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

Что такое фюзеляж самолета? Схема, устройство, элементы конструкции

Фюзеляж пассажирского самолета связывает крылья, оперение и в некоторых случаях шасси. Он предназначается для размещения оборудования, экипажа, грузов. Самолет без фюзеляжа именуется летающим крылом. В его утолщенном отсеке располагается все, что находится в корпусе обычного аппарата. Рассмотрим далее подробно, что такое фюзеляж самолета. Фото этого компонента будет также представлено в статье.

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.

Внешняя форма

Геометрия фюзеляжа самолета представлена осесимметричным телом с плавным сужением к хвостовой и носовой частям. При такой форме обеспечивается минимальная площадь поверхности при заданных габаритах. Соответственно, снижается масса обшивки, уменьшается сопротивление. Небольшой вес дает определенные преимущества при воздействии избыточного давления в герметичные кабины. Однако по ряду соображений такая идеальная форма не соблюдается. Плавность обводов нарушают, в частности, такие элементы фюзеляжа самолета, как фонари кабины, антенны радиолокаторов. Это, в свою очередь, приводит к повышению сопротивления и увеличению массы. Этот же эффект имеет место при отступлении от плавных форм в хвостовых отсеках. В данном случае обеспечивается увеличение угла опрокидывания или укорочение рампы и грузового люка.

Нагрузки

Разъясняя, что такое фюзеляж самолета (фото, представленное в статье, иллюстрирует его особенности), необходимо сказать о воздействиях, которые он испытывает. При посадке и в полете на этот компонент действуют:

1. Силы, передающиеся от присоединенных компонентов. К ним, в частности, относят крылья, шасси, оперение, силовую установку и пр.
2. Массовое инерционное воздействие оборудования, грузов, агрегатов, которые находятся непосредственно в нем.
3. Аэродинамические силы, которые распределены по поверхности.
4. Инерционное воздействие собственной массы. Его оказывает сама конструкция фюзеляжа самолета.
5. Силы излишнего давления в отсеках оборудования, герметичных кабинах.

Все указанные нагрузки полностью сбалансированы. Рассматривая, что такое фюзеляж самолета в рамках строительной механики, можно представить его в виде коробчатой балки. В любом сечении на нее воздействуют горизонтальные и вертикальные силы, крутящий момент. В герметичных отсеках к ним добавляется излишнее внутреннее давление.

Рациональность модуля

Наиболее оптимальной считается такая схема фюзеляжа самолета, при которой он сможет воспринимать все указанные выше нагрузки при достаточно небольшом собственном весе. Тонкостенная оболочка в этом случае закрепляется на силовом каркасе. Рациональность обеспечивается полноценным использованием обшивки. В том месте, где находится фюзеляж у самолета, существуют местные аэродинамические силы, внутреннее избыточное давление, общая силовая работа. Тонкостенная оболочка, подкрепляясь изнутри каркасом, максимально удовлетворяет требованиям удобства компоновки, обеспечивает технологическую простоту, эксплуатационные характеристики. Такое устройство фюзеляжа самолета именуется балочным. Ранее использовались ферменные модули. Они существенно проигрывали балочным по своей массе. Что такое фюзеляж самолета ферменного типа? Обшивка в данном случае полностью исключается из силовой работы. Она воспринимает только местные аэродинамические нагрузки. Если говорить о том, что такое фюзеляж самолета в данном случае, то его можно определить как дополнительный модуль, увеличивающий общую массу аппарата. Пространственная ферма существенно осложняет компоновку груза. Недостатки такого модуля привели к тому, что в современном самолетостроении они практически не используются. Их применение целесообразно только на тихоходных легких аппаратах малой авиации.

Классификация

Существует три типа самолетных фюзеляжей:

1. Обшивочные.
2. Лонжеронный.
3. Стрингерный.

Последние два отличаются друг от друга формой и площадью в поперечном сечении. Продольный набор в том месте, где находится фюзеляж у самолета, состоит из стрингеров и лонжеронов. Обшивочный модуль в поперечном сечении включает в себя шпангоуты. Они обеспечивают сохранение заданной формы при деформациях оболочки и передачу сосредоточенных и распределенных нагрузок. В месте, где у самолета фюзеляж, присутствуют участки, в которых может быть большая концентрация сил. Для предотвращения деформации в этих случаях устанавливают усиленные шпангоуты. В балочных модулях воздействие любого направления воспринимается полностью обшивкой. В ней возникает касательный поток усилий. Их распределение зависит от направления внешнего воздействия и формы поперечного сечения модуля. Обшивка также полностью воспринимает крутящий момент. В этом случае касательный поток равномерно распределяется по периметру. Оболочка при этом, как правило, имеет однозамкнутый контур в поперечном сечении. На участках, где присутствуют вырезы в оболочке, устанавливают силовые окантовки. Они обеспечивают в этих зонах передачу всех усилий.

Стрингеры и лонжероны

Продольные части фюзеляжа самолета проходят обычно по всей его длине. Вместе с обшивкой они принимают нормальные усилия сгиба. Изготовление простых стрингеров и лонжеронов осуществляется, как правило, из гнутых или прессованных профилей с разным сечением. Продольные элементы имеют большую жесткость. При больших нагрузках в некоторых случаях могут устанавливаться составные лонжероны. Они включают в себя несколько профилей, соединенных друг с другом. При окантовке вырезов большого размера применяют бимсы — продольные элементы коробчатого сечения. Они изготавливаются из прессованных профилей, которые связываются между собой обшивкой и стенками.

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.

Обшивка

Она выполняется из металлических листов. Их формируют по профилю поверхности корпуса и закрепляют. Стыки листов располагают по поперечным и продольным частям модуля. Для обшивочных каркасов используются монолитные реберные панели. В последнее время достаточно распространено использование композитных материалов.

Соединение компонентов

Обшивка может крепиться к шпангоутам или стрингерам либо одновременно и к тем и к другим. Первый вариант используется в обшивочных модулях. При закреплении только к стрингерам применяют заклепочные продольные швы. Поперечное соединение при этом отсутствует. Это улучшает аэродинамические свойства модуля. Но в этом случае при меньших нагрузках обшивка теряет свою устойчивость. Это приводит к увеличению веса конструкции. Для предотвращения этого оболочка часто связывается со шпангоутом компенсатором — дополнительной накладкой.

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.

Крепление агрегатов

Узлы соединения устанавливают на усиленных шпангоутах. Они исполняют функцию жесткого диска. За счет них осуществляется распределение сосредоточенных продольных нагрузок. Стыковые узлы должны связываться с силовыми лонжеронами. Для снижения массы всей конструкции фюзеляжа целесообразно уменьшить количество усиленных шпангоутов. На каждом таком элементе может располагаться несколько узлов крепления агрегатов.

Крылья

В качестве специфической особенности крепления этих деталей выступает уравновешивание изгибающих моментов в этом стыке консолей крыла. Рациональным будет считаться балансировка правого и левого элементов на центроплане, проходящем сквозь фюзеляж. Для лонжеронного типа модуля достаточно пропустить продольные элементы — по ним будет осуществляться уравновешивание сгиба. Для соединения моноблочных и кессонных крыльев сквозь корпус должны проходить все силовые панели. Если по каким-то причинам пропуск элементов через фюзеляж осуществить нельзя, изгибающие моменты справа и слева должны замыкаться на силовых шпангоутах. Такое решение, однако, может применяться для лонжеронных крыльев, поскольку количество деталей в них небольшое. Моноблочные и кессонные компоненты потребуют большего числа усиленных шпангоутов. Это достаточно сложно выполнить на конструкции. В таких случаях целесообразно воспользоваться лонжеронной схемой.

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.

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.

Герметичные кабины

При полете на большой высоте в них поддерживается излишнее давление. Для обеспечения минимальной массы герметичных кабин их выполняют в форме сферы или цилиндра со сферическими днищами. При этом необходимо усиление шпангоута, расположенного на стыке сегментов. Это требуется потому, что он принимает довольно большую сжимающую нагрузку. В герметичных кабинах обшивка при нагрузке излишним давлением не испытывает изгибных деформаций. Она работает исключительно на растяжение. В некоторых случаях от указанной формы приходится отступать. Это, в свою очередь, приводит к увеличению веса всей конструкции. Для обеспечения необходимой жесткости на изгиб используются плоские панели. Находясь под воздействием избыточного давления, они подкреплены поперечными и продольными балками (ребрами). Для усиления жесткости деталей панели выполняют в виде трехслойных конструкций. В кабинах должна обеспечиваться надежная герметизация по всем болтовым и заклепочным швам. Для этого используются специальные ленты. Их пропитывают герметиком, промазывают невысыхающей мастикой, покрывают специальными составами с последующей сушкой. На стыках листов обшивки применяют заклепочные многорядные швы с небольшим шагом. Особо тщательно обрабатываются герметиком люки, окна, фонари, двери. Герметизация обеспечивается за счет использования специальных уплотнительных средств. Это могут быть резиновые жгуты, ленты, надувные трубки, прокладки.

Обязательные мероприятия

Для обеспечения исполнения требований, которые предъявляются к фюзеляжу самолета, должны быть выполнены определенные действия. К ним относят:

1. Выбор таких значений параметров и внешних форм корпуса, при которых лобовое сопротивление будет снижено до минимума, а полезный объем, соответственно, будет оптимальным.
2. Использование несущих фюзеляжей. За счет них создается значительная подъемная сила. За счет этого можно уменьшить массу и площадь крыла.
3. Рациональное использование полезных объемов. Это достигается повышением плотности компоновки, компактным размещением груза в области центра масс. В этом случае будут уменьшаться массовые моменты инерции и улучшаться характеристики маневренности. Сужение диапазона изменения центровок при выгорании топлива, разных вариантах загрузки обеспечивает большую устойчивость и лучшую управляемость.
4. Согласование силовых схем фюзеляжа и агрегатов, присоединенных к нему. При этом должны быть надежное крепление, уравновешивание и передача нагрузок от силовых деталей крыла, шасси, оперения, установок к корпусу.
5. Обеспечение удобства входа/выхода экипажа, пассажиров, швартовки, загрузки/выгрузки предметов, оборудования, вещей, предназначенных для транспортировки.
6. Обеспечение удобного подхода к разным агрегатам. Это необходимо главным образом для осуществления осмотра и ремонта.

Для экипажа и пассажиров должны быть созданы необходимые условия, а также надлежащий уровень комфорта во время перелета на больших высотах. Обязательным требованием является обеспечение звуко- и теплоизоляции кабин, возможности безопасного и быстрого аварийного выхода из салона. Для экипажа также должны быть созданы комфортные условия. В частности, пилотам должен быть обеспечен хороший обзор, удобство при полете и управлении самолетом.

Фюзеляж — Википедия

Фюзеля́ж (фр. fuselage, от fuseau — веретено) — корпус летательного аппарата. Связывает между собой консоли крыла, оперение и (иногда) шасси. Фюзеляж пилотируемого летательного аппарата (например, самолёта) предназначен для размещения экипажа, оборудования и целевой нагрузки. В фюзеляже может размещаться топливо, шасси, двигатели.

Конструкция самолёта типа летающее крыло, в утолщённой части которого размещается всё, что обычно размещают в фюзеляже, традиционно считается безфюзеляжной, потому рассматривается отдельно.

Общие сведения

Являясь строительной основой конструкции самолёта, он объединяет в силовом отношении в единое целое все его части. Основным требованием к фюзеляжу является выполнение им своего функционального назначения в соответствии с назначением самолёта и условиями его использования при наименьшей массе конструкции фюзеляжа.

Выполнение этого требования достигается:

• выбором таких внешних форм и значений параметров фюзеляжа, при которых получаются минимальное его лобовое сопротивление и наибольшие полезные объёмы при определившихся габаритах;
• использованием несущих фюзеляжей, создающих значительную (до 40 %) подъёмную силу в интегральных схемах самолёта (например, Ту-160). Это позволяет уменьшить площадь крыла и снизить его массу;
• рациональным использованием полезных объёмов за счёт повышения плотности компоновки, а также за счёт более компактного размещения грузов вблизи ЦМ. Последнее способствует уменьшению массовых моментов инерции и улучшению характеристик маневренности, а сужение диапазона изменения центровок при различных вариантах загрузки, выгорании топлива, расходе боеприпасов обеспечивает большую стабильность характеристик устойчивости и управляемости самолёта;
• согласованием силовой схемы фюзеляжа с силовыми схемами присоединённых к нему агрегатов. При этом необходимо обеспечить: надёжное крепление, передачу и уравновешивание нагрузок от силовых элементов крыла, оперения, шасси, силовой установки на силовых элементах фюзеляжа; восприятие массовых сил от целевой нагрузки, оборудования и от конструкции фюзеляжа, а также от аэродинамической нагрузки, действующей на фюзеляж, и нагрузки от избыточного давления в гермокабине.
• Должно быть обеспечено удобство подходов к различным агрегатам, размещённым в фюзеляже, для их осмотра и ремонта; удобство входа и выхода экипажа и пассажиров, выброса десантников и вооружения, удобство погрузки, швартовки и выгрузки предназначенных для перевозки грузов. Пассажирам и экипажу должны быть обеспечены необходимые жизненные условия и определённый уровень комфорта при полёте на большой высоте, тепло- и звукоизоляция кабин, возможность быстрого и безопасного аварийного покидания самолёта, экипажу — хороший обзор.

Нагрузки, действующие на фюзеляж

В полёте и при посадке на фюзеляж действуют следующие нагрузки:

• силы, передающиеся на фюзеляж от присоединённых к нему частей самолёта — крыла, оперения, шасси, силовой установки и др.,
• массовые инерционные силы агрегатов, грузов, оборудования, расположенных в фюзеляже, и инерционные силы от собственной массы конструкции фюзеляжа,
• аэродинамические силы, распределённые по поверхности фюзеляжа,
• силы избыточного давления в герметических кабинах, отсеках оборудования, каналах воздухозаборников.

Перечисленные нагрузки с учётом принципа Д’Аламбера полностью уравновешены на фюзеляже.

С точки зрения строительной механики фюзеляж можно рассматривать как коробчатую балку, закреплённую на крыле и загруженную перечисленными выше нагрузками. В любом сечении такой балки действуют вертикальные и горизонтальные составляющие перерезывающих сил, изгибающих моментов, а также крутящий момент. В герметичных отсеках к этим нагрузкам добавляются усилия от избыточного внутреннего давления.

Виды фюзеляжей

• Узкофюзеляжный
• Широкофюзеляжный
• Однопалубный
• Двухпалубный
• Плоскофюзеляжный

Внешние формы фюзеляжа

Наивыгоднейшей формой фюзеляжа является осесимметричное тело вращения с плавным сужением в носовой и хвостовой частях. Такая форма обеспечивает минимальную при заданных габаритах площадь поверхности, а значит и минимальную массу обшивки, и минимальное сопротивление трения фюзеляжа.

Круглое сечение тела вращения выгодно по массе и при действии избыточного давления в гермокабинах. Однако по компоновочным и иным соображениям от такой идеальной формы приходится отступать. Так, фонари кабины экипажа, воздухозаборники, антенны радиолокаторов нарушают плавность обводов и приводят к увеличению сопротивления и массы фюзеляжа. Такой же эффект даёт и отступление от плавных форм в хвостовых отсеках фюзеляжа с целью увеличения угла опрокидывания или для укорочения погрузочного люка и рампы.

Поперечное сечение фюзеляжа обычно определяется условиями компоновки грузов, двигателей, пассажирских салонов.

