Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Конструкция самолета. Типовые виды нагружения: растяжение-сжатие, изгиб, сдвиг, кручение. Общие сведения о характеристиках конструкционных материалов. Типовые элементы конструкции: стержень, балка, брус. Конструктивно-силовые схемы крыла. Лонжерон, нервюра. Однолонжеронное крыло. Подкосное крыло. Восприятие крутящего момента в однолонжеронном крыле.
КОНСТРУКЦИЯ САМОЛЕТА.
Основные элементы конструкции самолета: фюзеляж, крыло, хвостовое оперенье, взлетно-посадочное устройство.
Отдельно можно еще выделить силовую установку, то есть двигатели и винты (если самолет винтовой). Первые четыре элемента обычно объединяют в один узел, называемый в авиации планер. Стоит заметить, что все вышеперечисленное относится к так называемой классической компоновочной схеме. Ведь на самом деле этих схем несколько. В других схемах некоторых элементов может не быть.
Фюзеляж. Это, так сказать, основа самолета. Она как бы собирает в единое целое все остальные элементы конструкции самолета и является вместилищем авиационного оборудования (авионика) и полезной нагрузки… Полезная нагрузка – это, понятно, собственно груз или же пассажиры. Кроме того в фюзеляже обычно располагается топливо и вооружение (для военных самолетов).
Крыло. Собственно главный летательный орган. Состоит из двух частей, консолей, левой и правой. Основное предназначение – создание подъемной силы. Хотя на многих современных самолетах ему в этом может помогать фюзеляж, имеющий упрощенную нижнюю поверхность (за счет подъемной силы плоской пластины).
Авионика – совокупность всех электронных систем, разработанных для использования в авиации в качестве бортовой электроники.
Летать может практически любая, даже плоская пластина. Для этого одно требование: должен быть угол атаки.
Хвостовое оперение. Состоит из двух частей: киль и стабилизатор. Стабилизатор, в свою очередь, как и крыло, состоит из двух консолей, левой и правой. Основное предназначение – стабилизация полета, то есть они помогают самолету сохранять направление полета и высоту, которые ему первоначально были заданы вне зависимости от атмосферных воздействий. Киль стабилизирует направление, а стабилизатор – высоту. Ну, а если экипаж, пилотирующий лайнер захочет изменить курс полета, то для этого на киле существует руль направления, а для изменения высоты на стабилизаторе соответственно руль высоты.
Взлетно-посадочное устройство, а по простому шасси. Используется на взлете, посадке и рулении. Функции достаточно серьезные, ведь каждый самолет, как известно, просто обязан «не только хорошо взлететь, но и крайне удачно сесть» . Шасси – это не просто колесо, а целый комплекс очень серьезного оборудования.
Силовая установка. Двигатели могут располагаться внутри фюзеляжа, либо в специальных мотогондолах под крылом или на фюзеляже. Это основные варианты, но есть еще и частные случаи. Например, двигатель в корневой части крыла, частично утопленный в фюзеляж.
ТИПОВЫЕ ВИДЫ НАГРУЖЕНИЯ: РАСТЯЖЕНИЕ-СЖАТИЕ, ИЗГИБ, СДВИГ, КРУЧЕНИЕ.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ХАРАКТЕРИСТИКАХ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ.
В современных авиа-конструкциях применяются разнообразные материалы, но наиболее широко — алюминиевые и магниевые сплавы, стали различных марок, титан и его сплавы. Кроме металлических материалов, используются и неметаллические (резиновые, пластмассовые и другие). Также в авиации все чаще начинают использовать композитные материалы.
Классификация свойств конструкционных материалов
Механические свойства характеризуются способностью материала сопротивляться деформированию и разрушаться под действием внешних воздействующих факторов.
Прочность (способность материала сопротивляться разрушению и пластично деформироваться под воздействием внешних сил);
Твердость (способность материалов сопротивляться деформированию в поверхностном слое при местном, контактном и силовом воздействии);
Упругость (способность материала восстанавливать свою форму и размеры, под действием внешних сил без разрушения);
Вязкость (способность материала поглощать механическую энергию и при этом испытывать значительную пластическую деформацию до разрушения);
Хрупкость (способность материала разрушаться под действием внешних сил, сразу после упругой деформации).
Физические свойства характеризуют поверхность материала в тепловых, гравитационных, электромагнитных и радиоактивных полях.
Свет (способность материала отражать световые лучи с определенной длиной световой волны);
Плотность (масса единицы объема вещества);
Температура плавления;
Электропроводность (способность материала хорошо и без потерь проводить электрический ток);
Теплопроводность (способность материала переносить Тепловую энергию от более нагретого участка к менее нагретому);
Теплоёмктсть (способность материала поглощать определенное количество теплоты);
Магнитные (способность материала хорошо намагничиваться);
Коэффициент объемного и линейного расширения.
Технологические свойства характеризуются способностью материала подвергаться различным видам горячей и холодной обработки.
Литейные свойства;
Ковкость (важно при обработке давлением);
Свариваемость (это показатель того, на сколько материал может показать свариваемые соединения);
Обработка резанием;
Прокаливаемость;
Закаливаемость.
Эксплуатационные свойства, характеризуют способность материалов обеспечивает надежную и долговечную работу изделий в конкретных условиях и эксплуатации, базируются на механических, физических и химических свойствах.
Химическиесвойства характеризуют способность материала вступать в химическое взаимодействие с другими веществами.
Растворимость (способность материала образовывать с одним или несколькими веществами однородные системы, называющихся растворами);
Жаростойкость (способность материала противостоять химическому разрушению поверхности под действием воздуха или другой окислительной атмосферой при высоких температурах);
Коррозионостойкость (способность металлических материалов противостоять разрушению в результате химического или электрохимического воздействия на их поверхности внешней агрессивной среды (аналогичное свойство для неметаллических материалов- химикостойкость));
Окисление (способность материалов отдавать электроны, то есть окисляться при химическом взаимодействии с окружающей средой или другой материей).
СТАЛЬ
Сталь (польск. stal, от нем. Stahl) — деформируемый (ковкий) сплав железа с углеродом (и другими элементами), содержание углерода в котором не превышает 2,14 %, но не меньше 0,02 %. Углерод придаёт сплавам железа прочность и твёрдость, снижая пластичность и вязкость.
В древнерусских письменных источниках сталь именовалась специальными терминами: «Оцел», «Харолуг» и «Уклад».
Сталь — важнейший конструкционный материал для машиностроения, транспорта, строительства и прочих отраслей народного хозяйства.
Стали делятся на конструкционные и инструментальные.
По химическому составу стали делятся на углеродистые и легированные; в том числе по содержанию углерода — на малоуглеродистые, среднеуглеродистые и высокоуглеродистые; легированные стали по содержанию легирующих элементов делятся на низколегированные, среднелегированные и высоколегированные.
Стали, в зависимости от способа их получения, содержат разное количество неметаллических включений. Содержание примесей лежит в основе классификации сталей по качеству: обыкновенного качества, качественные, высококачественные и особо высококачественные.
По структуре сталь различается на аустенитную, ферритную, мартенситную, бейнитную или перлитную. Если в структуре преобладают две и более фаз, то сталь разделяют на двухфазную и многофазную.
Стеклокристаллические материалы (ситаллы)
СИТАЛЛЫ (стеклокристаллические материалы), неорганические материалы, получаемые направленной кристаллизацией различных стекол при их термической обработке. Состоят из одной или нескольких кристаллических фаз. В ситаллах мелкодисперсные кристаллы (до 2000 нм) равномерно распределены в стекловидной матрице. Количество кристаллических фаз в ситаллах может составлять 20-95% (по объему). Изменяя состав стекла, тип инициатора кристаллизации (катализатора) и режим термической обработки, получают ситаллы с различными кристаллическими фазами и заданными свойствами . Впервые ситаллы были изготовлены в 50-х гг. XX века Материалы, подобные ситаллам за рубежом называют пирокера-мом, девитрокерамом, стеклокерамом.
Ситаллы обладают высокой прочностью, твердостью, износостойкостью, малым термическим расширением, химической и термической устойчивостью, газо- и влагонепроницаемостью. По своему назначению могут быть разделены на технические и строительные. Технические ситаллы получают на основе систем: Li2O--Al2O3-SiO2, MO-Al2O3-SiO2, Li2O-MO-Al2O3--SiO2, где M-Mg, Ca, Zn, Ba, Sr и др.; MgO-Al2O3--SiO2-K2O-F; MO-B2O3-Al2O3 (где M-Ca, Sr, Pb, Zn); PbO-ZnO-B2O3-Al2O3-SiO2 и др. По основному свойству и назначению подразделяются на высокопрочные, радиопрозрачные химически стойкие, прозрачные термостойкие, износостойкие и химически стойкие, фотоситаллы, слюдоситаллы, биоситаллы, ситаллоцементы, ситаллоэмали, ситаллы со специфическими электрическими свойствами.
ТИПОВЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ КОНСТРУКЦИИ: СТЕРЖЕНЬ, БАЛКА, БРУС.
КОНСТРУКТИВНО СИЛОВЫЕ СХЕМЫ КРЫЛА.
Выбор конструктивно-силовой схемы крыла определяется рядом условий, а именно:
Наиболее употребительными являются следующие конструктивно-силовые схемы свободнонесущих крыльев:
Однолонжеронная схема. Крыло однолонжеронной схемы по существу является обычно (при применении жесткой обшивки) крылом смешанной схемы: у корня или вблизи вырезов в обшивке - однолонжеронной схемы, а на конце крыла - моноблочной. Лонжерон расположен в этой схеме вблизи максимальной толщины профиля, и его пояса воспринимают (у корня) полную величину нормальных сил от изгибающего момента. Для восприятия (совместно со стенкой лонжерона) перерезывающих сил и нормальных сил от момента, действующего в плоскости хорд крыла, устанавливаются одна или две продольные стенки.
Моноблочная и кессонная схема. Разница между моноблочным и кессонным крылом состоит в том, что в моноблочном крыле нормальные силы при изгибе воспринимаются обшивкой и подкрепляющими ее стрингерами по всему контуру поперечного сечения крыла, а в кессонном крыле нормальные силы воспринимаются обшивкой и стрингерами лишь по части контура, например носком или, как обычно, средней частью.
Остальная часть контура с более тонкой обшивкой и слабее подкрепленная стрингерами в работе на изгиб участвует значительно меньше. В одной и другой схемах лонжероны с силовыми поясами отсутствуют, а для восприятия перерезывающих сил служат стенки, скрепленные с обшивкой слабыми поясами.
Однолонжеронная схема в внутренним подкосом. Эта схема применима для стреловидных крыльев с углом стреловидности не менее 35 градусов. Внутренний подкос - опора лонжерона в виде конца защемленной балки, идущей обычно перпендикулярно оси самолета на расстоянии 0,3 - 0,5 (в зависимости от величины угла стреловидности и сужения крыла) полуразмаха от оси симметрии самолета.
Расположения нервюр на стреловидных крыльях. В стреловидных крыльях нервюры могут быть расположены двумя способами:
Расположение нервюр в первом случае имеет некоторые недостатки, например нервюры в стреловидных крыльях имеют большую длину, чем во втором случае, поэтому их сложнее изготовить. Если крылья кессонные, то есть нервюры подходят к лонжеронам или к стенкам под очень острыми углами, что создает конструктивную и технологическую сложность.
Многолонжеронная схема Многолонжеронная схема для прямых и стреловидных крыльев современных самолетов не используется. С конструктивной точки зрения многолонжеронная схема представляется целесообразной для треугольных крыльев малого удлинения.
ЛОНЖЕРОН, НЕРВЮРА.
Лонжерон – основной силовой элемент конструкции многих инженерных сооружений, располагающийся по длине конструкции. У самолетов лонжероны совместно со стрингерами образуют продольный набор крыла, фюзеляжа, оперения, рулей и элеронов. Обычно они представляют собой рейки, стрингеры, идущие вдоль крыла, на которых монтируют нервюры.
Нервюра - Нервюры являются поперечными элементами крыла и служат для придания ему определенного профиля.
ОДНОЛОНЖЕРОННОЕ КРЫЛО.
Однолонжеронная схема Крыло однолонжеронной схемы по существу является обычно (при применении жесткой обшивки) крылом смешанной схемы: у корня или вблизи вырезов в обшивке - однолонжеронной схемы, а на конце крыла - моноблочной. Лонжерон расположен в этой схеме вблизи максимальной толщины профиля, и его пояса воспринимают (у корня) полную величину нормальных сил от изгибающего момента. Для восприятия (совместно со стенкой лонжерона) перерезывающих сил и нормальных сил от момента, действующего в плоскости хорд крыла, устанавливаются одна или две продольные стенки.
Если стенка расположена позади лонжерона, расстояние до нее от носка крыла принимается (0,65 - 0,7)b, где b - хорда крыла, а расстояние до лонжерона составляет (0,4 - 0,5)b.
Если стенка расположена впереди лонжерона, расстояние от носка до стенки составляет 0,1b, а до лонжерона (0,45 - 0,55)b.
При двух стенках передняя располагается на 0,1b, задняя - на 0,7b, а лонжерон - на 0,4b. Стенка стыкуется с соответствующим элементом центроплана или фюзеляжа посредством одного шарнира, воспринимающего только перерезывающую силу, нормальную силу от изгиба в плоскости хорд крыла и реакции от действия крутящего момента. Если установлены две стенки, на каждой из них может быть иногда по стыковому шарниру. Так как крутящий момент крыла уравновешивается сосредоточенными в стыковых шарнирах силами, составляющими пару, то нервюра по разьему должна быть усиленной.
Однолонжеронная схема весьма целесообразна для применения в легких спортивных и других самолетах с прямыми крыльями и достаточно большой относительной толщиной профиля (больше 8%), у которых из-за ограниченности обьемов фюзеляжа трудно пропустить сквозь фюзеляж моноблок или кессон, а также во всех случаях, когда в обшивке крыла неизбежны вырезы.
Однолонжеронная схема во всех этих случаях по весу заметно легче схемы двухлонжеронной или многолонжеронной ( в случае жесткой, работающей на нормальные силы обшивки). При небольших нагрузках на крыло однолонжеронная схема значительно легче схем моноблочной и кессонной. В крыльях тонких (меньше 8%) однолонжеронной схеме следует предпочесть схему многолонжеронную или кессонную.
ПОДКОСНОЕ КРЫЛО.
Подкосное крыло - это крыло, каждая половина которого имеет внешнее подкрепление в виде подкосов, соединяющих крыло с фюзеляжем.
ВОСПРИЯТИЕ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА В ОДНОЛОНЖЕРОННОМ КРЫЛЕ.