Care este fuselajul unui avion? Schemă, dispozitiv, elemente structurale

Fuselajul unei aeronave de pasageri conectează aripile, suprafețele de coadă și, în unele cazuri, șasiul. Este destinat să găzduiască echipamentul, echipajul, încărcătura. Un avion fără fuselaj se numește aripă de zbor. În compartimentul său îngroșat se află tot ceea ce este în cazul unui aparat convențional. Să analizăm în detaliu ceea ce reprezintă fuselajul unui avion. O fotografie a acestei componente va fi de asemenea prezentată în articol.

Cerințe generale

Explicând în două cuvinte care este fuselajul aeronavei, putem spune că acesta este corpul aparatului. Această componentă a aeronavei este supusă anumitor cerințe:

1. Utilizarea rațională a tuturor volumelor interne.
2. Trageți minim.
3. Asigurați o vizibilitate suficientă din spațiile de cazare ale cockpitului și ale echipajului.
4. Izolație termică și fonică sigură și etanșeitate.
5. Descarcare / incarcare usoara.
6. Ventilație necesară, iluminare și încălzire.

Forma externă

Geometria fuselajului de aeronavă este reprezentată de un corp axialmetric cu o îngustare netedă către părțile coada și nasul. Cu această formă, se obține o suprafață minimă pentru o anumită dimensiune. În consecință, greutatea pielii scade, iar rezistența scade. Greutatea redusă oferă anumite avantaje atunci când este expusă presiunii excesive în cabinele etanșe. Cu toate acestea, din mai multe motive, o astfel de formă ideală nu este respectată. Netezimea contururilor este perturbată, în special, de elemente ale fuselajului aeronavei, cum ar fi luminile cabinei, antenele radar. Aceasta, la rândul său, conduce la o rezistență sporită și la o masă crescută. Același efect are loc atunci când deviați de la formele netede din secțiunile coadă. În acest caz, este prevăzută o creștere a unghiului de înclinare sau o scurtare a rampei și a trapei de marfă.

loturile

Explicând ceea ce o aeronavă cu fuselaj (fotografia prezentată în articol, ilustrează caracteristicile acesteia), este necesar să spunem despre efectele pe care le întâmpină. La îmbarcare și în zbor, această componentă este operată de:

1. Forțe transferate de la componentele conectate. Printre acestea, în special, includ aripile, șasiul, penajul, centralele electrice etc.
2. Impactul inerțial masic al echipamentelor, încărcăturii, agregatelor, care sunt direct în el.
3. Forțele aerodinamice distribuite pe suprafață.
4. Efectul inerțial al masei proprii. Are chiar designul fuselajului aeronavei.
5. Forțe de presiune excesivă în compartimentele de echipament, cabine etanșe.

Toate aceste sarcini sunt pe deplin echilibrate. Având în vedere ceea ce fuselajul unui avion se încadrează în mecanica structurală, este posibil să-l imaginăm ca o rază în formă de cutie. În orice secțiune, este afectată de forțele orizontale și verticale, cuplul. În compartimentele etanșe, se adaugă o presiune internă excesivă.

Rationalitatea modulului

Cea mai optimă este o diagramă a fuselajului aeronavei, în care el poate percepe toate încărcăturile de mai sus cu o greutate suficient de mică. În acest caz, carcasa cu pereți groși este fixată pe cadrul de putere. Rationalitatea este asigurată de utilizarea integrală a pielii. În locul în care fuselajul se află în apropierea aeronavei, există forțe aerodinamice locale, interne presiunea excesivă, munca de putere generală. Carcasă cu pereți subțiri, întărită din interior de un cadru, maxim satisface confortul de aspect, oferă simplitate tehnologică, caracteristici de performanță. Un astfel de dispozitiv al fuselajului de aeronave este numit un fascicul. Module de structură utilizate anterior. Ei au pierdut în mod semnificativ fasciculul în funcție de greutatea lor. Ce este un fuselaj al unei aeronave de tip fermă? Învelișul în acest caz este complet exclus din lucrarea de putere. Percepe numai sarcini aerodinamice locale. Dacă vorbim despre un plan de fuselaj în acest caz, atunci acesta poate fi definit ca un modul suplimentar care mărește masa totală a dispozitivului. Structura spațială complică în mod semnificativ structura încărcăturii. Dezavantajele unui astfel de modul au condus la faptul că, în construcția aeronautică modernă, acestea nu sunt practic utilizate. Utilizarea lor este recomandată numai pentru vehiculele ușoare care se deplasează ușor din aeronavele mici.

