Letadlová technika a kluzáky

LETADLOVÁ TECHNIKA, KLUZÁKY -
MATERIÁLY
ČVUT – Praha
Fakulta dopravní
Ústav letecké dopravy
Ing. Martin Novák, Ph.D.
[email protected]
Obsah











Obecné rozdělení
Konstrukce křídla
Konstrukce trupu
Kabina
Stabilizační plochy
Primární řízení
Sekundární řízení (ovládání)
Přistávací zařízení
Elektroinstalace
Vybavení
Materiály a technologie
Rozdělení letadel
Hlavní části letounu
DRAK
Nosné plochy
Trup
Ocasní plochy
Řízení
Přistávací zařízení
VÝSTROJ
POHONNÁ JEDNOTKA
Umožňuje bezpečnost
a pohodlí posádky
Radio
Přístroje
Motor
Vrtule
(Motorové lože)
Elektrická výstroj
Klimatizace a přetlakování kabiny
Odmrazovací prostředky
A další
DRAK LETOUNU
Nosná soustava
Trup
Přistávací zařízení
Řízení
Ocasní plochy
Všeobecná část
Rozdělení bezmotorových letadel
Podle účelu:




školní, cvičné
výkonnové a vysokovýkonové
akrobatické
ke zvláštním účelům
Všeobecná část
Rozdělení bezmotorových letadel
Z konstrukčního hlediska podle:





uspořádání nosných ploch
uspořádání vodorovné ocasní plochy
uspořádání svislých ocasních ploch
konstrukčního materiálu
silového schématu
Všeobecná část
Rozdělení bezmotorových letadel
Z konstrukčního hlediska podle:

uspořádání nosných ploch





dolnoplošník
středoplošník
polohornoplošník
hornoplošník
uspořádání parasol
Všeobecná část
Rozdělení bezmotorových letadel
Z konstrukčního hlediska podle:


uspořádání nosných ploch
uspořádání vodorovné ocasní plochy








klasické
kachna
bezocasé
do V
do T
uspořádání svislých ocasních ploch
konstrukčního materiálu
silového schématu
Všeobecná část
Rozdělení bezmotorových letadel
Z konstrukčního hlediska podle:



uspořádání nosných ploch
uspořádání vodorovné ocasní plochy
uspořádání svislých ocasních ploch




s jednoduchou svislou ocasní plochou
s dvojitými svislými ocasními plochami
konstrukčního materiálu
silového schématu
Všeobecná část
Rozdělení bezmotorových letadel
Z konstrukčního hlediska podle:




uspořádání nosných ploch
uspořádání vodorovné ocasní plochy
uspořádání svislých ocasních ploch
konstrukčního materiálu
dřevěné
 kovové
 kompozitní
 smíšené


silového schématu
Všeobecná část
Rozdělení bezmotorových letadel
Z konstrukčního hlediska podle:





uspořádání nosných ploch
uspořádání vodorovné ocasní plochy
uspořádání svislých ocasních ploch
konstrukčního materiálu
silového schématu
vyztužené
 polosamonosné
 samonosné

Všeobecná část
síly působící na letadlo




hmotové
aerodynamické
hmotové setrvačné
provozní
od startovacího zařízení
 při přistání
 při manipulaci větroně na zemi
 nahodilé

ZATÍŽENÍ KŘÍDLA
Druhy zatížení křídla
ZATÍŽENÍ KŘÍDLA
Dynamické aeroelastické jevy
-Divergence křídla
-Reverzování křidélek
-Flutter (třepání) - křídlo
-Bufeting (třepetání) – ocasní plochy
ZATÍŽENÍ KŘÍDLA
Násobek zatížení n
-udává kolikrát je vztlak letounu v daném časovém okamžiku větší než jeho váha
n = Y/G
1
   v 2  S  cY
2
 0

FY


v

S

(
c

c
Y
Y  )
nY 
 2

m g
m g
2m g
-při pohybu letounu po zakřivené dráze
-od dynamické síly poryvu
Y = Fy … vztlak. síla
m … hmotnost
letounu
G … tíhová síla
u …vertikální poryv
Křídlo
druhy konstrukcí






jednonosníkové s torzní skříní
dvounosníkové s diagonálními výztuhami
dvounosníkové s torzní skříní
poloskořepina a nosníková poloskořepina
sendvičová konstrukce
výplňová konstrukce
Křídlo
druhy konstrukcí

jednonosníkové s torzní skříní

dvounosníkové s diagonálními výztuhami
dvounosníkové s torzní skříní
poloskořepina a nosníková poloskořepina
sendvičová konstrukce
výplňová konstrukce




pomocným nosník vpředu
1- hlavní nosník, 2- pomocný nosník, 3- žebra,
4- potah, náběžná lišta, 6- odtoková lišta
Křídlo
druhy konstrukcí

jednonosníkové s torzní skříní

dvounosníkové s diagonálními výztuhami

dvounosníkové s torzní skříní
poloskořepina a nosníková poloskořepina
sendvičová konstrukce
výplňová konstrukce



