Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено с стойки Cabane )
Перейти к навигации Перейти к поиску

В воздухоплаванию , общеукрепляющие содержит дополнительные конструктивные элементы , которые придают жесткость функционального планера , чтобы придать ему жесткость и прочность под нагрузкой. Распорка может применяться как внутри, так и снаружи, и может иметь форму распорки , которая действует при сжатии или растяжении по мере необходимости, и / или проволоки , которая действует только при растяжении.

В общем, распорки позволяют получить более прочную и легкую конструкцию, чем та, которая не раскрепощена, но внешние распорки, в частности, добавляют лобовое сопротивление, которое замедляет самолет и вызывает значительно больше конструктивных проблем, чем внутренние распорки. Еще одним недостатком стяжных тросов является то, что они требуют регулярной проверки и регулировки или монтажа , даже если они расположены внутри.

В первые годы развития авиации распорки были универсальной особенностью всех типов самолетов, включая монопланы и бипланы, которые тогда были одинаково распространены. Сегодня распорки в виде подъемных стоек по-прежнему используются в некоторых легких коммерческих конструкциях, где высокое крыло и легкий вес важнее максимальной производительности.

Принцип дизайна [ править ]

Связи работают за счет создания треугольной конструкции фермы, которая сопротивляется изгибу или скручиванию. Для сравнения, свободная консольная конструкция легко изгибается, если она не имеет большого количества тяжелого армирования. Более глубокая конструкция позволяет сделать ее намного легче и жестче. Для уменьшения веса и сопротивления воздуха конструкция может быть выполнена полой с раскосами, соединяющими основные части планера. Например, моноплан с высокорасположенным крылом может иметь диагональную подъемную стойку, идущую от нижней части фюзеляжа до положения далеко от законцовки крыла. Это увеличивает эффективную глубину основания крыла до высоты фюзеляжа, делая его намного жестче при небольшом увеличении веса.

Обычно концы распорок жесткости присоединяются к основным внутренним элементам конструкции, таким как лонжерон крыла или переборка фюзеляжа, а стяжные тросы прикрепляются рядом.

Крепление может использоваться для противодействия всем различным силам, возникающим в планере, включая подъемную силу, вес, сопротивление и скручивание или скручивание. Стойка - это элемент жесткости, достаточно жесткий, чтобы противостоять этим силам, независимо от того, подвергаются ли они сжатию или растяжению. Проволока - это элемент жесткости, способный только противостоять растяжению, провисая при сжатии, и, следовательно, почти всегда используется вместе со стойками.

Способы крепления [ править ]

Межплоскостные стойки и растяжки на de Havilland Tiger Moth

Квадратный каркас из сплошных стержней не является жестким, но имеет свойство изгибаться по углам. Было бы тяжело закрепить его дополнительной диагональной перекладиной. Проволока была бы намного легче, но могла бы предотвратить ее разрушение только в одну сторону. Чтобы удерживать его жестко, необходимы две поперечные стяжки. Этот метод поперечных распорок можно было четко увидеть на ранних двухплоскостных самолетах, где крылья и межплоскостные стойки образуют прямоугольник, скрепленный проволокой.

Другой способ создания жесткой конструкции - сделать поперечины достаточно твердыми, чтобы действовать при сжатии, а затем соединить их концы с внешним алмазом, действующим при растяжении. Этот метод когда-то был распространен на монопланах, где крыло и центральная кабина или пилон образуют поперечины, а проволочные связи образуют внешний ромб.

Связующие провода [ править ]

Чаще всего использовались бипланы и другие многоплановые самолеты, проволочные связи также были распространены на ранних монопланах .

В отличие от распорок, растяжки всегда действуют на растяжение.

Толщина и профиль проволоки влияют на сопротивление, которое она вызывает, особенно на высоких скоростях. Провода могут быть изготовлены из многожильного кабеля, одножильного провода из рояльной проволоки или из стали с профилированным профилем .