Конструктивно-силовые схемы фюзеляжа

Наиболее рациональной конструкцией, способной воспринимать все перечисленные выше нагрузки при минимальной собственной массе, является тонкостенная пространственная оболочка, подкрепленная изнутри силовым каркасом. Рациональность такой оболочки обеспечивается полноценным использованием её работающей обшивки как при восприятии местной аэродинамической нагрузки, внутреннего избыточного давления, так и в общей силовой работе, которая состоит в том, что обшивка воспринимает всю перерезывающую силу, весь крутящий момент и участвует в восприятии изгибающих моментов. Каркасированная оболочка наилучшим образом удовлетворяет и требованиям удобства компоновки, обеспечения технологической простоты, а также живучести и эксплуатационной технологичности. С точки зрения силовой работы такая оболочка рассматривается как тонкостенная коробчатая балка, вследствие чего силовую схему подобных фюзеляжей принято называть балочной.

Используемые ранее фюзеляжи ферменной конструкции неизбежно проигрывают балочным по массе конструкции в связи с тем, что обшивка ферменных фюзеляжей полностью исключена из общей силовой работы, воспринимая только местную воздушную нагрузку и являясь, таким образом, дополнительным конструктивным элементом, увеличивающим массу конструкции. Пространственная ферма затрудняет и компоновку грузов в фюзеляже. Всё это привело к тому, что ферменные фюзеляжи в настоящее время полностью вытеснены балочными и их применение оправдано лишь на лёгких тихоходных самолётах «малой» авиации. Поэтому в дальнейшем ферменные фюзеляжи не рассматриваются.

Балочные фюзеляжи делятся на три основных разновидности:

Продольный набор балочного фюзеляжа состоит из лонжеронов и стрингеров. Лонжерон отличается от стрингера формой и большей площадью поперечного сечения. Обшивочный фюзеляж продольного набора не имеет. Поперечный набор фюзеляжа состоит из шпангоутов, обеспечивающих сохранение при деформациях заданной формы поперечного сечения оболочки и передачу на обшивку распределённых и сосредоточенных нагрузок. В местах приложения к фюзеляжу больших сосредоточенных сил устанавливаются усиленные шпангоуты.

В балочных фюзеляжах перерезывающая сила любого направления полностью воспринимается обшивкой, в которой возникает поток касательных усилий. Закон распределения этих усилий по контуру оболочки зависит от направления внешней нагрузки и от формы поперечного сечения фюзеляжа.

Крутящий момент также полностью воспринимается обшивкой. Поток касательных усилий в этом случае равномерно распределён по периметру оболочки, имеющей, как правило, однозамкнутый контур поперечного сечения. Восприятие изгибающих моментов фюзеляжа определяется типом балочного фюзеляжа. В местах вырезов в оболочке устанавливаются силовые окантовки, обеспечивающие передачу всех усилий в зоне выреза.

Лонжероны и стрингеры

Продольные элементы каркаса, проходящие, как правило, по всей длине фюзеляжа. Совместно с обшивкой они воспринимают нормальные усилия при изгибе фюзеляжа. Простые стрингеры и лонжероны обычно изготавливаются из прессованных или гнутых профилей различного сечения. Стрингеры распределяют нагрузку равномерно по обшивке, лонжероны в свою очередь обеспечивают общую жесткость конструкции.

При больших нагрузках могут использоваться составные лонжероны, состоящие из нескольких соединённых между собой профилей.

Для окантовки больших вырезов в фюзеляже часто используются лонжероны коробчатого сечения — бимсы, которые состоят из прессованных профилей, связанных между собой стенками и обшивкой

Шпангоуты

Поперечные элементы набора. Делятся на нормальные и усиленные. Нормальные обеспечивают сохранение формы поперечного сечения фюзеляжа. Усиленные шпангоуты устанавливаются в местах передачи на фюзеляж больших сосредоточенных нагрузок. На них располагаются стыковые узлы агрегатов, узлы крепления грузов, двигателей, крупного оборудования, перегородки гермоотсеков и т. п. Силовые шпангоуты могут устанавливаться по границам больших вырезов в фюзеляже. Нормальные шпангоуты обычно имеют рамную конструкцию и изготавливаются штамповкой или фрезеровкой.

Усиленные шпангоуты выполняются в виде замкнутой рамы обычно двутаврового или швеллерного сечения. Рама шпангоута распределяет внешнюю нагрузку по периметру обшивки, поток касательных усилий в которой является опорной реакцией для рамы. Сама рама работает на изгиб, который в основном определяет её сечение. Кроме того, в любом сечении рамы действуют перерезывающая и нормальная силы. Конструктивно такая рама изготавливается сборной или монолитной. В местах установки перегородок силовой шпангоут полностью зашивается стенкой, подкреплённой вертикальными и горизонтальными профилями, или сферической оболочкой с радиально расположенными подкрепляющими элементами.

Обшивка

Изготавливается из металлических листов, которые формуются по профилю поверхности фюзеляжа, зачастую с приклёпкой стрингеров, и затем крепятся к каркасу (шпангоутам). Стыки листов располагаются на продольных и поперечных элементах каркаса. Возможно, особенно для обшивочных фюзеляжей, применение монолитных оребрённых панелей и слоистой обшивки с лёгким, обычно сотовым, заполнителем. В последнее время получает распространение обшивка из композиционных материалов.

Соединение элементов каркаса и обшивки

Возможно три способа соединения обшивки с каркасом:

• обшивка крепится только к стрингерам,
• обшивка крепится и к стрингерам, и к шпангоутам,
• обшивка крепится только к шпангоутам.

В первом случае образуются только продольные заклёпочные швы, а поперечные швы отсутствуют, что улучшает аэродинамику фюзеляжа. Незакреплённая на шпангоутах обшивка теряет устойчивость при меньших нагрузках, что приводит к увеличению массы конструкции. Чтобы избежать этого часто обшивку связывают со шпангоутом дополнительной накладкой — компенсатором. Третий способ крепления используется только в обшивочных (бесстрингерных) фюзеляжах.

Сотовидная обшивка крепится к шпангоутам. Она состоит из двух металлических панелей и сердцевины. Сотовая конструкция — шестиугольного вида материал, сделанный из металла. В сердцевине находится клей, что позволяет не использовать заклёпки. Такая конструкция имеет высокое сопротивление деформации и способна передавать напряжение по всей своей поверхности.

Стыковые соединения отсеков фюзеляжа

Стыки отсеков фюзеляжа балочно-лонжеронной схемы выполняются с помощью стыковых узлов, расположенных только на лонжеронах — точечный стык. Конструктивно для этого используются узлы типа «ухо-вилка» или узлы фитинговой схемы.

Балочно-стрингерные фюзеляжи стыкуются по принципу контурного стыка с расположением стыковых фитингов по всему периметру стыкового шпангоута с обязательной силовой связью обшивки и всех стрингеров стыкуемых частей фюзеляжа. Балочно-обшивочные фюзеляжи обычно соединяются фланцевым стыком, обеспечивающим силовую связь обшивок стыкуемых частей по всему контуру. Это по сути контурный стык с единым стыковым элементом — уголка, полосы и т. п.

Крепление агрегатов самолёта к фюзеляжу

Узлы крепления агрегатов к фюзеляжу устанавливаются на усиленных шпангоутах, которые выполняют роль жесткого диска, обеспечивая распределение сосредоточенных нагрузок по всему периметру оболочки фюзеляжа. Для передачи сосредоточенных нагрузок продольного направления стыковые узлы агрегатов должны быть связаны с усиленными продольными элементами фюзеляжа. Для уменьшения массы конструкции фюзеляжа всегда желательно уменьшать число усиленных шпангоутов, размещая на одном шпангоуте узлы крепления нескольких агрегатов.

Крепление крыла и стабилизатора

Принципиальной особенностью стыка крыла с фюзеляжем является способ уравновешивания изгибающих моментов консолей крыла в этом стыке. Наиболее рациональным считается уравновешивание изгибающих моментов левой и правой консоли крыла на центроплане, пропущенном через фюзеляж. Для лонжеронных крыльев с этой целью достаточно пропустить через фюзеляж только лонжероны, на которых и произойдёт уравновешивание изгиба.

Для кессонных и моноблочных крыльев через фюзеляж обязательно должны пропускаться целиком все силовые панели крыла.

В том случае, когда по компоновочным причинам пропуск через фюзеляж силовых элементов крыла невозможен, замыкание изгибающих моментов слева и справа должно выполняться на силовых шпангоутах фюзеляжа. Такое решение применимо лишь для лонжеронных крыльев, у которых число лонжеронов невелико. Кессонные и моноблочные крылья требуют большого числа силовых шпангоутов для замыкания силовых панелей, что конструктивно выполнить очень трудно. В этом случае следует отказаться от указанных силовых схем крыла и перейти на лонжеронную схему.

Перерезывающая сила крыла с каждой его половины должна передаваться на фюзеляж. С этой целью стенки лонжеронов и дополнительные продольные стенки крыла стыкуются с силовыми шпангоутами. На эти же силовые шпангоуты обычно опираются и бортовые нервюры крыла, которые, собирая с замкнутого контура крыла крутящий момент, передают его на эти опорные шпангоуты. Часто для передачи крутящего момента обшивка крыла и фюзеляжа соединяется по контуру стыковочным уголковым профилем.

Крепление стабилизатора к фюзеляжу принципиально ничем не отличается от схемы стыковки крыла. Ось вращения управляемого стабилизатора обычно закрепляется на одном или двух силовых шпангоутах фюзеляжа.

Крепление киля

Крепление киля к фюзеляжу требует обязательной передачи его изгибающего момента на фюзеляж. С этой целью каждый лонжерон киля соединяется с силовым шпангоутом стеночной или рамной конструкции.

Если позволяют условия компоновки, то используется «мачтовая» заделка лонжерона в двух точках, разнесённых по высоте силового шпангоута. Стреловидный лонжерон киля имеет излом в точке пересечения с силовым шпангоутом, что требует обязательной постановки в этом сечении бортовой усиленной нервюры или усиленной балки на фюзеляже. От них можно избавиться, если силовой шпангоут поставить наклонно к оси фюзеляжа так, чтобы его плоскость являлась продолжением плоскости стенки лонжерона киля. Но такое решение вызывает значительные технологические трудности при изготовлении наклонного шпангоута и сборке фюзеляжа.

Крепление шасси и двигателей к фюзеляжу

Крепление двигателей к фюзеляжу осуществляется как внутри к усиленным элементам каркаса, так и снаружи на специальных пилонах. Крепление пилонов к фюзеляжу подобно креплению стабилизатора или крыла.

Вырезы в фюзеляже

Вырезы под двери, окна, фонари, люки, ниши шасси, боевой нагрузки нарушают замкнутость контура оболочки фюзеляжа и резко снижают её крутильную и изгибную жесткость и прочность. Компенсировать эти потери можно путём создания по контуру выреза достаточно жесткой рамной окантовки. При малых размерах выреза такая окантовка создается в виде монолитной конструкции, получаемой штамповкой из листа или другими способами изготовления.

Большие вырезы окантовываются по торцам силовыми шпангоутами, а в продольном направлении усиленными лонжеронами или бимсами, которые не должны заканчиваться на границах выреза, а продолжаться за силовые шпангоуты (плечо В), обеспечивая жёсткую заделку этих продольных элементов.

Крепление шасси выполняется к усиленным шпангоутам и продольным балкам в нижней части фюзеляжа. Обшивки киля и фюзеляжа обычно соединяются стыковочным уголком по контуру киля.

Гермоотсеки

В гермокабинах при полёте на больших высотах поддерживается избыточное давление до 40—60 кПа. Наиболее рациональной формой гермоотсека, обеспечивающей его минимальную массу, является сфера или немного уступающая ей по выгодности — цилиндр со сферическими днищами. Шпангоут в стыке цилиндра со сферическим сегментом за счёт перелома обшивки испытывает достаточно большие сжимающие нагрузки и должен быть усилен. Обшивка в таких отсеках при нагружении избыточным давлением полностью избавлена от изгибных деформаций и работает только на растяжение.

Однако, по компоновочным соображениям иногда приходится отступать от этих рациональных форм, что неизбежно приводит к увеличению массы конструкции. Плоские и близкие к ним панели для обеспечения необходимой изгибной жесткости при восприятии избыточного давления должны иметь достаточно мощное подкрепление в виде продольных и поперечных рёбер (балок) или изготавливаться в виде трёхслойных конструкций.

В конструкциях герметичных отсеков должна быть обеспечена надёжная герметизация по всем заклёпочным и болтовым швам. Герметизация швов обеспечивается прокладыванием между соединяемыми элементами специальных лент, пропитанных герметиком, промазыванием швов невысыхающей замазкой, покрытием швов жидким герметиком с последующей горячей сушкой. В местах стыка листов обшивки используются многорядные заклёпочные швы с малым шагом заклёпок.

С помощью специальных гермоузлов обеспечивается уплотнение выводов проводки управления, трубопроводов, электрожгутов и т. п.

Особое внимание уделяется герметизации фонарей, люков, дверей, окон, что обеспечивается специальными уплотнительными устройствами в виде резиновых лент, жгутов, прокладок, надувных трубок.

См. также

Ссылки

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.

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.

Фюзеляж — Википедия

Фюзеля́ж (фр. fuselage, от fuseau — веретено) — корпус летательного аппарата. Связывает между собой консоли крыла, оперение и (иногда) шасси. Фюзеляж пилотируемого летательного аппарата (например, самолёта) предназначен для размещения экипажа, оборудования и целевой нагрузки. В фюзеляже может размещаться топливо, шасси, двигатели.

Конструкция самолёта типа летающее крыло, в утолщённой части которого размещается всё, что обычно размещают в фюзеляже, традиционно считается безфюзеляжной, потому рассматривается отдельно.

Общие сведения

Являясь строительной основой конструкции самолёта, он объединяет в силовом отношении в единое целое все его части. Основным требованием к фюзеляжу является выполнение им своего функционального назначения в соответствии с назначением самолёта и условиями его использования при наименьшей массе конструкции фюзеляжа.

Выполнение этого требования достигается:

• выбором таких внешних форм и значений параметров фюзеляжа, при которых получаются минимальное его лобовое сопротивление и наибольшие полезные объёмы при определившихся габаритах;
• использованием несущих фюзеляжей, создающих значительную (до 40 %) подъёмную силу в интегральных схемах самолёта (например, Ту-160). Это позволяет уменьшить площадь крыла и снизить его массу;
• рациональным использованием полезных объёмов за счёт повышения плотности компоновки, а также за счёт более компактного размещения грузов вблизи ЦМ. Последнее способствует уменьшению массовых моментов инерции и улучшению характеристик маневренности, а сужение диапазона изменения центровок при различных вариантах загрузки, выгорании топлива, расходе боеприпасов обеспечивает большую стабильность характеристик устойчивости и управляемости самолёта;
• согласованием силовой схемы фюзеляжа с силовыми схемами присоединённых к нему агрегатов. При этом необходимо обеспечить: надёжное крепление, передачу и уравновешивание нагрузок от силовых элементов крыла, оперения, шасси, силовой установки на силовых элементах фюзеляжа; восприятие массовых сил от целевой нагрузки, оборудования и от конструкции фюзеляжа, а также от аэродинамической нагрузки, действующей на фюзеляж, и нагрузки от избыточного давления в гермокабине.
• Должно быть обеспечено удобство подходов к различным агрегатам, размещённым в фюзеляже, для их осмотра и ремонта; удобство входа и выхода экипажа и пассажиров, выброса десантников и вооружения, удобство погрузки, швартовки и выгрузки предназначенных для перевозки грузов. Пассажирам и экипажу должны быть обеспечены необходимые жизненные условия и определённый уровень комфорта при полёте на большой высоте, тепло- и звукоизоляция кабин, возможность быстрого и безопасного аварийного покидания самолёта, экипажу — хороший обзор.

Нагрузки, действующие на фюзеляж

В полёте и при посадке на фюзеляж действуют следующие нагрузки:

• силы, передающиеся на фюзеляж от присоединённых к нему частей самолёта — крыла, оперения, шасси, силовой установки и др.,
• массовые инерционные силы агрегатов, грузов, оборудования, расположенных в фюзеляже, и инерционные силы от собственной массы конструкции фюзеляжа,
• аэродинамические силы, распределённые по поверхности фюзеляжа,
• силы избыточного давления в герметических кабинах, отсеках оборудования, каналах воздухозаборников.

