Будуємо літак суцільнометалеві конструкції (msamolet) розсилка
Я радий вітати всіх передплатників даної розсилки! Не дивлячись на те, що спочатку я планував все матеріали, що з'являються на сайті публікувати і в розсилці, не завжди це можливо. Зокрема матеріал про Подовжньої статичної стійкості і керованості з велику кількість формул, які найзручніше було представляти в графіку поміщати в розсилку не було ніякого сенсу. Тому його я Вам пропоную прочитати на сайті. А щоб не дала з розсилки просто список посилань - публікую статтю і суцільнометалевих конструкціях літаків.
Конструкції літаків з листового металу є найбільш поширеними при будівництві літальних апаратів, вони широко використовуються у великій авіації протягом останніх п'ятдесяти років. Крім того, фактично в конструкціях інших літаків листовий метал використовується в тій чи іншій мірі, незалежно буде це приладова панель в літаку з композитних матеріалів, протипожежна перегородка в дерев'яному або обшивка носка крила в літаку з м'якою обшивкою.
Класичною суцільнометалевої конструкцією можна вважати полумонокок з працюючою обшивкою. В цьому випадку обшивка сприймає навантаження спільно з шпангоутами, лонжеронами і стрінгерами. Елементи конструкції в основному з'єднуються заклепками.
Суцільнометалеві авіаційні конструкції замінили трубчасті і дерев'яні конструкції з тканинної обшивкою через безлічі привілеїв: суцільнометалеві конструкції не вимагають окремого каркаса для сприйняття навантажень і обшивки, що забезпечує зовнішню форму літака. Крім того метал не вимагає делікатного поводження, в порівнянні з тканиною і деревом, на нього в меншій мірі впливає вологість, і ультрафіолетові промені. Характеристики метала дозволяють робити конструкцію легшою і довговічною.
Ось неплоний список привілеїв, які дає використання конструкцій з листового металу при будівництві літального апарату:
- Знижується вага при одночасному підвищенні міцності
- Підвищується антикорозійна стійкість, особливо при використанні новітніх матеріалів
- Широка доступність матеріалів і їх порівняно невисока вартість
- Висока довговічність і стійкість до атмосферних умов, зокрема ультрафіолетового випромінювання і вологості
- Легкість роботи з матеріалом: досить простих засобів інструментальної обробки, технологія виготовлення дуже проста, не потрібно контролю за навколишньої температури або забезпечення відсутності пилу, як при виготовленні композитних конструкцій. Сучасні технології клепки значно спрощують процес складання конструкції
- Пластичність: з листового металу можна вигнути деталь практично будь-якої форми
- Безпека: цей матеріал не завдає жодної шкоди для здоров'я в процесі роботи з ним.
- Легкість контролю за якістю матеріалів: конструкційні дефекти матеріалу легко виявляються
- Легкий ремонт: заклепки і затискачі можна легко видалити, для заміни пошкоджених частин або секцій, окремі частини можуть бути замінені без необхідності міняти цілу секцію конструкції літака.
2024-T4 і 6061-T6 (вУкаіни природно Д16Т - прим. Перекл.) Два найбільш популярних сплаву використовуються сьогодні в авіаційних конструкціях, вони доступні і мають невисоку ціну. Більш сучасний сплав 6061-T6 забезпечує більш високу корозійну стійкість, пластичність і міцність.
Конструкції з листового металу
Існують як прості, так і складні шляхи вирішення будь-якої задачі. Це найбільш очевидно при розробці авіаційних конструкцій. Щоб літак мав просту конструкцію, розробник повинен не тільки провести аеродинамічний розрахунок і розрахунок міцності, а й продумати процес його виготовлення. На жаль багато хто про це забувають. Часто хороший по аеродинамічних характеристик літак вимагає значної кількості обладнання та кваліфікованого персоналу для його виготовлення і обслуговування, що робить такий літак дорогим як у виробництві, так і в експлуатації. При цьому інший літак, що забезпечує такі ж характеристики може бути побудований значно швидше і дешевше.
Просту конструкцію розробити значно складніше. Особливо якщо літак передбачається збирати любителям, весь процес збірки конструкції і монтажу систем повинен бути абсолютно зрозумілий. Тим менше шансів, що в процесі складання будуть допущені якісь помилки. До того ж збірка простий технологічної конструкції потребують менших витрат часу і інструментальних засобів.
Літаки Кріса Хейнца
Дослідження популярних серій літаків компанії Zenithair - ZODIAC CH 601 і STOL CH 701 дозволяють говорити про простоту їх складання, доступною для конструкторів-любителів.
Використання сліпих заклепок (замість стандартних "двосторонніх" заклепок) дозволило спростити процес з'єднання елементів конструкції літака. Це тип заклепок не вимагає використання пневматичного молотків (який додатково вимагає компресора) і підтримок зі зворотного боку. Для клепки цілком достатньо простого ручного пристосування.
Заклепка може бути встановлена, якщо є доступ тільки з лицьового боку. Ніяких підтримок зі зворотного боку не потрібно. Тому монтаж секцій літака сліпими заклепками може вести одна людина. Процес клепки абсолютно безшумний. З зв'язку з простотою, процес клепки йде досить швидко і виключає будь-які помилки. У простих конструкціях як правило не потрібно використовувати заклепки з потайною головкою. Сліпі заклепки, що виступають над поверхнею обшивки практично не впливають на характеристики літака і не псують його зовнішній вигляд. Ще одне перевага сліпих заклепок - велика довжина тіла заклепки, що дозволяє з'єднувати матеріали різної товщини одними і тими ж заклепками, без необхідності використовувати заклепки різної довжини для кожного з'єднання має різну товщину.
Простота створення елементів конструкції
З алюмінієвих сплавів може бути виготовлена деталь практично будь-якої форми, але найчастіше при цьому доводиться використовувати дороге обладнання, яке багатьом недоступно. Вартість виробництва значно знижується завдяки використанню готового прокату і листів, а також використання простих форм і прямих вигинів для виготовлення елементів конструкції. Мається на увазі, що до Пріер деталі обшивки повинні мати вигин тільки в одній площині, без використання об'ємних форм. По можливості більшість деталей, наприклад лонжерони повинні мати пряму форму. Такі деталі як шпангоути повинні вирізаються з плоского листа, а відгини робляться вручну. Використання прямого крила дозволяє зробити нервюри однаковими, що теж спрощує процес виготовлення літака.
На всіх літаках Хейнца використовується досить товстий профіль крила - такі використовувалися на старих літаках, типу DC-3. Товстий профіль крила забезпечує максимальну міцність при мінімальній вазі і при цьому не призводить до погіршення льотних характеристик літака. Основою конструкції крила є лонжерон, вигнутий з листа, до якого спереду і ззаду кріпляться елементи нервюр. Достатня міцність лонжерона дозволяє зменшити кількість нервюр і стрингерів в конструкції крила.
Легкість збірки конструкції
для конструктора-любителя конструкції з листового металу є найбільш прийнятними. На відміну від зварних або композитних конструкцій мають великий розмір секцій, конструкції з листового металу складаються з менших секцій, які монут бути зібрані пізніше, мінімізуючи вимоги до розміру майстерні. Плоскі секції, згинаються в одній площині дозволяють виробляти всі роботи на простому верстаті. Для тимчасового кріплення елементів використовуються спеціальні фіксатори. З їх допомогою можна зібрати всю конструкцію, а потім швидко розібрати при необхідності.
Подібна технологія збирання дозволяє виправити будь-яку помилку без необхідності проводити повну заміну будь-якої дорогої секції. Помилки усуваються значно простіше, ніж при використанні зварних або викленних виробів. Досить просто вирівняти деталь і закріпити її знову. Відкритість конструкції дозволяє мати необхідний доступ для монтажу різних систем і агрегатів літака.
Літак є виробом з тривалим терміном експлуатації. Суцільнометалеві літаки забезпечують більшу довговічність кострукції, ніж літаки з тканинної обшивкою або з композитних матеріалів. Ось деякі з привілеїв:
- Літак може зберігатися на відкритому повітрі. Довговічність металевої конструкції літака дозволяє зберігати його без використання ангара або відстиковки консолей крила для транспортування літака до місця зберігання
- Легкість контролю. Як зовнішня так і внутрішня структура конструкції може бути легко перевірена. Це є важливим показником безпеки, так як потенційні проблеми можуть виникнути перш, ніж вони виявляться самі
- Легкість експлуатації. Довговічність суцільнометалевої конструкції зменшує експлуатаційні вимоги, і оскільки більшість пілотів-любителів обслуговують свої літаки самі, це робиться з мінімальними витратами часу і сил, без залучення механіка
за матеріалами: Chris Heintz Design College