Kde je kýl lietadla? Letecké spoločnosti Keel: konštrukcia

Dokonca aj osoba, ktorá predtým nikdy predtým nevidí mora, určite pozná oddeľujúce slová: "Sedem stôp pod kýlom." A nie sú žiadne otázky. Kýl lode je najdôležitejšia konštrukčná časť, na ktorej sú pripojené mnohé detaily trupu. Ale niekto vie o tom, kde sa nachádza kýl lietadla a na aký účel?

Čo je to?

Toto je "orgán" stability, ktorý vám umožňuje udržať lietadlo v danom kurze. Na rozdiel od lodí je kýl lietadla integrálnou súčasťou vertikálneho chvosta peria. V spodnej časti trupu v lietadlách nie je kýl! Existuje však jedna jemnosť. Faktom je, že táto časť je pevne spojená s výkonovými prvkami trupu, ale kvôli tomu je niečo spoločné v námornej a vzdušnej oblasti. Takže kde je kýl lietadla? Jednoducho povedané, toto je vertikálna časť chvosta.

Je umiestnená nehybne, fixovaná v troch bodoch, symetrická axiálna línia lietadla. Vyzerá to ako ideálne lichobežník. Zvyčajne sa lietadlový kýl skladá z ramien, rebier a kože. Táto schéma je klasická, od výskytu prvého lietadla málo zmenená. Predná časť je sklonená (spravidla).

Schémy rozloženia

Najčastejšie je kýl jednotný, ale v niektorých prípadoch je dvojitý a dokonca aj trojitý (na bombardéroch poháňaných vrtuľami). V druhom prípade je to potrebné na zabezpečenie vysokej úrovne stability ťažkého stroja. Mimochodom, všetky lietadlá v mieste kýlu sú rozdelené do troch typov:

• Postavené podľa normálnej schémy. To je napríklad kýl A321.
• "Kačice", tj lietadlá, v ktorých je horizontálny chvost kýlu umiestnený pred krídlami.
• "Tailless". Z kýlu je len vertikálny chvost, vodorovné krídelky úplne chýbajú.

Samozrejme, posledné dve odrody sú charakteristické pre "komunitu" vojenských lietadiel, pretože také umiestnenie kýlu je nevyhnutné na to, aby lietadlo bolo mimoriadne vysoko manévrovateľné.

V niektorých prípadoch sa používajú ešte zložitejšie konštrukcie. Napríklad podkilevye hrebene (sú rovnaké ako perforované carinae). Používajú sa na niektorých nadzvukových lietadlách, pričom udržanie ideálnej stability počas letu je životne dôležité. Takže pod lietadlovým kýlom (tu už sme zistili) je ďalší a mohutný príliv. Častejšia je situácia, keď horizontálny chvost chvosta musí byť všeobecne vedený na samý vrchol kýlu. K tomu dochádza, ak sú motory inštalované na zadnej časti lietadla. Podobný systém možno vidieť napríklad na domácich nákladných a osobných lietadlách II.

Na čo to je?

Ako viete, bezvetré počasie je neuveriteľnou raritou, ktorá sa stáva nie častejšie ako raz za rok. Vo väčšine prípadov je vietor a jeho silu a smer môžu byť radikálne odlišné. Keď lietadlo letí, poryvy vetra môžu silne ovplyvniť smer a smer. Lietadlo musí byť navrhnuté tak, aby sa samo vrátilo do stabilnej polohy. Iba v tomto prípade je možný bezpečný let.

Hlavný účel

Hlavným pravidlom postavenia kýlu je umiestniť ho tak, aby sa nestalo v žiadnom prípade do krídla. V opačnom prípade je možné ostré porušenie stability výmenného kurzu av najťažších situáciách - fyzická deformácia a zničenie celej chvostovej jednotky. Takže hlavným účelom kýlu je zachovanie stability trate.

Konštrukcia mnohých lietadiel je taká, že táto časť je mobilná. Úpravou veľkosti odchýlky kýlu posádka riadi smer smeru. Výnimkou sú vojenské lietadlá, v ktorých sú za zmenu smeru letu zodpovedné motory s riadeným vektorom ťahu. V takomto prípade je robiť lietadlo s pohyblivým kýlom (fotka je v článku) hlúpe, pretože preťaženie počas manévrovania je také, že sa jednoducho zrúti.

Aké druhy stability poskytuje kýl?

Existujú tri typy stability, kvôli zachovaniu ktorých je kýl zahrnutý do konštrukcie lietadla:

• Track.
• Pozdĺžny.
• Priečna.