clasificare

Există trei tipuri de fuselaje ale aeronavelor:

1. Schelete.
2. Spar.
3. Stringer.

Ultimele două diferă una de alta în formă și zonă în secțiune transversală. Setul longitudinal în locul în care fuselajul este situat în apropierea avionului constă din șuruburi și spărturi. Modulul de învelire în secțiune transversală include cadre. Acestea asigură conservarea unei forme date sub deformările cochiliei și transferul încărcărilor concentrate și distribuite. Într-un loc unde fuselajul aeronavei există, există zone în care poate exista o concentrare mai mare a forțelor. Pentru a preveni deformarea, în aceste cazuri sunt instalate rame armate. În modulele de rază, efectul oricărei direcții este perceput a fi complet jupuit. Un flux tangențial de forțe apare în el. Distribuția lor depinde de direcția acțiunii externe și de forma secțiunii transversale a modulului. Căptușeala ia de asemenea cuplul complet. În acest caz, debitul tangențial este distribuit uniform în jurul perimetrului. Covorul, de regulă, are un contur unic în secțiune transversală. În zonele în care există găuri în coajă, setați putere de fringing. Ele asigură transferul tuturor eforturilor în aceste domenii.

Stringeri și spărturi

Elementele longitudinale ale fuselajului aeronavei trec de obicei de-a lungul întregii sale lungimi. Împreună cu mucoasa fac eforturi normale de flexie. Fabricarea barelor simple și spărturilor se realizează, de regulă, din profile îndoite sau extrudate cu secțiuni transversale diferite. Elementele longitudinale au o rigiditate ridicată. Pentru încărcăturile grele, în unele cazuri pot fi instalate mai multe spărturi. Acestea includ mai multe profiluri conectate unul la altul. La tăierea muchiilor mari, se folosesc grinzi - elemente longitudinale ale secțiunii cutiei. Ele sunt realizate din profile extrudate, care sunt îmbinate între ele prin piele și pereți.

curbe

Ele pot fi armate sau convenționale. Acestea din urmă asigură siguranța formei transversale a modulului. Ramele armate sunt folosite în zonele de acumulare a încărcăturilor mari pe corp. Pe ele există noduri, unități de îmbinare, sarcini de fixare, echipamente mari, motoare, etc. Consolidarea este de asemenea stabilită de-a lungul limitelor decupărilor mari din corpul navei. Ramele tipice au, de regulă, o structură de cadru. Ele sunt realizate dintr-o foaie ștanțată sau flexibilă. Elementele armate sunt realizate sub forma unui cadru închis de canal sau secțiune I. Fluxul tangențial acționează ca o reacție de susținere. Cadrul distribuie impactul exterior de-a lungul întregului perimetru. Ea acționează ea însăși pe cot. El își definește secțiunea. Construcția unui astfel de cadru este monolit sau prefabricat. La locațiile de instalare ale pereților despărțitori, cadrul armat este cusut complet cu peretele. Este susținută de profile orizontale și verticale. Cadrul poate fi de asemenea prevăzut cu o carcasă sferică. Elementele de armare sunt astfel dispuse radial.

cămașă

Este realizat din tablă metalică. Ele sunt formate de-a lungul profilului suprafeței carcasei și fixate. Îmbinările foilor sunt aranjate de-a lungul părților transversale și longitudinale ale modulului. Pentru cadrul carcasei se utilizează panouri monolitice de margine. Recent, utilizarea materialelor compozite este destul de comună.

