Фюзеляж літака
ФУЗЕЛАЖНИЙ ЛЕГКИЙ ЛІТАК
Створений на початку, щоб витримати вагу двигуна та пілота, з'єднати крила та огородження, фюзеляж значно змінився за ці роки. Спочатку аеродинамічно він був впорядкований, звідси і його назва, потім його розміри збільшились як у діаметрі, так і в довжину для перевезення пасажирів, вантажів, а також бомб.
Сьогодні він може вмістити 550 пасажирів, як Airbus 380, а завтра 800 і більше ?
Сили, прикладені до фюзеляжу
Як і крила, фюзеляж також зазнає напружень і деформацій.
Можна вважати, що фюзеляж складається з двох частин. Передня частина конуса носа до центральної коробки і задня частина центральної коробки до конуса хвоста. Під впливом ваги створюються сили згинання, верхня частина розтягується, тоді як нижня частина стискається.
Поворот ліфта або керма також створює напругу на фюзеляжі.
Коли повітряний судна знаходиться під тиском, різниця тисків між зовнішнім та внутрішнім частинами літака викликає напруження на фюзеляжному покритті.
Якщо реактори прикріплені до задньої частини фюзеляжу, частина перед реактором буде стиснута, тоді як задня частина буде витягнута через хвіст хвоста.
Фюзеляж перших літаків
Внизу - фюзеляж Blériot. Він складається з чотирьох попелястих балок, з'єднаних між собою стійками та поперечинами. Ціле збирається за допомогою U-подібних металевих кронштейнів. Потім це зміцнюється струнами фортепіано. Для того, щоб максимально зменшити вагу, внутрішня частина кабіни зроблена з ротанга. Опора шасі міцна, тому вона може протистояти ударам раптового контакту з землею.
Тільки передня частина фюзеляжу - полотно. Пізніше під час прогресу в аеродинамічних знаннях фюзеляжі будуть повністю полотняними та профільованими.
Вид ззаду на Blériot XI.
Решітчастий фюзеляж легкого літального апарату
Решітчаста структура, що складається з поздовжніх брусків, з’єднаних вертикалями та діагоналями, що утворюють жорстку трикутну структуру. Потім сформований балок решітки покривається тканинами або пластиковими матеріалами. Це дає можливість створити легку і дуже практичну конструкцію фюзеляжу для встановлення всього обладнання під час будівництва завдяки повній доступності, доки кришка не буде покладена. Покриття (призначене для опору лише повітрю) порівняно крихке до штампування. Ці гратчасті конструкції виготовляються з дерева, сталевих труб або легких сплавів (сучасні літаки).
Нижче дерев'яного гратчастого фюзеляжу (старі літаки)
Знизу трубчастий решітчастий фюзеляж типу PA 18
На фотографії зліва показано зварні шви сталевих труб. Правильне кріплення ніжок шасі до рами фюзеляжу.
Геодезичний фюзеляж
Розроблена інженером Барнсом Уоллісом, геодезична конструкція використовувалася будівельником Віккерсом між двома світовими війнами, а потім під час другої війни. Фюзеляж побудований з балочних балок, виготовлених з алюмінієвого сплаву (дюралюмінію), які утворюють велику решітку. Ця металева оплетка надає площині дуже високий опір, оскільки кожна струна може витримувати механічні напруження, що надходять навіть з іншого боку площини. Ця геодезична конструкція має ряд переваг, крім великої міцності при малій масі, що дозволяє відстрочувати навантаження по периметру комірки, щоб внутрішнє приміщення було повністю вільним від структурних елементів.
Нижче виставка відновленого літака Веллінгтона, демонструючи його геодезичний фюзеляж.
Під однією з конвеєрних ліній літаків Веллінгтона під час Другої світової війни.
Фюзеляж монокок
Конструкція виконана з оболонок, наборів каркасів або вертикальних перегородок для додання форми фюзеляжу. Посилені конструктивні елементи розташовані для підтримки зосереджених навантажень у місцях кріплення, таких як крила, стабілізатори тощо. Шкіра фюзеляжу (покриття), прикріплена до каркасів склеюванням, клепанням або гвинтуванням, повинна витримувати первинні сили і утримувати фюзеляж жорстким. Отже, фюзеляж монокока значною мірою покладається на міцність шкіри для підтримки основних навантажень. Потім ця шкіра кваліфікується як робоче покриття. Його можна застигнути на собі за допомогою сендвіч-процесу: дві стійкі шкірки по обидва боки від світлої серцевини.
Сучасна техніка полягає у використанні синтетичних волокон (скло, вуглець.), Просочених поліефіром або епоксидною смолою. Ця техніка виготовлення добре піддається масовому виробництву на жіночих формах, як правило, для легких літаків та планерів.
Фюзеляж напівмонокок
Різні частини одного і того ж фюзеляжу можуть належати до одного з двох класів, але техніка напівмонокового фюзеляжу є найбільш використовуваним методом. Він складається із збірки каркасів (або пар), розташованих вертикально та надаючих форму конструкції. Ці рами утримуються разом горизонтальними лонжеронами, які підтримують більшу частину сил.
Гладкі набагато тонше бічних елементів, що підтримують покриття, беруть участь разом з рамами в жорсткості цілого.
Покриття складається з металевих листів, закріплених на рамах і рейках заклепками (або за допомогою спеціальних клеїв), а також сприяє загальній жорсткості.
Перші напівмонокорпусні вузли були повністю виготовлені з дерева та фанери. Сьогодні використовуються легкі сплави з алюмінію та композитних матеріалів.
Напівмонокова конструкція фюзеляжу пропонує ряд переваг:
- звільняє внутрішню частину фюзеляжу для розміщення екіпажу, пасажирів та вантажу
- дозволяє аеродинамічний фюзеляж
- збільшує жорсткість і міцність конструкції
- підтримує навантаження під тиском
Напівмонококовий дерев'яний фюзеляж
Конструкція простого дерев'яного літака повинна справлятися з основними напруженнями: стисненням, натягом та зсувом. Вони завжди присутні в планерах у крейсерському польоті (завдяки силам, що створюються тягою, опором, підйомом та вагою), але різко збільшуються при застосуванні маневрних або поривних навантажень.
Поверхні склеювання між бічними елементами, розпірками, ребрами або діагоналями, вирізаними в квадраті або під кутом, дуже низькі. Міцність зазвичай досягається приклеюванням прямокутних фанерних ластовиць до однієї сторони (або обох сторін) вузла та, або додавання кутових блоків з масиву дерева у внутрішні кути (кути).
Нижче представлені різні типи арматури в місцях склеювання.
Фюзеляжі також піддаються силам кручення і вимагають сили кручення, щоб протистояти цим силам. Однією з таких сил є крутний момент двигуна/гвинта, який намагається скрутити структуру переднього фюзеляжу, несучи опору двигуна. Цей крутний момент призводить до стискаючих, розтягуючих та зсувних напружень, тому передній фюзеляж дерев'яного літака повинен бути виконаний як форма торсійної коробки. Ще одна крутильна сила - це сила, яка прикладена до заднього кінця фюзеляжу дією керма.
Приклад посилення точок скріплення на фюзеляжі.
Що стосується крил, то це Йодель, який буде служити опорою.
Каркас цього фюзеляжу складається з рейок, каркасів і склеєних між собою верхніх вішалок. Цілісне фанерне покриття, також приклеєне, забезпечує жорсткість цілого. Все монтується в драконівському, а потім фарбується.
Навіс у формі метелика виготовлений з оргскла, приклепленого до алюмінієвих трубок. Закріплений у центрі, він повертається вгору з кожного боку. Див. Клітина Йоделя - Фюзеляж.
Напівмоноковий металевий фюзеляж легкого літального апарату
Цього разу це Cessna 172, яка буде використана як підтримка цього пункту.
Фюзеляж буває напівмонококового типу, що складається з вертикальних перегородок і рамок, з'єднаних стрингерами, які проходять спереду до тилу фюзеляжу. Стійки дверей посилені. Кріплення шасі розташоване спереду задньої дверної косяка. Він утворений з чотирьох алюмінієвих поковок.
Покриття з алюмінієвого листа заклепується, що розподіляє напруження по всій конструкції. Зверніть увагу, що покриття товще над і під фюзеляжем, ніж з боків. Див. Планер Cessna 172 - Фюзеляж.
Хребет фюзеляжу
Спинний хребет - це продовження, розміщене на фюзеляжі перед вертикальним хвостом. Його метою є поліпшення поздовжньої стійкості літака за рахунок збільшення площі нерухомого хвоста.
Вентральний занос
Вентральний плавник або кіль - це обтічний елемент низького подовження, прикріплений до нижньої частини фюзеляжу, з метою підвищення бічної стійкості літака або зменшення його сприйнятливості до спіна. Якщо в звичайному польоті дія черевного плавця мінімальне, оскільки воно знаходиться в турбулентному повітряному потоці, що протікає через задню частину фюзеляжу, воно стає дійсно ефективним при великих кутах атаки (падіння). Два паралельні черевні плавці можуть бути встановлені, якщо є проблема з нестабільністю напрямку.