KONSTRUKCE KŘÍDLA - I
Konstrukční prvky
- Podélné nosné prvky (podélný nosný systém)
nosníky, podélné výztuhy
- Příčné nosné prvky
žebra
- Potah
- Závěsy, spojovací kování
Nosníky
přenos zatížení – ohybové momenty (pásnice) a posouvající síly (stojina)
T
tahové napětí
Síla do pásnice: F = Mo/hef
horní pásnice
smykové
napětí
Smyk. napětí ve stojině = T/(hef·tl. stoj.)
stojina
2
dolní pásnice
Tahové (tlak.) napětí v pásnici = F/S
tlakové napětí
Konstrukce nosníků:
- skládaný
(např. stojina z duralového plechu + frézované ocelové pásnice + přinýtované výztuhy)
- z jednoho kusu (kovaný frézovaný nosník)
stabilizace stojiny proti zvlnění – rozdělení stojiny do polí svislými výztuhami
skládaný nosník
změny průřezů pásnic po dálce nosníku
mechanicky obrobený nosník
KONSTRUKCE KŘÍDLA - II
Rozdělení nosníků podle způsobu přenosu ohybu v kořenové části
:
- hlavní … přenáší ohyb
- průběžný … nepřenáší ohyb na konstrukci trupu
- dělený … přenáší ohyb na trup (kování s dvojicí čepů)
:
- pomocný … nepřenáší přenáší ohyb do trupu (spoj jedním čepem)
Podélné výztuhy a podélníky
přenos zatížení:
- podélné výztuhy - zvýšení stability potahu (nosníkové konstrukce)
- podélníky - stabilizace potahu + přenos podélných napětí
s částí potahu okolí podélníku (tzv. spolunosné šířky potahu)
(poloskořepiny)
Konstrukce: - dělené (charakter pomocného nosníku - nepřenáší zatížení do trupu)
- průběžné ( charakter průběžného nosníku)
- uchyceno k přírubě (charakter hlavního nosníku - přenáší zatížení do trupu)
Provedení: - ohýbaný plech … podélné výztuhy
- válcované, lisované profily …podélníky
Žebra
Funkce: - zjištění aerodynamického tvaru
- přenos aerodynamického zatížení na podélnou nosnou soustavu křídla
- stabilizace potahu proti zvlnění (potahová pole mezi žebry)
- zavedení lokálních sil …uchycení závěsů kormidel, podvozku,
pohonných jednotek, místa zlomů nosníků šípových křídel, …zesílená žebra
- oblasti s výřezy … zesílená žebra
- prostory vnitřních nádrží v křídle křídla
KONSTRUKCE KŘÍDLA - III
Konstrukce: - dělené plné (lisované z duralových plechů, odlehčovací otvory, otvory pro
průchod mechanismů řízení, zářezy pro podélné výztuhy)
- příhradové (velké stavební výšky)
Potahy
Funkce: - zjištění aerodynamického tvaru (obal)
- přenos aerodynamického zatížení na vnitřní konstrukci křídla (netuhé potahy)
- pevnostní prvek (tuhé potahy) část nebo kompletní zatížení (panely)
(krut – torzní skříně → kompletní zatížení - nosné skříně, panely)
Rozdělení: - netuhé (tkanina)
- tuhé tenké (překližka, dural. plechy …stabilizace podélníky a žebry - pole)
- tuhé panelové (sendvičové, kompozitní, integrální)
KONSTRUKCE KŘÍDLA - IV
integrální panely – tenká křídla nadzvukových letounů
Závěsy a spojovací kování
Konstrukčně – pevnostní rozdělení
- staticky určité (závěsná kování norníkových křídel málo zatížených letounů)
- pevnostní prvek (vícebodová závěsná kování, přírubové spoje)
KONSTRUKCE KŘÍDLA - V
staticky určité = síly ve spoji lze odvodit ze statické podmínky rovnováhy
