Konstruowanie samolotów WYKŁAD.pdf
Transcript
KONSTRUOWANIE SAMOLOTÓW WYKŁAD OPRACOWANIE 1. Wymagania stawiane samolotom Grupy wymagań: 1) Lotno-techniczne Dotyczą właściwości lotnych (parametrów) samolotu Masy samolotu o Masa własna o Maksymalna masa startowa...
KONSTRUOWANIE SAMOLOTÓW WYKŁAD OPRACOWANIE 1. Wymagania stawiane samolotom Grupy wymagań: 1) Lotno-techniczne Dotyczą właściwości lotnych (parametrów) samolotu Masy samolotu o Masa własna o Maksymalna masa startowa o Normalna masa startowa o Masa udźwigu o Masa płatna o Masa użytkowa o Masa paliwa o Dopuszczalna masa do lądowania o Normlana masa do lądowania Zasięg i długotrwałość o Rutan Voyager Manewrowość samolotu o F-14 Tomcat wielozadaniowy Prędkość lotu Pułap samolotu Komfort lotu Efektywne wyposażenie użytkowe 2) Konstrukcyjno- wytrzymałościowe Spełnienie warunków wytrzymałości i sztywności konstrukcji przy minimalnej masie samolotu 3) Technologiczne Zastosowanie w konstrukcji możliwości zastosowania nowoczesnych procesów technologicznych, ekonomicznych Zakres wymagań: - prostota konstrukcji – standaryzacja i unifikacja (zmienność podzespołów i części) - dokładność wykonania i gładkość części - racjonalny wybór metody obróbki części - racjonalny wybór sposobów połączeń części - spełnienie wymagań montażu i podziału technologicznego 4) Eksploatacyjne Dotyczą użytkowania i obsługiwania Zakres wymagań - minimalizacja koniecznych czynności obsługiwania bieżącego - duży resurs lub możliwości eksploatacji wg stanu technicznego - efektywny system diagnostyczny - prostota obsługi - wysokość niezawodność - krótki czas obsługi 5) Ekonomiczne Zakres wymagań - niskie koszty prac projektowych i produkcji - niskie koszty użytkowania i obsługiwania - małe koszty remontów i napraw bieżących GŁÓWNE ZESPOŁY SAMOLOTU – MIŚ LOTNIK Kadłub – Kabina załogi – mieści załogę samolotu oraz znajdują się w niej wszystkie urządzenia sterowania samolotem a także kontrolno pomiarowe Kabina ładunkowa Skrzydło Usterzenie Podwozie Zespół napędowy Systemy samolotu STERY SAMOLOTU Stery gazowe (strumieniowe) Sterowanie wektorem ciągu Stery aerodynamiczne Stery masowe Przechylenie samolotu: o - lotki o - sterolotki o - przerywacze / inerceptory o - klapolotki DRĄŻEK – WYCHYLANIE W BOK KOLUMNA STEROWANICZA Z WOLANTEM ( OBRACANIE WOLANTU) Pochylenie samolotu: o - ster wysokości o - sterolotki o -poziomy statecznik płytowy o - Usterzenie rudlickiego DRĄŻEK – WYCHYLANIE W PRZÓD I TYŁ KOLUMNA STEROWANICZA – WYCHYLANIE W PRZÓD I TYL Odchylenie samolotu: o Ster kierunku o Usterzenie rudlickiego ORCZYK Mechanizacja skrzydła o Klapy skrzydłowe tylne i przednie o Sloty o Zmienna geometria skrzydła o Hamulce aerodynamiczne o UWAGA WG NIEKTÓRYCH ŹRODEŁ TO TEŻ STERY KLASYFIKACJA STATKÓW LATAJĄCYCH WEDŁUG ZASADY LOTU 1. Statki przestrzeni - wykonują lot balistyczny 2. Statki powietrzne – wykonują lot aerodynamiczny a. Aerostaty – unoszą się na skutek statycznego oddziaływania powietrza i. Balony ii. Sterowce b. Aerodyny – unoszą się na skutek dynamicznego oddziaływania