Меню

Элементы конструкции планера самолета: Планер. Виды и устройство. Как работать и применять. Особенности

Category: Разное

Содержание

Планер. Виды и устройство. Как работать и применять. Особенности

Планер — это устройство без двигателя, которое удерживается на весу за счет подъемной силы восходящих воздушных масс. Именно на таких аппаратах человек впервые поднялся в небо. Тогда у них не было ни кабины, ни шасси. На аппаратах братьев Райт пилот лежал на платформе, а на аппарате О. Лилиенталя — держался на руках и осуществлял управление движениями корпуса. Впоследствии планеры были оснащены элементами регулировки и управления. Пилот находился в открытом кресле. Кабина со стеклом и приборная панель появились в парителях намного позже.

Устройство планера

Крылья

Крыло выступает главной деталью, поскольку обеспечивает ту самую подъемную силу, удерживающую аппарат в воздухе. Конструкция его проста: две идентичные половинки прикрепляются к фюзеляжу за корневую часть лонжерона. Лонжерон — это массивная деталь в виде коробки, его функция — работа на изгиб и кручение.

Помимо лонжерона, конструкцию крыла составляют:
  • Подкос для крепления крыла к фюзеляжу.
  • Нервюры — поперечные детали, придающие форму и жесткость (всего их 17).
  • Стрингеры — продольные элементы для соединения между собой нервюр.
  • Элероны — аэродинамические детали управления, симметрично расположенные на задней кромке крыла. В планерах они не врезаются, а подвешиваются на шарнирах. Один шарнир монтируется на фюзеляже, а два — на нервюрах.

Крылья изготавливаются из авиационной фанеры либо из металла и обтягиваются тканым материалом и лакируются.

Фюзеляж и оперение

Это корпус летательного аппарата, объединяющий все его составные элементы. Обычно он имеет вид плоской силовой фермы, к которой прикреплена гондола. Гондола — это обтекаемая коробка с каркасом. В ней помещается кресло летчика, а в нижней части имеется крюк для буксировки.

Оперение необходимо планеру для уравновешивания сил, воздействующих на него во время движения, а также для управления. Оно подразделяется на горизонтальное — стабилизатор и руль высоты и вертикальное — киль и руль направления.

Стабилизатор и киль прочно зафиксированы. Они обеспечивают аппарату равновесие и возвращают его в прежнее положение. Руль высоты, руль направления и элероны отвечают за изменение линии движения.

Шасси и система торможения

Конструкции приспособлений для посадки многообразны. Одни планеры оснащены классическим шасси из двух колес. Другие имеют всего одно колесо, расположенное около центра тяжести под фюзеляжем.

Остановка аппарата после посадки осуществляется за счет тормозного механизма на шасси. После прекращения движения планер опирается крылом на землю. Для этого на окончаниях крыльев предусмотрены специальные окантовки.

На некоторых планерах устанавливаются посадочные щитки, но чаще используются интерцепторы. Интерцептор — это своеобразный воздушный тормоз. Он устанавливается на сужающейся части крыла и добавляет темпа при снижении, а также обеспечивает резкий сброс высоты.

Центральное колесо может почти полностью убираться. Существуют так называемые рекордные планеры. Их оборудуют посадочной лыжей. Взлет таких аппаратов происходит с помощью специальной сбрасываемой тележки.

Система управления

Управление летательным аппаратом осуществляет пилот. Ручное управление состоит из ручки, связанной с элеронами и рулем высоты, а ножное — из педалей, контролирующих руль направления.

Управление производится следующим образом:
  • Ручка закреплена шарнирами на кронштейне трубы, ее можно двигать. От трубы посредством рычагов и тяг ход от ручки подается на элероны, а за счет качалок и тросов — на руль высоты.
  • Наклон ручки к себе — руль высоты и нос планера устремляются вверх, а хвост планера — вниз, и парильщик набирает высоту.
  • Отвод ручки от себя — руль опускается и планер идет на снижение.
  • Поворот ручки влево — левый элерон поднимается, и аппарат дает крен влево. Аналогично можно накренить его вправо. Если аппарат накренился сам, при помощи элеронов можно выровнять его положение.
  • Педали установлены на вертикальной оси и сообщаются тросом с рулем направления. При нажатии правой педали руль направления и нос планера направляются вправо, а при нажатии левой — соответственно, влево.
Приборы
Обычно планер имеет те же приборы, что и обычный самолет:

Имеются и специальные приборы, устанавливаемые исключительно на планеры. Это, например, вариометр — регистратор вертикальной скорости с большой чувствительностью и барограф — фиксатор высоты полета. На парильщик могут устанавливаться анализаторы температур. Используя их данные, пилоту легче определять восходящие массы теплого воздуха и использовать их для набора высоты.

Высотные парители оснащены устройствами подачи кислорода для дыхания, а военные — инструментами для буксировки при затрудненной видимости.

Взлет и полет планера

По суше планер перемещают на специальном трейлере.

Взлет аппарата:
  • На плоской поверхности апарат буксируют автомобилем или тянущей лебедкой. При этом аппарат быстро набирает высоту 150 — 600 м. Затем пилот открепляет буксировочный трос.
  • Сегодня парильщики чаще запускают с помощью легкого одномоторного самолета. Так можно перемещать один или несколько аппаратов (например, для выставочной демонстрации). Буксировка производится посредством пеньковых или нейлоновых канатов, тросов из стали длиной 50–150 м. Пилот буксируемого транспортного средства направляет аппарат чуть выше или ниже буксирующего, чтобы не оказаться в зоне турбулентности и поддерживать трос в натянутом состоянии, а на поворотах повторяет маневры буксировщика. При необходимости он отсоединяется и дальше движется сам.
  • Планеры на поплавках или с фюзеляжем-лодкой поднимаются с водной глади посредством буксировки катером.

Планеры могут планировать (скользить) и парить.

Планирование — это полет со снижением. Раньше всего человек освоил планирование с горного пика в долину.

Парение – это нахождение аппарата в воздухе под воздействием подъемной силы. Оно выступает уже своего рода искусством сохранять и набирать высоту при отсутствие двигателя, используя только силу восходящих потоков воздуха. Для применения ветра есть целый ряд способов.

Полет на планере над пересеченным рельефом считается самым сложным, поскольку пилот работает со всеми воздушными движениями, которые встречает на своем пути. Иногда от может парить, двигаясь вперед-назад до тех пор, пока не попадет в поток воздуха, позволяющий набрать нужную высоту. А порой, когда внеплановое приземление уже кажется неминуемым из-за потери высоты, очередной воздушный поток перехватывает планер у земли и поднимает его ввысь. Парение подобного рода производится за счет искусства пилотирования и хорошего знания метеорологических явлений.

Виды планеров

Чаще всего парильщик рассчитан на одного пилота. Двухместные устройства применяют для обучения и передвижения по аэродрому. Пилот и его сопровождающий усаживаются рядышком или один за другим.

Существуют также устройства на трех и даже четырех пассажиров. А в военное время разрабатывались и эксплуатировались многоместные аппараты, доставлявшие во вражеское расположение более десятка солдат с оружием и боеприпасами.

Беспилотный планер

Такие аппараты с успехом применялись в годы Второй мировой войны. Их в качестве планирующих бомб сбрасывали с самолетов для поражения целей на море и суше. Для наведения на объекты применялись программы-автопилоты.

В качестве беспилотных создавались экспериментальные устройства, предназначенные для изучения летно-технических параметров, уровня аварийности, что важно при испытаниях нетрадиционных конструкций, при нестандартной скорости или высоте.

Моторные планеры

Иногда планер оснащают маленьким вспомогательным двигателем для самостоятельного взлета и пересечения неблагоприятных зон. Также может запускаться при аварии. Поднявшись в воздух, двигатель выключают, он может даже убираться внутрь фюзеляжа. Двигатель запускают и на оставшемся отрезке пути, чтобы поскорее добраться до места посадки. Планерные моторы экономичны в плане топлива. Обычно они винтовые, хотя в качестве эксперимента устанавливались даже ракетные.

Дельтапланы

Дельтапланы стали весьма популярны. Они обладают маленькой массой, напоминают бумажного змея, и на них человек способен взлетать и приземляться самостоятельно, без применения вспомогательных устройств. На нем можно достигнуть высоты более 3,5 км. Пилот дельтаплана висит на ремнях и управляет полетом за счет движений корпуса, как самые первые летчики.

Похожие темы:

Глава 11 элементы конструкции планера самолета

Масса
планера составляет основную часть массы
конструкции самолета и, следовательно,
существенным образом влияет на
эффективность самолета.
   Очевидно,
что масса конструкции планера самолета
зависит от его назначения и летно-технических
характеристик
.Так,
например, на долю конструкции планера
приходится:

25-32% взлетной массы дозвуковых пассажирских
магистральных самолетов
;
29-31% взлетной массы дозвуковых пассажирских
самолетов местных авиалиний
;
32-34% взлетной массы спортивно-пилотажных
самолетов
;
18-28% взлетной массы бомбардировщиков
;
28-32% взлетной массы истребителей
.
   При
определенных геометрических параметрах
и уровне внешних нагрузок масса планера
определяется, в основном, уровнем
конструкторской проработки.
   Выбор
рациональных конструктивно-силовых
схем агрегатов, форм поперечных сечений
элементов конструкции и материалов при
максимальном использовании их
физико-механических свойств в сочетании
с эффективными технологическими
процессами позволяет создать в процессе
разработки и производства конструкцию,массакоторой
не превосходитлимитную(франц.limite, от лат.limes— граница,
предел), т. е. массу конструкции,
определенную на начальных этапах
проектирования в соответствии с
уравнением весового баланса.

