Letecké kompozitové
konstrukce
•
•
•
Kompozitové konstrukce
letadel v ČR
Rok 1957 větroň Phoenix
První použití kompozitů na primární konstrukci sportovního letadla
Použití skleněných kompozitů
1
Větroně – VSO-10
Rok 1976
• první použití kompozitů na nosné konstrukce větroně
VSO-10
• laminát sklo/epoxy
– přední část trupu
– sendvičové potahy křídel
• dřevo
– pásnice křídla
• nýtovaná konstrukce
– zadní část trupu
– řídící plochy
2
Větroně – Discus CS
• vývoj celokompozitového kluzáku Test Bratislava
– nikdy nedokončen
Rok 1990
• zahájena licenční výroba
větroňů Discus CS
v Orličanu Choceň
• zavedena technologie
výroby
• seznámení s moderní
kompozitovou konstrukcí
3
Větroně – G 304 CZ
Rok 1997
• firma HPH zakoupila
licenci G304C
• další modifikace
– rozpětí z 15 na18 m
– kat. Standard +
winglety
• na základě získaných
zkušeností vyvíjen
nový vlastní typ
4
Větroně – KKB-15
Rok 2004
• amatérská stavba
KKB-15
• výroba negativních
forem do dřeva
NC obráběním
• použití 3D tkaniny
jako náhrady
sendvičů
5
Větroně – G 304 S
Rok 2006
• firma HPH dokončila
vývoj nového typu
• rozpětí 18 m s nástavci
• Uhlíková primární
konstrukce
• Vzletová váha 600kg
• Možnost motorizace
včetně proudového
motoru
6
UL letadla
Straton D-7 Mini
Rok 1990
• skořepina přední části
trupu
• kombinace
epoxidového laminátu
s dřevěnými a
polystyrénovými
žebry
• aerodynamické tvary
v amatérských
podmínkách
7
Straton D-8 Moby Dick
Rok 1991
• skořepina přední části
trupu
• zajímavé použití
bočních uzavřených
skříní podél kabiny
8
Jora
Rok 1993
• celokompozitový trup (polyesterové pryskyřice)
– usnadnění stavby ze
stavebnic
• skořepina v přední
části s překližkovými
přepážkami
• zadní část skořepina
s podélnými
výztužnými prvky
9
Pegas
Rok 1993
•
•
•
celokompozitový trup
skleněná skořepina trupu s
dřevěnými přepážkami a
zalaminovaným dřevěným
rámem okolo dveří
v zadní části rovné plochy
stabilizovány pásky
COREMATU a sendvičem
vytvářeným bez vakuování
– jako celek těžké
•
obnovení výroby v roce 1998
nový návrh trupu klasickým
sendvičem přinesl velké
hmotnostní úspory
10
Tukan D-10
Rok 1995
•
kompozitový trup stejné koncepce jako JORA
11
Cora
Rok 1995
• celokompozitový trup
• zvýšení vzletové váhy ze
420 kg na 450 kg
• použití laminátového
potahu stabilizovaného
množstvím
polystyrénových žeber na
torzní skříň
• licence prodána firmě
Fantasy air, která vyvinula
k letounu plechová křídla a
dále ho modernizovala
12
S-Wing
Rok 1995
•
•
koncepčně i technologicky
zajímavá konstrukce J.Sadílka
kompozitové vzpěrové křídlo
– hlavní trubkový sendvičový
nosník přenášející krut i ohyb
•
•
•
celokompozitová skořepina
trupu s bohatým využitím
sendvičů
v originále použito množství
dřevěných přepážek a prvků
v současnosti kompletně
sendvičová konstrukce s
použitím pěn
13
UFM-13 Lambada
zlom v kategorii UL nástup sériově vyráběných rychlých
dolnoplošníků Koala, Sova a Lambda
Rok 1996
• použití kompozitů na celý
nosný systém letadla
• jednonosníkové
sendvičové křídlo s
uhlíkovými pásnicemi
• trup - čistá skořepina bez
podélných prvků
• důsledné využití
materiálových vlastností
kompozitů
14
Banjo
Rok 1997
• reakce na vznik
kategorie UL
kluzáků
• kompozitová
skořepina trupu
15
Qualt 200
Rok 1997
• dřevěné křídlo se sendvičovým překližkovým potahem
• skleněná kompozitová skořepina trupu
16
Zephyr
• dolnoplošná variace na
konstrukční řešení
JORA, CORA
– kompozitový trup s
výrazným podélným
systémem
– dřevěné křídlo
• vývojem se firma
dostala k použití
sendvičů a uhlíku na
trup
• křídlo je nyní kombinace
kompozitového potahu s
dřevěným nosníkem
17
TL-96 Star
Rok 1997
• použití kompozitů na
celý nosný systém
• jednonosníkové křídlo
se sendvičovým
potahem a
skleněnými pásnicemi
• rozměrný skořepinový
celosendvičový
skleněný trup
18
TST-3 Alpin, TST-5
Rok 1998
• kompozitová skořepina přední části trupu
• postupným vývojem celokompozitová konstrukce trupu i
křídla při zachování dřevěného nosníku u typu TST-5
19
UFM-10 Samba
Rok 1999
• použití kompozitů na celý
nosný systém
• jednonosníkové křídlo se
sendvičovým potahem a
uhlikovými pásnicemi
• rozměrný skořepinový
celosendvičový skleněný
trup
20
Flamingo
Rok 1999
•
•
•
•
původní návrh vzpěrový hornoplošník, modely křídla použity pro TL-96
po zásahu firmy Vanessa, změna koncepce na bezvzpěrový hornoplošník
využití kompozitů i pevnostní schéma stejné jako STAR
zajimavé řešení kompozitního rámu kolem kabiny nesoucího samonosná
