Эксплуатация летательного аппарата

2. Конструктивна силовая схема фюзеляжа и его основные элементы

Фюзеляж самолета имеет две палубы, которые с целью удобства эксплуатации и обслуживания разделены на герметичные специализированные отсеки (грузовой отсек для перевозимой техники и грузов, верхняя передняя палуба для размещения основного и сменного экипажей (по 7 чел.) и оборудования, верхняя задняя палуба для размещения сопровождающих технику и грузов). Носовая (откидывающаяся) и задняя части фюзеляжа оснащены грузовыми люками, позволяющими оперативно осуществлять погрузку и выгрузку нестандартных грузов с обоих направлений.

 

 

         

 

                            Рис.1.8 – Схема фюзеляжа Airbus A380

                    1-нововая часть , 2-средняя часть, 3-хвостовая часть

 

                

 

        Рис.1.9 – Длина и форма фюзеляжа самолета Airbus A380 и Boeing 747

                    рис 1.10: фюзеляж и хвостовая часть самолета Airbus A380

Шпангоуты в фюзеляже выполняют те же функции, что и нервюры в крыле. По назначению шпангоуты разделяются на нормальные (служат для придания формы фюзеляжу и для подкрепления обшивки и стрингеров) и усиленные (для восприятия поперечных сосредоточенных сил от крыла, оперения, шасси, двигателей и грузов и передачи их на обшивку). Шпангоуты, имея высокую жесткость в своей плоскости, хорошо работают на поперечный изгиб в своей плоскости, опираясь на обшивку. Наличие двух поясов и стенки в сечениях шпангоутов обеспечивает их работу на изгиб и сдвиг, а также повышает сопротивление усталости при акустических нагрузках. Для повышения живучести шпангоуты часто делают составными из нескольких частей.

 

Шпангоуты на фюзёляже резделяются  на 7 частей.на носовой части,на хвостовой  часте и остальные 5 станции находятся  среди фюзёляжа (рис.1.11)

    

Рис 1.11 – расположение шпангоутов  Airbus A380

                       

                        Рис.1.12 : расположение шпангоутов в фюзеляже

                   

рис. 1.13 - Элементы фюзеляжа самолета Аirbus A380

Балочный фюзеляж: 1 - лонжерон; 2 - стрингер; 3 - шпангоут; 4 - обшивка

 

1.  Обшивка

Когда такой монст находится  в комерческой експлуатации ,как свести расходи к минимуму?

В жестоком бизнесе авиакомпаний каждий килограмм ето деньги ,дополнительний вес ето дополнительний расход дорогова топлева. Даже  внешняя обшивка  аеробуса должна быть как можно легче  когда она покривает поверхность  в 3000тис квадратних метров,поетому  инженери трудились над тем чтобы  уменьшив вес самолета не зделать  его слишком хрупким.Поиски того как им ето удалось отбрасивает  человека на столетие назад связивающий  А380 и древний,но смертоносний монгольский  лук .

Сходная методика лежит в основе испитания двигателей и лопаток  турбин .В авиакосмической индустрии  используют куропушки для имитации столкновений с птицами на високой  скорости при взлете .Ето очень  важний тест на прочность внешней  обшивки самолета.Пробитий фюзеляж  мотеж призвести к розгермитизации  салона и визвать удушье у пасажиров,либо удар птици по крилу пожет призвести  к потери управления самолетом.

Настраиваем куропушку на обичную  взлетную скорость А 380 ,ето будет  удар на скорости 290 км\час.Алюминий при  столкновении с курицей немного  деформируется ,но не разваливается,есть небольшое углублэние но никаких  катастрофических дир.

Однако снижение веса самого большого авиалайнера ето необходимость .

И так,что будет если проверить  более тонкий алюминий?Всего девять десятих милиметра.Но видно что  такая толщина алюминия слишкам  малая,ведь испитание на куропошку  пробило лист насквозь.

Тонкий алюминий очень хорош  чтобы служить обшивкой для самолета,но он не достаточно прочний чтобы противостоять  ударам на високой скорости.

Но разроботчики аеробуса нашли  одновременно способ сделать алюминий и тонким и прочним, и вот здесь  появляэтся лук из Монголии.В 12 веке правитель Монголии Чингизхан поставил перед собой цель завоевать весь мир,и он решил истребить противников  с помосчю лучников.Етот лук представляет собой очень мощное оружие сделаное с цельного куска дерева ,прочность  дерева должна бить достаточна,чтобы  видержать силу изгиба создаваэмую  весом человеческого тела ,но для  захвата мира Чингизхану нужни были такие луки с которих воини  его подвижного войска могли стрелять сидя в седле.С длинним луком  очень не удобно,но что будет если сделать короткий лук той же мощносты с цельного куска дерева-ничего не получается,при натяжении лук  ламается.Вот почему-когда лук  натягивают ,внешняя его часть  растягивается и он становится длиннее  чем в ненагруженом состоянии ,но внутренняя часть сжимаэтся делаясь  короче ,поетому лук должен одновременно видержать две разнонаправленние  сили ,когда лук более короткий,изгиб  внутри сильнее и дерево не может  етого видержать .И у монголов появилась блестящая идея .Если у  нас 2 разние сили ,то можна использовать 2 разних материала,ето рог буйвула(верхнюю  часть),он очень прочний и работает на сжатие и отлично справляэтся  с задачей,а на внешней части-слой сухожилей ,которое отлично растянгивается ,но я могу его пресовать слегка сжав (сухожилие из ног самки оленя),ети  волокна очень еластични,совмещения рога и сухожилий привело к  произведению совершенного оружия .Сухожилья  внешнюю часть,а на внутреннюю пластинки  рога и полчуем ту же толщину с  коротким луком.Ети луки поражали цель с расстояния 300 метров.