Стяжные тросы в основном делятся на летящие тросы, которые удерживают крылья при полете, и посадочные тросы, которые удерживают крылья вверх, когда они не создают подъемной силы. (Тросы, соединяющие корзину или гондолу с воздушным шаром , также называются летающими тросами.) Более тонкие нити наклона иногда проходят по диагонали между носовыми и кормовыми межплоскостными стойками, чтобы предотвратить скручивание крыла и изменение его угла падения на фюзеляж. [1] В некоторых самолетах-пионерах тросы жесткости крыла также проложены по диагонали вперед и назад, чтобы предотвратить деформацию при боковых нагрузках, например, при повороте. Помимо основных нагрузок, создаваемых подъемом и силой тяжести, стяжки должны также нести мощные инерционные нагрузки.возникающие во время маневров, такие как повышенная нагрузка на посадочные тросы в момент приземления. [2]

Такелаж [ править ]

Стяжные тросы должны быть тщательно закреплены, чтобы обеспечить правильную длину и натяжение. В полете тросы имеют тенденцию растягиваться под нагрузкой, а при приземлении некоторые из них могут провисать. Перед каждым полетом требуются регулярные проверки оснастки и все необходимые корректировки. Регулировка оснастки также может использоваться для установки и поддержания двугранного угла крыла и угла атаки , обычно с помощью клинометра и отвеса . Отдельные тросы снабжены стяжками или резьбовыми концевыми фитингами, чтобы их можно было легко отрегулировать. После установки регулятор фиксируется на месте. [3]

Внутренние распорки [ править ]

Внутренние распорки были наиболее важны на заре авиации, когда планеры были буквально каркасами, в лучшем случае покрытыми легированной тканью, которая сама по себе не имела прочности. Проволочные поперечные связи широко использовались для придания жесткости таким планерам, как в обтянутых тканью крыльях, так и в фюзеляже, который часто оставался открытым.

Для сохранения жесткости конструкции на изгиб и скручивание требовалась стандартная оснастка проводов. Особой проблемой для внутренних проводов является доступ в тесную внутреннюю часть фюзеляжа.

Внешние распорки [ править ]

Часто обеспечение достаточной внутренней распорки делает конструкцию слишком тяжелой, поэтому для того, чтобы сделать планер одновременно легким и прочным, распорки устанавливаются снаружи. Это было обычным явлением в ранних самолетах из-за ограниченной мощности двигателя и необходимости легкого веса, чтобы вообще летать. По мере того, как мощность двигателей неуклонно росла в течение 1920-х и 30-х годов, стали практичными гораздо более тяжелые планеры, и большинство конструкторов отказались от внешних креплений, чтобы обеспечить более высокую скорость.

Бипланы [ править ]

Биплан с межпланетным и кабельным подкосами, скрепленными между собой тросами.

Практически все самолеты- бипланы имеют верхнюю и нижнюю плоскости, соединенные межпланетными стойками , при этом верхнее крыло проходит над фюзеляжем и соединяется с ним более короткими стойками кабины. Эти распорки делят крылья на отсеки , скрепленные диагональными тросами. В расчалке запустить вверх и наружу от нижнего крыла, в то время как посадка провод бежать вниз и наружу от верхнего крыла. В результате комбинация подкосов и тросов представляет собой жесткую коробчатую балочную конструкцию, независимую от опор фюзеляжа.

Межплоскостные стойки [ править ]

Межплоскостные стойки разделяют крылья биплана или многоплана, а также помогают поддерживать правильный угол наклона соединенных панелей крыла.

Параллельные стойки : наиболее распространенная конфигурация заключается в том, что две стойки размещаются параллельно, одна за другой. Эти стойки обычно будут скрепляться «натяжными тросами», проходящими между ними по диагонали. Эти провода сопротивляются скручиванию крыла, которое может повлиять на угол его падения с воздушным потоком.

N-образные стойки заменяют натяжные тросы третьей стойкой, идущей по диагонали от верхней части одной стойки к нижней части другой в паре.

V-образные распорки сходятся от отдельных точек крепления на верхнем крыле к одной точке на нижнем крыле. Их часто используют для полуторагранного крыла, у которого нижнее крыло имеет значительно меньшую хорду, чем верхнее крыло.