Všetky tieto odrody sa podrobnejšie zaoberáme. Tak, stabilitu na ceste. Malo by sa pamätať na to, že v prípade straty pozdĺžnej stability trupu počas letu bude lietadlo naďalej pokračovať v lietaní po určitý čas z dôvodu inerciálnej sily. Potom sa prúd vzduchu začne pohybovať na zadnej časti lietadla, ktoré leží za ťažiskom. Kýl v tomto prípade zabraňuje vzniku rotujúcej sily, ktorá núti lietadlo otáčať okolo svojej osi.

Pozdĺžna stabilita. Predpokladajme, že lietadlo letí v normálnom režime, ťažisko sa zhoduje so stredom pôsobenia tlaku na jeho trup. V tomto bode jeho trup tiež prevádzkuje viacsmerové sily, ktoré sa snažia nasadiť telo lietadla. Zdvíhacia sila a gravitácia pôsobia súčasne. Kýl lietadla (fotografia tohto detailu, ktorú uvidíte v článku) poskytuje rovnováhu, ktorá je v tomto konkrétnom prípade veľmi nestabilná. Normálny let bez zadných rebier, kýlu a stabilizátorov nie je možný.

Iné typy stability

Priečna stabilita. Vo všeobecnosti je tento faktor logickým rozšírením predchádzajúcej nehnuteľnosti. Keď krídlo a krížové stabilizátory kýlu pôsobia opačným smerom, "pokúsia sa" prevrátiť lietadlo. Toto je narušené tvarom krídel: ak sa na ne pozriete z diaľky, pripomínajú písmeno "U" s výrazne rozšírenými hornými "rohmi". Tento formulár poskytuje nezávislú korekciu polohy lietadla v priestore. Kiel zároveň pomáha udržiavať bočnú stabilitu.

Berte na vedomie, že v lietadlách s prehnaným pohybom krídla potreba kýlu nie je taká skvelá ... pri vysokých rýchlostiach. Ak klesne, potom sa v geometrickom priebehu vyskytuje nárast síl pôsobenia. Preto je pre tieto stroje najdôležitejší a najťažší kýl, ktorý odoláva takým vysokým zaťaženiam. A ako to môže byť prijaté? Hovorme o tom.

Vlastnosti vytvárania moderných lietadiel

V súčasnosti sa odborníci spoločnosti Rosaviatsia a ich zahraniční kolegovia zameriavajú na tvorbu častí lietadiel (vrátane kýlu) z veľkých častí vyrobených z najnovších kompozitných materiálov.

Podiel týchto zlúčenín na konštrukcii moderných lietadiel neustále rastie. Podľa informácií od špecialistov ich objemová frakcia už dosahuje od 25% do 50% a malé neobchodné letúny môžu byť zložené z plastov a kompozitov celkom 75%. Prečo bol takýto prístup v leteckej doprave tak rozšírený? Faktom je, že rovnaký kýl lietadiel Boeing vyrobený z polymérnych "zliatin" má veľmi nízku hmotnosť, veľmi vysokú pevnosť a zdroj, ktorý pomocou štandardných materiálov je jednoducho nerealistický.

Základné materiály

Najviac ospravedlnené použitie kompozitov v dizajne nie je len chvostová plutva, ale aj krídla a silové prvky trupu, ktoré by mali byť nielen veľmi silné, ale aj dostatočne pružné. V opačnom prípade nie je vylúčená pravdepodobnosť poruchy konštrukcie pod vplyvom letového zaťaženia.

Ale nie vždy to bolo. Takže pýcha sovietskej konštrukcie lietadiel, Tu-160, White Swan alebo Black Jack, má kýl ... zliatin titánu. Takýto špecifický a extrémne drahý materiál bol zvolený z dôvodu obrovského zaťaženia dizajnu tohto stroja, ktorý si dodnes uchováva titul najnáročnejšieho bombardéra v prevádzke. Ale takýto kardinálny prístup k vytvoreniu kýlu je raritou, a tak dnes sa dizajnéri často musia vyrovnávať s jednoduchšími kompozitnými materiálmi.

Aké úlohy máte vyriešiť pri vytváraní kompozitného kýlu?

V procese vývoja museli domáci dizajnéri riešiť celý rad zložitých problémov:

• Bolo vypracované vytvorenie veľkých častí kýlu a iných nástrojov z uhlíkových vlákien metódou infúzie.
• Taktiež bolo nevyhnutné takmer úplne prehodnotiť a opätovne vybaviť hlavné fázy výroby, ktoré neboli určené na použitie kompozitných materiálov.

Ďalšie funkcie

Vo výrobnom procese bol zavedený najnovší softvér (FiberSim), ktorý umožňuje dosahovať najvyššie možné úrovne automatizácie. Navyše, teraz kýl lietadla, ktorého konštrukcia je popísaná v článku, môže byť vyrobená pomocou takých technológií, kde prakticky neexistujú žiadne kresby. Výroba tejto časti s týmto prístupom je nasledovná:

• Navrhovanie alebo výber hotového modelu. Dnes je kýl (väčšinou) premietaný v plne automatickom režime bez účasti "ľudských" vývojárov.
• Rezanie použitých materiálov, vykonávané aj v automatickom režime.
• V automatickom režime sú použité suroviny pre kýl a jeho konštrukčné časti.
• Ukladanie vrstiev sa vykonáva pomocou robotických mechanizmov riadených počítačovým programom.

Okrem toho moderný prístup k produkcii kýlov naznačuje nasledovné:

• Konštantná výroba prototypov, ktoré sú testované v najťažších podmienkach.
• Vyvíjajú sa technológie nedeštruktívneho testovania, ktoré umožňujú neustále monitorovanie stavu kýlu na lietadle.

Pokročilé metódy na vytvorenie chvosta roviny "MS-21"

V nedávnej minulosti bol letecký priemysel doslova ohromený vyhlásením domácich vývojárov, že vyvíjali absolútne nové lietadlo MS-21. Jeho nezvyčajné je, že takmer za posledné tri desaťročia je to prvé domáce auto pre vnútroštátne lety. Pri jeho výrobe bolo testovaných mnoho nových technológií, ktoré sa v mnohých ohľadoch dotýkali inovatívnych vlastností kýlu a celého chvosta.

Pri vývoji a uvoľňovaní lietadiel "MS-21", domácich špecialistov sa podarilo dosiahnuť:

• Plná automatizácia rezania všetkých častí a surovín používaných pri výrobe. Z tohto dôvodu bolo možné dosiahnuť zníženie celkových nákladov na všetky chvostové plutvy, a to najmä kýl, o menej ako 50%.
• Pri výrobe koncových plutv sa používa program ProDirector, ktorý umožňuje dosiahnuť ideálnu presnosť pri obrábaní dielov. To umožňuje vytvoriť nielen silné, ale veľmi ľahké kýly.
• Kýl moderného lietadla je tiež vytvorený technikami dvojitého zakrivenia. Vďaka nim je možné dosiahnuť viacsmerovú hrúbku v tých oblastiach, kde je potrebné dodatočné vystuženie konštrukcie (pod kýlom lietadla).
• Dokonca aj veľké časti kýlu môžu byť teraz "pečené" v špeciálnych autoklávoch. V dôsledku toho sa získajú extrémne odolné a tuhé komponenty, ktoré odolávajú zaťaženiu akéhokoľvek stupňa.
• Riadenie geometrie častí je tiež riadené komplexnými počítačovými systémami.

Ďalšie funkcie

Vďaka použitiu nových technológií a techník sa tvorba chvosta a chvosta znížila o 50-70%. Dnes prešli viac ako štyri tisíce častí kýlovej a chvostovej jednotky štátnymi testami.

Hlavným úspechom bolo vyvinúť spoľahlivú a jednoduchú technológiu na výrobu kiellových častí kýlu veľkosti 7,6 x 2,5 m. V súčasnosti už boli dodávané do leteckej prepravy v Irkutsku. Sú vyrobené z moderných kompozitných materiálov a zvláštnosti tohto procesu už zaujímali popredných zahraničných výrobcov lietadiel.

Aktuálne problémy

Prečo sme trávili veľa času diskutovaním o moderných spôsoboch navrhovania a budovania kýlu? Faktom je, že aj od 60-tych rokov minulého storočia sa konečne ukázalo, že ďalšie zvýšenie výkonnosti lietadiel je možné len vtedy, ak zvýšia svoju silu a predstavia úplne nové druhy polymérových materiálov do výroby. Problémom poslednej generácie lietadiel je, že ich dizajn (a najmä kýl) je veľmi náchylný na "únavu". Z tohto dôvodu sa v 70-tych rokoch vyvinuli mnohé techniky na kontrolu stavu krídla a chvosta.

Požiadavky na výrobu sú tiež vysoké. Každá dávka detailov je vystavená silnému preťaženiu na vibračných stojanoch, testovaných teplotami a tlakom. A to nie je prekvapujúce, pretože najmenšia crack je následne plná smrti stoviek cestujúcich.

Takže ste zistili, kde je kýl planét a prečo je to potrebné!