Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Главный лонжерон de Havilland DH.60 Moth

В неподвижном крыле самолета , то шпат часто является основным конструктивным элемент крыла, бег по размаху под прямым углом (или около того, в зависимости от стреловидности крыла ) к фюзеляжу . Лонжерон несет полетные нагрузки и вес крыльев при нахождении на земле. К лонжерону или лонжеронам могут быть прикреплены другие конструктивные и формирующие элементы, такие как нервюры , при этом конструкция напряженной обшивки также разделяет нагрузки там, где она используется. В крыле может быть более одного лонжерона или вообще не быть. Однако там, где большая часть сил приходится на одиночный лонжерон, он известен как главный лонжерон. [1]

Лонжероны также используются на других поверхностях аэродинамических поверхностей самолетов, таких как хвостовое оперение и киль, и выполняют аналогичную функцию, хотя передаваемые нагрузки могут отличаться от нагрузок на лонжерон крыла.

Лонжерон [ править ]

Лонжерон крыла обеспечивает большую часть весовой поддержки и целостности динамической нагрузки консольных монопланов , часто в сочетании с прочностью самого D-образного бокса крыла. Вместе эти два конструктивных элемента в совокупности обеспечивают жесткость крыла, необходимую для безопасного полета самолета. Бипланы с летающими тросами имеют большую часть полетных нагрузок, передаваемых через тросы и межплоскостные стойки, что позволяет использовать меньшее сечение и, следовательно, более легкие лонжероны за счет увеличения лобового сопротивления.

Силы [ править ]

Основная статья: Механика полета самолетов

Некоторые силы, действующие на лонжерон крыла: [2]

  • Изгибающие вверх нагрузки, возникающие в результате подъемной силы крыла , поддерживающей фюзеляж в полете. Эти силы часто компенсируются перевозкой топлива в крыльях или использованием топливных баков, установленных на концах крыла; Цессна 310 является примером этой конструктивной особенности.
  • Изгибающие вниз нагрузки в неподвижном состоянии на земле из-за веса конструкции, топлива, находящегося в крыльях, и установленных на крыльях двигателей, если они используются.
  • Тяговые нагрузки зависят от воздушной скорости и инерции .
  • Катящиеся инерционные нагрузки.
  • Хордовые скручивающие нагрузки из-за аэродинамических эффектов на высоких скоростях, часто связанных с размывом , и использованием элеронов, приводящих к реверсированию управления . Дальнейшие скручивающие нагрузки вызываются изменением настроек тяги подкрыльевых двигателей. [3] Конструкция коробки "D" способствует уменьшению скручивания крыла.

Многие из этих нагрузок резко меняются в полете на самолетах, таких как Extra 300, при выполнении экстремальных пилотажных маневров; лонжероны этих самолетов спроектированы так, чтобы безопасно выдерживать большие нагрузки .

Материалы и конструкция [ править ]

Деревянная конструкция [ править ]

Ранние самолеты использовали лонжероны, часто вырезанные из цельной ели или ясеня . Были использованы и экспериментированы несколько различных типов деревянных лонжеронов, например лонжероны коробчатого сечения; и многослойные лонжероны, уложенные в приспособление и склеенные на сжатие для сохранения двугранного угла крыла . Деревянные лонжероны до сих пор используются в легких самолетах, таких как Robin DR400 и его родственники. Недостатком деревянного лонжерона является ухудшение эффект, атмосферных условий, сухого и мокрого и биологических угроз , таких как дерево-расточные зараженности насекомыми и грибками может иметь на компоненте; следовательно, для поддержания летной годности часто требуются регулярные проверки .[4]

Деревянные лонжероны крыла, состоящие из нескольких частей, обычно состоят из верхних и нижних элементов, называемых колпаками лонжеронов , и вертикальных элементов из листовой древесины, известных как поперечные перемычки или, проще говоря, перемычки , которые охватывают расстояние между заглушками лонжеронов.

Даже в наше время «самодельные реплики самолетов», такие как реплики Spitfires, используют ламинированные деревянные лонжероны. Эти лонжероны обычно ламинируют из ели или дугласовой пихты (путем зажима и склеивания). Ряд энтузиастов строят «точные копии» Спитфайров, которые будут летать с использованием различных двигателей, соответствующих размеру самолета. [5]

Металлические лонжероны [ править ]

Базовое крыло с металлическими лонжеронами и передней кромкой ячеистой формы D

Типичный металлический лонжерон в самолете авиации общего назначения обычно состоит из листового алюминиевого лонжерона с L- или T-образными крышками лонжерона, приваренными или приклепанными к верхней и нижней части листа для предотвращения коробления под действием приложенных нагрузок. На более крупных самолетах, использующих этот метод конструкции лонжерона, крышки лонжеронов могут быть герметизированы для создания встроенных топливных баков . Усталость металлических лонжеронов крыла была определенным причинным фактором авиационных происшествий, особенно в случае с более старыми самолетами, как это было в случае с рейсом 101 Ocean Airways компании Chalk . [6]

Лонжероны металлические трубчатые [ править ]

Немецкий Юнкерс СО бронированного Фюзеляж штурмового sesquiplane 1917 используется Уго Юнкерс -разработана многотрубчатая сеть из нескольких трубчатых лонжеронов крыла, расположенная непосредственно под гофрированным дюралюминием крыла , охватывающее и с каждым трубчатым лонжероном , соединенным с одной смежными с пространственной рамой из триангулированных дюралюминиевых полос - обычно в манере компоновки фермы Уоррена - приклепаны к лонжеронам, что привело к значительному увеличению прочности конструкции в то время, когда большинство других конструкций самолетов были построены почти полностью с деревянными крыльями. Цельнометаллическое крыло с гофрированным покрытием и множественные трубчатые лонжероны Junkers были скопированы после Первой мировой войны.американским авиаконструктором Уильямом Стаутом для его серии авиалайнеров Ford Trimotor 1920-х годов и российским авиакосмическим конструктором Андреем Туполевым для такого самолета, как его Туполев АНТ-2 1922 года, по размеру больше, чем тогда гигантский Максим Горький 1934 года.

