О конструктивно-силовых схемах элементов планера самолета. Часть 1. Фюзеляж.
Здравствуйте!
Начнем с моих странных ассоциаций 🙂.
Думаю, что очень многие люди возрастом старше среднего (может и помоложе тоже) помнят старый детский фильм, снятый по книге Л.И.Лагина «Старик Хоттабыч». Ни в кино, ни в книжке конечно ничего не говорится о конструктивно-силовых схемах самолетов :-), однако определенные ассоциации у меня все же в голове обозначились.
Хоттабыч тогда «наколдовал» очень красивый телефон из цельного куска мрамора. Забавно, однако работать такой аппарат именно по причине «мраморности» естественно не мог, хотя и выглядел роскошно.
Похожесть момента заключается в том, что ведь и самолет можно сделать из «цельного куска чего-нибудь». Однако, при этом он так же, как неработающий мраморный телефон, вряд ли сможет выполнять какие-либо полезные функции. Очень вероятно, что и летать он тоже не сможет.
Это только небольшие и сильно упрощенные модели самолетов времен того же фильма мальчишки (и я в их числе :-)) делали из цельных деревянных дощечек. Летали они неплохо, но это были всего лишь модели. Полет ради самого полета.
Действительность.
Любой самолет, от простейшего кукурузника до современного дальнемагистрального лайнера или скоростного истребителя, – это есть летательный аппарат тяжелее воздуха на службе у человека. Исходя из такого определения, он должен обладать несколькими, так сказать, фундаментальными качествами.
Это, во-первых, хорошие аэродинамические свойства, в основе своей означающие достаточную (лучше побольше :-)) подъемную силу и минимальное аэродинамическое сопротивление. Во-вторых, достаточная возможность для самолета уверенно нести не только самого себя со всеми своими агрегатами и системами, но и полезную нагрузку в виде различных грузов, пассажиров или же вооружения.
При этом как полезная нагрузка, так и все собственно самолетное оборудование должно быть размещено так, чтобы максимально возможно не ухудшать первое качество.
Самолет в процессе эксплуатации находится под действием различных силовых факторов. Это силы аэродинамические, возникающие в полете, массовые нагрузки под действием собственного веса элементов, а также усилия от устройств, агрегатов и грузов внутри самолета и так или иначе подвешенных снаружи.
А посему, третьим необходимым качеством должна быть достаточная прочность конструкции и ее жесткость, обеспечивающие безопасную и уверенную эксплуатацию летательного аппарата как на различных режимах полета, так и на земле. При этом она должна вступать в наименее возможное противоречие с первыми двумя качествами.
Ну, и последнее (но отнюдь не по значимости!) очень важное свойство. Конструкция самолета при всех условиях хорошей вместимости, высокой прочности и отличных летных характеристик должна обладать по возможности минимальной массой.
Все эти свойства и качества так или иначе влияют друг на друга и учитываются при выборе силовых схем и компоновки летательного аппарата и его основных частей.
К основным, как известно, относятся и фюзеляж . Вот о нем и его возможных конструктивно-силовых схемах и поговорим чуть подробнее.
Фюзеляж.
Этот элемент является в некотором роде функциональным центром всей конструкции самолета, собирая ее части воедино. Он воспринимает все типы вышеуказанных силовых воздействий, усилия от присоединенных к нему крыла, оперения и агрегатов, а также от избыточного внутреннего давления воздуха.
Распределение нагрузок на весь фюзеляж и его конструктивные элементы изучает, в частности, раздел всем известного сопромата – строительная механика. Интересная наука, насколько простая, настолько же и сложная. Без некоторых ее специфических терминов нам здесь не обойтись, хотя , конечно, никаких сложностей не будет, потому как не наш формат 🙂 …
Существует несколько конструктивно-силовых схем фюзеляжа.
Ферменный тип.
На заре развития авиации, в предвоенные и военные годы (1-я и 2-я мировая война) достаточно широко был распространен ферменный тип конструктивно-силовой схемы.
Фюзеляж сам по себе представлял пространственную ферму жесткого или же так называемого жестко-расчалочного типа. Силовые элементы такой конструкции – это стойки, лонжероны, раскосы, расчалки, распорки, различные расчалочные ленты и ферменные пояса.
Элементы ферменного каркаса фюзеляжа.
На первых «этажерках» (например, самолетах типа «Фарман») он вообще не был похож на фюзеляж в общепринятом сейчас понимании. Простая безобшивочная ферма для соединения всех частей аэроплана воедино в определенном порядке. Материалом для нее служило дерево.
Но в дальнейшем с ростом скоростей и нагрузок такой фюзеляж видоизменялся. Появилась необходимость в обшивке. В качестве таковой достаточно широко применялось техническое текстильное полотно, на некоторых конструкциях даже вплоть до начала 60-х годов.
Техническая ткань ПЕРКАЛЬ.
Такое полотно представляет из себя хлопчато-бумажную ткань повышенной прочности. Наиболее известным его видом является перкаль.
Области ее применения на самом деле достаточно широки (в зависимости от толщины). Она до сих пор, например, применяется для изготовления постельного белья класса «люкс». В техническом же плане ее еще в конце 18-го века начали использовать при изготовлении корабельных парусов.
В этой области она применяется и по сей день, а в первой половине 20-го века использовалась в качестве внешней обшивки самолетов. При этом перкаль пропитывали специальными лаками (типа эмалита), что придавало ей определенную влагостойкость, а также влаго- и воздухонепроницаемость.
Ткань АСТ-100.
Две любопытные детали. 1.Слово «перкаль» в русском языке женского рода (ткань), но применительно, в частности, к авиации распространено употребление его в мужском роде. То есть перкаль – «он». 2. Перкаль в свое время получил смешное, но очень меткое прозвище «детская пеленка авиации».
Среди технических тканей, применяемых в СССР в авиастроении, помимо перкаля достаточно широко использовались (и используются при необходимости) ткани АСТ-100, АМ-100, АМ-93, имеющие улучшенные характеристики по сравнению с перкалем, хотя суть, в общем-то, оставалась той же.
В качестве фюзеляжной обшивки также применялось дерево, в облегченном варианте, конечно. Это мог быть, например, клеенный деревянный шпон или фанера малых толщин, иногда для некоторых элементов конструкции бакелитовая (дельта-древесина).
Недостатки .
Однако, ферменная конструктивно-силовая схема имела недостатки, которые в процессе довольно бурного развития авиации в конечном итоге все-таки отодвинули ее на задний план.
Обшивка таких фюзеляжей, иначе еще называемая «мягкой», конечно же была не всегда достаточно прочной. Но главное в том, что такая обшивка не работает, как силовой элемент в комплексе с ферменной конструкцией и не включена в силовую схему фюзеляжа (неработающая обшивка).
Она воспринимает только местные аэродинамические нагрузки с частичной передачей их на ферменный каркас, то есть является дополнительным элементом конструкции, обладающим ощутимой добавочной (лишней) массой, но не делающей вклада в общую силовую работу.
В общем-то, основной ее задачей является формирование более-менее обтекаемых аэродинамических поверхностей, то есть по сути уменьшение лобового сопротивления с возможной попыткой образовать некоторые замкнутые внутренние полости в фюзеляже, которым можно было бы найти полезное применение.
Мягкая обшивка самолета Sopwith Pup.
Кроме того, приемлемой долговечностью и сохранностью в процессе эксплуатации под действием атмосферных факторов мягкая обшивка тоже не отличалась. Особенно это касалось полотна. И, если военные самолеты не обладали большим сроком службы во многом из-за специфики их применения, то набиравшая обороты гражданская и транспортная авиация однозначно требовала аппараты с более длительным сроком использования.
Да и попытка использовать внутренние полости тоже была малоэффективна. В пространственной ферме достаточно сложно компоновать грузы и внутреннее оборудование из-за неизбежного наличия подкосов, растяжек и др., что, конечно, делает практически невозможным нынешнее применение таких фюзеляжей на большинстве «серьезных» самолетов, за исключением отдельных моделей легкомоторной или спортивной авиации.
«Металлизация…»
В стремлении справиться с этими и другими недостатками и как-то улучшить положение, появились опыты с применением в конструкции самолетов других материалов. Взгляды некоторых «продвинутых» изобретателей обратились к металлу, а конкретно к стали. Каркасы ферменных фюзеляжей все чаще выполнялись из стальных труб или открытых профилей, обычно с применением сварки.
Самолет REP 1.
Первым самолетом со стальным ферменным фюзеляжем считается самолет француза Роберта Эсно-Пельтри (Robert Esnault-Pelterie) REP-1. Остальная силовая конструкция этого аэроплана была деревянной, а обшивка полотняной. Самолет полетел в ноябре 1907 года. Летал он медленно (около 80 км/ч) и недалеко – порядка нескольких сотен метров.
В середине 20-х годов, когда самолеты уже, можно сказать, научились летать, стальных ферменных каркасов строилось уже больше, чем деревянных. При этом обшивка чаще всего была все еще полотняная или фанерная. Да и в качестве материала для дополнительных силовых элементов частенько использовалось дерево.
Но уже в начале 1910-х годов строились первые цельнометаллические самолеты. Как в конструкции, так и в материалах существовало определенное разнообразие, несмотря на единичные, по сути дела, экземпляры таких летательных аппаратов.
Не все из них сумели подняться в небо. Некоторые не сделали этого никогда, некоторые не с первого раза, а только после переделок. Главная причина тому была одна – большая масса. Ведь самолеты такого типа строились тогда практически наугад.
Например, первым реально полетевшим самолетом, в котором каркас фюзеляжа, крыла и обшивка были сделаны из стали стал немецкий самолет конструкции профессора Ганса Рейсснера (Hans Reissner ) сделанный при участии, содействии и, в общем-то, на деньги фирмы Junkers. Самолет был сделан по схеме «утка» и носил то же название – Ente (нем.).
Самолеты Рейсснера.
В первом варианте фюзеляж не имел обшивки. Самолет полетел не сразу, однако в мае 1912 года это все-таки произошло. В дальнейшем он летал относительно успешно, пока в январе 1913 года не произошла катастрофа с гибелью пилота.
Аппарат попал в штопор.
Однако, в течение этого же года самолет восстановили, несколько изменив его конструкцию (добавились кили). Фюзеляж получил полотняную обшивку и аэроплан продолжил полеты.
В 1915 году одним из самых известных полетевших цельно-металлических летательных аппаратов стал самолет все той же фирмы Junkers — Junkers J 1. На нем основные элементы были стальные, в том числе и обшивка всех элементов конструкции, сделанная из тонких листов стали. Летные характеристики его правда оставляли желать лучшего. Он получил прозвище Blechesel (что-то типа «жестяной осел») и в серию не пошел.
Цельностальной самолет Junkers J 1.
Вместо него достаточно массово строили следующий самолет Юнкерса –J4 (или Junkers J I (римская цифра)). Он тоже был цельнометаллическим, но не цельностальным, потому что задняя часть ферменного фюзеляжа и обшивка крыла и оперения была сделана не из стали.
Самолет Junkers JI (J4).
И, вообще-то говоря, первым цельно- металлическим самолетом, поднявшимся в воздух был самолет французов Шарля Понше и Мориса Прима (Charles Ponche, Maurice Primardо) под названием Ponche-Primard Tubavion.
Название происходило от конструкции фюзеляжа, в основе которой была стальная труба, а на ней уже «вешались» все остальные элементы. В качестве обшивки использовались листы алюминия. Фюзеляж имел обтекатели и защитные кожухи.
Самолет Ponche-Primard Tubavion.
Самолет, построенный в 1911 году, летать отказывался по причине большой массы и слабосильного мотора. После того, как с него сняли все кожухи, некоторые колеса шасси и еще кое-какие детали, он все же полетел в марте 1912 года. В дальнейшем обшивка крыла все-таки была заменена на полотняную.
Улучшенный вариант самолета Ponche-Primard Tubavion.
Масса всегда была и остается одним из основных критериев возможностей самолета. Делать элементы конструкции, обладающие традиционной прочностью металла и легкостью дерева было мечтой любого тогдашнего энтузиаста от авиации. Именно поэтому на первые позиции стал выходить не так давно освоенный в массовом производстве алюминий.
Первоначально были попытки использования чистого алюминия в виде листов для обшивки, вместо полотна.
Пример – вышеупомянутые аэропланы Tubavion и Junkers J I. Однако, чистый алюминий – металл, как известно, мягкий и непрочный, и несмотря на его очень соблазнительное качество — легкость, применение его в виде материала для силовых (работающих) элементов крайне малопродуктивно.
Например, на самолете Junkers J I обшивка была алюминиевая из листов толщиной 0,09 мм. Она была гофрирована для упрочнения и возможности восприятия некоторых нагрузок, но деформировалась и разрывалась даже при нажатии рукой, в частности во время перекатывания аппарата по земле.
Дюралевая задняя часть ферменного фюзеляжа и алюминиевая обшивка самолета Junkers J I.
Однако, на этом же самом самолете задняя часть ферменного фюзеляжа была изготовлена из другого, заслуживающего гораздо большего внимания материала. И хотя алюминий в последствии получил символическое название «крылатый металл», оно, говоря точнее, должно быть адресовано для его сплава, называющегося дюралюминий (или дюраль). Именно этот сплав является сейчас основой всей мировой авиации.
