Лонжерон самолета: Лонжерон крыла самолета — Автозапчасти для иномарок — Продажа и подбор автозапчастей на иномарки

  • 04.01.1970

Содержание

Лонжерон крыла самолета

 

Лонжероны – это стыковые узлы крыльев, которые являются частью компенсаторных узлов. Помимо лонжеронов, к компенсаторам также относят подмоторные рампы, различные подвески и прочее. Это продольный основной элемент силового набора самолета. Он выполняет функцию передачи растягивающих, изгибающих, сжимающих и других типов нагрузок. Существует несколько видов лонжеронов – балочные, ферменно-балочные, ферменные, коробчатые. Кроме того, лонжероны принимают участие в восприятии перерезывающей силы. Коробчатого и круглого сечения лонжероны способны воспринимать крутящийся момент.

У летательных аппаратов лонжероны совмещаются со стрингерами и создают продольный набор крыла, оперения, фюзеляжа, элеронов и рулей.

Конструкция

С конструктивной точки зрения лонжероны бывают сборными или монолитными. Сборный лонжерон обладает нижним и верхним поясом и стенкой. Коробчатое сечение имеет только две стенки. Со стенкой пояса соединяются путем клепки, точечной электросварки, болтовых соединений или склейки.

Пояса работают от изгибающего момента на растяжение-сжатие. Они составляют большую часть всей площади сечения лонжерона.

Моноблочное крыло – это тип конструкции крыла, у которого при изгибе продольные силы воспринимаются стрингерами и обшивкой по всему поперечному контуру. В таких крыльях лонжеронов нет, но вместо них устанавливаются продольные стенки.

Пояса лонжерона создаются из высококачественных материалов:

  • сталь;
  • титан;
  • алюминиевые сплавы.

При создании формы сечения конструкторы руководствуются определенной задачей – обрести максимальный момент инерции при заданной площади сечения, простотой изготовления, удобством выдерживания профиля, экономии и удобств закрепления к обшивке и стенкам.

По ширине вытянутая форма сечения профиля повышает момент инерции лонжерона. Благодаря присутствию лапок площадь поясов, которая занята отверстиями под заклепки, становится небольшой, а крепление стенки и обшивки к поясу значительно упрощается. Профиль крыла держится за счет малой ковки профилей и их лапок, но в том случае, если это возможно. В других вариациях на пояса устанавливают накладки из мягкого материала.

Применяя профили разного сечения, можно измерить площадь самого сечения поясов в длину. Разрушение пояса при сжатии образовывается от напряжений, равных прочностному пределу материала. При этом пояс работает далеко не всей площадью, а только ее частью, которая равна площади пояса.

Критические напряжения сжатия поясов балочного лонжерона

В двух плоскостях пояс балочного лонжерона подкреплен жесткими элементами – стенкой и обшивкой. Они препятствуют искривлению оси пояса, что приводит к отсутствию потери устойчивости. Критические напряжения определяются так же, как и у стрингеров.

Стенки балочных лонжеронов создают в основном из листовых материалов. Тонкие стенки подкрепляют стойками, как правило, уголкового сечения. Основная задача стойки – разделить стенку на несколько панелей и повысить касательные критические напряжения потери устойчивости, зависящей от соотношения h/a и толщины стенки.

В конструкции лонжерона бывает одна или две стенки. Критические напряжения сдвигания стенок намного меньше, чем толстых. По этой причине одна толстая стенка выгоднее в весовом отношении, чем две тонкие, которые рассчитаны на ту же нагрузку.

Изготовление лонжеронов для легкого самолёта KR2S

Строительство лонжеронов для деревянной авиамодели KR2-S Дареном Клутенг — Кромптоном из Австралии стало настоящим открытием для него самого. То количество изобретательских задач, которые ему пришлось решить могут вас рассмешить, может быть он и занимался периодически изготовлением «велосипеда», вместо рациональной работы, но это был его путь проб и ошибок. Каждый может поставить себя на его место и найти творческое и мотивирующее начало в его рассказе. Статьи на тему строительства KR2S можно найти на английском сайте kr2s.r-farley.com.

Лонжероны центроплана

Изготовление лонжерона начинается с изготовление его полок. Для этого необходимо соединить два бруска и две фанерные рейки. Для того чтобы соединение было прочным, бруски в центральной части соединяются внахлест. Другое название соединения – «на ус». Для обеспечения прочности полки изготавливаются под углом 10 – 12°, а в месте стыка обязательно находятся опоры нервюр и поперечного набора крыльев. Соединение лонжеронов встык чаще всего выполняются потому, что волокна древесины должны располагаться поперечно, а не так как у березового шпона, где волокна находятся преимущественно в продольном направлении.

Изготовление фанерной стенки

Фанерная стенка изготавливается из авиационного березового шпона. Его разрезают на полосы. Для получения прямого реза я использую лобзик с качественной пилкой и алюминиевый профиль в качестве шаблона.

Склейка лонжеронов центральной части крыла

Следующий шаг – склейка двух частей шпона. Для этого потребуются струбцины, который могут быть пружинными и резьбовыми. Пружинные струбцины использовать для данной операции предпочтительнее всего, поскольку даже в том случае, когда весь клей вытечет, и высота пакета станет меньше, они будут продолжать давить.

Резьбовые струбцины ослабнут, и рейки в пакете могут сместиться относительно друг от друга. Перед склейкой лонжерона клей наносится на поверхности обеих соединяемых частей. Такой порядок склейки позволит клею впитаться в поверхность и обеспечит прочность соединения. Должен отметить, что на фотографии сверху показана чрезмерно пустая трата клея, но также стоит признать, что пустоты между половинками нет и это важнее. Кстати, я пользуюсь эпоксидным клеем Т-88 потому, что он считается лучшим для склеивания дерева и схватывается при +10 °С.

Кроме того, я пользуюсь алюминиевым C – образным профилем в качестве направляющей линейки. С его помощью я склеил все лонжероны и обеспечил прямолинейность лонжерона во всех направлениях. А также закрыл его клейкой летной для предотвращения прилипания эпоксидки к нему.

Используйте как можно больше эпоксидки, не экономьте её. Если вместо пружинных струбцин используются резьбовые струбцины, то через некоторое время их нужно докрутить, пока клей полностью не выйдет из места стыка. Для надежности я также закрепил обе части лонжерона в середине, в начале и в конце.

Чтобы получить поперечные элементы лонжерона и подогнать ширину полки к нужным размерам пропустите склеенные лонжероны через отрезную пилу. Для правильного отреза необходимо убедиться, чтобы рез был перпендикулярен плоскости стола, сделать это проще всего с помощью угольника. Все резы я выполняю с запасом 1/32”. Запас по ширине позволяет убрать рубанком следы от фрезы и сделать форму поперечин прямоугольной и ровной.

Одинаковая ширина всех поперечин обеспечивается стопором на ограждении пилы. Также для точности реза можно отмечать красным штрихом места отреза. Если все это применить, то все вертикальные поперечины могут быть смонтированы в одном направлении и любые проблемы с прямыми углами будут устранены. Сборка лонжерона выполняется за несколько этапов. Самое главное – использовать как можно больше клещей и зажимов. Ведь чем больше клещевых зажимов вы будете использовать, тем меньше вероятность появления щелей между фанерами, полками и поперечинами, и выше прочность стыка.

Появление любых зазоров — повод для того, чтобы все начать заново. В моём случае нормальная клейка получилась со второго раза. Первый раз я был шокирован количеством видимого «непроклея» на следующее утро, что был вынужден повторить операцию.

При сборке лонжерона первым делом в пояс монтируются и приклеиваются все поперечины. Важно, чтобы все перекладины были расположены красной полоской вверх, в этом случае все ошибки угла фрезы будут смотреть в одну сторону. Не забудьте в каждой поперечине просверлить отверстие, чтобы уравнять давление при изменении высоты полёта. Не исключаю, что вы сможете найти другой способ сбросить воздушное давление.

Затем я накрываю противоположную поверхность лонжерона клейкой лентой (в качестве антиадгезива) и использую её в качестве плоскости для приложения дополнительного усилия к поперечинам. Обратите внимание на алюминиевую плиту под лонжероном, используется для приложения дополнительного усилия к поясу и поперечинам. Это особенно критично, первое время я пытался использовать степлер для фиксации поперечин, но в результате у меня появилось много зазоров и куча скобок, которые надо было убирать.

Я отработал следующую технологию клейки:
сначала поперечины приклеиваются с правой стороны к лонжерону (на фотографии). Одновременно пояс лонжерона (справа) и поперечины приклеиваются к стенке из авиационной березовой фанеры толщиной 2,5 мм. Эпоксидки было слишком много, большая часть оказалась на полу. Заметьте, что использование алюминиевого профиля (на фотографии слева) обеспечило прямолинейность всей конструкции во время сушки. Для того чтобы конструкция схватилась, а клей затвердел, потребовался целый день.

На этом этапе эпоксидный клей наносится на обратную сторону поперечин, а также на другой пояс. Далее лонжерон устанавливается на поверхность, промазанную клеем, и закрепляется также, как на предыдущем этапе.

После отверждения получается картинка с множественными подтеками эпоксидки. С помощью такой эпоксидки можно заполнять зазоры до 1/16”. Да, это лишний вес, но без сомнений, что полная проклейка стыка будет обеспечена. Можно либо убрать излишки, либо покрыть этим лаком внутреннюю поверхность лонжерона. Теперь самое время закрыть все внутренние поверхности (кроме тех, которые будут приклеиваться к фанерной стенке) с помощью полиуретана или эпоксидки. Полиуретан при затвердевании занимает меньше места и потому легче. Используйте его везде, где нет ультрафиолета, особенно внутри лонжерона. Излишки клея можно убрать с помощью скребка и пылесоса.

Точность соединения лонжерона с фанерой и прямолинейность всей конструкции определяет алюминиевый лист, а он достаточно жесткий, чтобы обеспечить всё как надо. Прямолинейность лонжерона в другом направлении определяется I – образным 1,32 метровый швеллер. Вообще, чем массивнее швеллер, тем выше прямолинейность конструкции.

Вот где стоит установить больше струбцин. Конечным результатом станет лонжерон, в надежности которого не будет повода сомневаться. Обратите внимание на небольшие образцы на верхнем листе лонжерона. Это часть пояса лонжерона, оставленная склеенной и разрезанная на части. Для проверки качества стыка нижнюю часть закрепляют в тиски и ломают соединение с помощью кувалды. Качество схватывания видно по характеру слома: слом идет либо по клею (худший вариант), либо по дереву (лучший вариант). Рекомендуется сделать два образца: один для себя, другой для инспекторов при сертификации летной годности.

Доведение формы лонжеронов

Для доведения лонжеронов используется кромкострогальный станок. Если у вас нет профессионального оборудования, можете использовать мой метод срезания кромок. Для этого вам понадобиться настольная пила и твердая опорная поверхность. В качестве опоры может подойти стол сверлильного или фрезерного станка, а также стол слесарного верстака.

Создание уклона лучше всего делать с помощью настольной пилы, если вы используете специальную фрезу, предназначенную для фанеры. В противном случае, вы рискуете раскрошить стенки фанеры. Также можно пользоваться рубанком с регулировкой вылета лезвия. Не забывайте, что часть лонжерона, которая находится внутри фюзеляжа, не имеет конуса. Также нет конуса у части лонжерона, выступающего за фюзеляж на несколько дюймов. Эта часть является местом приложения высоких нагрузок, поэтому уклоны там недопустимы. Чем массивнее в этом месте лонжерон, тем лучше. Уклоны и скругления позволяют облегчить вес.

Изготовление заднего лонжерона консоли крыла

Задний лонжерон имеет конструкцию подобную главному лонжерону, за исключением уклона по всей длине. Для получения уклона я пользуюсь пилой, показанной на фотографии. Фреза прямая с размерами 2,5 на 15,2 мм с планками, прикрученными к ней для того, чтобы держать лонжерон на месте. Пропустите фанеру через пилу, отрезав небольшой кусок фанеры с левого края и оставив ограждение в порядке. Теперь зажмите пояс и кромку доску, где был выполнен рез.

Во время резания уклона также можно отрегулировать настольную пилу для доведения профиля. Чистота и идеальная прямолинейность реза будет вам гарантирована, и не будет необходимости ошкуривать.

Изготовление переднего лонжерона консоли крыла

На этом рисунке показан I – образный алюминиевый профиль с размерами 10 см на 15,2 см, который я использовал для обеспечения правильности формы и прямолинейности размеров. Вот так лонжерон был зафиксирован для лучшей склейки.

Здесь показан отличный способ склейки и возможность убедиться, что все ваши поперечины и лонжероны склеились на 100%, и вы уверены в надежности склейки после всех процедур.

Пояс лонжерона прижимается сверху к фанере, алюминиевый профиль снизу обеспечивает плоскостность. Зазор между склеиваемыми поверхностями остается постоянным, а качество склейки просто феноменальное. Все что остается довести – это уклоны на задних лонжеронах и лонжероны у вас в руках.


Доведение профиля и создание скоса на лонжероне

Для того чтобы сделать уклоны на лонжеронах мне потребовалась настольная пила и минимальный набор приспособлений. В качестве наладки я использовал прямой брус 2,5 на 20 см, у которого одна из сторон использовалась в качестве направляющей. Брус я обработал предварительно, подогнав угол одной из его сторон по углу аэродинамического профиля. Закрепив лонжерон на брусе, и прогнав его через пилу, я перенес скос бруса на лонжерон.

Наладка для скоса несет в себе одну функцию – главное, чтобы заготовка не скользила во время обработки. Такой способ обработки гораздо более точный, чем ошкуривание, и помогает снять с заготовки гораздо больше материала. Конечно, обращение с настольной пилой требует определенного внимания и осторожности, но при определенной сноровке и навыке позволяет получить лонжероны, которые идеально будут соответствовать аэродинамическому профилю при экономии общего времени обработки.

Установка лонжеронов и угла заклинения крыльев

Я изготовил этот кондуктор из остатков цельного куска дерева, когда делал детям часы на Рождество. Они примерно 5 сантиметров в толщину, 10 в высоту и 15 в ширину. Через всю ширину кондуктора я просверлил отверстие сверлом Ø6 – 30, в центральной части кондуктора я просверлил два отверстия Ø30, а затем вклеил трубку с размерами Ø6 – 25 из нержавеющей стали в отверстие. После того как я это сделал, я вырезал ножовкой центральную часть периметра квадрата. И финал – мой кондуктор был готов!

Для того чтобы пользоваться кондуктором, первым делом я закрепил крепежные кронштейны на лонжеронах. Важно, чтобы отверстия и расположение кронштейнов совпали. Не забыл немного выставить вперед нижнюю пару креплений для получения двугранного профиля крыла. Всего на 0,32 сантиметра. Затем с помощью сверла Ø5 мм я начал сверлить отверстия через весь лонжерон с кронштейнами в качестве кондукторов. Всего в тот же день я осилил 32 отверстия на главном лонжероне.

Одной из проблем в чертежной документации KR2S является отсутствие нормальных видов в плане, из которых можно было замерить углы заклинения крыльев и стабилизатора. После скручивания лонжеронов в форму «лодочки», их геометрия становится трудно воспринимаемой. И всё ничего, но скрещивающиеся плоскости сложно привести к одному знаменателю. Я решил эту проблему с помощью сведения всех расчетов к среднему между положением высоты главного и заднего лонжерона. Как только вы начнете пользоваться этим обобщенным параметром в качестве «уровня» все ваши трудности будут позади.

Лично для себя я определил в качестве «уровня» верхнюю часть лонжерона между главным и задним лонжеронами. Вот описание процесса определения «уровня»:

1) В продольном отношении – использование шестидесяти сантиметрового строительного уровня вдоль верха верхнего лонжерона, закрепленного на вертикальном штативе по центру между главным и задним лонжеронами. Для этого подоприте снизу заднюю часть фюзеляжа фанерной распоркой. Свою опору я собрал из двух 15 сантиметровых частей фанерного листа толщиной ¾”, скрепленных в виде перевернутого Т – образного поперечного сечения. Перед выверкой стоит убедиться, что длины опоры будет достаточно для поддержки нижнего лонжерона без опоры на фанерную обшивку. Когда самолёт будет установлен на опоры, ребра жесткости лонжеронов также будут находиться в вертикальном положении. Переверните уровень и рассчитайте среднее значение между прямым положением и обратным, если они не одинаковые. Эта операция поможет вам убрать все ошибки, связанные с уровнем.

2) В поперечном направлении фюзеляж устанавливается с помощью 130 сантиметрового уровня, лежащего поперек верхних лонжеронов прямо над главным лонжероном. Используйте строительный клин, либо другую подкладку, чтобы установить фюзеляж горизонтально, если он перекошен. Далее перепроверьте показания уровнем и откорректируйте их при необходимости.

3) Теперь, когда фюзеляж выставлен по уровню в обоих направлениях, я обычно рекомендую запомнить для себя эту комбинацию для быстрого восстановления. Сделайте себе «уровень» из чистой пластиковой трубки Ø10 мм – 9 метров. В строительных магазинах можно найти отличный полиуретановый шланг, который будет одновременно и гибким, и чистым. Согните этот шланг в U-образную форму и добавьте в него несколько капель красного пищевого красителя, ещё немного воды, несколько капель, опять воды и т.д. до тех пор, пока трубка не станет полностью заполненной (можно оставить свободными по 20 см с каждой стороны).

