Фюзеляж ( / ˈ f juː z əl ɑː ʒ / ; от французского fuselé «веретенообразный») — основная часть корпуса самолета . Он вмещает экипаж , пассажиров или груз . В одномоторных самолетах он обычно также содержит двигатель , хотя в некоторых самолетах-амфибиях одиночный двигатель установлен на пилоне , прикрепленном к фюзеляжу, который, в свою очередь, используется в качестве плавучего корпуса . Фюзеляж также служит для расположения поверхностей управления и стабилизации в определенном соотношении с несущими поверхностями , что необходимо для устойчивости и маневренности самолета.
Этот тип конструкции до сих пор используется во многих легких самолетах с фермами из сварных стальных труб. Коробчатую ферменную конструкцию фюзеляжа также можно построить из дерева, часто покрытого фанерой. Простые коробчатые конструкции можно скруглить, добавив поддерживаемые легкие стрингеры, что позволит тканевому покрытию сформировать более аэродинамическую форму или более приятную для глаз.
.png/1280px-Vickers_Wellington_Mark_X,_HE239_'NA-Y',_of_No._428_Squadron_RCAF_(April_1943).png)
Геодезические структурные элементы использовались Барнсом Уоллисом для британских Виккерсов между войнами и во время Второй мировой войны , чтобы сформировать весь фюзеляж, включая его аэродинамическую форму. В конструкции этого типа несколько стрингеров из плоских полос намотаны вокруг каркаса в противоположных спиральных направлениях, образуя вид корзины. Он оказался легким, прочным и жестким и имел то преимущество, что был почти полностью сделан из дерева. Аналогичная конструкция с использованием алюминиевого сплава использовалась в Vickers Warwick с меньшим количеством материала, чем потребовалось бы для других типов конструкций. Геодезическая структура также является избыточной и поэтому может выдержать локальное повреждение без катастрофического отказа. Тканевое покрытие конструкции завершало аэродинамическую оболочку ( пример большого военного самолета, в котором используется этот процесс, см. Виккерс Веллингтон ). Логическим развитием этого подхода является создание фюзеляжей с использованием формованной фанеры, в которой несколько листов уложены с волокном в разных направлениях, чтобы придать вид монокока внизу.
В этом методе внешняя поверхность фюзеляжа также является основной конструкцией. Типичная ранняя его форма (см. Lockheed Vega ) была построена с использованием формованной фанеры , где слои фанеры формируются над «заглушкой» или внутри формы . В более поздней форме этой конструкции в качестве обшивки вместо фанеры используется ткань из стекловолокна , пропитанная полиэфиром или эпоксидной смолой. В простой форме, используемой в некоторых самолетах любительской постройки, в качестве сердечника используется жесткий пенопласт с покрытием из стекловолокна, что устраняет необходимость изготовления форм, но требует больше усилий при отделке (см. Rutan VariEze ). Примером более крупного самолета из формованной фанеры является истребитель/легкий бомбардировщик de Havilland Mosquito времен Второй мировой войны . Ни один фюзеляж с фанерной обшивкой не является по-настоящему монококом , поскольку в конструкцию включены элементы жесткости, способные выдерживать сосредоточенные нагрузки, которые в противном случае могли бы прогнуть тонкую обшивку. Использование формованного стеклопластика с использованием отрицательных («матерных») форм (которые дают практически готовое изделие) распространено в серийном производстве многих современных планеров . Использование формованных композитов для конструкций фюзеляжа распространяется на большие пассажирские самолеты, такие как Boeing 787 Dreamliner (с использованием формования под давлением на охватывающих формах).
Это предпочтительный метод изготовления полностью алюминиевого фюзеляжа. Сначала на жестком креплении удерживается ряд формирователей в форме поперечных сечений фюзеляжа . Эти каркасы затем соединяются легкими продольными элементами, называемыми стрингерами . Они, в свою очередь, покрыты оболочкой из листового алюминия, прикрепленной клепкой или специальным клеем. Затем приспособление разбирается и снимается с готовой оболочки фюзеляжа, которая затем снабжается проводкой, органами управления и внутренним оборудованием, таким как сиденья и багажные отсеки. Большинство современных больших самолетов строятся с использованием этой технологии, но используются несколько больших секций, построенных таким образом, которые затем соединяются с помощью крепежных элементов , образуя полный фюзеляж. Поскольку точность конечного продукта во многом определяется дорогостоящим приспособлением, такая форма подходит для серийного производства, когда необходимо выпускать много одинаковых самолетов. Ранние примеры этого типа включают гражданские самолеты Douglas Aircraft DC-2 и DC-3 и Boeing B-17 Flying Fortress . Большинство металлических легких самолетов построены с использованием этого процесса.
