Unde este chila avionului? Chila aeronavei: design

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-12-17 10:39

Chiar și o persoană care nu a văzut niciodată marea știe probabil cuvântul de despărțire: „Șapte picioare sub chilă”. Și nu există întrebări aici. Chila unei nave este cea mai importantă parte structurală de care sunt atașate multe părți ale corpului acesteia. Dar știe cineva unde se află chila aeronavei și la ce servește ea?

Ce este asta?

Acesta este „organul” stabilității, care vă permite să mențineți aeronava pe un anumit curs. Spre deosebire de nave, chila unui avion este o parte integrantă a aripioarei verticale. În partea de jos a fuzelajului, nu există chilă pentru avioane! Dar există o subtilitate. Faptul este că această parte este strâns conectată la elementele de putere ale fuselajului și, prin urmare, există încă ceva în comun în ceea ce privește marea și aerul. Deci unde este chila avionului? Mai simplu spus, aceasta este partea verticală a cozii.

Este plasat nemișcat, fixat în trei puncte, simetric față de linia centrală a aeronavei. În aparență, acest detaliu are forma unui trapez ideal. De regulă, chila unei aeronave este formată din spate, nervuri și piele. Această schemă este clasică, puțin schimbatăde la apariţia primei aeronave. Spațiul din față este plasat oblic (de regulă).

Layouts

De cele mai multe ori, chila este simplă, dar în unele cazuri este realizată dublă și chiar triplă (la bombardierele cu elice). În acest ultim caz, acest lucru este necesar pentru a asigura o stabilitate direcțională ridicată a mașinii grele. Apropo, toate aeronavele sunt împărțite în trei tipuri în funcție de locația chilei:

• Construit într-un model normal. Aceasta este, de exemplu, chila aeronavei A321.
• „Rațe”, adică aeronave în care coada orizontală a chilei este situată în fața aripilor.
• „Fără coadă”. Din chilă rămâne doar coada verticală, eleroanele orizontale sunt complet absente.

Desigur, ultimele două soiuri sunt mai caracteristice „comunității” aeronavelor militare, deoarece o astfel de plasare a chilei este necesară pentru a oferi aeronavei o manevrabilitate deosebit de ridicată.

În unele cazuri, sunt folosite modele chiar mai complexe. De exemplu, crestele sub chila (sunt si chile ventrale). Ele sunt folosite pe unele avioane supersonice unde menținerea stabilității perfecte în timpul zborului este vitală. Astfel, sub chila aeronavei (aici, am aflat deja) există un aflux suplimentar și masiv. O situație mai frecventă este atunci când penajul orizontal al cozii trebuie, în general, să fie transferat chiar în vârful chilei. Acest lucru se întâmplă dacă motoarele sunt instalate în spatele aeronavei. O astfel de diagramă poate fi văzută, de exemplu, înavion intern de marfă-pasageri „Il”.

Pentru ce este?

După cum știți, vremea calmă este o raritate incredibilă care se întâmplă de cel mult câteva ori pe an. În cele mai multe cazuri, există vânt, iar puterea și direcția acestuia pot varia dramatic. Când o aeronavă zboară, rafale de vânt pot afecta foarte mult direcția și cursul. Aeronava trebuie să fie proiectată să se întoarcă singură într-o poziție stabilă. Numai în acest caz este posibil un zbor sigur.

Scopul principal

Principala regulă pentru proiectarea unei chile este să o așezi în așa fel încât să nu cadă, în nicio circumstanță, în urma din aripă. În caz contrar, este posibilă o încălcare bruscă a stabilității direcționale și, în cele mai grave situații, deformarea fizică și distrugerea întregii unități de coadă. Deci, scopul principal al chilei este menținerea stabilității direcționale.

Designul multor aeronave este astfel încât această parte este mobilă. Prin reglarea deformarii chilei, echipajul controlează direcția cursului. Excepție fac aeronavele militare, pe care motoarele cu un vector de tracțiune controlat sunt responsabile pentru schimbarea direcției de zbor. În cazul lor, realizarea unei chile mobile a aeronavei (există o fotografie a acesteia în articol) este stupidă, deoarece supraîncărcările în timpul manevrei sunt de așa natură încât pur și simplu se va prăbuși.

Ce fel de stabilitate oferă chila?

Există trei tipuri de stabilitate, de dragul cărora chila este inclusă în proiectarea aeronavei:

• Pistă.
• Longitudinal.
• Transverse.