Композитние модели обшивки А380 сделани  из двух материалов.Внешняя обшивка  А 380 должна быть сверхлегкой и сверхпрочной.Первий материал ето тонкий алюминий .

При температуру 1500 градусов цельсия  стекло станотся житким.Когда его  бистро растянуть,оно тянется тонкой ниткой и становитса более тонким и гибким,на его поверхности нет  трещин ,благодаря етому его можна  согнуть и не розбить ,ето стекловолокно и оно очень отличается от обичного стекла.Без трещин ,гибкое,оно  в 6-10 раз прочнее стали и может поднять в 6-10 раз больше веса чем стальной провод.Из стекловолокна соткали стеклополотно как из текстильной нити ,потом добавляют житкую смолу ,когда она висихает она склеивает волокна вместе и получается стекло в его самом прочно варианте-стеклопластик.

Когда стеклопластик смешивают  с алюминием –ето називается алюминий армирований стеклом или алюас ,в его связующих чередуются алюминий и стекловолокно ,алюминий обеспечивает твердость как рог ,а стеклопластик играет роль сухожильев,он компенсирует недостаток прочности алюминия .Стекловолокно не дает розойтись трещинам по слоям алюминия .

Более 470 квадратних метров внешней  обшивки А380 виполнено и з алювас ,он на 25 % легче алюминния,ето одна зи причин по которой расход топлива  на одного пасажира менше чем в  семейном автомобиле ,и благодаря  композитам он достаточно прочний против неприятностей в полете.

     

рис 1.14-  Oбшивка самолета А380-800

 

3. Конструктивна силовая схема оперение и его основные элементы

 

Оперение самолета - свободнонесущее, однокилевое, состоит из горизонтального  и вертикального оперения.

 

                   

рис. 1.15 - Оперения самолета Аirbus A380

 

1.  Горизонтальные оперения

Горизонтальное  оперение (рис. 1.16) включает в себя две консоли стабилизатора и обе половины руля высоты.

Руль высоты предназначен для обеспечения продольной управляемости самолета, состоит  из двух секций, связанных между  собой общей системой управления и синхронно отклоняющихся вверх  и вниз.

 

                                       

Рис.1.16 - Схема горизонтального оперения Airbus A380

 

1- Руль Высоты, 2- правая часть стаблизатора, 3- левая часть стаблизатора

 

 

2.  Вертикальные оперения

 

Вертикальное  оперение (рис. 1.17) включает в себя киль и руль направления. Руль направления предназначен для обеспечения путевой управляемости самолета, выполнен двухсекционным. Секции связаны общей системой управления.

 

       

                 Рис.1.17- Схема вертикального оперения Airbus A380

 

 

4. Конструктивна силовая схема шасси и ее основные элементы

Приземления очень важний момент встречи  шаси с землей .Мягкое приземление  требуэт очень низкой скорости снижения примерно 1м\с ,ето медленнее чем  скорость пешихода .Каждая колесная пара оснащена мощним амортизатором .Шаси розсчитани на екстримальние презимления даже когда вертикальная скорость спуска в 4 раза више норми .В основе шаси А380 лежит тот же принцип что позволяэт  катится велосипеду .Огромние амортизатори аеробуса виглядят как тяжеловесна високотехнологическая штуковина ,но ето всего лиш цилиндр с поршнем внутри,тоесть гигантский велосипедний насос .Амортизатори А380 наполнени не воздухом а житкостю .Но в шаси всего лиш 5 амортизаторов,по одному на каждую пару колес .Вместо води в цилиндрах масло,оно более вязкое  и по-етому может амортизировать более сильние удари.

Амортизатор имет другая способность  чем у других самолетов.В амортизаторе только воздух играет роль.Вместе воздухом жидкость (вода) находится внутри амортизатора.        

 

   Рис.1.18 - Стойка передней опоры Airbus A380

1- заправочный клапан для азота и бензина, 2- панель рулевого отключения, 5. 3- клапан слива масла, 4- заземления, 5- точка разъема, 6- aдаптер шинах, 7- yплотнение перехода, 8- панель техническое обслуживание, 9-амортизатор

 

                    Рис 1.19 : размещение шасси на самолете Airbus A380

 

1.4.1 Амортизаторы шасси

Во время посадки самолет  с посадочной массой m_пос подходит к земле с некоторой вертикальной скоростью V_y . Кинетическая энергия вертикального движения самолета А = (m_пос V_y²)/2 должна быть поглощена в процессе соударения с землей теми частями самолета, которые деформируются под действием ударных нагрузок. За счет этих деформаций центр масс самолета опускается вниз к земле или, можно считать, что колеса перемещаются относительно центра масс самолета вверх под действием вертикальной реакции земли P. В конце удара вертикальная скорость самолета падает до нуля, силы реакции земли возрастают до максимальной величины Р_max, а работа этих сил на полном перемещении колес относительно центра масс самолета Н_max будет равна полной кинетической энергии удара А. Величина Р_max определяет перегрузку и расчетные нагрузки для всех элементов самолета при посадке. Для их уменьшения всегда желательно снижать величину Р_max, а это возможно только за счет увеличения перемещения Нmax в процессе соударения самолета с землей. С этой целью в конструкцию шасси включают специальные элементы - амортизаторы, основное назначение которых заключается в увеличении деформаций опор самолета и увеличения Н_max. Кроме амортизаторов, на перемещение центра масс самолета при ударе существенно влияют деформации пневматиков колес. Упругие деформации конструкции - крыла, фюзеляжа и пр. мало влияют на перемещение Н_max и ими обычно пренебрегают.  
Таким образом, основным свойством, которым должен обладать амортизатор, является его упругость - способность деформироваться под нагрузкой.  
В процессе удара пневматики колес и амортизаторы, деформируясь, поглощают (аккумулируют) всю энергию удара А. В конце удара, когда скорость V_y полностью погашена, сила Р_max, действуя на самолет, начинает перемещать его вверх и возвращать накопленную в пневматиках и амортизаторах энергию обратно самолету. Энергия, накопленная пневматиками, практически полностью возвращается самолету на обратном ходе. Если бы и амортизаторы всю накопленную энергию возвращали самолету на обратном ходе, то самолет снова отрывался бы от земли и совершал бы такие подскоки достаточно долго. Чтобы этого не происходило, в конструкции амортизатора обязательно предусматривается возможность уменьшения усилий, а, следовательно, и возвращаемой самолету на обратном ходе энергии.  
В результате - амортизатор часть энергии удара рассеивает, превращая ее обычно в теплоту, полностью исключая повторные подскоки самолета при посадке.  
Отсюда следует, что вторым важнейшим свойством амортизатора является его способность рассеивать энергию удара, превращая ее в тепло.  
Упругие свойства амортизатора обеспечиваются включением в его конструкцию специальных упругих тел или элементов - резины, стальных пружин, рессор, газа, жидкости. По удельной (на единицу массы) энергоемкости наиболее выгодными из них являются газ и жидкость, которые используются в жидкостно-газовых и жидкостных амортизаторах, получивших самое широкое применение на современных самолетах. Жидкость в этих амортизаторах обеспечивает рассеивание энергии за счет ее перетекания с большим сопротивлением из одной полости в другую, что сопровождается нагревом жидкости и переводом механической энергии в тепловую.

1.4.2. Гидравлические амортизаторы шасси

Гидравлические амортизаторы получили наибольшее распространение. В гидравлических амортизаторах сила сопротивления  зависит от скорости перемещения  штока. Рабочее тело — масло (оно  еще является смазкой). Принцип амортизатора заключается в возвратно-поступательном движении поршня амортизатора, поршень  через небольшое отверстие перепускает  масло из одной камеры в другую, превращая механическую энергию  в тепловую.

Жесткость амортизаторов зависит  от начальной настройки перепускных  клапанов (для амортизаторов массового  предназначения начальную настройку  задает производитель на заводе однократно на все время эксплуатации; в амортизаторах  спортивного назначения жесткость  может регулировать пользователь), изначальной вязкости жидкости (масла) и температуры окружающей среды  которая влияет на вязкость амортизаторной жидкости (масла).

Гидравлические амортизаторы делятся  на несколько подвидов:

• По конструкции:
• рычажные (распространённые до 50-х — 60-х годов)
• двухтрубные (основной тип в настоящее время)
• однотрубные (получают распространение)
• По давлению внутри амортизатора:
• без газового подпора (в простонародье их называют просто газовыми или масляными)
• с газовым подпором низкого давления
• с газовым подпором высокого давления

Газовый подпор, как правило, слабо  влияет на жесткость амортизатора, но значительно увеличивает стабильность характеристик в условиях сильных  нагрузок; при повседневной езде разница  совершенно незаметна.

            

рис. 1.20 - Амортизатор самолета Airbus A380

 

5. Kонструктивна силовая схема силовой установки и ее основные элементы

 

Особенностью данного класса двигателей является то, что в его конструкции  используется трехступенчатый вентилятор в сочетании с компрессором среднего и высокого давления. Двигатели  Trent созданы компанией Rolls Royce для  установки на новых широкофюзеляжных авиалайнерах (Trent 700 - на A330, Trent 800 - на Boeing 777, Trent 900 - на Boeing 747 и перспективном A3XX).

Первая модификация двигателя Rolls-Royce Trent 900 с улучшенными характеристиками будет передана в производство к  концу текущего года. Данная модификация  обеспечивает снижение удельного расхода  топлива на 1% и будет устанавливаться  на новые самолеты А380 с начала 2012 года.