Wingbox из самолетов относится к первичному несущей конструкции крыла, который образует структурный центр крыл , а также точку крепления для других компонентов крыла , таких как ведущие кромки створки , задней кромка закрылков и крыло-наконечника устройства . Кессон крыла продолжается за видимые корни крыла и соединяется с фюзеляжем в центральном кессоне крыла, который образует структурный стержень самолета.
Коробка крыла называется так, поскольку во многих конструкциях комбинация лонжеронов переднего и заднего крыла, а также верхней и нижней обшивок крыла вместе образуют естественную форму «коробки», проходящую через крыло. [1] В то время как внутренняя конструкция крыла обычно обеспечивает большую часть прочности за счет комбинации лонжеронов, нервюр и стрингеров, внешняя обшивка также обычно несет часть нагрузок. На многих самолетах внутренний объем кессона крыла также используется для хранения топлива, что обычно называют конструкцией « мокрого крыла» . [1]
В последние годы в кессоне крыла все чаще используются композитные материалы ; эта тенденция в основном преследовалась для достижения более низкого веса по сравнению с конструкциями, использующими только обычные материалы. [2] [3] В частности, углеродное волокно стало популярным материалом из-за его очень высокого отношения прочности к весу. [4] В январе 2017 года европейский аэрокосмический конгломерат Airbus Group объявил, что они создали первый в мире цельный композитный центральный кессон крыла, заявив, что он обеспечивает 20-процентное снижение стоимости производства за счет упрощения сборки. [5]
Оценка и тестирование
Из-за своей решающей конструктивной роли кессон крыла подвергается тщательному анализу и проверке, чтобы быть уверенным в его возможностях, а также для достижения оптимальных характеристик. Таким образом, аэрокосмическими инженерами разработаны различные методы расчета и проверки соответствующих напряжений, которые используются производителями самолетов. [1] Использование все более эффективных расчетов и испытаний напрямую связано с созданием более легких и эффективных крыльев. [2] К концу двадцатого века использование технологии автоматизированного проектирования (САПР) стало обычным явлением в аэрокосмических программах; Таким образом, программные пакеты, такие как CATIA, играют важную роль в процессе проектирования и производства. [1]
Кроме того, физическая проверка структурного исполнения wingbox обычно востребована в процессе сертификации гражданских авиалайнеров со стороны сертификационных органов . Соответственно, производители самолетов обычно производят нелетные испытательные образцы, которые подвергаются наземным испытаниям, оказывая нагрузки до 1,5 раз превышающие максимальные аэродинамические силы, которые могут возникнуть в любой момент на протяжении всего срока службы. [6] Разрушающие испытания элементов крыла проводились с первых дней существования авиации, хотя применяемые конкретные методы становились все более изощренными, особенно после изобретения тензодатчика в 1938 году, который с тех пор широко используется в аэрокосмической промышленности. Вторая мировая война . [7]
Неразрушающие испытания также выполняются не только во время первоначального процесса сертификации, но часто на протяжении всего жизненного цикла отдельного воздушного судна для защиты от усталостных отказов или проверки возможных причиненных повреждений. [8] Общие методы включают визуальный осмотр, ультразвуковое испытание, радиографическое испытание, электромагнитное испытание, акустическую эмиссию и сдвиг . [9] [10] Иногда с помощью таких методов определяется необходимость замены кессона крыла отдельного самолета; Хотя это довольно интенсивная и дорогостоящая процедура, приводящая к тому, что эксплуатанты часто предпочитают вместо этого прекращать срок эксплуатации воздушного судна, такие замены иногда выполняются. [11] [12] Летом 2019 года ВВС США были вынуждены приземлить более 100 своих транспортных самолетов Lockheed Martin C-130 Hercules после обнаружения чрезмерных трещин в кессоне крыла для проверки и ремонта. [13] Самолеты, предназначенные для длительного срока службы, часто получали замену кессонов крыла в рамках программ продления срока службы. [14]
Рекомендации
- ^ a b c d Immanuvel, D .; Арулсельван, К .; Maniiarasan, P .; Сентилкумар, С. (2014). «Анализ напряжений и оптимизация веса конструкции крыла, подверженной летным нагрузкам» (PDF) . Международный журнал инженерии и науки (IJES) . 3 (1): 33–40. ISSN 2319–1813 Проверить
|issn=
значение ( справка ) . - ^ а б Moors, G .; Kassapoglou, C .; де Алмейда, SFM; Феррейра, CAE (2019). «Конструкция композитного кессона крыла уступает весу: влияние различных дизайнерских решений» . CEAS Aeronaut Jpournal . 10 (2): 403–417. DOI : 10.1007 / s13272-018-0321-4 .
- ^ Оливери, Винченцо; Зукко, Джованни; Петерс, Даниэль; Клэнси, Героид; Телфорд, Роберт; Рухи, Мохаммад; Макхейл, Сиаран; О'Хиггинс, Ронан; Янг, Тревор; Уивер, Пол (апрель 2019 г.) [2 января 2019 г.]. «Проектирование, изготовление и испытание на месте консолидированного термопластичного крыла переменной жесткости». Журнал AIAA . 57 (4): 1671–1683. Bibcode : 2019AIAAJ..57.1671O . DOI : 10.2514 / 1.J057758 .
- ^ Каннингем, Джастин (13 июня 2014 г.). «Аэрокосмическая промышленность переходит на крылья из углеродного волокна» . Инженерные материалы .
- ^ «Новый дизайн кессона центрального крыла Airbus открывает большие перспективы для самолетов будущего» . Airbus Group. 13 января 2017.
- ^ «Боинг успешно завершил разрушительные испытания крыла 787» . Мир композитов . 17 ноября 2008 года Архивировано из оригинала на 2011-09-29 . Проверено 31 августа 2011 .
- ^ Ховерстен, Пол (30 апреля 2009 г.). «Тогда и сейчас: под стрессом» . Журнал Air & Space .
- ^ Снайдер, Х. Лоуренс; Reeder, Franklin L .; Диркин, Уильям (июль 1972 г.). Испытания на остаточную прочность и распространение трещин на центральном крыле самолета C-130 с усталостными повреждениями, вызванными эксплуатацией (PDF) (Отчет). НАСА . Архивировано из оригинального (PDF) 17 февраля 2015 года.
- ^ Голизаде, С. (2016). «Обзор методов неразрушающего контроля композиционных материалов» . Структурная целостность процедур . 1 : 50–57. DOI : 10.1016 / j.prostr.2016.02.008 .
- ^ Bayraktar, E .; Антолович С.Д .; Батиас, К. (12 сентября 2008 г.). «Новые разработки в области неразрушающего контроля композитных материалов и приложений в машиностроении». Журнал технологий обработки материалов . 206 (1–3): 30–44. DOI : 10.1016 / j.jmatprotec.2007.12.001 .
- ^ Хаусман, Дамиан (15 ноября 2006 г.). «Центр авиационной логистики модернизирует центральные кессоны на самолетах С-130» . Материальное командование ВВС .
- ^ «Сохранение полета C-130: замена бокса центрального крыла» . Ежедневник оборонной промышленности . 4 апреля 2007 г.
- ^ Инсинна, Валери (8 августа 2019 г.). «ВВС США приостанавливают выполнение полетов более чем на сотню самолетов C-130 из-за« нетипичного »взлома» . Новости обороны .
- ^ Томкинс, Ричард (18 июля 2017 г.). «Маршалл Аэрокосмический и Дефанс задействован для работы над C-130J» . UPI .