Конструкция самолета: от истории к современным проблемам
Airframe
Конструкция самолета: фюзеляж, крылья, хвостовое оперение. История развития авиационного шасси и обтекаемых форм. Аэродинамика и материалы в авиастроении.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Механическая структура самолета – роман Майкла Крайтона. Механическая структура самолета известна как планер. Эта структура обычно включает в себя фюзеляж, шасси, хвостовое оперение и крылья, и исключает силовую установку. Проектирование планера – это область аэрокосмической техники, сочетающая в себе аэродинамику, материаловедение и методы производства с акцентом на вес, прочность и аэродинамическое сопротивление, а также надежность и стоимость.
Mechanical structure of an aircraft
the novel by Michael Crichton
The mechanical structure of an aircraft is known as the airframe. This structure is typically considered to include the fuselage, undercarriage, empennage and wings, and excludes the propulsion system. Airframe design is a field of aerospace engineering that combines aerodynamics, materials technology and manufacturing methods with a focus on weight, strength and aerodynamic drag, as well as reliability and cost.
История
История современных самолётов началась в Соединённых Штатах, когда в 1903 году деревянный биплан, созданный братьями Орвиллом и Уилбуром Райт, продемонстрировал потенциал конструкций с неподвижным крылом. В 1912 году Deperdussin Monocoque впервые применил лёгкий, прочный и обтекаемый фюзеляж монококовой конструкции, образованный тонкими слоями фанеры на круглой раме, достигнув .
Modern airframe history began in the United States when a 1903 wood biplane made by Orville and Wilbur Wright showed the potential of fixed wing designs. In 1912 the Deperdussin Monocoque pioneered the light, strong and streamlined monocoque fuselage formed of thin plywood layers over a circular frame, achieving .
Безопасность
Производство фюзеляжа самолета стало сложным и требовательным процессом. Производители работают под строгим контролем качества и в соответствии с государственными нормами. Отклонения от установленных стандартов вызывают серьезную обеспокоенность. В 1949 году впервые поднялся в воздух первый в мире реактивный авиалайнер – de Havilland Comet, ставший вехой в авиаконструкторском деле. Ранние модели страдали от катастрофической усталости металла фюзеляжа, что привело к серии широко освещаемых авиакатастроф. Расследование, проведенное Королевским авиационным заведением в аэропорту Фарнборо, положило начало науке о восстановлении обстоятельств авиационных происшествий. После 3000 циклов изменения давления в специально построенной камере было установлено, что разрушение фюзеляжа произошло из-за концентрации напряжений, вызванной квадратной формой окон. Окна были спроектированы для склеивания и клепки, но на практике использовалась только клепка высадкой. В отличие от сверления с последующей клепкой, неидеальная форма отверстия, образованного клепкой высадкой, может стать причиной возникновения трещин усталости вокруг клепки. Турбовинтовой самолет Lockheed L 188 Electra, совершивший первый полет в 1957 году, стал дорогостоящим уроком в области управления колебаниями и планирования с учетом усталости металла. Крушение рейса 542 авиакомпании Braniff в 1959 году продемонстрировало трудности, с которыми могут столкнуться авиастроительная промышленность и ее заказчики при внедрении новых технологий. Этот инцидент можно сравнить с крушением Airbus A300 при взлете рейса 587 авиакомпании American Airlines в 2001 году, когда вертикальный стабилизатор отделился от фюзеляжа, что привлекло внимание к вопросам эксплуатации, технического обслуживания и проектирования, связанным с композитными материалами, широко используемыми в современных фюзеляжах. У A300 ранее возникали другие структурные проблемы, но ни одна из них не была столь масштабной.
Airframe production has become an exacting process. Manufacturers operate under strict quality control and government regulations. Departures from established standards become objects of major concern. A landmark in aeronautical design, the world's first jet airliner, the de Havilland Comet, first flew in 1949. Early models suffered from catastrophic airframe metal fatigue, causing a series of widely publicised accidents. The Royal Aircraft Establishment investigation at Farnborough Airport founded the science of aircraft crash reconstruction. After 3000 pressurisation cycles in a specially constructed pressure chamber, airframe failure was found to be due to stress concentration, a consequence of the square shaped windows. The windows had been engineered to be glued and riveted, but had been punch riveted only. Unlike drill riveting, the imperfect nature of the hole created by punch riveting may cause the start of fatigue cracks around the rivet. The Lockheed L 188 Electra turboprop, first flown in 1957 became a costly lesson in controlling oscillation and planning around metal fatigue. Its 1959 crash of Braniff Flight 542 showed the difficulties that the airframe industry and its airline customers can experience when adopting new technology. The incident bears comparison with the Airbus A300 crash on takeoff of the American Airlines Flight 587 in 2001, after its vertical stabilizer broke away from the fuselage, called attention to operation, maintenance and design issues involving composite materials that are used in many recent airframes. The A300 had experienced other structural problems but none of this magnitude.