Перечисленные нагрузки с учётом принципа Д’Аламбера полностью уравновешены на фюзеляже.

С точки зрения строительной механики фюзеляж можно рассматривать как коробчатую балку, закреплённую на крыле и загруженную перечисленными выше нагрузками. В любом сечении такой балки действуют вертикальные и горизонтальные составляющие перерезывающих сил, изгибающих моментов, а также крутящий момент. В герметичных отсеках к этим нагрузкам добавляются усилия от избыточного внутреннего давления.

Виды фюзеляжей

• Узкофюзеляжный
• Широкофюзеляжный
• Однопалубный
• Двухпалубный
• Плоскофюзеляжный

Внешние формы фюзеляжа

Наивыгоднейшей формой фюзеляжа является осесимметричное тело вращения с плавным сужением в носовой и хвостовой частях. Такая форма обеспечивает минимальную при заданных габаритах площадь поверхности, а значит и минимальную массу обшивки, и минимальное сопротивление трения фюзеляжа.

Круглое сечение тела вращения выгодно по массе и при действии избыточного давления в гермокабинах. Однако по компоновочным и иным соображениям от такой идеальной формы приходится отступать. Так, фонари кабины экипажа, воздухозаборники, антенны радиолокаторов нарушают плавность обводов и приводят к увеличению сопротивления и массы фюзеляжа. Такой же эффект даёт и отступление от плавных форм в хвостовых отсеках фюзеляжа с целью увеличения угла опрокидывания или для укорочения погрузочного люка и рампы.

Поперечное сечение фюзеляжа обычно определяется условиями компоновки грузов, двигателей, пассажирских салонов.

Конструктивно-силовые схемы фюзеляжа

Наиболее рациональной конструкцией, способной воспринимать все перечисленные выше нагрузки при минимальной собственной массе, является тонкостенная пространственная оболочка, подкрепленная изнутри силовым каркасом. Рациональность такой оболочки обеспечивается полноценным использованием её работающей обшивки как при восприятии местной аэродинамической нагрузки, внутреннего избыточного давления, так и в общей силовой работе, которая состоит в том, что обшивка воспринимает всю перерезывающую силу, весь крутящий момент и участвует в восприятии изгибающих моментов. Каркасированная оболочка наилучшим образом удовлетворяет и требованиям удобства компоновки, обеспечения технологической простоты, а также живучести и эксплуатационной технологичности. С точки зрения силовой работы такая оболочка рассматривается как тонкостенная коробчатая балка, вследствие чего силовую схему подобных фюзеляжей принято называть балочной.

Используемые ранее фюзеляжи ферменной конструкции неизбежно проигрывают балочным по массе конструкции в связи с тем, что обшивка ферменных фюзеляжей полностью исключена из общей силовой работы, воспринимая только местную воздушную нагрузку и являясь, таким образом, дополнительным конструктивным элементом, увеличивающим массу конструкции. Пространственная ферма затрудняет и компоновку грузов в фюзеляже. Всё это привело к тому, что ферменные фюзеляжи в настоящее время полностью вытеснены балочными и их применение оправдано лишь на лёгких тихоходных самолётах «малой» авиации. Поэтому в дальнейшем ферменные фюзеляжи не рассматриваются.

Балочные фюзеляжи делятся на три основных разновидности:

Продольный набор балочного фюзеляжа состоит из лонжеронов и стрингеров. Лонжерон отличается от стрингера формой и большей площадью поперечного сечения. Обшивочный фюзеляж продольного набора не имеет. Поперечный набор фюзеляжа состоит из шпангоутов, обеспечивающих сохранение при деформациях заданной формы поперечного сечения оболочки и передачу на обшивку распределённых и сосредоточенных нагрузок. В местах приложения к фюзеляжу больших сосредоточенных сил устанавливаются усиленные шпангоуты.

В балочных фюзеляжах перерезывающая сила любого направления полностью воспринимается обшивкой, в которой возникает поток касательных усилий. Закон распределения этих усилий по контуру оболочки зависит от направления внешней нагрузки и от формы поперечного сечения фюзеляжа.

Крутящий момент также полностью воспринимается обшивкой. Поток касательных усилий в этом случае равномерно распределён по периметру оболочки, имеющей, как правило, однозамкнутый контур поперечного сечения. Восприятие изгибающих моментов фюзеляжа определяется типом балочного фюзеляжа. В местах вырезов в оболочке устанавливаются силовые окантовки, обеспечивающие передачу всех усилий в зоне выреза.

Лонжероны и стрингеры

Продольные элементы каркаса, проходящие, как правило, по всей длине фюзеляжа. Совместно с обшивкой они воспринимают нормальные усилия при изгибе фюзеляжа. Простые стрингеры и лонжероны обычно изготавливаются из прессованных или гнутых профилей различного сечения. Стрингеры распределяют нагрузку равномерно по обшивке, лонжероны в свою очередь обеспечивают общую жесткость конструкции.

При больших нагрузках могут использоваться составные лонжероны, состоящие из нескольких соединённых между собой профилей.

Для окантовки больших вырезов в фюзеляже часто используются лонжероны коробчатого сечения — бимсы, которые состоят из прессованных профилей, связанных между собой стенками и обшивкой

Шпангоуты

Поперечные элементы набора. Делятся на нормальные и усиленные. Нормальные обеспечивают сохранение формы поперечного сечения фюзеляжа. Усиленные шпангоуты устанавливаются в местах передачи на фюзеляж больших сосредоточенных нагрузок. На них располагаются стыковые узлы агрегатов, узлы крепления грузов, двигателей, крупного оборудования, перегородки гермоотсеков и т. п. Силовые шпангоуты могут устанавливаться по границам больших вырезов в фюзеляже. Нормальные шпангоуты обычно имеют рамную конструкцию и изготавливаются штамповкой или фрезеровкой.

Усиленные шпангоуты выполняются в виде замкнутой рамы обычно двутаврового или швеллерного сечения. Рама шпангоута распределяет внешнюю нагрузку по периметру обшивки, поток касательных усилий в которой является опорной реакцией для рамы. Сама рама работает на изгиб, который в основном определяет её сечение. Кроме того, в любом сечении рамы действуют перерезывающая и нормальная силы. Конструктивно такая рама изготавливается сборной или монолитной. В местах установки перегородок силовой шпангоут полностью зашивается стенкой, подкреплённой вертикальными и горизонтальными профилями, или сферической оболочкой с радиально расположенными подкрепляющими элементами.

Обшивка

Изготавливается из металлических листов, которые формуются по профилю поверхности фюзеляжа, зачастую с приклёпкой стрингеров, и затем крепятся к каркасу (шпангоутам). Стыки листов располагаются на продольных и поперечных элементах каркаса. Возможно, особенно для обшивочных фюзеляжей, применение монолитных оребрённых панелей и слоистой обшивки с лёгким, обычно сотовым, заполнителем. В последнее время получает распространение обшивка из композиционных материалов.

Соединение элементов каркаса и обшивки

Возможно три способа соединения обшивки с каркасом:

• обшивка крепится только к стрингерам,
• обшивка крепится и к стрингерам, и к шпангоутам,
• обшивка крепится только к шпангоутам.

В первом случае образуются только продольные заклёпочные швы, а поперечные швы отсутствуют, что улучшает аэродинамику фюзеляжа. Незакреплённая на шпангоутах обшивка теряет устойчивость при меньших нагрузках, что приводит к увеличению массы конструкции. Чтобы избежать этого часто обшивку связывают со шпангоутом дополнительной накладкой — компенсатором. Третий способ крепления используется только в обшивочных (бесстрингерных) фюзеляжах.

Сотовидная обшивка крепится к шпангоутам. Она состоит из двух металлических панелей и сердцевины. Сотовая конструкция — шестиугольного вида материал, сделанный из металла. В сердцевине находится клей, что позволяет не использовать заклёпки. Такая конструкция имеет высокое сопротивление деформации и способна передавать напряжение по всей своей поверхности.

Стыковые соединения отсеков фюзеляжа

Стыки отсеков фюзеляжа балочно-лонжеронной схемы выполняются с помощью стыковых узлов, расположенных только на лонжеронах — точечный стык. Конструктивно для этого используются узлы типа «ухо-вилка» или узлы фитинговой схемы.

Балочно-стрингерные фюзеляжи стыкуются по принципу контурного стыка с расположением стыковых фитингов по всему периметру стыкового шпангоута с обязательной силовой связью обшивки и всех стрингеров стыкуемых частей фюзеляжа. Балочно-обшивочные фюзеляжи обычно соединяются фланцевым стыком, обеспечивающим силовую связь обшивок стыкуемых частей по всему контуру. Это по сути контурный стык с единым стыковым элементом — уголка, полосы и т. п.

Крепление агрегатов самолёта к фюзеляжу

Узлы крепления агрегатов к фюзеляжу устанавливаются на усиленных шпангоутах, которые выполняют роль жесткого диска, обеспечивая распределение сосредоточенных нагрузок по всему периметру оболочки фюзеляжа. Для передачи сосредоточенных нагрузок продольного направления стыковые узлы агрегатов должны быть связаны с усиленными продольными элементами фюзеляжа. Для уменьшения массы конструкции фюзеляжа всегда желательно уменьшать число усиленных шпангоутов, размещая на одном шпангоуте узлы крепления нескольких агрегатов.

Крепление крыла и стабилизатора

Принципиальной особенностью стыка крыла с фюзеляжем является способ уравновешивания изгибающих моментов консолей крыла в этом стыке. Наиболее рациональным считается уравновешивание изгибающих моментов левой и правой консоли крыла на центроплане, пропущенном через фюзеляж. Для лонжеронных крыльев с этой целью достаточно пропустить через фюзеляж только лонжероны, на которых и произойдёт уравновешивание изгиба.

Для кессонных и моноблочных крыльев через фюзеляж обязательно должны пропускаться целиком все силовые панели крыла.

В том случае, когда по компоновочным причинам пропуск через фюзеляж силовых элементов крыла невозможен, замыкание изгибающих моментов слева и справа должно выполняться на силовых шпангоутах фюзеляжа. Такое решение применимо лишь для лонжеронных крыльев, у которых число лонжеронов невелико. Кессонные и моноблочные крылья требуют большого числа силовых шпангоутов для замыкания силовых панелей, что конструктивно выполнить очень трудно. В этом случае следует отказаться от указанных силовых схем крыла и перейти на лонжеронную схему.

Перерезывающая сила крыла с каждой его половины должна передаваться на фюзеляж. С этой целью стенки лонжеронов и дополнительные продольные стенки крыла стыкуются с силовыми шпангоутами. На эти же силовые шпангоуты обычно опираются и бортовые нервюры крыла, которые, собирая с замкнутого контура крыла крутящий момент, передают его на эти опорные шпангоуты. Часто для передачи крутящего момента обшивка крыла и фюзеляжа соединяется по контуру стыковочным уголковым профилем.

Крепление стабилизатора к фюзеляжу принципиально ничем не отличается от схемы стыковки крыла. Ось вращения управляемого стабилизатора обычно закрепляется на одном или двух силовых шпангоутах фюзеляжа.

Крепление киля

Крепление киля к фюзеляжу требует обязательной передачи его изгибающего момента на фюзеляж. С этой целью каждый лонжерон киля соединяется с силовым шпангоутом стеночной или рамной конструкции.

Если позволяют условия компоновки, то используется «мачтовая» заделка лонжерона в двух точках, разнесённых по высоте силового шпангоута. Стреловидный лонжерон киля имеет излом в точке пересечения с силовым шпангоутом, что требует обязательной постановки в этом сечении бортовой усиленной нервюры или усиленной балки на фюзеляже. От них можно избавиться, если силовой шпангоут поставить наклонно к оси фюзеляжа так, чтобы его плоскость являлась продолжением плоскости стенки лонжерона киля. Но такое решение вызывает значительные технологические трудности при изготовлении наклонного шпангоута и сборке фюзеляжа.

Крепление шасси и двигателей к фюзеляжу

Крепление двигателей к фюзеляжу осуществляется как внутри к усиленным элементам каркаса, так и снаружи на специальных пилонах. Крепление пилонов к фюзеляжу подобно креплению стабилизатора или крыла.

Вырезы в фюзеляже

Вырезы под двери, окна, фонари, люки, ниши шасси, боевой нагрузки нарушают замкнутость контура оболочки фюзеляжа и резко снижают её крутильную и изгибную жесткость и прочность. Компенсировать эти потери можно путём создания по контуру выреза достаточно жесткой рамной окантовки. При малых размерах выреза такая окантовка создается в виде монолитной конструкции, получаемой штамповкой из листа или другими способами изготовления.

Большие вырезы окантовываются по торцам силовыми шпангоутами, а в продольном направлении усиленными лонжеронами или бимсами, которые не должны заканчиваться на границах выреза, а продолжаться за силовые шпангоуты (плечо В), обеспечивая жёсткую заделку этих продольных элементов.

Крепление шасси выполняется к усиленным шпангоутам и продольным балкам в нижней части фюзеляжа. Обшивки киля и фюзеляжа обычно соединяются стыковочным уголком по контуру киля.

Гермоотсеки

В гермокабинах при полёте на больших высотах поддерживается избыточное давление до 40—60 кПа. Наиболее рациональной формой гермоотсека, обеспечивающей его минимальную массу, является сфера или немного уступающая ей по выгодности — цилиндр со сферическими днищами. Шпангоут в стыке цилиндра со сферическим сегментом за счёт перелома обшивки испытывает достаточно большие сжимающие нагрузки и должен быть усилен. Обшивка в таких отсеках при нагружении избыточным давлением полностью избавлена от изгибных деформаций и работает только на растяжение.

Однако, по компоновочным соображениям иногда приходится отступать от этих рациональных форм, что неизбежно приводит к увеличению массы конструкции. Плоские и близкие к ним панели для обеспечения необходимой изгибной жесткости при восприятии избыточного давления должны иметь достаточно мощное подкрепление в виде продольных и поперечных рёбер (балок) или изготавливаться в виде трёхслойных конструкций.

В конструкциях герметичных отсеков должна быть обеспечена надёжная герметизация по всем заклёпочным и болтовым швам. Герметизация швов обеспечивается прокладыванием между соединяемыми элементами специальных лент, пропитанных герметиком, промазыванием швов невысыхающей замазкой, покрытием швов жидким герметиком с последующей горячей сушкой. В местах стыка листов обшивки используются многорядные заклёпочные швы с малым шагом заклёпок.

С помощью специальных гермоузлов обеспечивается уплотнение выводов проводки управления, трубопроводов, электрожгутов и т. п.

Особое внимание уделяется герметизации фонарей, люков, дверей, окон, что обеспечивается специальными уплотнительными устройствами в виде резиновых лент, жгутов, прокладок, надувных трубок.

См. также

Ссылки

Фюзеляж — это… Что такое Фюзеляж?

Передняя часть утилизированного Avro Ashton (англ.)русск.

Фюзеля́ж (фр. fuselage, от fuseau — веретено) — корпус летательного аппарата. Связывает между собой крылья, оперение и (иногда) шасси. Фюзеляж самолёта предназначен для размещения экипажа, оборудования и целевой нагрузки. В фюзеляже может размещаться топливо, шасси, двигатели.

Конструкция самолёта типа летающее крыло, в утолщённой части которого размещается всё, что обычно размещают в фюзеляже, рассматривается отдельно.

Общие сведения

Являясь строительной основой конструкции самолёта, он объединяет в силовом отношении в единое целое все его части. Основным требованием к фюзеляжу является выполнение им своего функционального назначения в соответствии с назначением самолёта и условиями его использования при наименьшей массе конструкции фюзеляжа.