Выберите для себя место на фюзеляже самолета, которое будет находиться в зоне видимости даже после того, как самолет будет построен. Я выбрал для этого верхнюю часть лонжерона в районе противопожарной перегородки. Закрепите здесь один конец трубки так, чтобы у шланга была возможность скользить вверх – вниз. Для этого я подвесил деревянный брусок размерами 2,5x5x2,0 см с пропилом под шланг.

Другой конец шланга закрепляется в задней части самолёта в том месте, где должны быть стойки шасси. У противопожарной перегородки устанавливается уровень воды на уровне верха верхнего лонжерона, теперь возвращайтесь к задней части фюзеляжа и делайте отметку на том же уровне, где должна быть стойка шасси. Эта точка будет второй справочной отметкой. Здесь стоит либо просверлить отверстие, либо прибить гвоздик, либо, что-то третье так, чтобы эта отметка всегда была видна, даже после финиша сборки.

Сейчас у вас есть координаты правильного расположения узлов самолёта, которые легко воспроизвести. Точность подобного уровня – около 8 мм. Размер больше 360 см от противопожарной перегородки до стойки хвостового колеса дает погрешность в 0,12 градуса. Это на 0,04 градуса больше 130 см размера основания крыла. Когда настанет время устанавливать крыльевые лонжероны, и задавать угол их заклинения, всё, что будет нужно – это использовать водный уровень для установки фюзеляжа. Также можно пользоваться простой геометрией для расчета высоты подъема крыльев. Например, если вы хотите, чтобы у ваших крыльев был наклон угла 3,5 градуса, то возьмите тангенс 3,5 градуса, что соответствует 0,0612 и умножьте это значение на всю длину крыла. Если хорда крыла в основании 120 см, то 0,0612 x 120 = 7,34 см. Именно на эту величину задняя кромка будет располагаться ниже передней кромки крыла. На законцовке крыла tag(0,5°) равняется 0,008, что на длине 72,5 см даёт величину 0,63 см.

Если вы фанат высоких скоростей и хотите в корневой части крыла 1 градус, а в консольной – 3°, то в этом случае передняя кромка будет на 2 см выше задней. На законцовке же все будет наоборот – задняя кромка будет выше передней кромки на 3,8 см. Звучит нелепо, но даже в том случае, если угол аэродинамического профиля будет отрицательным, он будет создавать подъемную силу. Если вы задаете отрицательный угол в 1°, то вам нужно так же будет задать отрицательный угол на стабилизаторе вниз на градус или больше. Определение точного угла не так просто, поэтому я сделал стабилизатор регулируемым и после летных испытаний устанавливаю его по оптимальной крейсерской скорости. Для простой регулировки я пользуюсь простым приспособлением. Оно состоит из куска фанеры толщиной 2 см, длиной 60 см, с сечением в виде формы стабилизатора и законцовки киля. Размер хорды крыла – 60 см. После летных испытаний, когда все углы и аэродинамические профиля известны, я возвращаюсь к инженерным расчетам фюзеляжа, оснастки и пропеллера. Такой подход может помочь внести изменения в углы заклинивания крыльев для получения более хороших летных качеств.

Когда приходит время устанавливать угол заклинения крыльев, уровень – это классная вещь, которая может выручить. Лучшее место для привязки – верх верхнего главного лонжерона. Законцовка крыла обычно на 12,5 см выше корневой части.

Как в России делают суперлегкие детали для самолетов и ракет

https://ria. ru/20190522/1553632826.html

Как в России делают суперлегкие детали для самолетов и ракет

Как в России делают суперлегкие детали для самолетов и ракет — РИА Новости, 22.05.2019

Как в России делают суперлегкие детали для самолетов и ракет

Российский пассажирский самолет МС-21 почти на треть состоит из углепластика, поэтому он более легкий и экономичный. «Черное» хвостовое оперение для нового… РИА Новости, 22.05.2019

2019-05-22T08:00

2019-05-22T08:00

2019-05-22T08:00

экзомарс-2020

мс-21

обнинск

наука

/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

https://cdn21.img.ria.ru/images/155478/53/1554785352_285:356:3008:1888_1920x0_80_0_0_5233d24c9e9b9c38e696fe4e16eebe12.jpg

МОСКВА, 22 мая — РИА Новости, Татьяна Пичугина. Российский пассажирский самолет МС-21 почти на треть состоит из углепластика, поэтому он более легкий и экономичный. «Черное» хвостовое оперение для нового отечественного лайнера производят на входящем в Ростех ОНПП «Технология» имени Ромашина в Обнинске. Подробности изготовления обтекателей ракет-носителей и корпусов космических аппаратов — в репортаже корреспондента РИА Новости с предприятия. Переход на российскоеКрыло и хвостовое оперение из композитных материалов повышает конкурентоспособность самолета МС-21 на мировом рынке, где сейчас лидируют Boeing и Airbus.Изначально в конструкции использовали углеродные материалы американской фирмы Hexcel и японской Toray Industries. Сейчас в связи с санкциями Россия намерена перейти на российские аналоги, производство которых в Елабуге наладила компания Umatex. «Стратегический ориентир — это импортозамещение. Мы, как изготовители крупногабаритных и силовых элементов хвостового оперения для МС-21, научились делать образцы из отечественных материалов и видим, что переход на них возможен», — комментирует РИА Новости Андрей Силкин, генеральный директор «Технологии».»Черное» хвостовое оперение всех действующих МС-21 создано из обнинских комплектующих. Еще шесть готовых комплектов ждут очереди. Замена на российские композиты не повлияла ни на качество, ни на вес, ни на сроки, уверяют специалисты предприятия. «Наше изделие выдерживает 130 процентов нагрузки. Для мирового авиастроения это очень хороший показатель», — говорит Силкин. Благодаря углепластику самолет весит процентов на двадцать меньше, что существенно экономит топливо. В отличие от металла, полимерный композит не подвержен коррозии, очень стоек к агрессивным химическим и механическим воздействиям, сложным климатическим условиям. Закаленные «Бураном»»Технология» — российский лидер по изготовлению конструкций из полимерных композитов, стекла, керамики для авиации и космоса. Именно здесь делали термо- и радиационно-стойкое остекление пилотской кабины, керамическую обшивку корпуса («шубу»), створки отсека полезного груза и другие детали космического многоразового корабля «Буран». Первое, что видишь в цехе композитного производства, — четырехметровые детали головных обтекателей для ракеты-носителя «Протон-М». Обшиты углепластиком, внутри — заполнение из алюминиевых сот. Только в местах усиления их дополняют полимером. Конструкция очень легкая: ее может поднять и удержать один человек. Как делают «черную» детальСначала создают мастер-модель — точную копию изделия. Для этого на предприятии есть пятикоординатный станок, рассчитанный на работу с двадцатиметровыми конструкциями.По мастер-модели изготавливают оснастку — основу, на которую выкладывают углепластиковое полотно. Она тоже из композита — чтобы деталь не деформировалась из-за разницы материала при последующем нагреве. Затем — выкладка препрега. Так называют мягкие, еще не затвердевшие углепластиковые волокна, пропитанные полимерным связующим. Выглядит как черная, немного липкая клеенка — впрочем, по сути, это и есть клеенка.Препреги для космических изделий на предприятии готовят из сырья самостоятельно, а для МС-21 получают готовые полотна в бобинах. Большинство этапов автоматизировано. Из станка выходят элементы хвостового оперения — панели кессона киля и стабилизатора. Остается только отправить их в автоклав. «Углепластиковые детали для авиации и космоса мы изготавливаем автоклавным способом, это довольно дорогое удовольствие, — объясняет Анатолий Хмельницкий, заместитель генерального директора по производству. — Нужно накачать автоклав азотом, чтобы была инертная среда, поддерживать температуру 160-180 градусов, давление порядка шести атмосфер в течение долгого времени. В результате уменьшается пористость, толщина и, соответственно, вес изделия, увеличивается жесткость и прочность».По словам Хмельницкого, в год предприятие способно поставлять десять-пятнадцать комплектов хвостового оперения для МС-21. Если докупить оборудование, производство несложно расширить. Вполне реально сократить срок и удешевить процесс, если перейти на альтернативный способ получения композитной детали — вакуумное инфузионное формование. «Сухой или слегка пропитанный материал выкладывается по определенной схеме и затем упаковывается герметично под вакуумную пленку, причем одновременно откачивается воздух и накачивается связующее. Потом деталь формуют в печи», — рассказывает инженер. Таким образом можно изготовить единую конструкцию размером до семидесяти метров. Но процесс очень сложный, нужно четко все рассчитать, закачивать связующее с разных сторон, чтобы равномерно заполнить объем без пустот, потому что процесс невозможно остановить и исправить. «Технология» освоила инфузионное формование одной из первых в стране. Здесь этот метод применяют для изготовления формообразующей оснастки и ненагруженных конструкций. Силовые же конструкции самолетов, в том числе элементы хвостового оперения для МС-21, делают автоклавным способом, как и во всем мире. Одновременно на предприятии снижают себестоимость продукции без ущерба надежности. Нашли альтернативу автоклаву при изготовлении, например, крупногабаритных обшивок космического назначения. Первые образцы на пока единственной в России подобной установке получены, идет технологическая отработка.На поля и МарсВ соседнем цехе — чудо малой авиации, небольшой одноместный самолет для сельскохозяйственных работ — Т-500. У его предшественника два съемных крыла, а у новой модели — практически одно, легкое композитное, сформированное из двух частей на 12-метровом лонжероне. Это первый российский самолет сельхозназначения, получивший сертификат типа. Десять готовых образцов уже отправились в Татарстан, где установили авионику, а также нестандартную спасательную систему: благодаря малому весу при аварийной ситуации самолет приземляется на парашюте вместе с пилотом. Из полимерных композитов на предприятии делают каркасы для солнечных батарей многих отечественных и зарубежных космических аппаратов, детали корпусов, радиаторы. Таких на орбите сегодня более полусотни. Продолжается работа над вторым поколением посадочной платформы и ровера «ЭкзоМарс» — российско-европейского проекта, планируемого к запуску предварительно в 2020 году. Не останется «Технология» в стороне и от проекта посадочной станции «Луна-25».

https://ria.ru/20190428/1553120457.html

https://ria.ru/20190417/1552768925.html

https://ria.ru/20190513/1553198432.html

обнинск

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

2019

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

Новости

ru-RU

https://ria.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

https://cdn25.img.ria.ru/images/155478/53/1554785352_460:207:2914:2048_1920x0_80_0_0_2b3e91678d6f8a752e5d9f814fa1c035.jpg

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

экзомарс-2020, мс-21, обнинск

МОСКВА, 22 мая — РИА Новости, Татьяна Пичугина. Российский пассажирский самолет МС-21 почти на треть состоит из углепластика, поэтому он более легкий и экономичный. «Черное» хвостовое оперение для нового отечественного лайнера производят на входящем в Ростех ОНПП «Технология» имени Ромашина в Обнинске. Подробности изготовления обтекателей ракет-носителей и корпусов космических аппаратов — в репортаже корреспондента РИА Новости с предприятия.

Переход на российское

Крыло и хвостовое оперение из композитных материалов повышает конкурентоспособность самолета МС-21 на мировом рынке, где сейчас лидируют Boeing и Airbus.

Изначально в конструкции использовали углеродные материалы американской фирмы Hexcel и японской Toray Industries. Сейчас в связи с санкциями Россия намерена перейти на российские аналоги, производство которых в Елабуге наладила компания Umatex.

«Стратегический ориентир — это импортозамещение. Мы, как изготовители крупногабаритных и силовых элементов хвостового оперения для МС-21, научились делать образцы из отечественных материалов и видим, что переход на них возможен», — комментирует РИА Новости Андрей Силкин, генеральный директор «Технологии».

«Черное» хвостовое оперение всех действующих МС-21 создано из обнинских комплектующих. Еще шесть готовых комплектов ждут очереди. Замена на российские композиты не повлияла ни на качество, ни на вес, ни на сроки, уверяют специалисты предприятия.

«Наше изделие выдерживает 130 процентов нагрузки. Для мирового авиастроения это очень хороший показатель», — говорит Силкин.

Благодаря углепластику самолет весит процентов на двадцать меньше, что существенно экономит топливо. В отличие от металла, полимерный композит не подвержен коррозии, очень стоек к агрессивным химическим и механическим воздействиям, сложным климатическим условиям.

Закаленные «Бураном»

«Технология» — российский лидер по изготовлению конструкций из полимерных композитов, стекла, керамики для авиации и космоса. Именно здесь делали термо- и радиационно-стойкое остекление пилотской кабины, керамическую обшивку корпуса («шубу»), створки отсека полезного груза и другие детали космического многоразового корабля «Буран».

Первое, что видишь в цехе композитного производства, — четырехметровые детали головных обтекателей для ракеты-носителя «Протон-М». Обшиты углепластиком, внутри — заполнение из алюминиевых сот. Только в местах усиления их дополняют полимером. Конструкция очень легкая: ее может поднять и удержать один человек.

28 апреля 2019, 09:04

Опубликовано видео полета опытного образца лайнера МС-21-300

Как делают «черную» деталь

Сначала создают мастер-модель — точную копию изделия. Для этого на предприятии есть пятикоординатный станок, рассчитанный на работу с двадцатиметровыми конструкциями.

По мастер-модели изготавливают оснастку — основу, на которую выкладывают углепластиковое полотно. Она тоже из композита — чтобы деталь не деформировалась из-за разницы материала при последующем нагреве.

Затем — выкладка препрега. Так называют мягкие, еще не затвердевшие углепластиковые волокна, пропитанные полимерным связующим. Выглядит как черная, немного липкая клеенка — впрочем, по сути, это и есть клеенка.

Препреги для космических изделий на предприятии готовят из сырья самостоятельно, а для МС-21 получают готовые полотна в бобинах. Большинство этапов автоматизировано. Из станка выходят элементы хвостового оперения — панели кессона киля и стабилизатора. Остается только отправить их в автоклав.

17 апреля 2019, 12:10

Композитные крылья МС-21 не нанесут ущерба экологии

«Углепластиковые детали для авиации и космоса мы изготавливаем автоклавным способом, это довольно дорогое удовольствие, — объясняет Анатолий Хмельницкий, заместитель генерального директора по производству. — Нужно накачать автоклав азотом, чтобы была инертная среда, поддерживать температуру 160-180 градусов, давление порядка шести атмосфер в течение долгого времени. В результате уменьшается пористость, толщина и, соответственно, вес изделия, увеличивается жесткость и прочность».

По словам Хмельницкого, в год предприятие способно поставлять десять-пятнадцать комплектов хвостового оперения для МС-21. Если докупить оборудование, производство несложно расширить.

Вполне реально сократить срок и удешевить процесс, если перейти на альтернативный способ получения композитной детали — вакуумное инфузионное формование.

«Сухой или слегка пропитанный материал выкладывается по определенной схеме и затем упаковывается герметично под вакуумную пленку, причем одновременно откачивается воздух и накачивается связующее. Потом деталь формуют в печи», — рассказывает инженер.

Таким образом можно изготовить единую конструкцию размером до семидесяти метров. Но процесс очень сложный, нужно четко все рассчитать, закачивать связующее с разных сторон, чтобы равномерно заполнить объем без пустот, потому что процесс невозможно остановить и исправить.

«Технология» освоила инфузионное формование одной из первых в стране. Здесь этот метод применяют для изготовления формообразующей оснастки и ненагруженных конструкций. Силовые же конструкции самолетов, в том числе элементы хвостового оперения для МС-21, делают автоклавным способом, как и во всем мире.

Одновременно на предприятии снижают себестоимость продукции без ущерба надежности. Нашли альтернативу автоклаву при изготовлении, например, крупногабаритных обшивок космического назначения. Первые образцы на пока единственной в России подобной установке получены, идет технологическая отработка.

1 из 9

Производство хвостового оперения из углепластика для МС-21 в ОНПП «Технология»

2 из 9

Выкладка препрега для детали хвостового оперения МС-21

3 из 9

Алюминиевые соты — наполнение композитной детали

4 из 9

Схема комплектующих для МС-21, производимых в ОНПП «Технология»

© РИА Новости / Татьяна Пичугина

Автоклав, где углепластиковая деталь выдерживается при температуре 160-180 градусов и приобретает окончательные характеристики

5 из 9

Автоклав, где углепластиковая деталь выдерживается при температуре 160-180 градусов и приобретает окончательные характеристики

6 из 9

Углепластиковые крылья и 12-метровый лонжерон самолета Т-500 для малой авиации

7 из 9

Половина обтекателя для ракеты-носителя «Протон-М»

8 из 9

Деталь обшивки ракеты-носителя в разрезе

9 из 9

Порядка полсотни космических аппаратов на орбите использует солнечные батареи, собранные в ОНПП «Технология»

1 из 9

Производство хвостового оперения из углепластика для МС-21 в ОНПП «Технология»

2 из 9

Выкладка препрега для детали хвостового оперения МС-21

3 из 9

Алюминиевые соты — наполнение композитной детали

4 из 9

Схема комплектующих для МС-21, производимых в ОНПП «Технология»

5 из 9

Автоклав, где углепластиковая деталь выдерживается при температуре 160-180 градусов и приобретает окончательные характеристики

6 из 9

Углепластиковые крылья и 12-метровый лонжерон самолета Т-500 для малой авиации

7 из 9

Половина обтекателя для ракеты-носителя «Протон-М»

8 из 9

Деталь обшивки ракеты-носителя в разрезе

9 из 9

Порядка полсотни космических аппаратов на орбите использует солнечные батареи, собранные в ОНПП «Технология»

На поля и Марс

В соседнем цехе — чудо малой авиации, небольшой одноместный самолет для сельскохозяйственных работ — Т-500.

У его предшественника два съемных крыла, а у новой модели — практически одно, легкое композитное, сформированное из двух частей на 12-метровом лонжероне.

Это первый российский самолет сельхозназначения, получивший сертификат типа. Десять готовых образцов уже отправились в Татарстан, где установили авионику, а также нестандартную спасательную систему: благодаря малому весу при аварийной ситуации самолет приземляется на парашюте вместе с пилотом.

Из полимерных композитов на предприятии делают каркасы для солнечных батарей многих отечественных и зарубежных космических аппаратов, детали корпусов, радиаторы. Таких на орбите сегодня более полусотни.

Продолжается работа над вторым поколением посадочной платформы и ровера «ЭкзоМарс» — российско-европейского проекта, планируемого к запуску предварительно в 2020 году. Не останется «Технология» в стороне и от проекта посадочной станции «Луна-25».

13 мая 2019, 08:00

Дело в трубе. Как самолеты и ракеты обретают форму

Лонжероны крыла — Энциклопедия по машиностроению XXL

F 1/06 системы управления С 17/12 сцепки G 5/02 тележки ходовой части F 3/00, 5/00) заправка твердым топливом В 65 G 67/18 изготовление конструктивных элементов ковкой или штамповкой В 21 К 7/12-7/14 мостовые краны для их подъема В 66 С 17/22 F 01 ( привод локомотивов с использованием (машин или двигателей В 23/02 (паросиловых К 3/10 силовых К 15/02) установок турбомашин D 15/02>> устройство для отвода дымовых газов F 23 J 11/04-11/06] Лонжероны крыльев 3/18 фюзеляжей 1/06) самолетов и т. п. В 64 С Лопасти воздушных винтов  [c.107]
При стыковке длинномерных конструкций типа лонжерона крыла целесообразно разнесение стыков отдельных деталей, составляющих лонжерон. Кроме того, целесообразно располагать стыки сочленения в наименее нагруженных местах.  [c.284]

Случаи разрушения болтовых соединений в полете на самолетах гражданской авиации, сопряженные с потерей человеческих жизней и самолетов, вызвали многочисленные исследования вопросов прочности и проектирования соединений в самолетных конструкциях из алюминиевых сплавов, особенно соединения поясов лонжеронов крыла. Большинство наших знаний о поведении соединений почерпнуто из этих источников и указанная конструкция в основном будет рассматриваться в настоящей главе.  [c.264]

Рис. 4.1. Вид самолета при 1—6%-иой деформации лонжерона крыла [1].
Расчеты показали, что замена сплава В95 на титановый сплав при изготовлении лонжерона крыла самолета с подкрепляющими элементами из ВКА-1 увеличивает его жесткость на 45 % и дает экономию в массе около 42 %.  [c.466]

Склеивание каркасов и лонжеронов крыла с постановкой бобышек, диафрагм, распорок  [c.164]

Р, Q — нагрузки в стыке с лонжероном крыла  [c.308]

Лонжеронным крылом называется крыло, в котором изгибающий момент в основном воспринимается лонжерона.чи, имеющи.ми мощные пояса. Лонжерон-  [c.232]

В отношении технологичности выгоднее лонжеронные крылья, в которых обшив- а и стрингеры принимают малое участие в работе крыла на изгиб. Вот почему  [c.237]

Кроме того, лонжеронные крылья проще моноблочных в отношении крепления отъемных частей к центроплану или фюзеляжу.  [c.237]


Сосна произрастает повсеместно, за исключением черноземной полосы. Древесина сосны является основным конструктивным материалом из нее изготовляют лонжероны крыльев, фюзеляжа, центроплана, оперения, а также стрингеры, нервюры и другие элементы.  [c.222]

Прн использовании турбовинтовых двигателей, размещаемых на крыле вдоль передней кромки, типичной является пространственная ферма, изготовленная из отдельных элементов и фиксированно закрепленная на лонжероне крыла. Двигатели, расположенные в носовой части фюзеляжа, фиксируются на стальных трубчатых рамах, закрепленных на шпангоуте фюзеляжа.  [c.280]

Баки с горючим помещаются между лонжеронами крыла сзади пилотской кабины.  [c.200]

Крыло свободнонесущее, состоит из трех частей. Лонжероны крыла с высоким коробчатым сечением.  [c.210]

Фиг. 204. Детали лонжерона крыла.
Во многих технических применениях материал подвергается растяжению-сжатию не около среднего нулевого уровня, а нагружается переменным напряжением, наложенным на статическое напряжение. Такому напряженному состоянию подвержены, например, лонжероны крыльев самолетов. Характер изменения напряжений во времени показан на рис. 13. Установлено, что в этом случае с возрастанием постоянной составляющей напряжения уменьшается, то значение переменной составляющей, которое соответствует неограниченной долговечности. Кривая, изображенная на рис, 14, иллюстрирует совместное влияние обоих факторов.  [c.30]

Часто статическое напряжение в какой-либо детали определяется эксплуатационной нагрузкой, тогда как переменная составляющая возникает вследствие нежелательных вибраций в системе, например, в лонжероне крыла самолета или рукоятке машинки для стрижки газонов, показанной на фото VI. Ясно, что когда вес и размеры являются определяющими критериями при  [c.30]

Нижний бак 5 емкостью 170 л расположен под кабиной, перед передним лонжероном крыла. Задний бак 7 емкостью 580 л размещен за средним баком в задней части фюзеляжа.  [c.125]

Определить площадь F прямоугольного сечения АА скобы, предназначенной для правки погнутых поясов лонжерона крыла самолета. Допускаемое напряжение [о]=1600 кГ1см . Максимальная сила, создаваемая скобой, равна Р=3600 кГ. Эксцентриситет равен e=2h.  [c.157]

Графитовые волокна считаются пригодными для фюзеляжа и законцовок крыла планера Концепт-70 , выпускаемого фирмой Berkshire Manufa turing (Окридж, Ныо-Джерси). В работе Хют-тера [10] проведено сравнение экономии массы различных деталей военных и гражданских самолетов, сконструированных и изготовленных из композиционных материалов отмечается, что при использовании эпоксидного углепластика для лонжеронов крыла планера экономия массы составит 50%.  [c.489]

Были изготовлены и успешно испытаны экспериментальные конструкции лонжерона крыла с полками и стойками из боралюминия, разработанного фирмой Конвэйр , кессона центроплана самолета С-130, конструкции отсеков — кессонов и соединений различной формы, выполненные из боралюминия [144, 153].  [c.234]

Предположим что уеталоетная прочность самолета определяется прочностью соединений на растянутой стороне лонжерона крыла. Тогда поведение конструкции описывается уравнением (10.1), а именно  [c.411]

Механические качества дреэесины сосны весьма высоки и поэтому спа является основным конструкционным материалом для постройки деревянных и смешанных самолетов. Из сосны изготовляются лонжероны крыла, фюзеляжа и оперения, нервюры, шпангоуты, стрингеры, полки килевой балки и кильсонов, бобышки и другие детали.  [c.16]

Лонжерониое крыло. Силовая схема крыла называется лонже-ронной, если изгибающий момент в основном воспринимается поясами лонжеронов (рис. 7.2.2). Крыло имеет мощные пояса лонжеронов, сравнительно слабые стрингеры и тонкую обшивку.  [c.328]


Взаимозаменяе.мость отъемных частей крыльев, средств механизации и элеронов лучше всего достигается на лонжеронных крыльях с довольно жесткими лонжеронами. Тонкостенные конструкции крыльев с обшивкой, работающей на изгиб и кручение, обладают повышенной живучестью в случае частичного их повреждения.  [c.236]

Жесткость и живучесть. Моноблочные крылья обладают большой жест-состью на изгиб и кручение. В них выход из строя части силовых элементов из->а усталостных разрушений или боевых повреждений не приводит к немедленно-ду разрушению всей конструкции. И наоборот, в лонжеронном крыле выход  [c.237]

Стали ЗОХГСА и 30ХГСН2А применяют для изготовления стоек шасси, полок и поясов лонжеронов крыла и центроплана, стыковых узлов крыльев, высоконагруженных осей и полуосей стоек шасси, сварных ферм фюзеляжа и подмоторных рам. Эти стали  [c.19]

Между лонжеронами крыла устраивается поперечная площадка, яа которой непоС редственно крепится орудие. Направление ствола регу.таруется установочными винтами, благодаря чему точка пересечения оси канала ствола с линией прицеливания может быть установлена на нужном ЭлектропроЗа расстоянии от само-  [c.106]

У низкоплана шасси могут убираться в гондолы двигателей (рис. 2.3,о), в отсек фюзеляжа или в отсек между лонжеронами крыла (рис. 2.3,6). Поскольку обшивка крьша легкого самолета является неработающей или слабо нагруженной, то компенсация соответствующего выреза в таком крьше будет сопровождаться ммгимапьными затратами веса.  [c.11]

Крыло, имеющее в плане вид трапеции с закругленными концами, двухлонжеронное, состоит из трех частей — горизонтально расположенного центроплана и двух боковых частей, образующих поперечное V. Центроплан имеет размах 4,45, м и максимальную хорду 1,9 м, переход от него к фюзеляжу осуществлен при помощи зализов. Хорда центроплана уменьшена около фюзеляжа для улучшения обзора из кабины. По задней кромке центроплана расположены щитки Шренка, управляемые масляно-пневматическим приспособлением Месье. Боковые части крыла снаб-. жены элеронами каждый из них состоит из двух частей для предотвращения заеданий при деформации крыла. Элероны смонтированы на шарикоподшипниках и крепятся к вспомогательному лонжерону крыла. Управление элеронами жесткое.  [c.161]

На самолете установлен специальный -мотор Лоррэн — Петрель 12-Н гз, мощностью 860 л. . на высоте 4 ООО м. Мотюр установлен в фюзеляже на высоте лонжеронов крыла, в центре тяжести самолета. Он приводит в действие два металлических винта, вращающихся в разные стороны, посредством вала длиной 1,75 м.  [c.172]

Самолет ЬеО Н-47 снабжен четырьмя моторами Испано-Сюиза 12-У по 860 л. с. с охлаждением этилен-гликолем. Моторы установлены в двух тандемах под плоскостями. Винты металлические С регулируемым в полете шагом. Каждый мотор установлен на раме из хромомолибденовых труб, соединенных автогенной сваркой. Рамы крепятся к лонжеронам крыла. Копоты моторов легко Съемные. Нижние боковые части капотов, откидываясь вниз, образуют платформы для работы. механиков. Две группы радиаторов установлены под крылом и заключены в обтекатели.  [c.229]

Поперечная остойчив)о сть на воде достигается при помощи двух поплавков, расположенных на расстоянии 7,15 м от оси самолета. Каждый поплавок крепится к лонжеронам крыла на двух вертикальных стойках. Боковые нагрузки воспринимаются расчалками. Конструкция поплавков аналогична конструкции корпуса. Обшивка из листового ведаля. Для осмотра внутренней конструкции имеются люки.  [c.229]

Лонжероны крыла коробчатые с нервюрами из спруса. Профиль крыла по всему размаху одинаковый, постоянной толщ,ины, концы крыльев закруглены.  [c.263]

Некоторые конструкторы стремились использовать силовую схему крыла в качестве резервуаров для топлива с целью уменьшения веса топливной системы. Одним из таких примеров является установка бака в виде работающего носка крыла (рис. 18). Сложным в данной конструкции является выполнение высоких требований к состоянию поверхности бака и формы его, чтобы не нарущить аэродинамику крыла. Крепление бака к лонжерону крыла в данном случае осуществлялось при помощи самоконтрящихся шурупов. Но использование дуралюминовых баков в качестве части силовой схемы самолета приводит к нарушению плотности соединений, так как при воздействии перменной аэродинамической и вибрационной нагрузок в баках появляются трещины.  [c.32]

На самолете предполагалось установить наступательное и оборонительное стрелковое вооружение из трех пулеметов ШКАС два неподвижных синхронных пулемета над двигателем М-105 и один подвижный пулемет для защиты задней полусферы в кабине летнаба. Бомбовый груз должен был размещаться в фюзеляжном бомбоотсеке под кабиной летчика между передним и задним лонжеронами крыла, причем необходимое пространство для подвески четырех бомб ФАБ-100 обеспечивалось изломом к хвостовой части фюзеляжа заднего Лонжерона и соответственно задней кромки крыла.  [c.201]


ЛОНЖЕРОН: ru_encyclopedia — LiveJournal

ЛОНЖЕРОН — 1. Системообразующая силовая деталь конструкции большинства современных самолетов, используется для формирования фюзеляжа. Различают коробчатые, дырчатые, линейно-сварные, цельнотянутые и прокатные лонжероны. Обычно лонжероны изготавливаются из жаростойких металлических сплавов на основе титано-стронциевых алюминиев, однако, с развитем технологий конструкционных материалов, стало возможно использование карамелизированных (см. КАРАМЕЛИЗАЦИЯ) лонжеронов на основе синтетических каучуков (последние отличаются высокой тянучестью).

Деталь названа по фамилии французского инженера-авиастроителя Жана-Пьера Лонжерона, в 1913-ом году применившего её в конструкции своего рекордного самолета ЖПЛ-3. Так как в начале 20-го века титано-стронциевые алюминии являлись малодоступным материалом, лонжерон в ЖПЛ-3 выполнили цельнокованым из графитосодержащего чугуна, что, по причине значительной массы, несколько затруднило подъем самолета в воздух. Данная неудача вызвала скептицизм в отношении будущего лонжерона у других авиаконструкторов, и к идее вернулись лишь в 1932 году, когда лонжерон применил конструктор Сикорский. Вскоре лонжерон стал стандартной деталью самолета.

В современном самолете, в подавляющем большинстве случаев, имеется от трех до пяти лонжеронов, служащих, в том числе, и для классификации конструкций авиационных планеров: различают трех-, четырех- и пяти-лонжеронные планеры. Использование менее чем трех лонжеронов затрудняет нахождение симметричной развесовки планера; шесть и более лонжеронов очень трудно разместить так, чтобы они не мешали посадке пассажиров или погрузке карго (см. КАРГО).

Безлонжеронные схемы (называемые нетрадиционными схемами), после Сикорского, активно использовались лишь в секретных конструкциях экспериментальных самолетов инженерами гитлеровской Германии в 1943-1945 годах. Известны летавшие опытные образцы концерна «Мессершмитт» (Me-265G, Bf-103M), предсерийный образец фирмы «Хеншель и Хенкель» (Не-114) и оставшийся на стадии проектирования самолет «Фоккер» (Fok-37). Реализованные инженерами «Мессершмитт» и «Хеншель и Хенкель» схемы, согласно захваченным американскими рейдерскими бригадами в 1945 году на территории секретного полигона «Пенемьюнде» образцам самолетов, отличались большой легкостью конструкции, сохранявшей, несмотря на отсутствие лонжеронов, требуемую жесткость (известно, что недостаточная жесткость — основная проблема схем без лонжерона). Каким образом немецким инженерам удалось достичь подобного сочетания, до сих пор остается загадкой.

Тем не менее, некоторые современные аналитики полагают, что нетрадиционные схемы без лонжеронов — будущее авиации, предвосхищенное германскими учеными. Например, считают эти аналитики, тактический истребитель пятого поколения может быть эффективно реализован только по безлонжеронной схеме.

2. Часть известной практической задачи, широко применяемой при тестировании авиационных техников: испытуемому предлагается среди полученных образцов деталей самолета отличать лонжероны и нервюры (см. НЕРВЮРА). По количеству верно определенных лонжеронов выставляется балл оценки. Техник высшей квалификации способен отличить до восемнадцати лонжеронов за академический час (мировой рекорд — тридцать девять лонжеронов за академический час — принадлежит к.м.с. международного класса по авиамоделизму Сидорчуку М. С., установлен в 1978 году). В кругах, близких к авиационно-космическим, в ходу поговорка: «Да он лонжерона от нервюры не отличит!» — характеризующая способности специалиста.

Внешний лонжерон консоли крыла пенолета. — Паркфлаер

Хочу рассказать о варианте реализации лонжерона для консоли пенолета.

Я вырезал консоли крыла из цельного куска пеноплекса и встал вопрос повышения прочности крыла. Посмотрел обзоры в Сети – практически все лонжероны выполнены в виде трубок и брусков различного сечения внутри консоли. В принципе все просто….. когда собираешь пустотелое крыло. У меня же, по сути, цельная консоль, и делать глубокие вырезы под усиливающие элементы не хотелось бы. Остановился на внешнем лонжероне из дерева. ‌

Суть такова: для консоли длиной L и шириной B берем две деревянные пластины размером (Д х Ш х В) = 2/3L х 0.1B х 2мм и приклеиваем их к верхней и нижней плоскостям консоли строго напротив друг друга. Пластины скрепляем друг с другом сквозь консоль деревянными штифтами. Получается что-то вроде «облегченной» двутавровой балки (на рисунке ниже помечено: черным цветом – штифты, серым — материал консоли, желтым — полки лонжерона): ‌

Деревянные пластины — полки лонжерона — можно клеить как к наружным поверхностям консоли, так и в специально сделанные в консолях углубления. ‌
‌ ‌
‌ В качестве полок лонжерона для консоли размером 850х210мм я использовал деревянные линейки, купленные в магазине канцтоваров. Штифты делал из березовых шампуров диаметром 3мм, ‌ заостренный конец которых хорошо помогает «попасть» в отверстие в полке лонжерона на другой стороне консоли при монтаже. ‌

Для полок лонжерона я сделал углубления в верхней и нижней плоскостях консоли на длину предполагаемого лонжерона. ‌

‌ На нижней плоскости консоли в углублении для полки лонжерона я сделал пазы и уложил в них провода для сервопривода элерона. ‌

Углубления для полки лонжерона вырезал П-образной пенорезкой, выставленной в размер = (толщина линейки – 0.5мм). ‌

Далее, к верхней и нижней плоскостям консоли я приклеил соответственно верхнюю и нижнюю полки будущего лонжерона.

После полного высыхания клея я просверлил сквозные отверстия диаметром 3мм на равном расстоянии друг от друга по всей длине лонжерона и вклеил в них деревянные штифты. Всего получилось по шесть штифтов на каждой консоли. ‌У корня консоли штифтов нет — там будет крепление консоли к фюзеляжу и стыковка консолей.



После полного высыхания клея я срезал выступающие из полок лонжерона части штифтов заподлицо с полками. ‌

‌ (На фото газета к линейке прилипла случайно – не подумав как следует, я постелил газету, чтобы не испачкать клеем стол)))))

Все элементы клеил «Титано»-подобным клеем «Элитанс-супер».

Вместо деревянных линеек можно использовать бальзу толщиной 2-3мм. К сожалению, магазинов авиамодельной тематики у нас нет, а заказанная бальза выйдет в десятки раз дороже обычных линеек в канцтоварах….. ‌
Клей также можно использовать любой, способный склеить дерево и пеноплекс — на Паркфлаере такой клей есть наверняка.

Последний штрих — испытание лонжерона на прочность.
Для проведения испытаний консоль установлена крайними точками лонжерона на опоры. Расстояние между опорами — 680мм.

Фото метки на консоли с ненагруженным лонжероном:

‌Вес испытательного груза (банка с водой) 2900гр, груз устанавливается сверху на лонжерон по центру между опорами. ‌ ‌
Фото метки на консоли с нагруженным лонжероном (в полете нагрузка распределится иначе, более равномерно):

Прогиб консоли в центре лонжерона под грузом составил около 3мм

Теперь консоли укреплены и готовы к дальнейшей обработке – шлифовке и покраске или оклейке пленкой, что конкретно будет пока не решил, точнее – пленка еще не пришла.
Работа продолжается, хочется успеть к маю……………

Конструкция самолета — Документация DCS

Основные элементы конструкции самолета

  1. Съемная законцовка крыла
  2. Элерон
  3. Правая полуплоскость
  4. Расширительный бачок системы
    охлаждения двигателя
  5. Двигатель «Merlin-66»
  6. Выхлопные патрубки
  7. Генератор
  8. Верхний топливный бак
  9. Нижний топливный бак
  10. Поперечные стойки
  11. Противопожарная перегородка
  12. Козырек фонаря
  13. Колпак фонаря
  14. Приборная доска
  15. Дверца кабины
  16. Люк доступа в радиоотсек
  17. Стабилизатор
  18. Руль высоты
  19. Киль
  20. Руль направления
  21. Триммерная пластина руля направления
  22. Триммерная пластина руля высоты
  23. Хвостовая опора
  24. Зализ крыла
  25. Узел крепления вспомогательного лонжерона крыла
  26. Пулеметы «Colt-Browning»
  27. Лючок отсека патронного ящика
  28. Колесо основной опоры
  29. Щиток основной опоры
  30. Обтекатель ствола пушки «Hispano»
  31. Пушка “Hispano”
  32. Основная стойка шасси
  33. Кольцо регулировки пушки
  34. Основной лонжерон крыла
  35. Подвесной топливный бак
  36. Узел крепления основного лонжерона крыла
  37. Моторама
  38. Коробка фильтров
  39. Маслобак
  40. Винт изменяемого шага
  41. Кок винта

Фюзеляж

Цельнометаллической конструкции типа полумонокок, с работающей обшивкой, с отъемной хвостовой частью. Фюзеляж условно можно разделить на три части: переднюю, основную и заднюю. В передней части установлены топливные баки, за баками располагается кабина летчика, которая закрывается сдвижным сбрасываемым фонарем из прозрачного материала. За кабиной верхняя часть фюзеляжа также имеет прозрачное остекление для улучшения обзора назад. Козырек фонаря имеет прозрачную броню в центральной части. Для входа в кабину на левой стороне фюзеляжа выполнена откидная дверца, крепящаяся к основному лонжерону фюзеляжа. За козырьком в кабине смонтированы наклонные направляющие для затемняющего стекла прицела, которое предохраняет летчика от ослепления ярким светом при прицеливании. В нормальной ситуации затемняющее стекло находится в убранном положении в направляющих под козырьком фонаря.

В обшивке фюзеляжа выполнены лючки для обслуживания агрегатов самолета. Крепления для оборудования и органов управления выполнены изнутри в разных местах конструкции. Бронелисты установлены за противопожарными перегородками и креслом летчика.

Рисунок 42: Силовая схема фюзеляжа

Фюзеляж состоит из 5 лонжеронов и 15 шпангоутов. Два нижних лонжерона, два основных лонжерона и один верхний лонжерон. Шпангоуты пронумерованы от 5 до 19. Шпангоуты передней части фюзеляжа до 11-го незамкнутые, U-образные, далее идут замкнутые. Нижний лонжерон коробчатый, образован двумя уголковыми профилями с 5 по 10 шпангоут. После 10 шпангоута нижний лонжерон имеет V-образный профиль. Основные лонжероны расположены по строительной горизонтали фюзеляжа, имеют П-образный профиль. Оба лонжерона усилены стальными профилями толщиной 1,016 мм. Правый лонжерон усилен с 5-го по 7-й шпангоут, левый лонжерон усилен с 5-го и на 6 дюймов за 8-й шпангоут. С 14-го по 19-й шпангоут основные лонжероны имеют Z-образный профиль. Верхний лонжерон V-образный. Основные лонжероны имеют по бортам кабины реперы для нивелировки. Обшивка из дюралюминиевого сплава, покрытого алюминием приклепана к шпангоутам и подкреплена Z-образными стрингерами. Хвостовая часть фюзеляжа выполнена отъемной и состоит из киля и стабилизатора. Хвостовая часть крепится болтами к фюзеляжу по 19-му шпангоуту.

Передняя часть

Начинается с 5-го шпангоута, который одновременно является противопожарной перегородкой, и заканчивается 11 шпангоутом. В передней части размещаются топливные баки и кабина летчика. 8-й шпангоут образует замкнутый контур, в середине верхней части шпангоута крепятся два раскоса, которые соединяются в узлах соединения моторамы и основных лонжеронов на 5- м шпангоуте. Устанавливаются после монтажа нижнего топливного бака.

Противопожарная перегородка крепится к 5 шпангоуту. В нижней части 5-го шпангоута крепятся четыре профиля, которые формируют узлы навески переднего лонжерона крыла, узел крепления вспомогательного лонжерона крыла установлен в нижней части 10-го шпангоута. Узлы крепления лонжеронов выступают за обшивку фюзеляжа.

Противопожарная перегородка состоит из листа асбеста, расположенного между двух листов металла и подкреплена вертикальными и горизонтальными силовыми элементами. Бронелист прикручен болтами сзади к верхней части перегородки. Верхние узлы крепления моторамы крепятся болтами к основным лонжеронам и раскосам. Нижние узлы крепятся к нижним лонжеронам и к балке, формирующей фюзеляжную часть основного лонжерона крыла.

Нижние части 6-го и 7-го шпангоутов покрыты слоем пробки и являются опорами для нижнего бака. Шпангоут 9 подкреплен в нижней части одним поперечным и двумя диагональными элементами, идущими до 8-го шпангоута и являющимися опорой для педального узла. Между шпангоутами 8 и 11 установлена окантовка кабины. На 8-м шпангоуте окантовка поддерживается силовым элементом дугообразной формы, являющийся также опорой для приборной доски. На левой стороне фюзеляжа между 9 и 10 шпангоутом установлена дверца, крепящаяся нижней частью к основному лонжерону. На верхней части дверцы установлено два двухпозиционных замка, удерживающие дверцу как в закрытом, так и в приоткрытом положении. Рукоятка замка располагается ближе к переднему замку. Поворот рукоятки вперед и вниз открывает замки. На верхней части дверцы установлена рельса сдвижной части фонаря. В приоткрытом положении дверцы сдвижная часть фонаря не сможет закрыться и повредить летчика даже в условиях аварийной посадки.

11 шпангоут замкнутый, овальной формы, имеет поперечный и диагональные подкрепляющие элементы, к которым крепится кресло летчика. К верхней части шпангоута при помощи четырех шпилек и гаек с накаткой крепится бронелист.

Основная часть

Основная часть сформирована с 11 по 19 шпангоут. Шпангоуты замкнутые, овальной формы, имеют одинаковую конструкцию, отличаются уменьшающимися к хвостовой части размерами. Между 11 и 12 шпангоутом верхняя часть обшивки выполнена из прозрачного материала для улучшения обзора назад. Под прозрачной частью по бортам фюзеляжа установлены рельсы для сдвижной части фонаря. По правому борту кабины рельс установлен на окантовке. Между 12 и 13 шпангоутами, установлены подкрепляющие элементы, пересечение которых является опорой для мачты антенны радиостанции. Между 17 и 18 шпангоутом размещен балансировочный груз, компенсирующий возросшую массу двигателя.

Хвостовая часть

Выполнена заодно с килем и является отъемной частью. Крепится к 19 шпангоуту при помощи 52 болтов, размещенных по шпангоуту и четырех шпилек на нижних лонжеронах. 19 шпангоут выполнен из углового профиля, тогда как оставшиеся шпангоуты плоские. Лонжерон стабилизатора крепится болтами к усиленному 20 шпангоуту, являющимся передним лонжероном киля. Вспомогательный лонжерон стабилизатора крепится к вспомогательному лонжерону киля, на который навешивается руль направления. Лонжероны киля соединяются между собой нервюрами. Обшивка киля приклепана с левой стороны, а с правой стороны крепится шурупами к деревянным элементам, прикрученным к нервюрам. Обшивка стабилизатора крепится аналогичным образом.

Остекление кабины

Козырек фонаря выполнен из стальной рамы, крепящейся к окантовке кабины болтами. К центральной секции козырька бронестекло толщиной 1 ½ дюйма (38,1 мм) крепится при помощи болтов. Между стеклом и рамой проложен слой резины, обеспечивающий герметичность козырька. Задняя рама козырька профилирована для плотной посадки сдвижного колпака в закрытом положении.

Колпак закрывает кабину от козырька до 11 шпангоута, рама колпака перемещается по рельсам, установленным на окантовке кабины. На передней части рамы колпака установлен замок, удерживающий колпак как в открытом положении — за защелку на 11 шпангоуте, так и в закрытом — за защелку на раме козырька. Замок открывается при повороте рычажков, соединенных для удобства тросиком. Поворот рычажков вперед открывает замок и колпак скользит вперед. При повороте рычажков назад — замок открывается и фонарь скользит назад. При стоянке самолета и закрытом фонаре, замок открывается при помощи маленькой подпружиненной кнопки в верхней части козырька. Сдвижная часть фонаря имела систему аварийного сброса. Рядом с замком на тросике подвешен резиновый мячик, через который при помощи троса вытягивались шпильки из латунных направляющих.

Кресло летчика литое, из фенолформальдегидной смолы (бакелита), имеет нишу под спасательный парашют. Установлено на раме с механизмом регулировки по росту на 11 шпангоуте. На правой стороне кресла смонтирован механизм регулировки по росту. Квадрант механизма имеет 6 вырезов, общий ход кресла по вертикали составляет 4 дюйма (не реализовано в игре). К спинке кресла сзади на кронштейнах крепится бронелист. На кресле установлены привязные ремни с системой фиксации через тросовую проводку и пружинный стопор. На правом борту установлен замок пружинного стопора. При перемещении защелки замка вперед-вниз привязные ремни снимаются со стопора и позволяют летчику наклоняться, преодолевая сопротивление пружины. При возврате рукоятки замка в заднее положение, пружина в стопоре фиксируется, перемещение ремней блокируется.

К верхней части 11 шпангоута над креслом крепится подголовник цилиндрической формы.

Крыло

Крыло модификации «С» состоит из двух отъемных частей (ОЧК). Части крепятся по бортам фюзеляжа; нижняя поверхность крыла и фюзеляжа лежат в одной плоскости. Металлические элероны по типу «FRISE» крепятся к задней части крыла ближе к законцовкам. Двухсекционные щитки типа «SHRENK» навешены по размаху от элеронов до фюзеляжа. Щитки разделяются на две части в месте излома крыла, имеют пневматический привод. Законцовки крыла съемные, имеют место для установки аэронавигационных огней. Каждая ОЧК лонжеронной конструкции, имеет основной лонжерон, вспомогательный лонжерон и 21 нервюру. Обшивка несущая, из дюралюминиевых сплавов. Узлы крепления крыла выполнены в нижней части двух противопожарных перегородок, проушины для крепления консолей выходят за контур фюзеляжа с обеих сторон.

Рисунок 43: Силовая схема крыла

Основной лонжерон

Передняя кромка крыла и основной лонжерон выполнены как единый узел, к которому крепится основная часть крыла. Основной лонжерон состоит из полок квадратного сечения и стенки между ними.

Полка лонжерона образована стальными профилями квадратного сечения уменьшающихся размеров, вставленных телескопически. Это облегчало производство и упрощало изменение размеров полки по размаху. Стенка крепится к задней стороне полок. Форма полки изменяется от квадратного сечения в тавровое и к законцовке доходит до уголка. У корня крыла лонжерон имеет две проушины для крепления к узлу навески на 5 шпангоуте. Полки нервюр выполнены из уголкового профиля с диагональными подкрепляющими элементами швеллерного сечения. Нервюры прикручиваются болтами к лонжерону. У корня крыла шаг нервюр уменьшен, установлены усиливающие элементы для крепления узла навески основной стойки. Обшивка передней кромки выполнена из двух частей, верхней и нижней. Обе части приклепаны к нервюрам и лонжерону. Между нервюр к обшивке приклепаны Z-образные стрингеры. На нижней части обшивки и в полке лонжерона выполнены лючки доступа во внутреннюю полость.

Основная часть крыла

Состоит из вспомогательного лонжерона и нервюр. Полки нервюр выполнены из профиля и усилены диагональными стойками. Нервюры корневой части ОЧК усиленные. Вспомогательный лонжерон состоит из полок с угловым профилем и стенки. Лонжерон разделен на три секции двумя нервюрами, выходящими за лонжерон, для навески элерона. Панель над щитками подкреплена силовыми элементами уголкового профиля. На 10-м шпангоуте установлен узел крепления вспомогательного лонжерона к фюзеляжу.

Верхняя часть и большая часть нижней обшивки приклепана к полкам нервюр и лонжеронов, часть нижней обшивки у законцовки ОЧК крепится шурупами к деревянным элементам, прикрепленных к нервюрам и лонжеронам.

Снизу ОЧК выполнена ниша для размещения стойки шасси и колеса в убранном положении. Отсек герметизирован от остальной полости ОЧК. У корня выполнены ниши для крепления радиаторов, которые закрываются обтекателями, формируя тоннель. На задней части обтекателя установлена заслонка, управляемая автоматически. Из задней части каждого тоннеля отбирается теплый воздух для обогрева отсеков пулеметов и пушек для предотвращения отказа оружия из-за замерзания смазки в механизмах стрельбы. Зазор между обшивкой крыла и фюзеляжем закрыт зализами.

Законцовки

Одной из особенностей самолета является наличие сменных законцовок крыла, которые могли быть заменены в процессе эксплуатации самолета. Всего существует три вида законцовок, стандартная, удлиненная, укороченная. Стандартная и удлиненная законцовки крепятся к узлам навески на лонжеронах крыла непосредственно за элероном, укороченная законцовка крепится при помощи винтов и закладных гаек к обшивке. В случае установки укороченной законцовки, патрон лампы аэронавигационного огня устанавливается в нервюру. Удлиненные законцовки на «Spitfire Mk.IX» использовались редко и в основном на модификации F.IX. Укороченные законцовки устанавливались на часть парка L.F.Mk.IX. Некоторые самолеты с укороченными законцовками имели дополнительный топливный бак позади кресла, на таких самолетах замена укороченных законцовок на стандартные была запрещена.

Однако по испытаниям в Боскомб Даун, применение укороченных законцовок преимуществ практически не давало.

Рисунок 44: Стандартная и укороченная законцовки

Бронирование

На самолете установлены бронелисты:

  1. Бронелист толщиной 4 мм. перед баком.
  2. Капот верхнего топливного бака, из алюминиевого сплава толщиной 10 S.W.G. (3,251 мм.).
  3. Нижняя часть козырька кабины, толщиной 4 мм.
  4. Прозрачная броня центральной части козырька толщиной 1 ½ дюйма (38,1 мм).
  5. Бронелист за спинкой кресла летчика, толщиной 4 мм.
  6. Бронелист за заголовником, толщиной 6 мм.
  7. Лист под сидением летчика, из алюминиевого сплава толщиной 8 S.W.G. (4,064 мм.)
  8. Дефлекторы, защищающие ноги летчика, толщиной 6 мм.
  9. Крышки коробов боеукладки из алюминиевого сплава, верхняя и нижняя толщиной 10 S.W.G. (3,251 мм.)
  10. Передняя стенка коробов боеукладки толщиной 6 мм.
  11. Дополнительный бронелист за заголовником, толщиной 6 мм. (На поздних самолетах).
  12. Дополнительный бронелист за спинкой кресла, толщиной 7 мм. (На поздних самолетах).