Дюралюминий значительно выгоднее алюминия в массовом и прочностном отношении. То есть практически при той же массе этот сплав обладает значительно большей твердостью, прочностью и жесткостью. Марок этого сплава достаточно много, в том числе и в разных странах. Отличия марок могут быть как в составе элементов, так и в технологии изготовления (термообработка). Однако, в основном это сплавы состоящие из легирующих добавок ( медь – около 4,5%, магний – около 1,5% и марганец – около 0,5%) и самого алюминия.
Название дюралюминий (дуралюмин, дуралюминий, дюралюмин) происходит от названия немецкого города Дюрен (Düren), где в 1909 году было впервые начато промышленное производство этого сплава. А слово дюраль, которое у нас употребляется скорее как жаргонное, на самом деле фирменное название (Dural®).
Одна из самых известных марок дюраля, производящихся в России (СССР) – Д16. Он так или иначе применен на всех самолетах, произведенных или производящихся у нас, хотя, конечно, достаточно и других более специализированных или совершенных в прочностном отношении марок(например, Д18, В65, Д19, В17, ВАД1 и др.
).
А начиналось все с первой половины 1922 года, когда в СССР был получен первый советский алюминиевый сплав, пригодный для авиастроения и не уступающий по характеристикам тогдашним немецким сплавам.
Назвали его кольчугалюминием, по названию г.Колчугино Владимирской области, в котором располагался металлургический завод. Он отличался от немецкого дюралюминия добавкой никеля (около 0,3%), иным соотношением меди и марганца, а также термообработкой.
Самолет АНТ-2, построенный полностью из кольчугалюминия.
Название со временем было заменено на традиционное и сплав получил наименование Д1, под которым используется до сих пор, хотя и не так часто из-за достаточно низких характеристик по сравнению с вновь разработанными материалами.
Появление в достаточно широкой эксплуатации дюралюминия сделало возможным выполнить обшивку в конструктивно-силовой схеме с ферменным фюзеляжем более прочной и долговечной. Для некоторых моделей самолетов листы дюраля делались гофрированными с целью повышения ее устойчивости.
Гофрированная обшивка самолета ТБ-1.
Гофрированная обшивка самолета Junkers-52
Гофрированная дюралевая обшивка фюзеляжа такой схемы могла в некоторой степени работать на восприятие изгибающего момента (на крыле она работала на кручение) и становилась таким образом «частично работающей». Однако, это «частичность» не устраняла главных недостатков ферменной конструкции. Обшивка не была включена в общую силовую схему и, по большей части, играла роль элемента с дополнительной массой.
Балочные фюзеляжи.
С развитием подходов к авиационному конструированию, освоением новых материалов и приобретением опыта появилась возможность разработки новых типов конструктивно-силовых схем, в которых обшивка уже становилась полностью рабочим элементом (рабочая обшивка).
Фюзеляж — коробчатая балка.
Наиболее рациональной для большой авиации и лишенной недостатков ферменных фюзеляжей стала конструкция, представлявшая собой тонкостенную оболочку (собственно обшивка большей или меньшей толщины), подкрепленную изнутри различными силовыми элементами (силовым каркасом или силовым набором, продольным и поперечным) и имеющая полезные внутренние объемы.
В этом случае фюзеляж называют балочным (балочный тип), то есть, говоря терминами из строительной механики , он представляет из себя тонкостенную коробчатую балку, которая закреплена на крыле и воспринимает на себя перерезывающие силы и изгибающий момент, в любом своем сечении, в горизонтальной и вертикальной плоскостях, а также крутящий момент.
В частности… Крутящий момент от вертикального оперения нагружает обшивку всего контура, создавая в ней касательные напряжения. Вертикальная сила от стабилизатора воспринимается обшивкой боковых поверхностей фюзеляжа параллельных действию силы — работа на сдвиг.
Изгибающий момент стабилизатора воспринимается обшивкой и подкрепляющими элементами верхней и нижней части фюзеляжа (растяжение-сжатие). Поперечная сила от киля также нагружает верхнюю и нижнюю части фюзеляжа, параллельные действию силы, вызывая в них касательные напряжения.
Кроме того в районе герметизированных отсеков к нагрузкам присоединяется и избыточное внутреннее давление, действующие изнутри фюзеляжа при полетах на высоте.
Активное участие в процессе восприятия нагрузок принимает работающая обшивка. Примерная схема возможного их действия показана на рисунке (по материалам ЦНИТ СГАУ).
Нагрузки, действующие на балочный фюзеляж.
Фюзеляжи балочного типа в процессе разработки различных конструкций разделились на три вида. Первый — это фюзеляж типа «монокок», во французском «мonocoque». Слово произошло от греческого «monos» – «единый» и французского «coquе» — скорлупа. В таких конструкциях внешняя оболочка, то есть обшивка, является главным силовым элементом, иногда единственным, воспринимающим все силовые факторы.
Она может быть достаточно мощной и жесткой и какие-либо дополнительные поперечные силовые элементы обычно не требуются и могут устанавливаться только в местах, где есть какая-то дополнительная сосредоточенная нагрузка, то есть какие-либо внешние подвески, присоединение крыла или каких-либо агрегатов (обычно это шпангоуты), в местах вырезов в фюзеляже или же в местах, где соединяются отдельные листы обшивки (чаще всего стрингеры).
То есть фюзеляжи самолетов по сути дела могут быть без работающего каркаса. Первые такие образцы появились уже в 1910-х годах. Это были самолеты чаще всего спортивной направленности, то есть для достижения больших скоростей. С этой целью использовались заглаженные фюзеляжи круглого сечения, имеющие ощутимо меньшее лобовое сопротивление по сравнению с ферменными.
Реплика самолета Deperdussin Monocoque.
Типичным представителем такого класса самолетов был французский спортивный аэроплан Deperdussin Monocoque. Сам принцип изготовления его фюзеляжа стал основой названия этого самолета (Monocoque).
Фюзеляж состоял из двух продольных половин, каждая из которых выклеивалась из трех слоев деревянного шпона в специальных формах в виде раковин (или скорлупы). Далее эти половины соединялись, склеивались между собой и обклеивались тканью.
Монококовые фюзеляжи достаточно дороги в изготовлении, и окончательно они потеснили ферменные только после Второй мировой войны, когда исчезла необходимость быстрого выпуска большого количества боевых самолетов.
Однако типичный монокок, хорошо воспринимая растяжение и изгиб, гораздо хуже работает на сжатие (зависит от толщины и жесткости обшивки конечно), поэтому подавляющее большинство фюзеляжей современных самолетов построено с внутренним подкрепляющим силовым набором. Такие конструктивно-силовые схемы носят название полумонокок (услиленный монокок), и в них обшивка работает совместно с продольным набором силовых элементов.
Полумонококовые конструкции, в свою очередь, бывают двух видов: балочный стрингерный (стрингерный полумонокок) и балочный лонжеронный (лонжеронный полумонокок).
Стрингерный полумонокок. Фюзеляж самолета ATR-72.
В первом работающая обшивка подкреплена продольными силовыми элементами – стрингерами. Их довольно большое количество и расположены они достаточно часто, что позволяет обшивке совместно с ними воспринимать весь изгибающий момент (помимо других нагрузок – крутящий момент и перерезывающая сила ), работая при этом на растяжение-сжатие. Устойчивость обшивки повышают шпангоуты, установленные с относительно малым шагом.
Во втором изгибающий момент воспринимается специальными продольными элементами – лонжеронами и балками. Количество их невелико и они имеют обычно большое сечение. Обшивка же, подкрепленная стрингерами, воспринимает крутящий момент и перерезывающую силу, работая только на сдвиг, и практически не участвуя в восприятия изгиба.
Лонжеронная схема. А — лонжероны, В — стрингеры, D — работающая обшивка.
На рисунке (из материалов ЦНИТ СГАУ) показаны действие усилий (перерезывающие силы, изгибающий и крутящий моменты), воспринимаемых лонжеронным фюзеляжем (общая картина).
Нагрузки, воспринимаемые в балочной лонжеронной схеме.
Основная масса современных самолетов, как уже говорилось, имеют фюзеляжи типа полумонокок. Лонжеронный вариант достаточно выгоден для военных самолетов с двигателем в хвостовой части фюзеляжа. В этом случае в фюзеляже удобно размещать узлы крепления двигателя, делать вырезы между лонжеронами под необходимые полезные объемы ( кабина, топливные баки, агрегаты) без нарушения целостности главных силовых элементов.
Стрингерные фюзеляжи выгодны для транспортных и пассажирских самолетов. Однако вырезы в таких фюзеляжах нарушают целостность силовых элементов, поэтому в таких местах требуется усиление каркаса.
Фюзеляж самолета В-17G. Стрингерный полумонокок.
Совмещенная конструкция фюзеляжа самолета Hawker Typhoon MkIB. Передняя часть — ферменная, задняя часть — полумонокок.
Самолет Hawker Typhoon MkIB.
Так как плюсы и минусы есть у всех типов и вариантов конструкций, то, в принципе, возможно их совмещение в определенном смысле в пределах одного летательного аппарата. Количество и сечение стрингеров, сечение лонжеронов и толщина обшивки может меняться в разных местах фюзеляжа. Все зависит от типа, предназначения, параметров летательного аппарата и его оборудования.
Ферменные фюзеляжи в настоящее время используются редко и в основном для самолетов малой авиации и спортивных. Примером может служит спортивный Су-26, имеющий ферменный стальной фюзеляж и стеклопластиковую обшивку на нем (стеклопластиковые панели с пенопластовым заполнителем).
Силовая конструкция самолета Су-26.
Немного геодезии.
Существует еще один тип конструктивно-силовой схемы, применявшийся в 30-х годах при изготовлении самолетов, правда значительно реже классических схем. Это так называемая геодезическая конструкция планера, то есть фюзеляжа и крыла.
В этой конструкции силовые элементы, воспринимающие нагрузки, располагаются вдоль геодезических линий. Для фюзеляжа, который по форме близок к цилиндру – это винтовые линии (спирали) и окружности. В итоге образуется сетчатая конструкция с узлами соединения элементов в многочисленных точках пересечения.
Она воспринимает крутящий момент и перерезывающие силы. Изгибающий момент воспринимают дополнительные лонжероны в фюзеляже. Силовыми элементами в этом случае служат легкие и тонкие профили. Вся конструкция отличается высокой прочностью при относительно малой массе.
Бомбардировщик Vickers Wellington.
Боевые повреждения фюзеляжа самолета Vickers Wellington.
Кроме того, она в отличие от ферменной схемы полностью оставляет свободными все внутренние полости фюзеляжа, что былохорошим плюсом особенно для больших самолетов. Также при постройке такой конструкции легче было соблюсти требуемые аэродинамические формы без больших затрат на приспособления и инструменты.
Геодезическая схема также могла быть полезна для повышения боевой живучести военных самолетов. Так как каждый элемент конструкции мог воспринимать нагрузки других элементов при их разрушении, то боевое повреждение часто не вело к фатальному разрушению всей конструкции.
По такой схеме, например, был построен британский бомбардировщик Vickers Wellington (производился в 1936-1945 годах). Однако, обшивка в этой схеме была неработающая (на Веллингтоне полотняная). С ростом скоростей полета она не выдерживала аэродинамических нагрузок, и профиль крыла деформировался. Это стало одной из причин отказа от такой схемы уже в послевоенное время.
Немного более конкретно о силовых элементах.
Продольный силовой набор.
Стрингеры. Продольные силовые элементы для подкрепления обшивки. Работают вместе с обшивкой на растяжение-сжатие, а также увеличивают ее устойчивость при работе на сдвиг от кручения фюзеляжа. Обычно устанавливаются по всей длине фюзеляжа.
Профили стрингеров и лонжеронов.
Изготавливаются из готовых профилей различной конфигурации, как замкнутой, так и разомкнутой и могут иметь различные уровни прочности. Материал — дюралюминий различных марок (например Д16 и В95), в зависимости от конкретных преобладающих условий работы стрингера.
Лонжероны (балки). В общем-то похожи на стрингеры, но имеют более мощное сечение. Часто являются одним из основных конструктивных элементов, не только фюзеляжа, но и крыла и хвостового оперения, применяются, в принципе во многих инженерных конструкциях, а не только в авиации. Многие наверняка слышали о об автомобильных лонжеронах.
Бимс в конструкции полумонокока.
Основная функция – восприятие изгибающего момента и осевых сил, т.е. работа на растяжение-сжатие.Однако, лонжерон коробчатого сечения может участвовать и в восприятии крутящего момента. Лонжероны могут быть цельными или составными, состоящими из нескольких профилей. Материал – алюминиевые сплавы и сталь различных марок.
Коробчатые лонжероны, одна из стенок которых – обшивка, часто располагают по окантовке больших вырезов в фюзеляже для их усиления. Например, в районе грузового люка на транспортных самолетах. Такие лонжероны называют бимсы.
К вспомогательному продольному силовому набору можно отнести также полы, в частности в отсеках транспортных самолетов и салонах пассажирских самолетов, основу которых составляют силовые балки.
Поперечный силовой набор.
Шпангоуты. У этого элемента две основные функции. Первая – формирование и сохранение формы фюзеляжа, точнее его поперечного сечения. Для этого предназначены нормальные шпангоуты. Они подкрепляют обшивку, то есть нагружаются внешним аэродинамическим или внутренним избыточным давлением, приходящимся на обшивку фюзеляжа. Шаг их расположения выбирается из соображений ее наиболее эффективной работы. Обычно это интервал от 150 до 600мм.
Фюзеляж-полумонокок самолета Sukhoi Superjet 100. Нормальные шпангоуты и стрингеры.