spoj podélným čepem typu "oko + vidlice" … čep lze namáhat pouze na střih
→ odejímá
pouze 2 stupně volnosti (2 posuvy )
staticky určitý spoj křídla … 3 prostorově vhodně umístěné čepy typu "oko + vidlice"
(odejmutí 6 stupňů volnosti tělesa: 3 posuvy + 3 rotace)
staticky neurčité - vyšší technologická náročnost,
+ konstrukce bezpečná po poruše (zálohování – "Fail Safe")
+ efektivní přenos větších zatížení
dva odejmuté stupně volnosti
staticky určité uchycení
jednonosníkového křídla
staticky neurčité uchycení dvounosníkov. křídla
staticky neurčité uchycení
mnohostojinového tenkého křídla
alternativa se zadním uchycením
KONSTRUKCE KŘÍDLA - VI
Přírubové spoje - staticky neurčité, přenos velkých zatížení
KONSTRUKCE KŘÍDLA – VII
Letecké tenkostěnné konstrukce
KONSTRUKCE KŘÍDLA – VIII
Konstrukčně pevnostní schémata - rozdělení konstrukcí
I. Konstrukce podle způsobu přenosu zatížení potahem
- bez nosného potahu: (nepřenáší smyková zatížení - plátno)
- nosníkové s vnitřním vyztužením
- nosníkové se skříňovým nosníkem
- geodetické (historické)
- s nosným potahem (smyk od krutu → kombinované tah/tlak + smyk)
- nosníkové: - jednonosníkové s pomocným nosníkem
- dvounosníkové
- vícenosníkové
- nosníkové poloskořepiny
- poloskořepiny
- skořepiny
II. Konstrukce podle způsobu přenosu zatížení v příčném průřezu
- torzní skříň - nosný potah … pouze smykové napětí od krutu
- nosná skříň - nosný potah …smykové napětí od krutu i
normálná napětí od tahu/tlaku
II. Konstrukce podle počtu dutin v příčném průřezu
- jednodutinové – jedna torzní nebo nosná skříň
- dvou a vícedutinové - více jedna torzních nebo nosných skříní
1.
Nosníkové konstrukce (s nosným potahem)
Kostra norníkové konstrukce sportovního letounu
KONSTRUKCE KŘÍDLA – IX
1.1
Nosníkové konstrukce s pomocným nosníkem
Hlavní nosník – přenos ohybu do trupu
Pomocný nosník - nepřenáší ohyb na konstrukci trupu !!! (způsob uchycení)
(vytváření torzní dutiny, umožňuje uchycení kormidel,…
…staticky určité uchycení křídel malých sportovních letounů, jedno nebo. dvoudutinové
Konstrukční schémata:
KONSTRUKCE KŘÍDLA – X
1.2
Dvounosníkové konstrukce
dva hlavní nosníky – přenos ohybu do trupu oběma nosníky
…staticky neurčité uchycení křídel, více zatížená křídla
1.3
Vícenosníkové konstrukce
Tenká křídla nadzvukových letounů – extrémní ohybová zatížení
KONSTRUKCE KŘÍDLA – XI
2.
Nosníkové poloskořepiny
Zhuštěné podélné vyztužení potahu:
→ podélníky + spolunosná šířka potahu přenos tahových/tlakových napětí
… efektivní zvýšení průřezu pásnic nosníků
rozdělení ohybu: nosníky ~ 40%
podélníky + spolunosná šířka potahu ~ 40%
Není-li přírubový spoj nebo průběžné křídlo – podélníky charakter pomocných nosníků
(nepřenáší tahové/ tlakové napětí na konstrukci trupu)
→ zesílení kořenové části křídla pro přenos zatížení na pásnice nosníků
nosníková poloskořepina průběžného křídla
KONSTRUKCE KŘÍDLA – XII
nosníková dvounosníková poloskořepina s nosnou skříní děleného šípového křídla
středního proudového letounu s pohonnými jednotkami na trupu:
3.