Выполнение этого требования достигается:

• выбором таких внешних форм и значений параметров фюзеляжа, при которых получаются минимальное его лобовое сопротивление и наибольшие полезные объёмы при определившихся габаритах;
• использованием несущих фюзеляжей, создающих значительную (до 40 %) подъёмную силу в интегральных схемах самолёта. Это позволяет уменьшить площадь крыла и снизить его массу;
• рациональным использованием полезных объёмов за счёт повышения плотности компоновки, а также за счёт более компактного размещения грузов вблизи ЦМ. Последнее способствует уменьшению массовых моментов инерции и улучшению характеристик маневренности, а сужение диапазона изменения центровок при различных вариантах загрузки, выгорании топлива, расходе боеприпасов обеспечивает большую стабильность характеристик устойчивости и управляемости самолёта;
• согласованием силовой схемы фюзеляжа с силовыми схемами присоединённых к нему агрегатов. При этом необходимо обеспечить: надёжное крепление, передачу и уравновешивание нагрузок от силовых элементов крыла, оперения, шасси, силовой установки на силовых элементах фюзеляжа; восприятие массовых сил от целевой нагрузки, оборудования и от конструкции фюзеляжа, а также от аэродинамической нагрузки, действующей на фюзеляж, и нагрузки от избыточного давления в гермокабине.
• Должно быть обеспечено удобство подходов к различным агрегатам, размещён­ным в фюзеляже, для их осмотра и ремонта; удобство входа и выхода экипажа и пассажиров, выброса десантников и вооружения, удобство погрузки, швартовки и выгрузки предназначенных для перевозки грузов. Пассажирам и экипажу должны быть обеспечены необходимые жизненные условия и определённый уровень комфорта при полёте на большой высоте, тепло- и звукоизоляция кабин, возможность быстрого и безопасного аварийного покидания самолёта, экипажу — хороший обзор.

Нагрузки, действующие на фюзеляж

В полёте и при посадке на фюзеляж действуют следующие нагрузки:

• силы, передающиеся на фюзеляж от присоединённых к нему частей самолёта — крыла, оперения, шасси, силовой установки и др.,
• массовые инерционные силы агрегатов, грузов, оборудования, расположенных в фюзеляже, и инерционные силы от собственной массы конструкции фюзеляжа,
• аэродинамические силы, распределённые по поверхности фюзеляжа,
• силы избыточного давления в герметических кабинах, отсеках оборудования, каналах воздухозаборников.

Перечисленные нагрузки с учётом принципа Д’Аламбера полностью уравновешены на фюзеляже.

С точки зрения строительной механики фюзеляж можно рассматривать как коробчатую балку, закреплённую на крыле и загруженную перечисленными выше нагрузками. В любом сечении такой балки действуют вертикальные и горизонтальные составляющие перерезывающих сил, изгибающих моментов, а также крутящий момент. В герметичных отсеках к этим нагрузкам добавляются усилия от избыточного внутреннего давления.

Виды фюзеляжей

• Цельнометаллический фюзеляж

Внешние формы фюзеляжа

Наивыгоднейшей формой фюзеляжа является осесимметричное тело вращения с плавным сужением в носовой и хвостовой частях. Такая форма обеспечивает минимальную при заданных габаритах площадь поверхности, а значит и минимальную массу обшивки, и минимальное сопротивление трения фюзеляжа.

Круглое сечение тела вращения выгодно по массе и при действии избыточного давления в гермокабинах. Однако по компоновочным и иным соображениям от такой идеальной формы приходится отступать. Так, фонари кабины экипажа, воздухозаборники, антенны радиолокаторов нарушают плавность обводов и приводят к увеличению сопротивления и массы фюзеляжа. Такой же эффект даёт и отступление от плавных форм в хвостовых отсеках фюзеляжа с целью увеличения угла опрокидывания или для укорочения погрузочного люка и рампы.

Поперечное сечение фюзеляжа обычно определяется условиями компоновки грузов, двигателей, пассажирских салонов.

Конструктивно-силовые схемы фюзеляжа

Наиболее рациональной конструкцией, способной воспринимать все перечисленные выше нагрузки при минимальной собственной массе, является тонкостенная пространственная оболочка, подкрепленная изнутри силовым каркасом. Рациональность такой оболочки обеспечивается полноценным использованием её работающей обшивки как при восприятии местной аэродинамической нагрузки, внутреннего избыточного давления, так и в общей силовой работе, которая состоит в том, что обшивка воспринимает всю перерезывающую силу, весь крутящий момент и участвует в восприятии изгибающих моментов. Каркасированная оболочка наилучшим образом удовлетворяет и требованиям удобства компоновки, обеспечения технологической простоты, а также живучести и эксплуатационной технологичности. С точки зрения силовой работы такая оболочка рассматривается как тонкостенная коробчатая балка, вследствие чего силовую схему подобных фюзеляжей принято называть балочной.

Используемые ранее фюзеляжи ферменной конструкции неизбежно проигрывают балочным по массе конструкции в связи с тем, что обшивка ферменных фюзеляжей полностью исключена из общей силовой работы, воспринимая только местную воздушную нагрузку и являясь, таким образом, дополнительным конструктивным элементом, увеличивающим массу конструкции. Пространственная ферма затрудняет и компоновку грузов в фюзеляже. Всё это привело к тому, что ферменные фюзеляжи в настоящее время полностью вытеснены балочными и их применение оправдано лишь на лёгких тихоходных самолётах «малой» авиации. Поэтому в дальнейшем ферменные фюзеляжи не рассматриваются.

Балочные фюзеляжи делятся на три основных разновидности:

Продольный набор балочного фюзеляжа состоит из лонжеронов и стрингеров. Лонжерон отличается от стрингера формой и большей площадью поперечного сечения. Обшивочный фюзеляж продольного набора не имеет. Поперечный набор фюзеляжа состоит из шпангоутов, обеспечивающих сохранение при деформациях заданной формы поперечного сечения оболочки и передачу на обшивку распределённых и сосредоточенных нагрузок. В местах приложения к фюзеляжу больших сосредоточенных сил устанавливаются усиленные шпангоуты.

В балочных фюзеляжах перерезывающая сила любого направления полностью воспринимается обшивкой, в которой возникает поток касательных усилий. Закон распределения этих усилий по контуру оболочки зависит от направления внешней нагрузки и от формы поперечного сечения фюзеляжа.

Крутящий момент также полностью воспринимается обшивкой. Поток касательных усилий в этом случае равномерно распределён по периметру оболочки, имеющей, как правило, однозамкнутый контур поперечного сечения. Восприятие изгибающих моментов фюзеляжа определяется типом балочного фюзеляжа. В местах вырезов в оболочке устанавливаются силовые окантовки, обеспечивающие передачу всех усилий в зоне выреза.

Лонжероны и стрингеры

Продольные элементы каркаса, проходящие, как правило, по всей длине фюзеляжа. Совместно с обшивкой они воспринимают нормальные усилия при изгибе фюзеляжа. Простые стрингеры и лонжероны обычно изготавливаются из прессованных или гнутых профилей различного сечения. Лонжероны отличаются от стрингеров более мощным сечением.

При больших нагрузках могут использоваться составные лонжероны, состоящие из нескольких соединённых между собой профилей.

Для окантовки больших вырезов в фюзеляже часто используются лонжероны коробчатого сечения — бимсы, которые состоят из прессованных профилей, связанных между собой стенками и обшивкой

Шпангоуты

Делятся на нормальные и усиленные. Нормальные обеспечивают сохранение формы поперечного сечения фюзеляжа. Усиленные шпангоуты устанавливаются в местах передачи на фюзеляж больших сосредоточенных нагрузок. На них располагаются стыковые узлы агрегатов, узлы крепления грузов, двигателей, крупного оборудования, перегородки гермоотсеков и т. п. Силовые шпангоуты могут устанавливаться по границам больших вырезов в фюзеляже. Нормальные шпангоуты обычно имеют рамную конструкцию и изготавливаются штамповкой или фрезеровкой.

Усиленные шпангоуты выполняются в виде замкнутой рамы обычно двутаврового или швеллерного сечения. Рама шпангоута распределяет внешнюю нагрузку по периметру обшивки, поток касательных усилий в которой является опорной реакцией для рамы. Сама рама работает на изгиб, который в основном определяет её сечение. Кроме того, в любом сечении рамы действуют перерезывающая и нормальная силы. Конструктивно такая рама изготавливается сборной или монолитной. В местах установки перегородок силовой шпангоут полностью зашивается стенкой, подкреплённой вертикальными и горизонтальными профилями, или сферической оболочкой с радиально расположенными подкрепляющими элементами.

Обшивка

Изготавливается из металлических листов, которые формуются по профилю поверхности фюзеляжа и затем крепятся к каркасу. Стыки листов располагаются на продольных и поперечных элементах каркаса. Возможно, особенно для обшивочных фюзеляжей, применение монолитных оребрённых панелей и слоистой обшивки с лёгким, обычно сотовым, заполнителем. В последнее время получает распространение обшивка из композиционных материалов.

Соединение элементов каркаса и обшивки

Возможно три способа соединения обшивки с каркасом:

• обшивка крепится только к стрингерам,
• обшивка крепится и к стрингерам, и к шпангоутам,
• обшивка крепится только к шпангоутам.

В первом случае образуются только продольные заклёпочные швы, а поперечные швы отсутствуют, что улучшает аэродинамику фюзеляжа. Незакреплённая на шпангоутах обшивка теряет устойчивость при меньших нагрузках, что приводит к увеличению массы конструкции. Чтобы избежать этого часто обшивку связывают со шпангоутом дополнительной накладкой — компенсатором. Третий способ крепления используется только в обшивочных (бесстрингерных) фюзеляжах.

Сотовидная обшивка крепится к шпангоутам. Она состоит из двух металлических панелей и сердцевины. Сотовая конструкция -шестиугольного вида материал, сделанный из метала. В сердцевине находится клей, что позволяет не использовать заклёпки. Такая конструкция имеет высокое сопротивление деформации и способна передавать напряжение по всей своей поверхности.

Стыковые соединения отсеков фюзеляжа

Стыки отсеков фюзеляжа балочно-лонжеронной схемы выполняются с помощью стыковых узлов, расположенных только на лонжеронах — точечный стык. Конструктивно для этого используются узлы типа «ухо-вилка» или узлы фитинговой схемы.

Балочно-стрингерные фюзеляжи стыкуются по принципу контурного стыка с расположением стыковых фитингов по всему периметру стыкового шпангоута с обязательной силовой связью обшивки и всех стрингеров стыкуемых частей фюзеляжа. Балочно-обшивочные фюзеляжи обычно соединяются фланцевым стыком, обеспечивающим силовую связь обшивок стыкуемых частей по всему контуру. Это по сути контурный стык с единым стыковым элементом — уголка, полосы и т. п.

Крепление агрегатов самолёта к фюзеляжу

Узлы крепления агрегатов к фюзеляжу устанавливаются на усиленных шпангоутах, которые выполняют роль жесткого диска, обеспечивая распределение сосредоточенных нагрузок по всему периметру оболочки фюзеляжа. Для передачи сосредоточенных нагрузок продольного направления стыковые узлы агрегатов должны быть связаны с усиленными продольными элементами фюзеляжа. Для уменьшения массы конструкции фюзеляжа всегда желательно уменьшать число усиленных шпангоутов, размещая на одном шпангоуте узлы крепления нескольких агрегатов.

Крепление крыла и стабилизатора

Принципиальной особенностью стыка крыла с фюзеляжем является способ уравновешивания изгибающих моментов консолей крыла в этом стыке. Наиболее рациональным считается уравновешивание изгибающих моментов левого и правого крыла на центроплане, пропущенном через фюзеляж. Для лонжеронных крыльев с этой целью достаточно пропустить через фюзеляж только лонжероны, на которых и произойдёт уравновешивание изгиба.

Для кессонных и моноблочных крыльев через фюзеляж обязательно должны пропускаться целиком все силовые панели крыла.

В том случае, когда по компоновочным причинам пропуск через фюзеляж силовых элементов крыла невозможен, замыкание изгибающих моментов слева и справа должно выполняться на силовых шпангоутах фюзеляжа. Такое решение применимо лишь для лонжеронных крыльев, у которых число лонжеронов невелико. Кессонные и моноблочные крылья требуют большого числа силовых шпангоутов для замыкания силовых панелей, что конструктивно выполнить очень трудно. В этом случае следует отказаться от указанных силовых схем крыла и перейти на лонжеронную схему.

Перерезывающая сила крыла с каждой его половины должна передаваться на фюзеляж. С этой целью стенки лонжеронов и дополнительные продольные стенки крыла стыкуются с силовыми шпангоутами. На эти же силовые шпангоуты обычно опираются и бортовые нервюры крыла, которые, собирая с замкнутого контура крыла крутящий момент, передают его на эти опорные шпангоуты. Часто для передачи крутящего момента обшивка крыла и фюзеляжа соединяется по контуру стыковочным уголковым профилем.

Крепление стабилизатора к фюзеляжу принципиально ничем не отличается от схемы стыковки крыла. Ось вращения управляемого стабилизатора обычно закрепляется на одном или двух силовых шпангоутах фюзеляжа.

Крепление киля

Крепление киля к фюзеляжу требует обязательной передачи его изгибающего момента на фюзеляж. С этой целью каждый лонжерон киля соединяется с силовым шпангоутом стеночной или рамной конструкции.

Если позволяют условия компоновки, то используется «мачтовая» заделка лонжерона в двух точках, разнесённых по высоте силового шпангоута. Стреловидный лонжерон киля имеет излом в точке пересечения с силовым шпангоутом, что требует обязательной постановки в этом сечении бортовой усиленной нервюры или усиленной балки на фюзеляже. От них можно избавиться, если силовой шпангоут поставить наклонно к оси фюзеляжа так, чтобы его плоскость являлась продолжением плоскости стенки лонжерона киля. Но такое решение вызывает значительные технологические трудности при изготовлении наклонного шпангоута и сборке фюзеляжа.

Крепление шасси и двигателей к фюзеляжу

Крепление двигателей к фюзеляжу осуществляется как внутри к усиленным элементам каркаса, так и снаружи на специальных пилонах. Крепление пилонов к фюзеляжу подобно креплению стабилизатора или крыла.

Вырезы в фюзеляже

Вырезы под двери, окна, фонари, люки, ниши шасси, боевой нагрузки нарушают замкнутость контура оболочки фюзеляжа и резко снижают её крутильную и изгибную жесткость и прочность. Компенсировать эти потери можно путём создания по контуру выреза достаточно жесткой рамной окантовки. При малых размерах выреза такая окантовка создается в виде монолитной конструкции, получаемой штамповкой из листа или другими способами изготовления.

Большие вырезы окантовываются по торцам силовыми шпангоутами, а в продольном направлении усиленными лонжеронами или бимсами, которые не должны заканчиваться на границах выреза, а продолжаться за силовые шпангоуты (плечо В), обеспечивая жёсткую заделку этих продольных элементов.

Крепление шасси выполняется к усиленным шпангоутам и продольным балкам в нижней части фюзеляжа. Обшивки киля и фюзеляжа обычно соединяются стыковочным уголком по контуру киля.

Гермоотсеки

В гермокабинах при полёте на больших высотах поддерживается избыточное давление до 40—60 КПа. Наиболее рациональной формой гермоотсека, обеспечивающей его минимальную массу, является сфера или немного уступающая ей по выгодности — цилиндр со сферическими днищами. Шпангоут в стыке цилиндра со сферическим сегментом за счёт перелома обшивки испытывает достаточно большие сжимающие нагрузки и должен быть усилен. Обшивка в таких отсеках при нагружении избыточным давлением полностью избавлена от изгибных деформаций и работает только на растяжение.