powietrza i. SAMOLOTY ii. Wiropłaty iii. Szybowce iv. Ornitoptery v. Lotnie motolotnie WYKŁAD 2 - OBLICZENIA WYTRZYMAŁOŚCIOWE Wytrzymałość materiałów - to mechanika ciała stałego, odkształcalnego, przystosowana do potrzeb techniki Odkształcenia sprężyste - odkształcenia, które ustępuje po zdjęciu obciążeń Odkształcenia plastyczne – Odkształcenia trwałe Odkształcenia sprężyste i plastyczne zazwyczaj występują jednocześnie Wskaźniki wytrzymałościowe stosowane w lotnictwie Wskaźniki wytrzymałościowe stosowane w lotnictwie Rm – wytrzymałość doraźna decyduje o odporności konstrukcji na zniszczenie spowodowane powstaniem w materiale przełomu. Re – granica plastyczności (R0,2 – umowna granica plastyczności) decyduje o odporności konstrukcji na odkształcenia trwałe. E – moduł sprężystości podłużnej decyduje o odporności konstrukcji na odkształcenia sprężyste i utratę stateczności oraz o częstości drgań własnych. 1. właściwa wytrzymałość doraźna Rm/ro 2. właściwa granica plastyczności Re/r; R0,2/ro 3. właściwy moduł sprężystości E/ro Wskaźniki wytrzymałościowe zależą od charakteru obciążeń Rozciąganie i ściskanie Ścinanie (siła poprzeczna) Skręcanie Zginanie ALGORYTM OBLICZEŃ WYTRZYMAŁOŚCIOWYCH Naprężenia dopuszczalne Granica wytrzymałości materiału konstrukcyjnego zależy od charakteru obciążeń Granica wytrzymałości na rozciąganie Rm Granica plastyczności na rozciąganie Re, Re0,2 Naprężenia dopuszczalne muszą uwzględniać współczynnik bezpieczeństwa Współczynnik bezpieczeństwa jest to stosunek naprężeń niszczących konstrukcję do naprężeń dopuszczalnych lub stosunek obciążeń niszczących do obciążeń dopuszczalnych. Dla konstrukcji płatowca przyjmuje się współczynniki bezpieczeństwa w zakresie: Współczynnik bezpieczeństwa należy uwzględnić w obciążeniach lub w wartości naprężeń dopuszczalnych Warunek wytrzymałości Wymagania stawiane materiałom lotniczym duża względna wytrzymałość doraźna oraz względna granica plastyczności; odpowiednia plastyczność; duża twardość; żaroodporność; żarowytrzymałość. Żaroodporność – zwiększona odporność na korozję w podwyższonych temperaturach Żarowytrzymałość – zdolność do przenoszenia znacznych naprężeń w wysokich temperaturach MATERIAŁY 1. Stopy aluminium 2. Stopy tytanu 3. Stopy magnezu (elektrony) 4. Stale stopowe 5. Kompozyty 6. Tworzywa sztuczne 1. STOPY ALUMINIUM ▪ Aluminium (Glin) ▪ r = 2,7 g/cm3 ▪ temperatura topnienia tt = 660 0C ▪ temperatura wrzenia tw = 2450 0C ▪ Rm = 90 – 120 M Pa Stopy aluminium dzielimy na stopy do przeróbki plastycznej i stopy odlewnicze. Stopy aluminium do przeróbki plastycznej oznacza się zgodnie z PN według starych oznaczeń) symbolem „PA” oraz przyporządkowuje się im określoną liczbę np. „PA 30”. Stopy aluminium do przeróbki plastycznej Rozróżniamy następujące stopy podwójne: aluminium – mangan (np. PA 1); aluminium magnez (PA 2); aluminium – magnez – mangan (np. PA 21). Rm = 250 – 300 M Pa Właściwości: plastyczne; odporne na korozję; spawalne Zastosowanie: elementy konstrukcyjne poddawane niewielkim obciążeniom Durale (stopy