Как монокок, так и полумонокок называются конструкциями с «напряженной обшивкой», поскольку вся внешняя нагрузка или ее часть (т. е. от крыльев и оперения, а также от отдельных масс, таких как двигатель) воспринимается поверхностным покрытием. Кроме того, всю нагрузку от внутреннего давления (в виде натяжения кожи ) несет внешняя кожа.
Распределение нагрузок между компонентами - это выбор конструкции, в значительной степени продиктованный размерами, прочностью и эластичностью компонентов, доступных для строительства, а также тем, предназначена ли конструкция для «самоустановки», не требующей полного приспособления для выравнивания.
Первые самолеты были построены из деревянных каркасов, покрытых тканью. По мере того, как монопланы становились популярными, металлические каркасы повышали прочность, что в конечном итоге привело к созданию самолетов с цельнометаллической конструкцией и металлическим покрытием всех наружных поверхностей — впервые это было применено во второй половине 1915 года . Некоторые современные самолеты, например Боинг 787, изготавливаются из композитных материалов для основных поверхностей управления, крыльев или всего фюзеляжа. На Боинге 787 это обеспечивает более высокий уровень наддува и большие окна для комфорта пассажиров, а также меньший вес для снижения эксплуатационных расходов. . Боинг 787 весит на 1500 фунтов (680 кг) меньше, чем если бы он был полностью алюминиевым. [ нужна цитата ]
Лобовые стекла кабины Airbus A320 должны выдерживать удары птиц со скоростью до 350 узлов (650 км/ч) и изготовлены из химически упрочненного стекла . Обычно они состоят из трех слоев или слоев стекла или пластика: два внутренних имеют толщину 8 мм (0,3 дюйма) каждый и являются структурными, а внешний слой толщиной около 3 мм представляет собой барьер от повреждения посторонними предметами и истирание , часто с гидрофобным покрытием. Он должен предотвращать запотевание салона и удалять лед при температуре от −50 °C (−58 °F). Раньше это делалось с помощью тонких проводов, похожих на заднее стекло автомобиля, но теперь это достигается с помощью прозрачного покрытия из оксида индия и олова толщиной в нанометры , расположенного между слоями, электропроводящего и, таким образом, передающего тепло. Изогнутое стекло улучшает аэродинамику , но для обзора также необходимы стекла большего размера. Лобовое стекло кабины самолета Airbus A320 состоит из 4–6 панелей по 35 кг (77 фунтов) каждая . За свой срок средний самолет проходит через три или четыре лобовых стекла , и рынок поровну делится между OEM и более прибыльным вторичным рынком . [2]
Окна кабины , изготовленные из растянутого акрилового стекла , намного легче стекла , состоят из нескольких стекол: внешнее рассчитано на давление, в четыре раза превышающее максимальное давление в салоне, внутреннее для резервирования и защитное стекло рядом с пассажиром. Акрил подвержен растрескиванию : появляется сеть мелких трещин, но его можно отполировать для восстановления оптической прозрачности . Для окон без покрытия удаление и полировка обычно проводятся каждые 2–3 года. [2]
Самолеты с « летающим крылом », такие как Northrop YB-49 Flying Wing и бомбардировщик Northrop B-2 Spirit, не имеют отдельного фюзеляжа; вместо этого фюзеляж представляет собой утолщенную часть конструкции крыла.
И наоборот, существует небольшое количество конструкций самолетов, которые не имеют отдельного крыла, но используют фюзеляж для создания подъемной силы. Примеры включают экспериментальные конструкции подъемного кузова Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства и летающий лебедку Vought XF5U-1 .
Смешанное тело крыла можно рассматривать как смесь вышеперечисленного. Он несет полезную нагрузку в фюзеляже, создавая подъемную силу. Современный пример — Boeing X-48 . Одним из первых самолетов, использующих этот подход к проектированию, является Burnelli CBY-3 , фюзеляж которого имел аэродинамическую форму для создания подъемной силы.
