Kadłub samolotu

Kadłub Boeinga 737 pokazany na brązowo

Kadłub ( / sekcja f juː z əl ɑː ʒ / ; od francuskiego fuselé „w kształcie wrzeciona”) to główna korpusu samolotu . Mieści załogę , pasażerów lub ładunek . W samolocie jednosilnikowym zwykle zawiera również silnik , chociaż w niektórych samolotach-amfibiach pojedynczy silnik jest zamontowany na pylonie przymocowanym do kadłuba, który z kolei służy jako pływający kadłub . Kadłub służy również do ustawienia sterowych i stabilizacyjnych w określonych relacjach z powierzchniami nośnymi , co jest wymagane dla stabilności i manewrowości samolotu.

Rodzaje konstrukcji

Piper PA-18 konstrukcja kadłuba ze spawanej kratownicy rurowej

Struktura kratownicy

Główny artykuł: kratownica
Niektóre starsze typy konstrukcji samolotów wykorzystywały otwartą konstrukcję kratownicową wykonaną z rur drewnianych, stalowych lub aluminiowych.

Ten typ konstrukcji jest nadal używany w wielu lekkich samolotach wykorzystujących spawane kratownice z rur stalowych . Konstrukcja kadłuba z kratownicy skrzynkowej może być również zbudowana z drewna - często pokrytego sklejką. Proste konstrukcje skrzynkowe można zaokrąglić, dodając podparte lekkie podłużnice, dzięki czemu pokrycie z tkaniny może uformować bardziej aerodynamiczny lub przyjemniejszy dla oka kształt.

Budownictwo geodezyjne

Główny artykuł: Płatowiec geodezyjny
Geodezyjna struktura kadłuba płatowca jest odsłonięta przez uszkodzenia bojowe

Geodezyjne elementy konstrukcyjne zostały użyte przez Barnesa Wallisa dla brytyjskiego Vickersa między wojnami i do II wojny światowej do uformowania całego kadłuba, w tym jego aerodynamicznego kształtu. W tego typu konstrukcjach wiele płaskich podłużnic jest owiniętych wokół wzorników w przeciwnych spiralnych kierunkach, tworząc wygląd przypominający kosz. Ten okazał się lekki, mocny i sztywny, a jego zaletą było to, że był wykonany prawie w całości z drewna. Podobną konstrukcję ze stopu aluminium zastosowano w Vickers Warwick z mniejszą ilością materiału, niż byłoby to wymagane w przypadku innych typów konstrukcji. Struktura geodezyjna jest również zbędna, dzięki czemu może przetrwać lokalne uszkodzenia bez katastrofalnej awarii. Tkanina pokrywająca konstrukcję uzupełniła aerodynamiczną skorupę (zobacz Vickers Wellington , aby zobaczyć przykład dużego samolotu bojowego, który wykorzystuje ten proces). Logiczną ewolucją tego jest tworzenie kadłubów przy użyciu formowanej sklejki, w której wiele arkuszy jest układanych z włóknami w różnych kierunkach, aby uzyskać poniżej typ skorupowy.

Skorupa monokokowa

Van 's Aircraft RV-7 o konstrukcji semi-monocoque

W tej metodzie zewnętrzna powierzchnia kadłuba jest również podstawową strukturą. Typowa wczesna forma tego (patrz Lockheed Vega ) została zbudowana przy użyciu formowanej sklejki , w której warstwy sklejki są formowane na „wtyczce” lub w formie . Późniejsza forma tej konstrukcji wykorzystuje z włókna szklanego impregnowaną żywicą poliestrową lub epoksydową jako powłokę zamiast sklejki. Prosta forma tego stosowana w niektórych samolotach budowanych przez amatorów wykorzystuje sztywną piankę ekspandowaną jako rdzeń, z pokryciem z włókna szklanego, co eliminuje konieczność wytwarzania form, ale wymaga większego wysiłku w wykończeniu (patrz Rutan VariEze ) . Przykładem większego samolotu ze sklejki formowanej jest myśliwiec / lekki bombowiec de Havilland Mosquito z II wojny światowej . Żaden kadłub ze sklejki nie jest naprawdę skorupowy , ponieważ elementy usztywniające są wbudowane w strukturę, aby przenosić skoncentrowane obciążenia, które w przeciwnym razie spowodowałyby wybrzuszenie cienkiej powłoki. Wykorzystanie formowanego włókna szklanego przy użyciu form negatywowych („żeńskich”) (które dają prawie gotowy produkt) jest powszechne w produkcji seryjnej wielu nowoczesnych szybowców . Zastosowanie formowanych kompozytów w konstrukcjach kadłuba jest rozszerzane na duże samoloty pasażerskie, takie jak Boeing 787 Dreamliner (przy użyciu formowania ciśnieniowego na żeńskich formach).

Półskorupowy

Konstrukcja skorupowa i półskorupowa
Konstrukcja skorupowa wykorzystuje naprężoną skórę do podtrzymywania prawie wszystkich obciążeń, podobnie jak aluminiowa puszka po napojach.
Konstrukcja semi-monocoque, częściowo lub w połowie, wykorzystuje podkonstrukcję, do której przymocowane jest poszycie samolotu.
Przekrój kadłuba przedstawiający ramy, podłużnice i poszycie wykonane z aluminium

Jest to preferowana metoda konstruowania całkowicie aluminiowego kadłuba. Najpierw szereg ram w kształcie przekrojów poprzecznych kadłuba jest utrzymywany na miejscu na sztywnym uchwycie . Ramy te są następnie łączone za pomocą lekkich podłużnych elementów zwanych podłużnicami . Te z kolei pokryte są powłoką z blachy aluminiowej, mocowaną za pomocą nitowania lub klejenia specjalnymi klejami. Osprzęt jest następnie demontowany i usuwany z ukończonej skorupy kadłuba, który jest następnie wyposażany w okablowanie, elementy sterujące i wyposażenie wewnętrzne, takie jak siedzenia i schowki na bagaż. Większość nowoczesnych dużych samolotów jest budowana przy użyciu tej techniki, ale wykorzystuje się kilka dużych sekcji skonstruowanych w ten sposób, które są następnie łączone za pomocą elementów złącznych w celu utworzenia kompletnego kadłuba. Ponieważ dokładność produktu końcowego zależy w dużej mierze od kosztownego osprzętu, forma ta nadaje się do produkcji seryjnej, w której ma być produkowanych wiele identycznych samolotów. Wczesne przykłady tego typu obejmują cywilne samoloty Douglas Aircraft DC-2 i DC-3 oraz Boeing B-17 Flying Fortress . Większość lekkich samolotów metalowych jest konstruowana przy użyciu tego procesu.

Zarówno skorupowe, jak i półskorupowe konstrukcje są określane jako struktury „poszycia naprężonego”, ponieważ całość lub część obciążenia zewnętrznego (tj. ze skrzydeł i usterzenia ogonowego oraz z odrębnych mas, takich jak silnik) jest przejmowana przez pokrycie powierzchniowe. Ponadto całe obciążenie wynikające z wewnętrznego ciśnienia jest przenoszone (jako napięcie skóry ) przez skórę zewnętrzną.

Proporcjonowanie obciążeń między komponentami jest wyborem projektowym podyktowanym w dużej mierze wymiarami, wytrzymałością i elastycznością komponentów dostępnych do budowy oraz tym, czy projekt ma być „samonastawny”, czy nie wymaga kompletnego mocowania do wyrównania.

Materiały

Widok wnętrza drewnianego, pokrytego płótnem kadłuba samolotu Fisher FP-202 .

