Spar (аэронавтика)

редактировать
Главный конструктивный элемент крыла самолета Главный лонжерон de Havilland DH.60 Moth

В исправлено -крыло, лонжерон часто является основным конструктивным элементом крыла, идущим по размаху под прямым углом (или около того, в зависимости от стреловидности ) к фюзеляжу. Лонжерон несет полетные нагрузки и вес крыльев при нахождении на земле. Другие конструктивные и формирующие элементы, такие как нервюры, могут быть прикреплены к лонжерону или лонжеронам, 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.

Лонжероны также используются в других самолетах крыло поверхностей, таких как оперение и оперение и выполняют аналогичную функцию, хотя передаваемые нагрузки могут отличаться от нагрузок лонжерона крыла.

Содержание

  • 1 Нагрузки на лонжероны
    • 1.1 Силы
  • 2 Материалы и конструкция
    • 2.1 Деревянная конструкция
    • 2.2 Металлические лонжероны
    • 2.3 Трубчатые металлические лонжероны
    • 2.4 Геодезические конструкции
    • 2.5 Составная конструкция
    • 2.6 Конструкция с несколькими лонжеронами
  • 3 Ложные лонжероны
  • 4 Ссылки
    • 4.1 Примечания
    • 4.2 Библиография
  • 5 Внешние ссылки

Нагрузки на лонжероны

Лонжерон крыла обеспечивает большую часть веса и устойчивости к динамическим нагрузкам кантилевера монопланов, часто в сочетании с прочностью самого D-образного корпуса крыла. Вместе эти два конструктивных элемента в совокупности обеспечивают жесткость крыла, необходимую для безопасного полета самолета. Бипланы с использованием тросов имеют большую часть полетных нагрузок, передаваемых через тросы и межплоскостные стойки, что позволяет использовать меньшее сечение и, следовательно, более легкие лонжероны за счет увеличения тащить, тянуть.

Силы

Некоторые из сил, действующих на лонжерон крыла, следующие:

  • изгибающие вверх нагрузки, возникающие в результате подъемной силы крыла , которая поддерживает фюзеляж в полете. Эти силы часто компенсируются перевозкой топлива в крыльях или использованием топливных баков, установленных на концах крыла; Cessna 310 является примером этой конструктивной особенности.
  • Изгибающие вниз нагрузки в неподвижном состоянии на земле из-за веса конструкции, топлива, переносимого в крыльях, и установленных на крыльях двигателей если используется.
  • Тяговые нагрузки, зависящие от воздушной скорости и инерции.
  • качения инерционных нагрузок.
  • Хордовые скручивающие нагрузки из-за аэродинамические эффекты на высоких скоростях, часто связанные с размывом, и использованием элеронов, приводящих к изменению направления управления. Дальнейшие скручивающие нагрузки вызываются изменением настроек тяги на подкрыльевых двигателях. Конструкция позволяет уменьшить скручивание крыла.

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

Материалы и конструкция

Деревянная конструкция

Ранние самолеты использовали лонжероны, часто вырезанные из цельной ели или ясень. Были использованы и экспериментированы несколько различных типов деревянных лонжеронов, например лонжероны коробчатого сечения; и многослойные лонжероны, уложенные в зажим и склеенные на сжатие, чтобы удерживать крыло двугранным. Деревянные лонжероны до сих пор используются в легких самолетах, таких как Robin DR400 и его родственники. Недостатком деревянного лонжерона является разрушающее воздействие, которое атмосферные условия, как сухие, так и влажные, и биологические угрозы, такие как заражение древесными насекомыми и поражение грибами, могут оказывать на компонент; следовательно, регулярные проверки часто требуются для поддержания летной годности.

Деревянные лонжероны крыла, состоящие из нескольких частей, обычно состоят из верхних и нижних элементов, называемых колпаками лонжеронов, и вертикальных листовых деревянных элементов, известных как поперечные перемычки или, проще говоря, перемычки расстояние между крышками лонжерона.