11.1. Примеры конструктивно-технологических решений

 Несущие
части

самолета
(крыло, горизонтальное и вертикальное
оперение) в конструктивно-силовом
отношении представляют собой тонкостенную
пространственную балку, способную
воспринимать действующие на нее внешние
нагрузки
:
местную воздушную нагрузку, распределенные
и сосредоточенные массовые силы — и
передавать их на опору (фюзеляж)
посредством внутренних
силовых факторов
:
перерезывающих
сил
,
изгибающих и крутящих моментов
.
Отметим здесь, что в отличие от внутренней
перерезывающей силы соответствующая
ей внешняя сила называется
поперечной.
   Следовательно,
в конструкции несущих частей самолета
обязательно должны быть следующие
силовые
элементы
:
      —
обшивка, подкрепленная набором продольных
и поперечных элементов, воспринимающая
местную воздушную нагрузку;
      —
балка с мощными поясами и тонкими
стенками, подкрепленными стойками,
передающая перерезывающую силу и
изгибающий момент;
      —
тонкостенный замкнутый контур, передающий
крутящий момент;
      —
узлы крепления, передающие эти усилия
с крыла (горизонтального и вертикального
оперения) на опору (фюзеляж).
   Относительная
масса крыла

в среднем mкр=mкр/m0=0,08
0,14,
что составляет 30-50% массы конструкции
планера самолета.
   Относительная
масса оперения

в среднем mоп=mоп/m0=0,015
0,025.
   Рассмотрим
конструкцию несущих поверхностей на
примере простейшей конструкции
крыла

(рис. 11.1).

Рис.
11.1. Простейшая конструкция
крыла
(пример)

«Тонкая»
обшивка

1

подкреплена продольными элементами —
стрингерами
6

и поперечными элементами — нервюрами
4.
Нервюры
являются основными элементами,
обеспечивающими форму крыла заданного
профиля.
Усиленные
(силовые) нервюры

установлены в местах узлов навески
элерона и закрылка. Усиленные нервюры
располагаются также в местах установки
на крыле стоек шасси, пилонов двигателей
и т. д. Назначение силовых нервюр —
передать (распределить) на тонкостенные
элементы крыла (и прежде всего на обшивку
и продольные стенки) большие сосредоточенные
силы,
прикладываемые к нервюрам в узлах
навески закрылков, элеронов и других
агрегатов.
Усиленные нервюры,
как и обычные (нормальные) нервюры,
работают на изгиб в своей плоскости.
Конструктивно они могут быть выполнены
как балки (с поясами, работающими на
растяжение-сжатие (нанормальные
напряжения
),
и стенкой, работающей на сдвиг) или как
фермы.
Лонжерон
9

воспринимает поперечную силу стенкой
3
,
работающей на сдвиг (от внутренней
перерезывающей силы), и изгибающий
момент
поясами
(полками)
2
,
работающими на растяжение-сжатие.
Замкнутый
контур
,
воспринимающий кручение, образован
обшивкой на носке крыла 5
и стенкой лонжерона 3
(первый контур), стенкой лонжерона 3,
верхней обшивкой 13,
специальной задней стенкой 12
и нижней обшивкой 10
(второй контур).
Стенка
12
,
не имеющая мощных поясов, работает на
сдвиг и способна передавать часть
перерезывающей силы, действующей на
крыло.
Для передачи нагрузок
с крыла на фюзеляж служитмоментный
узел

8
на лонжероне 9
и шарнирный
(безмоментный узел)

11

на стенке 12.
Усиленнаябортовая
нервюра

7 «снимает» крутящий момент с
замкнутого тонкостенного контура и
через узлы 8
и 11
передает на фюзеляж.

Рис.
11.2. Схема передачи сил и моментов с
крыла на фюзеляж

Таким
образом, внутренние силовые факторы,
действующие в крыле, — перерезывающая
сила Q,
изгибающий момент Мизг
и крутящий момент Мкр
передаются на опору (фюзеляж) через
стыковые узлы (моментные и безмоментные).
Схема передачи сил и моментов в стыковых
узлах представлена на рис. 11.2:

Р1
+
Р2
=
Q;
NH
= М
изг;

Р3В
=
Мкр.

Помня
об условности понятий «внешняя
нагрузка» и «опорная реакция»,
можно рассматривать силы Р1,
Р2
и Р3
как нагружающие крыло (см. рис. 11.1)
сосредоточенные силы, которые с помощью
усиленной бортовой нервюры 7,
лонжерона 9,
стенки 12
и далее с помощью стрингеров и нормальных
нервюр «распределяются» по обшивке
и уравновешиваются распределенной
аэродинамической и массовой
нагрузкой.
   Конструкция
других несущих поверхностей строится
по тем же принципам, что и конструкция
крыла.

   Ненесущие
части

самолета

(фюзеляж, мотогондолы)
в конструктивно-силовом отношении
аналогичны крылу
.
   Это
тонкостенные пространственные оболочки,
нагруженные «внешней» местной
нагрузкой на обшивку (аэродинамические
нагрузки, избыточное давление в
гермокабине, массовые нагрузки от
конструкции), которые воспринимают и
передают (уравновешивают) внешнюю
нагрузку перерезывающими силами,
изгибающими и крутящими моментами.

Рис.
11.3. Простейшая конструкция фюзеляжа
(пример)

Следовательно,
конструкция
фюзеляжа формируется из силовых
элементов, аналогичных силовым элементам
крыла
.
Относительная
масса фюзеляжа

в среднем mф=mф/m0=0,08
0,12,
что составляет 30-40% массы конструкции
планера самолета.
Пример
простейшей конструкции фюзеляжа приведен
на рис. 11.3.
Стрингеры
2

подкрепляют обшивку
фюзеляжа в продольном, а обычные
(нормальные)
шпангоуты
4

в поперечном направлении,
обеспечивая необходимую форму его
обводов
.
Усиленные
(силовые) шпангоуты

устанавливаются в конструкции фюзеляжа
в местах стыковки с фюзеляжем крыла
(шпангоуты 1
и 3),
горизонтального оперения, вертикального
оперения, а также в других местах, где
к конструкции фюзеляжа прикладываются
большие сосредоточенные силы (от
оборудования, контейнеров с грузами,
шасси, двигателей и т. д.).
На
силовых шпангоутах имеются узлы, к
которым прикладываются сосредоточенные
силы.
Усиленные шпангоуты,
как и обычные (нормальные) шпангоуты, в
силовом отношении представляютплоскую
раму
,
работающую в своей плоскости на изгиб,
сдвиг, растяжение и сжатие.

Рис.
11.4. Шпангоуты в хвостовой части фюзеляжа

Конфигурация
и размеры поясов и стенок (рис. 11.4)
выбираются в соответствии с действующими
нагрузками для обеспечения необходимой
прочности и жесткости. Так, размеры
поясов и стенок нормальных кольцевых
шпангоутов1
и 4
будут меньше, чем соответствующие
размеры силового кольцевого шпангоута
3,
к которому крепится лонжерон киля. При
прочих равных условиях жесткость
глухого
шпангоута

2
(шпангоута со сплошной стенкой) будет,
естественно, больше, чем жесткость
кольцевого шпангоута. Однако по условиям
компоновки установка глухих шпангоутов
во многих случаях невозможна.
Поперечные
нагрузки на фюзеляж передаютсясводами
обшивки

(рис.
11.5), в которой возникают касательные
(сдвиговые) напряжения
,
«текущие» по контуру сечения обшивки
и своими проекциями на соответствующие
направления формирующие перерезывающие
силы в поперечных сечениях фюзеляжа.
Так, в верхнем и нижнем сводах обшивки
возникают перерезывающие силы от внешних
нагрузок на фюзеляж, действующих в
горизонтальной плоскости, например от
сил на вертикальном оперении самолета.
В боковых сводах обшивки возникают
перерезывающие силы от внешних нагрузок,
действующих на фюзеляж в вертикальной
плоскости, например от сил на горизонтальном
оперении самолета.

Рис.
11.5. К пояснению силовой схемы фюзеляжа

Мощные
продольные
элементы

(лонжероны,
балки)
фюзеляжа совместно со сводами обшивки
образуют балку, способную воспринимать
изгибающий момент. Мощные продольные
элементы, являясь в этом случае поясами,
работают на растяжение-сжатие. Своды
обшивки, выполняющие в этом случае роль
стенки балки, работают на сдвиг.
Крутящий
момент воспринимаетсязамкнутым
контуром обшивки фюзеляжа
.
Конструкция
мотогондол, гондол для уборки шасси на
крыле и других ненесущих частей самолета
аналогична конструкции фюзеляжа.

Промышленность
предоставляет конструкторам широкий
спектр полуфабрикатов и технологических
процессов, позволяющих создавать
тонкостенные конструкции.
Из
плоских листовыхзаготовок
методами гибки, прокатки, штамповки,
обтяжки без нагрева (холодная
обработка
)
или с нагревом (горячая
обработка
)
ведется формообразование обшивок,
стрингеров (гнутые
стрингеры
),
стенок лонжеронов, стенок усиленных
нервюр и шпангоутов или целиком нормальных
нервюр и шпангоутов.
Прессованные
профили

различного поперечного сечения
используются для изготовления стрингеров,
полок (поясов) лонжеронов, нервюр и
шпангоутов.