potrójne) - stopy aluminium z miedzią - 4,5% Cu, magnezem – 1,5 % Mg, i niewielkim dodatkiem manganu (np. PA 6; PA 7). Rm = 420 – 500 M Pa Właściwości: nieodporne na korozję, niespawalne. Zastosowanie: elementy konstrukcyjne płatowca Superdurale (stopy poczwórne) - stopy aluminium z cynkiem – 5-9%; miedzią - 2% , magnezem – 3 % , i niewielkim dodatkiem manganu (np. PA 9). Rm = 500 - 650 M Pa Odlewnicze stopy aluminium Są to stopy aluminium z krzemem, miedzią i magnezem. Oznaczenie stopów składa się z litery A oraz drugiej litery K, G lub M (oznaczającej odpowiednio krzemowy , magnezowy, miedziowy) oraz liczby określającej procentowa zawartość składnika stopowego) np. AK 7 - stop krzemowy z zawartością 7% krzemu; AG 51 - stop magnezowy z zawartością 5% magnezu oraz 1% innego składnika stopowego. Rm = 180 - 350 M Pa Zastosowanie: - głowice cylindrów silników tłokowych; - kadłuby sprężarek, pomp paliwowych, hydraulicznych; - wirniki sprężarek promieniowych itd.. 2. STOPY TYTANU Tytan: - gęstość r = 4,5 g/cm3 - temperatura topnienia tt = 1668 0C; - wytrzymałość doraźna Rm = 500 M Pa Właściwości tytanu: - duża odporność na korozję atmosferyczną; - mała odporność na korozje elektrolityczną; - spawanie wymaga specjalnych zabezpieczeń (spawanie w osłonie argonu lub helu) - trudności w obróbce skrawaniem. - duża właściwa wytrzymałość doraźna. Dodatki stopowe tytanu: - aluminium; - molibden; -wanad; -chrom; -mangan; -niob; -tantal. Właściwości stopów tytanu: - wysoka wytrzymałość doraźna; - odporność na pełzanie w podwyższonych temperaturach - odporność na korozję w podwyższonych temperaturach; - wysoka wytrzymałość zmęczeniowa; - mała czułość na działanie karbu; - dostateczna podatność technologiczna. Zastosowanie stopów tytanu: - łopatki, wirniki, korpusy sprężarek turbinowych silników; - elementy konstrukcyjne płatowca podawane obciążeniom o dużej wartości. 3. STOPY MAGNEZU (ELEKTRONY) Właściwości magnezu: - gęstość r = 1,74 g/cm3 -temperatura topnienia tt = 650 0C; -Rm = 120 M Pa. Składniki stopowe magnezu: -aluminium ; -cynk; -mangan. Oznaczenia stopów: -GA 8 – stop z aluminium – 8 % aluminium ; -GZ – stop z cynkiem; -GM – stop z manganem. Właściwości stopów magnezu: - niewielki ciężar właściwy ; -Rm = 150 –300 M Pa; Zastosowanie stopów magnezu: Ze względu na niewielki ciężar właściwy oraz stosunkowo małą wytrzymałość doraźną elektrony stosuje się na elementy nie przenoszące dużych obciążeń, a które ze względów funkcjonalnych muszą mieć duże rozmiary. Szkielety ruchomych części osłony kabiny pilota, bębny kół podwozia, listwy spływowe lotek, klap itp. 4. STALE - gęstość r = 7,5 – 8,2 g/cm3 - wytrzymałość doraźna do Rm = 1600 M Pa Stale stopowe konstrukcyjne do ulepszania cieplnego Stale chromowo-krzemowo-manganowe: - Elementy podwozia; - Ramy mocowania silników; - Dźwigary; - Wręgi wzmocnione; - Żebraka; - Cylindry hydrauliczne itd. Stale stopowe konstrukcyjne do nawęglania - Wały silników turbinowych; - Łopatki sprężarek silników turbinowych; - Silnie obciążone koła zębate Stale martenzytyczne