой прочностью при относительно малой массе.

Бомбардировщик Vickers Wellington.

Боевые повреждения фюзеляжа самолета Vickers Wellington.

Кроме того, она в отличие от ферменной схемы полностью оставляет свободными все внутренние полости фюзеляжа, что былохорошим плюсом особенно для больших самолетов. Также при постройке такой конструкции легче было соблюсти требуемые аэродинамические формы без больших затрат на приспособления и инструменты.

Геодезическая схема также могла быть полезна для повышения боевой живучести военных самолетов. Так как каждый элемент конструкции мог воспринимать нагрузки других элементов при их разрушении, то боевое повреждение часто не вело к фатальному разрушению всей конструкции.

По такой схеме, например, был построен британский бомбардировщик Vickers Wellington (производился в 1936-1945 годах). Однако, обшивка в этой схеме была неработающая (на Веллингтоне полотняная). С ростом скоростей полета она не выдерживала аэродинамических нагрузок, и профиль крыла деформировался. Это стало одной из причин отказа от такой схемы уже в послевоенное время.

Немного более конкретно о силовых элементах.

Продольный силовой набор.

Стрингеры. Продольные силовые элементы для подкрепления обшивки. Работают вместе с обшивкой на растяжение-сжатие, а также увеличивают ее устойчивость при работе на сдвиг от кручения фюзеляжа. Обычно устанавливаются по всей длине фюзеляжа.

Профили стрингеров и лонжеронов.

Изготавливаются из готовых профилей различной конфигурации, как замкнутой, так и разомкнутой и могут иметь различные уровни прочности. Материал — дюралюминий различных марок (например Д16 и В95), в зависимости от конкретных преобладающих условий работы стрингера.

Лонжероны (балки). В общем-то похожи на стрингеры, но имеют более мощное сечение. Часто являются одним из основных конструктивных элементов, не только фюзеляжа, но и крыла и хвостового оперения, применяются, в принципе во многих инженерных конструкциях, а не только в авиации. Многие наверняка слышали о об автомобильных лонжеронах.

Бимс в конструкции полумонокока.

Основная функция – восприятие изгибающего момента и осевых сил, т.е. работа на растяжение-сжатие.Однако, лонжерон коробчатого сечения может участвовать и в восприятии крутящего момента. Лонжероны могут быть цельными или составными, состоящими из нескольких профилей. Материал – алюминиевые сплавы и сталь различных марок.

Коробчатые лонжероны, одна из стенок которых – обшивка, часто располагают по окантовке больших вырезов в фюзеляже для их усиления. Например, в районе грузового люка на транспортных самолетах. Такие лонжероны называют бимсы.

К вспомогательному продольному силовому набору можно отнести также полы, в частности  в отсеках транспортных самолетов и салонах пассажирских самолетов, основу которых составляют силовые балки.

Поперечный силовой набор.

Шпангоуты. У этого элемента две основные функции. Первая – формирование и сохранение формы фюзеляжа, точнее его поперечного сечения. Для этого предназначены нормальные шпангоуты. Они подкрепляют обшивку, то есть нагружаются внешним аэродинамическим или внутренним избыточным давлением, приходящимся на обшивку фюзеляжа. Шаг их расположения выбирается из соображений ее наиболее эффективной работы. Обычно это интервал от 150 до 600мм.

Фюзеляж-полумонокок самолета Sukhoi Superjet 100. Нормальные шпангоуты и стрингеры.

Вторая – восприятие различных сосредоточенных нагрузок большой величины типа узлов крепления и соединения тяжелого внутреннего и внешнего оборудования, двигателей, различных пилонов и подвесок, присоединение консолей крыла. Это усиленные (силовые) шпангоуты. Их количество на летательном аппарате обычно значительно меньше, чем нормальных.

Примеры усиленных рамных шпангоутов.

Силовые шпангоуты обычно изготавливаются в виде рамы (рамные), которая может быть сборной или монолитной. Сама рама работает на изгиб, распределяя внешнюю нагрузку по периметру обшивки. В любом сечении такой рамы действует и перерезывающая сила.

Усиленный рамный шпангоут с узлами крепления крыла к фюзеляжу.

Силовые шпангоуты также  могут располагаться по краям больших вырезов в фюзеляже. Кроме того они используются в качестве перегородок, воспринимающих избыточное давление в гермоотсеках. В этом случае кольцевое пространство чаще всего зашивают стенкой, подкрепленной силовыми элементами типа стрингеров. Эти стенки могут иметь сферическую форму.

Обшивка. Такой же силовой элемент, участвующий в силовой работе всего фюзеляжа балочного типа. Для основной массы современных балочных фюзеляжей изготавливается из стандартных листов дюралюминия, которые формуются по очертаниям фюзеляжа. Стыковка (или нахлест) листов производится на силовых элементах (стрингерах, шпангоутах).

Наиболее распространенный способ крепления обшивки к силовому каркасу– заклепочные соединения, но может применяться сварка и склейка. Обшивка может крепиться только к продольному набору (стрингерам), только к поперечному (шпангоутам) или к тем и другим. Это, зачастую, может определять необходимую толщину (т.е. и массу) обшивки.

Первый случай хорош с точки зрения улучшения аэродинамики, так как отсутствуют вертикальные заклепочные швы и, соответственно, уменьшается аэродинамическое сопротивление. Однако, при этом обшивка с ростом нагрузок быстрее теряет устойчивость.

Чтобы этого избежать и не увеличивать ее толщину, а значит и массу всей конструкции, ее соединяют со шпангоутами. Это может делаться непосредственно или через специальные дополнительные элементы, называемые компенсаторами. В таком случае шпангоуты называют распределительными. Они дополнительно нагружаются от обшивки внутренним избыточным давлением, действующим на нее.

Второй случай, когда обшивка крепится только к шпангоутам и не подкреплена стрингерами, относится к фюзеляжам-монококам или как еще их называют обшивочным фюзеляжам. Как уже упоминалось раньше, обшивка сама по себе плохо работает на сжатие, поэтому прочность такого фюзеляжа определяется возможностями по сохранению устойчивости обшивки именно в зонах сжатия.

Чтобы эти возможности повысить для монокока есть только один способ – увеличить толщину обшивки, а значит и массу всей конструкции. Если самолет большой, то это увеличение может быть значительным. Это основная причина невыгодности фюзеляжа такого типа.

Толщина обшивки может также изменяться в разных сечениях фюзеляжа  в зависимости от наличия вырезов (особенно это касается стрингерных фюзеляжей), или гермоотсеков с избыточным давлением.

Кроме того она может зависеть от места расположения обшивки на фюзеляже. Например, при воздействии собственной весовой нагрузки верхняя часть обшивки фюзеляжа работает на растяжение всей своей площадью совместно со стрингерами, а нижняя часть при этом на сжатие только площадью, подкрепленной стрингерами, поэтому и потребная толщина сверху и снизу может быть разная.

В настоящее время довольно широко применяются в качестве обшивки механически (фрезерование) или химически (травление) обработанные листы больших размеров с готовой уже переменной толщиной, а также монолитные фрезерованные панели необходимой переменной толщины с выфрезерованными подкрепляющими продольными ребрами-стрингерами.

Фрезерованные панели обшивки самолета Sukhoi Superjet 100.

Такого рода конструктивные узлы обладают большей усталостной прочностью, равномерным распределением напряжений. Отсутствует необходимость многоместной герметизации, как в заклепочных соединениях. Кроме того улучшается аэродинамика из-за снижения сопротивления в результате гораздо меньшего количества заклепочных швов.

Что касается материалов, то самым распространенным и универсальным, как уже говорилось выше, остается дюралюминий различных марок, более или менее приспособленный для различных условий работы и конструктивно-силовых схем и элементов летательных аппаратов.

Однако, при постройке самолетов, работающих в особых условиях (например, при высоком кинетическом нагреве) применяется сталь особых марок и титановые сплавы. Ярким представителем таких самолетов является легендарный МиГ-25, фюзеляж которого практически целиком сделан из стали и главный способ соединения его элементов – сварка.

—————————

Столь же значимыми, как и фюзеляж элементами любого самолета являются крыло и оперение. В силовом плане они также воспринимают усилия и передают их на фюзеляж , на котором все нагрузки уравновешиваются. Конструктивно-силовые схемы крыльев современных самолетов имеют много общего со схемами фюзеляжей. Но с этим мы ознакомимся уже в следующей статье на подобную тему….

До новых встреч.

В заключение картинки, которые не поместились в текст.

Шпангоуты фюзеляжа самолета F-106 Delta Dart (усиленные рамные и нормальные).

Рамные силовые шпангоуты фюзеляжа самолета F-16 с узлами крепления оборудования.

Силовой шпангоут для гермоотсека самолета Sukhoi Superjet 100.

Усиленный шпангоут в виде стенки гермоотсека.

Составные рамные шпангоуты.

Стрингеры и шпангоуты самолета Вoeing-747.

Ферменный каркас фюзеляжа самолета Piper PA-18.

Самолет Piper PA-18.

Типы конструктивно-силовых схем фюзеляжа; 1 — ферменная, 2 — ферменная с гофрированной обшивкой, 3 — монокок, 4 — полумонокок.

Су-26М.

Типы конструкции фюзеляжей.

Фюзеляж самолета Supermarine Spitfire. Полумонокок.

Фюзеляжи самолетов Vickers Wellington в заводском цеху.

This entry was posted in САМОЛЕТ and tagged конструктивно-силовая схема, фюзеляж. Bookmark the permalink.

Что такое фюзеляж самолёта — краткое введение в конструкцию авиатехники

Фюзеляж самолёта — это, непосредственно, корпус самого летательного устройства. Именно к фюзеляжу крепятся остальные устройства для осуществления нормального полёта. Для размещения основного экипажа и различных деталей самолёта этот фюзеляж и нужен, иначе его функции сводилась бы к минимуму. Однако в фюзеляже могут размещаться и топливные баки, а, если сильно понадобиться, то даже шасси и силовая установка может оказаться в корпусе этого самолёте. Тем не менее шпангоут и корпус, как и на судне, играют свою роль и в строении авиатехники.

Фюзеляж — это сердце каждого самолёта, именно в этом устройстве хранятся основные детали для переноса, также там может быть багаж, а если фюзеляж широкий, то может располагаться и бизнес-класс для пассажиров. Таким образом фюзеляж выполняет множество функций, и поэтому от неисправности этого средства может пострадать абсолютно всё, весь полёт держится не на двигателях внутреннего сгорания, как обычно думают любителе, а именно на испарвности этого фюзеляжа. Шутка, конечно, двигатели тоже крайне важны, и на них стоит обращать больше внимания, чем на фюзеляж.

Фюзеляж это и есть тело каждого самолёта, именно там обычно размещается кабина пилотов и всё, на что хватит ума разработчикам данного авиационного средства. Это, конечно, шутка, но действительно, если постараться, то можно уместить всё, что нужно именно в этом устройстве, поэтому оно так и ценно. Фюзеляж называют «сердцем» самолёта не зря, ведь именно там, нередко, хранится и багаж всех пассажиров, потерять его сродни настоящему бедствию.

Конечно, намного хуже вообще потерять пассажиров и потерпеть кружение, поэтому ни в коем случае не старайтесь сэкономить и размещайте лишь столько, сколько самолёт способен потянуть. Если вы напихнёте туда слишком много, то даже самый прочный фюзеляж не устоит и станет тем самым якорем, который завершит жизнь всех людей на борту, это ужасно закончится.

Фюзеляж это не просто корпус самолёта, это его сердце. на нём не просто можно провозить грузы, но он также провозит самолётные составляющие и соединяет нескольк очастей самолёта в единое целое — множество функций у этого агрегата, стоит признать данный факт.

Нагрузки, воздействующие на фюзеляж при посадке

• Вес от присоединённых туда частей самолёта тоже может сильно затруднить движение, так что нужно подумать и об этом факторе.
• Инерционные силы от различных агрегатов и устройств, которые влияют на это авиационное средство тоже могут стать затрудняющими, когда будет непосредственно сам полёт, так что стоит подумать об этом.
• Силы аэродинамики тоже забывать не стоит, так как обычно именно они являются фактором, который мешает посадке.
• Избыточное давление во всех частях самолёта тоже может играть решающее значение в этом плане.

