Фюзеляж - Fuselage

Фюзеляж Boeing 737 показан коричневым цветом

В воздухоплаванию , то Фюзеляж ( / е JU г əl ɑ ʒ / ; от французского fuselé «веретенообразный») представляет собой воздушное судно «ы Основной раздел тела. Он вмещает команду , пассажиров или груз . В одномоторном самолете он обычно также содержит двигатель , хотя в некоторых самолетах-амфибиях один двигатель установлен на пилоне, прикрепленном к фюзеляжу, который, в свою очередь, используется в качестве плавучего корпуса . Фюзеляж также служит для позиционирования поверхностей управления и стабилизации в определенном соотношении с подъемными поверхностями , что необходимо для устойчивости и маневренности самолета.

Типы конструкций

Сварная трубчатая ферменная конструкция фюзеляжа Piper PA-18

Ферменная конструкция

Этот тип конструкции до сих пор используется во многих легких самолетах с использованием сварных стальных трубных ферм. Конструкция фюзеляжа коробчатой ​​фермы также может быть сделана из дерева, часто покрытого фанерой. Простые коробчатые конструкции могут быть округлены путем добавления поддерживаемых легких стрингеров, позволяющих тканевому покрытию принимать более аэродинамическую форму или еще одну, приятную для глаз.

Геодезическое строительство

Конструкция фюзеляжа геодезического планера обнажена в результате боевых повреждений

Геодезические структурные элементы использовались Барнсом Уоллисом для британского Виккерса между войнами и во время Второй мировой войны, чтобы сформировать весь фюзеляж, включая его аэродинамическую форму. В конструкции этого типа множество плоских стрингеров наматываются на формирователи в противоположных спиральных направлениях, образуя корзинообразный вид. Он оказался легким, прочным и жестким, а его преимущество состояло в том, что он был сделан почти полностью из дерева. Аналогичная конструкция из алюминиевого сплава использовалась в Vickers Warwick с меньшим количеством материалов, чем потребовалось бы для других типов конструкций. Геодезическая структура также является избыточной и поэтому может выдержать локальные повреждения без катастрофических отказов. Тканевое покрытие конструкции завершало аэродинамическую оболочку (см. Vickers Wellington для примера большого военного самолета, в котором используется этот процесс). Логическим развитием этого является создание фюзеляжей из формованной фанеры, в которой несколько листов укладываются с волокнами в разных направлениях, чтобы получить тип монокока, показанный ниже.

Раковина- монокок

В Ване самолет RV-7 из полумонококового строительства.

В этом методе внешняя поверхность фюзеляжа также является основной конструкцией. Типичная ранняя форма этого (см. Lockheed Vega ) была построена с использованием формованной фанеры , где слои фанеры формируются над «пробкой» или внутри формы . Более поздняя форма этой конструкции использует в качестве обшивки стеклоткань, пропитанную полиэфирной или эпоксидной смолой, вместо фанеры. В простой форме, используемой в некоторых самолетах любительской постройки, в качестве сердечника используется жесткий пенопласт с покрытием из стекловолокна, что исключает необходимость изготовления форм, но требует дополнительных усилий при отделке (см. Rutan VariEze ). Примером более крупного самолета из формованной фанеры является истребитель / легкий бомбардировщик De Havilland Mosquito времен Второй мировой войны . Никакой фюзеляж с фанерной обшивкой не является по-настоящему монококовым, поскольку элементы жесткости встроены в конструкцию, чтобы выдерживать сосредоточенные нагрузки, которые в противном случае могли бы деформировать тонкую обшивку. Использование формованного стекловолокна с использованием отрицательных («женских») форм (которые дают почти готовый продукт) преобладает в серийном производстве многих современных планеров . Использование формованных композитов для конструкций фюзеляжа распространяется на большие пассажирские самолеты, такие как Boeing 787 Dreamliner (с использованием литья под давлением на женских формах).

Полумонокок

Фюзеляж в разрезе с шпангоутами, стрингерами и обшивкой из алюминия.

Это предпочтительный метод изготовления полностью алюминиевого фюзеляжа. Сначала ряд шпангоутов в форме поперечных сечений фюзеляжа удерживается на жестком креплении . Затем эти рамы соединяются с помощью легких продольных элементов, называемых стрингерами . Они, в свою очередь, покрыты пленкой из листового алюминия, прикрепленной клепкой или склеиванием с помощью специальных клеев. Затем приспособление разбирается и снимается с готовой оболочки фюзеляжа, которая затем оснащается проводкой, элементами управления и внутренним оборудованием, таким как сиденья и багажные отделения. Большинство современных больших самолетов строятся с использованием этой техники, но используют несколько больших секций, построенных таким образом, которые затем соединяются с помощью крепежных деталей, чтобы сформировать фюзеляж в целом . Поскольку точность конечного продукта во многом определяется дорогостоящим приспособлением, эта форма подходит для серийного производства, когда будет производиться много идентичных самолетов. Ранние примеры этого типа включают гражданские самолеты Douglas Aircraft DC-2 и DC-3 и Boeing B-17 Flying Fortress . Большинство металлических легких самолетов строятся с использованием этого процесса.