Рис.
11.6. Монолитная нервюра

 Механическая
обработка

(резка,
фрезерование и т. д.), химическая
обработка

(например, размерное травление или
химическое фрезерование, т. е. снятие с
заготовки части металла за счет химической
реакции), электрохимическая, ультразвуковая
и плазменная резка позволяют в процессе
производства получать заданные в
чертежах конструкции сложной формы с
рациональным распределением материала.
Различными методамиточного
литья

и горячей
штамповки

получают не только отдельные простые
монолитные
элементы

конструкции типа узлов навески рулей,
стыковых узлов, но и крупногабаритные
сложнофасонные объемные элементы типа
каркасов остекления кабины экипажа,
силовых нервюр.
Монолитная
(цельноштампованная) центральная часть
(находящаяся между лонжероном и задней
стенкой) силовой нервюры (рис. 11.6) наряду
с мощными поясами1
имеет тонкую стенку 2
с окантованными отверстиями
облегчения

3

и высокие тонкие ребра жесткости (стойки)
4
и требует после штамповки минимальной
механической обработки только по
поверхностям стыковки с обшивкой,
стенкой лонжерона и задней стенкой.

Рис.
11.7. Прессованная панель

Монолитные
прессованные панели

(рис. 11.7) с продольными подкрепляющими
элементами (стрингерами) различной
конфигурации при прочих равных условиях
имеют большую жесткость, чем сборные
панели, и позволяют резко уменьшить
количество соединяемых деталей.
Различныепроцессы
формообразования

в сочетании с термической, термохимической,
термомеханической обработкой и
образованием на поверхности элементов
конструкции защитных покрытий позволяют
получить необходимые физико-механические
свойства материала конструкции и
защитить ее от неблагоприятных воздействий
внешней среды.
Процессы
деформирования

поверхностных слоев материала элементов
конструкции (например, с помощью
дробеструйной
обработки


бомбардировки поверхности детали
потоком дробинок, летящих с большой
скоростью) за счет воздействия на
распределение дислокаций
в
материале обеспечивают повышение
усталостной
прочности
отдельных элементов конструкции,
например монолитных панелей крыла.
Для
соединения отдельных элементов
конструкции при сборке применяются
заклепки, болтовые соединения (механический
крепеж), сварка, пайка, склейка или их
комбинации.
Клеесварные или
клееклепаные швы значительно упрощают
герметизацию конструкции.

Рис.
11.8. Панель с сотовым заполнителем

С
помощью сварки, пайки, склейки получают
также многослойные,
чаще — трехслойные
панели

(«сандвичи»,
англ. sandwich
— бутерброд), в которых (рис. 11.8) два
разнесенных слоя силовой обшивки связаны
легким
заполнителем
.
Заполнителем служат пористые пенопласты
или, чаще, — соты, выполненные из
металлической или неметаллической
фольги толщиной 30-100 мкм. Сотовые
заполнители

имеют, как правило, шестигранные соты
с размером ячейки 3-6 мм.
Соты
резко увеличивают несущую способность
тонких обшивок при сжатии, предотвращая
местную и общую потерю устойчивости ,
что позволяет сократить число продольных
и поперечных подкрепляющих
элементов.
Таким образом,
выбор тех или иных конструктивно-технологических
решений, с одной стороны, зависит от
конструктивно-силовой схемы агрегата,
определяющей, в основном, его прочность
и жесткость, а с другой — оказывает
существенное влияние на выбор
конструктивно-силовой схемы.

Планер самолёта — это… Что такое Планер самолёта?



Планер самолёта

Планёр самолёта (фр. planeur) — конструкция самолета без силовой установки. Состоит из следующих частей: фюзеляж, гондолы двигателей (при наличии таковых), крыло, оперение, киль, шасси.

Современными авиационными специалистами отмечается[1] существенное влияние характеристик планера самолета на весовую эффективность конструкции самолета в целом:

Масса планера составляет основную часть массы конструкции самолета и, следовательно, существенным образом влияет на эффективность самолета. Масса конструкции планера самолета зависит от его назначения и летно-технических характеристик. Так, например, на долю конструкции планера приходится:

25–32% взлетной массы дозвуковых пассажирских магистральных самолетов;
29–31% взлетной массы дозвуковых пассажирских самолетов местных авиалиний;
32–34% взлетной массы спортивно-пилотажных самолетов;
18–28% взлетной массы бомбардировщиков;
28–32% взлетной массы истребителей.

Действующие в настоящее время требования к элементам конструкции планера самолета изложены в Международных авиационных правилах редакции 2004 года[2].

Источники

  1. Шаталовин И.А. «Теоретические и инженерные основы аэрокосмической техники. Тема 3. Элементы конструкции планера самолета». Фонд авиационно-космических технологий, Москва 2003г
  2. Авиационные правила. Москва: Межгосударственный Авиационный Комитет, 2004.

Wikimedia Foundation.
2010.

  • Планёр (летательный аппарат)
  • Митич, Гойко

Смотреть что такое «Планер самолёта» в других словарях:

  • планер-самолёт — сущ., кол во синонимов: 1 • планер самолет (1) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 …   Словарь синонимов

  • планер-самолет — сущ., кол во синонимов: 1 • планер самолёт (1) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 …   Словарь синонимов

  • Планер (летательный аппарат) — Планёр во время буксировки Планёр (фр. planeur, от лат. planum плоскость) безмоторный (исключение класс мотопланёров) летательный аппарат тяжелее воздуха, поддерживаемый в полете за счет аэродинамической подъемной силы, создаваемой на крыле… …   Википедия

  • Самолёт вертикального взлёта и посадки (ВВП) — Самолёт вертикального взлета и посадки фирмы McDonnell Douglas, штурмовик AV 8B+ Harrier II Самолёт вертикального взлёта и посадки, общепринятое сокращение  СВВП или англ. VTOL Vertical Take Off and Landing  самолёт, способный взлетать и садиться …   Википедия

  • Самолёт Болдырева — Фотография Самолёта Болдырева Тип высокоплан Производитель МАИ Главный конструктор А. И. Болдырев …   Википедия

  • Планер Гимли — Планёр Гимли Общие сведения Дата  23 июля 1983 г. Характер  Закончилось топливо из за неисправности приборов и ошибки техников Место  Авиабаза Гимли, Канада Пункт …   Википедия

  • Планер — Планёр: В Викисловаре есть статья «планёр» Планёр  безмоторный (кроме мотопланёров) летательный аппарат тяжелее воздуха, поддерживаемый в полёте за счёт аэродинамической подъёмной силы, создаваемой на крыле набегающим потоком воздуха. Планёр …   Википедия

  • Самолёт-крыло — Летающее крыло YB 49 «Летающее крыло»  разновидность схемы «бесхвостка» с редуцированным фюзеляжем, роль которого играет крыло, несущее все агрегаты, экипаж и полезную нагрузку. Преимущества и недостатки Преимуществом «летающих крыльев» является… …   Википедия

  • Планер самолета — Планёр самолёта (фр. planeur) конструкция самолета без силовой установки. Состоит из следующих частей: фюзеляж, гондолы двигателей (при наличии таковых), крыло, оперение, киль, шасси. Современными авиационными специалистами отмечается[1]… …   Википедия

  • Конструкция самолёта — наиболее часто представляет собой планер, состоящий из фюзеляжа, крыла и хвостового оперения, оснащённый двигателем и шасси. Современные самолёты оснащаются также авионикой. Существуют, однако, иные конструктивные схемы современных самолетов. В… …   Википедия

Устройство самолета и вертолета. Детали самолетов. Части самолетов.