Вторая – восприятие различных сосредоточенных нагрузок большой величины типа узлов крепления и соединения тяжелого внутреннего и внешнего оборудования, двигателей, различных пилонов и подвесок, присоединение консолей крыла. Это усиленные (силовые) шпангоуты. Их количество на летательном аппарате обычно значительно меньше, чем нормальных.
Примеры усиленных рамных шпангоутов.
Силовые шпангоуты обычно изготавливаются в виде рамы (рамные), которая может быть сборной или монолитной. Сама рама работает на изгиб, распределяя внешнюю нагрузку по периметру обшивки. В любом сечении такой рамы действует и перерезывающая сила.
Усиленный рамный шпангоут с узлами крепления крыла к фюзеляжу.
Силовые шпангоуты также могут располагаться по краям больших вырезов в фюзеляже. Кроме того они используются в качестве перегородок, воспринимающих избыточное давление в гермоотсеках. В этом случае кольцевое пространство чаще всего зашивают стенкой, подкрепленной силовыми элементами типа стрингеров. Эти стенки могут иметь сферическую форму.
Обшивка. Такой же силовой элемент, участвующий в силовой работе всего фюзеляжа балочного типа. Для основной массы современных балочных фюзеляжей изготавливается из стандартных листов дюралюминия, которые формуются по очертаниям фюзеляжа. Стыковка (или нахлест) листов производится на силовых элементах (стрингерах, шпангоутах).
Наиболее распространенный способ крепления обшивки к силовому каркасу– заклепочные соединения, но может применяться сварка и склейка. Обшивка может крепиться только к продольному набору (стрингерам), только к поперечному (шпангоутам) или к тем и другим. Это, зачастую, может определять необходимую толщину (т.е. и массу) обшивки.
Первый случай хорош с точки зрения улучшения аэродинамики, так как отсутствуют вертикальные заклепочные швы и, соответственно, уменьшается аэродинамическое сопротивление. Однако, при этом обшивка с ростом нагрузок быстрее теряет устойчивость.
Чтобы этого избежать и не увеличивать ее толщину, а значит и массу всей конструкции, ее соединяют со шпангоутами. Это может делаться непосредственно или через специальные дополнительные элементы, называемые компенсаторами. В таком случае шпангоуты называют распределительными. Они дополнительно нагружаются от обшивки внутренним избыточным давлением, действующим на нее.
Второй случай, когда обшивка крепится только к шпангоутам и не подкреплена стрингерами, относится к фюзеляжам-монококам или как еще их называют обшивочным фюзеляжам. Как уже упоминалось раньше, обшивка сама по себе плохо работает на сжатие, поэтому прочность такого фюзеляжа определяется возможностями по сохранению устойчивости обшивки именно в зонах сжатия.
Чтобы эти возможности повысить для монокока есть только один способ – увеличить толщину обшивки, а значит и массу всей конструкции. Если самолет большой, то это увеличение может быть значительным. Это основная причина невыгодности фюзеляжа такого типа.
Толщина обшивки может также изменяться в разных сечениях фюзеляжа в зависимости от наличия вырезов (особенно это касается стрингерных фюзеляжей), или гермоотсеков с избыточным давлением.
Кроме того она может зависеть от места расположения обшивки на фюзеляже. Например, при воздействии собственной весовой нагрузки верхняя часть обшивки фюзеляжа работает на растяжение всей своей площадью совместно со стрингерами, а нижняя часть при этом на сжатие только площадью, подкрепленной стрингерами, поэтому и потребная толщина сверху и снизу может быть разная.
В настоящее время довольно широко применяются в качестве обшивки механически (фрезерование) или химически (травление) обработанные листы больших размеров с готовой уже переменной толщиной, а также монолитные фрезерованные панели необходимой переменной толщины с выфрезерованными подкрепляющими продольными ребрами-стрингерами.
Фрезерованные панели обшивки самолета Sukhoi Superjet 100.
Такого рода конструктивные узлы обладают большей усталостной прочностью, равномерным распределением напряжений. Отсутствует необходимость многоместной герметизации, как в заклепочных соединениях. Кроме того улучшается аэродинамика из-за снижения сопротивления в результате гораздо меньшего количества заклепочных швов.
Что касается материалов, то самым распространенным и универсальным, как уже говорилось выше, остается дюралюминий различных марок, более или менее приспособленный для различных условий работы и конструктивно-силовых схем и элементов летательных аппаратов.
Однако, при постройке самолетов, работающих в особых условиях (например, при высоком кинетическом нагреве) применяется сталь особых марок и титановые сплавы. Ярким представителем таких самолетов является легендарный МиГ-25, фюзеляж которого практически целиком сделан из стали и главный способ соединения его элементов – сварка.
—————————
Столь же значимыми, как и фюзеляж элементами любого самолета являются крыло и оперение. В силовом плане они также воспринимают усилия и передают их на фюзеляж , на котором все нагрузки уравновешиваются. Конструктивно-силовые схемы крыльев современных самолетов имеют много общего со схемами фюзеляжей. Но с этим мы ознакомимся уже в следующей статье на подобную тему….
До новых встреч.
В заключение картинки, которые не поместились в текст.
Шпангоуты фюзеляжа самолета F-106 Delta Dart (усиленные рамные и нормальные).
Рамные силовые шпангоуты фюзеляжа самолета F-16 с узлами крепления оборудования.
Силовой шпангоут для гермоотсека самолета Sukhoi Superjet 100.
Усиленный шпангоут в виде стенки гермоотсека.
Составные рамные шпангоуты.
Стрингеры и шпангоуты самолета Вoeing-747.
Ферменный каркас фюзеляжа самолета Piper PA-18.
Самолет Piper PA-18.
Типы конструктивно-силовых схем фюзеляжа; 1 — ферменная, 2 — ферменная с гофрированной обшивкой, 3 — монокок, 4 — полумонокок.
Су-26М.
Типы конструкции фюзеляжей.
Фюзеляж самолета Supermarine Spitfire. Полумонокок.
Фюзеляжи самолетов Vickers Wellington в заводском цеху.
Фюзеляж ферменный — Энциклопедия по машиностроению XXL
Ферменный фюзеляж. В фюзеляже ферменной схемы (рис. 7.1.3) силовыми элементами являются лонжероны (пояса фермы), стойки и раскосы в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Обшивка воспринимает внешние аэродинамические нагрузки и передает их па ферму. Ферма воспринимает все виды нагрузки изгибающие и крутящие моменты и перерезывающие силы. В связи с тем, что обшивка не включается в силовую схему фюзеляжа, вырезы в ней не требуют значительных усилений. Наличие стержней в ферменной конструкции затрудняет использование внутреннего объема фюзеляжа, размещение агрегатов и оборудования, их монтаж и [c.303]Конструкция САМ-14 вьшолнялась смешанной фюзеляж — ферменный, от двигателя и до конца четырехместной пассажирской кабины обшитый фанерой, а далее — полотном крыло и оперение — деревянные с полотняной обшивкой. На самолете устанавливался двигатель МВ-4 (советский вариант французского двигателя Рено) мощностью 140 л. с. Во время летных испытаний в ноябре 1939 г. и июле 1940 г. он показал лучшие по сравнению с Я-6 летные данные, но серийно не строился в связи с прекращением серийного производства двигателей типа МВ из-за их неприспособленности к условиям эксплуатации в климатических условиях СССР. [c.387]
| Рис. 7.1.3. КСС ферменной центральной части фюзеляжа вертолета Ми-1 |
Наибольшее распространение на самолетах получили фюзеляжи балочной схемы, но встречаются еще и ферменные фюзеляжи, а также ферменно-балочные. [c.240]
| Рис. 3.10. Конструктивно-силовые схемы фюзеляжей а — ферменный 6 — ферменно-балочный в — балочный стрингерный г — балочный лонже-ронный д — балочный обшивочный |
Сравнительная оценка балочного и ферменного фюзеляжей, их недостатки и преимущества [c.242]
Оценка балочного и ферменного фюзеляжей 242 (табл. 3.3) [c.416]
Пример задачи. Дальнейшие пояснения, как происходит управление с пульта ходом выполнения программы,, можно дать на примере задачи, недавно решенной с помощью системы машинной графики. Поскольку на самолете должен иметься стабилизационный парашют, то к одному из каркасных сечений фюзеляжа была присоединена ферменная конструкция, а в связи с нагрузками от этой конструкции в плоскости каркасного кольца была введена У-об-разная распорка (рис, 174) В соответствии со стандартной процедурой, перед тем как принять предложенную конструкцию, она была проанализирована. На этом этапе возник вопрос, выдержит ли введенная конструкция обычные нагрузки при любых критических условиях полета. Раньше это каркасное сечение, но [c.195]
Нормальные нервюры штампуются целиком из плакированных листов. После анодного оксидирования в серной кислоте и хроматирования стрингеры и нервюры окрашиваются так же, как и детали лонжеронов. В деревянных крыльях самолетов применяют нервюры балочного и ферменного типа. Балочные деревянные нервюры самолетов состоят из верхней и нижней полок, изготовленных из реек, фанерной стенки и стоек (рис. 145). Ферменные деревянные нервюры планеров содержат полки, раскосы и стойки. Деревянные нервюры крыла окрашивают по той же технологии, что и деревянные обшивки фюзеляжа. [c.275]
Крыло состоит из двух трапецевидных частей, крепящихся непосредственно к фюзеляжу. Профиль к концам крыльев делается тоньше, образуя поперечное V. Остов крыла деревянный, обшитый фанерой. Единственный лонжерон— коробчатого сечения, имеет полки из высококачественной сосны и фанерные сплошные стенки. Нервюры ферменной конструкции выполнены из сосновых реек, соединенных фанерными кницами. Усиленные нервюры подкреплены ажурными фанерными стенками. [c.289]
Первоначально на самолете ТЬ-4 предполагалось установить четыре двигателя М-35 жидкостного охлаждения мощностью по 1250 л.с., но в связи с тем, что они не были поставлены к заданному сроку, на опытный самолет пришлось установить шесть двигателей М-34 четыре двигателя с тянущими воздушными винтами диаметром 3,18 м на крыльях, а два двигателя — один с тянущим (диаметром 3,3 м), а другой с толкающим (диаметром 3,0 м) воздушными винтами в тандемной установке на сварной ферменной раме над фюзеляжем. [c.315]
А. С. Яковлева. Несмотря на то, что четырехместный самолет имел деревянное крыло и ферменный фюзеляж из стальных труб с полотняной обшивкой, его нельзя считать устаревшим даже в наши дни. Применение таких простейших самолетов в народном хозяйстве страны даже в 80-х — 90-х годах могло бы дать большой экономический эффект. В США в настоящее время эксплуатируется более 100 тысяч самолетов такого типа. [c.395]
Первые аэропланы начала XX века использовались практически только для демонстрационных полетов. Они летали со скоростью достаточно сильного ветра (40 — 60 км/ч) в приземных слоях атмосферы. Для обеспечения элементарной безопасности требовалось увеличить скорость, снизить влияние порывов ветра — скорость полета была единственным показателем прогресса в авиации и мерой уровня совершенства аэроплана. Она увеличивалась в результате повышения мощности моторов и совершенствования аэродинамики частей самолета (профилирование несущих поверхностей, переход от ферменного фюзеляжа к обтянутому полотном или обшитому фанерой, размещение экипажа в полузакрытых кабинах). К началу первой мировой войны скорость аэропланов достигла 120— 130 км/ч (рис. 1 и 2). Рекорд скорости, установленный на специально спроектированном гоночном самолете в 1913 г., составил 203,4 км/ч. [c.367]
С новым шасси самолет МР-1 запустили в серию, всего построили 124 машины. Конструкция самолета — простая, дешевая и прочная, в целом не отличалась от серийного сухопутного Р-1. Фюзеляж ферменный с 3-мм фанерной обшивкой. 14 серийных МР-1 из 68-го гидроавиаотряда принимали активное участие в боевых действиях во время конфликта на КВЖД в 1929 г. [c.76]Его развитием стал легкий многоцелевой самолет Як-12, в конце 1947 г. успешно испытанный и в 1948—1950 гг. строившийся серийно. По схеме это был подкосный высокоплан с неубирающимся шасси и подкосно-расчалочным хвостовым оперением. Двухлонжеронное деревянное крыло с полотняной обшивкой оснастили щелевыми закрылками и фиксированным предкрылком. Фюзеляж — ферменный из стальных труб с дюралевой обшивкой в носовой части и полотняной на деревянной опалубке — в хвостовой. В четырехместной кабине автомобильного типа допускалась установка санитарных носилок. [c.180]
В чем отличне восприятия нагрузок у фюзеляжей ферменной и ба-[ной схем [c.163]
Рациональная форма сечения детали позволяет снизить ее массу, при этом надо стремиться, чтобы материал был сосредоточен в наиболее напряженных зонах. При выборе формы сечения детали необходимо учитывать особенности ее нагружения. При растяжении обычно-применяют симметричные сплошные сечения (т. е. напряжения равномерно распределены по высоте сечения и зависят от его. площади). Для стержней, работающих на растяжение-сжатне (например, фюзеляж ферменной схемы, тяги проводки управления, подкосы крыла и шасси), определяющим является напряжение потери устойчивости, которая может быть общей и местной. При местной потере устойчивости ось стержня остается прямой, а на его поверхности появляются выпуклости. При общей потере устойчивости критические напряжения вычисляются по формуле Эйлера (см. гл. 3), из которой следует, что величина сткр зависит от момента инерции, а следовательно, и формы сечения стержня. Для увеличения Скр надо увеличивать внешний диаметр, в результате чего увеличивается масса стержня, и уменьшать толщину [c.240]