I-образные стойки заменяют обычную пару стоек единственной, более толстой обтекаемой стойкой, концы которой вытянуты вперед и назад вдоль крыла.

Бэйс [ править ]

Многоцелевой биплан Handley Page V / 1500

Размах крыла между двумя наборами межплоскостных стоек или распорок кабана называется отсеком . Крылья описываются количеством отсеков с каждой стороны. Например, биплан с поперечными стойками и одним комплектом межплоскостных распорок с каждой стороны самолета является бипланом с одним отсеком.

Для небольшого типа, такого как разведчик времен Первой мировой войны, такой как Fokker D.VII , обычно достаточно одного отсека. Но для больших крыльев, несущих большую полезную нагрузку, можно использовать несколько отсеков. Двухместный Curtiss JN-4 Jenny - это двухсекционный биплан, в то время как большие тяжелые типы часто представляли собой многосекционные бипланы или трипланы - самые ранние образцы немецкого Albatros BI и все серийные образцы двухместного невооруженного DFW BI. наблюдательные бипланы 1914 года были двумя из очень немногих однодвигательных бипланов с тремя отсеками, использовавшихся во время Первой мировой войны.

Крылья некоторых бипланов скреплены распорками, наклоненными вбок, при этом отсеки образуют зигзагообразную ферму Уоррена . Примеры включают серию однодвигательных высокоскоростных разведывательных бипланов Ansaldo SVA времен Первой мировой войны и Fiat CR.42 Falco времен Второй мировой войны .

Также использовались другие варианты. СПАД S.XIII боец, в то время как появляется , чтобы быть две бухты биплан, имеет только один отсек, но имеет средние точки такелажа рамен с дополнительными стойками, однако они не являются структурно непрерывными от верхней части к нижней части крыла. Сопвич 1 + 1 / 2 Strutter имеет W CABANE форму, тем не менее , поскольку это не связывает крылья друг к другу, это не добавляет к числу отсеков.

Галерея межпланетных стоек [ править ]

  • Параллельные стойки на Sopwith Camel

  • V-образные стойки на Nieuport 10

  • N-распорки на Boeing-Stearman Model 75

  • I-распорки на триплан Fokker Dr.1

  • Стойки фермы Уоррена на Fiat CR42

Стойки Cabane [ править ]

Британский Bristol F.2 времен Первой мировой войны - один из немногих бипланов, когда-либо имевших подфюзеляжные стойки кабины.
Стойки Cabane N и торсионные тросы на de Havilland Tiger Moth

Если у самолета есть крыло, проходящее прямо над основным фюзеляжем, эти два компонента часто соединяются распорками кабины, идущими от верхней части фюзеляжа или кабины экипажа к центроплану крыла. Такое крыло обычно крепится в другом месте, при этом подкосы кабаны являются частью общей схемы крепления.

Поскольку стойки кабаны часто передают тягу двигателя к верхнему крылу, чтобы преодолеть его сопротивление, нагрузки по каждой диагонали между передними и задними стойками неравны, и они часто формируются в виде N-образных стоек. Они также могут иметь скрученные торсионные проволоки, чтобы предотвратить скручивание крыла. Несколько конструкций биплана, как британа 1917 Bristol Fighter истребитель двухместный / эскорт, были его фюзеляж очистить от нижнего крыла, а также верхнего, используя вентральную Cabane распорки для выполнения такой функции дизайна.

Монопланы [ править ]

Моноплан с проволочными подкосами с проводами от центральных опор к крыльям, например, Fokker Eindecker.