Рисунок 45: Схема бронирования самолета

На поздних самолетах было снято бронирование передней стенки коробов боеукладки, но добавлены дополнительный лист за сидением летчика толщиной 7 мм и дополнительный лист за заголовником, толщиной 6 мм.

Крылья (Часть первая)

Конфигурации крыла

Крылья — это аэродинамические поверхности, которые при быстром движении по воздуху создают подъемную силу. Они бывают разных форм и размеров. Конструкция крыла может изменяться для обеспечения определенных желаемых летных характеристик. Управление на различных рабочих скоростях, величина создаваемой подъемной силы, баланс и устойчивость — все это изменяется по мере изменения формы крыла. И передняя кромка, и задняя кромка крыла могут быть прямыми или изогнутыми, или одна кромка может быть прямой, а другая изогнутой.Один или оба края могут быть скошенными, так что крыло на вершине уже, чем у основания, где оно соединяется с фюзеляжем. Кончик крыла может быть квадратным, закругленным или даже заостренным. На рис. 1-19 показан ряд типичных форм передней и задней кромки крыла.

Рисунок 1-19. Крылья разной формы имеют разные характеристики. [нажмите, чтобы увеличить]

Крылья самолета могут быть прикреплены к фюзеляжу вверху, в середине фюзеляжа или внизу. Они могут проходить перпендикулярно горизонтальной плоскости фюзеляжа или могут слегка наклоняться вверх или вниз.Этот угол известен как двугранный угол крыла. Двугранный угол влияет на поперечную устойчивость самолета. На рис. 1-20 показаны некоторые общие точки крепления крыла и двугранный угол.

Рисунок 1-20. Точки крепления крыла и двугранность крыла.

Конструкция крыла

Крылья самолета предназначены для подъема его в воздух. Их конкретная конструкция для любого данного самолета зависит от ряда факторов, таких как размер, вес, использование самолета, желаемая скорость в полете и при посадке, а также желаемая скорость набора высоты.Крылья самолета обозначаются левым и правым, что соответствует левой и правой сторонам оператора, сидящего в кабине. [Рисунок 1-21] Рисунок 1-21. «Левая» и «правая» на самолете ориентированы на перспективу пилота, сидящего в кабине. [щелкните изображение для увеличения] Часто крылья имеют полностью консольную конструкцию. Это означает, что они сконструированы так, что не требуется никаких внешних распорок. Они поддерживаются изнутри конструктивными элементами, которым помогает обшивка самолета. В крыльях других самолетов используются внешние подкосы или тросы для поддержки крыла и несения аэродинамических и посадочных нагрузок.Опорные тросы и стойки крыла обычно изготавливаются из стали. Многие стойки и их крепежные детали имеют обтекатели для уменьшения сопротивления. Короткие, почти вертикальные опоры, называемые распорками, находятся на распорках, которые крепятся к крыльям на большом расстоянии от фюзеляжа. Это служит для подавления движения и колебаний стойки, вызванных воздушным потоком вокруг стойки в полете. На рис. 1-22 показаны образцы крыльев, использующих внешние распорки, также известные как крылья полукантилевера. Также показаны консольные крылья, построенные без внешних распорок.

Рисунок 1-22. Крылья с внешними подкосами, также называемые полупрозрачными крыльями, имеют тросы или распорки для поддержки крыла. Полностью свободнонесущие крылья не имеют внешних связей и поддерживаются изнутри. [щелкните изображение, чтобы увеличить] Алюминий — самый распространенный материал, из которого строят крылья, но это может быть дерево, покрытое тканью, а иногда и магниевый сплав. Более того, современные самолеты стремятся использовать более легкие и прочные материалы в конструкции планера и крыла.Существуют крылья, полностью изготовленные из углеродного волокна или других композитных материалов, а также крылья, изготовленные из комбинации материалов, обеспечивающих максимальную прочность и вес.

Внутренние конструкции большинства крыльев состоят из лонжеронов и стрингеров, идущих по размаху, и нервюр и шпангоутов или переборок, идущих по хорде (от передней кромки к задней кромке). Лонжероны являются основными конструктивными элементами крыла. Они выдерживают все распределенные нагрузки, а также сосредоточенные веса, такие как фюзеляж, шасси и двигатели.Обшивка, прикрепленная к конструкции крыла, несет часть нагрузок, возникающих во время полета. Он также передает напряжения на нервюры крыла. Ребра, в свою очередь, передают нагрузки на лонжероны крыла. [Рисунок 1-23] Рисунок 1-23. Номенклатура конструкции крыла. [щелкните изображение, чтобы увеличить] В целом конструкция крыла основана на одной из трех основных конструкций:

1. Monospar
2. Multispar
3. Коробчатая балка

Модификации этих базовых конструкций могут быть приняты различными производителями.

Односкатное крыло включает в себя только один основной продольный или размах крыльев. Ребра или переборки придают аэродинамический профиль необходимого контура или формы. Хотя строгое крыло с монолонжероном не является обычным явлением, иногда используется этот тип конструкции, модифицированный добавлением ложных лонжеронов или легких поперечных перемычек вдоль задней кромки для поддержки рулевых поверхностей.

Многошпиндельное крыло включает в себя более одного главного продольного элемента в своей конструкции. Чтобы придать крылу контур, часто включают нервюры или переборки.

В конструкции крыла коробчатого типа используются два основных продольных элемента с соединительными переборками для придания дополнительной прочности и придания контура крылу. [Рисунок 1-24] Гофрированный лист может быть помещен между переборками и гладкой внешней обшивкой, чтобы крыло могло лучше выдерживать нагрузки растяжения и сжатия. В некоторых случаях гофрированные листы заменяют тяжелые продольные ребра жесткости. Иногда используется комбинация гофрированных листов на верхней поверхности крыла и ребер жесткости на нижней поверхности.В самолетах авиатранспортной категории часто используется конструкция крыла с коробчатой ​​балкой.

Рисунок 1-24. Коробчатая балочная конструкция. [щелкните изображение, чтобы увеличить] Лонжероны крыла

Лонжероны являются основными конструктивными элементами крыла. Они соответствуют лонжеронам фюзеляжа. Они проходят параллельно боковой оси самолета, от фюзеляжа к законцовке крыла, и обычно прикрепляются к фюзеляжу с помощью арматуры крыла, гладких балок или фермы.

Лонжероны могут изготавливаться из металла, дерева или композитных материалов в зависимости от критериев конструкции конкретного самолета.Деревянные лонжероны обычно делают из ели. В целом их можно разделить на четыре различных типа по конфигурации поперечного сечения. Как показано на рис. 1-25, они могут быть (A) сплошными, (B) коробчатой, (C) частично полой или (D) в виде двутавровой балки. Для увеличения прочности часто применяется ламинация лонжеронов из массива дерева. Ламинированное дерево также встречается в лонжеронах коробчатой ​​формы. Из лонжерона на Рисунке 1-25E был удален материал для уменьшения веса, но он сохраняет прочность прямоугольного лонжерона. Как можно видеть, большинство лонжеронов крыла в основном имеют прямоугольную форму с большим размером поперечного сечения, ориентированным вверх и вниз в крыле.

Рисунок 1-25. Типичные сечения деревянных лонжеронов крыла. [нажмите, чтобы увеличить] В настоящее время большинство производимых самолетов имеют лонжероны крыла, изготовленные из цельного экструдированного алюминия или алюминиевых профилей, склепанных вместе, чтобы сформировать лонжерон. Более широкое использование композитов и комбинирование материалов должно заставить пилотов бдительно относиться к лонжеронам крыльев, сделанным из самых разных материалов. На Рисунке 1-26 показаны примеры поперечного сечения металлического лонжерона крыла. Рисунок 1-26. Примеры форм металлических лонжеронов крыла. [щелкните изображение, чтобы увеличить] В лонжероне двутавровой балки верх и низ двутавра называются заглушками, а вертикальное сечение называется стенкой.Лонжерон целиком может быть изготовлен методом экструзии из цельного куска металла, но часто его изготавливают из нескольких профилей или углов. Перегородка составляет основную глубину лонжерона, и к ней прикрепляются полосы крышки (выступы, профилированные углы или фрезерованные участки). Вместе эти элементы несут нагрузки, вызванные изгибом крыльев, а колпачки служат основой для крепления обшивки. Хотя формы лонжерона на Рисунке 1-26 являются типичными, фактические конфигурации лонжеронов крыла могут принимать разные формы. Например, стенка лонжерона может быть пластиной или фермой, как показано на Рисунке 1-27.Его можно было построить из легких материалов с использованием вертикальных ребер жесткости для повышения прочности. [Рисунок 1-28] Рисунок 1-27. Ферменный лонжерон крыла Рисунок 1-28. Лонжерон крыла пластинчатый с вертикальными ребрами жесткости.

Он также может не иметь ребер жесткости, но может содержать фланцевые отверстия для уменьшения веса, но сохранения прочности. Некоторые металлические и композитные лонжероны крыла сохраняют концепцию двутавровой балки, но используют стенку синусоидальной волны. [Рисунок 1-29] Рисунок 1-29. Синусоидальный лонжерон крыла может быть изготовлен из алюминия или композитных материалов.

Кроме того, существует безопасная конструкция лонжеронов. Отказоустойчивость означает, что в случае отказа одного из элементов сложной структуры какая-либо другая часть структуры принимает на себя нагрузку отказавшего элемента и позволяет продолжать работу. Лонжерон с отказоустойчивой конструкцией показан на Рисунке 1-30. Этот лонжерон состоит из двух частей. Верхняя часть состоит из крышки, приклепанной к верхней пластине. Нижняя часть представляет собой единый профиль, состоящий из нижней крышки и перегородки. Эти две секции соединены вместе, образуя лонжерон.Если одна из секций лонжерона этого типа сломается, другая секция все равно сможет нести нагрузку. Это безотказная функция.

Рисунок 1-30. Безотказный лонжерон с клепаным лонжероном.

Крыло, как правило, имеет два лонжерона. Один лонжерон обычно расположен около передней части крыла, а другой — примерно на двух третях расстояния по направлению к задней кромке крыла. Независимо от типа, лонжерон — самая важная часть крыла. Когда другие элементы конструкции крыла подвергаются нагрузке, большая часть возникающего напряжения передается на лонжерон крыла.

В конструкции крыла обычно используются ложные лонжероны. Они представляют собой лонжероны, подобные лонжеронам, но не проходят по всей длине крыла по размаху. Часто они используются как точки крепления шарниров для рулевых поверхностей, таких как лонжерон элеронов.

Летный механик рекомендует

Лонжероны — сердце крыла

Я встретил свой первый лонжерон крыла, когда мне было 13 лет. Я присоединился к группе мальчиков, которые собирались в FBO, чтобы восстановить пару J-3 Cubs — владелец FBO получил бесплатную рабочую силу, а мы получили образование, которое в конечном итоге включало уроки полета, что было беспроигрышным для всех.В ту первую ночь мне вручили кисть и банку лака для лонжерона и сказали покрыть эту длинную деревянную плиту. Это было сердце крыла J-3, которым мы в конечном итоге должны были летать. На мой взгляд, она выглядела как длинная доска, но мне сказали, что она произведена из особого сорта дерева — ситкинской ели, известной своими длинными, прямыми и однородными волокнами. Мне это показалось симпатичным, но потребовалось еще много лет, чтобы построить самолеты и учиться на авиационного инженера, чтобы действительно понять, насколько особенным на самом деле является главный лонжерон крыла.Это больше, чем просто место для крепления ребер — это ядро ​​конструкции, поддерживающей полет.

Мы собираемся начать эту серию из трех частей, посвященных лонжеронам, с обсуждения нагрузок, воспринимаемых лонжеронами, их конструкции и способов использования различных материалов для изготовления различных типов лонжеронов. В следующих статьях мы рассмотрим конструкцию лонжеронов для типичного цельнометаллического крыла — в данном случае основных лонжеронов для мотоплана Xenos, хорошего примера типичного металлического лонжерона с множеством различных компонентов, работающих вместе, чтобы сформировать единое целое. Блок.Мы покажем, как соединяется лонжерон и как различные компоненты работают вместе, чтобы выдерживать полетные нагрузки на длинные тонкие крылья планера. Эти статьи должны дать вам понимание, необходимое для принятия решения о том, хотите ли вы строить собственные лонжероны или покупать их в собранном виде, что сегодня является обычным вариантом для комплектных самолетов.

Один из лонжеронов мотоплана Xenos. Обратите внимание на Т-образную форму — вертикальная часть сопрягается с лонжероном, а прочность находится в пределах верхней части буквы «T.”

Топоры для гибки

Большинство крыльев, с которыми вы встретитесь, имеют один главный лонжерон, а также задний лонжерон меньшего размера. Они действуют вместе, вместе с нервюрами и стойками, чтобы создать жесткий, прочный, но легкий космический каркас, который поддерживает самолет в полете. Главный лонжерон сопротивляется изгибу, прежде всего, в направлении вектора подъемной силы, то есть вверх и вниз. В сочетании с остальной конструкцией крыла он противостоит силам в продольном и продольном направлениях, но сам по себе лонжерон на этой оси немного слабоват.Типичный лонжерон больше высоты, чем ширины, и это связано с этой основной осью изгиба — крыло в первую очередь хочет изгибаться в направлении вверх и вниз, и, следовательно, оно должно быть толще в этом измерении.

Спонсор освещения авиашоу:

Если вы возьмете кусок пиломатериала размером 1 × 1 дюйм из местного хозяйственного магазина, вы обнаружите, что можете согнуть его так же далеко практически в любом направлении (будьте осторожны — эти палки могут внезапно сломаться!). Но если вы возьмете пиломатериал 2 × 4 дюйма аналогичной длины, вы обнаружите, что если вы попытаетесь согнуть его по 2-дюймовой поверхности, он даст немало, но загрузите его по 4-дюймовому размеру, и он будет довольно жестким и жестким.Если вы никогда не строили дом, взгляните на тот, который находится в стадии строительства, и вы увидите, что все балки перекрытия ориентированы таким образом, что нагрузка приходится на пиломатериалы по длине. Это просто заставит большую часть материала работать на вас, выдерживая изгибающие нагрузки и сохраняя жесткость конструкции.

Если бы вы измерили фактическую деформацию лонжерона (или длину 2 × 4) под действием изгибающих нагрузок, вы бы обнаружили, что деревянные пряди на верхней части лонжерона сжимаются, то есть сдвигаются вместе в длинная ось.При этом растягиваются пряди на нижней части лонжерона — они растянуты. Это легко увидеть на прилагаемом рисунке. Интересно отметить, что чем ближе вы подходите к центру (между верхом и низом), тем меньше становятся нагрузки — сжимающие нагрузки сверху и растягивающие нагрузки снизу уменьшаются по мере приближения к центру или нейтральной оси, лонжерона.

На этом изображении корневого конца лонжерона Xenos показано, как полка крышки «Т» лонжерона входит в слои лонжерона.На корневом конце используются болты для закрепления крышки; когда вы двигаетесь подвесным двигателем, это все заклепки.

Это вряд ли кажется справедливым, не так ли? Волокна в нижней части изо всех сил стараются удерживаться вместе под натяжением, а волокна наверху изо всех сил стараются не раздавиться, но те, что посередине, получают бесплатную езду! Именно это осознание приводит нас к первой модификации конструкции «лонжерона плиты» — такой, которая представляет собой просто сплошной прямоугольник из дерева. Если средние волокна не берут на себя свою долю нагрузки, что они там делают? Они просто прибавляют в весе, не так ли? Нет ли способа уменьшить эту часть лонжерона и облегчить конструкцию?

Ну, конечно, есть — и так родилась «двутавровая балка.«Поскольку большая часть нагрузки приходится на верхний и нижний края, а середина просто скользит по сторонам, разделяя края, почему бы не сделать среднюю часть более тонкой? Это именно то, что вы видите, глядя на стальную конструкцию, такую ​​как здание или мост: основные элементы конструкции имеют форму буквы «I» в поперечном сечении. Края (крышки) широкие и несущие нагрузку, в то время как середина (или перемычка) предназначена главным образом для предотвращения сжатия крышек друг к другу.

Лонжерон, выполненный в виде двутавровой балки, подвергает толстый и тяжелый материал крышек нагрузке (сжатие сверху, растяжение снизу) и сводит к минимуму материал там, где нагрузка мала (в стенке).

Полет на двутавровой балке

Поскольку мы начали с дерева, нет причин, по которым мы не можем какое-то время продолжать этот ход мыслей. Деревянные двутавровые балки обычно используются для перекрытий пола и потолка в деревянных конструкциях, при этом заглушки часто изготавливаются из материала 2 × 4, уложенного на бок, а перемычки — из относительно тонкой фанеры. Лонжероны самолетов могут быть сделаны и делались таким же образом — с силой крыла, находящейся в колпаках, а перемычка просто была там, чтобы удерживать их друг от друга.

