stringtranslate.com

Крыло

Кессон крыла самолета с фиксированным крылом является основной несущей конструкцией крыла, которая образует структурный центр крыльев, а также является точкой крепления других компонентов крыла, таких как закрылки передней кромки , поворотные крылья , закрылки задней кромки и устройства законцовки крыла . Кессон крыла продолжается за видимые корни крыла и взаимодействует с фюзеляжем в центральном кессоне крыла, который образует структурное ядро ​​самолета.

Кессон крыла так называется, потому что во многих конструкциях комбинация передних и задних лонжеронов крыла и верхней и нижней обшивок крыла вместе образуют естественную форму «коробки», проходящей через крыло. [1] В то время как внутренняя структура крыла обычно обеспечивает большую часть прочности за счет комбинации лонжеронов, нервюр и стрингеров, внешняя обшивка обычно также несет часть нагрузок. На многих самолетах внутренний объем кессона крыла также использовался для хранения топлива, что обычно называют конструкцией мокрого крыла . [1]

В последние годы в кессоне крыла все чаще используются композитные материалы ; эта тенденция в значительной степени преследуется для достижения более низкого веса по сравнению с конструкциями, использующими только обычные материалы. [2] [3] В частности, углеродное волокно стало популярным материалом из-за его очень высокого соотношения прочности к весу. [4] В январе 2017 года европейский аэрокосмический конгломерат Airbus Group объявил о создании первого в мире цельного композитного центрального кессона крыла, заявив, что это на 20 процентов снижает стоимость производства за счет более простой сборки. [5]

Оценка и тестирование

Из-за своей важной структурной роли кессон крыла подвергается значительному анализу и проверке, чтобы быть уверенным в его возможностях, а также для достижения оптимальных характеристик. Таким образом, различные методы расчета и проверки напряжений были разработаны инженерами аэрокосмической отрасли и использованы производителями самолетов. [1] Использование все более эффективных расчетов и испытаний было напрямую отнесено к возможности производства более легких и эффективных крыльев. [2] К концу двадцатого века использование технологии автоматизированного проектирования (САПР) стало обычным явлением в аэрокосмических программах; таким образом, такие программные пакеты, как CATIA, играют важную роль в процессе проектирования и производства. [1]

Кроме того, физическая проверка структурных характеристик кессона крыла обычно требуется в процессе сертификации гражданских авиалайнеров органами сертификации . Соответственно, для производителей самолетов обычным делом является производство нелетающих испытательных единиц, которые подвергаются наземным испытаниям, подвергая нагрузкам до 1,5 раз превышающим максимальные аэродинамические силы, которые, как ожидается, могут возникнуть в любой момент на протяжении всего срока эксплуатации. [6] Разрушительные испытания элементов крыла существуют с самых первых дней авиации, хотя конкретные используемые методы становятся все более сложными, особенно с изобретением тензодатчика в 1938 году, который широко используется в аэрокосмической промышленности со времен Второй мировой войны . [7]

Неразрушающие испытания также проводятся не только во время первоначального процесса сертификации, но часто на протяжении всего срока службы отдельного самолета для защиты от усталостного разрушения и проверки потенциального нанесенного ущерба. [8] Распространенные методы включают визуальный осмотр, ультразвуковой контроль, радиографический контроль, электромагнитный контроль, акустическую эмиссию и ширографию . [9] [10] Иногда с помощью таких методов определяется необходимость замены кессона крыла отдельного самолета; хотя это довольно интенсивная и дорогостоящая процедура, из-за которой операторы часто решают вместо этого завершить срок эксплуатации самолета, такие замены иногда выполняются. [11] [12] Летом 2019 года ВВС США были вынуждены приземлить более 100 своих транспортных самолетов Lockheed Martin C-130 Hercules для проверки и устранения неполадок после обнаружения чрезмерного количества трещин в кессоне крыла. [13] Самолеты, рассчитанные на длительный срок службы, часто получали сменные кессоны крыла в рамках программ продления срока службы. [14]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ abcd Имманувел, Д.; Арулселван, К.; Манииарасан, П.; Сентилкумар, С. (2014). «Анализ напряжений и оптимизация веса конструкции кессона крыла, подверженной летным нагрузкам» (PDF) . Международный журнал инженерии и науки (IJES) . 3 (1): 33–40. ISSN  2319-1813.
  2. ^ ab Мурс, Г.; Кассапоглу, К.; де Алмейда, SFM; Феррейра, CAE (2019). «Торговля весом при проектировании композитного кессона крыла: влияние различных вариантов проектирования». CEAS Aeronaut Jpournal . 10 (2): 403–417. doi : 10.1007/s13272-018-0321-4 .
  3. ^ Оливери, Винченцо; Зукко, Джованни; Питерс, Даниэль; Клэнси, Героид; Телфорд, Роберт; Рухи, Мохаммад; Макхейл, Сиаран; О'Хиггинс, Ронан; Янг, Тревор; Уивер, Пол (апрель 2019 г.) [2 января 2019 г.]. «Проектирование, изготовление и испытание на месте консолидированного термопластикового кессона крыла переменной жесткости». Журнал AIAA . 57 (4): 1671–1683. Bibcode : 2019AIAAJ..57.1671O. doi : 10.2514/1.J057758. S2CID  128172559.
  4. ^ Каннингем, Джастин (13 июня 2014 г.). «Авиационно-космическая промышленность переходит на крылья из углеродного волокна». Инженерные материалы .
  5. ^ «Новая конструкция центрального кессона крыла Airbus обещает большие перспективы для будущих самолетов». Airbus Group. 13 января 2017 г.
  6. ^ "Boeing успешно завершил разрушающие испытания кессона крыла 787". Composites World . 17 ноября 2008 г. Архивировано из оригинала 29-09-2011 . Получено 31-08-2011 .
  7. ↑ Ховерстен, Пол (30 апреля 2009 г.). «Тогда и сейчас: под стрессом». Журнал Air & Space .
  8. ^ Снайдер, Х. Лоуренс; Ридер, Франклин Л.; Диркин, Уильям (июль 1972 г.). Испытания остаточной прочности и распространения трещин на центральных крыльях самолета C-130 с повреждениями от усталости, вызванными эксплуатацией (PDF) (Отчет). NASA . Архивировано из оригинала (PDF) 2015-02-17.
  9. ^ Голизаде, С. (2016). «Обзор методов неразрушающего контроля композитных материалов». Procedia Structural Integrity . 1 : 50–57. doi : 10.1016/j.prostr.2016.02.008 .
  10. ^ Байрактар, Э.; Антолович, С.Д.; Батиас, К. (12 сентября 2008 г.). «Новые разработки в области неразрушающего контроля композитных материалов и их применение в машиностроении». Журнал «Технологии обработки материалов » . 206 (1–3): 30–44. doi :10.1016/j.jmatprotec.2007.12.001.
  11. ↑ Хаусман, Дамиан (15 ноября 2006 г.). «Центр логистики в воздухе модернизирует центральные кессоны крыла на самолетах C-130». Командование материально-технического обеспечения ВВС .
  12. ^ «Сохранение C-130 в полете: замена центрального кессона крыла». Defense Industry Daily . 4 апреля 2007 г.
  13. ^ Инсинна, Валери (8 августа 2019 г.). «ВВС США приостанавливают полеты более сотни самолетов C-130 из-за «нетипичного» взлома». Defense News .
  14. ^ Томкинс, Ричард (18 июля 2017 г.). «Marshall Aerospace and Defense выбрана для работы над C-130J». United Press International .