Аспектом конструкции крыла Supermarine Spitfire, который в значительной степени способствовал его успеху, была инновационная конструкция лонжерона стрелы, состоящая из пяти квадратных концентрических труб, которые вставлялись друг в друга. Две из этих стрел были связаны между собой легкосплавной перемычкой, создавая легкий и очень прочный главный лонжерон. [7]

Вариант этого метода конструкции лонжерона также используется в BD-5 , который был разработан и построен Джимом Беде в начале 1970-х годов. Лонжерон, использованный в BD-5 и последующих проектах BD, в основном представлял собой алюминиевую трубу диаметром примерно 2 дюйма (5,1 см), соединенную в корневой части крыла с алюминиевой трубой с гораздо большим внутренним диаметром для обеспечения структурной целостности крыла.

Геодезическое строительство [ править ]

В самолетах, таких как Vickers Wellington , использовалась геодезическая конструкция лонжерона крыла, преимущества которой заключались в легкости и способности выдерживать тяжелые боевые повреждения с лишь частичной потерей прочности.

Композитная конструкция [ править ]

Многие современные самолеты используют в своей конструкции углеродное волокно и кевлар , от больших авиалайнеров до небольших самодельных самолетов . Следует отметить разработки Scaled Composites и немецких производителей планеров Schempp-Hirth и Schleicher . [8] Эти компании изначально использовали цельные лонжероны из стекловолокна в своих конструкциях, но теперь часто используют углеродное волокно в своих высокопроизводительных парапланах, таких как ASG 29 . Повышение прочности и снижение веса по сравнению с более ранними самолетами с лонжеронами из стекловолокна позволяет увеличить количествоводяной балласт . [9]

Конструкция с несколькими лонжеронами [ править ]

Самолеты с тремя или более лонжеронами считаются самолетами с несколькими лонжеронами . Использование нескольких лонжеронов обеспечивает эквивалентную общую прочность крыла, но с несколькими лонжеронами меньшего размера, что, в свою очередь, позволяет получить более тонкую конструкцию крыла или хвостового оперения (за счет увеличения сложности и сложности упаковки дополнительного оборудования, такого как топливные баки, пушки. , домкраты элеронов и т. д.). Хотя многолонжеронные крылья использовались, по крайней мере, с 1930-х годов (например, Curtiss P-40 времен Второй мировой войны имел 3 лонжерона на крыло), они приобрели большую популярность, когда увеличение скорости реактивных истребителей потребовало более тонких крыльев, чтобы уменьшить тянуть на высоких скоростях. Mach 2 F-104 Starfighterиспользовались многочисленные тонкие лонжероны, чтобы крыло получилось необычно тонким; F-16 Fighting Falcon использует аналогичную конструкцию. Другие самолеты, такие как F-4 Phantom , F-15 Eagle и другие, используют 3 или более лонжеронов для обеспечения достаточной прочности относительно тонкого крыла и, таким образом, квалифицируются как самолет с несколькими лонжеронами. [10]

Ложные лонжероны [ править ]

Ложные лонжероны, как и главные лонжероны, являются несущими конструктивными элементами, проходящими по размаху, но не присоединенными к фюзеляжу. Чаще всего они предназначены для перевозки движущихся поверхностей, в основном элеронов . [11]

Ссылки [ править ]

Примечания [ править ]

  1. Перейти ↑ Thom 1988, p. 152.
  2. Перейти ↑ Taylor 1990, p. 72.
  3. Перейти ↑ Taylor 1990, p. 146.
  4. ↑ FAA 1988, стр. 25.
  5. ^ "Архивная копия" . Архивировано 31 мая 2012 года . Проверено 11 октября 2012 .CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
  6. ^ NTSB отчет - Grumman Turbo Mallard, N2969 архивации 2008-09-10 в Wayback Machine извлекаться: 1 февраля 2009
  7. Перейти ↑ Taylor 1990, p. 80.
  8. Перейти ↑ Taylor 1990, p. 95.
  9. Перейти ↑ Hardy 1982, p. 86.
  10. ^ "DatWiki.net - Авиационный словарь, представленный Aviation Supplies and Academics, Inc." . www.datwiki.net . Архивировано 22 декабря 2015 года . Проверено 15 декабря 2015 .
  11. ^ Kuma 2005 p.265

Библиография [ править ]

  • Федеральное управление гражданской авиации , Приемлемые методы, методы и практика - Осмотр и ремонт самолетов, AC43.13.1A, изменение 3. Министерство транспорта США, Типография правительства США, Вашингтон, округ Колумбия, 1988 г.
  • Харди, Майкл. Планеры и планеры мира . Лондон: Ян Аллан, 1982. ISBN 0-7110-1152-4 . 
  • Кумар, Бхарат (2005). Иллюстрированный авиационный словарь . Нью-Йорк: Макгроу Хилл. ISBN 0 07 139606 3.
  • Тейлор, Джон В. Р. Знания о полете , Лондон: Universal Books Ltd., 1990. ISBN 0-9509620-1-5 . 
  • Том, Тревор. Пособие воздушного пилота 4-Самолет-Техника . Шрусбери, Шропшир, Англия. Эйрлайф Паблишинг Лтд, 1988. ISBN 1-85310-017-X 

Внешние ссылки [ править ]

  • Статья 1913 года об испытаниях лонжерона из журнала Flight