Să ne ocupăm de toate aceste varietăți mai detaliat. Deci, stabilitate direcțională. Trebuie amintit că, în cazul pierderii stabilității longitudinale a fuselajului în zbor, aeronava va continua să zboare înainte pentru ceva timp din cauza forței inerțiale. După aceea, fluxul de aer începe să curgă în spatele aeronavei, care se află în spatele centrului de greutate. Chila în acest caz previne apariția unei forțe de rotație care forțează aeronava să se rotească în jurul axei sale.

Stabilitatea longitudinală. Să presupunem că aeronava zboară în modul normal, centrul de greutate coincide cu centrul de aplicare a presiunii pe fuselaj. În acest moment, forțe multidirecționale acționează și asupra fuselajului acestuia, care tind să desfășoare corpul aeronavei. Ridicarea și gravitația acționează simultan. Chila aeronavei (veți vedea o fotografie a acestei părți în articol) oferă echilibru, care în acest caz particular este foarte instabil. Zborul normal fără coadă, chilă și stabilizatori este imposibil.

Alte durabilitate

Stabilitatea la forfecare. În general, acest factor este o continuare logică a proprietății anterioare. Când forțele multidirecționale acționează asupra aripii și stabilizatorilor laterali ai chilei, ele „încearcă” să răstoarne aeronava. Forma aripilor contracarează acest lucru: dacă le privești de la distanță, ele seamănă cu litera „U” cu „coarne” superioare puternic separate. Acest formular oferă auto-corectarea pozițieiaeronave în spațiu. Chila ajută la menținerea stabilității laterale.

Rețineți că aeronavele cu aripi înclinate nu au nevoie de chilă la fel de mult… la viteze mari. Dacă scade, atunci creșterea forțelor de contracarare are loc exponențial. Prin urmare, pentru aceste utilaje este foarte importantă cea mai durabilă și ușoară chilă, care poate rezista la sarcini atât de mari. Și cum îl poți obține? Să vorbim despre asta.

Caracteristici ale creării aeronavelor moderne

În prezent, specialiștii Rosaviation și colegii lor străini se concentrează pe crearea de piese de aeronave (inclusiv chila) din piese mari realizate din cele mai noi materiale compozite.

Proporția acestor compuși în proiectarea aeronavelor moderne este în creștere constantă. Potrivit informațiilor experților, fracția lor de volum ajunge deja de la 25% la 50%, iar aeronavele mici necomerciale pot consta chiar și din plastic și compozite cu 75%. De ce este această abordare atât de răspândită în aviație? Cert este că aceeași chilă a unui avion Boeing, realizată din „aliaje” polimerice, are o greutate foarte mică, o rezistență foarte mare și o resursă care este pur și simplu nerealist de realizat folosind materiale standard.

Materiale principale

Cea mai justificată utilizare a compozitelor în proiectarea nu numai a cozii, ci și a aripilor și a elementelor de putere ale fuselajului, care trebuie să fie nu numai foarte puternice, ci și suficientflexibil. În caz contrar, nu poate fi exclusă probabilitatea distrugerii structurii sub acțiunea sarcinilor de zbor.

Dar nu a fost întotdeauna așa. Așadar, mândria industriei aeronautice sovietice, aeronava Tu-160, cunoscută și sub numele de White Swan sau Blackjack, are o chilă din… aliaje de titan. Un astfel de material specific și extrem de scump a fost ales din cauza eforturilor enorme puse asupra designului acestei mașini, care păstrează până astăzi titlul de cel mai greu bombardier în serviciu. Dar totuși, o abordare atât de radicală a creării unei chile este rară și, prin urmare, astăzi designerii trebuie să se ocupe mult mai des de materiale compozite mai simple.

Cu ce provocări vă confruntați când creați o chilă compozită?

În timpul procesului de dezvoltare, designerii autohtoni au trebuit să rezolve o serie întreagă de sarcini complexe:

• S-a realizat crearea unor părți de dimensiuni mari ale chilei și a altor echipamente din fibră de carbon folosind metoda perfuziei.
• De asemenea, a trebuit să regândească aproape complet și să reorganizeze principalele etape ale producției, care nu au fost concepute pentru utilizarea materialelor compozite.