Общую сборку фюзеляжа производят в стапеле, показанном на фиг. 343. Он состоит з металлической станины ферменной конструкции с установленными -на ней деревяннымн ложементами. Каркас фюзеляжа в этом стапеле собирают в перевернутом положении, что поз- [c.286]КСС каркаса фюзеляжа а — стрипгерпо-лонжеронная б — стрингерная в — монокок г — смешанная. ферменно-балочная [c.300]
По конструкции фюзеляжи делятся на 2 основные группы а) ферменные—расчалочные и раскосные и б) шпангоутные. Как те, так и другие могут быть деревянной, металлической и смешанной конструкции. Металлические ферменные фюзеляжи по с семе почти не отличаются от деревянных. [c.72]
Как и на более ранних самолетах АНТ, основным силовым агрегатом планера самолета АНТ-40 являлись центроплан крыла с гондолами двигателей и центральная часть фюзеляжа конструктивно связанные в одно целое. К ним крепились отъемные части крыла, носовая и хвостовая части фюзеляжа. Центроплан и отъемные части крыла выполнялись двухлонжеронными. Ферменные лонжероны имели верхние и нижние пояса, изготовленные из телескопически набранных хромансилевых труб, связанных между собой раскосами, стойками и накладками. У концов отъемной части крыла ферменная конструкция лонжеронов переходила в балочную. Гладкая работающая обшивка крыла подкреплялась часто установленными нервюрами и редкими стрингерами. Крыло имело механизацию из элеронов с осевой и весовой компенсацией, значение которой было установлено уже при летных испытаниях самолета, и взлетно-посадочных щитков типа Шренка, отклоняемых на угол в 15°. На внутренней половине элерона правого пол укрыл а имелся триммер. [c.229]
Фюзеляж АНТ-25 конструктивно состоял из двух основных частей передней — ферменной конструкции, выполненной за одно целое с центропланом крыла, и хвостовой — типа полумоиокок с работающей обшивкой. К передней части фюзеляжа крепилась моторама с двигателем М-34, отделенная противопожарной перегородкой от трехместной кабины экипажа, скомпонованной в передней и хвостовой частях фюзеляжа. В кабине экипажа последовательно размещались рабочее место первого летчика под прозрачным откидным фонарем спальное место летчиков, оборудованное на верхней крышке резервного маслобака, встроенного в конструкцию центроплана рабочее место штурмана с радиосвязным и радионавигационным оборудованием, астролюком на верхней части фюзеляжа и, наконец, рабочее место второго летчика с постами управления самолетом, с обзором окружающего пространства через боковые фюзеляжные окна и с застекленной верхней откидывающейся крышкой- люка. На борту АНТ-25 предполагалось установить наиболее совершенное по тому времени пилотажное и навигационное оборудование авиагоризонт, гиромагнитный компас, гиро-и радиополукомпас, авиационный секстант, а позднее в связи с организацией полетов в высоких широтах и солнечный ука- [c.333]
Значительное влияние на выбор конструктивно-силовой схемы К-1 оказало наличие на Ремвоздухозаводе-6 в Киеве, где строился этот самолет, большого числа стальных цельнотянутых углеродистых труб, ранее использовавшихся в конструкции самолетов-разведчиков типа Вуазен, и а1р1арату-ры для их автогенной сварки. Из этих труб впервые в СССР был изготовлен полностью сварной ферменный фюзеляж без внутренних проволочных растяжек, а также центроплан, связанный с фюзеляжем в одно целое, подкосы отъемных частей крыла, вертикальное оперение. С шивка носовой части фюзеляжа К-1 до конца пассажирской кабины выполнялась из гофрированного кольчугалюминия, а остальная часть фюзеляжа обшивалась полотном. Крыло и горизонтальное оперение с изменяемым в полете углом установки изготовлялись из дерева и имели полотняную обшивку. Эта смешанная деревянно-металлическая конструкция хорошо зарекомендовала себя в эксплуатации на относительно небольших самолетах с невысокими летными данными и была применена в последующем на большинстве самолетов, созданных под руководством К. А. Калинина — на пассажирских К-3, К-4, К-5, многоцелевых К-6, К-9, К-10 и даже на самолете-гиганте К-7, где такая конструкция оказалась уже недостаточно эффективной. [c.361]
В 1941 — 1942 гг. в массовом производстве были бронированные штурмовики Ил-2 с деревянным фюзеляжем, деревянный истребитель ЛаГГ-3, истребители Як-1 и Як-7Б с деревянными крыльями предельно простой конструкции и ферменным фюзеляжем, обшитым полотном и фанерой. [c.381]
По силовой схеме фюзеляж самолета УТ-2 относится к группе ферменных смешанных жестко-расчалочных фюзеляжей, у которых носовая, центральная часть (до пятой рамы) и конец хвостовой представляют собой жесткую ферму с работающей обшивкой, а хвостовая (от пятой до десятой рамы) — расчалочную. [c.26]
Фюзеляж балочный — Энциклопедия по машиностроению XXL
Наибольшее распространение на самолетах получили фюзеляжи балочной схемы, но встречаются еще и ферменные фюзеляжи, а также ферменно-балочные. [c.240]На современных пассажирских самолетах наибольшее применение находят фюзеляжи балочно-стрингерной конструкции, в которой основными силовыми деталями являются лонжероны, стрингеры, шпангоуты и обшивка. [c.264]
| Рис. 139. Стыковые узлы фюзеляжа балочно-лонжерон-ной конструкции |
Для расчета колебаний или разработки физической модели, исходя из общих представлений и опытных данных, в конструкции ЛА выделяют части с распределенной жесткостью и части, жесткость которых принимается бесконечно большой. Для агрегатов и частей ЛА, имеющих достаточно большое удлинение, принята балочная схематизация. Упругие свойства агрегата (крыло, фюзеляж, оперение) моделируются балкон, совпадающей с осью жесткости агрегата (части). Задаются распре- [c.480]
Консольная (балочная) схема главного шасси (рис. 6.4.1, б) применяется в том случае, когда компоновка планера вертолета позволяет отказаться от пирамидальной конструкции шасси. Стойки шасси представляют собой консольные балки, прикрепленные к пилонам фюзеляжа. [c.260]
На некоторых самолетах фюзеляжи имеют смешанную конструктивную схему. Например, передняя часть представляет собой ферменную, а задняя балочную конструкции. [c.240]
В современных балочных фюзеляжах каркас выполняется из дюралюминиевых профилей, обшивка — из листового дюралюминия. [c.240]
| Рис. 3.10. Конструктивно-силовые схемы фюзеляжей а — ферменный 6 — ферменно-балочный в — балочный стрингерный г — балочный лонже-ронный д — балочный обшивочный |
Обшивка балочных фюзеляжей представляет собой дюралюминиевые листы, отштампованные по форме поверхности фюзеляжа. Она является силовым элементом конструкции. Поэтому в местах вырезов (люки, окна, двери, фонари кабин экипажей) делают местные подкрепления. [c.241]
В табл. 3.3 приведена сравнительная оценка балочного и ферменного фюзеляжей, их недостатки и преимущества. [c.241]
Сравнительная оценка балочного и ферменного фюзеляжей, их недостатки и преимущества [c.242]
Примечания. 1. По большинству предъявляемых требований балочный фюзеляж имеет преимущества, что и объясняет его широкое распространение. [c.242]
Идеальный балочный фюзеляж представляется в виде тонкостенной круглой или овальной трубы переменной по длине фюзеляжа толщины и обтекаемой формы. Больше всего к идеальной конструкции подходит балочно-обшивочный фюзеляж, в котором главным силовым элементом является обшивка. [c.242]
Оценка балочного и ферменного фюзеляжей 242 (табл. 3.3) [c.416]
Нормальные нервюры штампуются целиком из плакированных листов. После анодного оксидирования в серной кислоте и хроматирования стрингеры и нервюры окрашиваются так же, как и детали лонжеронов. В деревянных крыльях самолетов применяют нервюры балочного и ферменного типа. Балочные деревянные нервюры самолетов состоят из верхней и нижней полок, изготовленных из реек, фанерной стенки и стоек (рис. 145). Ферменные деревянные нервюры планеров содержат полки, раскосы и стойки. Деревянные нервюры крыла окрашивают по той же технологии, что и деревянные обшивки фюзеляжа. [c.275]
Характерной особенностью самолета являются две входящие в конструкцию фюзеляжа двигательные гондолы, которые начинаются с воздухозаборников и заканчиваются хвостовыми частями, в которых расположены регулируемые створки выходных сопел двигателей. Движение воздуха от воздухозаборников до выходной части сопла осевое (без поворотов). Это во многом предопределяет конфигурацию и площадь поперечного сечения фюзеляжа. Фюзеляж имеет балочную конструкцию с коваными шпангоутами. Он выполнен из титановых сплавов. [c.68]
Балочный бомбодержатель ТНЕ-250 (фиг. 299) рас считан для горизонтальной подвески одной 250-кг бомбы под пло скостями или под фюзеляжем. Применяется и на сухопутных ма шинах и на гидросамолетах. Держатель рассчитан на перегрузки возникаюш,ие при взлете с катапульты и при пикировании само лета. Балка держателя ТНЕ-250 изготовлена из и-образного профиля, скрепленного литыми распорками. От проникновения водяных брызг держатель защищен жестяным кожухом. [c.243]
Самолет с балочным фюзеляжем может быть не только монопланом, но и бипланом — это прекрасно продемонстрировали конструкторы-люби-тели на СЛА-85 в Киеве. Студенты ХАИ под руководством С. Шевченко и В. Мельника построили и привезли в Киев балочный биплан ХАИ-34 (рис. 22, Б). К сожалению, цельнодеревянная машина оказалась перетяжеленной. На ней был установлен стандартный лодочный мотор Вихрь в 28 л. с. в перевернутом положении. Его мощности, однако, явно не хватило. В результате после отрыва машина имела скоро- [c.23]
Шасси балочного типа представляет собой стойку — балку, прикрепленную к фюзеляжу или крылу, на конце которой располо- [c.422]
Основными типами фюзеляжей в планерах являются монокок, балочный и ферменный с работающей обшивкой. Ферменный фюзеляж с расчалками в планерах почти не применяется. Характеристика типов фюзеляжей приведена ниже. [c.166]
Конструкция шасси зависит от положения колера относительно узла подвески опоры на фюзеляже или крыле, места уборки, длины опоры стойки и кинематической схемы уборки. Опоры шасси могут быть ферменной, балочной или рычажной конструкции. [c.204]
Конструкция фюзеляжа — лонжеронно-балочная (стрингерная) с часто расположенными шпангоутами (шаг шпангоута 0,51 м). В средней части фюзеляжа высота стенки шпангоута равна 76,2 мм, а в верхней части фюзеляжа и под полом пассажирского салона (в районе багажно-грузовых отсеков) — 152 мм. Все шпангоуты выполнены из алюминиевых сплавов. Стрингеры, небольшие по длине, клепаются внахлестку. [c.92]
Различают три конструктивные схемы балочных фюзеляжей балочно-.чон-жеропная с мощными лонжеронами, слабыми стрингерами, шпангоутами и тонкой обшивкой, работающей на сдвиг от поперечных сил и крутящего момента [c.242]
Элементы конструкции фюзеляжей. Особенностью фюзеля жей вертолетов является то, что на них замыкаются большие реактивные крутящие моменты от несущих винтов и момент относительно поперечной оси вертолета, сильно нагружающие фюзеляж. У вертолетов одновинтовой схемы этот момент передается на фюзеляж от подредукторной рамы и уравновешивается тягой рулевого винта. У двухвинтовых вертолетов продольной схемы реактивные моменты от обоих несущих винтое уравновешиваются на фюзеляже, изгибая его в горизонтальное плоскости. Фюзеляжи одновинтовых вертолетов с рулевым винтом имеют хвостовую балку, на которой крепится хвостовой редуктор с винтом. Основными элементами фюзеляжа балочной конструкции являются продольный набор — лонжероны 1 и стрингеры 2, поперечный набор — шпангоуты 3, обшивка 4 (рис. 9.2). [c.138]
КСС каркаса фюзеляжа а — стрипгерпо-лонжеронная б — стрингерная в — монокок г — смешанная. ферменно-балочная [c.300]
В оби1,ем случае балочная силовая схема фюзеляжа включает в себя обшивку, продольные и поперечные элементы. [c.311]
Кассетные бомбодержатели несколько отличаются от балочных. Балка в виде фермы устанавливается вертикально в фюзеляже или крыльях самолета и несет на себе несколько (5—7) гнезд с замками. Расчет кассетного бомбодержателя производится по тем же нормам, что и для балочного. Замок в кассетном бомбодержателе укрепляется в балке-ферме шарнирно на двух опорах, имеет в большинстве случаев два несущих крюка, расположенных один за другим в обойме замка, и бомба на такой замок подвешивается аа два ушка. Ухваты же в кассетном бомбодержателе делаются только в том случае, когда замок выполняется с одним несущнм крюком для удерживания бомбы от поперечных колебаний. Наличие двух несущих крюков и опоры бомбы на две точки фермы создает достаточную устойчивость бомбе без ухватов. Механизм управления замками кассетного бомбодержателя выполняется как с [c.464]