Diagonální vyztužení
a – s diagonálami
b – se skříženými lany
dvounosníková konstrukce s diagonálním vyztužením
Křídlo
druhy konstrukcí

jednonosníkové s torzní skříní
dvounosníkové s diagonálními výztuhami

dvounosníkové s torzní skříní

poloskořepina a nosníková poloskořepina
sendvičová konstrukce
výplňová konstrukce



1 a 2- nosníky, 3- nosová žebra, 4- střední části žeber, 5- zadní části žeber,
6- potah
Křídlo
druhy konstrukcí

jednonosníkové s torzní skříní
dvounosníkové s diagonálními výztuhami
dvounosníkové s torzní skříní

poloskořepina a nosníková poloskořepina

sendvičová konstrukce
výplňová konstrukce



vyztužení tenkého potahu proti vlnění
1- nosník, 2- přední pomocný nosník, 3- přední položebra, 4- zadní položebra,
5- podélné výztuhy (stringery), 6- náběžná lišta, 7- odtoková lišta, 8- potah
Křídlo
druhy konstrukcí

jednonosníkové s torzní skříní
dvounosníkové s diagonálními výztuhami
dvounosníkové s torzní skříní
poloskořepina a nosníková poloskořepina

sendvičová konstrukce

výplňová konstrukce



1- sendvičová deska, 2- žebra
Křídlo
druhy konstrukcí

jednonosníkové s torzní skříní
dvounosníkové s diagonálními výztuhami
dvounosníkové s torzní skříní
poloskořepina a nosníková poloskořepina
sendvičová konstrukce

výplňová konstrukce




1- nosník, 2- pomocný nosník, 3- přední položebra,
4- zadní položebra, 5- výplňová hmota, 6- potah
Křídlo
NOSNÍKY
a) uspořádání I
b) uspořádání C
c) skříňové
a – dřevěný nosník, b – kovový nosník; 1- pásnice,
2- stojina, 3- rozpěrka, 4- výkližek
Způsob lamelování
pásnic nosníku
Směr vláken u
výkližků
Pásnice kovových nosníků
a – s nanýtovanými úhelníky,
b – s úhelníky a příložkou (zvláštně namáhaná místa)
c- z lemů na stojině (méně namáhaná místa)
a – vetknutý (samonosný) nosník,
b – podepřená (vyztužená) konstrukce
Křídlo
ŽEBRA
a) uspořádání C
b) skříňové
c) uspořádání I
Dělení žeber – konstrukční, technologické
a – přední a zadní část,
b – nosová, střední a zadní část





stojinová
příhradová
skříňová
rámová
smíšená konstrukce
Plechové stojinové žebro
1- stojina, 2- lem, 3- odlehčovací
otvory, 4- výztužné signy
Křídlo
POTAH
1.
2.
3.
přejímá zatížení od tlakových změn
přenáší kroutící moment + 1.
přenáší ohybový moment + 1 +2
Přišívání plátěného
povrchu ke konstrukci 1žebro, 2- kaloun, 3- plátno,
4- niť, 5- zoubkovaný
kaloun
křídlo s diagonální překližkou
Přišívání plátěného
povrchu drátem 1- žebro,
2- plátno, 3- vložka, 4- drát
5- kaloun
Křídlo
NÁBĚŽNÁ a ODTOKOVÁ LIŠTA, OBLOUK a PŘECHODY
Křídlo
ZÁVĚSNÁ KOVÁNÍ



musí přenášet všechna zatížení
musí umožňovat snadnou montáž a
demontáž
vzájemná vyměnitelnost má být
zaručena s minimálními požadavky
na přesnost
Křídlo
ZÁVĚSNÁ KOVÁNÍ
Patentní vsouvání čepů
Závěsy stabilizátoru s
pevným čípkem
Uchycení křídel s opěrnými čepy
Závěs s kulovým kloboukem
1- závěs, 2- kulová vložka,
3- kulové pouzdro, 4pojištění zaseknutím
Závěsy dvousedadlového větroně „Jeřáb“
1- kování křídel, 2- rozpínací čepy, 3- závěs pro posouvající sílu,
4- rozpěrka pomocného nosníku, 5- závěsy pomocného nosníku
Tříbodové uchycení s
vodorovnými čepy
Tříbodové uchycení se
svislým a vodorovným
čepem hlavního nosníku
Trup
dělení