Шпангоуты

Они могут быть усиленными или обычными. Последние обеспечивают сохранность формы поперечного сечения модуля. Усиленные шпангоуты используются на участках скопления больших нагрузок на корпус. На них находятся узлы, стыкующие агрегаты, закрепляющие грузы, крупное оборудование, двигатели и пр. Усиление устанавливают также по границам крупных вырезов в корпусе. Обычные шпангоуты имеют, как правило, рамную конструкцию. Они изготавливаются из штампованного или гибкого листа. Усиленные элементы выполняют в форме замкнутой рамы швеллерного или двутаврового сечения. Касательный поток выступает как опорная реакция. Рама распределяет внешнее воздействие по всему периметру. Сама же она действует на изгиб. Он определяет ее сечение. Конструкция такой рамы монолитная или сборная. На участках установки перегородок усиленный шпангоут зашивают стенкой полностью. Она подкрепляется горизонтальными и вертикальными профилями. Обшивка шпангоута может осуществляться также сферической оболочкой. Подкрепляющие элементы при этом располагаются радиально.

Основные виды фюзеляжей самолетов

• Плоскофюзеляжный тип. Имеет хорошее тело вращение, сигналом которого служит плавное сужение к остальным частям самолёта. Прекрасно подойдёт для маленьких самолётов, которые имеют хорошую обтекаемость, так что всё вместе будет довольно плавная и интересная конструкция, которая подойдёт как для пилотов — новичков, так и для обычных любителей
• Одноэтажный тип — хватит для того, чтобы разместить некоторые детали самолёта, ни в коем случаем нельзя размещать там своих пассажиров, так как вы можете навредить их безопасности и более ничего не получится, это крайне плохо, так как пассажиры и есть основное богатство самолёта, но вот если вы начнёте посягать на это в свою собственную угоду, то можете даже ответить перед господом.
• Двухэтажный тип. Как раз таки в нём можно попробовать разместить не только пассажиров, но и специальное приспособление для обеспечения мягкой посадки, тогда у вас может всё получится. Однако не стоит особо надеяться на то, вы можете прогадать и не избежать, может, не катастрофы, но какая-то плохая ситуация может произойти
• Широкофюзеляжный тип. Здесь можно не боясь разместить всё — огромная цена компенсируется безопасностью всего, что вы везёте в этом фюзеляже. Здесь можно разместить и пассажиров, и огромные грузы, и специальные детали для самолёта. Всё получится, главное, чтобы за штурвалом был толковый пилот, всё равно не рекомендуется провозить много в этом широкофюзеляжном типе фюзеляжа авиационного средства любого типа.
• Узкофюзеляжный тип. Схож с одноэтажным типом, не рекомендуется провозить в нём слишком много, так как вы можете просто не уследить, а самолёт уже пойдёт, так сказать, «ко дну».

Внешний облик и формы фюзеляжа

Наиболее выгодной формой фюзеляжа обычно считают такое тело, которое можно было бы назвать ассиметричным, потому что оно мене всего подвержено различным техногенным катастрофам.

Идеальная форма не самое важное при испытании фюзеляжа, прежде всего нужно понять, что безопасность пассажиров — превыше всего, и если что-то случится, то никакие воздухозаборники не смогут спасти вас он непредвиденных обстоятельств, катастрофа всё равно случится, чтобы не предпринимали пилоты, поэтому о выбора фюзеляже стоит беспокоиться с самого начала, не тянуть до последнего, а рассматривать вообще все варианты для успешного полёта в будущем. Подобное поведение и делает из пилота хорошего пилота. Каждому конструктору авиатранспорта нужно уяснить данный факт и делать фюзеляжи более функциональными и главное безопасными для всей авиаперевозки.

Общие требования

Объясняя двумя словами, что такое фюзеляж самолета, можно сказать, что это корпус аппарата. К этому компоненту воздушного судна предъявляется ряд требований:

1. Рациональное использование всех внутренних объемов.
2. Минимальное лобовое сопротивление.
3. Обеспечение достаточного обзора из кабины пилотов и помещения для экипажа.
4. Надежная теплозвукоизоляция и герметичность.
5. Простота разгрузки/загрузки.
6. Необходимая вентиляция, освещение и отопление.

Вырезы

Центральная часть фюзеляжа самолета включает в себя отверстия под окна, двери, люки, фонари, ниши шасси. Все эти вырезы нарушают замкнутость контура обшивки. Соответственно, существенно снижается устойчивость и прочность каркаса. Для компенсации потерь по контурам отверстий пропускают рамную жесткую окантовку. При небольших размерах вырезов она представляет собой монолитную конструкцию. Ее выполняют из листа, изготовленного штамповкой или иным способом. Крупные отверстия окантовываются по торцам усиленными шпангоутами. В продольном направлении устанавливают бимсы. При этом они не заканчиваются в пределах выреза, а выходят за усиленные шпангоуты. Так обеспечивается жесткая закладка продольных деталей. Ниши шасси закрепляются на усиленных шпангоутах и лонжеронах в нижней части корпуса.

Стыки

При балочно-лонжеронной схеме фюзеляжа они выполняются с помощью узлов, которые располагаются исключительно на продольных деталях. Такие стыки называют точечными. Контурные соединения используют в балочно-стрингерных фюзеляжах. Стыки располагают по всему периметру шпангоута с обязательным усиленным связыванием обшивки и стрингеров. Соединения в таких фюзеляжах, как правило, осуществляются с помощью фланцев. Такой стык обеспечивает силовую связь с деталями, соприкасающимися по контуру.

Киль

Его крепление требует обязательной передачи изгибающего момента на фюзеляж. Для этого каждый продольный элемент киля соединяют с усиленным шпангоутом. По возможности можно использовать мачтовый тип закладки лонжерона в двух точках. Их располагают по высоте шпангоута. Стреловидный продольный элемент имеет излом на участке пересечения с ним. Это требует обязательной установки дополнительного усиления. От него можно отказаться в том случае, если шпангоут будет располагаться наклонно относительно оси фюзеляжа, чтобы плоскость стала продолжением стенки лонжерона. Но воплощение этого варианта будет сопровождаться определенными сложностями.

Эволюция фюзеляжа Непрерывный рост удельной нагрузки на крыло, а также уменьшение относительной толщины профиля (т. е. уменьшение габаритов и особенно внутренних объемов крыла) приводят к тому, что в современных боевых самолетах оборудование, вооружение, часть топливных емкостей (а часто и двигательная установка), боевая нагрузка и т.п., не говоря уже о кабине экипажа, размещаются в фюзеляже. Кроме того, фюзеляж объединяет в единое целое отдельные части планера самолета-крыло, оперение и шасси. Эти обстоятельства приводят к увеличению размеров фюзеляжа и, следовательно, к ухудшению аэродинамических характеристик всего самолета, главным образом в результате возрастания коэффициента сопротивления. Некоторые размеры фюзеляжа, особенно его длина, определяются не только необходимым полезным пространством, но также и минимально допустимым с точки зрения устойчивости и управляемости расстоянием от оперения (в первую очередь горизонтального) до центра тяжести самолета. В первые 10-15 лет разработки и эксплуатации сверхзвуковых самолетов считалось, что аэродинамически наиболее совершенной формой фюзеляжа является форма тела вращения с удлинением, зависящим от скорости полета. Благодаря пространственному характеру обтекания фюзеляжа волновой кризис возникает на нем позже, чем на профиле крыла с такой же относительной толщиной. Ввиду этого первые сверхзвуковые самолеты со скоростью полета около 1400 км/ч имели веретенообразные фюзеляжи, т.е. с контуром обычного дозвукового симметричного профиля: носовая часть закруглена по небольшому радиусу, миделево сечение расположено на 40-50% длины от передней точки и удлинение фюзеляжа равно 6-8. При увеличении сверхзвуковой скорости полета волновое сопротивление такого фюзеляжа значительно возрастает, поэтому оказалось необходимым применение фюзеляжей с остроконечной носовой частью и малой относительной толщиной, т. е. с удлинением до 10 и даже до 15 (особенно в тяжелых самолетах). В случае однодвигатель- ного самолета с лобовым воздухозаборником и соплом в «усеченной» хвостовой части длина фюзеляжа (и соответственно поверхность, обтекаемая внешним потоком) существенно уменьшается, вследствие чего уменьшается и аэродинамическое сопротивление. Таким образом, в конкретных случаях отклонение от теоретических форм для удовлетворения требований, касающихся компоновки, технологии, массы, прочности конструкции и т.п., может практически не ухудшать летных качеств самолета. Поскольку применяемые двигательные установки при заданных габаритах и массе имеют ограниченную тягу, особое внимание при проектировании обращается на профилирование больших выступающих элементов фюзеляжа (надстроек), таких, как кабина, воздухозаборники и радиолокационные устройства. Эти надстройки, если они не имеют аэродинамически правильных форм, не только увеличивают сопротивление (уменьшая М кр ), но также на некоторых режимах полета уменьшают устойчивость и могут быть причиной появления вибраций. Чтобы избежать этого, надстройки вписываются по мере возможности в общую форму фюзеляжа, а выступающим элементам придаются большие углы наклона лобовых поверхностей и плавные очертания, переходящие в очертания фюзеляжа. Много внимания уделяется также аэродинамическому проектированию элементов соединения фюзеляжа с другими частями планера, особенно с крылом. Аэродинамическая интерференция между крылом и фюзеляжем при нерациональном их сочленении вызывает дополнительный прирост сопротивления, уменьшает М кр , а в некоторых случаях ведет к потере устойчивости (особенно при больших углах атаки) либо к возникновению вибраций оперения (бафтингу). При небольших скоростях полета интерференция вызывает преждевременный отрыв воздушного потока вследствие появления диффузорного эффекта между стенкой фюзеляжа и верхней поверхностью крыла. С этой точки зрения хуже всего схема низ- коп лана (построен 21 самолет такой схемы), особенно с фюзеляжем круглого сечения и прямым крылом. Поэтому в области соединения крыла с фюзеляжем часто предусматривают специальные обтекатели (зализы), предназначенные для выравнивания потока. Среднеплан (42 самолета), а особенно высокоплан (25 самолетов) в этом отношении гораздо лучше, так как устойчивость у высокоплана выше, хотя он и уступает среднеплану по величине сопротивления. При больших дозвуковых скоростях полета явление интерференции зависит от взаимного наложения полей скоростей вокруг крыла и фюзеляжа. В неблагоприятном случае это может стать причиной преждевременного достижения потоком воздуха локальных скоростей звука со всеми вытекающими из этого аэродинамическими последствиями, вызываемыми сжимаемостью воздуха. Соединение фюзеляжа со стреловидным или треугольным крылом также может создавать значительное волновое сопротивление. Для его уменьшения эти соединения выполняются так, чтобы не происходило наложения друг на друга локальных областей пониженного и повышенного давлений. С этой точки зрения одним из важнейших достижений первого периода развития сверхзвуковых самолетов было установление так называемого правила площадей, состоящего в том, что комбинация крыла с фюзеляжем обладает наименьшим сопротивлением, когда распределение нормальных к потоку сечений по длине самолета имеет тот же характер, что и у тела вращения наименьшего сопротивления. Практически это означает уменьшение сечений фюзеляжа в области крыла на величину, равную площади соответствующего нормального к потоку сечения крыла. Эффективность правила площадей в отношении уменьшения волнового сопротивления зависит, конечно, помимо фюзеляжа, и от других частей самолета, тем не менее наилучшие результаты достигаются при вытянутых фюзеляжах и коротких тонких крыльях. Особенно это касается крыльев с малым удлинением, обтекание которых является пространственным и имеет тенденцию к осевой симметрии. В связи с этим в некоторых самолетах, как бы «от природы» соответствующих упомянутому правилу, можно почти полностью пренебречь характерным сужением фюзеляжа (как, например, у английского самолета «Лайтнинг»). Это происходит потому, что каждый из факторов, уменьшающих волновое сопротивление (малая относительная толщина профиля, большая стреловидность, малое удлинение крыла), является определенным шагом в направлении выполнения правила площадей, т.е. самолет, выполненный с соблюдением требований аэродинамики, приближается по форме к геометрическому телу с малым аэродинамическим сопротивлением. Невысокая эффективность правила площадей в отношении самолетов с М =› 2 иногда служит поводом к отрицанию его, тем более что выполнение этого правила ведет к увеличению стоимости изготовления планера самолета, а также к уменьшению полезного объема фюзеляжа. Кроме того, многие современные самолеты располагают такой тяговооруженностью, что преодоление звукового барьера не представляет для них особой трудности. Однако, с другой стороны, необходимость приспосабливания самолетов, особенно многоцелевых, к долговременным полетам с околозвуковыми скоростями на малой высоте привела к тому, что большинство из них строится в соответствии с правилом площадей, хотя внешне это и не всегда заметно. За последние 10-20 лет появились сверхзвуковые самолеты, фюзеляж которых используется для создания подъемной силы. Такой фюзеляж имеет форму не тела вращения (конус-цилиндр-конус), а параллелепипеда. Это означает замену круглого или овального поперечного сечения фюзеляжа сечением, близким к прямоугольному, причем одна из больших сторон прямоугольника образует нижнюю часть фюзеляжа, которая и играет роль дополнительной несущей поверхности. Изменению подвергся также и профиль самолета. Использовавшаяся ранее форма днища фюзеляжа с кривизной, очерченной практически дугой одного радиуса, была заменена формой с кривизной, описываемой тремя дугами, создающими выпуклость носовой и хвостовой частей и вогнутость средней части. Фюзеляж, обладающий такой формой, получил название несущего. Характерной чертой фюзеляжей этого типа является еще и то, что фюзеляжная часть планера у таких самолетов значительно больше. Несущие фюзеляжи имеют самолеты F-4, F-5, SR-71A, F-111A, Е-266, «Ягуар» и др. Другой, не менее характерной чертой сверхзвуковых самолетов является применение фюзеляжей с носовой частью, значительно выдвинутой вперед. Конечно, такое размещение больших масс вдоль оси самолета повлекло за собой существенное уменьшение отношения момента инерции относительно продольной оси к моментам инерции относительно других осей. Заметное удлинение самолета в сравнении с его размахом (длина фюзеляжа, отнесенная к размаху крыла, находится в пределах от 1,6 для самолета F-102A до 2,6 для самолета Х-3) не только ухудшило маневренность в вертикальной плоскости, но также затруднило поперечную управляемость ввиду слишком быстрого прироста угловой скорости при отклонении элеронов и управляемость по курсу вследствие возникновения эффектов обратного действия руля направления. Оглавление