Ранние монопланы полностью полагались на внешние тросы, прикрепляемые либо непосредственно к фюзеляжу, либо к шкворням над ним и стойкам шасси внизу, чтобы противостоять тем же силам подъемной силы и гравитации. Много позже монопланы, начиная с 1915 года , использовали консольные крылья с их подъема крепления внутри крыла , чтобы избежать сопротивления штрафов внешних проводов и распорок ,

Cabanes [ править ]

Во многих ранних монопланах с проволочными подкосами , например, Blériot XI и Fokker Eindecker (обе конструкции с деформацией крыла ), системы спинных, а иногда и брюшных стоек или кабины размещались либо над, либо над или под фюзеляжем. Это можно было использовать как для обеспечения некоторой защиты пилота в случае опрокидывания аппарата на земле, так и для крепления посадочных тросов, которые выходили слегка наклонным клином к носовой и кормовой точкам возле законцовок крыла. В монопланах с зонтичным крылом крыло проходит над фюзеляжем и соединяется с фюзеляжем подкосами кабины, аналогично верхнему крылу биплана. [4]

На некоторых типах кабана заменяется одной толстой обтекаемой пилоном.

Подъемные стойки [ править ]

Consolidated PBY Catalina с двойным параллельным расхаживал Парасоль и центральный пилон

На самолетах с высоким крылом подъемная стойка соединяет внешнюю точку на крыле с точкой, расположенной ниже на фюзеляже, образуя жесткую треугольную конструкцию. В полете стойка действует как растяжение, чтобы поднять подъемную силу крыла к фюзеляжу и удерживать крыло в горизонтальном положении, в то время как при возвращении на землю она действует как сжатие, чтобы удерживать крыло вверх. [5]

Для самолетов с умеренной мощностью двигателя и скоростью подъемные стойки представляют собой компромисс между высоким сопротивлением полностью скрепленной конструкции и большим весом полностью консольного крыла. Они распространены на типах с высоким крылом, таких как Cessna 152, и почти универсальны для типов с зонтичным крылом, таких как Consolidated PBY Catalina .

Пайпер Пауни низкорасположенного крыло моноплан с V подъемной стойкой

Реже у некоторых низкокрылых монопланов, таких как Piper Pawnee , над крылом устанавливались подъемные стойки, которые сжимались в полете и растягивали землю.

Иногда каждое крыло имеет только одну подъемную стойку, как на Cessna 152, но они часто идут парами, иногда параллельными, как на Catalina, иногда расширенными или парами V-образной формы (например, Auster Autocrat ), соединенными с фюзеляжем одним точка. Было использовано много более сложных схем, часто с двумя основными подъемными стойками, дополненными вспомогательными соединениями, известными как подкосы между собой, между крылом или фюзеляжем. Каждой паре перевернутых V-образных стоек Pawnee, например, помогает пара вертикальных опорных стоек. [6]

С давних времен эти подъемные стойки были обтекаемыми , часто за счет помещения металлических несущих элементов в фасонные кожухи. Фарман F.190 , к примеру, был его высокие крыла присоединились к нижней части фюзеляжа параллельных дюралевым трубок , заключенной в обтекаемом еловых обтекателях [7] и Уэстленд Лисандре используются экструдированный Раздел I балки из легкого сплава, на который были навинчиваются на нос и Кормовая пара дюралюминиевых обтекателей. [8] В более поздних самолетах были обтекаемые стойки, сформированные непосредственно из профилированного металла, например, экструдированные стойки из легкого сплава Auster AOP.9 , [9] или из композитов, напримерПодъемные стойки из углеродного волокна Remos GX eLITE . [10] Конструкторы приняли различные методы улучшения аэродинамики крыла подкоса и корпуса подкоса, используя подходы, аналогичные тем, которые используются в межплоскостных стойках. Иногда обтекаемость сужается ближе к крылу, как на Farman F.190; [7] другие конструкции имеют удлиненную обтекаемую ножку, например Skyeton K-10 Swift . [11]

Подъемные стойки иногда сочетаются с другими функциями, например, помогают поддерживать двигатели, как на Westland IV, или ходовую часть, как на Scottish Aviation Twin Pioneer . [12] [13]

Подъемные стойки остаются обычным явлением на небольших (2/4-местных) легковых самолетах с высоким крылом в категориях сверхлегких и легких спортивных . Более крупные примеры включают 10-местный пассажирский самолет Pilatus Porter с взлетно -посадочной полосой и 19-местный de Havilland Twin Otter . [14] [15] [16] [17]

Распорки присяжных [ править ]

Сложные стойки жюри на Fleet Canuck

Подъемная стойка может быть настолько длинной и тонкой, что слишком легко гнуться. Распорки Jury - это небольшие вспомогательные распорки, используемые для придания ему жесткости. [18]

Проблемы, которые предотвращают опорные стойки, включают резонансную вибрацию и коробление при сжимающих нагрузках.