Однако, по компоновочным соображениям иногда приходится отступать от этих рациональных форм, что неизбежно приводит к увеличению массы конструкции. Плоские и близкие к ним панели для обеспечения необходимой изгибной жесткости при восприятии избыточного давления должны иметь достаточно мощное подкрепление в виде продольных и поперечных рёбер (балок) или изготавливаться в виде трёхслойных конструкций.

В конструкциях герметичных отсеков должна быть обеспечена надёжная герметизация по всем заклёпочным и болтовым швам. Герметизация швов обеспечивается прокладыванием между соединяемыми элементами специальных лент, пропитанных герметиком, промазыванием швов невысыхающей замазкой, покрытием швов жидким герметиком с последующей горячей сушкой. В местах стыка листов обшивки используются многорядные заклёпочные швы с малым шагом заклёпок.

С помощью специальных гермоузлов обеспечивается уплотнение выводов проводки управления, трубопроводов, электрожгутов и т. п.

Особое внимание уделяется герметизации фонарей, люков, дверей, окон, что обеспечивается специальными уплотнительными устройствами в виде резиновых лент, жгутов, прокладок, надувных трубок.

См. также

Ссылки

Когда одного фюзеляжа мало: самолеты двухбалочной схемы

В массовом сознании самолет представляется летающей машиной, имеющей вытянутый фюзеляж, крыло и хвостовое оперение, причем все эти «агрегаты» наличествуют на нем в единственном числе. Такие воззрения народных масс вполне понятны: классическая компоновка самолета давно уже заслужила репутацию самой удобной, простой и пригодной для летательных аппаратов различного назначения. Помимо классической компоновки сведущие в авиации могут назвать еще несколько оригинальных схем построения самолетов, как то летающее крыло или двухбалочная система. Они применяются гораздо реже классической компоновки, но при этом не лишены определенных преимуществ. Стоит отметить, двухбалочная архитектура самолетов в Европе с некоторых пор часто ассоциируется с немецким воздушным разведчиком FW-189, однако общее количество моделей аналогичного строения достаточно велико. Рассмотрим наиболее известные самолеты двухбалочной схемы, а заодно выясним, почему их создатели отказались от привычного единого фюзеляжа.

М-55 Геофизика, полёты в Жуковском

Двигательный вопрос

Наиболее очевидная причина «раздвоения фюзеляжа» – удобство размещения силовой установки. В первые годы существования авиации конструкторы экспериментировали с самыми разными компоновками летательных аппаратов и в результате таких изысканий появилось сразу несколько обоснований двухбалочной схемы.

К примеру, одной из предпосылок к созданию двухбалочных самолетов стало отсутствие синхронизаторов для стрельбы через винт. В качестве примера такой конструкции можно взять истребитель-разведчик Airco DH-1 английского производства. При разработке этого самолета конструктор Дж. де Хэвиленд поместил рабочее место стрелка в самом носу. Благодаря этому он мог спокойно обстреливать из пулемета всю переднюю полусферу, не боясь повредить собственный самолет. Двигатель и воздушный винт при этом пришлось переместить в заднюю часть фюзеляжа. Однако при применении классической схемы это повлекло бы за собой необходимость установки толкающего винта с соответствующим приводным валом или нарушение балансировки. Поэтому де Хэвиленд укоротил фюзеляж до приемлемой длины и разместил кабины стрелка и летчика, а также винтомоторную группу друг за другом. Хвостовое оперение он установил на двух выносных фермах, которые крепились по бокам от толкающего винта.

Airco DH-1

Самолет DH-1 можно назвать двухбалочным только с небольшой натяжкой. Он не имел «сформировавшихся» фюзеляжных балок, вместо которых оснащался двумя легкими фермами. В то же время, и в таком виде истребитель-разведчик конструкции де Хэвиленда наглядно показал компоновочные преимущества подобного строения самолета. В дальнейшем необходимость переноса силовой установки и высвобождения носа фюзеляжа неоднократно проявлялась в виде характерной конструкции самолетов. Двухбалочная схема с двигателем, расположенным в задней части укороченного фюзеляжа, неоднократно применялась и на реактивных самолетах. В качестве примера таких проектов можно привести британский истребитель De Havilland DH.100 Vampire, польский сельскохозяйственный самолет WSK-Mielec M-15 Belphegor или советский разведывательный М-17 «Стратосфера».

De Havilland DH.100 Vampire

WSK-Mielec M-15 Belphegor

М-17 «Стратосфера»

Место для оружия

Вторая причина, связанная с размещением двигателей, по которой конструкторы прибегали к двухбалочной схеме, тоже имеет компоновочные корни, однако другого рода. Желая полностью высвободить фюзеляж от двигателей и вспомогательных агрегатов, еще в годы Первой Мировой войны конструкторы догадались сделать две балки по бокам фюзеляжа и поместить в них всю винтомоторную группу. Одним из первых подобных самолетов стал итальянский тяжелый бомбардировщик Caproni Ca.36. Двигатели этого самолета размещались на крыле, а сразу за ними находились две длинные балки, служившие креплением для хвостового оперения. Внутри балок, вблизи центра тяжести самолета, также установили топливные баки. Освободившееся место в носу и над хвостом основного фюзеляжа использовали для установки стрелковых точек. Примечательно, что хвостовой стрелок во время полета сидел внутри решетчатой корзины.

Caproni Ca.36

Fokke Wulf FW-189 Uhu

Lockheed P-38 Lightning

В дальнейшем эта идея использовалась неоднократно, причем в основном именно для освобождения места под кормовую стрелковую точку. Наиболее известным примером такого самолета является немецкий разведчик Fokke Wulf FW-189 Uhu, также известный под прозвищем «Рама». Летчики антигитлеровской коалиции регулярно отмечали сложность перехвата этого самолета из-за чрезвычайно удачного расположения хвостовых пулеметов, простреливавших почти всю заднюю полусферу.

Двухбалочная схема с вынесенными из фюзеляжа двигателями использовалась и при создании истребителей. Наиболее известным двухбалочным самолетом этого класса является американский Lockheed P-38 Lightning. В сравнительно небольшом обтекаемом фюзеляже этого истребителя остались только кабина пилота и ствольное вооружение. В боковых фюзеляжных балках, в свою очередь, разместились двигатели, баки, турбокомпрессоры и радиаторы. Благодаря правильному размещению агрегатов внутри балки удалось обеспечить удачную балансировку, а сравнительно большое плечо хвостового оперения дало самолету неплохую для его веса маневренность.

Интересным образом распорядились освобождаемым в фюзеляже пространством конструкторы фирмы Northrop, создавая ночной истребитель P-61 Black Widow. В задней части укороченного фюзеляжа они разместили часть аппаратуры радиолокационной станции обнаружения вражеских самолетов, а также предусмотрели рабочее место оператора РЛС.

Двухбалочные грузовики

Возможность увеличить внутренние объемы фюзеляжа за счет размещения всех вспомогательных агрегатов двигателей в боковых балках просто не могла не заинтересовать конструкторов транспортных самолетов. Среди прочего, двухбалочная схема позволяла увеличить размеры хвостового люка для погрузки и разгрузки. В 1944 году свой первый полет совершил транспортник Fairchild C-82 Packet. Внутри сравнительно высокого и широкого фюзеляжа могло разместиться почти 80 солдат со снаряжением либо 42 десантника. В задней части фюзеляжа конструкторы предусмотрели большие створки грузового люка, которые при необходимости могли сбрасываться. Благодаря применению двухбалочного крепления хвостового оперения самолет C-82 был достаточно удобен для погрузочных работ: при необходимости под стабилизатором мог проехать грузовик, подвозя груз непосредственно к люку.

Fairchild C-82 Packet

C-119 Flying Boxcar

Су-80

Дальнейшим развитием C-82 стал самолет C-119 Flying Boxcar. Новый воздушный грузовик при больших размерах и массе мог перевозить до четырех с половинной тонн груза. Несмотря на увеличение габаритов и взлетного веса, «Летающий вагон» нисколько не потерял в удобстве погрузки и разгрузки. В течение длительного времени C-119 являлся основным тактическим военно-транспортным самолетом в американских вооруженных силах, а также поставлялся другим странам.

В нашей стране тоже предпринимались попытки построить двухбалочный воздушный грузовик. В девяностых годах на фирме «Сухой» был разработан многоцелевой транспортный самолет Су-80. Его компоновка в значительной мере похожа на предыдущие двухбалочные транспортники. В то же время, Су-80 имеет несколько оригинальных черт. Так, для большей жесткости конструкции хвостовая часть фюзеляжа дополнительно соединена с хвостовыми балками при помощи дополнительной плоскости, а хвостовой стабилизатор размещен на киле, что позволяет при погрузке подгонять к самолету автотранспорт.

Необычные близнецы

Специфической «трактовкой» двухбалочной схемы можно считать некоторые проекты времен Второй Мировой войны. Тогда воюющим государствам были нужны истребители с большой дальностью полета. Эти самолеты позволили бы осуществлять сопровождение бомбардировщиков при длительных полетах над территорией противника. С разницей в несколько месяцев по обе стороны фронта появились два более чем интересных проекта.

Немецкие конструкторы под руководством В. Мессершмитта в середине войны подготовили свой «сдвоенный» истребитель на базе самолета Bf-109. Модификация с индексом Bf-109Z подразумевала сборку самолета из двух обычных «Сто девятых», объединенных специально разработанным центропланом и хвостовым стабилизатором. При этом системы управления рулями и двигателями объединялись, а органы управления выводились в кабину левого «полусамолета». Вместо кабины правого планировалось устанавливать дополнительный топливный бак, а фонарь заменять металлическим обтекателем. Немцы планировали сделать несколько вариантов Bf-109Z, предназначенных для перехвата воздушных целей и нанесения ударов по наземным. В 1943 году началось строительство опытного экземпляра сдвоенного самолета, однако оно так и не завершилось ввиду наличия более приоритетных проектов. Ситуация на фронте менялась не в пользу Германии и конструкторам пришлось заняться более важными и насущными задачами.

Bf-109Z

North American F-82 Twin Mustang

В отличие от немецких конструкторов, американские были более удачливы. Им удалось не только создать сдвоенный-двухбалочный самолет, но и довести его до серийного производства. Кроме того, истребитель North American F-82 Twin Mustang успел записать на свой счет еще одно «достижение»: он стал последним американским поршневым истребителем. F-82 представлял собой два P-51 Mustang, фюзеляжи которых соединялись особым центропланом. Вместо родных стабилизаторов с рулями высоты на Twin Mustang устанавливалась единая плоскость. Все системы управления самолетом были дублированы, управление можно было осуществлять из любой кабины. Подразумевалось, что два летчика смогут сменять друг друга в ходе длительных полетов. Первый опытный экземпляр P-82 поднялся в воздух только в начале июля 1945 года и этот самолет не успел поучаствовать во Второй Мировой войне, для которой создавался. Позже эти истребители использовались в ходе Корейской войны. При этом чаще всего «Двойные Мустанги» выполняли задачи по атаке наземных целей, поскольку уже не были способны эффективно бороться с современными истребителями противника.

Рекордные машины

Еще одну оригинальную версию двухбалочной схемы использовал знаменитый конструктор Б. Рутан для создания своего рекордного самолета Rutan Voyager. Этот летательный аппарат с уникальными показателями дальности полета представляет собой самолет с крылом большого удлинения, сравнительно коротким фюзеляжем и двумя хвостовыми балками, на которых смонтированы кили. Передняя часть балок вынесена вперед и соединена с фюзеляжем дополнительным стабилизатором. Главной причиной применения столь необычной системы стало обеспечение необходимой жесткости конструкции. Из-за удлиненной формы фюзеляжа, крыла и балок силовые элементы подвергались массе изгибающих и крутящих нагрузок. Вынесение килей на хвостовые балки и перенос стабилизатора в переднюю часть самолета позволил обеспечить приемлемую прочность и жесткость всей конструкции. Вряд ли самолет Voyager без таких технических ноу-хау смог бы без посадки пролететь более 42 тыс. километров (более 40 тыс. по данным ФАИ).

Rutan Voyager

Virgin Atlantic GlobalFlyer

Наработки по проекту Voyager были использованы при создании еще одного рекордного самолета – Virgin Atlantic GlobalFlyer. Разработанный по заказу С. Фоссетта летательный аппарат имел похожую на Voyager компоновку, однако отличался некоторыми деталями. В первую очередь необходимо отметить иную силовую установку – турбореактивный двигатель над фюзеляжем. Кроме того, стабилизатор с рулями высоты был перенесен в хвостовую часть. Две раздельные плоскости на «ГлобалФлайере» крепились к хвостовым балкам, под килями. В 2006 году пилот Фоссетт преодолел на самолете GlobalFlyer чуть менее 41,5 тысяч километров. Средняя скорость полета при этом равнялась 590 километрам в час. При помощи использования новых материалов силового набора удалось не только улучшить летные данные рекордного самолета, но и обеспечить должную прочность конструкции. Именно последний факт позволил отказаться от переднего горизонтального оперения в пользу более привычных систем стабилизации и управления.

***

Конечно, сейчас были описаны далеко не все самолеты, выполненные по двухбалочной схеме. Общее количество самолетов с такой компоновкой превышает несколько десятков, и даже самое общее описание их истории создания и конструкций потребует написания многотомного фундаментального труда. Дело в том, что двухбалочная схема была опробована почти во всех классах самолетов. По такой системе строились истребители и бомбардировщики, транспортники и пассажирские самолеты, и даже беспилотные летательные аппараты. Каждый раз применение двухбалочной схемы было обусловлено той или иной причиной. Однако, несмотря на все успехи, подобные системы не получили широкого распространения и не вытеснили классическую схему. Главная причина этого – необходимость создания компактных и прочных хвостовых балок. Кроме того, сравнительно небольшие размеры этих агрегатов самолета не позволяют в полной мере использовать их объем. К примеру, на американских транспортниках внутри балок были только тяги управления рулями.

Так что создание самолета именно двухбалочной схемы требует определенных оснований. Эта компоновка имеет ряд характерных «врожденных» плюсов и минусов, сочетание которых не всегда может благотворно сказаться на конструкции определенного самолета или на его практических перспективах. Поэтому на протяжении долгих лет двухбалочная компоновка самолетов по распространению уступает классической из-за меньшей универсальности. Тем не менее, в будущем обязательно появятся новые типы самолетов с укороченным фюзеляжем и хвостовым оперением, закрепленным на двух балках. Главное, чтобы в случае каждого конкретного проекта применение такой схемы было оправданным и обоснованным.

Самолёты — стартовые площадки околокосмических кораблей SpaceShip One и Two. Scaled Composites Model 318 White Knight, Oshkosh 2005

Scaled Composites 348 White Knight 2 Oshkosh 2009

По материалам сайтов:
http://airwar.ru/
http://flightglobal.com/
http://scaled.com/
http://nationalmuseum.af.mil/f
http://pkk-avia.livejournal.com/
http://fai.org/

фюзеляж — это… Что такое фюзеляж?

