Kje je kobilica letala? Kobilica letala: zasnova

2024 Avtor: Howard Calhoun | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-17 10:40

Tudi človek, ki še nikoli ni videl morja, verjetno pozna poslovilno besedo: "Sedem metrov pod kobilico." In tukaj ni nobenih vprašanj. Kobilica ladje je najpomembnejši konstrukcijski del, na katerega so pritrjeni številni deli njenega trupa. A kdo ve, kje se nahaja kobilica letala in čemu služi?

Kaj je to?

To je "organ" stabilnosti, ki vam omogoča, da letalo obdržite na določeni smeri. Za razliko od ladij je kobilica letala sestavni del navpične repne plavuti. Na dnu trupa ni kobilice za letala! Vendar obstaja ena subtilnost. Dejstvo je, da je ta del tesno povezan z napajalnimi elementi trupa, zato je v morju in zraku še vedno nekaj skupnega. Kje je torej kobilica letala? Preprosto povedano, to je navpični del repa.

Postavljen je negibno, pritrjen na treh točkah, simetrično glede na središčnico letala. Po videzu ima ta detajl obliko idealnega trapeza. Kobilica letala je praviloma sestavljena iz reber, reber in kože. Ta shema je klasična, malo spremenjenaod nastanka prvega letala. Sprednji opornik je praviloma nameščen poševno.

Postavitve

Najpogosteje je kobilica enojna, v nekaterih primerih pa dvojna in celo trojna (na propelerskih bombnikih). V slednjem primeru je to potrebno za zagotovitev visoke smerne stabilnosti težkega stroja. Mimogrede, vsa letala so glede na lokacijo kobilice razdeljena na tri vrste:

• Vgrajeno po običajnem vzorcu. Takšna je na primer kobilica letala A321.
• "Race", to je letalo, pri katerem se vodoravni rep kobilice nahaja pred krili.
• "brez repa". Od kobilice ostane le navpični rep, vodoravni krilci so popolnoma odsotni.

Seveda sta zadnji dve različici bolj značilni za "skupnost" vojaških letal, saj je takšna postavitev kobilice potrebna, da se letalu zagotovi še posebej visoka okretnost.

V nekaterih primerih se uporabljajo še bolj zapleteni dizajni. Na primer grebeni pod kobilico (so tudi trebušne kobilice). Uporabljajo se na nekaterih nadzvočnih letalih, kjer je ohranjanje popolne stabilnosti med letom ključnega pomena. Tako je pod kobilico letala (tukaj, smo že izvedeli) dodaten in ogromen dotok. Pogostejša situacija je, ko je treba vodoravno perje repa na splošno prenesti na sam vrh kobilice. To se zgodi, če so motorji nameščeni na zadnji strani letala. Takšen diagram lahko vidimo na primer vdomače tovorno-potniško letalo "Il".

Za kaj je?

Kot veste, je mirno vreme neverjetna redkost, ki se ne zgodi več kot nekajkrat na leto. V večini primerov je veter, njegova moč in smer pa se lahko močno razlikujeta. Ko letalo leti, lahko sunki vetra močno vplivajo na smer in smer. Zrakoplov mora biti zasnovan tako, da se sam vrne v stabilen položaj. Samo v tem primeru je možen varen let.

Glavni namen

Glavno pravilo za oblikovanje kobilice je, da jo postavite tako, da v nobenem primeru ne pade v sled s krila. V nasprotnem primeru je možna ostra kršitev smerne stabilnosti, v najhujših situacijah pa fizična deformacija in uničenje celotnega repa. Torej je glavni namen kobilice ohranjanje smerne stabilnosti.

Zasnova mnogih letal je taka, da je ta del premičen. S prilagajanjem upogiba kobilice posadka nadzoruje smer smeri. Izjema so vojaška letala, na katerih so motorji z nadzorovanim vektorjem potiska odgovorni za spreminjanje smeri leta. V njihovem primeru je izdelava premične kobilice letala (fotografija je v članku) neumna, saj so preobremenitve med manevriranjem takšne, da se bo preprosto zrušilo.

Kakšno stabilnost zagotavlja kobilica?

Obstajajo tri vrste stabilnosti, zaradi katerih je kobilica vključena v zasnovo letala:

• Track.
• vzdolžno.
• prečno.

Poglejmo vse te sorte podrobneje. Torej, smerna stabilnost. Ne smemo pozabiti, da bo v primeru izgube vzdolžne stabilnosti trupa med letom letalo zaradi inercialne sile še nekaj časa letelo naprej. Po tem začne zračni tok teči v zadnji del letala, ki leži za težiščem. Kobilica v tem primeru preprečuje nastanek rotacijske sile, ki prisili letalo, da se vrti okoli svoje osi.

Vzdolžna stabilnost. Predpostavimo, da letalo leti v normalnem načinu, težišče sovpada s središčem pritiska na njegov trup. V tem trenutku na njegov trup delujejo tudi večsmerne sile, ki težijo k razporeditvi telesa letala. Dvigalo in gravitacija delujeta hkrati. Kobilica letala (fotografijo tega dela boste videli v članku) zagotavlja ravnotežje, ki je v tem primeru zelo nestabilno. Normalen let brez repa, kobilice in stabilizatorjev je nemogoč.

Druga trajnost

Strižna stabilnost. Na splošno je ta dejavnik logično nadaljevanje prejšnje lastnosti. Ko na krilo in bočne stabilizatorje kobilice delujejo večsmerne sile, te "poskušajo" prevrniti letalo. Oblika kril temu nasprotuje: če jih pogledate od daleč, so podobna črki "U" z močno ločenimi zgornjimi "rogovi". Ta obrazec omogoča samopopravljanje položajaletalo v vesolju. Kobilica pomaga ohranjati bočno stabilnost.

Upoštevajte, da letala z zamašenimi krili ne potrebujejo toliko kobilice … pri velikih hitrostih. Če pade, potem pride do rasti protiučinkov eksponentno. Zato je za te stroje zelo pomembna najbolj trpežna in lahka kobilica, ki se lahko upre tako velikim obremenitvam. In kako ga lahko dobite? Pogovorimo se o tem.

Značilnosti ustvarjanja sodobnih letal

Trenutno se strokovnjaki Rosaviation in njihovi tuji kolegi osredotočajo na ustvarjanje delov letal (vključno s kobilico) iz velikih delov, izdelanih iz najnovejših kompozitnih materialov.

Delež teh spojin v oblikovanju sodobnih letal vztrajno narašča. Po podatkih strokovnjakov njihov prostorninski delež že doseže od 25% do 50%, majhna nekomercialna letala pa so lahko sestavljena celo iz plastike in kompozitov za 75%. Zakaj je ta pristop tako razširjen v letalstvu? Dejstvo je, da ima ista kobilica letala Boeing, izdelana iz polimernih "zlitin", zelo majhno težo, zelo visoko trdnost in vir, ki ga je preprosto nerealno doseči z uporabo standardnih materialov.

Glavni materiali

Najbolj upravičena uporaba kompozitov pri oblikovanju ne le repa, ampak tudi kril in pogonskih elementov trupa, ki morajo biti ne le zelo močni, ampak tudi dovoljprilagodljiv. V nasprotnem primeru ni mogoče izključiti verjetnosti uničenja konstrukcije pod vplivom letnih obremenitev.

A ni bilo vedno tako. Torej, ponos sovjetske letalske industrije, letalo Tu-160, znano tudi kot Beli labod ali Blackjack, ima kobilico iz … titanovih zlitin. Tako specifičen in izjemno drag material je bil izbran zaradi ogromnih obremenitev zasnove tega stroja, ki še danes ohranja naziv najtežjega bombnika v uporabi. Toda kljub temu je tako radikalen pristop k ustvarjanju kobilice redek, zato se morajo oblikovalci danes veliko pogosteje ukvarjati s preprostejšimi kompozitnimi materiali.

S kakšnimi izzivi se soočate pri ustvarjanju sestavljene kobilice?

V procesu razvoja so morali domači oblikovalci rešiti celo vrsto kompleksnih nalog:

• Izdelana je izdelava velikih delov kobilice in druge opreme iz ogljikovih vlaken po metodi infuzije.
• Prav tako je bilo treba skoraj popolnoma premisliti in preoblikovati glavne faze proizvodnje, ki niso bile zasnovane za uporabo kompozitnih materialov.

Druge funkcije

V proizvodni proces je bila uvedena najnovejša programska oprema (FiberSim), ki omogoča doseganje najvišje stopnje avtomatizacije. Poleg tega je zdaj mogoče kobilico letala, katerega zasnova je opisana v članku, izdelati s tehnologijami, kjer risb praktično ni. Izdelava tega dela s tem pristopom je naslednjanačin:

• Oblikovanje ali izbira končnega modela. Danes je kobilica (večinoma) zasnovana v popolnoma avtomatskem načinu, brez sodelovanja "človeških" razvijalcev.
• Rezanje uporabljenih materialov, tudi v avtomatskem načinu.
• V samodejnem načinu se razporedijo surovine, uporabljene za izdelavo kobilice in njenih strukturnih delov.
• Polaganje slojev se izvaja z robotskimi mehanizmi, ki jih upravlja računalniški program.

Poleg tega sodoben pristop k izdelavi kobilic predlaga naslednje:

• Nenehno graditi prototipe, ki so preizkušeni v najtežjih pogojih.
• Razvijajo se tehnologije nedestruktivnega testiranja, ki omogočajo neprekinjeno spremljanje stanja kobilice na letalu.

Napredne metode za izdelavo repne enote letala MS-21

V ne tako daljni preteklosti je bila letalska industrija dobesedno osupla nad napovedjo domačih razvijalcev, da razvijajo povsem novo letalo, MS-21. Njegova nenavadnost je, da je to že skoraj zadnja tri desetletja prvi domači avtomobil za lete znotraj države. Med njegovo izdelavo so bile preizkušene številne najnovejše tehnologije, ki so v veliki meri vplivale na inovativne lastnosti kobilice in celotnega repnega sklopa.

Z razvojem in proizvodnjo kesona kobilice letala MS-21 so domači strokovnjaki uspeli doseči naslednje:

• Popolna avtomatizacija rezanja vseh delov in surovin, ki se uporabljajo v proizvodnji. Zaradi tega je bilo mogoče doseči vsaj 50-odstotno znižanje skupnih stroškov celotne repne enote in predvsem kobilice.
• Pri izdelavi repne enote se uporablja programska oprema ProDirector, ki vam omogoča popolno natančnost pri obdelavi delov. To omogoča ustvarjanje ne le močnih, ampak tudi izjemno lahkih kobilic.
• Prav tako je kobilica sodobnega letala ustvarjena z uporabo tehnik dvojne ukrivljenosti. Zahvaljujoč njim je mogoče doseči večsmerno debelino na tistih območjih, kjer je potrebna dodatna konstrukcijska ojačitev (pod kobilico letala).
• Tudi velike dele kobilice danes lahko "ocvrte" v posebnih avtoklavih. Rezultat so izjemno močne in toge komponente, ki lahko prenesejo obremenitve katere koli stopnje.
• Nadzor geometrije delov nadzorujejo tudi kompleksni računalniški sistemi.

Druge funkcije

Zaradi uporabe novih tehnologij in tehnik se je delovna intenzivnost izdelave repne enote in kobilice zmanjšala za 50-70%. Danes je več kot štiri tisoč delov kobilice in repa prestale državne preizkuse.

Glavni dosežek je razvoj zanesljive in preproste tehnologije za proizvodnjo delov kobilice velikosti 7,6 x 2,5 m. Trenutno so jih že začeli dobavljati v letalski obrat Irkutsk. Izdelane so iz sodobnih kompozitnih materialov, značilnosti tega postopka pa so že pritegnile zanimanje vodilnih tujih proizvajalcev letalske opreme.

Modern Issues

Zakaj smo porabili toliko časa za razpravo o sodobnih načinih oblikovanja in gradnje kobilice? Dejstvo je, da je od 60. let prejšnjega stoletja postalo popolnoma jasno, da je nadaljnje povečanje hitrosti letal mogoče le, če se poveča njihova moč in se v proizvodnjo uvedejo popolnoma nove vrste polimernih materialov. Težava letal zadnjih generacij je v tem, da je njihova zasnova (in še posebej kobilica) zelo dovzetna za "utrujanje". Zaradi tega so se do približno 70. let prejšnjega stoletja razvile številne metode za spremljanje stanja krila in repa.

Proizvodne zahteve so prav tako visoke. Vsaka serija delov je izpostavljena najhujšim preobremenitvam na vibracijskih stojalih, testiranih s temperaturami in tlakom. In to ni presenetljivo, saj je že najmanjša razpoka posledično polna smrti na stotine potnikov.

Torej ste ugotovili, kje je kobilica letala in čemu služi!