Название Описание
Фюзеляж самолета Под термином «фюзеляж» принято понимать корпус самолета
Винт самолета. Лопасти самолета. Пропеллер. С помощью винта происходит преобразование крутящего момента от двигателя в тягу.
Авионика Авионика — весь комплекс электронного оборудования, которое установлено на борту самолетов
Альтиметр Высотомер, является пилотажно-навигационным прибором для измерения высоты полета
Вентиляция самолета Система кондиционирования самолета является бортовой системой жизнеобеспечения 
Тяга Тяга – сила, выработанная двигателем. Она толкает самолет сквозь воздушный поток. 
Стрингер Продольный элемент силового комплекта самолета, который связан с нервюрами и обшивкой крыла или шпангоутами фюзеляжа
Лонжерон крыла самолета Лонжероны — это стыковые узлы крыльев, которые являются частью компенсаторных узлов
Головной обтекатель Передняя часть самолета или ракеты
Предкрылки самолета Отвечают за регулирование несущих свойств
Рампа самолета Устройство, с помощью которого выполняются погрузочно-разгрузочные работы на самолете.
Аварийно-спасательные средства Порядок применения авиационного аварийно-спасательного оборудования
Закрылки самолета  Значительно улучшают несущие характеристики крыла при отрыве от взлетной полосы
Обшивка самолета Оболочка, формирующая оперение и внешнюю поверхность корпуса воздушного судна
Самолетные радиолокаторы Используются для обнаружения и определения местоположение воздушных, надводных и наземных объектов 
Шасси самолета Система, состоящая из опор, которые позволяют летательному аппарату осуществлять стоянку, перемещение машины по аэродрому или воде
Багажный отсек самолета Отделения для багажа имеют продуманную конструкцию, что позволяет производить удобную загрузку
Живучесть вертолета Боевая живучесть является таким же важным параметром вертолета, как и дальность, грузоподъемность
Стабилизатор Выступает в качестве несущей хвостовой поверхности и отвечает за продольную устойчивость воздушного судна
Центроплан Центральная часть оперения (крыла) самолета
Кессон Представляет собой силовую часть крыла и прочих элементов планера
Автопилот Большую часть полета управление пассажирскими авиалайнерами осуществляют именно автопилоты
Реверс Реверсом называют используемый режим работы двигателя самолета
Прочность самолета Безопасность полетов воздушных судов непосредственно связана с долговечностью конструкций
Катапультируемое кресло Специальное устройство, которое предназначено для спасения летчика или экипажа из летательного аппарата в сложных аварийных ситуациях.
Катапультирование из самолета Спасательная капсула – это катапультируемое закрытое устройство, которое предназначено для спасения летчика из летательного аппарата в сложных аварийных ситуациях
Радиотехнические системы ближней навигации В качестве основных средств ближней навигации в организации ИКАО (ICAO) приняты системы ВОР (VOR), BOR/ДМЕ (VOR/ДМП, ВОРТАК (VORTAK) и ТАКАН (TAKAN)
Авиагоризонт Один из бортовых приборов летательных аппаратов, который используется для индикации и определения наклонов, крена, тангажа самолета
Навигационные огни самолета Любой самолет оснащается бортовыми аэронавигационными и габаритными огнями
Бортовые огни самолета Светосигнальное оборудование иначе называют еще бортовыми огнями самолета
Топливные баки От топливных баков идут топливные провода к силовой установке, что и обеспечивает ее питание горючим
Стойка шасси Стойка является одной из главных составляющих системы шасси в самолетахлюбого класса
Виды двигателей самолета Все авиа двигатели принято разделять на 9 основных категорий.
Черный ящик самолета Вот вам загадка: Он оранжевого цвета, а его называют «черным»
Гаргрот Обтекаемая часть фюзеляжа ракеты или самолета

Термин «механизация крыла» на английском звучит как «high lift devices», что в дословном переводе – устройства для повышения подъемной сил

Гидравлика Гидравлические системы используют для управления рулями и стабилизатором, выпуска и уборки шасси просадочно-взлетной механизации, прочих потребителей.
Речевой информатор Электронное устройство, которое обеспечивает автоматическую передачу запрограммированных заранее сообщений в информационные каналы связи.
Компас самолета Определяет и сохраняет курс направления полета

Турбовинтовые двигатели используются в тех случаях, когда скорости полета самолета относительно невелики

Для всех реактивных двигателей общим является то, что в процессе сгорания топлива и с последующим преобразованием потенциальной энергии продуктов сгорания в кинетическую

История поршневых двигателей насчитывает на несколько десятилетий больше, чем история самой авиации.

На сегодняшний день, авиация практически на 100% состоит из машин, которые используют газотурбинный тип силовой установки

Крен самолета

Крен самолета (от фр. carène — киль, подводная часть корабля или от англ. kren-gen — класть судно на бок)

Невесомость в самолете Состояние, при котором гравитационное притяжение полностью отсутствует
Шины для самолетов Авиашина – многоэлементный компонент, сконструированный из трех материалов: корд, резина, металл.
Летные данные

Скорость, Скороподъемность, Продолжительность полета, Грузоподъемность, Маневренность, Эволютивность, Потолок 

Тангаж (фр. tangage — килевая качка) — угловое движение летательного аппарата или судна относительно главной (горизонтальной) поперечной оси инерции.

Рыскание (рысканье) — угловые движения летательного аппарата, судна, автомобиля относительно вертикальной оси, а также небольшие изменения курса вправо или влево, свойственные судну.

Руль высоты самолета Руль высоты самолета — аэродинамический орган управления самолёта, осуществляющий его вращение вокруг поперечной оси.
Угол атаки Угол атаки самолета (общепринятое обозначение  — альфа) — угол между направлением скорости набегающего на тело потока (жидкости или газа) и характерным продольным направлением
Подъемная сила самолета Почему самолет летает ? Подробнее в этой статье…
Заправочное оборудование аэропортов За последние 10 – 15 лет существенно изменилось заправочное оборудование для авиационной наземной техники.
Кабина экипажа самолета Помещение, расположенное  в передней части самолета, откуда летчики осуществляют управление
Санитарный блок Используется, как правило, на пассажирских самолетах, которые совершают долгие воздушные полет
Системы ЦЗС и их виды Система гидрантной заправки ВС (ЦЗСВС) представляет собой сложную систему трубопроводов и топливных магистралей с многим числом контрольных агрегатов и перекачивающих систем. 
Щелевое крыло В таком крыле стороны нагнетания могут быть отделены от других…
Маневренность самолета. Управляемость и устойчивость самолета. Маневренность самолета — это его способность изменять за определенный промежуток времени свое положение в пространстве
Отказал двигатель самолета или полет с несимметричной тягой. В руководстве по летной эксплуатации каждого типа самолета изложены рекомендации по пилотированию в случае отказа двигателя или системы регулирования воздушного винта на всех этапах полета
Взлет, посадка на заснеженном аэродроме Пассажирские самолеты эксплуатируют на ВПП, очищенных от снега и льда. Однако в отдельных случаях самолеты эксплуатируют на специально подготовленных полосах со снежным покровом
Экстренное снижение самолета Пилот должен выполнять снижение с максимально допустимой скоростью и с наибольшим возможным углом наклона траектории.
Авиационная метеорология Авиационная метеорология — прикладная отрасль метеорологии, изучающая влияние метеорологических элементов и явлений погоды на деятельность авиации.
Линия положения самолета Линией положения называется геометрическое место точек положения самолета на земной поверхности
Самолетная радиолокационная доплеровская система Является автономной радиолокационной системой самолетовождения
Локсодромия , ортодромия Кроме частных случаев, когда локсодромия и ортодромия совпадают (полет по меридиану или экватору)
Системы отсчета путевых углов и курса самолета Выбор системы отсчета путевых углов полета и курса самолета обусловливается эксплуатационными данными самолета и его навигационным оборудованием.
Самолетовождение по ортодромии На картах, используемых для полетов в гражданской авиации (масштаба 1:1 000 000 и 1:2 000 000)
Самолетовождение и Эшелонирование Эшелоны полетов устанавливаются от условного уровня, который соответствует уровню Балтийского моря
Категория: Классификация самолётов

Классификации подаются летные, технические характеристики и типа использованных двигателей, кроме этих параметров учитывается еще большое количество особенностей.

Безопасность полетов Проблема, которая решается усилиями производителей гражданской авиационной техники и Эксплуатантами
Авиационная транспортная система Это совокупность совместно действующих воздушных судов…
Летная годность Позволяет осуществлять безопасный полет в ожидаемых условиях и при установленных методах эксплуатации
Техническое обслуживание самолетов Комплекс операций по поддержанию и восстановлению работоспособности элементов функциональных систем
Подготовка пилотов Несовершенство системы профессиональной подготовки летного состава является существенным сдерживающим фактором повышения безопасности полетов
Бортовое программное обеспечение Важнейшим является документ DO-178

Тема 5. Фюзеляж

Литература:

Гребеньков
О.А. Конструкция самолетов. М.:
Машиностроение, 1984.

Житомирський
Г.И. Конструкция самолетов. М.:
Машиностроение, 1992.

Планер самолета.

Планер-это
структурная часть самолёта или вертолёта
без силовой установки.

Состоит
из следующих частей: фюзеляж, гондолы
двигателей (при наличии таковых), крыло,
оперение, киль, шасси.

Современными
авиационными специалистами отмечается
существенное влияние характеристик
планера самолёта на весовую эффективность
конструкции самолёта в целом:

Масса
планера составляет основную часть массы
конструкции самолёта и, следовательно,
существенным образом влияет на
эффективность самолёта.

Масса
конструкции планера самолёта зависит
от его назначения и летно-технических
характеристик. Так, например, на долю
конструкции планера приходится:


25-32 % взлетной массы дозвуковых пассажирских
магистральных самолётов;


29-31 % взлетной массы дозвуковых пассажирских
самолётов местных авиалиний;


32-34 % взлетной массы спортивно-пилотажных
самолётов;


18-28 % взлетной массы бомбардировщиков;


28-32 % взлетной массы истребителей.

Фюзеляж.

Фюзеляж
самолета
предназначен для размещения экипажа,
оборудования и целевой нагрузки. В
фюзеляже может размещаться топливо,
шасси, двигатели.

Являясь
строительной основой конструкции
самолета, он объединяет в силовом
отношении в единое целое все его части.

Основным
требованием к фюзеляжу является
выполнение им своего функционального
назначения в соответствии с назначением
самолета и условиями его использования
при наименьшей массе конструкции
фюзеляжа.