Wczesne samoloty były zbudowane z drewnianych ram pokrytych tkaniną. Gdy jednopłatowce stały się popularne, metalowe ramy poprawiły wytrzymałość, co ostatecznie doprowadziło do samolotów o całkowicie metalowej konstrukcji, z metalowymi powłokami na wszystkich powierzchniach zewnętrznych - po raz pierwszy zaczęto to robić w drugiej połowie 1915 roku . Niektóre nowoczesne samoloty są zbudowane z materiałów kompozytowych na główne powierzchnie sterowe, skrzydła lub cały kadłub, na przykład Boeing 787. W 787 umożliwia to wyższe poziomy ciśnienia i większe okna dla wygody pasażerów, a także mniejszą wagę w celu zmniejszenia kosztów operacyjnych . Boeing 787 waży o 1500 funtów (680 kg) mniej niż gdyby był wykonany w całości z aluminium. [ potrzebne źródło ]

Okna

szyby kokpitu Airbusa A320 muszą wytrzymać uderzenia ptaków o prędkości do 350 węzłów (650 km/h) i są wykonane ze szkła wzmacnianego chemicznie . Zwykle składają się z trzech warstw lub warstw ze szkła lub tworzywa sztucznego: dwie wewnętrzne mają grubość 8 mm (0,3 cala) każda i są strukturalne, podczas gdy warstwa zewnętrzna o grubości około 3 mm stanowi barierę przed uszkodzeniem przez ciała obce i ścieranie , często z powłoką hydrofobową . Musi zapobiegać zaparowaniu wnętrza kabiny i usuwaniu lodu od -50 ° C (-58 ° F). Wcześniej robiono to za pomocą cienkich drutów, podobnych do tylnej szyby samochodu, ale teraz osiąga się to za pomocą przezroczystej, grubej na nanometry powłoki z tlenku indu i cyny umieszczonej między warstwami, przewodzącej elektrycznie, a tym samym przepuszczającej ciepło. Zakrzywione szkło poprawia aerodynamikę , ale kryteria widzenia również wymagają większych tafli. Przednia szyba kokpitu składa się z 4–6 paneli, każdy o wadze 35 kg (77 funtów) w samolocie Airbus A320 . W ciągu swojego życia przeciętny samolot przechodzi przez trzy lub cztery szyby przednie , a rynek jest podzielony równo między OEM i rynek wtórny o wyższej marży .

kabiny , wykonane ze znacznie lżejszego niż szkło rozciąganego szkła akrylowego , składają się z wielu szyb: zewnętrznej zbudowanej tak, aby wytrzymać czterokrotnie większe ciśnienie w kabinie, wewnętrznej zapewniającej redundancję i zdrapki w pobliżu pasażera. Akryl jest podatny na pękanie : pojawia się sieć drobnych pęknięć, ale można je wypolerować, aby przywrócić przejrzystość optyczną , usuwanie i polerowanie zwykle przeprowadza się co 2–3 lata w przypadku niepowlekanych okien.

Integracja skrzydeł

„ latające skrzydło ”, takie jak Northrop YB-49 Flying Wing i bombowiec Northrop B-2 Spirit, nie mają oddzielnego kadłuba; zamiast tego kadłub byłby pogrubioną częścią konstrukcji skrzydła.

I odwrotnie, istniała niewielka liczba projektów samolotów, które nie mają oddzielnego skrzydła, ale wykorzystują kadłub do generowania siły nośnej. Przykłady obejmują eksperymentalne projekty podnoszonych nadwozi National Aeronautics and Space Administration oraz Vought XF5U-1 Flying Flapjack .

Mieszane ciało skrzydła można uznać za mieszankę powyższych. Przenosi użyteczny ładunek w kadłubie wytwarzającym windę. Współczesnym przykładem jest Boeing X-48 . Jednym z najwcześniejszych samolotów wykorzystujących to podejście projektowe jest Burnelli CBY-3 , którego kadłub miał kształt płata zapewniający siłę nośną.

Galeria

Zobacz też

Linki zewnętrzne

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Fuselage&oldid=1134028416 ”