křídla
21
Allegro 2000
Rok 1999
• vzniklo vývojem s
letounu JORA,CORA
• nové plechové křídlo
s jinou profiláží
• nově navržený
sendvičový skleněný
trup, úspora přes 20%
váhy
22
TL-2000 Sting
Rok 2001
• pokračování TL-96 STAR
• využito forem trupu,
navržen nový sendvičový
z uhlíku
• nové křídlo
lichoběžníkového
půdorysu, použit uhlík na
potahy i pásnice
• pevná výškovka
23
Samba XXL
Rok 2003
• další vývoj UFM-10 Samba
• použito stejné křídlo
• nový skořepinový trup z uhlíku s použitím podélných
nosných prvků
24
VL-3
Rok 2004
•
•
•
celokompozitový rychlý letoun se
zatahovacím podvozkem
celosendvičová konstrukce s použitím
uhlíku a hybridních materiálů uhlík-kevlar
použití kompozitů i na takové prvky jako
je zatahovací podvozek a řízení
25
Používané systémy konstrukce
kompozitních dílů a trendy rozvoje
• v UL letounech se vyvinuly dva základní typické
konstrukční směry dané firmami, které typy nebo
jejich kompozitové prvky navrhovaly
– směr vzniklý z konstrukcí O. Olšanského
• tato technologie umožňuje v amatérských podmínkách
vytvářet složité tvary vyhovující aerodynamice
• primární použití na trupy letounu – většinou navrženy v zadní
části jako poloskořepina s význačnými podélnými prvky a
v přední části jako skořepina s využitím množství dřevěných
přepážek
• většinou polyesterové pryskyřice
26
Používané systémy konstrukce kompozitních dílů a trendy rozvoje – O.
Olšanský (pokračování)
• zavádění osamělých sil do laminátu a spojovací uzly většinou
provedeny pomocí šroubovaných kovových kování –
k velikostem zaváděných sil u většinové hornoplošné
konstrukce tento systém vyhovuje
• u jediného dolnoplošníku Zephyr propojení křídla trup
řešeno vytvořením pseudo-průběžného křídla vytvořeného
spojovacím svařencem, který eliminuje zavádění momentů
do laminátu trupu
• většina konstrukcí není čistě laminátová, ale smíšená a
dobře umožňuje amatérskou stavbu
• u křídel kompozit použit většinou na tenkostěnný potah torsní
dutiny stabilizovaný množstvím polystyrénových žeber
27
Používané systémy konstrukce kompozitních dílů a trendy rozvoje – O.
Olšanský (pokračování)
28
Používané systémy konstrukce
kompozitních dílů a trendy rozvoje
– Konstrukce firmy Vanessa Air
• využití laminátové konstrukce ve stylu moderních
větroňů
• prvotní cíl: vysoké výkony letounu a tomu
odpovídající tvarování a požadavky na kvalitu
povrchu vede na celokompozitové sendvičové
konstrukce
• jednotná kompozitová konstrukce
upřednostňována před smíšenou
• konstrukce vhodné spíše pro malosériovou výrobu
než pro amatérskou stavbu
29
Používané systémy konstrukce kompozitních dílů a trendy rozvoje –
Vanessa Air (pokračování)
• používány následující typické konstrukční prvky
– trup
• čistě skořepinová konstrukce s minimem příčných přepážek
• prvky jako sedačky a jiné jsou většinou začleněný do nosné
konstrukce trupu
– křídlo
• prakticky vždy jednonosníkové se sendvičovým potahem
s naprostou absencí pomocných žeber.
• Nosník s profilu I má skleněné nebo uhlíkové pásnice a
sendvičovou stojinu
• spojení křídlo trup prakticky vždy řešeno jako u větroňů
krakorci spojujícími obě poloviny a eliminujícími tak
zavádění momentů
30
Používané systémy konstrukce kompozitních dílů a trendy rozvoje –
Vanessa Air (pokračování)
31
Používané systémy konstrukce kompozitních dílů a trendy rozvoje –
Vanessa Air (pokračování)
32
Používané systémy konstrukce kompozitních dílů a trendy rozvoje –
Vanessa Air (pokračování)
• tento styl konstrukce
předpokládá určitý
stupeň úrovně návrhu
konstrukcí
• ruční výpočet a návrh
skladeb laminátových
dílů
• detailnější výpočet
pomocí metody
konečných prvků
• ověření konstrukce a
zvláště stabilitních
problémů zkouškami
33
Závěr
• V oblasti sportovního a UL létání došlo v oblasti užití
kompozitů za posledních patnáct let k výraznému
pokroku:
– zvládnutí použití kompozitních materiálů na primární pevnostní
letecké konstrukce jako jsou křídla a trupy
– zvládnuta výroba složitých kompozitových konstrukcí včetně
křivých sendvičových panelů nebo integrálních nádrží
– zvládnuty a ověřeny návrhové a výpočetní metody nejen v
oblasti materiálových poruch kompozitů, ale i v oblasti tvarových
stabilitních problémů
– získány velké zkušenosti s provozem a opravami
celokompozitových konstrukcí ve všech klimatických pásmech
– vytvořena výrobní základna s bohatou dílenskou praxí aplikace
kompozitních materiálů
34
Download

Kap. 7.1 Kompozitové konstrukce letadel