Часть 5. Конструкция крыла и фюзеляжа самолета

Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: Археология Биология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Техника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ? Влияние общества на человека Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления

⇐ ПредыдущаяСтр 11 из 12Следующая ⇒ В этой лекции мы узнаем, как нужно проектировать крыло и фюзеляж самолета, какие конструктивные схемы используются. Конструкция крыла Крыло является одной из главных частей самолета. При своем поступательном движении в воздухе крыло создает подъемную силу, необходимую для полета самолета, а также обеспечивает его поперечную устойчивость и управляемость. Знание величины и направления действующих сил позволяет провести расчет крыла на прочность (при проектировании или расчете норм летной годности). На крыло в полете действуют аэродинамические силы, инерционные силы, распределенные силы тяжести конструкции крыла, сосредоточенные силы тяжести грузов, агрегатов, прикрепленных к крылу (двигатели, баки с горючим, шасси, оборудование и т.д.). http://pandia. org/text/77/496/23004230-2.php    — распределенные аэродинамические силы крыла,  — распределенные силы тяжести конструкции крыла, ,  — сосредоточенные силы тяжести двигателя и агрегатов.   Сосредоточенные силы тяжести от двигателей и агрегатов определяются формулой , где  — масса агрегата,  — ускорение свободного падения,  — коэффициент разрушающей перегрузки, определяемый по нормам прочности. Все эти нагрузки воспринимают силовой каркас крыла и обшивка. По конструктивно-силовой схеме крылья делятся на ферменные, лонжеронные, кессонные. Конструкция крыла ферменного типа включает пространственную ферму, воспринимающую силовые факторы, нервюры и обшивку, передающую аэродинамическую нагрузку на нервюры. В настоящее время крыло ферменного типа практически не применяется. http://avia-simply.ru/konstruktivno-silovie-shemi-samoleta-fuzeljag/   Лонжеронное крыло включает один или несколько продольных силовых элементов — лонжеронов, которые воспринимают изгибающий момент. Лонжероны передают нагрузку на шпангоуты фюзеляжа самолёта с помощью моментных узлов. Каркас крыла лонжеронного типа – это совокупность продольного и поперечного силовых наборов. Продольный набор состоит из лонжеронов и стрингеров. Поперечный набор составляют нервюры. http://fly-history.ru/books/item/f00/s00/z0000004/st010.shtml   Лонжерон – балка или ферма, расположенная по всей длине крыла – предназначен для работы на изгиб (воспринимает часть изгибающего момента и перерезывающей силы). Стрингеры – продольные элементы крыла, связанные с обшивкой и нервюрами. Служат для подкрепления обшивки, воспринимают осевые нагрузки (от растяжения и сжатия при изгибе крыла). Нервюра – поперечный силовой элемент крыла, предназначенный для придания крылу формы и жесткости в поперечном сечении. Нервюры – опоры стрингеров, увеличивают их устойчивость. Нервюры воспринимают местные аэродинамические нагрузки. Обшивка может быть мягкая (полотняная) или жесткая (листовой дюралюминий или титановый сплав). Кессонным крылом называется двухлонжеронное крыло с жесткой обшивкой, в котором пояса лонжеронов воспринимают почти весь изгибающий момент, а на кручение работает замкнутый контур, образованный стенками лонжеронов и средней частью верхней и нижней обшивки. Если лонжероны вырождаются до стенок, а изгибающий момент полностью воспринимается панелями обшивки. В таком случае конструкцию называют моноблочной. Силовые панели включают обшивку и подкрепляющий набор в виде стрингеров или гофра. Подкрепляющий набор служит для обеспечения отсутствия потери устойчивости обшивки от сжатия и работает на растяжение-сжатие вместе с обшивкой. Кессонная конструкция крыла требует наличия центроплана, к которому крепятся консоли крыла. Консоли крыла стыкуются с центропланом при помощи контурного стыка, обеспечивающего передачу силовых факторов по всей ширине панели. http://cnit.ssau.ru/virt_lab/krilo/il28/d6_2.htm   С точки зрения обшивки, конструкции крыльев разделяются на два класса – с неработающей и работающей обшивкой. Неработающая обшивка использовалась только на крыльях ферменного типа. Иногда на них использовалась даже тканевая обшивка. https://ru.wikipedia.org/wiki/Обшивка_летательного_аппарата Полотняная обшивка крыла   Лонжеронные, кессонные и моноблочные крылья используют работающую жесткую обшивку. Для моноблочного крыла обшивка вообще является основным конструктивно-силовым элементом. Крылья с работающей обшивкой можно разделить на крылья с листовой обшивкой, крылья со сложной обшивкой и крылья с монолитными панелями. https://ru.wikipedia.org/wiki/Junkers_Ju_52 Работающая обшивка крыла   Основное отличие в массе лонжеронных и кессонных крыльев определяется разницей массы силового набора крыла при одинаковой нагрузке. В лонжеронном крыле к теоретической массе силовых поясов, определяемой нагрузкой, необходимо добавить массу обшивки и подкрепляющих ее стрингеров, которые хотя и не участвуют в работе на изгиб, но необходимы как конструктивные элементы для образования внешней поверхности крыла. У кессонных крыльев такой конструктивной «неработающей» добавки не будет, т.к. силовая панель выполняет одновременно обе функции — и силовую, и конструктивную. Практика проектирования показывает, что для скоростных, тяжелых самолетов выгоднее по массе кессонная схема, а для небольших и тихоходных самолетов — меньшую массу имеет лонжеронное крыло. В лонжеронных крыльях достаточно просто, без заметного увеличения массы конструкции можно делать любые вырезы для размещения в них различных грузов, оборудования, вооружения, шасси. В кессонных крыльях даже небольшие вырезы существенно нарушают его силовую работу и требуют значительного увеличения массы конструкции за счет дополнительных местных усилений. Поэтому иногда по компоновочным и эксплуатационным соображениям конструктору приходится отказываться от более выгодной кессонной схемы и переходить на лонжеронную. Живучесть кессонного крыла выше из-за распределения силового материала по большей поверхности. В таком крыле местные повреждения конструкции приводят к меньшей потере прочности, чем у лонжеронных крыльев, у которых повреждение одного пояса лонжерона может вывести из строя все крыло. Это свойство благоприятно влияет и на повышение ресурса самолета, делая его конструкцию менее чувствительной к усталостным повреждениям конструкции. Толстые панели кессонных крыльев обеспечивают высокое качество поверхности, меньшие деформации и искажения заданного контура крыла под нагрузкой. Это дает меньшее сопротивление и более стабильные аэродинамические качества кессонных крыльев по сравнению с лонжеронными.   Конструкция фюзеляжа ⇐ Предыдущая3456789101112Следующая ⇒ Читайте также:  Психологические особенности спортивного соревнования Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Занятость населения и рынок труда Социальный статус семьи и её типология 

Последнее изменение этой страницы: 2021-03-09; просмотров: 271; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia. su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь — 176.9.44.166 (0.006 с.)

Ударно-разведывательный самолет Т-4 / Библиотека / Арсенал-Инфо.рф

Компоновка и конструкция фюзеляжа

Фюзеляж самолета круглого сечения был выполнен по полумонококовой схеме и состоял из семи основных отсеков. В отклоняемой носовой части фюзеляжа под радиопрозрачным обтекателем, размещалась антенна и радиоэлектронные блоки радиолокационной станции, а в носке обтекателя — основной приемник воздушного давления. Перед передней стенкой кабины в отклоняемой носовой части фюзеляжа были размещены стеллажи с блоками пилотажно-навигационной системы управления оружием, а также агрегаты системы кондиционирования.

В передней части фюзеляжа были установлены узлы для крепления отклоняемой носовой части фюзеляжа и гидроцилиндра для ее подъема и опускания.

В отклоняемой носовой части фюзеляжа предполагалось установить штангу дозаправки самолета топливом в полете.

В верхней части кабинного отсека были размещены тандемно расположенные кабины летчика и штурмана. В кабинах были установлены органы управления самолетом, двигателями и приборы прицельного и навигационно-пилотажного оборудования.

Герметизация отсеков оборудования и кабины осуществлялась герметиком по заклепочным и болтовым швам. Технологические фланцевые стыки герметизировались термостойкими прокладками.

Каждая кабина была оборудована откидным люком для аварийного покидания самолета и посадки экипажа в кабины.

Под кабинами — в подкабинных отсеках были установлены агрегаты системы жизнеобеспечения экипажа и системы охлаждения и кондиционирования. В подкабинных отсеках устанавливались узлы подвески отклоняемой носовой части фюзеляжа.

Поперечный набор фюзеляжа был выполнен из типовых и силовых стеночных и арочных шпангоутов. Типовые шпангоуты состояли из профилей Z-образного сечения из титановых сплавов. Силовой шпангоут стенки кабины имел одностеночную конструкцию. Шпангоуты, являющиеся стенками герметичных отсеков, также составляли одностеночную конструкцию с подкрепляющим силовым набором.

Основная часть радиоэлектронного оборудования самолета была установлена в приборном (закабинном) отсеке. Для обеспечения работоспособности радиоэлектронного оборудования в длительном сверхзвуковом полете приборный отсек был выполнен герметичным, с теплоизоляционным покрытием по всей поверхности отсека. Фюзеляж в зоне приборного отсека по всей его длине имел круглое сечение диаметром 2000 мм.

Длина приборного отсека составляла 6746 мм. Поперечный набор отсека состоял из 22 типовых промежуточных шпангоутов с шагом между ними равным 300 мм.

По бортам приборного отсека на нескольких уровнях размещались блоки комплексов радиоэлектронного оборудования, а также блоки электросистемы самолета. Большинство блоков было сгруппировано в отдельные модульные одно-, двух-, трехэтажные этажерки, позволяющие резко сократить установочный вес радиоэлектронного оборудования и объем, который оно занимало на самолете. Кроме того, установка блоков в модульные этажерки позволила централизованно с меньшими, в том числе и весовыми потерями, подвести к блокам охлаждающий их воздух из системы кондиционирования, а также уменьшить длину жгутов, связывающих между собой блоки оборудования.

По всей длине приборного отсека по его центру был расположен «коридор», обеспечивающий подход к блокам при их эксплуатации и замене.

В верхней части отсека по оси симметрии проходили тросы управления рулем направления. Внизу по бортам размещались агрегаты и трубопроводы системы кондиционирования. В приборном отсеке были также расположены газификаторы кислородной системы.

Большая часть жгутов, проложенных вдоль отсека, была расположена по бортам в нижней части отсека под стеллажами, на которых устанавливалась большая часть модульных этажерок оборудования.

На «потолке» коридора были установлены блоки электросистемы.