Alte funcții

Cel mai recent software (FiberSim) a fost introdus în procesul de producție, ceea ce permite atingerea celui mai în alt grad de automatizare. În plus, acum chila aeronavei, al cărei design este descris în articol, poate fi realizată folosind tehnologii în care practic nu există desene. Producția acestei părți cu această abordare este următoareacale:

• Proiectarea sau alegerea unui model finit. Astăzi, chila este (în mare parte) proiectată într-un mod complet automat, fără participarea dezvoltatorilor „umani”.
• Tăierea materialelor uzate, efectuată și în modul automat.
• În modul automat, sunt așezate materiile prime utilizate pentru crearea chilei și părțile sale structurale.
• Așezarea straturilor se realizează prin mecanisme robotizate controlate de un program de calculator.

În plus, abordarea modernă a producției de chile sugerează următoarele:

• Construiți continuu prototipuri care sunt testate în cele mai dure condiții.
• Se dezvoltă tehnologii de testare nedistructivă care permit monitorizarea continuă a stării chilei pe o aeronavă.

Metode avansate pentru crearea unității de coadă a aeronavei MS-21

În trecutul nu atât de îndepărtat, industria aviației a fost literalmente uluită de anunțul dezvoltatorilor autohtoni că dezvoltă o aeronavă complet nouă, MS-21. Neobișnuința sa este că, în aproape ultimele trei decenii, aceasta este prima mașină internă pentru zboruri în interiorul țării. În timpul fabricării sale, au fost testate multe dintre cele mai recente tehnologii, care au afectat în mare măsură caracteristicile inovatoare ale chilei și întregului ansamblu de coadă.

Dezvoltând și producând chesonul chilei aeronavei MS-21, specialiștii interni au reușit să realizeze următoarele:

• Automatizarea completă a tăierii tuturor pieselor și materiilor prime utilizate în producție. Datorită acestui fapt, a fost posibil să se obțină o reducere de cel puțin 50% a costului total al întregii unități de coadă și în special al chilei.
• Software-ul ProDirector este utilizat în producția unității de coadă, ceea ce vă permite să obțineți o precizie perfectă în prelucrarea pieselor. Acest lucru face posibilă crearea nu numai de chile puternice, ci și extrem de ușoare.
• De asemenea, chila unui avion modern este creată folosind tehnici de curbură dublă. Datorită acestora, este posibil să se realizeze grosime multidirecțională în acele zone în care este nevoie de armături structurale suplimentare (sub chila aeronavei).
• Chiar și părți mari ale chilei de astăzi pot fi „prăjite” în autoclave speciale. Rezultatul sunt componente extrem de puternice și rigide care pot rezista la sarcini de orice grad.
• Controlul geometriei pieselor este, de asemenea, controlat de sisteme computerizate complexe.

Alte funcții

Datorită utilizării noilor tehnologii și tehnici, intensitatea muncii la crearea unității de coadă și a chilei a fost redusă cu 50-70%. Astăzi, peste patru mii de părți ale unității de chilă și coadă au trecut testele de stare.

Realizarea principală este dezvoltarea unei tehnologii fiabile și simple pentru producerea pieselor de cutie de chilă cu dimensiunile 7,6 x 2,5 m. În prezent, acestea au început deja să fie livrate la Uzina de aviație din Irkutsk. Sunt realizate din materiale compozite moderne, iar caracteristicile acestui proces au atras deja interesul producătorilor străini de top de echipamente aviatice.

Probleme moderne

De ce am petrecut atât de mult timp discutând despre modalități moderne de proiectare și construcție a unei chile? Faptul este că, începând cu anii 60 ai secolului trecut, a devenit complet clar că o creștere suplimentară a vitezei aeronavelor este posibilă numai dacă rezistența lor este crescută și sunt introduse în producție tipuri complet noi de materiale polimerice. Problema cu aeronavele de ultimă generație este că designul lor (și chila în special) este foarte susceptibil la „oboseală”. Din această cauză, în jurul anilor 70 ai secolului trecut, au fost dezvoltate numeroase metode de monitorizare a stării aripii și cozii.

Cerințele de producție sunt, de asemenea, ridicate. Fiecare lot de piese este supus la cele mai severe suprasarcini pe suporturi de vibratii, testate la temperaturi si presiune. Și acest lucru nu este surprinzător, deoarece cea mai mică crăpătură este plină ulterior de moartea a sute de pasageri.

Așa că ați aflat unde este chila avionului și pentru ce este!