Нет причин, по которым мы не можем применить ту же концепцию к металлическим конструкциям.Типичный алюминиевый лонжерон в наши дни будет построен с отдельными крышками лонжерона — обычно с большим поперечным сечением — и гораздо более тонкими перемычками, часто ламинированными из нескольких листов алюминия. Крышки часто представляют собой алюминиевые стержни или профили определенной формы для распределения изгибающих нагрузок на верх и низ лонжерона. Некоторые старые цельнометаллические лонжероны, предназначенные для самодельного строительства, были построены из слоев толстого листового металла, который был легко доступен (например, 1/8 дюйма), так что не требовалось специальных профилей или тяжелых клепок.Если у вас есть один из этих ламинированных лонжеронов, он будет достаточно прочным, но, возможно, не таким легким и эффективным по весу, как новый дизайн со специальными крышками.

Сплошной лонжерон равномерного поперечного сечения (обычно деревянный) имеет переменную нагрузку сверху вниз. Нижние волокна древесины находятся под напряжением, а верхние — под давлением.

Во многих случаях оптимизированной конструкции лонжероны не являются однородными от корня до кончика. Это потому, что чем ближе вы подходите к кончику крыла, тем меньше нагрузка, которую несет эта часть крыла, и, следовательно, тем меньше вам требуется силы.Крыло Xenos, которое мы используем в качестве примера в этой и будущих статьях, похоже на это. Для очень длинного крыла было бы существенное снижение веса, если бы вы сохраняли одинаковое поперечное сечение от корня до кончика, поэтому при перемещении наружу и перепонка, и колпачки становятся менее прочными. Колпачки представляют собой конические экструзии, и полотно использует все меньше и меньше слоев по мере продвижения к кончику. Фактически, полотно у основания состоит из шести слоев материала толщиной до 3/16 дюйма, которые сужаются до одного слоя.032-дюймовый лист металла к тому времени, когда вы дойдете до середины пролета.

Слово о композитах

Композитные крылья подчиняются тем же законам физики и механики, что и металлические конструкции, и то же самое относится к их лонжеронам, но они могут выглядеть немного иначе. Вы по-прежнему будете видеть составные лонжероны, которые выглядят как двутавровые балки, встроенные в крылья, но, поскольку конструктор обладает большой гибкостью при наложении слоев ткани, которая идет в крылья, иногда структура лонжерона сливается с обшивкой крыла, и это не совсем так. очевидный.Интегрированный структурный дизайн помещает прочность именно там, где она нужна проектировщику, и вы найдете конструкции без очевидного лонжерона, но можете поспорить, что они спроектированы с необходимым слоем, чтобы обеспечить желаемую прочность в правильном направлении.

Когда лонжероны становятся особенно толстыми возле корня, фланцы нервюр необходимо приклепать к узлу при сборке лонжерона. Зажимы на этом лонжероне будут удерживать внутренние нервюры.

Интернет

Возвращаясь к алюминию: Как упоминалось ранее, материал лонжерона предназначен в первую очередь для того, чтобы удерживать крышки друг от друга и предохранять лонжерон от разрушения.С чисто структурной точки зрения это верно, но в реальном мире это гораздо больше. Наверное, наиболее очевидным является то, что ребра можно прикрепить к полотну. В старых самолетах из каркаса и ткани обычно используются цельные нервюры, которые скользят вниз по лонжерону (некоторые металлические самолеты также используют эту конструкцию) к своим местам, где они крепятся. В наши дни нервюры чаще всего состоят из нескольких частей: одна перед лонжероном, другая — сзади. Эти две детали приклепаны к лонжерону в месте их стыковки.

Перегородка типичного металлического лонжерона состоит из нескольких слоев, количество которых уменьшается по мере приближения к кончику, где меньше нагрузки. У Xenos ножка колпака лонжерона входит в прорезь наверху.

Стену также можно использовать для крепления таких вещей, как шкивы троса управления или коленчатые рычаги. В этом случае полотно часто укрепляется удвоенной пластиной, чтобы сделать его локально более жестким, чтобы выдерживать боковые нагрузки, создаваемые элементами управления. Лента может также поддерживать монтажную конструкцию топливного бака, а также кабелепроводы или зажимы.

Говоря о проводке, строители нередко спрашивают, могут ли они пропустить проводку через крыло спереди назад, пробив лонжерон. Это хороший вопрос для дизайнера, но к настоящему моменту вы должны понять, что, поскольку центр полотна обычно не несет нагрузок сжатия или растяжения, отверстия в полотне около середины обычно не являются проблемой. Опять же, посоветуйтесь со своим дизайнером, чтобы убедиться в этом, но если вы не можете понять, почему допускаются отверстия в лонжероне, понимание пути нагрузки должно вас утешить.Это, конечно, не дает вам карт-бланш на просверливание столько отверстий, сколько вы хотите, в любом месте вашего лонжерона, но объясняет, как и где это нормально.

Шапки

Как уже упоминалось, колпаки лонжерона

могут быть выполнены из профилей особой формы с конусом или из простых прямоугольных алюминиевых блоков, в зависимости от того, как конструктор хочет оптимизировать вес лонжерона и насколько доступны детали. Для самолетов, построенных по плану, строители обычно хотят иметь возможность покупать стандартное сырье.Для комплектов можно использовать нестандартные материалы, если строители понимают, что завод, вероятно, будет единственным источником запасных частей. Колпачки лонжеронов, как правило, непрерывны от корня до кончика, поэтому испортить одну во время строительства может означать дорогостоящую доставку при длительной замене. На Xenos каждая крышка имеет длину около 25 футов. Доставка по стране обходится недешево, так как его нужно хорошо упаковать, чтобы не погнуть.

Важно осторожно обращаться с крышками лонжеронов, поскольку они являются конструктивными элементами, которые действительно удерживают вас в воздухе.Растянутые элементы растягиваются и не подвержены короблению, но сжатые (обычно верхняя стенка в горизонтальном полете) сжимаются. Если вы когда-либо опирались на пустую банку из-под газировки, а затем стучали по сторонам, чтобы она мгновенно схлопывалась, вы испытали отказ из-за деформации при сжатии. Подумайте об этом в следующий раз, когда увидите вмятину на лонжероне. Может быть, эта дорогая стоимость доставки не так уж и плоха… а?

Сверление отверстий в крышках, отличных от тех, которые требует дизайнер, запрещено.Обращайтесь с ними осторожно и проделайте все отверстия в соответствии с чертежами и спецификациями. Следует просверлить плотно прилегающие отверстия и развернуть их до нужного размера. Увеличенные или продолговатые отверстия — повод для отказа. Точно так же зазубрины и впадины — держите эти крышки в чистом виде, и вы сможете быть уверенными на 3 (или более) G после полета.

Скрепляем вместе

Большинство алюминиевых лонжеронов склепаны вместе, при этом болты часто добавляются в толстых местах, потому что установка заклепок диаметром более 5/32 дюйма затруднена, а в некоторых местах требуется прочность стального болта.Чаще всего болты используются возле корня, где нагрузки самые высокие. Деревянные лонжероны часто имеют стальные соединительные пластины и болты возле корней по тем же причинам: общая нагрузка на лонжерон велика у корня, и материал должен быть усилен, чтобы обеспечить достаточный запас прочности. В любом случае важно использовать крепеж, указанный дизайнером, и не допускать замен без явного разрешения.

Конечно, крылья в конечном итоге должны быть прикреплены к фюзеляжу, чтобы они работали вместе с хвостом и двигателем, создавая летающий самолет.Лонжероны являются основными точками крепления, поскольку они несут нагрузку, и многих новичков удивляет, сколько болтов нужно, чтобы удерживать крылья. Или, в случае некоторых самолетов, сколько! У старого Cub обычно есть только один болт, удерживающий корневой конец основного лонжерона для каждого крыла, а также один болт для заднего лонжерона. Затем стойки крыла прикручиваются болтами к середине размаха на верхних концах и к нижнему лонжерону фюзеляжа на внутреннем, нижнем конце. Эта треугольная ферма довольно прочна при положительной нагрузке (не так сильно, когда натягивается отрицательное ускорение), а болты довольно большие.

Типичный самолет с низкорасположенным крылом будет иметь укороченный лонжерон как часть конструкции фюзеляжа — секция, построенная, как и остальная часть основного лонжерона, такая же толстая и массивная, как корневая секция, но надежно является частью конструкции фюзеляжа. Затем корни лонжеронов крыла будут перекрывать лонжерон центральной секции и прикрепляться к нему болтами большого диаметра, достаточными для жесткой фиксации крыла на месте. Это устанавливает двугранный угол конструктора и создает консольную конструкцию, не требующую распорок. Многие металлические самолеты не имеют такой массивной центральной секции, но корни лонжерона доходят до центра фюзеляжа и крепятся болтами к металлической коробке со стальными стыковочными пластинами и множеством болтов, по сути, образующих единое целое. крыло от кончика до кончика, когда все застежки установлены.

Планеры и другие летательные аппараты часто имеют лонжероны, которые не только входят в фюзеляж, но и переходят на другую сторону фюзеляжа, перекрывая свое крыло и соединяясь болтами, снова образуя то, что по сути представляет собой единое целое. крыло, с прикрепленной конструкцией фюзеляжа. Xenos такой же, и для его скрепления требуется всего пара (больших) болтов.

Конструкция — это конструкция, а методы проектирования включают вычисление нагрузок — и иногда пилот просто должен доверять расчетам проектировщика, когда поднимается в воздух, когда видит, как конструкция кажется скрепленной вместе с небольшой видимой прочностью.Я был удивлен, когда снял крылья с оригинального RV-1 Ван, и обнаружил, что между крыльями и центральной секцией нет никакого перекрытия — верхняя и нижняя крышки имели отверстия на концах, которые входили в проушины в центральной секции стальной фермы. , и скреплялись (сверху и снизу) с помощью одного конического стального штифта. Задний лонжерон крепился к фюзеляжу одним болтом — вот и все. И это был полностью пилотажный самолет, рассчитанный на выдержку 9 G.

.

Сборка грузовых самолетов

Главный лонжерон — это то, о чем мы говорили до сих пор, но он работает не один.Не менее важное значение имеет задний лонжерон. Меньший по размеру, чем основной лонжерон, задний лонжерон удерживает выравнивающие нервюры и обшивку и крепится к фюзеляжу, чтобы предотвратить скручивание конструкции крыла. Он также создает коробчатую конструкцию с передним лонжероном, чтобы реагировать на нагрузки, которые заставят крылья стремиться назад. Для деревянных крыльев нередко можно увидеть компрессионные стойки и проволоку, предотвращающую лобовое сопротивление, между передним и задним лонжероном, чтобы придать жесткость конструкции, создавая небольшие треугольные фермы в раме, чтобы создать очень прочную, но легкую конструкцию.

Консольные крылья являются обычным явлением в наши дни в высокопроизводительных самолетах, потому что отказ от подкосов избавляет от большого сопротивления, но строители по-прежнему строят множество самолетов в форме Cub с выступающими подкосами — и они являются неотъемлемой частью уравнения прочности любое крыло. Вы не могли бы использовать деревянный лонжерон крыла Cub в консольной конструкции, потому что он просто не может выдержать нагрузку без помощи подкосов. Точно так же консольные деревянные крылья имеют очень глубокие и прочные лонжероны, которые компенсируют отсутствие распорок.И как только мы попадаем в составной мир, у нас нет предела: поскольку нагрузки могут распределяться по интегрированной структуре, требуется совершенно новый взгляд на нагрузки.

Типичная часть лонжерона Xenos показывает колпаки лонжерона (желтым цветом), перемычку лонжерона (послойно посередине) и зажимы, которые будут действовать как точки крепления нервюр во время сборки крыла.

Xenos Spar

Эта статья наклонена в сторону металлических крыльев и лонжеронов, потому что в следующий раз мы начнем подробно рассматривать конструкцию типичного металлического лонжерона, предназначенного для мотоплана Xenos.Более длинный, чем вы ожидаете от типичного спортивного самолета, он достаточно велик, чтобы показать примеры множества деталей, которые вы найдете на любом металлическом лонжероне, и является хорошим примером того, как нагрузки — и, следовательно, конструкция — изменяются при вы идете от корня к кончику. Паутина аккуратно сложена из разных слоев, которые уменьшаются от корня до кончика, и в ней есть специальные места для установки органов управления и большие рычаги для скоростных тормозов. Он также сконструирован с тщательно суженными крышками лонжеронов сверху и снизу.Вся конструкция скрепляется 5/32-дюймовыми заклепками, их длина и тип меняются по мере движения вниз по конструкции. Заклепки заподлицо необходимы около корня, где два лонжерона перекрываются в фюзеляже, а заклепки с круглой головкой используются в других местах, поскольку их можно быстро установить без необходимости зенковки и углублений.

В лонжеронах Xenos есть всего понемногу (кроме композитных материалов), и мы приглашаем вас следовать за нами, поскольку мы продолжаем исследовать сердце крыла — главный лонжерон.

Wings — Конструкции самолетов | Авиационные системы

Крылья — это аэродинамические поверхности, которые при быстром движении по воздуху создают подъемную силу. Они бывают разных форм и размеров. Конструкция крыла может изменяться для обеспечения определенных желаемых летных характеристик. Управление на различных рабочих скоростях, величина создаваемой подъемной силы, баланс и устойчивость — все это изменяется по мере изменения формы крыла. И передняя кромка, и задняя кромка крыла могут быть прямыми или изогнутыми, или одна кромка может быть прямой, а другая изогнутой.Один или оба края могут быть скошенными, так что крыло на вершине уже, чем у основания, где оно соединяется с фюзеляжем. Кончик крыла может быть квадратным, закругленным или даже заостренным. На рис. 1 показан ряд типичных форм передней и задней кромки крыла.

Конструкция крыла

Крылья самолета предназначены для поднятия его в воздух. Их конкретная конструкция для любого данного самолета зависит от ряда факторов, таких как размер, вес, использование самолета, желаемая скорость в полете и при посадке, а также желаемая скорость набора высоты.Крылья самолета обозначаются левым и правым, что соответствует левой и правой сторонам оператора, сидящего в кабине. [Рисунок 3]

Рис. 3. «Левая» и «правая» на самолете ориентированы на перспективу пилота, сидящего в кабине

Часто крылья имеют полностью свободнонесущую конструкцию. Это означает, что они сконструированы так, что не требуется никаких внешних распорок.Они поддерживаются изнутри конструктивными элементами, которым помогает обшивка самолета. В крыльях других самолетов используются внешние подкосы или тросы для поддержки крыла и несения аэродинамических и посадочных нагрузок. Опорные тросы и стойки крыла обычно изготавливаются из стали. Многие стойки и их крепежные детали имеют обтекатели для уменьшения сопротивления. Короткие, почти вертикальные опоры, называемые распорками, находятся на распорках, которые крепятся к крыльям на большом расстоянии от фюзеляжа. Это служит для подавления движения и колебаний стойки, вызванных воздушным потоком вокруг стойки в полете.На рис. 4 показаны образцы крыльев, использующих внешние распорки, также известные как крылья полукантилевера. Также показаны консольные крылья, построенные без внешних распорок.

Рис. 4. Крылья с внешними подкосами, также называемые полукантилеверными крыльями, имеют тросы или распорки для поддержки крыла.

Полностью свободнонесущие крылья не имеют внешних распорок и поддерживаются изнутри


Алюминий — наиболее распространенный материал для изготовления крыльев, но это может быть дерево, покрытое тканью, а иногда и магниевый сплав.Более того, современные самолеты стремятся использовать более легкие и прочные материалы в конструкции планера и крыла. Существуют крылья, полностью изготовленные из углеродного волокна или других композитных материалов, а также крылья, изготовленные из комбинации материалов, обеспечивающих максимальную прочность и вес.



Внутренние конструкции большинства крыльев состоят из лонжеронов и стрингеров, идущих по размаху, и нервюр и шпангоутов или переборок, идущих по хорде (от передней кромки к задней кромке). Лонжероны являются основными конструктивными элементами крыла.Они выдерживают все распределенные нагрузки, а также сосредоточенные веса, такие как фюзеляж, шасси и двигатели. Обшивка, прикрепленная к конструкции крыла, несет часть нагрузок, возникающих во время полета. Он также передает напряжения на нервюры крыла. Ребра, в свою очередь, передают нагрузки на лонжероны крыла. [Рисунок 5]

Рисунок 5. Номенклатура конструкции крыла

В целом конструкция крыла основана на одном из трех основных проектов:

  1. Моношар
  2. Мультиспар
  3. Коробчатая балка

Модификации этих базовых конструкций могут быть приняты различными производителями.

Односкатное крыло включает в себя только один основной продольный или размах крыльев. Ребра или переборки придают профилю необходимый контур или форму. Хотя строгое крыло с монолонжероном не является обычным явлением, иногда используется этот тип конструкции, модифицированный добавлением ложных лонжеронов или легких поперечных перемычек вдоль задней кромки для поддержки рулевых поверхностей.

Многоступенчатое крыло включает в себя более одного главного лонжерона в своей конструкции. Чтобы придать крылу контур, часто включают нервюры или переборки.

В конструкции крыла коробчатого типа используются две основные лонжероны с соединительными переборками для придания дополнительной прочности и придания контура крылу. [Рис. 6] Гофрированный лист может быть помещен между переборками и гладкой внешней обшивкой, чтобы крыло могло лучше выдерживать нагрузки растяжения и сжатия. В некоторых случаях гофрированные листы заменяют тяжелые продольные ребра жесткости. Иногда используется комбинация гофрированных листов на верхней поверхности крыла и ребер жесткости на нижней поверхности.В самолетах авиатранспортной категории часто используется конструкция крыла с коробчатой ​​балкой.