фюзеляж — а, м. fuselage m. Корпус, остов самолета. БАС 1. Что такое фюзеляж типа монокок? Фюзеляж (корпус аэроплана), представляющий собою как бы целую скорлупу, склеенную из полос фанеры, носит название монокока. НИТ 1926 № 1. Консоль. Часть крыла… …   Исторический словарь галлицизмов русского языка

ФЮЗЕЛЯЖ — (Fuselage) одна из основных частей самолета. Он служит для: соединения несущих поверхностей с хвостовым оперением, помещения полезной нагрузки, установки винтомоторной группы и крепления шасси (преимущественно в конструкциях одномоторных… …   Морской словарь

фюзеляж — обшивка, корпус; брюхо, пузо Словарь русских синонимов. фюзеляж сущ., кол во синонимов: 4 • брюхо (29) • корпус …   Словарь синонимов

фюзеляж — ФЮЗЕЛЯЖ, а, м. Брюхо, пузо. Общеупотр. «фюзеляж» корпус летательного аппарата …   Словарь русского арго

ФЮЗЕЛЯЖ — (французское fuselage, от fuseau веретено), корпус летательного аппарата, к которому могут крепиться крыло, несущие винты, оперение, шасси и др. В фюзеляже кроме кабины экипажа могут размещаться пассажиры, грузы, оборудование, двигатели, топливо… …   Современная энциклопедия

ФЮЗЕЛЯЖ — (франц. fuselage от fuseau веретено), корпус летательного аппарата. Связывает между собой крылья, оперение и (иногда) шасси. В фюзеляже обычно размещаются экипаж, пассажиры, грузы, оборудование …   Большой Энциклопедический словарь

ФЮЗЕЛЯЖ — ФЮЗЕЛЯЖ, корпус САМОЛЕТА, к которому прикреплены крылья, хвостовая часть и шасси. В нем размещается команда, груз, пассажиры и средства управления. Основные структурные части это устойчивая к внешним воздействиям обшивка самолета, внутренние… …   Научно-технический энциклопедический словарь

ФЮЗЕЛЯЖ — ФЮЗЕЛЯЖ, фюзеляжа, муж. (франц. fuselage) (авиац.). Корпус, остов самолета. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 …   Толковый словарь Ушакова

ФЮЗЕЛЯЖ — ФЮЗЕЛЯЖ, а, муж. (спец.). Корпус летательного аппарата. | прил. фюзеляжный, ая, ое. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 …   Толковый словарь Ожегова

фюзеляж — фюзеляж, род. фюзеляжа (не рекомендуется фюзеляжа) …   Словарь трудностей произношения и ударения в современном русском языке

ФЮЗЕЛЯЖ — корпус летательного аппарата (самолёта, вертолёта, крылатой ракеты и др.), несущий крыло, оперение и (иногда) шасси. В одномоторных самолётах в Ф. размещается также силовая установка. Ф. является прочностной конструкцией, воспринимающей внешние… …   Большая политехническая энциклопедия

Компоненты и конструкция самолета

Компоненты и конструкция самолета верхний Меню

• Планер — это основная конструкция самолета, конструкция которой выдерживает аэродинамические силы и нагрузки.
  • Напряжения включают вес топлива, экипажа и полезной нагрузки
• Несмотря на схожую концепцию, самолеты можно разделить на конструкции с неподвижным крылом и винтокрылые конструкции.
• Самолет управляется вокруг своей поперечной, продольной и вертикальной осей за счет отклонения поверхностей управления полетом
• Эти устройства управления представляют собой шарнирные или подвижные поверхности, с помощью которых пилот регулирует положение самолета во время взлета, маневрирования в полете и посадки
• Они управляются пилотом через соединительную тягу с помощью педалей руля направления и ручки управления или колеса
• • основное структурное подразделение
  • профилей для подъемной силы
  • • элероны, руль высоты, рули направления
    • подвижных триммера, расположенных на основных управляющих поверхностях
    • Закрылки, спойлеры, тормозные механизмы и предкрылки

• Справочник пилота по аэронавигационным знаниям,
  Monocoque
• Справочник пилота по авиационным знаниям,
  полумонокок
• Фюзеляж является основным конструктивным элементом самолета
• Фюзеляж предназначен для размещения экипажа, пассажиров, груза, инструментов и другого необходимого оборудования
• • Конструкция фюзеляжей самолетов эволюционировала от ранних деревянных структурных конструкций фермы до монококовых корпусных конструкций и нынешних полумонококовых корпусных конструкций.
    • • В этом методе строительства прочность и жесткость достигаются путем соединения труб (стальных или алюминиевых) с получением ряда треугольных форм, называемых фермами.
        • Отрезки трубок, называемые лонжеронами, привариваются, образуя прочный каркас
        • Вертикальные и горизонтальные стойки приварены к лонжеронам и придают конструкции квадратную или прямоугольную форму, если смотреть с торца
        • Дополнительные стойки необходимы для противодействия нагрузке, которая может исходить с любого направления
        • Стрингеры и переборки или каркасы добавляются для придания формы фюзеляжу и поддержки покрытия
      • По мере развития дизайна эти конструкции были ограждены сначала тканью, а затем металлами.
      • Эти обновления обтекаемой формы и повышенной производительности
      • В некоторых случаях внешняя обшивка может выдерживать все или большую часть полетных нагрузок
  • Фюзеляж самолета
  • В большинстве современных самолетов используется форма этой напряженной обшивки, известная как монокок или полумонокок.
    • • В конструкции Monocoque (по-французски «одинарная оболочка») используется напряженная оболочка для поддержки почти всех нагрузок, как в алюминиевой банке для напитков
      • В конструкции монокока буровые установки, каркасы и переборки различных размеров придают форму и прочность напряженной обшивке фюзеляжа [Рис. 1]
      • Несмотря на свою прочность, конструкция монокока не очень устойчива к деформации поверхности
      • Например, алюминиевый напиток может выдерживать значительные усилия на концах банки, но если сторона банки слегка деформируется, выдерживая нагрузку, она легко разрушается
      • Поскольку большая часть скручивающих и изгибных напряжений переносится на внешнюю обшивку, а не на открытый каркас, необходимость во внутренних распорках была устранена или уменьшена, что позволило сэкономить вес и максимально увеличить пространство.
      • Один из примечательных и новаторских методов использования конструкции монокока был использован Джеком Нортропом.
      • В 1918 году он разработал новый способ создания монококового фюзеляжа, который использовался для Lockheed S-1 Racer
      .
      • В технике использовались две формованные фанерные полуоболочки, которые были склеены вокруг деревянных обручей или стрингеров
      • Для изготовления полуоболочек вместо того, чтобы наклеивать множество полос фанеры на форму, три больших набора еловых полос были пропитаны клеем и уложены в полукруглую бетонную форму, которая выглядела как ванна
      • Затем под плотно зажатой крышкой в ​​полость надували резиновый баллон для прижатия фанеры к форме
      • Двадцать четыре часа спустя гладкая полуоболочка была готова для соединения с другой для создания фюзеляжа.
      • Две половинки были толщиной менее четверти дюйма каждая
      • Несмотря на то, что монокок использовался в ранний период развития авиации, он не возродился в течение нескольких десятилетий из-за сложностей, связанных с этим.
      • Повседневные примеры конструкции монокока можно найти в автомобилестроении, где цельный кузов считается стандартом при производстве
    • В конструкции полумонокока
      • , частично или наполовину, используется каркасная конструкция, к которой крепится обшивка самолета.Подконструкция, которая состоит из переборок и / или каркасов различных размеров и стрингеров, усиливает напряженную обшивку, снимая часть напряжения изгиба с фюзеляжа. Основная часть фюзеляжа также включает точки крепления крыла и брандмауэр. На однодвигательных самолетах двигатель обычно крепится к передней части фюзеляжа. Между задней частью двигателя и кабиной экипажа имеется противопожарная перегородка для защиты пилота и пассажиров от случайного возгорания двигателя.Эта перегородка называется брандмауэром и обычно изготавливается из жаропрочного материала, например из нержавеющей стали. Тем не менее, новый процесс строительства — это интеграция композитов или самолетов, полностью сделанных из композитов [Рис. 2]
• Справочник пилота по аэронавигационным знаниям, моноплан (слева) и биплан (справа)

• Распорка крыла
• Крылья — это профили, прикрепленные к каждой стороне фюзеляжа и являющиеся основными подъемными поверхностями, которые поддерживают самолет в полете
.
• Крылья могут быть прикреплены к верхней («высокое крыло»), средней («среднее крыло») или нижней («низкорасположенное») части фюзеляжа.
• Количество крыльев тоже может быть разным
  • Самолеты с одним набором крыльев называются монопланами, а с двумя наборами крыльев — бипланами [Рис. 4]
• Конструкция крыла
• Многие самолеты с высокорасположенным крылом имеют внешние распорки или стойки крыла, которые передают полетные и посадочные нагрузки через стойки на основную конструкцию фюзеляжа [Рис. 5]
• Поскольку стойки крыла обычно крепятся примерно на полпути к крылу, этот тип конструкции крыла называется полуконтилеверной.
• Несколько самолетов с высокорасположенным и большинством низкорасположенных самолетов имеют полностью свободнонесущее крыло, предназначенное для несения нагрузок без внешних подкосов
• Основными конструктивными частями крыла являются лонжероны, нервюры и стрингеры [Рис. 6]
• Они усилены фермами, двутавровыми балками, трубами или другими устройствами, в том числе обшивкой.
• Неровности 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 два типа управляющих поверхностей, называемые элеронами и закрылками
• • Варианты конструкции предоставляют информацию о влиянии средств 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, управляющего смещением веса, имеет большую стреловидность, чтобы уменьшить сопротивление и позволить смещение веса для обеспечения управляемого полета. [Рис. 3-9] Справочники, относящиеся к большинству категорий самолетов, доступны для заинтересованных пилотов и могут быть найдены на веб-сайте Федерального авиационного управления (FAA) по адресу www.faa.gov
• • Элероны (по-французски «маленькое крыло») — это управляющие поверхности на каждом крыле, которые управляют самолетом вокруг его продольной оси, позволяя ему «катиться» или «крениться».
    • Это действие приводит к повороту самолета в направлении крена / крена
    • При отклонении элеронов возникает асимметричная подъемная сила (крутящий момент) относительно продольной оси и сопротивление (неблагоприятный рыскание).
  • Они расположены на задней (задней) кромке каждого крыла рядом с внешними законцовками.
    • Они проходят примерно от середины каждого крыла к его кончику и движутся в противоположных направлениях, создавая аэродинамические силы, которые заставляют самолет крениться.
  • Хомут управляет аэродинамическим профилем через систему тросов и шкивов и действует в противоположном имении.
    • Хомут «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 поворачиваться влево.
    • Хомут «поворачивается» вправо: правый элерон поднимается, 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 подъемную силу вверх и заставляет самолет разворачиваться вправо.
  • Хотя это редкость, некоторые элероны имеют триммеры, которые снижают давление на ярмо на элеронах для качения.
• • Справочник по пилотированию самолета, Типы профилей
  • Форма и конструкция крыла зависят от типа операции, для которой предназначен самолет, и адаптированы к конкретным типам полета: [Рисунок 7]
    • • Прямоугольные крылья лучше всего подходят для учебных самолетов, а также для низкоскоростных самолетов
      • Разработан с закруткой для сваливания в первую очередь у основания крыла, чтобы обеспечить управление элеронами в сваливании
    • • Эллиптические крылья наиболее эффективны, но их сложно производить (спитфайр)
    • • Эффективнее прямоугольного крыла, но проще в изготовлении, чем эллиптическое крыло
    • • Обычно ассоциируется со смещением назад, но также может быть смещено вперед
      • Стреловидные крылья лучше всего подходят для высокоскоростных самолетов для задержки тенденции к Маха
      • Срыв в первую очередь у кончиков, что ухудшает характеристики сваливания
    • • Преимущества стреловидного крыла с хорошей конструктивной эффективностью и малой лобовой площадью
      • Недостатками являются низкая нагрузка на крыло и большая площадь смачиваемой поверхности, необходимые для достижения аэродинамической устойчивости.
  • Эти конструктивные изменения обсуждаются в главе 5 «Аэродинамика полета», в которой представлена ​​информация 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, управляющего смещением веса, имеет большую стреловидность, чтобы уменьшить сопротивление и позволить смещение веса для обеспечения управляемого полета. [Рис. 3-9] Справочники, относящиеся к большинству категорий самолетов, доступны для заинтересованных пилотов и могут быть найдены на веб-сайте Федерального авиационного управления (FAA) по адресу www.faa.gov

• Пилотный справочник по аэронавигационным знаниям, компоненты оперения
• Справочник пилота по аэронавигационным знаниям, компонентам стабилизатора
• Обычно известное как «хвостовая часть», оперение включает в себя всю хвостовую группу, которая состоит из неподвижных поверхностей, таких как вертикальное оперение или стабилизатор и горизонтальный стабилизатор; подвижные поверхности, включая триммер руля и триммера руля направления, а также триммер руля высоты и руля высоты
• Эти подвижные поверхности используются пилотом для управления горизонтальным вращением (рыскание) и вертикальным вращением (тангаж) самолета
• На некоторых самолетах вся горизонтальная поверхность оперения может быть отрегулирована из кабины как единое целое с целью управления углом тангажа или дифферента самолета.Такие конструкции обычно называют стабилизаторами, летающими хвостами или хвостами плит
.
• Таким образом, оперение обеспечивает самолету направленный и продольный баланс (устойчивость), а также дает пилоту возможность управлять самолетом и маневрировать.
• • Руль направления используются для управления направлением (влево или вправо) «рыскания» относительно вертикальной оси самолета.
  • Как и другие основные рулевые поверхности, руль направления представляет собой подвижную поверхность, шарнирно прикрепленную к неподвижной поверхности, которая в данном случае является вертикальным стабилизатором или килями
  • Его действие очень похоже на действие лифта, за исключением того, что он качается в другой плоскости — из стороны в сторону, а не вверх и вниз.
    • Не используется для поворота самолета, как часто ошибочно полагают.
    • На практике вход управления элеронами и рулем направления используется вместе для поворота самолета, причем элероны определяют крен
      • Эта взаимосвязь имеет решающее значение для поддержания координации или создания пробки
      • Неправильно повернутые повороты на низкой скорости могут вызвать вращение
  Руль
  • управляется пилотом ногой через систему тросов и шкивов:
    • «Шаг» на правой педали руля направления: руль перемещается вправо, создавая рыскание вправо
    • «Шаг» на левой педали руля направления: 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 лифта
  • Вместо этого он включает цельный горизонтальный стабилизатор, который поворачивается от центральной точки шарнира
  • Этот тип конструкции называется стабилизатором и перемещается с помощью колеса управления, так же, как перемещается лифт
  • Например, когда пилот тянет штурвал назад, стабилизатор поворачивается так, что задняя кромка перемещается вверх
  • Это увеличивает аэродинамическую нагрузку на хвостовое оперение и заставляет нос самолета подниматься вверх.Стабилизаторы имеют противозадирный язычок, проходящий поперек их задней кромки [Рисунок 3-11]
  • Язычок анти-сервопривода перемещается в том же направлении, что и задняя кромка стабилизатора, и помогает сделать стабилизатор менее чувствительным.
  • Язычок анти-сервопривода также выполняет функцию триммера для сброса управляющего давления и помогает удерживать стабилизатор в желаемом положении

• Поверхности управления полетом
• Поверхности управления полетом состоят из основного, вспомогательного и вспомогательного органов управления [Рис. 10]
• • Выступы — это небольшие регулируемые аэродинамические приспособления на задней кромке руля
  • Эти подвижные поверхности снижают давление на органы управления
  • Триммер контролирует нейтральную точку, как балансировка самолета на шкворне с несимметричными грузами
  • Это делается либо с помощью триммера (небольшие подвижные поверхности на поверхности управления), либо путем смещения нейтрального положения всей поверхности управления вместе
  • Эти выступы могут быть установлены на элеронах, руле направления и / или руле высоты.
  • • Сила воздушного потока, ударяющего по язычку, заставляет основную поверхность управления отклоняться в положение, которое исправляет неуравновешенное состояние самолета
    • Правильно сбалансированный самолет, если его потревожить, попытается вернуться в свое предыдущее состояние из-за устойчивости самолета
    • Триммирование — это постоянная задача, которая требуется после любых изменений настроек мощности, скорости полета, высоты или конфигурации.
    • Правильная балансировка снижает нагрузку на пилота, позволяя отвлечь внимание на другое место, что особенно важно для полетов по приборам
    • Триммеры управляются с помощью системы тросов и шкивов.
      • Триммер отрегулирован вверх: триммер опускается, создавая положительный подъем, опуская нос
        • Это движение очень незначительное
      • Триммер отрегулирован вниз: триммер поднимается, создавая положительный подъем, поднимая нос
        • Это движение очень незначительное
    • Чтобы узнать больше о том, как использовать триммер в полете, см. Дифферент самолета
  • Вкладки сервопривода
    • похожи на триммеры в том, что они представляют собой небольшие вторичные элементы управления, которые помогают снизить рабочую нагрузку пилота за счет уменьшения усилий.
    • Однако определяющее отличие состоит в том, что эти вкладки работают автоматически, независимо от пилота.
    • • • Также называется вкладкой антибалансировки. Это выступы, которые перемещаются в том же направлении, что и поверхность управления.
      • • Выступы, которые перемещаются в направлении, противоположном направлению поверхности управления