utwardzane wydzielinowo (maraging) - Elementy podwozia - Przeguby mocowania skrzydła samolotu - Śruby i sworznie - Korpusy siłowników hydraulicznych - Wały przekazania napędu z silnika na śmigło Stale odporne na korozję - Śruby, wkręty i sworznie - Węzły trybologiczne - Sprężyny, kulki zaworów - Łożyska toczne Stale kwasoodporne] - Kolektory wylotowe układów spalinowych - Elementy komór spalania 5. MATERIAŁY KOMPOZYTOWE Są to materiały złożone z dwóch faz: - Faza wzmacniająca (wypełniacz, zbrojenie); - Faza wiążąca (osnowa, spoiwo) Ze względu na fazę wzmacniającą kompozyty dzielą się na: - wzmacniane włóknami; - wzmacniane cząsteczkami; - wzmacniane wtrąceniami dyspersyjnymi Ze względu na rodzaj osnowy kompozyty dzielimy na - Polimerowe (utwardzalne, termoplastyczne); - Metaliczne; - Ceramiczne; Włókna węglowe (grafitowe) gęstość r = 1,74 g/cm3 Rm = 2600 MPa, E = 180 GPa Włókna borowe gęstość r = 2,65 g/cm3 Rm = 3500 MPa, E = 410 GPa, t = 4500 C Włókna szklane gęstość r = 2,5 g/cm3 Rm = 5300 MPa, E = 75 GPa, t = 3500 C Włókna aramidowe (kevlarowe) gęstość r = 1,49 g/cm3 Rm = 2700 MPa, E = 60 GPa, Włókna metaliczne Włókna korundowe WYKŁAD 3 – ELEMENTY KONSTRUKCYJNE PŁATOWCA 1. Dźwigary 3. Podłużnice 4. Żeberka 5. Wręgi 6. Konstrukcje przekładkowe 7. Konstrukcje integralne Wytrzymałość, sztywność i masa Materiały konstrukcyjne; Elementy konstrukcyjne; Układ konstrukcyjny. Technologia. Eksploatacja. - Fizyczne starzenia się obiektów technicznych; - Procesy zużycia obiektów technicznych; - Warunki eksploatacji; - Obsługiwanie, naprawy, remonty, konserwacja. Wskaźniki wytrzymałościowe (właściwe) DŹWIGAR - Dźwigar jest elementem konstrukcyjnym o dużej wytrzymałości na zginanie i ścinanie. Przenoszenie momentu zginającego o znacznych wartościach; Przenoszenie siły poprzecznej Przenoszenie momentu skręcającego jako element konstrukcji przestrzennej Dźwigary wykorzystywane są w konstrukcjach jako: główne elementy struktury wytrzymałościowej (skrzydło, kadłub, usterzenie); elementy do przejmowania i wprowadzania w konstrukcję sił skupionych; elementy wzmacniania konstrukcji. Obciążenie dźwigara momentem zginającym Mg Obciążenie dźwigara siłą poprzeczną T PODŁUŻNICE - Elementy wzdłużne, mocowane do pokrycia przenoszące moment zginający oraz siły poprzeczne, a także w niektórych konstrukcjach moment skręcający Kształtowniki gięte lub walcowane z blachy Kształtowniki prasowane lub walcowane z wlewek i listew ŻEBRA - Elementy konstrukcyjne nadające kształt profilu skrzydła (usterzenia, sterów, klap itd.) SCHEMATY KONSRTUKCYJNE ŻEBER ŻEBRA SKŁĄDAJĄ SIĘ Z: o Części przedniej o Części środkowej o Części tylnej o Mają ścianki i półki o Mogą być WZMOCNIONE SKRZYDŁO PÓŁSKORUPOWE WRĘGI – o Elementy poprzeczne kadłuba o Stanowią element szkieletu konstrukcyjnowytrzymałościowego kadłuba o Nadają kształt zewnętrzny kadłuba o Wprowadzają siły skupione w konstrukcję kadłuba PODZIAŁ: Wręgi zwykłe Wręgi wzmocnione Co gdzie jest? KONSTUKCJE PRZEKŁADKOWE - Konstrukcje składające się z dwóch okładzin i