Рисунок 6. Конструкция коробчатой ​​балки

Лонжероны крыла

Лонжероны являются основными конструктивными элементами крыла. Они соответствуют лонжеронам фюзеляжа. Они проходят параллельно боковой оси самолета, от фюзеляжа к законцовке крыла, и обычно прикрепляются к фюзеляжу с помощью арматуры крыла, гладких балок или фермы.

Лонжероны могут быть изготовлены из металла, дерева или композитных материалов в зависимости от критериев конструкции конкретного самолета. Деревянные лонжероны обычно делают из ели. В целом их можно разделить на четыре различных типа по конфигурации поперечного сечения. Как показано на рисунке 7, они могут быть (A) сплошными, (B) коробчатой, (C) частично полой или (D) в виде двутавровой балки. Для увеличения прочности часто применяют ламинацию лонжеронов из массива дерева. Ламинированное дерево также встречается в лонжеронах коробчатой ​​формы.Из лонжерона на Рисунке 7E был удален материал для уменьшения веса, но он сохраняет прочность прямоугольного лонжерона. Как можно видеть, большинство лонжеронов крыла в основном имеют прямоугольную форму с большим размером поперечного сечения, ориентированным вверх и вниз в крыле.

Рис. 7. Типичные поперечные сечения деревянного лонжерона крыла

В настоящее время большинство производимых самолетов имеют лонжероны крыла, изготовленные из цельного экструдированного алюминия или алюминиевых профилей, склепанных вместе для образования лонжерона.Более широкое использование композитов и комбинирование материалов должно заставить пилотов бдительно относиться к лонжеронам крыльев, сделанным из самых разных материалов. На рисунке 8 показаны примеры металлических поперечных сечений лонжеронов крыла.

Рис. 8. Примеры металлических форм лонжеронов крыла

В лонжероне двутавровой балки верх и низ двутавра называют заглушками, а вертикальное сечение — стенкой. Лонжерон целиком может быть изготовлен методом экструзии из цельного куска металла, но часто его изготавливают из нескольких профилей или углов.Перегородка составляет основную глубину лонжерона, и к ней прикрепляются полосы крышки (выступы, профилированные углы или фрезерованные участки). Вместе эти элементы несут нагрузки, вызванные изгибом крыльев, а колпачки служат основой для крепления обшивки. Хотя формы лонжерона на Рисунке 8 являются типичными, фактические конфигурации лонжеронов крыла могут принимать разные формы. Например, стенка лонжерона может быть пластиной или фермой, как показано на рисунке 9. Она может быть изготовлена ​​из легких материалов с использованием вертикальных ребер жесткости для повышения прочности.[Рисунок 10]

Рис. 9. Ферменный лонжерон крыла

Рис.10.

Он также может не иметь ребер жесткости, но может содержать фланцевые отверстия для уменьшения веса, но сохранения прочности. Некоторые металлические и композитные лонжероны крыла сохраняют концепцию двутавровой балки, но используют стенку синусоидальной волны.[Рисунок 11]

Рис. 11. Синусоидальный лонжерон крыла может быть изготовлен из алюминия или композитных материалов

Кроме того, существует безотказный веб-дизайн лонжеронов. Отказоустойчивость означает, что в случае отказа одного из элементов сложной структуры какая-либо другая часть структуры принимает на себя нагрузку отказавшего элемента и позволяет продолжать работу. Лонжерон с отказоустойчивой конструкцией показан на рисунке 12.Этот лонжерон состоит из двух частей. Верхняя часть состоит из крышки, приклепанной к верхней пластине. Нижняя часть представляет собой единый профиль, состоящий из нижней крышки и перегородки. Эти две секции соединены вместе, образуя лонжерон. Если одна из секций лонжерона этого типа сломается, другая секция все равно сможет нести нагрузку. Это безотказная функция.

Рис. 12. Отказобезопасный лонжерон с заклепанной стенкой лонжерона

Как правило, у крыла два лонжерона.Один лонжерон обычно расположен около передней части крыла, а другой — примерно на двух третях расстояния по направлению к задней кромке крыла. Независимо от типа, лонжерон — самая важная часть крыла. Когда другие элементы конструкции крыла подвергаются нагрузке, большая часть возникающего напряжения передается на лонжерон крыла.

В конструкции крыла обычно используются ложные лонжероны. Они представляют собой лонжероны, подобные лонжеронам, но не проходят по всей длине крыла по размаху. Часто они используются как точки крепления шарниров для рулевых поверхностей, таких как лонжерон элеронов.

Ребра крыла

Нервюры представляют собой структурные поперечины, которые в сочетании с лонжеронами и стрингерами составляют каркас крыла. Обычно они простираются от передней кромки крыла до заднего лонжерона или до задней кромки крыла. Неровности придают крылу изогнутую форму и передают нагрузку от обшивки и стрингеров на лонжероны. Подобные нервюры также используются в элеронах, рулях высоты, рулях направления и стабилизаторах.

Ребра крыла обычно изготавливаются из дерева или металла.Самолеты с деревянными лонжеронами крыла могут иметь деревянные или металлические нервюры, в то время как большинство самолетов с металлическими лонжеронами имеют металлические нервюры. Деревянные ребра обычно изготавливаются из ели. Три наиболее распространенных типа деревянных ребер — это фанерное полотно, облегченное фанерное полотно и фермы. Из этих трех типов фермы являются наиболее эффективными, поскольку они прочные и легкие, но также являются наиболее сложными в строительстве.

На рис. 13 показаны ребра стенки деревянной фермы и облегченное ребро стенки фанеры. Деревянные ребра имеют заглушку ребра или полоску, закрепленную по всему периметру ребра.Обычно он изготавливается из того же материала, что и само ребро. Крышка нервюры придает жесткость и укрепляет нервюру и обеспечивает поверхность крепления обшивки крыла. На рисунке 13А показано поперечное сечение нервюры крыла с перегородкой ферменного типа. Темные прямоугольные секции — это лонжероны переднего и заднего крыла. Обратите внимание, что для усиления фермы используются косынки. На рисунке 13B показано ребро стенки фермы с непрерывной косынкой. Он обеспечивает большую поддержку всего ребра при очень небольшом дополнительном весе.Сплошная вставка придает жесткости полосе колпачка в плоскости выступа. Это помогает предотвратить коробление и помогает улучшить стыки ребер и кожи в местах приклеивания гвоздей. Такое ребро может лучше противостоять движущей силе гвоздей, чем другие типы.

Рис. 13. Примеры деревянных нервюр
Непрерывные косынки также легче обрабатывать, чем многие небольшие отдельные косынки, которые в противном случае потребовались бы.На Фигуре 13С показано ребро с более легким полотном фанеры. Он также содержит косынки для поддержки интерфейса полосы полотна / крышки. Полоса крышки обычно приклеивается к полотну, особенно на передней кромке.

Ребро крыла может также называться гладким нервюром или основным нервюром. Ребра крыла со специальным расположением или функциями получают имена, отражающие их уникальность. Например, нервюры, расположенные полностью впереди переднего лонжерона, которые используются для придания формы и усиления передней кромки крыла, называются носовыми нервюрами или ложными нервюрами.Ложные нервюры — это нервюры, которые не охватывают всю хорду крыла, то есть расстояние от передней кромки до задней кромки крыла. Стыковые нервюры крыла можно найти на внутренней кромке крыла, где крыло крепится к фюзеляжу. В зависимости от расположения и способа крепления стыковое ребро может также называться ребром переборки или ребром сжатия, если оно предназначено для восприятия сжимающих нагрузок, которые стремятся сдвинуть лонжероны крыла вместе.
Поскольку ребра слабы в поперечном направлении, они усилены в некоторых крыльях лентами, которые вплетены над и под секциями ребер для предотвращения бокового изгиба ребер.В крыле также могут быть натянутые и антипробуксовочные тросы. На рисунке 14 они показаны перекрещенными между лонжеронами, образующими ферму, которая противодействует силам, действующим на крыло в направлении хорды крыла. Эти натяжные тросы также называются стяжными шпильками. Проволока, предназначенная для противодействия обратным силам, называется волочильной проволокой; проволока для предотвращения торможения сопротивляется силам, действующим в направлении хорды. На рисунке 14 показаны структурные компоненты базового деревянного крыла.

Рисунок 14.Базовая деревянная конструкция крыла и компоненты

На внутреннем конце лонжеронов крыла имеется приспособление для крепления крыла, как показано на рисунке 14. Они обеспечивают надежный и надежный способ крепления крыла к фюзеляжу. Граница между крылом и фюзеляжем часто закрывается обтекателем, чтобы обеспечить плавный воздушный поток в этой области. Обтекатель (и) можно снять для доступа к деталям крепления крыла. [Рисунок 15]

Рисунок 15. Корневые обтекатели крыла сглаживают воздушный поток и скрывают детали крепления крыла

Законцовка крыла часто представляет собой съемный блок, прикрепляемый болтами к внешнему концу панели крыла. Одна из причин этого — уязвимость законцовок крыла к повреждениям, особенно во время наземного обслуживания и руления. На рисунке 16 показана съемная законцовка крыла большого самолета. Остальные разные. Конструкция крыла изготовлена ​​из алюминиевого сплава. Крышка законцовки крыла прикреплена к законцовке с помощью винтов с потайной головкой и прикреплена к конструкции с межшпончатым соединением в четырех точках болтами диаметром ¼ дюйма.Чтобы предотвратить образование льда на передней кромке крыльев больших самолетов, горячий воздух от двигателя часто направляется через переднюю кромку от основания крыла к законцовке крыла. Жалюзи на верхней поверхности законцовки крыла позволяют выпускать теплый воздух за борт. Габаритные огни крыла расположены в центре носовой части и не видны непосредственно из кабины. В качестве индикатора того, что световой сигнал на законцовке крыла работает, некоторые законцовки крыла оснащены стержнем из Lucite для передачи света на переднюю кромку.

Рис. 16. Съемный металлический наконечник крыла

Крыло обшивки

Часто обшивка крыла предназначена для того, чтобы выдерживать часть полетных и наземных нагрузок в сочетании с лонжеронами и нервюрами. Это известно как дизайн с подчеркнутой кожей. Цельнометаллическая, полностью свободная секция крыла, показанная на Рисунке 17, показывает структуру одной из таких конструкций. Отсутствие дополнительных внутренних или внешних распорок требует, чтобы кожа разделяла часть нагрузки.Обратите внимание, что кожа стала жесткой, чтобы облегчить эту функцию.

Рис. 17. Обшивка является неотъемлемой несущей частью конструкции напряженной обшивки

Топливо часто находится внутри крыльев самолетов с напряженной обшивкой. Стыки в крыле можно герметизировать специальным топливостойким герметиком, позволяющим хранить топливо непосредственно внутри конструкции. Это известно как «мокрое крыло».В качестве альтернативы внутри крыла может быть размещен баллон или топливный бак. На рисунке 18 показан профиль крыла со структурной конструкцией коробчатой ​​балки, подобной той, которая может быть найдена в самолетах транспортной категории. Эта структура увеличивает прочность при одновременном снижении веса. Правильная герметизация конструкции позволяет хранить топливо в коробчатых секциях крыла.

Рис. 18. Топливо часто бывает на крыльях

Обшивка крыла самолета может быть изготовлена ​​из самых разных материалов, таких как ткань, дерево или алюминий.Но не всегда используется один тонкий лист материала. Химически фрезерованная алюминиевая обшивка позволяет получать обшивку различной толщины.

На самолетах с крылом с напряженной обшивкой панели крыла с сотовой структурой часто используются в качестве обшивки. Сотовая структура состоит из основного материала, напоминающего соты пчелиного улья, которые ламинированы или зажаты между тонкими листами внешней оболочки. На рисунке 19 показаны сотовые панели и их компоненты. Сформированные таким образом панели легкие и очень прочные.Они имеют множество применений в самолетах, например, панели пола, переборки и поверхности управления, а также панели обшивки крыла. На рисунке 20 показано расположение панелей крыла сотовой конструкции на реактивном транспортном самолете.

Рис. 19. Сотовая панель является основным элементом авиастроения. Сердечники могут быть постоянной толщины (A) или конусными (B). Ячеистые панели с коническим сердечником часто используются в качестве поверхностей управления полетом и задней кромки крыла
Рисунок 20.Сотовая конструкция крыла большого реактивного транспортного самолета

Сотовую панель можно изготавливать из самых разных материалов. Соты с алюминиевым сердечником и алюминиевой внешней оболочкой являются обычным явлением. Но также распространены соты, в которых сердцевиной является волокно Arimid®, а внешние листы покрыты Phenolic®. Фактически, существует множество других комбинаций материалов, таких как те, которые используют стекловолокно, пластик, Nomex®, Kevlar® и углеродное волокно. Каждая сотовая структура обладает уникальными характеристиками в зависимости от используемых материалов, размеров и технологий производства.На рисунке 21 показана вся передняя кромка крыла, образованная сотовой структурой.

Рис. 21. Передняя кромка крыла, сформированная из сотового материала , прикрепленная к алюминиевой лонжеронной конструкции

Гондолы

Гондолы (иногда называемые «гондолами») представляют собой обтекаемые корпуса, используемые в основном для размещения двигателя и его компонентов. Обычно они имеют круглый или эллиптический профиль для ветра, что снижает аэродинамическое сопротивление.На большинстве одномоторных самолетов двигатель и гондола находятся в передней части фюзеляжа. На многомоторных самолетах гондолы двигателей встроены в крылья или прикреплены к фюзеляжу на оперении (хвостовой части). Иногда многодвигательный самолет проектируется с гондолой, расположенной на одной линии с фюзеляжем в кормовой части пассажирского салона. Независимо от расположения, гондола содержит двигатель и вспомогательное оборудование, опоры двигателя, конструктивные элементы, брандмауэр, а также обшивку и кожух на внешней стороне для защиты гондолы от ветра.

Некоторые самолеты имеют гондолы, предназначенные для размещения шасси в убранном состоянии. Убирание шасси для уменьшения сопротивления ветру является стандартной процедурой на высокопроизводительных / высокоскоростных самолетах. Колесная арка — это место крепления и складывания шасси в убранном состоянии. Колесные арки могут быть расположены в крыльях и / или фюзеляже, если они не являются частью гондолы. На рис. 22 показана гондола двигателя с шасси и колесной аркой, проходящей в корень крыла.

Рисунок 22. Колесные арки в гондоле двигателя крыла с опускающейся шестерней (врезка)

Каркас гондолы обычно состоит из конструктивных элементов, аналогичных элементам фюзеляжа. Продольные элементы, такие как лонжероны и стрингеры, в сочетании с горизонтальными / вертикальными элементами, такими как кольца, шпангоуты и переборки, придают гондоле ее форму и структурную целостность.Встроенный брандмауэр изолирует моторный отсек от остальной части самолета. По сути, это переборка из нержавеющей стали или титана, которая сдерживает возгорание в пределах гондолы, а не позволяет ему распространяться по планеру. [Рисунок 23]

Рис. 23. Брандмауэр гондолы двигателя

Подушки двигателя также находятся в гондоле. Это конструктивные узлы, к которым крепится двигатель.Обычно они изготавливаются из труб из хромомолибденовой стали в легких самолетах и ​​из кованых узлов из хрома / никеля / молибдена в более крупных самолетах. [Рисунок 24]

Рис. 24. Различные опоры авиационного двигателя
Гондола снаружи покрыта кожей или снабжена кожухом, который можно открыть для доступа к двигателю и внутренним компонентам. Оба обычно изготавливаются из листового алюминия или магниевого сплава, а нержавеющая сталь или титановые сплавы используются в высокотемпературных областях, например, вокруг выхлопного отверстия.Независимо от используемого материала, обшивка обычно крепится к каркасу с помощью заклепок.

Под капотом понимаются съемные панели, закрывающие те области, в которые необходимо регулярно получать доступ, например двигатель и его аксессуары. Он разработан для обеспечения плавного обдува гондолы и защиты двигателя от повреждений. Панели обтекателя обычно изготавливаются из алюминиевого сплава. Однако нержавеющая сталь часто используется в качестве внутренней обшивки в кормовой части силовой части, а также для створок капота и около отверстий створок капота.Он также используется для каналов маслоохладителя. Заслонки капота — это подвижные части капота гондолы, которые открываются и закрываются для регулирования температуры двигателя.
Существует множество конструкций капота двигателя. На рис. 25 в разобранном виде показаны части капота двигателя с горизонтальной опорой легкого самолета. Он крепится к гондоле с помощью винтов и / или быстросъемных креплений. Некоторые большие поршневые двигатели закрыты кожухами «апельсиновой корки», которые обеспечивают отличный доступ к компонентам внутри гондолы.[Рис. 26] Эти панели кожуха прикреплены к переднему брандмауэру с помощью кронштейнов, которые также служат петлями для открывания кожуха. Нижние крепления кожуха крепятся к кронштейнам шарниров с помощью быстросъемных штифтов. Боковые и верхние панели удерживаются открытыми стержнями, а нижняя панель удерживается в открытом положении пружиной и тросом. Все панели капота фиксируются в закрытом положении с помощью стальных защелок, расположенных по центру, которые в закрытом положении фиксируются подпружиненными предохранительными защелками.