• Планки
  • являются частью системы управления полетом и создают дополнительную подъемную силу на низких скоростях
  • Крепятся к передней кромке крыльев и предназначены для управления пилотом или автоматически с помощью бортового компьютера
  • Предкрылки увеличивающие развал крыльев / профиль
  • 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
  • Крепится к задней кромке крыльев и управляется пилотом из кабины
  • За счет выпуска закрылков создается дополнительная подъемная сила, когда самолет летит на более низкой скорости, обычно при взлете и посадке
  • Предкрылки и закрылки используются вместе друг с другом для увеличения подъемной силы и запаса сваливания за счет увеличения общего развала крыльев, что позволяет самолету сохранять управляемый полет на более низких скоростях.
  • Закрылки выходят наружу от фюзеляжа почти до середины каждого крыла
  • Закрылки обычно находятся на одном уровне с поверхностью крыла во время крейсерского полета
  • В выдвинутом состоянии закрылки одновременно опускаются вниз для увеличения подъемной силы крыла при взлете и посадке [Рисунок 3-8]
• поверхностей управления, которые управляют самолетом вокруг его боковой оси, позволяя самолету двигаться по тангажу
  • Подъемники крепятся к горизонтальной части оперения — стабилизатор горизонтальный.
    • Исключение составляют те установки, где вся горизонтальная поверхность представляет собой цельную конструкцию, которую можно отклонять вверх или вниз для обеспечения контроля в продольном направлении и обрезки.
  • Изменение положения рулей приводит к изменению изгиба профиля, что увеличивает или уменьшает подъемную силу
  • Когда к органам управления прикладывается прямое давление, лифты движутся вниз
  • Увеличивает подъемную силу, создаваемую горизонтальными поверхностями оперения.
  • Повышенная подъемная сила заставляет хвост подниматься вверх, в результате чего нос опускается
  • И наоборот, когда к колесу прилагается противодавление, лифты движутся вверх, уменьшая подъемную силу, создаваемую горизонтальными поверхностями оперения, или, возможно, даже создавая силу, направленную вниз
  • Хвост направлен вниз, а нос вверх
  • Руль высоты регулируют угол атаки крыльев
  • При противодавлении на органы управления хвост опускается, а нос поднимается, увеличивая угол атаки
  • И наоборот, при приложении давления вперед хвост поднимается, а нос опускается, уменьшая угол атаки
  • Стабилизатор: Поверхность управления, кроме крыльев, обеспечивающая стабилизирующие качества
• • Предназначен для замедления самолета при пикировании или снижении, расположение и стиль зависят от самолета и управляются переключателем в кабине
• • Подвижные выступы, расположенные на основных управляющих поверхностях i.е., элероны, рули высоты и руль направления, снижающие рабочую нагрузку пилота, позволяя летательному аппарату удерживать определенное положение без необходимости постоянного давления / входов в систему
• • Шасси — основная опора самолета при парковке, 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 с помощью дифференциального торможения
• • Справочник пилота по аэронавигационным знаниям, моторный отсек
  • Силовая установка обычно включает двигатель и винт
  • • Основная функция двигателя — обеспечивать вращение винта
    • Он также вырабатывает электроэнергию, является источником вакуума для некоторых летных приборов и в большинстве одномоторных самолетов является источником тепла для пилота и пассажиров [Рис. 11]
    • На самолетах с одним двигателем двигатель обычно крепится к передней части фюзеляжа
    • Между задней частью двигателя и кабиной или кабиной имеется противопожарная перегородка для защиты пилота и пассажиров от случайного возгорания двигателя.Эта перегородка называется брандмауэром и обычно изготавливается из жаропрочной нержавеющей стали
    .
  • • Двигатель покрыт кожухом или гондолой, оба типа закрытого корпуса
    • Назначение кожуха или гондолы состоит в том, чтобы оптимизировать поток воздуха вокруг двигателя и помочь охладить двигатель, направляя воздух вокруг цилиндров.
  • • Винт, установленный на передней части двигателя, преобразует вращающую силу двигателя в тягу, действующую вперед силу, которая помогает самолету перемещаться по воздуху
    • Пропеллер — это вращающийся аэродинамический профиль, создающий тягу за счет аэродинамического воздействия.
    • Зона высокого давления образуется в задней части аэродинамического профиля воздушного винта, а низкое давление создается на поверхности воздушного винта, подобно тому, как подъемная сила создается аэродинамическим профилем, используемым в качестве подъемной поверхности или крыла
    • Этот перепад давления создает тягу от винта, который, в свою очередь, тянет самолет вперед.
    • Двигатели могут быть повернуты как толкатели с винтом сзади
    • В конструкции гребного винта есть два важных фактора, которые влияют на его эффективность.
    • Угол лопасти гребного винта, измеренный относительно ступицы гребного винта, сохраняет угол атаки (AOA) (см. Определение в глоссарии) относительно постоянным по всей длине лопасти гребного винта, уменьшая или исключая возможность сваливания.
    • Подъемная сила, создаваемая гребным винтом, напрямую связана с AOA, то есть углом, под которым относительный ветер встречает лопасть.
    • AOA 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 твердо.
    • Сочетание этих двух факторов позволяет измерить КПД гребного винта
    • Пропеллеры обычно подбираются для конкретной комбинации самолета / силовой установки для достижения максимальной эффективности при определенных настройках мощности, и они тянут или толкают в зависимости от того, как установлен двигатель

• Основное отличие вертолетов от самолетов — источник подъемной силы
• Самолеты получают подъемную силу от неподвижных профилей, в то время как вертолеты используют вращающиеся профили, известные как лопасти несущего винта
• Подъем и управление относительно независимы от скорости движения
• • • Управляет движением вокруг поперечной и продольной оси вертолета
    • Он расположен по центру перед сиденьем пилота и изменяет плоскость траектории кончика несущего винта для направленного полета
    • При изменении плоскости траектории наконечника изменяется направление тяги и достигается соответствующее предполагаемое направление движения или полета
  • • Всегда расположен слева от кресла пилота и изменяет подъем несущего винта, уменьшая или увеличивая угол атаки на всех пластинах ротора одинаково и в одном направлении.
    • Также используется в сочетании с циклическим регулятором скорости и высоты
  • • Управляет движением вокруг вертикальной оси (рыскание) вертолета путем изменения шага (угла атаки) пластин рулевого винта
    • Это вызывает развитие большей или меньшей силы, противодействующей крутящему моменту, создаваемому основными роторами.
    • Дополнительно, когда пилот отклоняет педали руля направления влево или вправо, курс или направление самолета изменяется влево или вправо
• • • Вращающиеся «крылья», позволяющие поднимать вертолеты или винтокрылы
  • • Состоит из лопастей ротора, узла ступицы ротора, тяги / звеньев управления шагом, мачты, наклонной шайбы и узла опоры
    • Некоторые могут иметь узел ножниц и втулки
    • Все вышеперечисленные элементы работают для преобразования линейного (толкающее / тянущее движение) во вращательное управляющее движение
  • • Изменяет направление и передает мощность, вырабатываемую двигателями через приводные валы, к узлам несущего винта и ведомого винта
    • Главная трансмиссия также имеет монтажные площадки для установки дополнительных принадлежностей, таких как гидравлические насосы управления полетом, генераторы и тормоз ротора.
    • Большинство вертолетов имеют главный, промежуточный и хвостовой редукторы

• Принципы полета — это те основные характеристики, которые действуют на самолет
• Сбалансированный самолет — это счастливый самолет (расход топлива, эффективность и т. Д.)
• По мере развития авиастроения из ферм ферменных конструкций

.

Самолеты / конструкции — Викиверситет

Большинство самолетов, эксплуатируемых сегодня, изготовлены из легкого, но прочного алюминия, при этом большинство новейших самолетов изготавливаются из современных композитов. Обратите внимание на Cirrus SR-22 и Boeing Dreamliner 787 как на примеры новейших современных самолетов, разработанных в то время.

Лишь совсем недавно массовые автомобили начали переходить на более легкие материалы, такие как алюминий.

Есть несколько категорий самолетов:

• Самолет
• Винтокрылый
• Планер
• Летательные аппараты легче воздуха

Самолет состоит из планера, в частности фюзеляжа, стрелы, гондол, обтекателей, обтекателей, поверхностей аэродинамического профиля и шасси.К этим конструкциям также прилагаются аксессуары и элементы управления. Примечательным фактом является то, что винты вертолета служат той же цели, что и крылья самолета, поэтому считаются частью планера вертолета, в отличие от пропеллера планера.

Самолет с неподвижным крылом состоит из пяти основных компонентов:

• Фюзеляж
• Крылья
• Стабилизаторы
• Поверхности управления полетом
• Шасси шасси

Конструкция вертолета состоит из

• Фюзеляж
• Главный ротор и приводной редуктор
• Хвостовой ротор
• Шасси шасси или салазки

Конструктивный элемент фюзеляжа самолета включает

• Стрингеры
• Лонжероны
• Ребра
• Переборки
• Рамы и формирователи

А основным элементом конструкции крыла является лонжерон крыла.

Обшивка самолета в настоящее время изготавливается из алюминия или композитных материалов, но в прошлом она была сделана из пропитанной ткани или фанеры, когда значительная нагрузка самолета переносилась строго на раму.

На самолет действует пять основных напряжений или нагрузок.

• Напряжение
• Сжатие
• Торсион
• Ножницы
• Гибка

Напряжение [править | править источник]

Это стресс, который может что-то разлучить.IE. натяжение по длине фюзеляжа от двигателя, тянущее фюзеляж против сопротивления воздуха сопротивлению.

Сжатие [править | править источник]

— это напряжение, которое сопротивляется давящей силе

Торсион [править | править источник]

Напряжение, вызывающее скручивание. Вращательная сила двигателя пытается повернуть двигатель в одном направлении, но этой силе противодействуют поддерживающие компоненты, с которыми он соединен, в первую очередь опоры двигателя.

Ножницы [править | править источник]

Напряжение, которое сопротивляется силе, которая заставляет один слой материала скользить по соседнему слою.Две пластины, склепанные вместе с натяжением, подвергают заклепки срезающей силе. Винты, болты и заклепки часто подвергаются срезанию.

Гибка [править | править источник]

Представляет собой сочетание сжатия и растяжения. Когда стержень изгибается, внешняя часть изгиба растягивается, а внутренняя часть стержня сжимается.

Элементы конструкции самолета [редактировать | править источник]

Основные компоненты конструкции самолета могут быть в широком смысле объединены в:

Фюзеляж — это корпус самолета, на котором находится экипаж и полезная нагрузка, причем полезной нагрузкой являются пассажиры, груз, топливо и оружие.Он подвергается очень высоким изгибающим нагрузкам из-за собственного веса и веса полезной нагрузки.

Старые плоскости с растянутой пропитанной тканью или фанерной обшивкой изготавливались с использованием типа фермы, жесткого каркаса из элементов, сделанных из балок, распорок и стержней для сопротивления деформации под действием приложенных нагрузок.

Конструкции фюзеляжа могут быть монококовыми или полумонококовыми.

Монокок [править | править источник]

Фюзеляжи в цельном монококовом корпусе используют каркасы, каркасные узлы и переборки для придания формы фюзеляжу.Обшивка самолета несет большую часть структурной нагрузки самолета.

Полумонокок фюзеляж [править | править источник]

Для компенсации недостатков конструкции фюзеляжа монокока была разработана конструкция полумонокока. Как и фюзеляжи монокока, он состоит из узлов каркаса, переборок и шпангоутов, но обшивка усилена с помощью продольных элементов, называемых лонжеронами, которые несут изгибающие нагрузки, и стрингеров, которые также являются продольными элементами, которые используются для придания формы и обеспечения крепления обшивки.Вместе стрингеры и лонжероны предотвращают деформацию фюзеляжа при растяжении и сжатии.

Герметизация [править | править источник]

Еще одно напряжение, которое должны поглощать фюзеляж и обшивка самолета, — это повышение давления в самолетах, которые летают на больших высотах. Повышение давления вызывает значительное повторяющееся напряжение в результате циклического перехода от без давления к давлению и снова без давления. В результате воздушные суда, которые регулярно летают на высоте, например коммерческие авиалинии, должны периодически проходить полную проверку, чтобы любые возникающие повреждения могли быть устранены до того, как произойдет дальнейшее повреждение.

Крылья обеспечивают подъемник для самолета. Крылья подвергаются высоким нагрузкам из-за аэродинамических сил, а также веса двигателей и реактивных нагрузок от шасси. Хвостовая часть WIng является основным элементом управления направлением. Элероны, руль направления и рули высоты обеспечивают маневренность и стабильность в полете. Закрылки обеспечивают дополнительную подъемную силу во время взлета и посадки.

Термин «оперение» относится к хвостовой части или хвостовику самолета / летательного аппарата, которая состоит из горизонтальных стабилизаторов и рулей высоты, вертикального стабилизатора и руля направления, обеспечивающего достаточную устойчивость самолета по боковой и вертикальной осям.Руль направления обеспечивает курсовую устойчивость, а руль высоты — продольную устойчивость.

,

Самолет / Компоненты — Викиверситет

Существуют тысячи проектов и идей о самолетах, которые были разработаны на протяжении истории авиации. Несмотря на это, некоторые основные компоненты стали постоянными в конструкции каждого самолета. Поскольку самолеты с неподвижным крылом являются наиболее распространенными воздушными судами, они будут наиболее изученными.

Компоненты самолетов [править | править источник]

Хотя самолеты предназначены для различных целей, большинство из них имеют одни и те же основные компоненты.Общие характеристики во многом определяются целями первоначального дизайна. Большинство конструкций самолетов включает фюзеляж, крылья, оперение, шасси и силовую установку. Есть еще много других частей.

---

Фюзеляж [редактировать | править источник]

Фюзеляж включает кабину и / или кабину экипажа, в которой находятся сиденья для пассажиров и органы управления самолетом. Кроме того, в фюзеляже может быть место для груза и точки крепления других основных компонентов самолета.В некоторых самолетах используется открытая ферменная конструкция. Фюзеляж ферменного типа изготавливается из стальных или алюминиевых труб. Прочность и жесткость достигаются за счет сварки труб в серию треугольных форм, называемых фермами.

Оперение [редактировать | править источник]

Хвостовое оперение (также называемое хвостовым оперением) — это задняя часть самолета. Обычно в него входят стабилизаторы, руль направления и руль высоты, а также многие другие компоненты. В истребителях он может быть выполнен вокруг выхлопного сопла, как в некоторых трехмоторных самолетах (с третьим двигателем в фюзеляже).В коммерческих воздушных судах оперение состоит из конуса давления в кабине и может содержать регистратор полетных данных («черный ящик»), диктофон кабины и клапан сброса давления.