Обшивки утолщенной конструкции применяются в балочнообшивочных или смешанных (балочно-стрингерных и балочнообшивочных) фюзеляжах без стрингеров и благодаря большей толщине воспринимают все виды нагрузок, действующих на фюзеляж. Они могут быть изготовлены путем фрезерования или размерного контурного травления из прессованных листов или плит [c.268]
Как и на более ранних самолетах АНТ, основным силовым агрегатом планера самолета АНТ-40 являлись центроплан крыла с гондолами двигателей и центральная часть фюзеляжа конструктивно связанные в одно целое. К ним крепились отъемные части крыла, носовая и хвостовая части фюзеляжа. Центроплан и отъемные части крыла выполнялись двухлонжеронными. Ферменные лонжероны имели верхние и нижние пояса, изготовленные из телескопически набранных хромансилевых труб, связанных между собой раскосами, стойками и накладками. У концов отъемной части крыла ферменная конструкция лонжеронов переходила в балочную. Гладкая работающая обшивка крыла подкреплялась часто установленными нервюрами и редкими стрингерами. Крыло имело механизацию из элеронов с осевой и весовой компенсацией, значение которой было установлено уже при летных испытаниях самолета, и взлетно-посадочных щитков типа Шренка, отклоняемых на угол в 15°. На внутренней половине элерона правого пол укрыл а имелся триммер. [c.229]
Попыткой продлить жизнь самолета СБ, к этому времени уже исчерпавшего практически все возможности дальнейшего развития, а также найти компромиссное решение проблемы увеличения скорости полета при сохранении хороших взлетно-посадочных данных стало создание опытного самолета ММН с двигателями М-105, предъявленного на государственные испытания в сентябре 1939 г. (см. рис. 16). Этот самолет являлся модификацией самолета СБ бис 3 и отличался от него двигателями, более совершенной формой носовой части фюзеляжа, уменьшенной на 8,5 м площадью отъемных частей крыла, значительно увеличейной площадью щитков-закрылков и горизонтального оперения, а также конструкцией отъемных частей крыла с применением балочных лонжеронов и штампованных из листа нервюр. По сравнению с серийными самолетами СБ оборонительное вооружение самолета ММН стало состоять уже не из четырех пулеметов ШКАС, а из трех — одного в кабине штурмана и двух, как обычно, в кабине стрелка, но вместо стандартной для СБ верхней турели ТУР 9 на ММН установили экранированную турель МВ-3. [c.243]
Конструктивные особенности ДБ-2 и ЦКБ-26 определили разный уровень их весового совершенства. Самолет ДБ-2 имел массу пустого, равную 5800 кг, в то время как ЦКБ-26 оказался легче почти на 1000 кг. Улучшению весовых характеристик ЦКБ-26 способствовали прежде всего выбранные параметры крыла и большая удельная нагрузка на его площадь. Небольшое удлинение позволило увеличить жесткость крыла и тем самым повысить критическую скорость флаттера, с которым тогда уже начинали сталкиваться летчики скоростных самолетов. Снижение массы крыла на ЦКБ-26 достигалось также разгрузкой его концевых частей топливными баками, вьтолненными в виде герметичных отсеков крыла. Эти баки стали прообразом современных кессон-баков, нашедших широкое применение на реактивных самолетах. Масса планера ЦКБ-26 была уменьшена, и в результате рационально спроектированной силовой схемы фюзеляжного бомбоотсека он был размещен за кабиной летчика на участке между передним и задним лонжеронами центроплана крыла. Особенностью бомбоотсека являлась установка кассетных держателей для подвески заданных техническими требованиями десяти 100-килограммовых бомб не на боковых стенках правого и левого бортов фюзеляжа, а по оси симметрии самолета. Такое решение позволило несколько уменьшить потребный для размещения бомб мидель фюзеляжа и использовать в качестве окантовывающих элементов выреза под бомболюки силовые шпангоуты стыка фюзеляжа с лонжеронами центроплана, а также осевую и бортовые нервюры центроплана, на которых дополнительно были установлены балочные держатели для наружной подвески бомб крупного калибра. На держатель, установленный на осевой нервюре, можно было подвешивать одну бомбу или т(Ч)педу массой до 1000 кг, а на держатели, установленные на бортовых нервюрах, по одной бомбе массой до 500 кг. Это позволяло самолету ЦКБ-26 в перегрузочном варианте при его использовании, например, в качестве ближнего бомбардировщика иметь максимальный бомбовый груз массой 2500 кг, значительный по тем временам для двух двигательного самолета. Масса бомбового груза самолета ДБ-2 ограничивалась 1050 кг бомб на внутренней подвеске в фюзеляже самолета и максимальной массой бомбового груза, равной 2050 кг, при использовании наружных бомбодержателей. В соответствии с треоованиями технического задания самолеты ДБ-2 и ЦКБ-26 выполнялись трехместными и имели практически одинаковую компоновку фюзеляжа (рис. 12). [c.341]
При необходимости сохранения жесткости разрезаемого профиля следует разрез компенсировать. Это можно сделать при помощи косьшки (рис. 7.50), если высоты пересекающихся профилей одинаковы. Решение упрощается при неодинаковой высоте пересекающихся элементов, например, когда полки нервюры крыла или шпангоута фюзеляжа имеют высоту большую, чем стрингер (рис. 7.51), или когда конструкция нервюры или шпангоута является балочной. Такое сочетание возможно, если при сборке базой является обшивка. Если же базой является каркас, то между пересекающимися элементами (стрингером и нервюрой или стрингером и шпангоутом, рис. 7.52) должна быть осуществлена непосредственная связь. На рнс. 7.52, а связь стрингера 1 со шпангоутом 2 осуществляется отгибом лапки 3. На рис. 7.52, б связь между стрингером 1 и шпангоутом 2 осуществлена уголком 4. Первый способ (а) дает менее прочное соединение, чем второй (б), так как позволяет ставить только одну заклепку, тогда как при втором способе число заклепок может быть большим. Недостатком первого способа является повышенная трудоемкость и трудности, [c.72]
Конструктивно-силовые схемы фюзеляжей. Элементы ко струкции, служащие для восприятия сил и моментов, образую основную силовую схему фюзеляжа. В общем случае она вклк чает в себя продольный и поперечный наборы и обшивку. Фк зеляж может быть ферменной или балочной конструкции. [c.136]
Крыло самолета Ил-86 стреловидной формы состоит из центроплана, средних частей и консолей, соединенных те.хнологически-.ми стыками (рис. 23,6). Эксплуатационных разъемов крыло не имеет. Крыло установлено на цилиндрической части фюзеляжа и прикреплено к трем силовым шпангоутам передним, средним и задним лонжеронами. Лонжероны крыла балочного типа клепаные, с поясами из прессованных профилей. [c.55]
Фюзеляж самолета В-747 — полумонокок балочно-стрингерной конструкции с кольцевыми шпангоутами с использованием длл соединения деталей каркаса и листов обшивки клея, клепки и крепежных болтов. [c.67]
Герметичный фюзеляж самолета А-ЗООВ круглого поперечного сечения с максимальным диаметром 5,64 м имеет обычную полумо-нококовую (балочно-стрингерную) конструкцию. Размеры пассажирской кабины и багажных отсеков, а также дверей и люков са- [c.105]
Конструктивно-силовые схемы фюзеляжей — Студопедия
Ферменные конструкции фюзеляжей представляют собой, как правило, пространственную ферму, состоящую из четырех плоских ферм (Рис. 30). Ферма состоит из четырех поясов, соединенных между собой стойками, распорками, раскосами (жесткий элемент) или расчалками (гибкий элемент). Элементы конструкции фермы под действием внутренних сил работают на растяжение или сжатие.
Для придания обтекаемой формы ферму покрывают обшивкой и делают специальные надстройки (гаргроты), которые увеличивают массу конструкции, но не воспринимают нагрузок, кроме воздушных.
Балочные конструкции фюзеляжей представляют собой тонкостенную балку, все элементы «которой участвуют в восприятии нагрузок. Основными элементами балочного фюзеляжа (Рис. 31) являются:
а. продольный набор — лонжероны (усиленные стрингеры) и стрингеры;
б. поперечный набор — шпангоуты ;
в. обшивка.
Поперечную силу воспринимают шпангоуты и обшивка; изгибающий момент — стрингеры, лонжероны и обшивка; крутящий момент — обшивка. Балочные фюзеляжи имеют различные конструктивно-силовые схемы:
Балочно-лонжеронные фюзеляжи (Рис. 32) состоят из лонжеронов (усиленных стрингеров), стрингеров, шпангоутов и обшивки. Такая конструкция применяется при наличии больших вырезов (фонаря летчика, отсеков шасси и т.п.), поскольку в месте выреза необходимо, для сохранения требуемой прочности и жесткости конструкции фюзеляжа на изгиб, усилить продольные элементы, окантовывающие вырез.
Балочно-стрингерные фюзеляжи (Рис. 33) состоят из стрингеров, шпангоутов и обшивки. Стрингерный набор равномерно распределяется по контуру фюзеляжа, так как изгибающий момент может действовать в различных плоскостях. Такая конструкция применяется при наличии небольших вырезов.
Балочно-обшивочные фюзеляжи (Рис. 34) состоят из обшивки и шпангоутов. Обшивка из листового материала хорошо воспринимает растягивающие нагрузки и плохо — сжимающие, поскольку при сжатии она теряет устойчивость при малых значениях σкрит. Такая конструкция применяется при отсутствии вырезов.
Обшивочная конструкция фюзеляжа с обшивкой из листового материала применяется на участках с малыми значениями изгибающего момента.
Обшивки из панелей с сотовым или другим заполнителем хорошо работают на растяжение и сжатие, и благодаря этому обшивочную конструкцию можно применять при любой величине изгибающего момента. При такой конструкции существенно снижается масса.
Рассмотренные конструктивно-силовые схемы балочных фюзеляжей в чистом виде по всей длине фюзеляжа встречаются редко, поскольку на фюзеляж действуют значительные по величине и направлению силы и моменты, а по условиям эксплуатации в конструкции необходимо предусматривать вырезы для фонаря летчика, люков, дверей, окон и т.п. По этой причине конструкция по длине фюзеляжа часто выполняется из сочетания двух, а иногда и всех трех типов балочных фюзеляжей, что вызвано стремлением получить конструкцию минимальной массы.
Конструкции элементов балочных фюзеляжей — Студопедия
Стрингеры и лонжероны (усиленные стрингеры) изготавливают из прессованных или гнутых профилей. Сечения нормальных и усиленных стрингеров (лонжеронов) могут быть самой разнообразной формы (Рис. 35).
На участке выреза устанавливают усиленные стрингеры (лонжероны), которые воспринимают большие нагрузки от изгиба. Для этой же цели в зоне выреза иногда устанавливают бимсы.
Шаг стрингеров 100…250 мм. Их крепят к обшивке и шпангоутам.
Шпангоуты по назначению бывают нормальными, служащими для подкрепления обшивки, стрингеров и придания формы фюзеляжу, и усиленными, воспринимающими поперечные сосредоточенные нагрузки от крыла, оперения, двигателя и т.д. и передающими их на обшивку. Шпангоуты работают на поперечный изгиб в своей плоскости, опираясь на обшивку.
Шпангоуты по конструкции бывают ферменные, балочные и ферменно-балочные. Ферменные шпангоуты применяются при больших размерах миделя фюзеляжа, балочные — при малых. Конструкция их аналогична конструкциям балочного и ферменного лонжеронов.
Балочные шпангоуты по конструкции бывают рамные и стеночные (Рис. 42).
Рис. 42. Конструкции шпангоутов:
а — рамный; б — стеночный
Стеночные шпангоуты, их ещё называют гермошпангоуты (служат для разделения отсеков с разными средами и давлением), состоят из листа — стенки, подкрепленного уголками для повышения допустимых критических напряжений, и полки, выполненной либо в виде отбортовки стенки, либо в виде специального профиля. В связи с необходимостью размещения внутри фюзеляжа пассажиров, грузов и т.п. приходится удалять стенку, подкрепив вырезанную часть профилем, т.е. применять рамный шпангоут.
Усиленные шпангоуты отличаются от нормальных мощностью полок и толщиной стенки. Для стыковки нормальных шпангоутов со стрингерами, в поясах рядовых шпангоутов делаются подсечки, а пояса усиленных шпангоутов не режутся. Усиленные шпангоуты, как правило, сборной конструкции, нормальные изготавливают из одной заготовки. Иногда усиленные шпангоуты изготавливают горячей штамповкой.
Обшивка фюзеляжа работает на растяжение — сжатие при изгибе фюзеляжа (совместно со стрингерами), на сдвиг — при его скручивании и срезе. Обшивка балочных фюзеляжей выполняется из листов, панелей с продольным набором, а также панелей с сотовым и другими заполнителями. Панели с заполнителем имеют по контуру и в местах соединения с шпангоутами и стрингерами специальные вкладыши, через которые осуществляется соединение.
Элементы фюзеляжа соединяются между собой клепкой, сваркой, склейкой, а также болтами. Через нормальные шпангоуты стрингеры пропускают неразрезанными, соединяя их со шпангоутами с помощью отогнутой лапки или уголка. На усиленных шпангоутах стрингеры разрезают и перестыковывают их через стенку шпангоута с помощью уголков или фитингов болтами или через полку шпангоута.
Стыковые соединения в балочных фюзеляжах бывают разъемными, или эксплуатационными, и неразъемными, или технологическими.
В балочно-лонжеронных конструкциях разъемные соединения осуществляются при помощи шарнирных узлов, установленных на лонжеронах. Узлы бывают типа ухо-вилка, вилка-гребенка, фитинговые.