Выполнение
этого требования достигается:


выбором таких внешних форм и значений
параметров фюзеляжа, при которых
получаются минимальное его лобовое
сопротивление и наибольшие полезные
объемы при определившихся габаритах;


использованием несущих фюзеляжей,
создающих значительную (до 40 %) подъемную
силу в интегральных схемах самолета.
Это позволяет уменьшить площадь крыла
и снизить его массу;


рациональным использованием полезных
объемов за счет повышения плотности
компоновки, а также за счет более
компактного размещения грузов вблизи
ЦМ. Это способствует уменьшению массовых
моментов инерции и улучшению характеристик
маневренности, а сужение диапазона
изменения центровок при различных
вариантах загрузки, выгорании топлива,
расходе боеприпасов обеспечивает
большую стабильность характеристик
устойчивости и управляемости самолета;


согласованием силовой схемы фюзеляжа
с силовыми схемами присоединенных к
нему агрегатов. При этом необходимо
обеспечить: надежное крепление, передачу
и уравновешивание нагрузок от силовых
элементов крыла, оперения, шасси, силовой
установки на силовых элементах фюзеляжа;
восприятие массовых сил от целевой
нагрузки, оборудования и от конструкции
фюзеляжа, а также от аэродинамической
нагрузки, действующей на фюзеляж, и
нагрузки от избыточного давления в
гермокабине.

Должно
быть обеспечено удобство подходов к
различным агрегатам, размещенным в
фюзеляже, для их осмотра и ремонта;
удобство входа и выхода экипажа и
пассажиров, выброса десантников и
вооружения, удобство погрузки, швартовки
и выгрузки предназначенных для перевозки
грузов. Пассажирам и экипажу должны
быть обеспечены необходимые жизненные
условия и определенный уровень комфорта
при полете на большой высоте и возможность
быстрого и безопасного аварийного
покидания самолета, экипажу — хороший
обзор.

Фюзеляж
должен отвечать следующим основным
требованиям:


иметь минимальное лобовое сопротивление,
включая сопротивление интерференции
в сочленениях фюзеляжа с другими
агрегатами самолета;


обеспечивать удобное размещение экипажа
и требуемый обзор из кабины на всех
режимах полета;


обеспечивать рациональную компоновку
оборудования и грузов, а также полное
использование внутренних объемов
особенно в районе центра масс самолета,

обеспечивать
удобство погрузки-выгрузки и крепления
грузов, входа и выхода экипажа, пассажиров,
включая аварийное покидание самолета;


иметь хороший доступ к агрегатам и
проводкам оборудования с целью их
осмотра и ремонта;


иметь рациональную силовую схему,
обеспечивающую уравновешивание всех
нагрузок при минимальной массе
конструкции;


обеспечивать необходимые жизненные
условия экипажу и пассажирам на больших
высотах полета.

Выполнение
этих требований обеспечивается
соответствующим выбором внешних форм
фюзеляжа, высокой плотностью компоновки
грузов и оборудования, рациональной
компоновкой кабин экипажа, грузовых и
пассажирских кабин, удобным расположением
входных, погрузочных дверей и люков,
оптимизацией силовой схемы фюзеляжа,
тепло — звукоизоляцией кабин и т.п.

Фюзеляж самолета и что это такое ? Обшивка, элементы и материалы.

 

Под термином «фюзеляж» принято понимать корпус самолета. Именно к фюзеляжу летательного аппарата крепится оперение, крылья и в некоторых моделях шасси. Основным предназначением фюзеляжа является размещение экипажа, груза, пассажиров и оборудования. В фюзеляже самолета могут быть размещены топливные баки, силовая установка и шасси.

Фюзеляж выступает телом каждого самолета. В нем размещается кабина пилотов, баки с топливом, в зависимости от типа самолета могут также быть оборудованы: багажные отделения, салон с креслами пассажиров и т.д. Схема корпуса самолета состоит из поперечных, продольных элементов и обшивки. Поперечные элементы силовой конструкции корпуса представлены шпангоутами, а продольные системой – стрингерами и лонжеронами. Что касается обшивки, то она изготовляется из металлических листов, для снижения массы и повышения прочности широко используют дюралюминий.

Современное авиастроение использует балочный и ферменный тип фюзеляжа. Ранее создавались летательные аппараты с бескаркасным – моноковым фюзеляжем. Впервые такой самолет был создан еще в 1910 году. Особенностью было использование гнутых трубчатых колец, к которым крепилась изогнутая фанера.

Общие сведения о фюзеляжах самолетов

Фюзеляж выступает строительной основой каждого летательного аппарата, он позволяет соединить в единое целое все составляющие части. Каждый тип самолета выдвигает свои требования к характеристикам корпуса, при этом нужно сохранить аэродинамику, необходимую форму и максимально снизить массу, не теряя прочности конструкции. Все это достигается за счет:

  • Выбора форм и параметров строения фюзеляжа, за счет которого можно достичь минимального лобового сопротивления при полете. Подобрать полезный объем и определиться с общими габаритами корпуса.

  • Корпус должен создавать подъемную силу агрегата до 40% в интегральных схемах летательного аппарата. Это позволяет снизить массу и площадь крыльев.

  • Повышение плотности общей компоновки позволяет рационально использовать внутренний объем и размещение грузов возле центра тяжести. Размещение грузов возле центра массы позволяет достичь лучших летных характеристик самолета. Сужение диапазонов центровки аппарата при различных вариантах расположения топлива, боеприпасов и их расходование в процессе полета должно обеспечивать стабильность машины.

  • Продуманная силовая схема компоновки всего самолета. При этом нужно обеспечить качественное крепление оперения, силовой установки, крыльев, шасси.

  • При обслуживании самолета должен быть продуман удобный подход к каждому агрегату. Удобный выход пассажиров и экипажа, выброс десантных групп, погрузка и разгрузка, швартовка машины. Фюзеляж должен обеспечить жизненные условия для пилотов и пассажиров, а именно: нормальное давление, звукоизоляция и теплоизоляция. Для пилотов самолета должен быть отличный обзор. В аварийных ситуациях продумано покидание машины.

 

Нагрузки, воздействующие на фюзеляж при посадке:

  • Силы от присоединенных частей и деталей самолета, таких как шасси, крылья, оперение, силовые установки.

  • Инерционные силы узлов, агрегатов, оборудования, общая масса конструкции.

  • Силы аэродинамики, которые воздействуют на весь корпус в полете.

  • Избыточное давление в герметичных отсеках, салонах, кабине и каналах воздухозаборников.

Все эти виды нагрузок учитываются с помощью принципа Д’Аламбера, это позволяет привести все силы в равновесие.

В строительной механике корпус аппарата принято рассматривать как балку коробчатого типа, которая закреплена на крыле и получает все виды нагрузок, перечисленные выше. Данный тип фюзеляжа принято называть балочным. На каждую часть сечения фюзеляжа воздействует крутящий и изгибающий момент. На герметичные отсеки дополнительно действует избыточное давление внутренней части.

Основные виды фюзеляжей самолетов:

  • Плоскофюзеляжный тип.

  • Одноэтажный тип.

  • Двухэтажный тип.

  • Широкофюзеляжный тип.

  • Узкофюзеляжный тип.

Внешний облик и формы фюзеляжа

Наиболее выгодной формой корпуса самолета выступает осесимметричное тело вращения, которое имеет плавное сужение к хвостовой и носовой части. Это позволяет минимизировать площадь при заданных габаритах конструкции. Соответственно снижается общая масса обшивки и минимизируется трение фюзеляжа при сопротивлении в полете.

Сечение круглой формы тела вращения наиболее выгодно по массе при воздействии внутреннего давления гермокабин. При создании и компоновке летательных аппаратов конструкторы отступают от подобной идеальной формы. Плавность обвода нарушают фонари кабины пилотов, антенны БРЭО, воздухозаборники, при этом растет масса корпуса и сопротивление конструкции в полете. В большинстве случаев форма сечения фюзеляжа самолета зависит от большого количества факторов.

Силовая схема конструкции фюзеляжа

Все нагрузки и воздействующие силы на корпус снижаются за счет снижения веса аппарата. Тонкостенная обшивка летательного аппарата изнутри имеет силовой каркас, который позволяет противостоять всем воздействиям. Силовой каркас машины позволяет удовлетворить все требования компоновки, простоты, надежности и живучести фюзеляжа при эксплуатации.

Ранее более распространенными были ферменные типы фюзеляжа, но они значительно проигрывают балочному типу. Нужно отметить, что ферма значительно затрудняет компоновку и расположение грузов в корпусе. В современном авиастроении ферменный тип фюзеляжа используется только на небольших и тихоходных самолетах. В силу этого ферменный тип является невостребованным.

Современные фюзеляжи балочного типа подразделяют на такие разновидности:

  • Обшивочный.

  • Лонжеронный.

  • Стрингерный.

Балочный фюзеляж состоит из набора продольных стрингеров и лонжеронов. Стоит отметить, что основным отличием является большее поперечное сечение и площадь лонжерона. Что касается стрингеров, то они имеют немного другую форму и меньшее сечение. Обшивочная часть корпуса не имеет продольных элементов. Корпус имеет и поперечный набор, который представлен набором шпангоутов. Они позволяют сохранить форму конструкции и распределить нагрузку по всему фюзеляжу. В местах крепления больших деталей и узлов, таких как крылья, используется усиленный тип шпангоутов.

За счет внутреннего каркаса обшивки стало возможным распределение нагрузок более равномерно по всей поверхности фюзеляжа. В свою очередь внешние силы приносят минимальный урон целостности самолета.