Общий вид самолета Т-4 в музее г. Монино: а) вид спереди:

б) вид 1/3 спереди:

в) вид 1/3 сзади:

г) вид с правого борта (Ильдар Бедретдинов)

Крыло. IНиколай Гордюков)

Носок крыла. (Николай Гордюков)

Трубопроводы системы кондиционирования располагались по бортам отсека в его нижней части. Толщина теплоизоляционного слоя составляла 50 мм.

В приборном отсеке были установлены блоки системы радиотехнической разведки, станции активных помех, инфракрасного пеленгатора, госопознавания, связи, самолетного ответчика, бортовой цифровой вычислительной станции, коммутации, управления силовой установкой, спасаемого самописца, автоматизированной системы контроля, аппаратуры управления ракетами, антиюзовой автоматики и управления воздухозаборниками. Здесь же располагались части блоков радиолокационной станции, астроинерциальной системы и радиотехнических систем ближней и дальней навигации.

Технологические отсеки фюзеляжа — 4Ф, 5Ф и 6Ф — топливные баки-отсеки. Отсек 4Ф имел круглое сечение постоянного диаметра 2000 мм, передняя стенка отсека представляла собой сферическую форму для восприятия избыточного давления в баке. Длина отсека 4Ф — 9750 мм. Отсек 5Ф — надкессонный, с плоским днищем, под отсеком 5Ф располагался кессон крыла. Поперечные сечения отсека 6Ф, аналогичны поперечным сечениям отсека 5Ф, но имели меньшие геометрические сечения. Топливные баки были соединены системой трубопроводов.

В гермошпангоутах топливных баков — отсеков имелись люки с герметичными крышками для доступа внутрь баков.

Над баками был расположен гаргрот, в форме полуцилиндра. В гаргроте располагались основные транзитные коммуникации самолета: жгуты электросистемы, радиоэлектронных систем, тросы управления рулем направления, трубопроводы топливной системы.

В хвостовой части фюзеляжа размещался хвостовой отсек, в котором была установлена четырехкупольная парашютно-тормозная установка (ПТУ). Створки ПТУ при выпуске парашюта раскрывались в стороны.

Под фюзеляжем и центропланом крыла была установлена гондола с пакетным расположением четырех двигателей.

Гондола двигателей технологически делилась на переднюю часть мотогондолы и хвостовую часть.

Носок передней части гондолы представлял собой вертикальный клин, на котором слева и справа установлены регулируемые створки воздухозаборника и сам воздухозаборник. В носке гондолы была размещена ниша передней опоры шасси. За нишей передней опоры в носке между воздушными каналами был расположен отсек оборудования, в котором, располагались агрегаты самолетных систем.

В центральной зоне гондолы между воздушными каналами был размещен расходный топливный бак. По бокам центральной части гондолы под центропланом располагались левая и правая ниши главных опор шасси. Кинематическая схема створок главных опор позволяла закрывать их при выпущенных опорах.

Элевон крыла. (Николай Гордюков)

Крыльевой противофлаттерный балансир. (Ильдар Бедретдинов)

Размеры и конструкция фюзеляжа | AeroToolbox

Это седьмая часть серии, посвященной основам проектирования самолетов. В части 6 мы рассмотрели структурный состав крыла. В этом посте мы отходим от крыла и знакомимся с конструкцией фюзеляжа самолета: мы рассмотрим различные способы изготовления фюзеляжа, как правильно определить его размер и представим различные нагрузки, которые, как ожидается, будет нести конструкция фюзеляжа во время эксплуатации. .

Основная часть корпуса самолета называется фюзеляжем. Это формирует центральный корпус самолета, к которому присоединяются крылья, поверхности управления, а иногда и двигатели. В фюзеляже размещается экипаж, любые пассажиры, груз, множество систем самолета и иногда топливо.

Хорошо спроектированный фюзеляж гарантирует выполнение следующих условий:

• Предполагаемая полезная нагрузка размещена адекватно и эффективно.
• Фюзеляж имеет такие размеры, что различные поверхности управления и стабилизации (обычно вертикальное и горизонтальное оперение) расположены таким образом, чтобы самолет был устойчивым в полете.
• Загрузка самолета товарами, топливом и пассажирами не оказывает отрицательного влияния на устойчивость самолета для ряда конфигураций полезной нагрузки (центр тяжести расположен адекватно).
• Конструкция фюзеляжа не выйдет из строя из-за чрезмерной нагрузки по всему диапазону полета самолета.
• Масса фюзеляжа оптимизирована для обеспечения безопасной эксплуатации без дополнительного или избыточного веса.
• Аэродинамическая форма фюзеляжа такова, что при типичной эксплуатации создается минимальное сопротивление, при этом обеспечивая адекватное размещение проектной полезной нагрузки.
• Конструкция фюзеляжа достаточно универсальна, чтобы дать возможность растянуть самолет, если требуется несколько конфигураций самолета.

Начнем с изучения трех популярных методологий проектирования конструкции фюзеляжа.

Конструктивные принципы проектирования

На протяжении многих лет был принят ряд принципов проектирования, касающихся структурной компоновки фюзеляжа. Ниже в хронологическом порядке описаны три распространенные методологии проектирования, ведущие к наиболее распространенному сегодня полумонококовому дизайну.

Пространственная рама (ферма)

Самые ранние фюзеляжи самолетов были построены с пространственной рамой или ферменной конструкцией. Часто в качестве основного конструкционного материала использовалось дерево с тканевым покрытием, обеспечивающим аэродинамическую форму. В этой конфигурации фюзеляжа силовые элементы фермы обеспечивают жесткость конструкции, а аэродинамическое покрытие обеспечивает форму, но не сильно увеличивает общую жесткость конструкции. Пространственный каркас — это простой, хотя и неэффективный способ создания конструкции фюзеляжа, поскольку тканевые обшивки увеличивают вес, но не повышают жесткость конструкции. Одним из популярных самолетов с пространственным каркасом фюзеляжа является культовый PA-18 Piper Super Cub, который изображен ниже.

Piper PA-18 Super Cub с фюзеляжем пространственного каркаса

Несущий кузов

К концу Первой мировой войны были выявлены ограничения на использование конфигураций деревянных ферм. 3\)). Чтобы эффективно проектировать сталь, инженерам приходилось использовать очень тонкие секции, которые были причудливо изогнуты и имели форму, чтобы предотвратить коробление тонкой конструкции. Термин «монококовая конструкция» относится к структурному устройству, при котором обшивка принимает на себя всю нагрузку и обеспечивает всю структурную жесткость конструкции. Одним из основных недостатков при проектировании чисто монококовой конструкции является сложность включения в конструкцию сосредоточенных нагрузок, таких как крепления двигателя или сопряжение крыла с фюзеляжем. Эффективное распределение этих точечных нагрузок в структуре обшивки становится очень трудным. Интересно, что в последнее время внедрение композитов в качестве материала для изготовления конструкций самолетов привело к возврату к проектированию чистой монококовой конструкции, хотя обычно на более крупных композитных самолетах обычно используется гибридная конструкция металлического основания с композитными панелями обшивки. .

Полумонокок

Где-то между пространственным каркасом (обшивка не воспринимает нагрузку) и чистым монококом (обшивка принимает на себя всю нагрузку) находится конструкция полумонокока, которая на сегодняшний день является наиболее распространенным методом конструирования конструкции самолета. В полумонококовой конструкции как обшивка, так и набор шпангоутов являются несущими и вносят вклад в общую жесткость конструкции. Эта методология проектирования возникла из-за использования алюминия, а не стали в качестве основного конструкционного материала, используемого при проектировании конструкций самолетов. Алюминий имеет много преимуществ перед сталью, в основном его плотность составляет примерно одну треть плотности стали. Для постоянной массы конструкции алюминиевые секции могут быть толще, что снижает восприимчивость этих обшивок к короблению, что, в свою очередь, создает более эффективную конструкцию.
Внутренняя конструкция ATR-72 с полумонококовой конструкцией

Таким образом, полумонококовый фюзеляж обычно состоит из следующих конструктивных элементов:

• Шпангоуты – эти поперечные элементы построены в форме креста фюзеляжа. -секции и обычно располагаются на расстоянии примерно 20 дюймов или 50 см друг от друга.
• Ребра жесткости/стрингеры – шпангоуты соединены между собой продольными ребрами жесткости или стрингерами.
• Обшивка – обшивка является несущей и придает фюзеляжу форму и форму. Обшивка крепится к подконструкции алюминиевого самолета путем приклепывания к шпангоутам и стрингерам.

Полумонококовая конструкция фюзеляжа Боинга 747-230

Полумонококовая конструкция является преобладающим способом проектирования самолетов, поэтому оставшаяся часть этого руководства будет посвящена применению полумонококовой конструкции.

Загрузка фюзеляжа

Конструкция фюзеляжа нагружается несколькими способами. К ним относятся:

• Аэродинамические нагрузки в результате маневрирования самолета в воздухе.
• Распределение массы фюзеляжа вызывает изгиб
• Инерционные нагрузки, создаваемые точечными массами, прикрепленными к фюзеляжу (например, двигатели, прикрепленные к фюзеляжу с помощью пилона).
• Сосредоточенные точечные нагрузки: например, интерфейс между фюзеляжем и хвостовой частью.
• Внутренние нагрузки от давления (если самолет находится под давлением).
• Ударная нагрузка: например, удар передней опоры шасси о взлетно-посадочную полосу при посадке.

Нагрузка, испытываемая фюзеляжем, вероятно, является комбинацией каждой из них в данный момент времени. Как же тогда каждый из конструктивных элементов, присутствующих в конструкции полумонококового фюзеляжа, работает вместе для распределения и передачи результирующей нагрузки?

Шпангоуты служат для поддержки обшивки и элементов жесткости от коробления, сохраняя при этом аэродинамическую форму фюзеляжа. Рамы также используются везде, где в конструкцию вводятся сосредоточенные нагрузки, например, на стыке крыла с фюзеляжем и стыка хвоста с фюзеляжем. Наконец, рамы также используются в сочетании с обшивкой, чтобы противостоять внутреннему давлению, возникающему, когда самолет находится под давлением.

Ребра жесткости и стрингеры отвечают за передачу осевой нагрузки (как растяжения, так и сжатия), возникающей из-за изгибающих моментов, возникающих в конструкции фюзеляжа. Хорошим примером может служить изгибающий момент, создаваемый фюзеляжем при воздействии на руль направления во время полета. Ребра жесткости также помогают предотвратить коробление обшивки фюзеляжа.

Наконец, обшивки передают сдвигающие нагрузки и создают нагрузку на ребра жесткости. Обшивка также противостоит внутреннему давлению, которое присутствует в герметичном самолете.

Подводя итог:

Осевые нагрузки воспринимаются продольными ребрами жесткости и стрингерами

Сдвиговые нагрузки воспринимаются обшивкой комбинация не прогибается между поперечными шпангоутами. Поэтому шпангоуты должны быть достаточно жесткими, чтобы не деформироваться в целом, а обшивка и ребра жесткости, образующие ряд сегментов фюзеляжа, не должны деформироваться локально. Оптимизированная конструкция фюзеляжа получается, когда эти условия выполняются для максимально легкой конструкции.

Размеры фюзеляжа

Давайте перейдем от различных конструктивных элементов, необходимых для проектирования фюзеляжа, к тому, как вы определяете размер и форму фюзеляжа, необходимых для конструкции вашего самолета.

Хорошей отправной точкой является полное понимание требований к самолету, который вы проектируете; Вот несколько вопросов, которые вы должны задать себе:

• Как выглядит моя полезная нагрузка? Я проектирую пассажирский самолет, перевозящий грузы или боеприпасы?
• Как питается мой самолет? Нужно ли предусмотреть место в фюзеляже для двигателя, или двигатели будут располагаться снаружи на крыле или в задней части фюзеляжа?
• Как выглядит типичная миссия для моего самолета? Я больше заинтересован в достижении высокой крейсерской скорости за счет полезной нагрузки или размер и степень полезной нагрузки являются требованием вождения?
• Самолет должен быть герметичным или негерметичным? Герметичные самолеты обычно имеют цилиндрическое поперечное сечение фюзеляжа, поскольку это наиболее эффективная форма для сопротивления внутреннему давлению.

Как только вы поймете, какие факторы будут определять конструкцию фюзеляжа, вы можете начать набрасывать предварительный контур вашего фюзеляжа. Полезно начать с размещения всех компонентов, которые, как вы знаете, понадобятся вашему фюзеляжу, например. двигатели, пассажиры, груз и т. д., а затем формирование фюзеляжа вокруг них. Как правило, хорошо начинать с создания нескольких поперечных сечений предполагаемого фюзеляжа над критическими компонентами, а затем начинать соединять их, чтобы сформировать предварительный проект. Конечно, также очень важно учитывать расположение центра тяжести вашего фюзеляжа и внутренних компонентов, так как расположение ЦТ самолета относительно центра подъемной силы крыла является критическим критерием устойчивости.