В балочно-стрингерных конструкциях фюзеляжа разъемные соединения выполняются по контуру, а также при помощи фитингов и болтов. В балочно-обшивочных конструкциях фюзеляжа разъемные соединения осуществляются по контуру.
Крепить агрегаты и оборудование самолета к фюзеляжу необходимо с учетом действующих на них нагрузок. Например, узел крепления передней ноги шасси необходимо связать с продольными и поперечными элементами фюзеляжа одновременно, поскольку при разбеге и пробеге она нагружается вертикальной, горизонтальной и боковой нагрузками. Вертикальную и боковую нагрузки воспримет шпангоут, а горизонтальную — стрингеры (усиленный стрингер, бимс).
Конструктивное оформление вырезов в фюзеляже
В ферменных фюзеляжах вырезы, не нарушающие целостности фермы, не требуют силового подкрепления, а при нарушении целостности силовых элементов фермы необходимо установить дополнительные элементы, обеспечивающие прочность и жесткость конструкции. Нарушение целостности поясов фермы недопустимо.
В балочных фюзеляжах в зависимости от размеров вырезы подкрепляют по-разному:
а. малые вырезы (под смотровые лючки, заправочные горловины и т.п.) окантовывают для создания дополнительной жесткости;
б. большие вырезы (под фонарь летчика, отсек ноги шасси и т.п.) ограничивают силовыми шпангоутами и усиленными стрингерами (лонжеронами) или бимсами.
Вопросы для самопроверки
1. Назначение, нагружение и виды деформаций фюзеляжа.
2. Типы конструктивно-силовой схемы фюзеляжа и их применение.
3. Элементы конструкции балочных фюзеляжей и их назначение.
4. Виды конструкций элементов балочных фюзеляжей.
Фюзеляж — Fuselage — qaz.wiki
Фюзеляж Boeing 737 показан коричневым цветомФюзеляж ( JU г əl ɑ ʒ / ; от французского fuselé «веретенообразный») представляет собой воздушное судно «ы Основной раздел тела. Он вмещает команду, пассажиров и груз . В самолетах с одним двигателем он обычно также содержит двигатель, хотя в некоторых самолетах-амфибиях один двигатель установлен на пилоне, прикрепленном к фюзеляжу, который, в свою очередь, используется в качестве плавучего корпуса . Фюзеляж также служит для позиционирования поверхностей управления и стабилизации в определенных отношениях с подъемными поверхностями, что необходимо для устойчивости и маневренности самолета.
Типы конструкций
Сварная трубчатая ферменная конструкция фюзеляжа Piper PA-18Ферменная конструкция
Этот тип конструкции до сих пор используется во многих легких самолетах с использованием сварных стальных трубных ферм. Конструкция фюзеляжа коробчатой фермы также может быть сделана из дерева, часто покрытого фанерой. Простые коробчатые конструкции могут быть округлены путем добавления поддерживаемых легких стрингеров, позволяющих тканевому покрытию принимать более аэродинамическую форму или еще одну, приятную для глаз.
Геодезическое строительство
Конструкция фюзеляжа геодезического планера обнажена в результате боевых поврежденийГеодезические структурные элементы использовались Барнсом Уоллисом для британского Виккерса в период между войнами и во время Второй мировой войны для формирования всего фюзеляжа, включая его аэродинамическую форму. В конструкции этого типа множество плоских стрингеров наматываются на формирователи в противоположных направлениях спирали, образуя корзинообразный вид. Он оказался легким, прочным и жестким и имел то преимущество, что почти полностью был сделан из дерева. Аналогичная конструкция из алюминиевого сплава использовалась в Vickers Warwick с меньшим количеством материалов, чем потребовалось бы для других типов конструкций. Геодезическая структура также является избыточной и поэтому может выдержать локальные повреждения без катастрофических повреждений. Тканевое покрытие конструкции завершало аэродинамическую оболочку (см. Vickers Wellington для примера большого военного самолета, в котором используется этот процесс). Логическим развитием этого является создание фюзеляжей из формованной фанеры, в которой несколько листов укладываются с волокнами в разных направлениях, чтобы получить тип монокока, показанный ниже.
Раковина- монокок
В этом методе внешняя поверхность фюзеляжа также является основной конструкцией. Типичная ранняя форма этого (см. Lockheed Vega ) была построена с использованием формованной фанеры , где слои фанеры формируются над «пробкой» или внутри формы . Более поздняя форма этой структуры использует в качестве обшивки стеклоткань, пропитанную полиэфирной или эпоксидной смолой, вместо фанеры. В простой форме, используемой в некоторых самолетах любительской постройки, в качестве сердечника используется жесткий пенопласт с покрытием из стекловолокна, что исключает необходимость изготовления форм, но требует дополнительных усилий при отделке (см. Rutan VariEze ). Примером более крупного самолета из формованной фанеры является истребитель / легкий бомбардировщик de Havilland Mosquito времен Второй мировой войны . Никакой фюзеляж с фанерной обшивкой не является по-настоящему монококовым, поскольку элементы жесткости встроены в конструкцию, чтобы выдерживать сосредоточенные нагрузки, которые в противном случае могли бы деформировать тонкую оболочку. Использование формованного стекловолокна с использованием отрицательных («женских») форм (которые дают почти готовый продукт) преобладает в серийном производстве многих современных планеров . Использование формованных композитов для конструкций фюзеляжа распространяется на большие пассажирские самолеты, такие как Boeing 787 Dreamliner (с использованием литья под давлением на женских формах).
Полумонокок
Фюзеляж в разрезе с шпангоутами, стрингерами и обшивкой из алюминия.Это предпочтительный метод изготовления полностью алюминиевого фюзеляжа. Сначала ряд шпангоутов в форме поперечных сечений фюзеляжа удерживается на жестком креплении . Затем эти рамы соединяются с помощью легких продольных элементов, называемых стрингерами . Они, в свою очередь, покрыты пленкой из листового алюминия, прикрепленной клепкой или склеиванием с помощью специальных клеев. Затем приспособление разбирается и снимается с готовой оболочки фюзеляжа, которая затем оснащается проводкой, элементами управления и внутренним оборудованием, таким как сиденья и багажные отделения. Большинство современных больших самолетов строятся с использованием этой технологии, но при этом используются несколько больших секций, построенных таким образом, которые затем соединяются с помощью крепежных элементов, образуя полный фюзеляж. Поскольку точность конечного продукта во многом определяется дорогостоящим приспособлением, эта форма подходит для серийного производства, когда должно производиться много идентичных самолетов. Ранние примеры этого типа включают гражданские самолеты Douglas Aircraft DC-2 и DC-3, а также Boeing B-17 Flying Fortress . Большинство металлических легких самолетов строятся с использованием этого процесса.
И монокок, и полумонокок называются структурами «напряженной обшивки», поскольку вся или часть внешней нагрузки (т. Е. От крыльев и оперения, а также от отдельных масс, таких как двигатель) воспринимается покрытием поверхности. Кроме того, вся нагрузка от внутреннего давления переносится (как натяжение кожи ) на внешнюю кожу.
Распределение нагрузок между компонентами — это выбор конструкции, продиктованный в основном размерами, прочностью и эластичностью компонентов, доступных для строительства, а также тем, предназначена ли конструкция для «самозакрепления», не требуя полного приспособления для выравнивания.
Материалы
Вид изнутри деревянного обтянутого тканью фюзеляжа Fisher FP-202 .Ранние самолеты строились из деревянных рам, обтянутых тканью. По мере того, как монопланы стали популярными, металлические каркасы повысили прочность, что в конечном итоге привело к созданию самолетов с цельнометаллической конструкцией с металлическим покрытием всех его внешних поверхностей — впервые это было сделано во второй половине 1915 года . Некоторые современные самолеты построены из композитных материалов для основных поверхностей управления, крыльев или всего фюзеляжа, например, Boeing 787. На 787 это позволяет повысить уровень наддува и увеличить окна для комфорта пассажиров, а также снизить вес для снижения эксплуатационных расходов. . Boeing 787 весит на 1500 фунтов (680 кг) меньше, чем если бы он был полностью алюминиевым.
Windows
Лобовые стекла кабины Airbus A320 должны выдерживать удары птиц весом до 350 узлов и изготовлены из химически упрочненного стекла . Обычно они состоят из трех слоев или слоев стекла или пластика: два внутренних слоя имеют толщину 8 мм (0,3 дюйма) каждый и являются конструктивными, а внешний слой толщиной около 3 мм является барьером от повреждения посторонними предметами и истирание , часто с гидрофобным покрытием. Он должен предотвращать запотевание внутри кабины и удаление льда от −50 ° C (−58 ° F). Раньше это делалось с помощью тонких проводов, похожих на заднее окно автомобиля, но теперь это достигается с помощью прозрачного, нанометрового покрытия из оксида индия и олова, расположенного между слоями, проводящего электричество и, таким образом, передающего тепло. Изогнутое стекло улучшает аэродинамику, но критерии обзора также требуют больших стекол. Лобовое стекло кабины самолета Airbus A320 состоит из 4–6 панелей по 35 кг (77 фунтов) каждая . За время эксплуатации средний самолет проходит через три или четыре лобовых стекла , и рынок равномерно распределяется между OEM и вторичным рынком с более высокой маржой .
Окна кабины , сделанные из более легкого, чем стекло, растянутого акрилового стекла , состоят из нескольких панелей: внешнего, рассчитанного на четырехкратное максимальное давление в кабине, внутреннего для избыточности и царапины рядом с пассажиром. Акрил подвержен растрескиванию : появляется сеть мелких трещин, но их можно отполировать для восстановления оптической прозрачности. Удаление и полировка окон без покрытия обычно проводятся каждые 2–3 года.
Интеграция крыла
Самолеты типа « летающее крыло », такие как Northrop YB-49 Flying Wing и бомбардировщик Northrop B-2 Spirit , не имеют отдельного фюзеляжа; вместо этого фюзеляж представляет собой утолщенную часть конструкции крыла.
И наоборот, было небольшое количество конструкций самолетов, которые не имели отдельного крыла, но использовали фюзеляж для создания подъемной силы. Примеры включают экспериментальные конструкции подъемного корпуса Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства и летающий блиндаж Vought XF5U-1 .
Смешанное тело крыла можно рассматривать как смесь выше. Он несет полезную нагрузку в фюзеляже, создавая подъемную силу. Современный пример — Boeing X-48 . Одним из первых самолетов, использующих такой подход к конструкции, является Burnelli CBY-3 , фюзеляж которого имел форму крыла для обеспечения подъемной силы.
Галерея
Смотрите также
Ссылки
внешние ссылки
Блок II.1. Фюзеляж
Изучите и переведите следующие термины:
ферма — каркас, обычно состоящий из стропил, стоек и подкосов, поддержка крыши, моста или другой конструкции
полумонокок — относящиеся к воздушным судам или обозначающие их или конструкции транспортных средств, сочетающие несущую оболочку со встроенным кадры
напряжение — состояние в натянутом состоянии
сжатие — г. действие сжатия или сжатия
гибка — быть сформированный или выдавленный изгибом или углом
сдвиг напряжение — а деформация, создаваемая давлением в структуре вещества, когда его слои сдвинуты вбок друг относительно друга
кручение — есть скручивающий эффект на что-то, например, кусок металла или орган кузова
нагрузка — тяжелая или громоздкая вещь, которую несут или вот-вот будут перевезено
каркас — это конструкция, которая образует опору или каркас для чего-то
перетяжка — продольная тормозящая сила, создаваемая воздухом или другой жидкостью окружающий движущийся объект
стрингер — а продольный элемент конструкции каркаса, особенно каркаса корабль или самолет
переборка — а перегородка или перегородка между отдельными отсеками внутри корабля, самолет или другое транспортное средство
Текст 1.
Прочтите и переведите следующий текст на украинском языке.
Фюзеляж
Слово Фюзеляж образован от французского слова fuseler, которое означает « to рационализировать ». Фюзеляж должен быть прочным и обтекаемым, так как он должен выдерживать силы , что создаются в полете. Здесь находится рейс . экипаж , пассажиры и груз. Фюзеляжи классифицируются по расположение их силового сопротивления структуры .Типы фюзеляжей, которые мы будем изучать: ферма и полумонокок . На самолет в полете действуют пять типов напряжений: напряжение , сжатие, изгиб , ножницы , и кручение.
Напряжение: Напряжение — это напряжение, которое стремится к разбирать вещи.
Когда ты попробуйте в обрыв веревки длиной , вы испытываете стресс, который называется напряжением.
Сжатие: Сжатие противоположно напряжению.Это стресс, который до нажмите материалы вместе . Когда вы схватите футбольный мяч в оба конца и толкать, мяч подвергается сжатию. Посадка стойки шестерни из Самолет также подвержен сжатию.
Гибка: Этот тип напряжения сочетает в себе растяжение и сжатие. Ставишь а напряжение изгиба на а бар когда вы берете его обеими руками и соединяете концы вместе или когда вы изгибаете а скрепка .Крыло лонжероны (внутренний конструктивные элементы) подвергаются изгибу во время полета. Нижний сторона лонжерона подвергается растяжению, а верхняя сторона — подвергается сжатию. Очевидно, что некоторые материалы сломаются раньше они гнутся и часто неприемлемы для авиастроения.