wypełniacza Lekkie przy zachowaniu wytrzymałości i sztywności Nie przenoszą sił skupionych Problemy z umieszczeniem wzierników eksploatacyjnych ZASTOSOWANIE Pokrycie skrzydła, kadłuba Klapy skrzydłowe Usterzenie (stery samolotu) Łopaty śmigłowców KONSTUKCJE INTEGRALNE - Konstrukcje wykonane z jednego kawałka materiału WYKLAD 4 – OBCIĄZENIA SKRZYDŁA Podział ze względu na powierzchnię oddziaływania: Obciążenia powierzchniowe Obciążenia skupione (siły skupione) Podział ze względu na fazę użytkowania statku powietrznego: Obciążenia w locie Obciążenia na ziemi Podział ze względu na tempo zmian obciążenia Obciążenia statyczne Obciążenia dynamiczne Podział ze względu na wpływ odkształceń na rozkład obciążeń: Obciążenia dla których odkształcenia sprężyste nie mają wpływu na wielkość i rozkład obciążeń, Obciążenia dla których odkształcenia sprężyste mają wpływ na wielkość i rozkład obciążeń. OBCIĄŻENIA POWIERZCHNIOWE Aerodynamiczne Związane z masą konstrukcji Związane z masą paliwa wewnątrz skrzydła OBCIĄŻENIA SKUPIONE Reakcje podzespołów: - podwozia, - sterów (lotki, sterolotki, przerywacze, klapolotki), - broni lufowej, - zespołu napędowego, - mechanizacji skrzydła (klapy, sloty, hamulce aerodyn.), - inne OBCIĄŻENIA SKUPIONE Reakcje mas skupionych - masy agregatów wewnątrz skrzydła - masa paliwa (tylko w przypadku gdy masa paliwa nie stanowi obciążenia ciągłego) - masa elementów podwieszanych pod skrzydło Obciążenia termiczne Przyczyny wzrostu temperatury w konstrukcji płatowca: - praca zespołu napędowego i urządzeń samolotu, - nagrzewanie aerodynamiczne, - wystąpienie pożaru (sytuacje awaryjne). Skutki działania podwyższonej temperatury: - spadek wytrzymałości materiałów konstrukcyjnych, - pogorszenie właściwości cieczy roboczych i smarów, - wystąpienie naprężeń termicznych. Zapobieganie skutkom nagrzewania termicznego: Unikanie spiętrzania strug powietrza – odpowiedni układ aerodynamiczny SP, Odprowadzanie ciepła (generowanego przez podzespoły samolotu) do otoczenia, Chłodzenie konstrukcji, Stosowanie powłok zewnętrznych skutecznie wypromieniowujących energie cieplną z płatowca. OBCIĄŻENIA DYNAMICZNE – DRGANIA Rodzaje drgań skrzydła: Drgania wymuszone opływem (lot w burzliwej atmosferze, zawirowania na podzespołach płatowca), Drgania wywołane pracą urządzeń płatowca (akustyczne, mechaniczne), Drgania samowzbudne, - Flatter giętno-skrętny, - Flatter giętno-lotkowy, Drgania sterów, Wyznaczanie obciążeń działających na skrzydło Procedury wyznaczania obciążeń Identyfikacja obciążeń rzeczywistych Określenie wielkości obciążeń rzeczywistych Określenie obciążeń zastępczych: ▪ Rozciągnie i ściskanie Fr Fc ▪ Siła poprzeczna (ścinanie) T ▪ Moment zginający Mg ▪ Moment skręcający Ms Drgania wymuszone - występują wówczas, gdy do ich trwania lub rozwoju (wzrostu amplitudy) niezbędne jest powtarzanie wymuszeń. W przypadku, gdy częstotliwość wymuszeń jest równa częstotliwości drgań własnych konstrukcji oraz następuje zgodność faz, dochodzi do zjawiska rezonansu. Drgania samowzbudne - występują wówczas, gdy