Расположение поверхностей крыла и хвостового оперения также влияет на общую длину фюзеляжа как с точки зрения устойчивости, так и с точки зрения управляемости. Более длинный фюзеляж означает, что хвостовое оперение можно сделать меньше, поскольку увеличивается плечо момента между ЦТ самолета и аэродинамическим центром горизонтального и вертикального оперения, что повышает эффективность рулевых поверхностей. Это очень хорошо видно при сравнении размера вертикального хвостового оперения более короткого Boeing 747SP и 747-400.
Сравнение размера вертикального хвостового оперения на Boeing 747SP и 747-400

Обычно на фюзеляж приходится от 20 до 35 % общего сопротивления, создаваемого самолетом в крейсерском режиме, и это функция трех ключевых переменных:

• Максимальная площадь поперечного сечения фюзеляжа.
• Коэффициент гибкости фюзеляжа (отношение длины к диаметру).
• Общая смачиваемая площадь фюзеляжа.

Влияние этих переменных на общее сопротивление профиля фюзеляжа показано на графиках, созданных ниже:

Увеличение диаметра фюзеляжа с 4 м до 5 м приводит к увеличению сопротивления профиля фюзеляжа на 60 %. Это показывает, насколько важно подобрать размер фюзеляжа, чтобы он соответствовал предполагаемой полезной нагрузке, но не увеличивал ее без необходимости.

Длина вашего фюзеляжа должна соответствовать максимальной площади поперечного сечения. Отношение гибкости (длины к диаметру) от 5 до 6 обеспечивает минимальное сопротивление.

Графики диаметра фюзеляжа и коэффициента гибкости в зависимости от лобового сопротивления (нормализованные)

Расположение дверей и окон на фюзеляже — еще один важный момент, который необходимо тщательно изучить. Например, расположение иллюминаторов повлияет на расположение поперечных шпангоутов в фюзеляже. Любой, кто летал на коммерческом авиалайнере, скажет, что расположение иллюминаторов зависит от расположения рам, а не наоборот! Тип, размер и минимальное количество дверей и аварийных выходов, размещенных на фюзеляже, определяются правилами, опубликованными Федеральным управлением гражданской авиации. Это обусловлено необходимостью быстрой и эффективной эвакуации пассажиров в случае возникновения чрезвычайной ситуации. Двери и окна образуют вырезы в конструкции фюзеляжа, что требует дополнительного усиления конструкции вокруг этих отверстий. Это, в свою очередь, приводит к утяжелению конструкции, поэтому размер и количество вырезов следует свести к минимуму.

Еще одно важное соображение касается дизайна кабины. Обзор для пилота является важным фактором (по крайней мере, пока коммерческие самолеты остаются пилотируемыми), и размеры кабины должны быть такими, чтобы пилоты могли безопасно управлять самолетом в любое время во время полета. Этапы захода на посадку и посадки являются наиболее важными с точки зрения видимости пилота. Во время посадки пилот поднимает нос самолета вверх, чтобы увеличить угол атаки крыла и лететь на более низкой скорости. Видимость взлетно-посадочной полосы при таком положении является важным фактором, который необходимо учитывать. Самолеты с треугольным крылом, такие как Concorde, приземляются под очень большими углами атаки, поэтому нос Concorde поворачивается вниз во время посадки, чтобы пилоты могли видеть взлетно-посадочную полосу над носом самолета.
Concorde непосредственно перед приземлением с повернутым носовой частью вниз

Как и в случае с любой конструкцией самолета, проектирование эффективного фюзеляжа представляет собой очень итеративный процесс, требующий множества циклов до тех пор, пока не будет достигнута конвергенция с точки зрения размеров, конструкции, аэродинамики и устойчивости . Хорошо спроектированный фюзеляж будет оптимизирован по полезной нагрузке, весу, аэродинамическому сопротивлению и способности растягиваться или уменьшаться в длину, чтобы приспосабливаться к новым изменениям или конфигурациям самолета в течение его срока службы.

Спасибо, что прочитали это введение в конструкцию фюзеляжа. Если вам понравилось это читать, пожалуйста, расскажите об этом и поделитесь этим постом в своей любимой социальной сети!

Вам понравился этот пост? Почему бы не продолжить чтение этой серии из десяти статей, посвященных основам проектирования самолетов?

Назад

Часть 8 Далее

Проектирование горизонтального и вертикального хвостового оперения

Конструктивное проектирование и компоновка фюзеляжа самолета

Добро пожаловать во вторую часть этой серии из пяти частей, посвященной конструкциям планера. В этом посте мы сосредоточимся на фюзеляже; в частности, мы обсуждаем конструкцию типичной полумонококовой конструкции, а также различные конструктивные компоненты и нагрузки, влияющие на окончательную конструкцию.

Если вы пропустили первую часть, то, возможно, вернитесь и прочитайте ее, прежде чем продолжить, так как в ней содержится обзор структурной нагрузки и проектирования.

Крыло закрыто в третьей части, закрылки в четвертой части и хвост в пятой части.

Содержание

Введение

Фюзеляж — это основная часть самолета, в которой размещаются пилоты, экипаж, пассажиры и груз. Крылья и хвостовая часть крепятся к фюзеляжу и, в зависимости от конструкции самолета, могут также включать крепления двигателя.

Рисунок 1: Боинг 737 перевозит пассажиров и грузы в фюзеляже

Фюзеляж не просто вмещает пассажиров; он должен быть такого размера и сконструирован, чтобы крылья и хвостовое оперение располагались таким образом, чтобы самолет оставался статически устойчивым в расчетной оболочке центра тяжести. Статически устойчивый самолет — это самолет, который будет стремиться вернуться к прямолинейному и горизонтальному полету, если органы управления будут отпущены, что является требованием для всех самолетов гражданской авиации и авиации общего назначения.

Фюзеляж является одним из основных факторов, влияющих на общую силу лобового сопротивления, создаваемую самолетом в полете, и поэтому его форма должна быть максимально аэродинамической, насколько это возможно, чтобы свести к минимуму лобовое сопротивление. Конечно, необходимо найти некоторый баланс между низким аэродинамическим сопротивлением и полезной нагрузкой и комфортом для пассажиров.

Конструкция фюзеляжа должна быть достаточно прочной, чтобы обеспечить безопасную эксплуатацию на всем протяжении полета. Обычно предпочитают полумонококовую конструкцию; где подконструкция и обшивка работают вместе, чтобы поглощать и передавать нагрузки, возникающие во время полета.

Полумонококовый фюзеляж

В первой части этой серии статей обсуждались различные методики проектирования конструкций. Здесь мы рассмотрим только философию конструкции полумонокока и то, как она соотносится с конструкцией фюзеляжа.

В полумонококовой конструкции как наружная обшивка, так и внутренняя подконструкция являются несущими и вносят свой вклад в общую жесткость конструкции. Эта методология проектирования возникла из-за использования алюминия, а не стали или дерева, в качестве основного конструкционного материала, используемого для изготовления конструкций планера. Алюминий имеет много преимуществ перед сталью. Плотность алюминиевого сплава составляет примерно одну треть плотности стали, что позволяет создавать более толстые конструкционные секции без потери веса. Более толстая обшивка предпочтительнее, поскольку она с меньшей вероятностью деформируется под нагрузкой, что обеспечивает более эффективную конструкцию.

Рис. 2: Полумонококовая конструкция фюзеляжа

Элементы конструкции

Типовой полумонококовый фюзеляж состоит из следующих элементов:

Стрингеры или лонжероны

Они составляют продольные компоненты конструкции. Их основной целью является передача осевых нагрузок (растяжение и сжатие), которые возникают из-за тенденции фюзеляжа изгибаться под нагрузкой. Стрингеры также поддерживают обшивку и в сочетании с шпангоутами создают пролеты, поверх которых крепится обшивка.

Шпангоуты

Шпангоуты представляют собой поперечные элементы, определяющие поперечное сечение фюзеляжа. Обычно они расположены на расстоянии примерно 20 дюймов друг от друга и определяют аэродинамическую форму. Шпангоуты и стрингеры располагаются таким образом, чтобы созданные в результате пролеты поддерживали обшивку от коробления. Рамы также служат средством приложения точечных нагрузок к фюзеляжу. На стыках крыло-фюзеляж и хвостовая часть фюзеляжа требуются большие шпангоуты для передачи нагрузок, создаваемых этими несущими поверхностями, на фюзеляж.

Обшивка

Несущая обшивка крепится к стрингерам и шпангоутам алюминиевого самолета с помощью заклепок. Обшивки несут нагрузку за счет сдвига и передают этот сдвиг на элементы жесткости. В герметичном самолете обшивка работает с шпангоутами, чтобы противодействовать нагрузке внутреннего давления. Способность кожи нести и передавать сдвиг снижается, если кожа может сгибаться; это формирует ограничение, определяющее расстояние между стрингерами и шпангоутами.

Рисунок 3: Элементы конструкции полумонококового фюзеляжа

Нагрузка на фюзеляж

Во время обычного полета на фюзеляж действует комбинация нагрузок от нескольких источников. Большие изгибающие нагрузки вводятся от крыла и хвостовой части, а также крутильная нагрузка от момента тангажа крыла.

Фюзеляж создает собственные аэродинамические нагрузки во время полета, на которые должна реагировать конструкция. Эти нагрузки от внешнего давления сочетаются с нагрузками от внутреннего давления, если самолет находится под давлением.

Посадочные нагрузки , введенные в фюзеляж, могут быть особенно серьезными, если посадка выполнена некачественно.

Наконец, при окончательной структурной компоновке и проекте следует также учитывать перемещения экипажа и пассажиров, а также требования к багажу.

Все эти загружения и взаимодействие между ними необходимо учитывать для получения окончательного проекта. Конструкция должна быть достаточно прочной, чтобы выдерживать эти нагрузки при коэффициенте предельной нагрузки, определяемом применимыми нормами летной годности, чтобы обеспечить безопасность экипажа и пассажиров.

Спасибо за внимание. Если вам понравился этот пост или он оказался полезным в качестве учебного пособия, представьте своих коллег и друзей на AeroToolbox.com и поделитесь им в своей любимой социальной сети.

Вам понравился этот пост? Почему бы не продолжить чтение этой серии статей о конструкции планера и рулевых поверхностях.