Сдвиг напряжение: напряжение сдвига вызывается силами скольжение или скольжение одной части материала относительно другой части . Это напряжение, которое прикладывается к деревянному бруску , зажатому в тисках а ты чип прочь у него молотком и зубилом . Этот тип напряжения также возникает, когда два куска металла скреплены болтами. вместе, разлучены скольжение один над другим или когда точишь ножом карандаш. Заклепки в самолете предназначены к носить только ножницы . Болты , как правило, несут только сдвиг, но иногда они несут и сдвиг, и напряжение.
Торсион: Кручение — это напряжение, которое стремится к искажать скручиванием. При затягивании возникает скручивающая сила гайка на болте .Авиационный двигатель оказывает скручивающее усилие на коленчатый вал . или турбина ось . Всего участников (или основные части) самолета подвергаются одному или нескольким из эти напряжения упомянуты в пп. Иногда у члена альтернативный напряжения , например, сжатие в одно мгновение и растяжение в следующее. Некоторые участники может переносить только один вид стресса. Проволока и кабели, например, обычно несут только напряжение.
Поскольку любой член сильнее при сжатии или растяжении, чем при изгибе, элементы нести конец грузы лучше чем сторона загружает .Для этого дизайнеры выстраивают элементы в виде ферма, или жесткая фреймворк. Чтобы ферма была жесткой, она должна полностью состоять из треугольники. Когда нагрузка на ферму действует в одном направлении, каждый альтернативный член несет напряжение, в то время как другие элементы несут сжатие. Когда нагрузка обратная, элементы, которые теперь несли сжатие, подвергаются напряжению, а те, которые несли напряжение, находятся под сжатие. Сама ферма состоит из сварной конструкции . трубчатая стальная конструкция с лонжеронами (горизонтальный члены) и диагональ подтяжки .Эти особенности делают его жестким, прочным и легким. Ферма покрыта с металлом или тканевый чехол чтобы меньше лобовое сопротивление будет быть сгенерирован. Чтобы произвести гладкий поверхность , тканевый чехол надевается на обтекатель полоски , которые представляют собой тонкие плоские полоски дерева или металла. Эти планки обтекателя ход длина фюзеляжа в соответствии с направлением полета.
В полумонокок — наиболее часто используемая конструкция для современных, высокопроизводительный Самолет .Полумонокок буквально означает половина одиночный снаряд . Здесь внутренних подтяжки а так же скин сам нести стресс. К внутренним распоркам относятся продольные (продольные) стержни называется стрингерами и вертикальный переборка . Конструкцию полумонокока проще оптимизировать, чем ферму . Структура . Так как обшивка полумонокока структура должен нести большую часть прочности фюзеляжа, он будет толще в в некоторых местах, чем в других местах.Другими словами будет толще в тех местах, где нагрузка на него наибольшая.
От TTSA
Фюзеляж
| Эта страница предназначена для учащихся колледжей, старших и средних школ. Для младших школьников более простое объяснение информации на этой странице: доступно на Детская страница. |
Самолеты являются транспортными средствами, которые предназначены для переехать люди и грузы из одного места в другое. Самолеты бывают во многих другой формы и размеры в зависимости от предназначение самолета. Самолет, показанный на этот слайд представляет собой авиалайнер с турбинным двигателем, который был выбран в качестве представительский самолет.
Фюзеляж , или корпус самолета, представляет собой длинную полую трубу, которая держит вместе все части самолета.Фюзеляж полый для уменьшения вес. Как и у большинства других частей самолета, форма фюзеляжа обычно определяется предназначением самолета. А сверхзвуковой истребитель имеет очень тонкий, обтекаемый фюзеляж для уменьшения сопротивление, связанное с высокой скоростью полета. An У авиалайнера более широкий фюзеляж, чтобы перевозить максимальное количество пассажиров. На авиалайнере пилоты сидят в кабине в передней части фюзеляж. Пассажиры и груз перевозятся в задней части Фюзеляж и топливо обычно хранится в крыльях.Для истребителя, кабина обычно находится на верхней части фюзеляжа, вооружение переносится на крылья, а двигатели и топливо размещены в задней части фюзеляжа.
В вес самолета распределяется по всему самолету. Фюзеляж вместе с пассажирами и грузом вносит значительный вклад в часть веса самолета. В центр тяжести самолета — это среднее расположение веса, и обычно расположен внутри фюзеляжа.В полете самолет вращается вокруг центра тяжести из-за крутящие моменты генерируется лифт, руль направления и элероны. Фюзеляж должен быть достаточно прочным, чтобы выдерживать эти моменты.
Деятельность:
Экскурсии с гидом
- Части самолета:
- Фюзеляж:
Навигация..
- Руководство для начинающих Домашняя страница
Trup — Фюзеляж — qaz.wiki
Trup (f ju z əl ɑː ʒ /, z francouzského fuselé «vřeteno ve tvaru») je letadlo je hlavní část těla. Obsahuje posádku, cestující a náklad. V jednomotorových letadlech bude obvykle obsahovat také motor, i když v některých obojživelných letadlech je jediný motor namontován na pylonu připojeném k trupu, který se zase používouc trupu.Trup také slouží k umístění řídicích a stableizačních ploch ve specificických vztazích ke zvedacím plochám, což je vyžadováno pro stabilitu a manévrovatelnost letadla.
Другая структура
Piper PA-18 изготовленная трубчатая пршиградова конструкционная трубаСтруктура крови
Tento typ konstrukce se stále používá v mnoha lehkých letadlech využívajících svařované ocelové trubkové vazníky. Konstrukce trupu trupu může být také postavena ze dřeva — často pokrytého překližkou.Jednoduché krabicové структуры mohou být zaobleny přidáním podporovaných lehkých nosníků, což umožňuje textilnímu potahu vytvořit aerodynamičtější tvar nebo jeden příje omnější.
Geodetická konstrukce
Geodetické konstrukční prvky použil Barnes Wallis pro britské Vickers mezi válkami a do druhé světové války k vytvoření celého trupu včetně jeho aerodynamického tvaru. U tohoto typu konstrukce je několik formovacích pásů plochých pásů navinuto kolem formovačů v opačných směrech spirály, čímž se vytvoří vzhled podobný košům.Ukázalo se, že je lehký, pevný a tuhý a mělo tu výhodu, že byl vyroben téměř výhradně ze dřeva. Подобная конструкция поуживайси хлиниковой слитину была поужита ве Виккерс Уорвик с меншим множеством материалов, не было бы пожадовано про jiné конструкционные типы. Geodetická Struktura je také nadbytečná, a tak může přežít lokalizované poškození bez katastrofického selhání. Aerodynamický plášť doplnil látkový potah přes konstrukci (příklad velkého válečného letadla, které tento process používá, viz Vickers Wellington).Logickým vývojem toho je vytvoření trupů pomocí lisované překližky, ve které je položeno více listů s obilím v různých směrech, aby se získal níže uvedený monokokový тип.
Monokoková skořápka
U této metody je vnější povrch trupu také primární Strukturou. Типичная ранняя форма фото (например, Lockheed Vega) была поставлена после того, как были добавлены прозрачные объекты, и где вы могли найти правильные ответы на ваши вопросы. Поздейши форма этой структуры поужива яко кузи ткани зе скленених влакен импрегнаноу полиэстерем небо эпоксидной прыщи місто пршеклизки.Jednoduchá forma tohoto typu používaná v některých amatérsky vyrobených letadlech používá jako jádro tuhý Expandovaný pěnový plast s krytinou ze skleněných vláken, crytinou ze skleněných vláken, crytinou ze skleněných vláken, cožží elluje nutížiži. Příkladem většího letadla z lisované překližky je stíhací / lehký bombardér Mosquito de Havilland z druhé světové války. Ádný trup z překližky není skutečně monokokový, protože do konstrukce jsou zabudovány výztužné prvky, které přenášejí koncentrovaná břemena, která by jinak vybočila tenkový.V sériové výrobě mnoha moderních kluzáků převažuje použití formovaných skleněných vláken s použitím negativních («ženských») передняя часть (které dávají téměří hotový produkt). Поузити тварованых композитов про конструкцию трупа, что на большой особой летадле, яко е Боинг 787 Dreamliner (помогите сформировать тлакем на форме про тела).
Полумонокок
Dělený trup s ramy, nosníky a pláštěm z hliníkuToto je upřednostňovaný způsob konstrukce celohliníkového trupu.Nejprve je на pevném přípravku držena řada ramů ve tvaru průřezů trupu. Tyto rámy jsou pak spojeny s lehkými podélnými prvky zvanými podélníky. Ty jsou zase pokryty vrstvou z hliníkového plechu, připevněny nýtováním nebo lepením pomocí speciálních lepidel. Svítidlo je poté rozebráno a sejmuto z dokončené skořepiny trupu, která je poté vybavena kabeláží, ovládacími prvky a vnitřním vybavením, jako jsou sedadla a zavazadlové košazadlové. Většina moderních velkých letadel se vyrábí pomocí této techniky, ale používá se několik velkých sekcí konstruovaných tímto způsobem, které se pak spojí spojovacími prostvoedky a vyrábí spojovacími prostvoedky.Protože přesnost konečného produktu je do značné míry dána nákladným přípravkem, je tato forma vhodná pro sériovou výrobu, kde se má vyrábět velké množství identityických letadem. Мези првни пршиклады фото типа гражданского летадла Дуглас Самолет DC-2 и DC-3 летательный самолет Boeing B-17. Většina kovových lehkých letadel je konstruována pomocí tohoto schemeu.
Jak monocoque, tak semi-monocoque se označují jakostruktury «namáhané kže», protože celá nebo část vnějšího zatížení (tj.Z křídel a ocasních ploch a z diskrétních hmot, jako je motor) je převzata povrchovou krytinou. Kromě toho je veškerá zátěž z vnitřního natlakování přenášena (jako napětí kůže ) vnější kží.
Poměr zatížení mezi komponentami je výběrem designu, který je dán převážně rozměry, pevností a pružností komponentů dostupných pro konstrukci a zda má být design «zamérován jakoplus».
Materiály
Pohled zevnitř na dřevěný, tkaninou potažený trup Fisher FP-202.Časná letadla byla postavena z dřevěných rámů potažených látkou. Jak se jednoplošníky staly populárními, kovové ramy zvyšovaly pevnost, což nakonec pvedlo k celokovovým letadlům s kovovým potahem pro všechny jeho vnější povrchy — to by roové polo povépvé. Některá Moderni letadla js konstruová г kompozitní materiálů про hlavní řídicí plochy, křídla Нево Cely TRUP, яко JE Boeing 787. U modelu 787 umožňuje Vyšší úroveň přetlakování větší Okna про pohodlí cestujících я nižší hmotnost про snížení provozních nákladů.Boeing 787 váží o 1 500 lb méně, než kdyby šlo o celohliníkovou sestavu.
Окна
Челни скла кокпиту на Airbusu A320 должны быть на размахе до 350 узлов и вырбена из химикы вызтуженого скла. Obvykle с skládají г tří vrstev Nebo vrstev г skla Nebo plastu: Vnitřní DVE jsou Kazda о tloušťce 8 мм в jsou konstrukční, zatímco vnější vrstva о tloušťce ася 3 мм představuje bariéru проти poškození cizími предметыРекламные otěru, Casto с hydrofobním povlakem. Je třeba zabránit zamlžení v kabině a de-ledu v rozsahu -50 ° C (-58 ° F), to bylo předtím provdeno tenkých drátů podobnými k oknu zadního vozu, ale nyní jee transparent oxidní, nm. vrstvami, elektricky vodivé a tím přenášející teplo.Zakřivené sklo zlepšuje aerodynamiku, ale kritéria zraku vyžadují také větší tabule. На самолете Airbusu A320, который находится на расстоянии 35 кг (77 фунтов), есть склон, расположенный на 4–6 панелях. Během své životnosti prochází průměrné letadlo třemi nebo čtyřmi čelními skly a trh je rovnoměrně rozdělen mezi OEM a vyšší marže na trhu s náhradními díly.
Okna kabiny, vyrobená z mnohem lehčího než akrylátové sklo natažené sklem, se skládají z několika okenních tabulek: vnějšího, které podporuje čtyřnásobekAkrylát je náchylný k popraskání: objeví síť jemných trhlin, ale může být vyleštěn обновить optickou transparentnost, odstranění a leštění obvykle podstoupit každené 2-3 roky na nepota.
Integrace křídla
Letadla s „létajícím křídlem“, jako je například Flying Wing Northrop YB-49, бомбардировщик Northrop B-2 Spirit, nemají samostatný trup; místo toho by l trup zesílená část konstrukce křídla.
Naopak se objevil malý počet návrhů letadel, která nemají samostatné křídlo, ale k vytvoření vztlaku používají trup.Mezi příklady patří Experimentální konstrukce zvedacích těles Národního úřadu pro letectví a kosmonautiku létající klapka Vought XF5U-1.
Smíšené křídlo těleso může být považován za směs shora. Nosí užitečné zatížení v trupu, který vytváří vztlak. Новодоходный самолет Боинг Х-48. Jedním z prvních letadel využívajících tento konstrukční přístup je Burnelli CBY-3, jehož trup měl tvar křídla, aby vytvořil vztlak.
Галерея
Внешний вид
Номер ссылки
externí odkazy
определение фюзеляжей и синонимов фюзеляжей (английский)
Фюзеляж (/ ˈfjuːzəlɑːʒ /; от французского fuselé «веретенообразный») — это основная часть корпуса самолета, в которой находятся экипаж, пассажиры или груз.В самолетах с одним двигателем он обычно содержит двигатель, хотя в некоторых самолетах-амфибиях один двигатель установлен на пилоне, прикрепленном к фюзеляжу, который, в свою очередь, используется в качестве плавучего корпуса. Фюзеляж также служит для позиционирования поверхностей управления и стабилизации в определенных отношениях с подъемными поверхностями, что необходимо для устойчивости и маневренности самолета.