Силовой набор фюзеляжа

Как правило, продольные части каркаса, такие как стрингеры и лонжероны, проходят через всю длину летательного аппарата. Они представлены как гнутый профиль с разным сечением среза. Основной задачей стрингера является распределение нагрузок. Что касается лонжеронов, то они обеспечивают общую жесткость конструкции.

Поперечные детали каркаса состоят из простых и усиленных шпангоутов. Они позволяют сохранить форму фюзеляжа при внешних и внутренних воздействиях. Усиленные шпангоуты устанавливают возле больших вырезов в корпусе или в месте крепления узлов.

Обшивка летательных аппаратов изготовляется из листового металла, который и формирует поверхности фюзеляжа. Обшивка самолета крепится к силовому каркасу. Стыки листов обшивки расположены на поперечных и продольных частях силового каркаса. В современном авиастроении для снижения массы летательных аппаратов все больше используют композиционные материалы.

Соединение обшивки с элементами силового каркаса

В авиастроении выделяют три основных способа крепления:

  • Листы обшивки прикрепляются к стрингерам. В этом случае на корпусе образуются продольные швы из заклепок. Данный тип крепления значительно повышает аэродинамические свойства машины.

  • Листы обшивки крепятся исключительно к шпангоутам. Подобный вариант крепления влечет за собой увеличение общей массы конструкции и значительное снижение устойчивости самолета. Проблемы решаются путем использования дополнительных накладок, которые называются компенсаторами.

  • Листы обшивки прикреплены к шпангоутам и стрингерам. Этот тип обеспечивает крепление к продольным и поперечным деталям силового каркаса.

В большинстве случаев обшивка крепится к каркасу заклепками. В последнее время некоторые конструкторы используют шестиугольные металлические материалы, которые имеют внутри специальный клей. Такое крепление отлично противостоит деформационным процессам и передает нагрузки на всю поверхность фюзеляжа.

Крепление основных агрегатов к фюзеляжу самолета

Крепление крыльев

Особенность соединения крыла и корпуса заключается в уравновешивании моментов изгиба крыльевых консолей в месте крепления. Наиболее эффективным уравновешиванием является соединение между собой крыльев через фюзеляж. В лонжеронных крыльях это сделать довольно просто, стоит только пустить через корпус от одного крыла лонжерон к другому крылу.

Что касается кессонных крыльев, то через фюзеляж пускают все силовые панели. В случае когда пропуск через корпус невозможен, используют замыкание колебаний на силовых шпангоутах. К силовым шпангоутам так часто крепятся и бортовые нервюры от крыла.

Крепление киля

Крепление киля, так же как и крыла, требует передачи изгибающего момента на корпус. Для получения этого используется рамный или сеточный силовой шпангоут. В большинстве случаев используется крепление лонжеронов в двух точках, которые разнесены по силовому шпангоуту. В точке, где пересекается лонжерон со шпангоутом, лонжерон киля имеет излом, именно здесь необходимо усиление конструкции с помощью дополнительной нервюры.

Силовые установки могут крепиться как к самому силовому каркасу, так и к пилонам на крыльях.

Гермоотсеки в самолете

За счет наличия герметических кабин и отсеков современные самолеты имеют возможность летать и перевозить пассажиров на очень больших высотах. При этом в кабинах создается особый микроклимат с избыточным давлением в 45-60 КПа. Гермоотсеки могут иметь различную форму, но наиболее рациональной считается сферическая или цилиндрическая.

Стык сферического сегмента с гермоотсеком цилиндрической формы должен быть усилен шпангоутом, поскольку здесь возникают очень высокие сжимающие нагрузки.

В конструкции отсеков должна быть обеспечена отличная герметизация по швам заклепок и других соединений. Для абсолютной герметизации швов используют специальные ленты, которые пропитываются герметиком. Кроме этого, швы промазывают жидким герметиком с дальнейшей горячей сушкой. Также небольшой шаг между заклепками позволяет повысить надежность обшивки и герметизации отсеков.

Конструкторы отдельное внимание уделяют герметизации люков, дверей, фонарей, окон. Для этого используют специальные прокладки, ленты и жгуты. 

 

Другие детали и части самолета

4 Материалы и конструкции планера | Необитаемые летательные аппараты: наука о военных системах

Уменьшению количества деталей и снижению стоимости также могут способствовать более общие материалы, процессы и конструктивные особенности.

Рекомендация. Военно-воздушным силам США следует провести исследования для развития фундаментального понимания процессов обработки металлов, применимых к конструкциям БПЛА, например исследования недорогой обработки компонентов планера БПЛА.

Наконец, для недорогого типа транспортного средства, набор материалов планера должен быть расширен за пределы тех, которые используются для обычных самолетов. Например, программа MALD использовала подход CAIV к проектированию, жертвуя производительностью для снижения затрат (Price, 1998). MALD — это небольшая недорогая модульная машина, которая кинематически и с точки зрения радиолокационного сечения на поле боя будет копировать реактивный самолет. В дополнение к модульной конструкции и широкому использованию существующих коммерческих компонентов, программа MALD использовала очень недорогие материалы и процессы для достижения поставленных целей.Ключевой технологией производства, использованной в программе MALD, было прессование листовых формовочных смесей для производства композитных компонентов с прерывистой арматурой. Эти материалы и процессы аналогичны тем, которые широко используются в автомобильной промышленности.

Комитет считает, что очень дешевые материалы и обработка могут также использоваться для небольших одноразовых БПЛА, особенно для компонентов подконструкций, таких как нервюры и переборки, из-за более короткого срока службы и более низких требований к надежности этих БПЛА.Следует учитывать такие материалы и процессы, как литье алюминия, высокоскоростная обработка цельных металлических конструкций и компрессионное формование недорогих материалов (например, формовочных смесей для автомобильных листов).

Рекомендация. Военно-воздушные силы США должны расширить набор материалов и процессов для использования в небольших недорогих транспортных средствах, включив в них очень недорогие, товарные материалы, которые не используются в обычных конструкциях самолетов.

ПРОЦЕССЫ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Был разработан ряд аналитических инструментов для моделирования и моделирования окружающей среды и уменьшения количества испытаний, необходимых для проверки конструкций для аэрокосмических приложений.Эти инструменты сократили процесс проектирования и позволили проводить больше итераций при разработке продукта. Тем не менее, обширные эмпирические испытания и обработка данных по-прежнему необходимы для установления механических, химических и термических свойств и влияния изменений процесса. Фундаментальные исследования еще

.

9 Материалы и конструкции | Авиационные технологии в XXI веке

Силовая установка

Сегодня коммерческий флот состоит в основном из самолетов с турбовентиляторными двигателями с высокой степенью двухконтурности, тогда как следующее поколение коммерческих самолетов будет оснащаться усовершенствованными двигателями с воздуховодом с очень высокой степенью двухконтурности. Следующее поколение, вероятно, будет включать самолеты, приводимые в движение винтами без приводов, с лопастями, подобными пропеллерам большого радиуса, с высокой и радиально изменяющейся стреловидностью, тонким сечением и высокой прочностью.Цели для всех этих будущих продуктов включают значительное снижение расхода топлива, значительное снижение веса двигателя и снижение эксплуатационных расходов авиакомпаний на эти двигатели и их пропульсивное оборудование.

Ключевые технологии для достижения этих целей включают улучшенные материалы и инновационные конструктивные решения; необходимо решить обе проблемы. Лучшие металлы, новые семейства инженерных материалов и методы достижения аэроупругой устойчивости и снижения вибрации, в том числе интеллектуальные конструкции, — все это достаточно многообещающе, чтобы требовать внимания.

Потребность в эволюционном развитии обычных металлов для конкретных требований применения газотурбинных двигателей будет продолжаться. Вместе с тем, однако, необходимо направить усилия на создание инновационных, еще более легких и эффективных структур с помощью новых концепций дизайна, которые используют уникальные характеристики, предлагаемые теми техническими материалами, которые в настоящее время изучаются для использования в 2000 году и в последующий период.

Требования к долговечности коммерческих продуктов обычно составляют 15 000 часов для деталей холодного сечения и 20 000 часов для деталей горячего сечения.Повышение эффективности двигателя потребует температуры на выходе компрессора выше 1300 ° F и максимальной температуры турбины (без охлаждения) выше 3000 ° F. Они составляют основу передовых материалов.

Семейства материалов, которые должны рассматриваться для применения в двигателях, в общем порядке возрастающей температуры окружающей среды, включают PMC, алюминиевые MMC, усовершенствованные титановые сплавы, титановые MMC, суперсплавы, алюминиды титана и никеля, композиты с интерметаллической матрицей (IMC) и CMC. . Программа НАСА должна делать упор на PMC, MMC, алюминиды и материалы типа CMC. Конкретные потребности в материалах и конструкциях определяются по компонентам в следующих разделах.

Вращающиеся системы

Вентиляторы

Для секций будущих вентиляторов потребуются легкие материалы лопастей вентилятора, достаточно прочные, чтобы выдержать повреждение посторонними предметами и эрозионными элементами. Исторически сложилось так, что титан был основным материалом для компрессоров в современных дозвуковых самолетах.Диаметр лопастей канальных вентиляторов увеличивается из-за возрастающих требований к тяговому усилию и эффективности движения. Такие лопасти не имеют кожуха и имеют стреловидную форму для повышения аэродинамической эффективности. Постоянной проблемой является разработка лопастей с улучшенными характеристиками, будь то композитные или полые титановые, конструкция которых способна выдерживать нагрузки, связанные с ударами птиц. Для этих новых лопастей необходимо разработать надежные производственные процессы с учетом конструктивных и аэродинамических требований.Проверяемость и ремонтопригодность в процессе эксплуатации также являются важными вопросами.