Даже в наше время "самодельные копии самолетов", такие как точные копии 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 фактически будут летать с использованием различных двигателей, соответствующих размеру самолета.

Металлические лонжероны

Базовое крыло с металлическими лонжеронами с использованием сотовой структуры Блок «D» передняя кромка

Типичный металлический лонжерон на самолетах авиации общего назначения обычно состоит из листового алюминия лонжерона с «L» или «T» "-образные заглушки лонжеронов привариваются или приклепываются 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 обеспечения встроенных топливных баков. Усталость металлических лонжеронов крыла была выявленной причинной причиной авиационных происшествий, особенно в случае с более старыми самолетами, как это было в случае с Chalk's Ocean Airways Flight 101.

Трубчатые металлические лонжероны

Немецкий Junkers JI штурмовик с фюзеляжем полутораплан 1917 года использовал многотрубную сеть конструкции Hugo Junkers из нескольких трубчатых лонжеронов крыла, размещенных непосредственно под крылом. рифленое дюралевое покрытие крыла и каждый трубчатый лонжерон, соединенный с соседним с помощью пространственного каркаса из треугольных дюралюминиевых полос - обычно в виде конструкции фермы Уоррена - приклепанной к лонжеронам, что привело к значительному увеличению прочности конструкции в то время, когда большинство других конструкций самолетов почти полностью строились с крыльями из дерева. Формат конструкции цельнометаллического гофрированного крыла / нескольких трубчатых лонжеронов Junkers был скопирован после Первой мировой войны американским авиаконструктором Уильямом Стаутом для своего автомобиля Ford Trimotor 1920-х годов. серия авиалайнеров, а от российского авиакосмического конструктора Андрея Туполева для такого самолета, как его Туполев АНТ-2 1922 года, по размерам больше, чем тогда гигантский Максим Горький 1934 года.

Конструктивным аспектом крыла Supermarine Spitfire, который в значительной степени способствовал его успеху, была инновационная конструкция лонжерона стрелы, состоящая из пяти квадратных концентрических труб, которые входили в каждую. Другие. Две из этих стрел были связаны между собой перемычкой из сплава, создавая легкий и очень прочный главный лонжерон.

Вариант этого метода изготовления лонжерона также используется в BD-5, который был спроектирован и построен Джимом Бедом 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

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

Композитная конструкция

Многие современные самолеты используют в своей конструкции углеродное волокно и кевлар, начиная от больших авиалайнеров на малые самодельные самолеты. Следует отметить разработки Scaled Composites и немецких производителей планеров Schempp-Hirth и Schleicher. Эти компании изначально использовали сплошные лонжероны из стекловолокна в своих конструкциях, но теперь часто используют углеродное волокно в своих высокоэффективных парапланах, таких как ASG 29. Повышенная прочность и снижение веса по сравнению с более ранними самолетами с лонжеронами из стекловолокна позволяет перевозить большее количество водяного балласта.

Конструкция с несколькими лонжеронами

Самолет с тремя и 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 повышения сложности и сложности упаковки дополнительного оборудования, такого как топливные баки, пушки., элероны домкраты и т. Д.). Хотя многолонжеронные крылья использовались, по крайней мере, с 1930-х годов (например, во времена Второй мировой войны Curtiss P-40 имел 3 лонжерона на крыло), они приобрели большую популярность, когда увеличивалась скорость реактивного двигателя. истребители требовали более тонких крыльев, чтобы уменьшить сопротивление на высоких скоростях. В Mach 2 F-104 Starfighter использовалось множество тонких лонжеронов, что позволило создать крыло необычно тонкого сечения; 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 в относительно тонком крыле и, таким образом, квалифицируются как многолонжеронные самолеты..

Ложные лонжероны

Ложные лонжероны, как и основные лонжероны, являются несущими конструктивными элементами, движущимися по размаху, но не соединенными с фюзеляжем. Их наиболее частое назначение - переносить движущиеся поверхности, в основном элероны.

Ссылки

Примечания

Библиография

Внешние ссылки

Последняя правка сделана 2021-06-09 01:42:11
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте