Ұшақтың кильі қайда? Ұшақ киль: дизайн

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2023-12-17 10:33

Тіпті теңізді көрмеген адам да қоштасу сөзін білетін шығар: «Келдің астында жеті фут». Және бұл жерде сұрақтар жоқ. Кеменің кильі - оның корпусының көптеген бөліктері бекітілген ең маңызды құрылымдық бөлігі. Бірақ ұшақтың кильінің қайда орналасқанын және оның не үшін қызмет ететінін кім біледі?

Бұл не?

Бұл ұшақты берілген бағытта ұстауға мүмкіндік беретін тұрақтылық «органы». Кемелерден айырмашылығы, ұшақтың кильі тік құйрық қанатының ажырамас бөлігі болып табылады. Фюзеляждың түбінде ұшақтарға арналған киль жоқ! Бірақ бір нәзіктік бар. Өйткені, бұл бөлік фюзеляждың қуат элементтерімен тығыз байланысты, сондықтан теңіз және әуе терминдерінде әлі де ортақ нәрсе бар. Сонымен, ұшақтың кильі қайда? Қарапайым тілмен айтқанда, бұл құйрықтың тік бөлігі.

Ол қозғалыссыз орналастырылған, үш нүктеде бекітілген, ұшақтың орталық сызығына симметриялы. Сыртқы көріністе бұл бөлшек идеалды трапеция пішініне ие. Әдетте, ұшақтың кильі штангалардан, қабырғалардан және теріден тұрады. Бұл схема классикалық, аз өзгердіалғашқы ұшақ пайда болғаннан бері. Алдыңғы штанга қиғаш орналастырылған (әдетте).

Орналасулар

Көбінесе киль бір, бірақ кейбір жағдайларда ол екі есе, тіпті үш есе (винттік бомбалаушы ұшақтарда) жасалады. Соңғы жағдайда бұл ауыр машинаның жоғары бағытталған тұрақтылығын қамтамасыз ету үшін қажет. Айтпақшы, барлық ұшақтар кильдің орналасуына қарай үш түрге бөлінеді:

• Қалыпты үлгіде салынған. Бұл, мысалы, A321 ұшағының кильі.
• "Үйректер", яғни кильдің көлденең құйрығы қанаттарының алдында орналасқан ұшақ.
• "Құйрықсыз". Кильден тек тік құйрық қалады, көлденең элерондар мүлдем жоқ.

Әрине, соңғы екі сорт әскери ұшақтардың «қоғамдастығына» көбірек тән, өйткені кильді мұндай орналастыру ұшаққа ерекше жоғары маневрлік беру үшін қажет.

Кейбір жағдайларда одан да күрделі дизайн қолданылады. Мысалы, астыңғы кильдер (олар да вентральды кильдер). Олар ұшу кезінде мінсіз тұрақтылықты сақтау маңызды болып табылатын кейбір дыбыстан жоғары ұшақтарда қолданылады. Осылайша, ұшақтың киль астында (бұл жерде біз қазірдің өзінде анықтадық) қосымша және жаппай ағын бар. Неғұрлым жиі кездесетін жағдай - құйрықтың көлденең қауырсыны әдетте кильдің ең жоғарғы жағына ауысуы керек. Бұл қозғалтқыштар ұшақтың артқы жағында орнатылған болса орын алады. Мұндай диаграмманы, мысалы, мына жерден көруге боладыотандық жүк-жолаушы ұшағы "Ил".

Бұл не үшін?

Өздеріңіз білетіндей, тыныш ауа-райы – жылына екі реттен жиі болатын керемет сирек құбылыс. Көп жағдайда жел бар, оның күші мен бағыты күрт өзгеруі мүмкін. Ұшақ ұшып бара жатқанда, желдің екпіні бағыт пен бағытқа қатты әсер етеді. Әуе кемесі тұрақты жағдайға өздігінен оралатындай етіп жасалуы керек. Осы жағдайда ғана қауіпсіз ұшуға болады.

Негізгі мақсат

Кильді жобалаудың негізгі ережесі - оны ешбір жағдайда қанаттың ізіне түспейтіндей етіп орналастыру. Әйтпесе, бағыт тұрақтылығының күрт бұзылуы мүмкін, ал ең ауыр жағдайларда физикалық деформация және бүкіл құйрық бөлігінің бұзылуы мүмкін. Сонымен, кильдің негізгі мақсаты - бағыт тұрақтылығын сақтау.

Көптеген ұшақтардың дизайны бұл бөлік жылжымалы болатындай. Кильдің ауытқуын реттеу арқылы экипаж бағыт бағытын басқарады. Ерекшелік - бұл басқарылатын күш векторы бар қозғалтқыштар ұшу бағытын өзгертуге жауап беретін әскери ұшақтар. Олардың жағдайында ұшақтың жылжымалы кильін жасау (оның фотосы мақалада бар) ақымақтық, өйткені маневр жасау кезінде шамадан тыс жүктемелер ол жай ғана құлап қалатындай болады.

Киль қандай тұрақтылықты қамтамасыз етеді?

Тұрақтылықтың үш түрі бар, ол үшін киль ұшақтың конструкциясына енгізілген:

• Трек.
• Бойлық.
• Көлденең.

Осы сорттардың барлығын толығырақ қарастырайық. Сонымен, бағыттық тұрақтылық. Ұшу кезінде фюзеляждың бойлық тұрақтылығын жоғалтқан жағдайда, инерция күшінің әсерінен ұшақ әлі де біраз уақыт алға қарай ұшуды жалғастыратынын есте ұстаған жөн. Осыдан кейін ауа ағыны ауырлық орталығының артында жатқан ұшақтың артқы жағына түсе бастайды. Бұл жағдайда киль ұшақты өз осінің айналасында айналуға мәжбүрлейтін айналмалы күштің пайда болуына жол бермейді.

Бойлық тұрақтылық. Ұшақ қалыпты режимде ұшып жатыр деп есептейік, ауырлық орталығы оның фюзеляжына қысым түсіретін орталыққа сәйкес келеді. Қазіргі уақытта оның фюзеляжына көп бағытты күштер де әсер етеді, олар ұшақтың корпусын орналастыруға бейім. Көтеру және ауырлық күші бір уақытта әрекет етеді. Ұшақтың киль (сіз осы бөліктің фотосуретін мақалада көресіз) тепе-теңдікті қамтамасыз етеді, бұл нақты жағдайда өте тұрақсыз. Құйрықсыз, кильсіз және тұрақтандырғышсыз қалыпты ұшу мүмкін емес.

Басқа тұрақтылық

Қығу тұрақтылығы. Жалпы алғанда, бұл фактор алдыңғы қасиеттің логикалық жалғасы болып табылады. Көп бағытты күштер кильдің қанатына және бүйірлік тұрақтандырғыштарына әсер еткенде, олар ұшақты аударып тастауға «тырысады». Қанаттардың пішіні бұған қарсы тұрады: егер сіз оларға алыстан қарасаңыз, олар қатты бөлінген жоғарғы «мүйіздері» бар «U» әрпіне ұқсайды. Бұл пішін позицияны өздігінен түзетуді қамтамасыз етедіғарыштағы ұшақ. Киль бүйірлік тұрақтылықты сақтауға көмектеседі.

Есіңізде болсын, қанатты ұшақтар жоғары жылдамдықта кильді қажет етпейді. Егер ол құласа, онда қарсы күштердің өсуі экспоненциалды түрде жүреді. Сондықтан, бұл машиналар үшін мұндай үлкен жүктемелерге төтеп бере алатын ең берік және жеңіл киль өте маңызды. Және оны қалай алуға болады? Бұл туралы сөйлесейік.

Заманауи ұшақтарды жасау ерекшеліктері

Қазіргі уақытта Rosaviation мамандары мен олардың шетелдік әріптестері соңғы композициялық материалдардан жасалған үлкен бөлшектерден ұшақ бөлшектерін (соның ішінде киль) жасауға баса назар аударуда.

Қазіргі ұшақтардың дизайнындағы осы қосылыстардың үлесі тұрақты өсіп келеді. Сарапшылардың мәліметтері бойынша, олардың көлемдік үлесі қазірдің өзінде 25% -дан 50% -ға дейін жетеді, ал шағын коммерциялық емес ұшақтар тіпті 75% пластиктен және композиттерден тұруы мүмкін. Неліктен бұл әдіс авиацияда кең таралған? Полимерлі «қорытпалардан» жасалған «Боинг» ұшағының дәл сол кильінің салмағы өте төмен, беріктігі өте жоғары және ресурсы стандартты материалдарды пайдалану арқылы жүзеге асуы мүмкін емес.

Негізгі материалдар

Құйрықты ғана емес, сонымен қатар қанаттар мен фюзеляждың күшті элементтерін жобалауда композиттерді ең негізделген пайдалану, олар өте күшті ғана емес, сонымен қатар жеткілікті болуы керек.икемді. Әйтпесе, ұшу жүктерінің әсерінен құрылымның бұзылу ықтималдығын жоққа шығаруға болмайды.

Бірақ әрқашан бұлай бола бермейтін. Сонымен, кеңестік авиация өнеркәсібінің мақтанышы Ту-160 ұшағы, сонымен қатар Ақ аққу немесе Blackjack деп те аталады, киль … титан қорытпаларынан жасалған. Мұндай ерекше және өте қымбат материал осы уақытқа дейін қызметтегі ең ауыр бомбалаушы атағын сақтайтын осы машинаның дизайнына үлкен күш түсіргендіктен таңдалды. Бірақ бәрібір киль жасаудың мұндай түбегейлі тәсілі сирек кездеседі, сондықтан бүгінгі күні дизайнерлерге қарапайым композициялық материалдармен жиі айналысуға тура келеді.

Композиттік киль жасау кезінде қандай қиындықтарға кезігесіз?

Әзірлеу барысында отандық дизайнерлер күрделі міндеттерді шешуге тура келді:

• Инфузия әдісімен кильдің және басқа көміртекті-талшықты жабдықтың үлкен өлшемді бөліктерін жасау пысықталды.
• Сонымен қатар композиттік материалдарды қолдануға арналмаған өндірістің негізгі кезеңдерін толығымен дерлік қайта қарастырып, қайта өңдеуге тура келді.

Басқа мүмкіндіктер

Өндіріс процесіне автоматтандырудың ең жоғары дәрежесіне қол жеткізуге мүмкіндік беретін соңғы бағдарламалық құрал (FiberSim) енгізілді. Сонымен қатар, қазір дизайны мақалада сипатталған ұшақтың кильі іс жүзінде сызбалар жоқ технологияларды қолдана отырып жасалуы мүмкін. Осы тәсілмен бұл бөлікті өндіру келесідейжол:

• Дайын үлгіні жобалау немесе таңдау. Бүгінде киль (негізінен) "адам" әзірлеушілердің қатысуынсыз толық автоматты режимде жасалған.
• Қолданылған материалдарды кесу, сонымен қатар автоматты режимде жүзеге асырылады.
• Автоматты режимде кильді және оның құрылымдық бөліктерін жасау үшін пайдаланылатын шикізат орналастырылады.
• Қабаттарды төсеу компьютерлік бағдарламамен басқарылатын роботты механизмдер арқылы жүзеге асырылады.

Сонымен қатар, кильдерді өндіруге заманауи көзқарас келесілерді ұсынады:

• Ең қиын жағдайларда сынақтан өтетін прототиптерді үздіксіз жасау.
• Ұшақтағы киль күйін үздіксіз бақылауға мүмкіндік беретін бұзылмайтын сынақ технологиялары әзірленуде.