do ich trwania lub rozwoju (wzrostu amplitudy) nie zachodzi konieczność występowania powtarzających się w czasie wymuszeń. ❖ Flatter giętno-skrętny są to drgania samowzbudne skrzydła samolotu. ❖ Rozwój drgań jest możliwy dzięki czerpaniu energii z strumienia powietrza opływającego skrzydło. ❖ Skrzydło ma ograniczoną sztywność na zginanie i skręcanie ❖ Założenie: nie występują luzy w węzłach zamocowania sterów i mechanizacji skrzydła Flatter giętno - lotkowy Metody zapobiegania drganiom giętno-lotkowym: ❖ kompensacja ciężarowa; ❖ przemieszczanie osi zawieszenia lotki do tyłu. ❖ wyeliminowanie luzów w zawieszeniu lotki i układzie sterowania. DRGANIA STERÓW RGANIA TYPU BUFFETING ❖ Drgania wymuszone usterzenia poziomego WYKŁAD 5 KONSTRUKCJA SKRZYDŁA I USTERZENIA Ze względu na przenoszenie obciążeń przez poszczególne elementy konstrukcyjne, skrzydła i usterzenia dzielimy na: dźwigarowe; Wszystkie obciążenia (T, Mg, Ms) przenoszone są przez dźwigary. Pokrycie wzmocnione nielicznymi elementami wzdłużnymi, bierze udział w przenoszeniu momentu skręcającego. Zalety: * prosta konstrukcja; * nieskomplikowana technologia wytwarzania; * możliwość dogodnego wykorzystania przestrzeni wewnątrz skrzydła. Wady: * stosunkowo duży ciężar przy wymaganej wytrzymałości i sztywności; * mało odporne na uszkodzenia mechaniczne półskorupowe; Siła tnąca T przenoszona jest przez ścianki dźwigarów, ścianki żeberek oraz w niewielkim stopniu przez pokrycie. Moment gnący Mg przenoszony jest przez pasy dźwigarów, pasy żeberek oraz przez pokrycie wzmocnione zestawem podłużnic. Moment skręcający Ms przenoszony jest przez obwód wytrzymałościowy (keson), który stanowią ścianki dźwigarów oraz pokrycie. Zalety: * stosunkowo prosta konstrukcja; * dobre wskaźniki wytrzymałości i sztywność przy niedużym ciężarze. Wady: * ograniczona przestrzeń wewnątrz skrzydła; * problemy w zapewnieniu określonej wytrzymałości i sztywności w miejscach zabudowania wzierników eksploatacyjnych. skorupowe. Wszystkie obciążenia przenoszone są przez grube, wielowarstwowe pokrycie. Zalety: * mały ciężar przy zapewnieniu wymaganej wytrzymałości i sztywności; * duża odporność na uszkodzenia mechaniczne. Wady: * skomplikowana technologia wykonania; * problemy w zabudowaniu wzierników eksploatacyjnych. WYKŁAD 6 OBCIĄZENIA I WYTRZYMAŁOŚĆ PODWOZIA PRZEZNACZENIE PODWOZIA ❖ start i lądowanie; ❖ kołowanie; ❖ holowanie; ❖ przetaczanie; ❖ postój samolotu Główne problemy wynikające z przeznaczenia podwozia: amortyzacja - przyjęcie i rozproszenie energii podczas lądowania rozpraszanie energii kinetycznej ruchu postępowego WYMAGANIA STAWIANE PODWOZIOM odpowiednia stateczność i sterowność; minimalny opór czołowy (startu samolotu); zabezpieczenie samolotu przed możliwością kapotażu; duża sztywność i wytrzymałość maksymalne pochłanianie i rozpraszanie energii kinetycznej podczas ruchu samolotu po ziemi; duża skuteczność hamowania; krótki czas chowania i wypuszczania oraz niezawodna praca kinematyki; niezawodna sygnalizacja położenia podwozia GŁÓWNE ZESPOŁY PODWOZIA