Задний лонжерон — обзор

1.04.4.1 История болезни

14 мая 1977 года грузовой самолет Dan Air Boeing 707-321C полностью потерял правый горизонтальный стабилизатор перед тем, как приземлиться в международном аэропорту Лусаки. Самолет был изготовлен в 1963 году и с тех пор налет на планер составил 47 621 час и совершил 16 723 посадок (март 1991 г.). С учетом расчетного срока службы, 60 000 летных часов и 20 лет, этот самолет уже прошел свой расцвет. Фактически, авария привела к появлению поразительного, но нелестного названия гериатрический самолет (Рамсден, 1977).

В ходе расследования происшествие было установлено до усталостного разрушения верхнего пояса заднего лонжерона правого горизонтального стабилизатора (рис. 7). Усталостное растрескивание началось в отверстии под крепеж из-за нагрузок, превышающих предполагаемые в конструкции. Усталость распространилась на верхний пояс, при этом общий рост трещины ускоряется большими скачкообразными скачками трещины при растяжении. В конце концов, рост усталостной трещины сменился разрушением от перегрузки по всему заднему лонжерону, что привело к отделению стабилизатора от самолета (Howard, 1986).

Рис. 7. Причина отказа Боинга 707 компании Dan Air (по Ховарду, 1986 г.).

На разрезе A – A на Рисунке 7 видно, что задний лонжерон состоит из отдельных элементов. Они были связаны между собой застежками. Эта конфигурация была задумана как отказоустойчивая конструкция. Из раздела 1.04.2 этой главы следует напомнить, что отказобезопасная конструкция должна выдерживать значительные и легко обнаруживаемые повреждения до того, как будет нарушена безопасность. Ключ к крушению Боинга 707 компании Dan Air «легко обнаруживается.Это означает:

(i)

Устойчивый значительный ущерб должен быть достаточно большим, чтобы его можно было обнаружить с помощью указанного метода проверки.

(ii)

Должно быть достаточно времени для проверки, когда повреждение достигнет размера, обнаруживаемого указанным методом проверки.

В аварии были затронуты оба этих аспекта. Во-первых, периодическая проверка горизонтального стабилизатора длилась менее получаса.Это предполагает визуальный осмотр, который, как впоследствии продемонстрировал послеаварийный осмотр автопарка, не позволил бы обнаружить частичное повреждение верхнего пояса заднего лонжерона. Во-вторых, как только верхний пояс полностью разрушился, что позволило визуально обнаружить повреждение, конструкция не могла выдерживать эксплуатационные нагрузки достаточно долго, чтобы можно было обнаружить отказ (Отчет об авиационном происшествии 9/78, 1979). Таким образом, хотя производитель спроектировал горизонтальный стабилизатор как отказоустойчивый, на практике это не так из-за неадекватности метода проверки.

Spar Web — обзор

11.3 Изготовление конструктивных элементов

Внедрение цельнометаллических самолетов с напряженной обшивкой привело к появлению методов и типов изготовления, которые используются по сей день. Однако улучшение характеристик двигателя и достижения в области аэродинамики привели к более высокой максимальной подъемной силе, более высоким скоростям и, следовательно, к более высоким нагрузкам на крыло, так что необходимы улучшенные технологии изготовления, особенно в конструкции крыльев. Увеличение нагрузки на крыло с примерно 350 Н / м 2 для самолетов 1917–1918 годов до примерно 4800 Н / м 2 для современных самолетов в сочетании с падением процентной доли конструкции от общей массы с 30-40 до 22 –25 процентов, дает некоторое представление об улучшении материалов и конструкции конструкции.

В целях строительства самолеты делятся на несколько узлов. Они изготавливаются на специально разработанных приспособлениях, возможно, в разных частях завода или даже на разных заводах, прежде чем отправляться в цех окончательной сборки. Типичная разбивка на узлы среднего гражданского самолета показана на рис. 11.8. Каждый узел состоит из множества мелких узлов, таких как лонжероны, нервюры, рамы, которые, в свою очередь, поставляются с отдельными компонентами из мастерской деталей.

Рисунок 11.8. Типовая разбивка на узлы

Хотя крылья (и поверхности хвостового оперения) самолетов с неподвижным крылом обычно состоят из лонжеронов, нервюр, обшивки и стрингеров, методы изготовления и сборки различаются. Крыло самолета на рис. 11.5 основано на технологиях изготовления, которые использовались в течение многих лет. В этой форме конструкции лонжероны содержат тонкие перемычки и фланцы из алюминиевого сплава, причем последние выдавливаются или подвергаются механической обработке и приклепываются к перемычке болтами или заклепками.Ребра состоят из трех частей из листового металла с помощью больших прессов и резиновых штампов и имеют фланцы по краям, чтобы их можно было приклепать к обшивке и лонжеронам; прорези по краям позволяют проходить стрингерам по размаху. Отверстия прорезаны в ребрах в местах с низким напряжением для легкости и для размещения контрольных участков, топлива и электрических систем.

Наконец, обшивка приклепывается к полкам нервюр и продольным ребрам жесткости. Там, где кривизна обшивки велика, например, на передней кромке, листы из алюминиевого сплава пропускаются через «валки» для предварительного формования их до нужной формы.Еще одно аэродинамическое требование состоит в том, чтобы передние хордовые секции крыла были как можно более гладкими, чтобы задержать переход от ламинарного к турбулентному потоку. Поэтому в этих положениях используются заклепки с потайной головкой, а не заклепки с куполообразной головкой ближе к задней кромке.

Крыло крепится к фюзеляжу с помощью усиленных шпангоутов, часто болтами. В некоторых самолетах лонжероны крыла проходят через фюзеляж, в зависимости от потребности в пространстве. В самолете с высоким крылом (рис.11.5), глубокие лонжероны, проходящие через фюзеляж, могут вызвать затруднения. В этом случае короткий третий лонжерон обеспечивает дополнительную точку крепления. Очевидно, что идеальное расположение — это сохранение целостности конструкции по всей поверхности крыла. В большинстве практических случаев это невозможно, так как вырезы в поверхности крыла требуются для убирающихся шасси, отсеков для бомб и орудий, смотровых панелей и т. Д. Последние обычно расположены на нижней поверхности крыла и крепятся к ребрам жесткости и нервюрам. фланцы с помощью винтов, что позволяет им выдерживать прямые и поперечные нагрузки.Двери, закрывающие ниши шасси и отсеки вооружения, не способны противостоять напряжениям крыла, поэтому необходимо предусмотреть возможность передачи нагрузок от обшивки, фланцев и перегородок вокруг выреза. Это может быть достигнуто путем установки прочных переборок или увеличения площади фланца лонжерона, хотя, независимо от используемого метода, это приводит к увеличению стоимости и веса.

Различные конструктивные требования самолетов, предназначенных для различных эксплуатационных ролей, приводят к разнообразию конструкций крыльев.Например, для высокоскоростного самолета требуются относительно тонкие секции крыла, которые выдерживают высокие нагрузки на крыло. Чтобы выдержать соответственно высокое поверхностное давление и получить достаточную прочность, необходимы более толстые покрытия. Поэтому панели крыла, как и нервюры крыла, часто обрабатывают как единое целое со стрингерами из массивных плит материала. На рис. 11.9 показаны нервюры крыла европейского Airbus, в которых ребра жесткости, фланцевые отверстия для облегчения легкости и выступы для крепления обшивки были изготовлены как единое целое из цельного металла.Этот интегральный метод строительства не предполагает новых принципов проектирования и имеет преимущества сочетания высокого качества отделки поверхности, без неровностей, с более эффективным использованием материала, поскольку толщина обшивки легко сужается, чтобы совпадать с уменьшением по размаху изгибающих напряжений. .

Рисунок 11.9. Ребра крыла для европейского Airbus

(любезно предоставлено British Aerospace)

Альтернативной формой конструкции является сэндвич-панель, которая состоит из легкой сотовой или гофрированной металлической сердцевины, зажатой между двумя внешними обшивками несущего листа (см.рис.11.10). Основная функция сердечника — стабилизировать внешнюю обшивку, хотя она также может выдерживать нагрузки. Сэндвич-панели способны создавать высокие нагрузки, имеют гладкие внутренние и внешние поверхности и требуют небольшого количества опорных колец или рам. Они также обладают высокой устойчивостью к усталости от истечения струи. Использование этого метода строительства включает в себя легкие «доски» для мебели кабины, монолитные оболочки обтекателя, обычно имеющие пластиковую облицовку, и повышение жесткости летающих поверхностей управления.Так, например, элероны и руль направления British Aerospace Jaguar изготовлены из алюминиевых сот, в то время как соты, облицованные стекловолокном и алюминием, широко используются в крыльях и хвостовом оперении Boeing 747. Некоторые проблемы, в основном, отслаивание и внутренняя коррозия , встречались в эксплуатации.

Рисунок 11.10. Сэндвич-панели

(любезно предоставлены Ciba-Geigy Plastics)

Общие принципы конструкции крыла применимы к фюзеляжам, за исключением того, что цельная конструкция не используется в фюзеляжах по очевидным причинам.На рисунках 11.5, 11.6 и 11.7 показано, что один и тот же базовый метод конструкции используется в самолетах, выполняющих самые разные функции. Как правило, рамы фюзеляжа, которые выдерживают большие сосредоточенные нагрузки на пол или нагрузки от точек крепления крыла или хвостового оперения, тяжелее, чем легконагруженные рамы, и требуют усиления с дополнительным обеспечением для передачи сосредоточенной нагрузки на раму и обшивку.

При установленных шпангоутах в стапеле фюзеляжа стрингеры, проходя через прорези, приклепываются к фланцам шпангоута.Перед тем, как обшивка будет приклепана к шпангоутам и стрингерам, другие вспомогательные рамы, такие как дверные и оконные рамы, приклепываются или привинчиваются на место. Участки фюзеляжа в областях этих вырезов усилены дополнительными стрингерами, частями рамы и увеличенной толщиной обшивки, чтобы реагировать на сильные сдвиговые потоки и возникающие прямые напряжения.

По завершении различные узлы собираются вместе для окончательной сборки. Секции фюзеляжа обычно скрепляются болтами через фланцы по их периферии, а крылья и хвостовое оперение прикрепляются к точкам захвата на соответствующих шпангоутах фюзеляжа.Лонжероны крыла на гражданских самолетах с низким крылом обычно полностью проходят через фюзеляж, что упрощает конструкцию крыла и способ крепления. На небольших военных самолетах установка двигателей часто препятствует этому, так что лонжероны крыла прикрепляются непосредственно к раме фюзеляжа и заканчиваются на ней. Очевидно, что в этих местах конструкции каркас – стрингер – обшивка требуют усиления.

Новый Piper Wing Spar AD затронул 5400 самолетов

Изображение: Пайпер

Владельцы моделей Piper PA-28 и PA-32 за последний год были поражены рядом директив по летной годности, в том числе директивы, связанной с коррозией главного лонжерона, но последняя AD связана с несчастным случаем со смертельным исходом в 2018 году, когда Piper Arrow проводивший летную подготовку потерял крыло и погибли экзаменатор и студент FAA.Стреле было 11 лет, но он наработал более 7600 часов исключительно в тренировочной среде.

Самый последний AD требует проверки нижних крышек лонжеронов на болтовом соединении с сквозной конструкцией внутри кабины для самолетов с наработкой более 5000 часов и применяется к более чем 5400 самолетам. В результате аварии крыло Arrow вышло из строя из-за усталостного перелома в «болтовом соединении» вдоль нижней крышки лонжерона, по мнению следователей. AD вступает в силу с февраля.16, 2021 г., и затрагивает самолеты PA-28 и PA-32 от PA-28-151 Warrior до PA-32RT Saratoga. Он также включает в себя все модели Arrow, но не PA-28-236 Dakota или более легкую серию PA-28 с неконусным крылом.

Согласно FAA: «Поскольку самолеты, используемые для тренировок и в других условиях с высокой нагрузкой, обычно эксплуатируются по найму и имеют программы инспекций, требующие 100-часовых проверок, FAA определило количество 100-часовых проверок, которым подвергся самолет, будет лучший индикатор истории использования самолета.Соответственно, FAA разработало формулу факторизованного рабочего времени, основанную на количестве выполненных 100-часовых проверок самолета. Этот AD требует расчета факторизованных часов работы для каждого лонжерона основного крыла, чтобы определить, когда требуется осмотр, проверки отверстий под болты нижнего основного лонжерона крыла на предмет трещин и замены любого треснувшего лонжерона основного крыла ». Короче говоря, инспекционная часть AD применяется, когда на любом конкретном самолете накоплено более 5000 «учтенных часов эксплуатации», определение, которое необходимо было сделать в течение 30 дней после внедрения AD, просмотрев бортовые журналы и подсчитав количество 100- часовые проверки, определенные как связанные с использованием летных тренировок.Это достаточно сложно, чтобы FAA предоставило блок-схему:

Для самолетов с более чем 5000 учтенных часов эксплуатации необходимо провести вихретоковую проверку в течение следующих 100 часов. Говорят, что испытание обойдется чуть более чем в 1000 долларов за самолет, хотя замена лонжерона крыла оценивается более чем в 12000 долларов за каждое крыло. Более того, FAA заявляет, что не будет выдавать разрешения на переправу тем самолетам, у которых обнаружены трещины; они должны быть отремонтированы на месте или разобраны и доставлены в соответствующий сервисный центр.Наконец, FAA называет эту AD «промежуточной» мерой, предполагая, что данные с мест могут изменить минимальное количество часов обслуживания.

Строительство кессона крыла коммерческого самолета. 1 — центральный лонжерон, 2 –…

Контекст 1

… транспортный самолет использует конструкцию крыла как единый топливный бак для хранения топлива (рис. 1). В более крупных самолетах топливо также хранится в кессоне крыла внутри фюзеляжа (рис. 2). Основными компонентами кессона крыла являются лонжероны, нервюры, стрингеры и панели обшивки.Топливные баки для самолетов обычно изготавливают из алюминиевого сплава, нержавеющей стали или других топливостойких материалов [18]. Обшивка крыла, швы которой загерметизированы, представляет собой стенки топливных баков крыла. Металлические топливные баки должны выдерживать внутреннее испытательное давление 24 кПа (3,5 фунта на квадратный дюйм) без повреждений или утечек [18]. Топливные баки, расположенные внутри фюзеляжа, должны выдерживать разрыв и удерживать топливо под действием сил инерции во время аварийной посадки, т. Е. 4. 5 г вниз, 2.0 г вверх, 9. 0 г вперед и 1. 5 г в сторону [18]. Смесь паров топлива и воздуха, которая скапливается над поверхностью топлива в баках в так называемом незаполненном объеме 1, всегда должна рассматриваться как потенциальная опасность взрыва. Топливно-воздушная смесь может воспламениться, помимо прочего, в результате накопления статического электричества из-за циркуляции топлива или искрения электрических компонентов, например, насосов, проводки, измерительных зондов, датчиков уровня и т. Д. Наиболее известные взрывы топливно-воздушной смеси находятся: 1. в баке центрального крыла (CWT) Боинга 747-131 над Атлантическим океаном, рейс TWA 800 из Нью-Йорка в Париж 17 июня 1996 г. [23]; 2.в левом крыле топливного бака Боинга 727-200 малазийской авиакомпании Transmile в аэропорту Бангалора, Индия, 4 мая 2006 г. [25]. По данным Федеральной авиационной ассоциации (FAA) скорость взрыва топливного бака составляет 1 на 100 миллионов летных часов. По данным Ассоциации европейских авиалиний (AEA), этот показатель еще ниже — 1 на 140 миллионов летных часов. Топливо самолета хранится в CWT, крыловых топливных баках, кормовых топливных баках и иногда в топливных баках горизонтальных стабилизаторов, например, Boeing 747-400.На рис. 3 показана архитектура топливного бака типичного пассажирского самолета с двумя крыльевыми топливными баками, одним CWT и одним кормовым вспомогательным баком. CWT имеет форму, близкую к прямоугольному кубу (рис. 2). Типичный крыльевой бак неправильной формы, длинный и неглубокий [15]. Топливо находится в прямом контакте с внешней кожей. Внутренняя часть крылового топливного бака показана на рис. 4. В зависимости от конфигурации самолета и степени управления кормовой бак может использоваться как средство управления центром тяжести самолета (CG) [15].Вентиляционные расширительные баки (рис. 3) расположены возле каждой законцовки крыла в полуизолированном месте. Эти расширительные баки функционируют как топливные коллекторы для относительно небольшого количества топлива, которое может быть захвачено в вентиляционной линии набора высоты во время маневрирования и набора высоты, или во время теплового расширения топлива. Каждый расширительный бак сбрасывается в атмосферу. Каждый бак может подавать топливо в собственный двигатель, например, Boeing 727-200. Кроме того, возможно переключение с любого бака на любую комбинацию двигателей. Однако в полете перекрестная подача танка к танку невозможна.Топливные насосы приводятся в действие асинхронными двигателями 115/220 В и / или щеточными двигателями 28 В постоянного тока. Установленные на фланце двигатель и насос составляют единое целое. Питающие кабели в топливных баках находятся в алюминиевых трубках (трубках). Требуется, чтобы пучки проводов, проходящие по каналам через топливные баки, были обернуты дополнительным защитным слоем тефлона.

alexxlab

E-mail : alexxlab@gmail.com

Submit A Comment

Must be fill required * marked fields.

:*
:*