И монокок, и полумонокок называются структурами «напряженной обшивки», поскольку вся или часть внешней нагрузки (т. Е. От крыльев и оперения, а также от дискретных масс, таких как двигатель) воспринимается покрытием поверхности. Кроме того, вся нагрузка от внутреннего давления переносится (как натяжение кожи ) на внешнюю кожу.

Распределение нагрузок между компонентами - это выбор конструкции, продиктованный в основном размерами, прочностью и эластичностью компонентов, доступных для строительства, а также тем, предназначена ли конструкция для «самозакрепления», не требуя полного приспособления для выравнивания.

Материалы

Вид изнутри деревянного обтянутого тканью фюзеляжа Fisher FP-202 .

Ранние самолеты были построены из деревянных рам, обтянутых тканью. По мере того, как монопланы стали популярными, металлические каркасы повысили прочность, что в конечном итоге привело к созданию самолетов с цельнометаллической конструкцией с металлическим покрытием всех его внешних поверхностей - впервые это было сделано во второй половине 1915 года . Некоторые современные самолеты построены из композитных материалов для основных поверхностей управления, крыльев или всего фюзеляжа, например, Boeing 787. На 787 это позволяет повысить уровень наддува и увеличить окна для комфорта пассажиров, а также снизить вес для снижения эксплуатационных расходов. . Boeing 787 весит на 1500 фунтов (680 кг) меньше, чем если бы он был полностью алюминиевым.

Окна

Лобовые стекла кабины Airbus A320 должны выдерживать удары птиц весом до 350 узлов и изготовлены из химически упрочненного стекла . Обычно они состоят из трех слоев или слоев стекла или пластика: два внутренних слоя имеют толщину 8 мм (0,3 дюйма) каждый и являются конструктивными, а внешний слой толщиной около 3 мм является барьером от повреждения посторонними предметами и истирание , часто с гидрофобным покрытием. Он должен предотвращать запотевание внутри кабины и удаление льда от −50 ° C (−58 ° F). Раньше это делалось с помощью тонких проводов, похожих на заднее окно автомобиля, но теперь это достигается с помощью прозрачного, нанометрового покрытия из оксида индия и олова, расположенного между слоями, проводящего электричество и, таким образом, передающего тепло. Изогнутое стекло улучшает аэродинамику, но критерии обзора также требуют больших стекол. Лобовое стекло кабины состоит из 4–6 панелей по 35 кг (77 фунтов) каждая на Airbus A320 . За время эксплуатации средний самолет проходит через три или четыре лобовых стекла , и рынок равномерно распределяется между OEM и вторичным рынком с более высокой маржой .

Окна кабины , изготовленные из растянутого акрилового стекла , намного легче стекла , состоят из нескольких панелей: внешнего, рассчитанного на четырехкратное максимальное давление в кабине, внутреннего для избыточности и царапины рядом с пассажиром. Акрил подвержен растрескиванию  : появляется сеть мелких трещин, но их можно отполировать для восстановления оптической прозрачности. Удаление и полировка окон без покрытия обычно проводятся каждые 2–3 года.

Интеграция крыла

Самолеты типа « летающее крыло », такие как Northrop YB-49 Flying Wing и бомбардировщик Northrop B-2 Spirit , не имеют отдельного фюзеляжа; вместо этого фюзеляж представляет собой утолщенную часть конструкции крыла.

И наоборот, было небольшое количество конструкций самолетов, которые не имели отдельного крыла, но использовали фюзеляж для создания подъемной силы. Примеры включают экспериментальные конструкции подъемного корпуса Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства и летающий блиндаж Vought XF5U-1 .

Составное крыло можно рассматривать как смесь вышеперечисленного. Он несет полезную нагрузку в фюзеляже, создавая подъемную силу. Современный пример - Боинг Х-48 . Одним из первых самолетов, использующих такой подход к конструкции, является Burnelli CBY-3 , фюзеляж которого имел форму крыла для обеспечения подъемной силы.

Галерея

Смотрите также

использованная литература

внешние ссылки