Крылья [править | править источник]

Крылья представляют собой аэродинамические поверхности, прикрепленные к каждой стороне фюзеляжа, и являются основными подъемными поверхностями, поддерживающими самолет в полете. Существует множество конструкций, размеров и форм крыльев, используемых различными производителями. Каждый из них удовлетворяет определенную потребность в ожидаемых характеристиках конкретного самолета.Крылья могут быть прикреплены к верхней, средней или нижней части фюзеляжа. Эти конструкции называются соответственно с высокими, средними и низкими крыльями. Количество крыльев тоже может быть разным. Самолеты с одним набором крыльев называются монопланами, а с двумя наборами — бипланами. Многие самолеты с высокорасположенным крылом имеют внешние подкосы или стойки крыла, которые передают полетные и посадочные нагрузки через стойки на основную конструкцию фюзеляжа. Поскольку стойки крыла обычно крепятся примерно на полпути к крылу, этот тип конструкции крыла называется полуконтилеверной.Некоторые самолеты с высокорасположенным крылом и большинство самолетов с низкорасположенным крылом имеют полностью свободнонесущее крыло, предназначенное для несения нагрузок без внешних подкосов.

Поверхности управления [править | править источник]

Самолет control.jpeg

Поскольку самолет движется в трех измерениях, нам необходимы различные устройства управления для управления им. Самолеты с неподвижным крылом имеют управляющие поверхности для каждого из этих размеров. Обычно они размещаются на краях самолета (хвост и крыло), чтобы получить максимальную силу и реакцию с использованием небольших движущихся частей благодаря концепции рычага.

Учтите, что самолету легче маневрировать, чем он неустойчивее. Устойчивость можно обеспечить за счет стабилизаторов и конструкции фюзеляжа и крыла.

Вертикальный стабилизатор и руль направления [редактировать | править источник]

Вертикальный стабилизатор работает по тому же принципу, что и крыло, но остается симметричным. Это основная поверхность управления самолетов (самолетов с неподвижным крылом). Очевидно, он имеет вертикальное положение, обычно в хвостовой части самолета. Вертикальных стабилизаторов может быть несколько (обычно в больших самолетах).

Вертикальный стабилизатор имеет подвижную часть, которая называется рулем направления. Это действует как элерон в крыле. Когда он перемещается в ту или иную сторону, он создает перепад давления на стабилизатор, поскольку его перемещение равно изменению угла атаки этого «крыла».

Руль направления управляет осью Y или рысканием самолета и управляется педалями из кабины. В скоординированном повороте руль направления и элероны должны быть скоординированы, но вы можете использовать руль направления только для «скольжения» самолета.

Некоторые рули направления смешиваются с рулями высоты на одной поверхности управления, создавая самолет с V-образным хвостовым оперением.

Руль направления

Горизонтальный стабилизатор и подъемник [редактировать | править источник]

Горизонтальный стабилизатор — это основная поверхность управления самолетов, в основном самолетов (самолетов). Он функционирует как крыло, создавая вторую точку подъема вдоль фюзеляжа, которая обеспечивает устойчивость самолета по оси Z. Его функция заключается не в увеличении подъемной силы, а в управлении углом наклона самолета (путем изменения угла атаки крыла).Это происходит благодаря подвижной части или частям, называемым элеваторами, которые действуют как элероны и управляются продольной осью джойстика или колеса.

Очевидно, что горизонтальный стабилизатор имеет горизонтальное положение, обычно в хвостовой части самолета. Он может быть наверху вертикального стабилизатора (самолет с T-образным хвостовым оперением) или разделен на две части, пересекающие вертикальный стабилизатор. Некоторые горизонтальные стабилизаторы не имеют руля высоты, но представляют собой целый руль высоты (в основном в планерах, поскольку они имеют лучшие аэродинамические характеристики).В самолетах с конфигурацией Canard вертикальный стабилизатор располагается не в хвосте, а в носовой части самолета (обратите внимание, что его движение для уменьшения или увеличения тангажа будет инвертировано по сравнению с тем, которое он делает, когда он помещается в хвост).

Иногда рули высоты смешиваются с рулями направления на одной и той же поверхности управления, создавая самолет с V-образным хвостовым оперением. Также может быть совмещен с элеронами, в основном в самолетах с треугольным крылом.

Лифт

Элерон [редактировать | править источник]

Элероны — движущиеся поверхности, обычно расположенные рядом с кончиками крыльев.Функция элерона проста: перемещаясь вверх или вниз, он изменяет угол атаки этой секции крыла, опуская или поднимая ее. Это изменение аэродинамики связано с изменением относительной кривой профиля крыла. Обратите внимание, что элероны дополняют друг друга, поэтому, если один движется, другой будет двигаться в другом направлении в той же пропорции. Это улучшает эффект, когда одно крыло поднимается, а другое опускается. Элероны управляют осью X или креном самолета.

Управление элеронами осуществляется пилотом из кабины пилота боковой осью джойстика.Для скоординированных поворотов движение должно быть совмещено с рулем направления в одном направлении. В некоторых самолетах элероны представляют собой просто разделенные рули высоты, с возможностью использования той же поверхности, что и элероны или руль высоты (самолеты с треугольным крылом).

Элерон

Обрезка [править | править источник]

Отделка

---

Устройства управления лифтом [редактировать | править источник]

Помимо скорости и тангажа (угла атаки), существуют устройства, позволяющие изменять подъемную силу, создаваемую крылом.Они влияют на аэродинамику крыла, в основном на пограничный слой.

Откидная створка [редактировать | править источник]

Закрылки увеличивают поверхность или кривую крыла, создавая большую подъемную силу с той же скоростью. Они обычно используются на малых скоростях, в основном во время приземления и взлета.

Есть несколько типов закрылков:

• Обычный клапан
• Разделительный клапан
• Заслонка или прорезь
• Фаулер с откидной крышкой
• Многоцелевой охотник с откидной крышкой

Клапан

Планка [редактировать | править источник]

Предкрылок — это тонкий аэродинамический профиль, развернутый с передней кромки крыла.Это действует как новое маленькое крыло, но его цель не в подъеме, а в создании необходимой для него циркуляции. Циркуляция предкрылка будет противоположной циркуляции крыла, что снизит максимальную скорость пограничного слоя. Это также снижает максимальную подъемную силу, делая ее распределение по крылу более мягким, но позволяя пограничному слою отсоединяться позже (за счет уменьшения отрицательного давления, создаваемого в задней кромке).

Обычно предкрылки используются с закрылками во время взлета и посадки, поскольку оба обеспечивают дополнительную подъемную силу на низкой скорости.

http://en.wikiversity.org/wiki/Leading-edge-device

Спойлер [редактировать | править источник]

Спойлеры используются не для создания подъемной силы, а для ее уменьшения. Это движущиеся поверхности, которые расположены вертикально поперек профиля. Это приводит к отслаиванию пограничного слоя раньше, чем обычно, поскольку создается отрицательное давление.

Эти устройства не очень распространены в самолетах с поршневыми двигателями или турбовинтовыми двигателями, но используются в самолетах и ​​планерах с турбореактивными двигателями.

---

Спойлеры используются в основном после приземления (приземления) и редко используются во время снижения и захода на посадку. Speedbird 19:20, 1 апреля 2007 г. (UTC) Саиф Арафа

Силовая установка и движители [редактировать | править источник]

Винт [редактировать | править источник]

Винт — это устройство, которое передает мощность, преобразуя ее в тягу для приведения в движение транспортного средства, такого как самолет, корабль или подводная лодка, через жидкость, такую ​​как вода или воздух, путем вращения двух или более закрученных лопастей вокруг центрального вала в аналогично вращению винта через твердое тело.Лопасти пропеллера действуют как вращающиеся крылья и создают силу за счет применения как принципа Бернулли, так и третьего закона Ньютона, создавая разницу в давлении между передней и задней поверхностями лопастей в форме аэродинамического профиля.

Двигатель поршневой [редактировать | править источник]

Поршневые двигатели — это обычные четырехтактные двигатели. Они разработаны, в частности, для самолетов, поэтому используют авиационный газ и обладают особыми характеристиками, но по своим функциям очень похожи на автомобильные двигатели.Трансмиссия этих двигателей связана с воздушным винтом, поэтому они могут обеспечивать тягу. Полная информация на этой странице заканчивается, чтобы увидеть больше возможностей на их веб-сайтах.

Реактивный двигатель [редактировать | править источник]

Реактивный двигатель создает тягу за счет сжатия воздуха и выпуска его через направленную трубу или сопло. Мы рассмотрим этот вопрос более глубоко в главе 3, но по существу реактивный двигатель самолета состоит из впускной камеры или клапана, вентилятора, одного или нескольких компрессоров, камеры сгорания, одной или нескольких турбин и выхлопного сопла.

Процесс, через который проходит воздух в реактивном двигателе, начинается с впуска и начального сжатия, более высокого сжатия, сгорания, нагнетания в турбины и выпуска. Часто можно увидеть реактивные двигатели с еще одной ступенью, которая заключается в дожигании смеси во время выпуска.

TurboProp [редактировать | править источник]

Двигатель TurboProp состоит из реактивного двигателя, который приводит в движение воздушный винт. Результатом этого является то, что у нас есть гораздо более надежный двигатель, чем поршневой двигатель (такой же, как и реактивный двигатель), но не такой сложный и большой, как реактивный двигатель, поскольку нам не нужен реактивный взрыв для создания тяги, а пропеллер.

---

Шасси шасси [редактировать | править источник]

Носовая шестерня [редактировать | править источник]

также используется для разворотов при налогообложении и

Главная передача [редактировать | править источник]

---

Кабина [редактировать | править источник]

Кабина или полетная палуба — это область, обычно около передней части самолета или космического корабля, из которой пилот управляет самолетом. Большинство современных кабины закрытые, за исключением некоторых небольших самолетов.

Органы управления [править | править источник]

Информационные устройства [править | править источник]

Навигационные устройства [править | править источник]

FMS [редактировать | править источник]

Система управления полетом.

Устройства связи [редактировать | править источник]

---

Кабина или полетная палуба — это область, обычно около передней части самолета или космического корабля, из которой пилот управляет самолетом.Большинство современных кабины закрытые, за исключением некоторых небольших самолетов.

Системы [править | править источник]

Гидравлический [редактировать | править источник]

Гидравлические системы используются для перемещения и приведения в действие шасси, закрылков и тормозов. Более крупные самолеты используют эти системы также для управления полетом, интерцепторов, реверсоров тяги и прочего.

Причина использования гидравлики заключается в том, что они способны передавать очень высокое давление или силу с небольшим объемом жидкости (гидравлического масла).Тормоза с усилителем — это одно из приложений, где вы больше всего увидите гидравлику в небольших экспериментальных, ISA и сверхлегких самолетах.

Электрический [редактировать | править источник]

Пневматический (выпускной) [редактировать | править источник]

APU [редактировать | править источник]

---

APU — это небольшой реактивный двигатель, который используется для запуска более крупных реактивных двигателей. В авиалайнерах он обычно находится в самой задней части самолета, ниже хвостовой части. Большие двигатели тяжелые, и для их раскрутки требуется большой крутящий момент, больше, чем может генерировать стартерная батарея.Таким образом, батарея раскручивает гораздо меньший реактивный двигатель ВСУ. Высокоскоростной стравливающий воздух из ВСУ используется для раскрутки двигателя.

После запуска двигателей APU больше не требуется, но он выполняет несколько второстепенных функций:

— Обеспечивает подачу воздуха и электроэнергии в кабину перед запуском двигателей (экономия заряда аккумулятора).

— Обеспечивает аварийный источник электроэнергии в случае отказа двигателя.

-Он может запускать двигатели самолета в середине полета в аварийной ситуации.

Навигационные огни [редактировать | править источник]

• Стробоскопический
• Защита от столкновений
• Посадка
• Такси

---

Входы информации о давлении [редактировать | править источник]

Трубка Пито [редактировать | править источник]

Статический порт [править | править источник]

---

Прочие / несекретные [править | править источник]

Распорки [редактировать | править источник]

Вентиляционное отверстие для топлива [редактировать | править источник]

---

Компоненты винтокрылых самолетов [править | править источник]

—

Вертолет [править | править источник]

Гироплан

[править | править источник]

Хотя автожиры имеют множество конфигураций, по большей части основные компоненты одинаковы.Минимальные компоненты, необходимые для функционального автожира, — это планер, силовая установка, несущая система, хвостовое оперение и шасси. Необязательным компонентом является крыло, которое включается в некоторые конструкции для конкретных целей.

Планер

[править | править источник]

Планер представляет собой конструкцию, к которой крепятся все остальные компоненты. Планер может быть сварной из труб, листового металла, композитных материалов или просто труб, скрепленных вместе болтами. Комбинация методов строительства может также работать.Планер с наибольшим соотношением прочности к весу представляет собой материал из углеродного волокна или сварную трубную конструкцию, которая используется в течение ряда лет.

Шасси

[править | править источник]

Шасси обеспечивает мобильность на земле и может быть как обычным, так и трехопорным. Обычная передача состоит из двух основных колес и одного под хвостовым. Конфигурация трехколесного велосипеда также использует две сети, третье колесо находится под носом. Ранние автожиры и несколько моделей автожиров использовали обычное шасси, в то время как большинство более поздних автожиров оснащалось трехопорным шасси.Как и в случае с самолетами с неподвижным крылом, шасси автожира обеспечивает наземную подвижность, недоступную для большинства вертолетов.

Пропеллер

[править | править источник]

Винт обеспечивает тягу, необходимую для полета вперед, и не зависит от несущей системы во время полета. На земле двигатель можно использовать в качестве источника энергии для предварительного вращения роторной системы. За многие годы разработки автожира для автожира были адаптированы самые разные типы двигателей.Автомобильные, морские двигатели, двигатели для квадроциклов и сертифицированные авиационные двигатели используются в различных конструкциях автожиров. Сертифицированные автожиры должны использовать сертифицированные FAA двигатели. Стоимость нового сертифицированного авиадвигателя выше, чем стоимость почти любого другого нового двигателя. Эта добавленная стоимость является основной причиной выбора двигателей других типов для использования в автожирах любительской постройки.

Подъемные системы [править | править источник]

Ротор [редактировать | править источник]

Роторная система обеспечивает подъем и управление автожиром.Наиболее распространены полностью шарнирно-сочлененные и полужесткие роторные системы с качанием. Они подробно описаны в главе 5 — Система главного ротора. Качели с регулировкой наклона ступицы наиболее распространены в автожирах отечественного производства. Эта система также может использовать коллективное управление для изменения шага лопастей ротора. При достаточной инерции лопастей и изменении общего шага можно выполнить прыжковый отрыв.

Крылья [править | править источник]

Крылья могут быть, а могут и не быть составной частью автожира.При использовании они обеспечивают повышенную производительность, увеличенную емкость хранилища и повышенную стабильность. Гиропланы разрабатываются с крылья, способные почти полностью разгрузить несущую систему и нести весь вес самолета. Это обеспечит взлет винтокрыла с крейсерскими скоростями неподвижного крыла.

Empennage [править | править источник]

Хвостовое оперение обеспечивает устойчивость и управляемость по осям тангажа и рыскания. Эти хвостовые поверхности подобны оперению самолета и могут состоять из киля и руля направления, стабилизатора и руля высоты.Также использовался установленный на корме воздуховод, закрывающий гребной винт и руль направления. Многие автожиры не имеют горизонтального оперения.

На некоторых автожирах, особенно с закрытой кабиной, устойчивость к рысканью незначительна из-за большой боковой поверхности фюзеляжа, расположенной впереди центра тяжести. Дополнительная вертикальная поверхность хвостового оперения, необходимая для компенсации этой нестабильности, является труднодостижимой, поскольку пределы наклона несущего винта и большого шага посадки ограничивают доступную площадь.Некоторые конструкции автожиров включают несколько вертикальных стабилизаторов и рулей направления для повышения устойчивости к рысканью.

Дирижабли, воздушные шары, планеры и другие летательные аппараты имеют определенные компоненты в своих конструкциях. Они также могут использовать компоненты самолета (переименованные или нет) или даже устройства, которые выполняют ту же функцию, но отличаются друг от друга. Во всяком случае, все это нужно изучить.

,