Распорки Jury бывают разных конфигураций. На монопланах с одной основной стойкой может быть только одна подкосная стойка, соединяющая главную стойку с промежуточной точкой на крыле. Укрепленный моноплан с V-образными стойками, такой как Fleet Canuck, может иметь сложную сборку подкосов.

История [ править ]

На первых самолетах системы жесткости, как внутренние, так и внешние, широко использовались для поддержки легких планеров, что требовалось из-за низкой мощности двигателя и низких скоростей полета, которые в то время были доступны. С самого первого летательного аппарата Райта в 1903 году фюзеляж представлял собой не более чем скрепленный каркас, и даже продольные диагональные связи использовались, чтобы удерживать крылья под прямым углом к ​​нему.

В некоторых очень ранних самолетах использовались стойки из бамбука . В большинстве конструкций использовались обтекаемые стойки, сделанные из древесины ели или ясеня , выбранной за ее прочность и легкий вес. [2] Металлические стойки также использовались, и дерево и металл по-прежнему используются сегодня.

Необходимость в продольных распорках крыла отпала с появлением более мощных двигателей в 1909 году, но распорки оставались существенными для любой практической конструкции, даже на монопланах вплоть до Первой мировой войны, когда они стали непопулярными, и бипланы с подкосами воцарились безраздельно.

С 1911 года британский исследователь Харрис Бут, работавший в Национальной физической лаборатории, и инженер Ричард Фейри , тогда работавший в Синдикате самолетов Блера Атолла Дж. У. Данна , начали разрабатывать и применять инженерный анализ отдельных отсеков в биплане для расчета структурные силы и использование минимального количества материала в каждом отсеке для достижения максимальной прочности. [19] Подобные аналитические методы привели к созданию более легких и сильных самолетов и получили широкое распространение.

В то же время количество распорок может быть постепенно уменьшено. На низких скоростях тонкая проволока вызывает очень небольшое сопротивление, и первые летательные аппараты иногда называли «птичьими клетками» из-за количества проводов. Однако по мере увеличения скорости проволоку необходимо делать тоньше, чтобы избежать сопротивления при увеличении силы, которую он переносит. Постоянное увеличение мощности двигателя позволило не менее стабильно увеличивать вес, что потребовало меньшего количества распорок. Также были разработаны специальные стяжные тросы с плоскими или профильными секциями, чтобы еще больше уменьшить сопротивление.

Цельнометаллический Junkers J 1, созданный в середине 1915 года, впервые разработал свободную конструкцию свободнонесущего крыла.

Немецкий профессор Хьюго Юнкерс был серьезно заинтересован в том, чтобы покончить с растягивающими стойками и оснасткой в ​​начале Первой мировой войны, и к середине 1915 года его фирма спроектировала цельнометаллический моноплан Junkers J 1 "демонстратор технологий", не имеющий внешняя распорка для его консольного крыла с толстым профилем, которое могло летать со скоростью чуть более 160 км / ч с рядным шестипоршневым двигателем мощностью всего 120 лошадиных сил.

К концу Первой мировой войны мощность двигателей и воздушная скорость выросли настолько, что сопротивление, вызванное растяжками на типичном биплане, значительно ухудшало характеристики, в то время как более тяжелый, но более гладкий моноплан с зонтиком на стойках становился практически возможным. На какое-то время этот тип моноплана стал предпочтительной конструкцией. Несмотря на то, что в 1930-х годах он уступал истинному свободнонесущему моноплану, он продолжал использоваться с тех пор, когда максимальная производительность не была проблемой.

После Второй мировой войны [ править ]

Подкрепленные крылья с большим удлинением использовались французской компанией Hurel-Dubois (ныне принадлежащей Safran ) с демонстратором Hurel-Dubois HD.10 в 1948 году, а затем с авиалайнерами HD.31 / 32/34 , которые до сих пор используются Французским географическим институтом. до начала восьмидесятых. HD.45 с турбореактивным двигателем безуспешно предлагали конкурировать с Sud Aviation Caravelle , возможно, из-за несоответствия высокоскоростного турбореактивного двигателя более медленному планеру.