Poloskořepiny
nosníky – konstrukčně efektivní do zatížení pásnice cca 2t/cm šířky
→ zhuštění podélníků nosníkových poloskořepin na úkor pásnic nosníků
nosníky: - stojiny (posouvající síla)
- pásnice průřezově blízké podélníkům
konstrukční schéma → nosné skříně skořepinového charakteru z pásnic a z huštěných
podélníků se spolunosnou šířkou potahu připojené přírubovým spojem
KONSTRUKCE KŘÍDLA – XIII
Výhody poloskořepinové konstrukce – panelizace (souběžná výroba potahov. panelů)
Nevýhody – obtížnější zavádění lokálních sil, větší otvory v konstrukci
Poloskořepinové konstrukce křídel velkých dopravních letounů
Nosná poloskořepinové skříň z předního a zadního nosníku
(v kořen. části od motoru často zesílena vnitřním nosníkem – dvoudutinová nosná skříň)
uchycení:
přírubový šikmý spoj k vnitřnímu trupovému centroplánu
žebra:
podélná ve směru letu (kvalitnější aerodynamický tvar a povrch, snazší
přenos ohybu v místě šikmého spoje – křídlo trup,…)
kolmá na nosníky (kratší, lehčí, lepší technologie spojení s nosníkem,…)
B-737
A-300
KONSTRUKCE KŘÍDLA – XIV
Konstrukce schéma křídla letounu DC-10
KONSTRUKCE KŘÍDLA – XV
Konstrukce schéma křídla letounu L-1011
KONSTRUKCE KŘÍDLA – XVI
4.
Skořepiny
teoreticky = dutina bez vnitřních nosných prvků – zatížení přenášené pouze tuhým
potahem … "potah nese vše"
prakticky = vyztužující podélné a svislé prvky
Typy skořepin:
1. Integrální panelové konstrukce
- tenká křídla nadzvukových letounů …viz Potahy, KONSTRUKCE KŔIDLA IV …
…mechanicky nebo chemiky frézované potahové panely
- pro zvýšení tuhosti → soustava hustých stojin – tzv mnohostojinové konstrukce
- kompozitní panely → sendvičové skořepiny
2. Sendvičové skořepiny
výhody – tuhost, povrch
výhody - zaváděné lokální síly, spoje , obtížná kontrola, opravitelnost, odolnost proti rázu
POLOHA A USPOŘÁDÁNÍ KŘÍDLA
Konfigurace křídlo - trup
Hornoplošník:
+ …menší vzdálenost trup- země (provoz),nečistoty do motoru, vyšší max vztlak
- …hmotnější konstrukce (nouzové přistání na trupu, uchycení podvozku), větší SOP
Středoplošník:
+ …nejmenší interferenční odpor
- … průchod křídla středem trupem u průběžného křídla
Dolnoplošník:
+ …nízký podvozekr
- … největší interferenční odpor → aerodynamické přechody,
největší vzepětí (stranová stabilita)
Vícekřídlé uspořádání
SPOJENÍ KŘÍDLO –TRUP I
Křídlo:
1. nedělené (průběžné)
+ závěsné uchycení, které není namáháno ohybem křídla
- výrobně a montážně náročnější – větší celek, omezení vnitřních prostor trupu
2. dělené
podle polohy dělicí roviny:
- v rovině symetrie letounu
(charakter nedělen. křídla … minimalizován přenos ohybu na trup)
- u trupu
-. na konci centroplánu
(menší síly ve spoji, v trupu charakter nedělen. křídla - ohyb)
SPOJENÍ KŘÍDLO –TRUP II
Centroplán
Spojení křídel velkých dopravních letounů
na spojovací box v trupu = vnitřní centroplán
SPOJENÍ KŘÍDLO –TRUP III
Šípová křídla
Zlom nosníku (křídlo – trupový nosník) → rozklad ohybového momentu Mo na.
- ohyb do trupového nosníku …Mo cosγ
- krut namáhající místo zlomu Mo sinγ
Konstrukční opatření: …zesílení oblasti v místě zlomu:
- zesílené žebro (kořenové)
- příčná výztužná žebra
- zesílení nosníku (pásnice)
SPOJENÍ KŘÍDLO –TRUP IV
Konstrukční příklad zesílení nosníků poloskořepinové skříně šípového křídla
Download

Konstrukce křídla.pdf