Виды строений
Ферменная конструкция
Этот тип конструкции все еще используется во многих легких самолетах с использованием сварных стальных трубных ферм.Конструкция фюзеляжа коробчатой фермы также может быть изготовлена из дерева — часто покрытого фанерой — как это видно на этом фюзеляже Ibis canard. Простые коробчатые конструкции могут быть округлены путем добавления поддерживаемых легких стрингеров, позволяющих тканевому покрытию принимать более аэродинамическую форму или еще одну, приятную для глаз.
Геодезическое строительство
Основная статья: Геодезический планер Конструкция фюзеляжа геодезического планера обнажена в результате боевых поврежденийГеодезические структурные элементы использовались Барнсом Уоллисом для британского Vickers в период между войнами и во время Второй мировой войны, чтобы сформировать весь фюзеляж, включая его аэродинамическую форму.В конструкции этого типа множество плоских стрингеров наматываются на формирователи в противоположных направлениях спирали, образуя корзинообразный вид. Он оказался легким, прочным и жестким и имел то преимущество, что почти полностью был сделан из дерева. Подобная конструкция из алюминиевого сплава использовалась в Vickers Warwick с меньшим количеством материалов, чем требовалось бы для других типов конструкций. Геодезическая структура также является избыточной и поэтому может выдержать локальные повреждения без катастрофических отказов.Тканевое покрытие конструкции завершало аэродинамическую оболочку (см. Vickers Wellington для примера большого военного самолета, в котором используется этот процесс). Логическим развитием этого является создание фюзеляжей из формованной фанеры, в которой несколько листов укладываются с волокнами в разных направлениях, чтобы получить тип монокока, показанный ниже.
Корпус-монокок
В этом методе внешняя поверхность фюзеляжа также является основной конструкцией. Типичная ранняя форма этого (см. Lockheed Vega) была построена с использованием формованной фанеры, где слои фанеры формируются над «пробкой» или внутри формы.Более поздняя форма этой структуры использует стеклоткань, пропитанную полиэфирной или эпоксидной смолой, вместо фанеры, в качестве кожи. В простой форме, используемой в некоторых самолетах любительской постройки, в качестве сердечника используется жесткий пенопласт с покрытием из стекловолокна, что исключает необходимость изготовления форм, но требует дополнительных усилий при отделке (см. Rutan VariEze). Примером более крупного самолета из формованной фанеры является истребитель / легкий бомбардировщик De Havilland Mosquito времен Второй мировой войны. Ни один фюзеляж с фанерной обшивкой не является по-настоящему монококовым, поскольку элементы жесткости включены в конструкцию, чтобы выдерживать сосредоточенные нагрузки, которые в противном случае могли бы деформировать тонкую обшивку.Использование формованного стекловолокна с использованием отрицательных («женских») форм (которые дают почти готовый продукт) преобладает в серийном производстве многих современных планеров. Использование формованных композитных материалов для конструкций фюзеляжа распространяется на большие пассажирские самолеты, такие как Boeing 787 Dreamliner (с использованием литья под давлением на охватывающих формах).
Полумонокок
Фюзеляж в разрезе с шпангоутами, стрингерами и обшивкой из алюминия.Это предпочтительный метод изготовления полностью алюминиевого фюзеляжа.Сначала серию шпангоутов в форме поперечных сечений фюзеляжа удерживают на жестком креплении. Затем эти рамы соединяются с помощью легких продольных элементов, называемых стрингерами. Они, в свою очередь, покрыты пленкой из листового алюминия, прикрепленной клепкой или склеиванием с помощью специальных клеев. Затем приспособление разбирается и снимается с готовой оболочки фюзеляжа, которая затем оснащается проводкой, элементами управления и внутренним оборудованием, таким как сиденья и багажные отделения. Большинство современных больших самолетов строятся с использованием этой техники, но используют несколько больших секций, построенных таким образом, которые затем соединяются с помощью крепежных элементов, чтобы сформировать полный фюзеляж.Поскольку точность конечного продукта во многом определяется дорогостоящим приспособлением, эта форма подходит для серийного производства, когда должно быть произведено большое количество идентичных самолетов. Ранние примеры этого типа включают гражданские самолеты Douglas Aircraft DC-2 и DC-3, а также Boeing B-17 Flying Fortress. Большинство металлических легких самолетов строятся с использованием этого процесса.
Как монокок, так и полумонокок, называются структурами «напряженной обшивки», поскольку вся внешняя нагрузка или ее часть (т.е.е. от крыльев и оперения, а также от отдельных масс, таких как двигатель) берется за счет покрытия поверхности. Кроме того, вся нагрузка от внутреннего давления переносится (как натяжение кожи ) внешней обшивкой.
Распределение нагрузок между компонентами — это выбор конструкции, в значительной степени продиктованный размерами, прочностью и эластичностью компонентов, доступных для строительства, и тем, предназначена ли конструкция для «самозажимания», не требуя полного приспособления для выравнивания .
Материалы
Ранние самолеты были построены из деревянных рам, обтянутых тканью. Когда монопланы стали популярными, металлические каркасы повысили прочность, что в конечном итоге привело к созданию цельнометаллических самолетов с металлическим покрытием всех поверхностей. Некоторые современные самолеты изготавливаются из композитных материалов для основных поверхностей управления, крыльев или всего фюзеляжа, например, Boeing 787. На 787 это позволяет повысить уровень наддува и увеличить окна для комфорта пассажиров, а также снизить вес для снижения эксплуатационных расходов. .
Интеграция крыла
Самолеты с «летающим крылом», такие как Northrop YB-49 Flying Wing и бомбардировщик Northrop B-2 Spirit, не имеют отдельного фюзеляжа; вместо этого фюзеляж представляет собой утолщенную часть конструкции крыла.
Напротив, было небольшое количество конструкций самолетов, которые не имели отдельного крыла, но использовали фюзеляж для создания подъемной силы. Примеры включают экспериментальные конструкции подъемного корпуса НАСА и летающий блинчик Vought XF5U-1.
Составное крыло можно рассматривать как смесь вышеперечисленного.Он несет полезную нагрузку в фюзеляже, создавая подъемную силу. Современный пример — Boeing X-48. Одним из первых самолетов, использующих такой подход к конструкции, является Burnelli CBY-3, фюзеляж которого имел форму крыла для обеспечения подъемной силы.
Галерея
См. Также
Внешние ссылки
определение фюзеляжа и синонимов фюзеляжа (английский)
Фюзеляж (/ ˈfjuːzəlɑːʒ /; от французского fuselé «веретенообразный») — это основная часть корпуса самолета, в которой находятся экипаж, пассажиры или груз.В самолетах с одним двигателем он обычно содержит двигатель, хотя в некоторых самолетах-амфибиях один двигатель установлен на пилоне, прикрепленном к фюзеляжу, который, в свою очередь, используется в качестве плавучего корпуса. Фюзеляж также служит для позиционирования поверхностей управления и стабилизации в определенных отношениях с подъемными поверхностями, что необходимо для устойчивости и маневренности самолета.
Виды строений
Ферменная конструкция
Этот тип конструкции все еще используется во многих легких самолетах с использованием сварных стальных трубных ферм.Конструкция фюзеляжа коробчатой фермы также может быть изготовлена из дерева — часто покрытого фанерой — как это видно на этом фюзеляже Ibis canard. Простые коробчатые конструкции могут быть округлены путем добавления поддерживаемых легких стрингеров, позволяющих тканевому покрытию принимать более аэродинамическую форму или еще одну, приятную для глаз.
Геодезическое строительство
Основная статья: Геодезический планер Конструкция фюзеляжа геодезического планера обнажена в результате боевых поврежденийГеодезические структурные элементы использовались Барнсом Уоллисом для британского Vickers в период между войнами и во время Второй мировой войны, чтобы сформировать весь фюзеляж, включая его аэродинамическую форму.В конструкции этого типа множество плоских стрингеров наматываются на формирователи в противоположных направлениях спирали, образуя корзинообразный вид. Он оказался легким, прочным и жестким и имел то преимущество, что почти полностью был сделан из дерева. Подобная конструкция из алюминиевого сплава использовалась в Vickers Warwick с меньшим количеством материалов, чем требовалось бы для других типов конструкций. Геодезическая структура также является избыточной и поэтому может выдержать локальные повреждения без катастрофических отказов.Тканевое покрытие конструкции завершало аэродинамическую оболочку (см. Vickers Wellington для примера большого военного самолета, в котором используется этот процесс). Логическим развитием этого является создание фюзеляжей из формованной фанеры, в которой несколько листов укладываются с волокнами в разных направлениях, чтобы получить тип монокока, показанный ниже.
Корпус-монокок
В этом методе внешняя поверхность фюзеляжа также является основной конструкцией. Типичная ранняя форма этого (см. Lockheed Vega) была построена с использованием формованной фанеры, где слои фанеры формируются над «пробкой» или внутри формы.Более поздняя форма этой структуры использует стеклоткань, пропитанную полиэфирной или эпоксидной смолой, вместо фанеры, в качестве кожи. В простой форме, используемой в некоторых самолетах любительской постройки, в качестве сердечника используется жесткий пенопласт с покрытием из стекловолокна, что исключает необходимость изготовления форм, но требует дополнительных усилий при отделке (см. Rutan VariEze). Примером более крупного самолета из формованной фанеры является истребитель / легкий бомбардировщик De Havilland Mosquito времен Второй мировой войны. Ни один фюзеляж с фанерной обшивкой не является по-настоящему монококовым, поскольку элементы жесткости включены в конструкцию, чтобы выдерживать сосредоточенные нагрузки, которые в противном случае могли бы деформировать тонкую обшивку.Использование формованного стекловолокна с использованием отрицательных («женских») форм (которые дают почти готовый продукт) преобладает в серийном производстве многих современных планеров. Использование формованных композитных материалов для конструкций фюзеляжа распространяется на большие пассажирские самолеты, такие как Boeing 787 Dreamliner (с использованием литья под давлением на охватывающих формах).
Полумонокок
Фюзеляж в разрезе с шпангоутами, стрингерами и обшивкой из алюминия.Это предпочтительный метод изготовления полностью алюминиевого фюзеляжа.Сначала серию шпангоутов в форме поперечных сечений фюзеляжа удерживают на жестком креплении. Затем эти рамы соединяются с помощью легких продольных элементов, называемых стрингерами. Они, в свою очередь, покрыты пленкой из листового алюминия, прикрепленной клепкой или склеиванием с помощью специальных клеев. Затем приспособление разбирается и снимается с готовой оболочки фюзеляжа, которая затем оснащается проводкой, элементами управления и внутренним оборудованием, таким как сиденья и багажные отделения. Большинство современных больших самолетов строятся с использованием этой техники, но используют несколько больших секций, построенных таким образом, которые затем соединяются с помощью крепежных элементов, чтобы сформировать полный фюзеляж.Поскольку точность конечного продукта во многом определяется дорогостоящим приспособлением, эта форма подходит для серийного производства, когда должно быть произведено большое количество идентичных самолетов. Ранние примеры этого типа включают гражданские самолеты Douglas Aircraft DC-2 и DC-3, а также Boeing B-17 Flying Fortress. Большинство металлических легких самолетов строятся с использованием этого процесса.
Как монокок, так и полумонокок, называются структурами «напряженной обшивки», поскольку вся внешняя нагрузка или ее часть (т.е.е. от крыльев и оперения, а также от отдельных масс, таких как двигатель) берется за счет покрытия поверхности. Кроме того, вся нагрузка от внутреннего давления переносится (как натяжение кожи ) внешней обшивкой.
Распределение нагрузок между компонентами — это выбор конструкции, в значительной степени продиктованный размерами, прочностью и эластичностью компонентов, доступных для строительства, и тем, предназначена ли конструкция для «самозажимания», не требуя полного приспособления для выравнивания .
Материалы
Ранние самолеты были построены из деревянных рам, обтянутых тканью. Когда монопланы стали популярными, металлические каркасы повысили прочность, что в конечном итоге привело к созданию цельнометаллических самолетов с металлическим покрытием всех поверхностей. Некоторые современные самолеты изготавливаются из композитных материалов для основных поверхностей управления, крыльев или всего фюзеляжа, например, Boeing 787. На 787 это позволяет повысить уровень наддува и увеличить окна для комфорта пассажиров, а также снизить вес для снижения эксплуатационных расходов. .
Интеграция крыла
Самолеты с «летающим крылом», такие как Northrop YB-49 Flying Wing и бомбардировщик Northrop B-2 Spirit, не имеют отдельного фюзеляжа; вместо этого фюзеляж представляет собой утолщенную часть конструкции крыла.
Напротив, было небольшое количество конструкций самолетов, которые не имели отдельного крыла, но использовали фюзеляж для создания подъемной силы. Примеры включают экспериментальные конструкции подъемного корпуса НАСА и летающий блинчик Vought XF5U-1.
Составное крыло можно рассматривать как смесь вышеперечисленного.Он несет полезную нагрузку в фюзеляже, создавая подъемную силу. Современный пример — Boeing X-48. Одним из первых самолетов, использующих такой подход к конструкции, является Burnelli CBY-3, фюзеляж которого имел форму крыла для обеспечения подъемной силы.