.

PPT — Конструктивное моделирование и оптимизация конструкции планера Презентация PowerPoint

  • Конструктивное моделирование и оптимизация конструкции планера Рамана В. Гранди Заслуженный профессор Департамент машиностроения и материаловедения Государственный университет Райта

  • Вычислительная механика / ITRI Соответствие • область исследований, в которой разрабатываются численные инструменты для прогнозирования мультифизического поведения без фактического проведения физических экспериментов • Изучение поведения — материалов — воздействия окружающей среды — прочности / срока службы — сигнатуры, поперечного сечения радара — — так далее.• Эксперименты проводятся в основном для валидации и верификации.

  • Моделирование отдельных компонентов Вертикальное хвостовое оперение фюзеляжа Ракетный подъемник Носовое крыло

  • Дизайн на основе моделирования Физическое моделирование Моделирование Стоимость Функции Расчетные переменные Пределы производительности Оптимизация дизайна Ковка экструзионного прокатного листа Рисование производственных схем Моделирование Создание базы данных Эксперименты Быстрый доступ / принятие решений

  • Создание конечно-элементной модели конструкции Выполнение конечно-элементного анализа Оптимизация конструкции для повышения производительности и надежности Конструкция планера Создание параметрического определения, структурная модель

  • Структурная модель Хорда наконечника Передняя кромка Задняя кромка Корневая кромка

  • Проектирование на основе моделирования — цели • Изучение сложного мультифизического поведения o f истребитель на гиперзвуковых скоростях и в боевой обстановке • Изучите поведение толчков в околозвуковой области из-за нелинейностей потока — реакция машины и управление • Разработайте модели с высокой точностью для точных измерений характеристик • Анализируйте конструкции крыльев с прикрепленными ракетами.• Снижение затрат на разработку современных транспортных средств за счет моделирования, а не дорогостоящих физических экспериментов. — быстро и точно анализировать все, что мы можем вообразить

  • Проблемы разработки • Высокоточное моделирование поведения интегрированной системы — конструкции / аэродинамика / контроль / сигнатура / плазма • Дизайн легких высокопроизводительных доступных транспортных средств • Повышение структурной безопасности , надежность и предсказуемость • Проектируйте критически важные компоненты, такие как конструкции крыла, путем включения нелинейных моделей поведения.• Облегчить моделирование крупномасштабных конструкций планера в среде междисциплинарного проектирования. • Разработайте процедуры анализа, которые надежны для достижения цели «сертификации путем анализа», вместо дорогостоящих процедур тестирования компонентов методом проб и ошибок.

  • Характеристики материала • Исключительная прочность и жесткость являются важными характеристиками деталей планера. • Малый вес планера увеличивает летно-технические характеристики самолета в основных областях, таких как дальность полета, полезная нагрузка, ускорение и скорость поворота.• Современные композитные материалы и высокотемпературные материалы обеспечивают снижение затрат в течение жизненного цикла, но проблемы с технологичностью.

  • Создание модели из конечных элементов • Модель из конечных элементов — это дискретное представление континуума на несколько элементов. где — матрица элементарной жесткости — матрица элементарного смещения — матрица элементарной нагрузки Треугольный элемент Четырехугольный элемент θ

  • Анализ методом конечных элементов Уравнения, описывающие поведение отдельных элементов, объединены в чрезвычайно большой набор уравнений, которые описывают поведение всей системы, в которой собранная матрица жесткости собрана матрица перемещений собранная матрица нагрузок Модель конечных элементов используется для изучения прогиба, напряжения, деформации, вибрации и потери устойчивости при структурном анализе Сборка конечных элементов

  • Анализ методом конечных элементов (FEA) ) • Это один из методов изучения поведения конструкции планера путем выполнения следующих действий: • Анализ напряжений • Частотный анализ • Анализ устойчивости • Анализ флаттера • Ракета s и их влияние • Оптимизация мультидисциплинарного проектирования

  • Анализ напряжений • Конструкция может подвергаться воздушным нагрузкам, нагрузкам давления, тепловым нагрузкам и динамическим нагрузкам от удара или возбуждения случайной вибрации, а отклики планера могут быть проанализированы с помощью FEA техники.• FEA учитывает любую комбинацию этих нагрузок. • Подробный анализ методом конечных элементов показывает распределение напряжений на крыле самолета F-16.

  • Силы, действующие на крыло Передняя кромка Хорда кончика Задняя кромка Корневая кромка

  • Распределение напряжений вдоль крыла Минимальное напряжение на хорде законцовки Максимальное напряжение на корневой хорде

  • Анализ конечных элементов (FEA ) • Это один из методов изучения поведения конструкции планера путем выполнения следующих действий: • Анализ напряжений • Анализ частоты • Анализ устойчивости • Анализ флаттера • Ракеты и их влияние • Оптимизация мультидисциплинарной конструкции

  • Частотный анализ • Динамический отклик конструкции, на которую действуют изменяющиеся во времени силы, можно предсказать с помощью анализа методом конечных элементов.• Частотный анализ выполняется для определения собственных значений (резонансных частот) и форм колебаний (собственных векторов) структуры. Проблема собственных значений представлена ​​как: где — собственное значение (собственные частоты) — это собственный вектор (формы колебаний) • Модель может подвергаться переходным динамическим нагрузкам и / или смещениям для определения временной истории узловых смещений, скоростей, ускорений, напряжений , и силы реакции.

  • Конструктивная модель 26.5-дюймовые четырехугольные элементы с поперечным смещением 108 ”Стержневой элемент 48” Форма колебаний крыла Режим 1: режим изгиба (9,73 Гц)

  • Модель конструкции 26,5-дюймовые срезные элементы Четырехугольные элементы 108 ”Штанговый элемент 48 » Форма крыльев Режим 2: Торсионный режим (34,73 Гц)

  • Взаимодействие жидкости и структуры Взаимодействие структуры жидкости играет важную роль в прогнозировании воздействия поля потока на конструкцию и наоборот. Это взаимодействие помогает точно улавливать различные аэродинамические эффекты, такие как угол атаки / отклонения / удары…. + + Kx = A (t) = Аэродинамические силы M x C x Поле потока в структуре

  • Хорда кончика Передняя кромка Задняя кромка Корневая хорда Возникновение ударов Модель крыла Удар по крылу

  • Передача удара на крыло

  • Анализ методом конечных элементов (FEA) • Это один из методов изучения поведения конструкции планера путем выполнения: • анализа напряжений • частотного анализа • анализа потери устойчивости • анализа флаттера • ракет и их влияния • Междисциплинарный дизайн Оптимизация

  • Анализ потери устойчивости Потеря устойчивости означает потерю устойчивости равновесной конфигурации без разрушения или разделения материала.Изгибание в основном происходит в длинных и тонких элементах, которые подвергаются сжимающим нагрузкам. Длинный гибкий элемент F = сжимающая нагрузка до потери устойчивости После потери устойчивости

  • Явления потери устойчивости в сенсорном аппарате Концепция AFRL / VA Явление продольного изгиба в модели конечных элементов 1562 сетки 3013 элементов Далее

  • Анализ конечных элементов (FEA) • Это один из методов изучения поведения конструкции планера путем выполнения следующих действий: • Анализ напряжений • Частотный анализ • Анализ продольного изгиба • Анализ флаттера • Ракеты и их влияние • Многопрофильная оптимизация конструкции

  • Анализ флаттера • Флаттер аэродинамически вызванная нестабильность крыла, оперения или руля, которая может привести к полному разрушению конструкции.• Флаттер возникает при слиянии частот изгибных и крутильных мод. • Это происходит на собственной частоте конструкции.

  • Анализ методом конечных элементов (FEA) • Это один из методов изучения поведения конструкции планера путем выполнения: • анализа напряжений • частотного анализа • анализа потери устойчивости • анализа флаттера • ракет и их влияния • многопрофильного проектирования Оптимизация

  • Ракеты и их влияние Ракета с кончиком крыла Ракета под крылом

  • Влияние ракеты Влияние ракеты Структурно-динамический эффект Аэродинамический эффект Скорость флаттера увеличивается / уменьшается в зависимости от размещения ракеты.По мере того как центр тяжести перемещается к передней кромке, скорость флаттера увеличивается. Оптимизация конструкции выполняется для размещения ракеты в оптимальном положении. Собственная частота крыла уменьшается из-за увеличения массы. Это показывает, что частота обратно пропорциональна массе.