Conectarea componentelor

Învelișul poate fi fixat pe cadre sau în șuruburi, sau ambele în același timp. Prima opțiune este utilizată în modulele de piele. Atunci când se fixează numai la șir, se utilizează cusături longitudinale nituite. În acest caz nu există o conexiune transversală. Aceasta îmbunătățește proprietățile aerodinamice ale modulului. Dar în acest caz, cu sarcini mai mici, teaca își pierde stabilitatea. Aceasta duce la o creștere a greutății structurii. Pentru a preveni acest lucru, teaca este adesea conectată la cadru printr-un compensator - o garnitură suplimentară.

articulații

Cu o schemă de fuselaj de tip beam-and-spar, acestea sunt realizate cu ajutorul ansamblurilor care se află exclusiv pe părțile longitudinale. Astfel de îmbinări se numesc noduri punctuale. Contururile de contur sunt folosite în fuselajul cu fasciculul. Îmbinările sunt așezate de-a lungul întregului perimetru al cadrului cu legătura obligatorie întărită a pielii și a cordonului. Conexiunile în astfel de fuselaje, de regulă, sunt efectuate cu ajutorul flanșelor. O astfel de îmbinare asigură o legătură de forță cu părțile contigue conturului.

Montarea unităților

Nodurile de conectare sunt instalate pe cadre armate. Ei efectuează funcția hard diskului. Datorită acestora, se realizează distribuția sarcinilor longitudinale concentrate. Rosturile articulațiilor trebuie conectate cu rachetele de putere. Pentru a reduce greutatea întregii structuri a fuselajului, se recomandă reducerea numărului de cadre armate. Fiecare astfel de element poate găzdui mai multe unități de asamblare.

aripi

Ca o caracteristică specifică de fixare a acestor piese, echilibrarea momentelor de îndoire din această îmbinare a consolelor aripi servește. Echilibrarea elementelor din dreapta și din stânga pe aripa centrală care trece prin fuselaj va fi considerată rațională. Pentru tipul spar al modulului, este suficient să săriți elementele longitudinale - acestea vor fi folosite pentru a echilibra rampa. Pentru a conecta aripile monobloc și caisson prin corp trebuie să treacă toate panourile de alimentare. Dacă, din anumite motive, trecerea elementelor prin fuselaj nu poate fi efectuată, momentele de încovoiere din dreapta și din stânga trebuie să fie închise pe ramele de putere. Această soluție, totuși, poate fi folosită pentru rachete, deoarece numărul pieselor din ele este mic. Componentele monobloc și caisson vor necesita un număr mai mare de cadre armate. Acest lucru este destul de dificil de realizat în design. În astfel de cazuri, este recomandabil să utilizați spar.

Kiel

Atașamentul său necesită transferul obligatoriu al momentului de încovoiere la fuselaj. Pentru a face acest lucru, fiecare element longitudinal al chilei este conectat la cadrul armat. Dacă este posibil, puteți utiliza tipul de catarg al elementului lateral în două puncte. Au o înălțime a cadrului. Elementul longitudinal în formă de săgeată are o ruptură în secțiunea de intersecție cu el. Aceasta necesită instalarea obligatorie a amplificării suplimentare. Poate fi aruncată dacă cadrul este poziționat oblic față de axa fuselajului, astfel încât planul devine o continuare a peretelui spărturii. Însă întruchiparea acestei opțiuni va fi însoțită de anumite dificultăți.

decupaje

Partea centrală a fuselajului aeronavei include găuri pentru ferestre, uși, trape, lumini, nișe de șasiu. Toate aceste decupaje încalcă conturul închis al pielii. În consecință, stabilitatea și rezistența carcasei scad semnificativ. Pentru a compensa pierderile de-a lungul contururilor găurilor, se trece o jantă rigidă a cadrului. Cu decupaje mici, este un design monolit. Ea se realizează dintr-o foaie realizată prin ștanțare sau altfel. Lungimi mari sunt marcate de-a lungul capetelor ramelor armate. În direcția longitudinală, sunt instalate grinzi. În acest caz, acestea nu se termină în decupare, dar depășesc cadrele armate. Astfel, este asigurată o montare rigidă a părților longitudinale. Șasile de șasiu sunt fixate pe rame și rame armate în partea inferioară a corpului.