Do głównych zespołów podwozia zaliczamy: goleń: amortyzator; dźwignik; zastrzał; koło; hamulec; oś (półoś) koła; ułożyskowanie; głowica startująca; tłumik drgań ; Osłony Ze względu na kinematykę podwozia wyróżniamy: podwozia stałe; podwozia chowane. Podział ze względu na typ podwozia: trójpodporowe z przednim punktem podparcia; Dogodne sterowanie samolotem Ograniczenie możliwości kapotażu Prostsza technika startu i lądowania Zajęcie przestrzeni z przodu kadłuba Możliwość wystąpienia drgań typu Shimmy trójpodporowe z tylnym punktem podparcia; Wolna przestrzeń z przodu kadłuba Prosta konstrukcja Utrudniona technika startu i lądowania Większa możliwość kapotażu dwupodporowe (rowerowe). wielopodporowe Podział ze względu na układ konstrukcyjnowytrzymałościowy: wolnonośne; zastrzałowe; wielozastrzałowe Podział ze względu na sposób mocowania koła do goleni: z bezpośrednim mocowaniem koła do goleni; z pośrednim mocowanie koła do goleni (zawieszenie dźwigniowe). Ze względu na położenie amortyzatora względem goleni wyróżniamy podwozia: z amortyzatorem wewnętrznym; z amortyzatorem zewnętrznym. GEOMETRIA PODWOZIA Rozmieszczanie podwozia determinuje stateczność i sterowność samolotu podczas ruchu po ziemi AMORTYZATOR Przeznaczony jest do pochłaniania energii kinetycznej podczas startu, lądowania i ruchu po lotnisku samolotu oraz rozpraszania jej w postaci ciepła Amortyzatory powinny spełniać następujące wymagania: duża skuteczność pochłaniania energii kinetycznej; narost sił w amortyzatorze powinien następować w sposób płynny; krótki czas trwania suwu powrotnego; maksymalne rozproszenie pochłoniętej energii ; stała charakterystyka pracy niezależnie od warunków atmosferycznych ; szczelność, niezawodność, prostota obsługi. BUDOWA OBCIĄŻENIA PODWOZIA Obciążenia w czasie lądowania Obciążenia w czasie ruchu po ziemi Drgania samowzbudne typu Shimmy Obciążenia termiczne kół podwozia Zagadnienia stateczności ruchu samolotu po lotnisku Energia samolotu podczas lądowania skład się z energii kinetycznej i potencjalnej Prędkość pionową samolotu można oszacować z zależności, Wpływ pochyleń płyt konstrukcyjnych pasa startowego na prędkość pionową Siła nośna w momencie przyziemienia zazwyczaj ma średnią wartość równą, Wysokość obniżenia środka h masy wynika z: - ugięcia amortyzatora; - ugięcia pneumatyka; - ugięcia sprężystego konstrukcji samolotu; - ugięcia sprężystego podłoża pasa startowego; Całkowitą energię przejmuje podwozie i zamienia ją na pracę amortyzacji, DRGANIA PODWOZIA SHIMMY DRGANIA PODWOZIA „SHIMMY” Drgania samowzbudne Dotyczą podwozia przedniego ZAPOBIEGANIE WYSTĄPIENIOM DRGAŃ „SHIMMY” Dźwigniowe zawieszenie koła Zastosowanie tłumików drgań Shimmy PROBLEMY KONSTRUKCYJNE ZWIĄZANE Z PODWOZIEM Wytrzymałość i sztywność Amortyzacja Stateczność i sterowność Hamowanie kół podwozia (energia cieplna) Drgania Shimmy Niezawodność kinematyki Sygnalizacja położeń podwozia WYKŁAD 7 O B C I Ą Ż E N I A I K O N S T R U K C JA K A D Ł U BA Do głównych wymagań stawianych kadłubom zaliczamy: spełnienie warunku