ploché příhradové
gondolové
klasické (kapkovité)
Trup
zatížení
Trup
druhy konstrukcí





laťková
příhradová
přepážková
poloskořepinová, nosníková poloskořepina
skořepinová a sendvičová
Trup
druhy konstrukcí





laťková
příhradová
přepážková
poloskořepinová, nosníková poloskořepina
skořepinová a sendvičová
Trup
druhy konstrukcí





laťková
příhradová
přepážková
poloskořepinová, nosníková poloskořepina
skořepinová a sendvičová
Trup
druhy konstrukcí





laťková
příhradová
přepážková
poloskořepinová, nosníková poloskořepina
skořepinová a sendvičová
Trup
druhy konstrukcí





laťková
příhradová
přepážková
poloskořepinová, nosníková poloskořepina
skořepinová a sendvičová
Trup
druhy konstrukcí





laťková
příhradová
přepážková
poloskořepinová, nosníková poloskořepina
skořepinová a sendvičová
Trup
PŘEPÁŽKY a VÝZTUHY


tvarové
silové
Trup
CENTROPLÁN



prutovina
stojinový nosník
trubkový nebo profilový nosník
Kabina - pilotní prostor
požadavky:







co největší zorné pole
pohodlí pro členy posádky různého vzrůstu
zajištění ventilace kabiny s možností regulace
možnost rychlého opuštění v nouzovém případě
ochrana posádky při nárazu a převrhnutí
zamezení nadměrného vzrůstu odporu a ovlivnění svislých ocasních ploch za kabinou
opatření kabiny nouzovým výhledovým okénkem
dělení:



podle počtu posádky
podle umístění sedadel
podle ochrany posádky





bez pilotní kabiny
s otevřenou pilotní kabinou
s uzavřenou pilotní kabinou
podle umístění v trupu
podle polohy pilota

podle umístění v trupu




vystupující z obrysu trupu
kapkové
nevystupující z obrysu trupu
podle polohy pilota
v sedící poloze
 v pololežící poloze
 ve zvláštní poloze

Kabina - pilotní prostor
SEDAČKY a UPÍNACÍ POPRUHY
Kabina - pilotní prostor
KRYTY KABIN a OCHRANA ŘÍZENÍ



snímací
odklápěcí
odsunovací
Řízení letounu
A) Inerciální
B) Aerodynamické
C) Vektorování tahu
Řízení
Požadavky









pevnost
tuhost
malá hmotnost
malé tření
malé vůle a mrtvé chody
síly přiměřené velikosti
zajištění správných výchylek
vzájemná nezávislost
možnost přizpůsobení různým postavám
Dělení
 primární
 sekundární
Řízení
Druhy řízení

táhlové

lanové
drátové
bowdenové
smíšené



Řízení
Druhy řízení

táhlové

lanové

drátové
bowdenové
smíšené


Řízení
Druhy řízení

táhlové
lanové

drátové

bowdenové
smíšené


Řízení
Druhy řízení

táhlové
lanové
drátové

bowdenové

smíšené


Řízení
Druhy řízení

táhlové
lanové
drátové
bowdenové

smíšené



Řízení
provedení řízení
na VOP a SOP
Řízení
provedení řízení
na křídle
Řízení
Vztlakové klapky
Odklápěcí klapka
Štěrbinové klapky
Fowlerova klapka
Zapova klapka
Křidélka a ocasní plochy
KŘIDÉLKA
Výchylky křidélek se dělají diferencované – nahoru více než dolů: např. 28° nahoru
14° dolů
AERODYNAMICKÉ ODLEHČENÍ




rohové
osové (posunutí závěsové osy)
Frizeho křidélkem
odlehčovací ploškou
Křidélka a ocasní plochy
ODLEHČENÍ – VYVÁŽENÍ
Křidélka a ocasní plochy
HMOTOVÉ VYVÁŽENÍ

statické vyvážení


hmotových sil
dynamické vyvážení

setrvačných sil
Přistávací zařízení
Obecné požadavky
musí obsahovat:



pružný člen – pohlcuje deformační energii a zmenšuje nárazovou sílu
tlumič – pohlcenou energii přeměňuje na teplo
konstrukci přenášející síly při nárazu (přistání) do konstrukce letadla
Lyže
Přistávací zařízení
PODVOZKY S KOLEM




pevné
zatahovací
s pevnou osou
s odpruženou osou
Přistávací zařízení
Pohlcovače energie
Elektrická výstroj větroně
Zdroje energie



olověné baterie
NiCd baterie
popř. solární panely
Co se napájí el. energii





některé letové přístroje
vyhřívací spirály (snímače tlaku)
polohová světla
radiostanice
osvětlení kabiny (palubní desky)
Ostatní možná výstroj větroně


kyslíková instalace
vodní instalace
Materiály pro stavbu letadel
KOVOVÉ
NEKOVOVÉ
Hliník a jeho slitiny
Dřevo a zušlechtěné dřevo
Hořčík a jeho slitiny
Kompozity
Oceli
Plasty
Titan a jeho slitiny
Textilní materiály
Ostatní materiály
Hliníkové slitiny – DURAL a SUPERDURAL
Slitina AL – Cu – Mg, ČSN 42 4201
-malá hmotnost
-dobré mechanické vlastnosti
-dobrá obrobitelnost
-umožňuje lisování
Velké rozšíření v letectví. Na stavbu draku ve formě plechů, úhelníků,
trubek, profilů a pásů. Výroba žeber, stojin nosníků, přepážek a výztuh.
Hliníkové slitiny – DURAL a SUPERDURAL
Hliníkové slitiny – DURAL a SUPERDURAL
Další hliníkové slitiny
PANTAL (Al – Mg –Si) :
- dobrá svařitelnost
- ve formě plechů na výrobu nádrží
SILUMIN (Al – Mg – Si – Mn) : - slitina vhodná na odlévání
- špatná odolnost proti korozi – nutno použ
povrchovou úpravu (např. eloxování)
Slitiny hořčíku - ELEKTRON
-dobrá odolnost proti korozi
-dobře obrobitelný
-vznětlivý a dobře hořlavý
-použití pro menší součásti s menším namáháním
Oceli
-vysoká pevnost, dobrá svařitelnost
-vhodné pro vysoce namáhané součásti
letounu
-např. závěsná kování, pružiny, zesílená
žebra a trupové přepážky, motorová lože
Titan a jeho slitiny
-velmi dobré mechanické vlastnosti
-odolnost proti vysokým teplotám
-dobrá odolnost vůči korozi
-drahá surovina
-pro namáhané součásti, nebo v
konstrukcích dnešních moderních
stíhacích letadel a turbínových motorů
Dřevo a zušlechtěné dřevo
-používá se už od počátku letectví, dnes už jen u ultralehkých letadel
-vysoká odolnost proti únavě materiálu
-malá odolnost proti přírodním vlivům
-klížení jednotlivých vrstev dřeva – zlepšení mechanických vlastností – PŘEKLIŽKA
-smrk, borovice : lišty (na výrobu žeber, přepážek či podélníků)
-bříza, buk : do vícevrstvých překližek na vysoce namáhané díly
-jasan, jilm : pro výrobu vrtulí
Kompozity
Kompozit
Výztuž
Pojivo (matrice)
Výztuž : tkaniny tvořené uhlíkovými,
skelnými, aramidovými, atd. vlákny
Pojivo : nejčastěji epoxidová pryskyřice
Výroba dílů postupným kladením tkanin do
formy a jejich následným prosycením
pryskyřicí
+ Lehké konstrukce
+Vysoké pevnostní charakteristiky
+Hladký, aerodynamicky čistý povrch
+Možnost tvorby sendvičových konstrukcí
+ Dlouhá únavová životnost
-Špatně se zavádějí osamělé síly
-Obtížná (drahá) kontrola kvality
Boeing 777 (1995) – celková koncepce letounu
Kompozitové díly:
- celkem 7450 kg uhlíkových,
skelných a hybridních kompozitů
- CF … uhlíkový kompozit
- FG … skelný kompozit
- HY … hybridní kompozit
Kompozity
Pevnostní složky (výztuže) – vlákna
Skleněná vlákna – vyrábí se z křemičitého písku nebo kaolinu
Aramidová vlákna – vyrábí se ze syntetických polymerů,
Kevlar – vysoká pevnost, malá hmotnost, ohebnost, v letectví nahradil
skleněná vlákna
Uhlíková vlákna – vyrábí se řízenou oxidací, karbonizací a grafitizací, drahá, velmi pevná až
7000MPa, mec. vlastnosti jsou závislé na vnitřní struktuře grafitu a
orientaci vláken
Typy používaných tkanin
Planina
Tkáč
Satén
Koš
Perlinka
Kompozity
Kompozity
Plasty
-nutno zajistit podmínky nehořlavosti, nedýmavosti a netoxicity
-použití : na průhledné díly kabin
menší nenosné (krytky) nebo interiérové díly
Textilní materiály
- flexibilní materiály na potah – Rogala – materiály UXO, DAKRON
Ostatní materiály
- letecké plátno
- pryžové materiály
- nátěrové hmoty
- lepidla
Spojování dílů v letectví
A)
B)
C)
D)
Nýtování
Šroubové spoje
Svařování
Lepení
Děkuji za pozornost
[email protected]
tel. 725 822 339