Cabina sigilată

Când zboară la altitudine mare, presiunea excesivă este menținută în ele. Pentru a asigura o masă minimă de cabine închise, acestea sunt realizate sub formă de sferă sau cilindru cu fund sferic. Este necesar să se întărească cadrul, situat la joncțiunea segmentelor. Acest lucru este necesar deoarece este nevoie de o încărcare destul de mare de compresiune. În cabinele ermetice, învelișul sub presiune excesivă nu suferă deformări la îndoire. Funcționează exclusiv pe întindere. În unele cazuri, această formă trebuie retrasă. Aceasta, la rândul său, conduce la o creștere a greutății întregii structuri. Pentru a asigura rigiditatea necesară pentru îndoire, se utilizează panouri plate. Sub influența presiunii excesive, ele sunt susținute de grinzi transversale și longitudinale (coaste). Pentru a consolida rigiditatea panourilor sunt realizate sub formă de structuri cu trei straturi. Cabinele trebuie să fie prevăzute cu o etanșare sigură pe toate cusăturile cu șuruburi și nituri. În acest scop, sunt utilizate casete speciale. Ele sunt impregnate cu un material de etanșare, sunt șterse cu o mastic ne-uscată, sunt acoperite cu compuși speciali, urmată de uscare. La îmbinările plăcilor de placare se folosesc cusături cu nervuri multiple cu un pas mic. În special tratate cu atenție cu trapeze ermetice, ferestre, lumini, uși. Etanșarea este asigurată prin utilizarea unor mijloace speciale de etanșare. Poate fi benzi de cauciuc, benzi, tuburi gonflabile, garnituri.

Activități necesare

Pentru a asigura îndeplinirea cerințelor impuse asupra fuselajului aeronavei, trebuie efectuate anumite acțiuni. Acestea includ:

1. Alegerea unor astfel de valori ale parametrilor și a formelor externe ale carcasei, în care tracțiunea este redusă la un minim, iar volumul util, respectiv, va fi optim.
2. Utilizarea fuselajelor rulmentului. Datorită lor, o semnificație Forță de ridicare. Datorită acestui fapt, este posibil să se reducă masa și zona aripii.
3. Utilizarea rațională a volumelor utile. Acest lucru este realizat prin creșterea densității planului, plasarea compactă a încărcăturii în zonă centrul de masă. În acest caz, masă momente de inerție și îmbunătățirea caracteristicilor de manevrare. Îmbunătățirea gamei de schimbări în centrifugarea arderii combustibilului, diferitele opțiuni de încărcare oferă o mai mare stabilitate și o manevrabilitate mai bună.
4. Armonizarea circuitelor de putere ale fuselajului și a unităților atașate acestuia. În același timp, trebuie asigurată o fixare sigură, echilibrarea și transferul încărcăturilor de la porțiunile de alimentare ale aripii, șasiului, penei, instalațiilor la cocă.
5. Asigurarea confortului echipajului de intrare / ieșire, pasagerilor, ancorării, încărcării / descărcării, echipamentului, lucrurilor destinate transportului.
6. Oferind o abordare convenabilă a diferitelor unități. Acest lucru este necesar în special pentru inspecție și reparații.

Pentru echipaj și pasageri, trebuie create condițiile necesare, precum și un nivel adecvat de confort în timpul zborului la altitudini mari. O cerință obligatorie este de a asigura izolarea fonică și termică a cabinelor, posibilitatea de ieșire de urgență sigură și rapidă din cabină. De asemenea, echipajul ar trebui să creeze condiții confortabile. În special, piloții ar trebui să aibă o imagine de ansamblu bună, confort în timpul zborului și gestionarea aeronavelor.