MS-21 ұшағының құйрық бөлігін жасаудың жетілдірілген әдістері

Соншалықты алыс емес өткенде отандық әзірлеушілердің мүлдем жаңа MS-21 ұшағын жасап жатқаны туралы хабарландыруы авиация саласын таң қалдырды. Оның ерекшелігі соңғы үш онжылдықта бұл ел ішінде ұшатын алғашқы отандық автокөлік. Оны өндіру кезінде көптеген жаңа технологиялар сынақтан өтті, олар кильдің инновациялық мүмкіндіктеріне және бүкіл құйрық жинағына айтарлықтай әсер етті.

MS-21 ұшағы кильінің кессонын жасау және өндіру отандық мамандар келесі нәтижелерге қол жеткізді:

• Өндірісте қолданылатын барлық бөлшектер мен шикізатты кесуді толық автоматтандыру. Осының арқасында бүкіл құйрық бөлігінің және әсіресе кильдің жалпы құнын кем дегенде 50% төмендетуге қол жеткізуге болады.
• ProDirector бағдарламалық құралы бөлшектерді өңдеуде тамаша дәлдікке қол жеткізуге мүмкіндік беретін құйрық блогын өндіруде қолданылады. Бұл күшті ғана емес, сонымен қатар өте жеңіл кильдерді жасауға мүмкіндік береді.
• Сонымен қатар заманауи ұшақтың кильі қос қисықтық техникасы арқылы жасалған. Олардың арқасында қосымша құрылымдық арматураны қажет ететін жерлерде көп бағытты қалыңдыққа қол жеткізуге болады (ұшақтың киль астында).
• Тіпті кильдің үлкен бөліктерін бүгінде арнайы автоклавтарда «қуыруға» болады. Нәтиже - кез келген дәрежедегі жүктемелерге төтеп бере алатын өте берік және қатты компоненттер.
• Бөлшектердің геометриясын басқару күрделі компьютерленген жүйелермен де басқарылады.

Басқа мүмкіндіктер

Жаңа технологиялар мен техникаларды қолданудың арқасында құйрық қондырғысы мен кильді жасаудағы еңбек сыйымдылығы 50-70%-ға төмендеді. Бүгінде киль және құйрық қондырғысының төрт мыңнан астам бөлігі мемлекеттік сынақтан өтті.

Басты жетістік 7,6 х 2,5 м өлшемді киль қорапшасының бөлшектерін өндірудің сенімді және қарапайым технологиясын жасау болып табылады. Қазіргі уақытта олар Иркутск авиациялық зауытына жеткізіле бастады. Олар заманауи композициялық материалдардан жасалған және бұл процестің ерекшеліктері жетекші шетелдік авиатехника өндірушілерінің қызығушылығын тудырды.

Заманауи мәселелер

Неге біз кильді жобалау мен салудың заманауи жолдарын талқылауға көп уақыт жұмсадық? Өйткені, өткен ғасырдың 60-жылдарынан бастап ұшақтардың жылдамдығын одан әрі арттыру олардың беріктігін арттырып, полимерлі материалдардың мүлдем жаңа түрлерін өндіріске енгізген жағдайда ғана мүмкін болатыны анық болды. Соңғы ұрпақтардың ұшақтарының проблемасы олардың дизайны (әсіресе киль) «шаршауға» өте сезімтал. Осыған байланысты өткен ғасырдың 70-жылдарына қарай қанат пен құйрықтың күйін бақылаудың көптеген әдістері әзірленді.

Өндіріске қойылатын талаптар да жоғары. Бөлшектердің әрбір партиясы температура мен қысыммен сыналған діріл стендтеріндегі ең ауыр шамадан тыс жүктемелерге ұшырайды. Бұл таңқаларлық емес, өйткені шамалы жарықшақ кейіннен жүздеген жолаушылардың өліміне әкелуі мүмкін.

Сонымен сіз ұшақтың кильінің қайда екенін және оның не үшін екенін білдіңіз!