Пред.: Введение в конструкции

След.: Нагрузки на крыло и компоновка

Компоненты и конструкция самолета

• Справочник пилотов по авиационным знаниям,
  Monocoque
• Справочник пилотов по авиационным знаниям,
  Полумонокок
• Фюзеляж является основной структурной единицей самолета
• Фюзеляж предназначен для размещения экипажа, пассажиров, груза, приборов и другого необходимого оборудования
• • Конструкция фюзеляжей самолетов развивалась от ранних конструкций деревянных ферм до монококовых каркасных конструкций и нынешних полумонококовых каркасных конструкций.
    • • В этом методе строительства прочность и жесткость достигаются путем соединения труб (стальных или алюминиевых) для получения ряда треугольных форм, называемых фермами.
        • Отрезки труб, называемые лонжеронами, привариваются друг к другу, образуя прочно закрепленный каркас
        • Вертикальные и горизонтальные стойки привариваются к лонжеронам и придают конструкции квадратную или прямоугольную форму, если смотреть с торца
        • Дополнительные распорки необходимы для сопротивления нагрузкам, которые могут исходить с любого направления
        • Стрингеры и переборки или шпангоуты добавляются для придания формы фюзеляжу и поддержки обшивки
      • По мере развития конструкции эти конструкции были закрыты сначала тканью, а затем металлом
      • Эти обновления оптимизировали форму и повысили производительность
      • В некоторых случаях внешняя обшивка может выдерживать все или большую часть полетных нагрузок
  • Фюзеляж самолета
  • В большинстве современных самолетов используется форма этой напряженной конструкции обшивки, известная как монокок или полумонокок.
    • • В конструкции Monocoque (по-французски «единая оболочка») используется напряженная обшивка, способная выдерживать почти все нагрузки, как в алюминиевой банке для напитков
      • В монококовой конструкции буровые установки, шпангоуты и переборки различных размеров придают форму и прочность напряженной обшивке фюзеляжа [Рисунок 1]
      • Несмотря на то, что монокок очень прочный, он не очень устойчив к деформации поверхности
      • Например, алюминиевый напиток может выдерживать значительные усилия на концах банки, но если боковая сторона банки слегка деформируется, удерживая груз, она легко разрушается
      • Поскольку большинство нагрузок при скручивании и изгибе приходится на внешнюю обшивку, а не на открытый каркас, потребность во внутренних распорках была устранена или уменьшена, что позволило снизить вес и максимально увеличить пространство
      • Один из известных и новаторских методов использования монококовой конструкции был использован Джеком Нортропом
      .
      • В 1918 году он разработал новый способ изготовления монококового фюзеляжа, который использовался для Lockheed S-1 Racer
      .
      • В этом методе использовались две формованные фанерные половинки, которые склеивались вокруг деревянных обручей или стрингеров
      • Для изготовления полуоболочек вместо того, чтобы склеивать множество фанерных полос поверх формы, три больших набора еловых полос были пропитаны клеем и уложены в полукруглую бетонную форму, похожую на ванну
      • Затем под плотно зажатой крышкой в ​​полость надували резиновый баллон для прижатия фанеры к форме
      • Двадцать четыре часа спустя гладкая половина оболочки была готова к соединению с другой для создания фюзеляжа
      • Две половинки были толщиной менее четверти дюйма каждая
      • Несмотря на то, что конструкция монокока использовалась в ранний период авиации, она не появится снова в течение нескольких десятилетий из-за связанных с этим сложностей
      • Повседневные примеры конструкции монокока можно найти в автомобилестроении, где цельный кузов считается стандартным в производстве
    • • Полумонококовая конструкция, частичная или половинная, использует подконструкцию, к которой крепится обшивка самолета. Подконструкция, состоящая из переборок и/или шпангоутов различных размеров и стрингеров, усиливает напряженную обшивку, принимая на себя часть напряжения изгиба от фюзеляжа. Основная часть фюзеляжа также включает узлы крепления крыла и противопожарную перегородку. На одномоторных самолетах двигатель обычно крепится к передней части фюзеляжа. Между задней частью двигателя и кабиной экипажа или кабиной имеется огнеупорная перегородка для защиты пилота и пассажиров от случайного возгорания двигателя. Эта перегородка называется брандмауэром и обычно изготавливается из термостойкого материала, например из нержавеющей стали. Тем не менее, новым появляющимся процессом строительства является интеграция композитов или самолетов, полностью изготовленных из композитов [Рисунок 2]
• Справочник пилотов по авиационным знаниям, моноплан (слева) и биплан (справа)

• Распорка крыла
• Крылья представляют собой аэродинамические поверхности, прикрепленные к каждой стороне фюзеляжа и являющиеся основными несущими поверхностями, поддерживающими самолет в полете
• Крылья могут крепиться к верхней («высокоплан»), средней («среднеплан») или нижней («низкоплан») части фюзеляжа
• Количество крыльев также может варьироваться
  • Самолеты с одним комплектом крыльев называются монопланами, а с двумя комплектами — бипланами [Рисунок 4]
• Конструкция крыла
• Многие самолеты с высокорасположенным крылом имеют внешние распорки или подкосы крыла, которые передают полетные и посадочные нагрузки через подкосы на основную конструкцию фюзеляжа [рис. 5]
• Поскольку подкосы крыла обычно крепятся примерно посередине крыла, такой тип конструкции крыла называется полуконсольным
• Некоторые высокопланы и большинство низкопланов имеют полностью свободнонесущее крыло, рассчитанное на несущие нагрузки без внешних подкосов
• Основными конструктивными частями крыла являются лонжероны, нервюры и стрингеры [Рисунок 6]
• Они усилены фермами, двутавровыми балками, трубами или другими устройствами, включая обшивку
• Нервюры крыла определяют форму и толщину крыла (профиля)
• В большинстве современных самолетов топливные баки либо являются неотъемлемой частью конструкции крыла, либо состоят из гибких контейнеров, установленных внутри крыла
• К задней или задней кромке крыльев прикреплены управляющие поверхности двух типов, называемые элеронами и закрылками
• • Варианты конструкции предоставляют информацию о влиянии органов управления на подъемные поверхности от традиционных крыльев до крыльев, которые используют как изгиб (из-за вздутия), так и смещение (за счет изменения ЦТ самолета). Например, крыло самолета с управлением смещением веса имеет большую стреловидность, чтобы уменьшить лобовое сопротивление и обеспечить смещение веса для обеспечения управляемого полета. [Рис. 3-9] Справочники по большинству категорий самолетов доступны для заинтересованного пилота и могут быть найдены на веб-сайте Федерального авиационного управления (FAA) по адресу www.faa.gov
  .
• • Элероны (по-французски «маленькое крыло») представляют собой управляющие поверхности на каждом крыле, которые управляют самолетом вокруг его продольной оси, позволяя самолету «качать» или «кренить».
    • Это действие приводит к развороту самолета в сторону крена/крена
    • При отклонении элеронов возникает несимметричная подъемная сила (крутящий момент) относительно продольной оси и сопротивление (неблагоприятное рыскание)
  • Расположены на задней (задней) кромке каждого крыла возле внешних законцовок
    • Они проходят примерно от середины каждого крыла наружу к кончику и движутся в противоположных направлениях, создавая аэродинамические силы, заставляющие самолет крениться
  • Вилка управляет аэродинамическим профилем через систему тросов и шкивов и действует в противоположном направлении.
    • Вилка «поворачивается» влево: левый элерон поднимается, уменьшая развал и угол атаки правого крыла, что создает подъемную силу вниз
      • В то же время правый элерон опускается, увеличивая развал и угол атаки, что увеличивает подъемную силу и заставляет самолет поворачивать влево
    • Вилка «поворачивается» вправо: правый элерон поднимается вверх, уменьшая развал и угол атаки правого крыла, что создает подъемную силу вниз
      • В то же время левый элерон опускается, увеличивая развал и угол атаки левого крыла, что создает восходящую подъемную силу и заставляет самолет поворачивать вправо
  • Хотя это редкость, некоторые элероны оснащены триммерами, которые уменьшают давление на штурвал элеронов при качке

• Справочник по авиационным знаниям для пилотов, Компоненты хвостового оперения
• Справочник пилотов по авиационным знаниям, Компоненты стабилизатора
• Обычно известное как «хвостовая часть», оперение включает всю хвостовую группу, которая состоит из неподвижных поверхностей, таких как вертикальный стабилизатор или стабилизатор и горизонтальный стабилизатор; подвижные поверхности, включая руль направления и триммеры руля направления, а также руль высоты и триммеры руля высоты
• Эти подвижные поверхности используются пилотом для управления горизонтальным вращением (рысканием) и вертикальным вращением (тангажем) самолета
• В некоторых самолетах вся горизонтальная поверхность оперения может регулироваться из кабины как единое целое с целью управления тангажем или дифферентом самолета. Такие конструкции обычно называют стабилизаторами, летающими хвостовиками или плоскими хвостовиками
.
• Таким образом, оперение обеспечивает самолету курсовую и продольную уравновешенность (устойчивость), а также средство пилота для управления и маневрирования самолетом
• • Рули направления используются для управления направлением (влево или вправо) «рысканья» относительно вертикальной оси самолета
  • Как и другие основные поверхности управления, руль направления представляет собой подвижную поверхность, шарнирно соединенную с неподвижной поверхностью, которой в данном случае является вертикальный стабилизатор или плавник
  • Его действие очень похоже на действие лифтов, за исключением того, что он качается в другой плоскости — из стороны в сторону, а не вверх и вниз.
    • Не используется для разворота самолета, как часто ошибочно полагают
    • На практике управление элеронами и рулем направления используется вместе для разворота самолета, при этом элероны придают крену
      • Эти отношения имеют решающее значение для поддержания координации или создания промаха
      • Неправильно выполненные повороты на малой скорости могут вызвать штопор
  • Рули управляются пилотом ногами через систему тросов и шкивов:
    • «Шаг» на правой педали руля: руль движется вправо, создавая рыскание вправо
    • «Шаг» на левой педали руля: руль перемещается влево, создавая рыскание влево
• • Руль высоты, прикрепленный к задней части горизонтального стабилизатора, используется для перемещения носовой части самолета вверх и вниз во время полета
• • Второй тип конструкции оперения не требует руля высоты
  • Вместо этого он включает в себя цельный горизонтальный стабилизатор, который поворачивается от центральной точки шарнира
  • Этот тип конструкции называется стабилизатором и перемещается с помощью штурвала так же, как руль высоты
  • Например, когда пилот тянет штурвал назад, стабилизатор поворачивается так, что задняя кромка поднимается
  • Это увеличивает аэродинамическую нагрузку на хвост и заставляет нос самолета двигаться вверх. Стабилизаторы имеют выступ антисервопривода, проходящий через их заднюю кромку [Рисунок 3-11]
  • Выступ антисервопривода перемещается в том же направлении, что и задняя кромка стабилизатора, и помогает сделать стабилизатор менее чувствительным
  • Язычок антисервопривода также служит триммером для снятия управляющего давления и помогает удерживать стабилизатор в желаемом положении

• Поверхности управления полетом
• Поверхности управления полетом состоят из основных, второстепенных и вспомогательных органов управления [Рисунок 10]
• • Выступы представляют собой небольшие регулируемые аэродинамические устройства на задней кромке руля
  • Эти подвижные поверхности уменьшают давление на органы управления
  • Триммер контролирует нейтральную точку, как балансировка самолета на штифте с несимметричными грузами
  • Это делается либо триммерами (небольшие подвижные поверхности на руле), либо перемещением нейтрального положения всего руля вместе
  • Эти выступы могут быть установлены на элеронах, руле направления и/или руле высоты
  • • Сила воздушного потока, ударяющего о язычок, вызывает отклонение основной поверхности управления в положение, которое исправляет неуравновешенное состояние самолета
    • Самолет, правильно отбалансированный, если его потревожить, попытается вернуться в прежнее состояние из-за устойчивости самолета
    • Триммирование — это постоянная задача, требуемая после любого изменения настроек мощности, воздушной скорости, высоты или конфигурации
    • Надлежащая дифферентовка снижает нагрузку на пилота, позволяя отвлечь внимание на что-то другое, что особенно важно для полетов по приборам
    Триммеры
    • управляются с помощью системы тросов и шкивов.
      • Триммер поднят вверх: триммер опускается, создавая положительную подъемную силу, опуская нос
        • Это движение очень слабое
      • Триммер отрегулирован вниз: триммер поднимается, создавая положительную подъемную силу, поднимая нос
        • Это движение очень слабое
    • Чтобы узнать больше о том, как использовать триммер в полете, см. Триммирование самолета
  • • Сервоприводы аналогичны триммерам в том смысле, что они представляют собой небольшие вспомогательные органы управления, которые помогают снизить нагрузку на пилота за счет уменьшения сил
    • Основное отличие заключается в том, что эти вкладки работают автоматически, независимо от пилота
    • • • Вкладки, также называемые антибалансными вкладками, перемещаются в том же направлении, что и панель управления
      • • Вкладки, которые перемещаются в направлении, противоположном поверхности управления

• • Предкрылки являются частью системы управления полетом, создавая дополнительную подъемную силу на низких скоростях
  • Прикрепляются к передней кромке крыльев и предназначены для управления пилотом или автоматически бортовым компьютером
  • Предкрылки увеличивают развал крыльев/профиля
  • За счет выдвижения предкрылков создается дополнительная подъемная сила, когда самолет движется с меньшей скоростью, обычно при взлете и посадке
• • Закрылки являются частью системы управления полетом
  • Крепятся к задней кромке крыльев и управляются пилотом из кабины
  • За счет выпуска закрылков создается дополнительная подъемная сила, когда самолет движется с меньшей скоростью, обычно при взлете и посадке
  • Предкрылки и закрылки используются в сочетании друг с другом для увеличения запаса подъемной силы и срыва за счет увеличения общего развала крыльев, что позволяет воздушному судну сохранять контроль над полетом на более низких скоростях полета
  • Закрылки выдвигаются наружу от фюзеляжа почти до середины каждого крыла
  • Закрылки обычно находятся на одном уровне с поверхностью крыла во время крейсерского полета
  • В выпущенном состоянии закрылки одновременно перемещаются вниз для увеличения подъемной силы крыла при взлете и посадке [Рисунок 3-8]
• управляющие поверхности, которые управляют воздушным судном вокруг его поперечной оси, позволяя воздушному судну выполнять тангаж
  • Рули высоты крепятся к горизонтальной части хвостового оперения — стабилизатор
    • Исключением являются те установки, где вся горизонтальная поверхность представляет собой цельную конструкцию, которая может отклоняться вверх или вниз для обеспечения продольного контроля и обрезки
  • Изменение положения рулей высоты изменяет изгиб аэродинамического профиля, что увеличивает или уменьшает подъемную силу
  • При прямом нажатии на органы управления рули высоты перемещаются вниз
  • Увеличивает подъемную силу, создаваемую горизонтальным хвостовым оперением
  • Увеличенная подъемная сила толкает хвост вверх, в результате чего нос опускается
  • И наоборот, когда на колесо оказывается противодавление, рули высоты движутся вверх, уменьшая подъемную силу, создаваемую горизонтальными хвостовыми поверхностями, или, возможно, даже создавая направленную вниз силу
  • Хвост направлен вниз, а нос вверх
  • Рули высоты контролируют угол атаки крыльев
  • При противодавлении на органы управления хвост опускается, а нос поднимается, увеличивая угол атаки
  • И наоборот, при прямом давлении хвост поднимается, а нос опускается, уменьшая угол атаки
  • Стабилизатор: управляющая поверхность, кроме крыльев, обеспечивающая устойчивость
• • Предназначен для замедления дрона при пикировании или снижении, расположение и стиль различаются в зависимости от самолета и управляются переключателем в кабине
• • Подвижные выступы, расположенные на основных поверхностях управления, т. е. на элеронах, рулях высоты и рулях направления, снижающие нагрузку на пилота и позволяющие воздушному судну сохранять определенное положение без необходимости постоянного давления/вводов в систему
• • Шасси является основной опорой самолета при стоянке, рулении, взлете или посадке
  • Управляемое переднее или хвостовое колесо позволяет управлять самолетом во время всех операций на земле
  • Большинство самолетов управляются с помощью педалей руля направления, будь то носовое или хвостовое колесо
  • Кроме того, некоторые самолеты управляются дифференциальным торможением
• • Справочник пилотов по авиационным знаниям, моторный отсек
  • Силовая установка обычно включает в себя как двигатель, так и воздушный винт
  • • Основной функцией двигателя является обеспечение мощности для вращения гребного винта
    • Он также вырабатывает электроэнергию, служит источником вакуума для некоторых пилотажных приборов и в большинстве одномоторных самолетов обеспечивает источник тепла для пилота и пассажиров [Рисунок 11]
    • На самолетах с одним двигателем двигатель обычно крепится к передней части фюзеляжа
    • Между задней частью двигателя и кабиной или кабиной имеется огнеупорная перегородка для защиты пилота и пассажиров от случайного возгорания двигателя. Эта перегородка называется брандмауэром и обычно изготавливается из высокотермостойкой нержавеющей стали
    .
  • • Двигатель закрыт кожухом или гондолой, оба типа закрытых кожухов
    • Капот или гондола предназначены для упорядочения потока воздуха вокруг двигателя и облегчения охлаждения двигателя за счет подачи воздуха вокруг цилиндров
  • • Пропеллер, установленный в передней части двигателя, преобразует вращающую силу двигателя в тягу, действующую вперед силу, которая помогает самолету перемещаться по воздуху
    • Воздушный винт представляет собой вращающийся аэродинамический профиль, создающий тягу за счет аэродинамического действия
    • В задней части аэродинамического профиля воздушного винта образуется область высокого давления, а на передней части воздушного винта создается низкое давление, подобно тому, как подъемная сила создается аэродинамическим профилем, используемым в качестве несущей поверхности или крыла
    • Этот перепад давления создает тягу от винта, который, в свою очередь, тянет самолет вперед
    • Двигатели могут быть перевернуты в толкатели с гребным винтом сзади
    • На конструкцию гребного винта влияют два важных фактора, влияющих на его эффективность
    • Угол наклона лопасти гребного винта, измеренный относительно ступицы гребного винта, сохраняет угол атаки (АОА) (см. определение в Глоссарии) относительно постоянным по всему размаху лопасти гребного винта, уменьшая или устраняя возможность сваливания
    • Величина подъемной силы, создаваемой винтом, напрямую зависит от угла атаки, который представляет собой угол, под которым относительный ветер встречается с лопастью
    • Угловой угол постоянно изменяется во время полета в зависимости от направления самолета
    • Шаг определяется как расстояние, которое гребной винт прошел бы за один оборот, если бы он вращался в твердом теле
    • Сочетание этих двух факторов позволяет измерить КПД гребного винта
    • Воздушные винты обычно подбираются для конкретной комбинации самолета/силовой установки для достижения наибольшей эффективности при определенной мощности, и они тянут или толкают в зависимости от того, как установлен двигатель

• Основное различие между вертолетами и самолетами заключается в подъемной силе
• Самолеты с неподвижным крылом получают подъемную силу за счет неподвижных аэродинамических поверхностей, в то время как вертолеты используют вращающиеся аэродинамические поверхности, известные как лопасти несущего винта
• Подъем и управление относительно независимы от скорости движения вперед
• • • Органы управления движением вокруг поперечной и продольной оси вертолета
    • Он расположен по центру перед креслом пилота и изменяет плоскость траектории законцовки несущего винта для направленного полета
    • Путем изменения плоскости траектории наконечника изменяется направление тяги и достигается соответствующее предполагаемое направление движения или полета
  • • Всегда располагается слева от сиденья пилота и изменяет подъемную силу несущего винта путем уменьшения или увеличения угла атаки на всех пластинах несущего винта одинаково и в одном направлении
    • Также используется в сочетании с циклическим регулятором скорости и высоты
  • • Управляет движением вокруг вертикальной оси (рысканьем) вертолета путем изменения шага (угла атаки) пластин рулевого винта
    • Это приводит к развитию большей или меньшей силы, противодействующей крутящему моменту, создаваемому главными винтами
    • Кроме того, при отклонении пилотом педалей руля направления влево или вправо курс или направление воздушного судна изменяется влево или вправо
• • • Вращающиеся «крылья», позволяющие поднимать их на вертолетах или «винтолетах»
  • • Состоит из лопастей несущего винта, узла втулки несущего винта, тяги/рычагов управления шагом, мачты, автомата перекоса и опорного узла
    • Некоторые могут иметь ножницы и втулку в сборе
    • Все вышеперечисленные элементы работают, чтобы изменить линейное движение (толкающее/тянущее) на вращательное управляющее движение
  • • Изменяет направление и передает мощность, вырабатываемую двигателями, через приводные валы на несущий и рулевой винты в сборе
    • Основная трансмиссия также снабжена монтажными площадками для установки вспомогательного оборудования, такого как гидравлические насосы системы управления полетом, генераторы и тормоз несущего винта
    • Большинство вертолетов имеют главный, промежуточный и хвостовой редукторы

• Принципы полета — это те основные характеристики, которые воздействуют на воздушное судно
• Сбалансированный самолет — это счастливый самолет (расход топлива, эффективность и т. д.)
• По мере того, как авиастроение эволюционировало от ферменных ферменных конструкций, которым не хватало обтекаемой формы, к современным монококовым и полумонококовым конструкциям
• Все еще что-то ищете? Продолжить поиск:

• Федеральное авиационное управление — Глоссарий пилотов/диспетчеров
• Консультативный циркуляр 61-21A (Глава 2) Фюзеляж
• Консультативный циркуляр 61-21A (Глава 2) Крыло
• Консультативный циркуляр 61-21A (Глава 2) Оперение
• Консультативный циркуляр 61-21A (глава 2) Управление полетом и поверхности
• Справочник по пилотированию самолетов
• CFI Notebook.net — Устройства с высоким подъемом
• CFI Notebook.net — Устойчивость самолета
• CFI Notebook.net — Турбулентность в следе
• CFI Notebook.net — Вес и балансировка
• Справочник по полетам по приборам (2-2) Обзор основ аэродинамики

---

Что такое фюзеляж самолета?

• Один из самых важных элементов

Из всех конструктивных элементов самолета фюзеляж является одним из самых важных.

Фюзеляж — это «корпус» самолета , его основная конструкция; это оболочка, в которой находится кабина, место для перевозки пассажиров или грузовой отсек. Это также каркас, к которому крепятся другие основные детали , такие как крылья, хвостовое оперение или шасси.

Здесь мы говорим о фюзеляже самолета : для чего он используется, из чего сделан и сколько существует различных типов фюзеляжа. Не пропустите!

Для чего нужен фюзеляж?

Так же, как и в автомобилях или других транспортных средствах, самолет должен иметь фюзеляж , так как он обеспечивает аэродинамическую форму и повышает безопасность самолета, защищая самое ценное: то, что находится внутри него. Таким образом, основные функции фюзеляжа следующие:

• Он формирует самолет и обеспечивает необходимую аэродинамику для выполняемого типа полета.
• Он служит сборочная база для различных частей самолета.
• Он распределяет силы по всей своей поверхности.
• Это защитный барьер для пассажиров в случае аварии.

Кроме того, внутренняя часть фюзеляжа самолета может иметь несколько частей в зависимости от назначения: кабина пилота, несколько зон для пассажиров и экипажа, часть для пассажирского багажа или вся внутренняя часть для груза.

Типы фюзеляжей

Авиация — это отрасль, которая всегда находится в авангарде исследований и разработок, поэтому постоянно появляются разные конструкции для одной и той же функции .

Таким образом, существует несколько типов фюзеляжей самолетов в зависимости от поглощения усилия (монокок/полумонокок), размера (широкий/узкий) или способа изготовления (решетчатый или трубчатый).

Несущий фюзеляж

Несущий фюзеляж представляет собой трубчатую конструкцию с шпангоутами покрыты листовым металлом или волокном. У них прочный планер, и они могут летать на большой высоте.

В несущих планерах обшивка отвечает за выдерживание всех сил , поэтому она должна быть определенной толщины. Благодаря своей прочности и простоте это наиболее распространенный тип фюзеляжа, используемый в самолетах авиации общего назначения.

В этих фюзеляжах наиболее часто используемым материалом является волокно , которое позволяет легче формовать желаемую форму, а также является очень легким материалом.

Полумонококовый фюзеляж

Для конструкции больших коммерческих самолетов чаще всего используется полумонококовый фюзеляж. Это потому, что в некотором роде необходимо облегчить вес покрытия, способного выдержать все силы.

По этой причине в полумонококовых фюзеляжах имеется оплетка , образованная лонжеронами, шпангоутами и самой обшивкой . Таким образом, силы распределяются по всей длине фюзеляжа, и можно облегчить вес за счет использования гораздо более тонкой металлической обшивки.

Наиболее часто используемый материал в конструкции полумонококовых фюзеляжей — дюралюминий , также известный как авиационный алюминий . Этот материал представляет собой сплав алюминия с медью, марганцем, магнием и кремнием.

Широкий и узкий фюзеляжи

Фюзеляжи или планеры также можно классифицировать по размеру, диаметру или внутреннему объему.

Узкофюзеляжные самолеты — это самолеты с одним проходом , разделяющим пассажирские сиденья на два блока рядов.

Однако широкофюзеляжные самолеты имеют более одного прохода для разделения сидений. В этих самолетах мы можем найти конфигурации 3-4-3 ряда, разделенных двумя проходами, или даже 3-5-3, что является самой широкой из всех компоновок прохода.

Решетчатый или трубчатый фюзеляж

Другим типом фюзеляжа является решетчатый фюзеляж, который состоит из сети стальных труб , которые служат для соединения шпангоутов самолета. Одна из старейших форм постройки и поэтому не соответствует сегодняшним потребностям в скорости и безопасности в полете.

Решетчатый фюзеляж , также называемый трубчатым, состоит из шпангоутов, лонжеронов и диагоналей , покрытых парусиной, деревом или металлом. Это очень легкое, но не очень прочное покрытие.

Существует несколько подтипов внутри решетчатого фюзеляжа, например, фюзеляж Warren, фюзеляж Pratt или фюзеляж Geodesic.

На заре авиации решетчатый фюзеляж был безопасной и экономичной формой производства, которая с развитием двигателей была заменена другими более безопасными режимами , подходящими для более высоких скоростей.

Другие элементы фюзеляжа: переборки

Вы знаете, что фюзеляж представляет собой герметичную конструкцию , но элементы, которые делают это возможным, — это герметичные переборки.

Герметичные переборки отвечают за герметизацию всей конструкции фюзеляжа , как спереди, так и сзади, делая его почти герметичным салоном и обеспечивая Поддерживаемые нагрузки от давления распределяются равномерно.

Но переборки не только выполняют функцию кабины для экипажа и пассажиров, они также выполняют конструктивную функцию , активно способствуя увеличению прочности фюзеляжа.

Все 6 /Аэрокосмическая промышленность 0 /Воздушное право 0 /Авиация 0 /Новости авиации 0 /Связь 0 /Хочешь стать пилотом? 0 /General Knowledge 3 /Human Performance 0 /Legislation 0 /Malaga Airport 0 /Meteorology 1 /Navigation 1 /Operational Procedures 3 /Performance 0 /Press 0 /Принципы полета 1 /Новости RPAS 0 /Симуляторы 0

Как образуются облака?

10 августа 2022 г. /by Rosa

Еда в самолете: почему она хуже на вкус?

8 августа 2022 г./от Rosa

Турбулентный след: что это такое? Это опасно?

5 августа 2022 г./от Rosa

Что такое ETOPS или расширенные операции

3 августа 2022 г./от Rosa

Что такое UTC или всемирное координированное время

Есть ли у самолетов задняя передача?

28 июля 2022 г./by Rosa

Конструкции самолетов с неподвижным крылом

Фюзеляж

Фюзеляж — это основная конструкция или корпус самолета. Он обеспечивает пространство для груза, органов управления, аксессуаров, пассажиров и другого оборудования. В однодвигательных самолетах силовая установка находится в фюзеляже. В многодвигательных самолетах двигатели могут быть либо в фюзеляже, прикреплены к фюзеляжу, либо подвешены к конструкции крыла. Существует два основных типа конструкции фюзеляжа: ферменная и несущая.

Тип фермы

Ферма представляет собой жесткую конструкцию, состоящую из таких элементов, как балки, распорки и стержни, которые противостоят деформации под действием приложенных нагрузок. Ферменный фюзеляж обычно обтянут тканью. Каркас фюзеляжа ферменного типа обычно изготавливается из стальных труб, сваренных вместе таким образом, что все элементы фермы могут выдерживать нагрузки как на растяжение, так и на сжатие. [Рис. 1]

Рис. 1. Фюзеляж ферменного типа. В ферме Уоррена в основном используются диагональные связи 9.1031

В некоторых самолетах, в основном в легких однодвигательных моделях, ферменные каркасы фюзеляжа могут быть изготовлены из алюминиевого сплава и могут быть скреплены заклепками или болтами в одно целое, а поперечные связи достигаются с помощью сплошных стержней или труб.

Тип монокок

Прочность фюзеляжа в основном зависит от прочности обшивки или обшивки, способной выдерживать основные нагрузки. Конструкция может быть разделена на два класса:

1. Монокок
2. Semimonocoque

Различные части одного и того же фюзеляжа могут принадлежать к любому из двух классов, но считается, что большинство современных самолетов имеют конструкцию типа semimonocoque.

Настоящая монококовая конструкция использует шпангоуты, шпангоуты и переборки для придания формы фюзеляжу. [Рисунок 2] Самые тяжелые из этих конструктивных элементов расположены с интервалами, чтобы нести сосредоточенные нагрузки, и в точках, где фитинги используются для крепления других узлов, таких как крылья, силовые установки и стабилизаторы. Поскольку других элементов жесткости нет, обшивка должна выдерживать первичные напряжения и сохранять жесткость фюзеляжа. Таким образом, самая большая проблема, связанная с конструкцией монокока, заключается в сохранении достаточной прочности при сохранении веса в допустимых пределах.

Рисунок 2. Сайлет с использованием монокок -конструкции

Семимонококо -тип

, чтобы преодолеть прочность/веса. Он также состоит из узлов рамы, переборок и шпангоутов, используемых в конструкции монокока, но, кроме того, обшивка усилена продольными элементами, называемыми лонжеронами. Лонжероны обычно проходят через несколько элементов рамы и помогают обшивке выдерживать основные изгибающие нагрузки. Обычно они изготавливаются из алюминиевого сплава либо в виде цельной детали, либо в виде сборной конструкции.

Стрингеры также используются в полумонококовом фюзеляже. Эти лонжероны обычно более многочисленны и легче по весу, чем лонжероны. Они бывают разных форм и обычно изготавливаются из цельного профиля из алюминиевого сплава или формованного алюминия. Стрингеры обладают некоторой жесткостью, но в основном используются для придания формы и крепления обшивки. Стрингеры и лонжероны вместе предотвращают изгибание фюзеляжа растяжением и сжатием. [Рис. 3]

Рис. 3. Наиболее распространенная конструкция планера — полумонокок

Также могут использоваться другие связи между лонжеронами и стрингерами. Эти дополнительные опорные элементы, часто называемые перемычками, могут быть установлены вертикально или по диагонали. Следует отметить, что производители используют различную номенклатуру для описания элементов конструкции. Например, между некоторыми кольцами, рамами и шпангоутами часто бывает небольшая разница. Один производитель может называть один и тот же тип бандажа кольцом или рамой. Инструкции и спецификации производителя для конкретного самолета являются лучшим руководством.

Полумонококовый фюзеляж изготовлен в основном из сплавов алюминия и магния, хотя сталь и титан иногда встречаются в зонах высоких температур. По отдельности ни один из вышеупомянутых компонентов не обладает достаточной прочностью, чтобы выдерживать нагрузки, возникающие во время полета и приземления. Но в сочетании эти компоненты образуют прочную жесткую основу. Это достигается с помощью косынок, заклепок, гаек и болтов, винтов и даже сварки трением с перемешиванием. Косынка — это тип соединительного кронштейна, который добавляет прочности. [Рисунок 4]

Рис. 4. Косынки используются для повышения прочности стрингеры, распорки, перемычки и т. д. Все они предназначены для соединения друг с другом и с обшивкой для достижения полной прочности конструкции полумонокока. Важно понимать, что часть нагрузки приходится на металлическую обшивку или покрытие. Толщина обшивки фюзеляжа может варьироваться в зависимости от нагрузки и напряжений, возникающих в конкретном месте. Полумонококовый фюзеляж имеет множество преимуществ. Переборки, шпангоуты, стрингеры и лонжероны облегчают проектирование и изготовление обтекаемого фюзеляжа, который одновременно является жестким и прочным. Распределение нагрузки между этими структурами и обшивкой означает, что ни одна деталь не является критической. Это означает, что полумонококовый фюзеляж из-за своей конструкции с напряженной обшивкой может выдерживать значительные повреждения и при этом быть достаточно прочным, чтобы держаться вместе. Фюзеляжи обычно состоят из двух или более секций. На небольших самолетах они обычно состоят из двух или трех секций, в то время как более крупные самолеты перед сборкой могут состоять из шести или более секций. Герметизация Многие самолеты находятся под давлением. Это означает, что после взлета в кабину нагнетается воздух и устанавливается разница давлений между воздухом внутри кабины и воздухом снаружи кабины. Этот дифференциал регулируется и поддерживается. Таким образом, обеспечивается достаточное количество кислорода, чтобы пассажиры могли нормально дышать и передвигаться по салону без специального оборудования на больших высотах. Наддув вызывает значительные нагрузки на конструкцию фюзеляжа и усложняет конструкцию. В дополнение к выдерживанию разницы давлений между воздухом внутри и снаружи кабины, циклическое переключение с негерметичного на герметизированное и обратно в каждом полете вызывает усталость металла. Чтобы справиться с этими ударами и другими нагрузками в полете, почти все герметичные самолеты имеют полумонококовую конструкцию. Герметичные конструкции фюзеляжа проходят обширные периодические проверки, чтобы убедиться, что любые повреждения обнаружены и устранены. Повторяющаяся слабость или отказ в области конструкции может потребовать модификации или изменения конструкции секции фюзеляжа. СВЯЗАННЫЕ СООБЩЕНИЯ Дизайн | Аэробус Развитие этапов В рамках технико-экономического обоснования и концепции исследуются ожидания и требования рынка. Различные варианты объединяются, чтобы создать общую концепцию самолета с использованием новейших технологий, структурных концепций и архитектуры систем. Результатом является спецификация продукта для начала детального проектирования деталей и спецификации элементов системы от поставщиков оборудования. Характеристики продукта моделируются в мельчайших деталях. На этапе проектирования выполняется определение и определение размеров всех элементарных частей и их сопряжений, а оборудование, двигатели и шасси разрабатываются по цепочке поставок.   На этапах интеграции и квалификации производятся и собираются детали — как для испытательных образцов на испытательных стендах, так и для первого самолета, который будет обслуживать программу летных испытаний. Тесты организованы в виде пирамиды, начиная от небольших лабораторных испытаний (через интеграционные тесты для проверки поведения полных систем) и заканчивая полномасштабными структурными испытаниями и летными испытаниями. Целью всех этих испытаний является проверка прогнозируемого поведения систем, конструкции и самолета и демонстрация их способности выдерживать условия, значительно превышающие ожидаемые в течение срока службы самолета, включая также все возможные случаи отказов. Роли команды дизайнеров При разработке самолета многие дисциплины работают вместе, чтобы оптимизировать конструкцию. Архитекторы самолетов определяют общую концепцию и интегрируют решения для обеспечения сбалансированной конструкции, отвечающей всем требованиям, в то время как специалисты по аэродинамике находят оптимальную форму крыла и предоставляют аэродинамические данные по характеристикам, нагрузкам и управляемости. Роль инженеров-нагрузчиков заключается в установлении размеров нагрузок для всех компонентов с учетом всех возможных вариантов нагрузки, с которыми самолет может столкнуться во время эксплуатации. Инженеры-конструкторы определяют структурную компоновку и выполняют сайдинг частей, чтобы выдерживать максимальные нагрузки, в то время как системные инженеры определяют архитектуру для выполнения всех необходимых функций в самолете и устанавливают спецификации для поставщиков оборудования. Инженеры по эксплуатации несут ответственность за обеспечение ремонтопригодности конструкции и доступности деталей. Задача промышленных архитекторов состоит в том, чтобы определить наилучшую промышленную систему и процесс сборки, в то время как эксперты по затратам прогнозируют стоимость компонентов и помогают с подходами «проектирование-стоимость», которые снижают затраты. Инженерное дело в действии Разработка самолета объединяет междисциплинарные команды, которые работают в тесной совместной среде, объединяя команды с разными навыками, включая различные инженерные дисциплины, а также производство, обслуживание клиентов и закупки. Междисциплинарный аспект является ключевым в концепции параллельного проектирования в Airbus, где все соответствующие навыки объединяются с целью сокращения времени и усилий, необходимых при разработке самолета. Параллельное проектирование в компании характеризуется сильным спонсорством на высшем инженерном уровне и дисциплиной во всех организациях для определения и полного применения общих процессов и общих методов, которые поддерживаются общими инструментами. Разработка нового самолета сегодня глубоко погружена в цифровой мир. Цифровой макет находится в центре, а члены команды используют виртуальную и искусственную реальность, помогая определить основную геометрию самолета и определить расположение систем и оборудования. Еще одна важная функция цифрового макета — позволить группам, ответственным за техническую поддержку конструкции, оценить, насколько легко можно выполнять операции по техническому обслуживанию после того, как самолет находится в эксплуатации. Все чаще используются методы системного проектирования на основе моделей (MSBE) для обеспечения согласованной и прослеживаемой связи от миссии и операций до распределения функций по компонентам. Многие взаимозависимости оцениваются с использованием возможностей междисциплинарного анализа и оптимизации для изучения проектного пространства и поиска наилучшего решения. Определение кабин для пассажиров Поскольку мебель для салона, сиденья и другие элементы выбираются и покупаются эксплуатантом, Airbus работает с ними рука об руку, чтобы определить наилучшее соответствие требованиям рынка и обслуживанию на борту, предоставляя ряд вариантов настройки, из которых можно выбрать наиболее эффективную планировку. В ходе серии совещаний по определению салона клиент работает с Airbus над особенностями, шаг за шагом продвигаясь по каждому товару, чтобы прийти к окончательному решению. После того, как обе стороны зафиксировали основную концепцию салона и требования, они достигают Замораживания договорных определений (CDF) и подписывают контракт. Airbus собирает салон, доставляя все детали в самолет перед выполнением окончательной физической проверки с авиакомпанией. Конструкторские бюро по всему миру Airbus полагается на свою сеть региональных объектов для проектной и инженерной деятельности. Эта работа возложена на конструкторские бюро и инжиниринговые центры, расположенные в Европе и простирающиеся до Северной Америки, Индии и Китая. Конструкторское бюро в штаб-квартире Airbus в Тулузе, Франция, занимается компетенциями высшего уровня, такими как архитектурная интеграция, общее проектирование, структурное проектирование и расчеты, интеграционные испытания и системы, а также двигательные установки.