wytrzymałości i sztywności przy minimalnym ciężarze; zapewnienie maksymalnej przestrzeni użytkowej wewnątrz; optymalny kształt pod względem aerodynamicznym; zapewnienie załodze dobrej widoczności z kabiny; zapewnienie załodze i pasażerom możliwości szybkiego i bezpiecznego opuszczenia samolotu w sytuacjach awaryjnych; duża podatność eksploatacyjna. PARAMETRY KADŁUBA długość kadłuba; przekrój maksymalny; średnica maksymalna; powierzchnia (objętość) przestrzeni ładunkowej; wymiary maksymalne przestrzeni ładunkowej (ładunków); wydłużenie kadłuba: TO Do zasadniczych obciążeń kadłuba zaliczamy: reakcje wywołane obciążeniem działającym na części samolotu zamocowane do kadłuba; - skrzydła, usterzenie, zespół napędowy, podwozie, urządzenia startowe, hamulce aerodynamiczne itd. ; siły masowe (ciężkości i bezwładności) - ładunków, agregatów, paliwa, wyposażenia itd. siły masowe wynikające z masy elementów konstrukcyjnych kadłuba; siły ciśnienia w kabinach ciśnieniowych, zbiornikach paliwa, kanałach doprowadzających powietrze do silnika; siły aerodynamiczne (pod lub nadciśnienie) działające na pokrycie kadłuba OBCIĄŻENIA KADŁUBA Obciążenia aerodynamiczne Nadciśnienie wywołane siłami aerodynamicznymi osiąga lokalnie maksymalne wartości rzędu - 0,068 - 0,098 M Pa (0,7 - 1.0) kG/cm2 Siły reakcji skrzydła i usterzenia poziomego Lądowanie samolotu Obciążenia wynikające z masy konstrukcji Obciążenia asymetryczne WYZNACZANIE OBCIĄŻEŃ 1. Zaznaczenie wręg 2. Określenie położenia wręg s1 s2 s3 s4 s5 s6 s7 3. Wyznaczenie punktów zamocowania skrzydła i usterzenia 4. Rozmieszczenie mas i określenie ich położenia. 5. Wyznaczenie obciążenia qm 6. Wyznaczenie obciążenia siłami skupionymi 7. Wyznaczenie reakcji skrzydła i usterzenia Kadłuby ze względu na układ konstrukcyjno - wytrzymałościowy kadłuby dzielimy na: - kratownicowe; - belkowe. Kadłuby belkowe dzielimy na: - dźwigarowe; T, Mg, Ms przenoszone są głównie przez dźwigary. W przenoszeniu Ms bierze udział pokrycie wzmocnione wręgami oraz nielicznym zestawem elementów wzdłużnych - półskorupowe; T i Mg, Ms przenoszone są przez pokrycie oraz podłużnice, dźwigary i wręgi. - skorupowe; T i Mg, Ms przenoszone są przez grube, wielowarstwowe pokrycie. PROBLEMY KONSTRUKCYJNE 1. Kształtowanie bryły Widoczność z kabiny Siły aerodynamiczne Siła oporu czołowego Siła nośna Momenty aerodynamiczne Reguła PÓŁ Najmniejszy opór ma bryła kadłuba, której przekrój poprzeczny pozwala na zbudowanie ciała o dobrych charakterystykach opływu Przestrzeń wewnątrz kadłuba Paliwo Uzbrojenie Pasażerowie Ładunek użytkowy Wyposażenie samolotu Awaryjne opuszczanie statku powietrznego Uruchomienie przez pilota układu katapultowania: - dociągnięcie pasów; - wychylenie ogranicznika rozrzutu rąk; - zadziałanie taśm dociągu nóg; - zrzut osłony kabiny; - wyrzucenie fotela z kabiny pilota. CZAS OKOŁO 0,2 S. PRZECIĄŻENIE PONAD 20 Rozmieszczenie wlotów powietrza do silnika 2. Kształtowanie struktury wytrzymałościowej Dobór układu konstrukcyjnego Wzierniki eksploatacyjne Wzmocnienia konstrukcji