См. Также [ править ]

  • Конструкции самолетов
  • Закрытое крыло
  • Гибкое крыло
  • Искривление крыльев

Ссылки [ править ]

Заметки [ править ]

  1. ^ de Havilland Aircraft Company. De Havilland DH82A Tiger Moth - Руководство по техническому обслуживанию и ремонту, третье издание . Хатфилд, Хартфордшир. Де Хэвилленд Эйркрафт Компани Лтд. (Дата неизвестна)
  2. ↑ a b Taylor, 1990. p.71.
  3. ^ Halliwell 1919, с.107.
  4. ↑ Crane 1997, стр. 379
  5. Перейти ↑ Kumar, Bharat (2005). Иллюстрированный авиационный словарь . Нью-Йорк: Макгроу Хилл. ISBN 0-07-139606-3.
  6. ^ Тейлор, Джон WR (1966). Самолеты всего мира Джейн 1966-67 . Лондон: Sampson Low, Marston & Co. Ltd., стр. 309.
  7. ^ a b Barrière, Майкл. «Фарман 190 и его производные». Архив Air-Britain (декабрь 2010 г.): 187.
  8. ^ Джеймс, Дерек (1991). Westland Aircraft с 1915 года . Лондон: Putnam Publishing. п. 236. ISBN. 0-85177-847-X.
  9. ^ Бриджмен, Леонард (1956). Самолеты всего мира Джейн 1956-57 . Лондон: Джейнс "Все мировые авиастроительные паблишинг Ко. Лтд.", Стр. 47.
  10. ^ "New Remos GX eLITE" . 13 апреля 2011 . Проверено 15 апреля 2011 .
  11. ^ Джексон, Пол (2010). Самолеты всего мира Джейн 2010-11 . Колсдон, Суррей: IHS Jane's. С. 613–4. ISBN 978-0-7106-2916-6.
  12. ^ Джексон, AJ (1960). Британские гражданские самолеты 1919-59 гг . 2 . Лондон: Putnam Publishing. п. 327.
  13. ^ Джексон, AJ (1960). Британские гражданские самолеты 1919-59 гг . 2 . Лондон: Putnam Publishing. п. 227.
  14. ^ Симпсон, Род (2001). Самолеты мира Эйрлайф . Шрусбери: Эйрлайф Паблишинг Лтд., Стр. 427. ISBN. 1-84037-115-3.
  15. ^ "Pilatus PC-6" . Проверено 14 апреля 2011 .
  16. ^ "de Havilland Twin Otter Series 400" . Архивировано из оригинала на 2011-02-24 . Проверено 15 апреля 2011 .
  17. ^ Симпсон, Род (2001). Самолеты мира Эйрлайф . Шрусбери: Эйрлайф Паблишинг Лтд., Стр. 186. ISBN. 1-84037-115-3.
  18. ↑ Crane 1997, стр. 294.
  19. ^ Ledeboer, JH; Аэронавтика , Vol. 18, 1920, стр. 81.

Библиография [ править ]

  • Крейн, Дейл: Словарь авиационных терминов, третье издание , Aviation Supplies & Academics, 1997. ISBN 1-56027-287-2 
  • Холливелл, FW " Такелаж: монтаж и доводка самолетов ". Полет , 23 января 1919 г. с. 107.
  • Кумар, Б. Иллюстрированный словарь авиации . Нью-Йорк Макгроу Хилл, 2005. ISBN 0-07-139606-3 
  • Стивентон, HWB; «Теоретические соображения при проектировании шарниров стойки крыла», Инженер-авиастроитель: Дополнение к Полету , 30 мая 1930 г., страницы 33–35 ( страницы полета 586a-586c).
  • Тейлор, Джон В. Р. Знания о полете , Лондон: Universal Books Ltd., 1990. ISBN 0-9509620-1-5 .