  • Модель крыла с ракетой на вершине Структурная модель Режим 1: Изгибающий режим (3,8 Гц) Ракета Частота первого режима крыла без ракеты: Изгибающий режим (9,73 Гц)

  • Модель крыла с ракетой на наконечнике Mode 2: Режим кручения (7.84 Гц) Структурная модель Частота второго режима крыла без ракеты: Режим кручения (34,73 Гц)

  • Анализ методом конечных элементов (FEA) • Это один из методов исследования поведения конструкции планера путем выполнения : • Анализ напряжений • Частотный анализ • Анализ потери устойчивости • Анализ флаттера • Ракеты и их влияние • Многопрофильная оптимизация конструкции

  • Оптимизация конструкции • Оптимизация требуется для: • Повышенной производительности • Высокая надежность • Технологичность • Повышенная прочность • Меньший вес • Инструменты, используемые для оптимизации: • Анализ чувствительности • Концепции приближения • Графический интерактивный дизайн • Концептуальный и предварительный дизайн • Дизайн с неопределенными и случайными данными

  • 1.62E-02 9.58E-02 2.91E-03 -3.35E-03 -1.04E-02 -1.71E-02 -2.37E-02 -3.04E-02 -3.07E-02 -3.74E-02 -4.37E -02 Анализ чувствительности • Анализ чувствительности измеряет влияние изменения ключевого параметра на реакцию системы. • График показывает, что элементы около корневой хорды являются наиболее чувствительными, и изменение этих параметров элементов будет влиять на распределение напряжений График анализа чувствительности

  • 4.23E-01 4.08 E-01 3.74 E-01 7.05E -01 7,05 E-01 2,71 E-01 2.37 E-01 2.03 E-01 1.68 E-01 1.34 E-01 1.00 E-01 Оптимизация проектных переменных (Толщина) Толщина Расчетные переменные Оптимальное распределение толщины

  • Дизайн на основе моделирования Физическое моделирование Моделирование Функции затрат Переменные проектирования Производительность ограничения Оптимизация конструкции Ковка Экструзия Прокатный лист Чертеж Производство Схемы Моделирование Создание базы данных Эксперименты Быстрый доступ / принятие решений

  • Процесс ковки

  • Ковка Иллюстрация

  • Трехмерное исследование механической части

  • Моделирование ковки Заготовка Верхняя матрица Нижняя матрица Традиционный подход (заготовка в форме арахиса)

  • Проблемы моделирования процесса • Моделирование штампов для ковки • Сбор данных о потоке материала Тепловое расширение Теплопроводность Напряжения потока • Соответствующие граничные условия.• Нелинейное поведение материала • Оптимальные параметры процесса штамповки Скорость прессования и температура заготовки • Оптимизация формы штампа Этапы предварительного формования Формы преформ • Бесконечные пути для достижения окончательной формы

  • Оптимальные цели проектирования • Дизайн для технологичности • Снижение отходов материала, т. Е. достичь процесса ковки чистой формы за счет оптимизации использования материала и минимизации брака. • Устранение дефектов поверхности, то есть нахлестов и пустот. • Устранение внутренних дефектов, т.е.е. трещины сдвига и плохая микроструктура. • Сведите к минимуму эффективную деформацию и отклонение скорости деформации в заготовке. • Разработайте оптимальные параметры процесса, такие как скорость формования (скорость штампа) и начальные температуры заготовки и штампа.

  • Проектирование преформ Методы проектирования преформ: • Эмпирические рекомендации, основанные на опыте проектировщика • Компьютерное проектирование / геометрическое картирование • Метод оптимизации обратной деформации (BDOM) Текущие методы проектирования: • Метод обратной трассировки • Метод численной оптимизации

  • Конструкция заготовки Обрезка лома Уменьшение сечения скрапа после заполнения штампа

  • Обратное моделирование — конструкция преформы Подход к оптимизации

  • Форма Сравнение скрапа для различных исходных заготовок 12% скрапа Форма преформы

  • Коленчатый вал (Ford Motor Company)

  • Ковка коленчатого вала — начальная стадия Верхняя матрица Заготовка Нижняя матрица

  • Загрузить больше….

    Статья из The Free Dictionary о планерах

    Планер

    Конструктивная основа самолета, которая уравновешивает внутренние и внешние нагрузки, действующие на самолет. Эти нагрузки состоят из сил инерции внутренней массы (оборудование, полезная нагрузка, запасы, топливо и т. Д.), Сил полета (тяговое усилие, подъемная сила, сопротивление, маневр, порывы ветра и т. Д.) И наземных сил (руление, посадка и т. Д.). и так далее).

    Прочностные характеристики планера должны быть предсказуемыми, чтобы гарантировать, что эти приложенные нагрузки могут выдерживаться с достаточным запасом прочности в течение всего срока службы самолета.Помимо прочности, планер требует жесткости конструкции, чтобы предотвратить чрезмерную деформацию под нагрузкой и обеспечить удовлетворительную собственную частоту конструкции (количество раз в секунду, когда конструкция будет вибрировать при внезапном приложении или изменении нагрузки). Аэродинамические нагрузки на планер могут колебаться по величине при некоторых обстоятельствах, и если эти колебания близки к той же скорости, что и собственная частота конструкции, могут возникнуть отклонения от взлета (называемые флаттером) и отказ.Следовательно, необходима соответствующая жесткость конструкции, чтобы обеспечить собственную частоту намного выше опасного диапазона. См. Аэроупругость

    Общая конструкция планера состоит из ряда отдельных компонентов, каждый из которых выполняет отдельные отдельные функции. Фюзеляж обеспечивает размещение экипажа, пассажиров, груза, топлива и систем экологического контроля. Оперение состоит из вертикального и горизонтального стабилизаторов, которые используются, соответственно, для управления разворотом и креном.Крыло, проходящее по воздуху, обеспечивает подъемную силу самолета. Связанные с ним устройства управления, предкрылки передней кромки и закрылки задней кромки, используются для увеличения этой подъемной силы на малых скоростях полета, например, во время посадки и взлета, для предотвращения сваливания и потери подъемной силы. Элероны увеличивают подъемную силу с одной стороны крыла и уменьшают подъемную силу с другой, чтобы самолет вращался вокруг продольной оси. См. Фюзеляж, крыло

    Требования к характеристикам (дальность, полезная нагрузка, скорость, высота, посадочная и взлетная дистанция и т. Д.) Диктуют, что планер должен быть спроектирован и сконструирован таким образом, чтобы минимизировать его вес.Весь материал планера должен быть расположен и подобран таким образом, чтобы он использовался как можно ближе к его грузоподъемности и чтобы пути между приложенными нагрузками и их реакциями были как можно более прямыми и короткими. Достижение этих целей, однако, затрудняется такими ограничениями, как поддержание аэродинамической формы, расположение оборудования, минимальные размеры или толщины, которые практичны в производстве, и стабильность конструкции, среди прочего.

    Чтобы сохранить конструктивную эффективность (минимальный вес), материал, образующий аэродинамическую оболочку самолета, также используется в качестве основного несущего элемента планера.Например, тонкие листы, которые обычно используются для внешней обшивки фюзеляжа, очень эффективны при переносе нагрузок в плоскости, таких как растяжение и сдвиг, когда они стабилизированы (не могут перемещаться или отклоняться в сторону при приложении нагрузок). Эта структурная опора обеспечивается окружными рамами и продольными первичными элементами, называемыми лонжеронами. Сжимающие нагрузки также переносятся на лонжероны и тонкие обшивки, когда они дополнительно стабилизируются несколькими вторичными продольными ребрами жесткости, которые обычно расположены между шпангоутами.На рисунке a показана типичная конструкция траектории основной нагрузки фюзеляжа с указанием шпангоутов и лонжеронов. Этот каркас будет покрыт тонкой шкурой.

    Самолет X-31

    Для определения уровней внутренних напряжений для каждого из компонентов планера могут использоваться различные аналитические методы. Наиболее распространенные аналитические методы используют технику сокращения этих очень сложных структурных схем в группу четко определенных простых структур, известных как конечные элементы.Это упрощение позволяет решить распределение нагрузки с помощью ряда алгебраических уравнений.

    Модель конечных элементов, используемая для определения распределения внутренней нагрузки, должна поддерживать различные конструктивные цели, которые включают анализ характеристик прочности, жесткости и устойчивости самолета к повреждениям. Для достижения этих целей конечно-элементная модель должна представлять конфигурацию транспортного средства с достаточной детализацией, чтобы адекватно определять основные характеристики локальных траекторий нагрузки на конструкцию и обеспечивать применение всех внешних параметров нагрузки.На рисунке b показана полная конечно-элементная модель планера. Различные параметры загрузки включают в себя воздушную нагрузку, вес конструкции, тягу двигателя, реакцию шасси, топливные баки, груз и пассажиров. Также необходимо учитывать факторы окружающей среды, такие как давление в кабине и нагрев конструкции.

    Краткая инженерная энциклопедия Макгроу-Хилла. © 2002 McGraw-Hill Companies, Inc.

    .

    < NEXT Код аэропорта вена: Коды аэропортов Вена, Австрия (AT) | ICAO, IATA коды, координаты аэропортов Коды аэропортов Вена, Австрия (AT) | широта, долгота аэропортов Коды аэропортов Вена, Австрия (AT) | координаты аэропортов Коды аэропортов Вена, Австрия (AT) | Междугнародные коды и координаты мировых аэропортов Код аэропорта вена: Коды аэропортов Вена, Австрия (AT) | ICAO, IATA коды, координаты аэропортов Коды аэропортов Вена, Австрия (AT) | широта, долгота аэропортов Коды аэропортов Вена, Австрия (AT) | координаты аэропортов Коды аэропортов Вена, Австрия (AT) | Междугнародные коды и координаты мировых аэропортов

    PREV > Аэрофлот airbus а321: схема и лучшие места в салонах «Аэрофлота», S7, «Уральских авиалиний», Nordwind. Отзывы Аэрофлот airbus а321: схема и лучшие места в салонах «Аэрофлота», S7, «Уральских авиалиний», Nordwind. Отзывы

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *