Ku është kembi i avionit? Keel avioni: dizajn

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2023-12-17 10:40

Edhe një person që nuk e ka parë kurrë detin me siguri e di fjalën ndarëse: "Shtatë këmbë nën keel". Dhe këtu nuk ka pyetje. Keeli i një anijeje është pjesa më e rëndësishme strukturore në të cilën janë ngjitur shumë pjesë të bykut të saj. Por a e di ndokush se ku ndodhet keli i avionit dhe për çfarë shërben?

Çfarë është kjo?

Ky është "organi" i stabilitetit, i cili ju lejon të mbani avionin në një kurs të caktuar. Ndryshe nga anijet, keli i një avioni është një pjesë integrale e bishtit vertikal të bishtit. Në fund të trupit të avionit, nuk ka kavilje për avionët! Por ka një hollësi. Fakti është se kjo pjesë është e lidhur fort me elementët e fuqisë së gypit, dhe për këtë arsye ka ende diçka të përbashkët në aspektin detar dhe ajrit. Pra, ku është keli i avionit? E thënë thjesht, kjo është pjesa vertikale e bishtit.

Vendoset i palëvizshëm, i fiksuar në tre pika, simetrik me vijën qendrore të avionit. Në pamje, ky detaj ka formën e një trapezi ideal. Si rregull, keli i një avioni përbëhet nga spars, brinjë dhe lëkurë. Kjo skemë është klasike, pak e ndryshuarqë nga shfaqja e avionit të parë. Spari i përparmë vendoset në mënyrë të pjerrët (si rregull).

Layouts

Më shpesh, keelja është e vetme, por në disa raste bëhet e dyfishtë dhe madje e trefishtë (në bombarduesit me helikë). Në rastin e fundit, kjo kërkohet për të siguruar stabilitet të lartë drejtimi të makinës së rëndë. Nga rruga, të gjithë avionët ndahen në tre lloje sipas vendndodhjes së keelit:

• E ndërtuar në një model normal. E tillë, për shembull, është rrota e avionit A321.
• "Rosa", domethënë avion në të cilin bishti horizontal i keelës ndodhet përpara krahëve.
• "Pa bisht". Nga keelja ka mbetur vetëm bishti vertikal, hekurat horizontale mungojnë plotësisht.

Sigurisht, dy varietetet e fundit janë më karakteristike për "komunitetin" e avionëve ushtarakë, pasi një vendosje e tillë e keelës është e nevojshme për t'i dhënë avionit manovrim veçanërisht të lartë.

Në disa raste, përdoren dizajne edhe më komplekse. Për shembull, kreshtat nën keel (ato janë gjithashtu keels ventral). Ato përdoren në disa avionë supersonikë ku ruajtja e stabilitetit të përsosur gjatë fluturimit është jetike. Kështu, nën kabinën e avionit (këtu e kemi zbuluar tashmë) ka një fluks shtesë dhe masiv. Një situatë më e zakonshme është kur pendët horizontale të bishtit në përgjithësi duhet të transferohen në pjesën e sipërme të keelës. Kjo ndodh nëse motorët janë të instaluar në pjesën e pasme të avionit. Një diagram i tillë mund të shihet, për shembull, nëaeroplan vendas mallrash-pasagjerësh "Il".

Për çfarë është?

Siç e dini, moti i qetë është një gjë e rrallë e jashtëzakonshme që ndodh jo më shumë se disa herë në vit. Në shumicën e rasteve, ka erë, dhe forca dhe drejtimi i saj mund të ndryshojnë në mënyrë dramatike. Kur një aeroplan është duke fluturuar, fryrjet e erës mund të ndikojnë shumë në drejtimin dhe kursin. Avioni duhet të projektohet që të kthehet vetë në një pozicion të qëndrueshëm. Vetëm në këtë rast është i mundur një fluturim i sigurt.

Qëllimi kryesor

Rregulli kryesor për dizajnimin e një keel është vendosja e tij në mënyrë të tillë që në asnjë rrethanë të mos bjerë nga krahu. Përndryshe, është e mundur një shkelje e mprehtë e stabilitetit të drejtimit, dhe në situatat më të rënda, deformimi fizik dhe shkatërrimi i të gjithë njësisë së bishtit. Pra, qëllimi kryesor i keelit është të ruajë stabilitetin e drejtimit.

Dizajni i shumë avionëve është i tillë që kjo pjesë të jetë e lëvizshme. Duke rregulluar devijimin e keelës, ekuipazhi kontrollon drejtimin e kursit. Përjashtim bëjnë avionët ushtarakë, në të cilët motorët me një vektor të kontrolluar të shtytjes janë përgjegjës për ndryshimin e drejtimit të fluturimit. Në rastin e tyre, bërja e një kabie të lëvizshme të avionit (ka një foto të tij në artikull) është marrëzi, pasi mbingarkesat gjatë manovrimit janë të tilla që thjesht do të shembet.

Çfarë lloj stabiliteti ofron keel?

Ekzistojnë tre lloje të stabilitetit, për hir të të cilave keelja përfshihet në dizajnin e avionit:

• Track.
• Gjesore.
• Transversale.

Le të merremi me të gjitha këto varietete më në detaje. Pra, stabiliteti i drejtimit. Duhet mbajtur mend se në rast të humbjes së stabilitetit gjatësor të trupit gjatë fluturimit, avioni do të vazhdojë të fluturojë përpara për ca kohë për shkak të forcës inerciale. Pas kësaj, fluksi i ajrit fillon të rrjedhë në pjesën e pasme të avionit, i cili shtrihet pas qendrës së gravitetit. Keel në këtë rast parandalon shfaqjen e një force rrotulluese që e detyron avionin të rrotullohet rreth boshtit të tij.

Stabilitet gjatësor. Supozoni se avioni po fluturon në gjendje normale, qendra e gravitetit përkon me qendrën e aplikimit të presionit në trupin e tij. Në këtë moment, në trupin e tij veprojnë edhe forca shumëdrejtimëshe, të cilat tentojnë të vendosin trupin e avionit. Ngritja dhe graviteti veprojnë njëkohësisht. Keeli i avionit (do të shihni një foto të kësaj pjese në artikull) siguron ekuilibër, i cili në këtë rast të veçantë është shumë i paqëndrueshëm. Fluturimi normal pa bisht, keel dhe stabilizues është i pamundur.

Qëndrueshmëri të tjera

Stabilitet në prerje. Në përgjithësi, ky faktor është një vazhdim logjik i pronës së mëparshme. Kur forcat me shumë drejtime veprojnë në krahun dhe stabilizuesit anësor të keelës, ato "përpiqen" të përmbysin avionin. Forma e krahëve e kundërshton këtë: nëse i shikoni nga larg, ato ngjajnë me shkronjën "U" me "brirë" të sipërm të ndarë fort. Ky formular ofron vetë-korrigjim të pozicionitavion në hapësirë. Keel ndihmon në ruajtjen e stabilitetit anësor.

Vini re se avionët me krahë fshirë nuk kanë nevojë për një kavilje aq shumë…me shpejtësi të lartë. Nëse bie, atëherë rritja e forcave të kundërveprimit ndodh në mënyrë eksponenciale. Prandaj, për këto makineri është shumë e rëndësishme kelija më e qëndrueshme dhe e lehtë, e cila mund t'i rezistojë ngarkesave kaq të larta. Dhe si mund ta merrni atë? Le të flasim për këtë.

Veçoritë e krijimit të avionëve modern

Aktualisht, specialistët e Rosaviation dhe kolegët e tyre të huaj janë duke u fokusuar në krijimin e pjesëve të avionit (përfshirë keelin) nga pjesë të mëdha të bëra nga materialet më të fundit të përbërë.

Përqindja e këtyre përbërjeve në dizajnimin e avionëve modernë po rritet vazhdimisht. Sipas informacioneve nga ekspertët, pjesa e vëllimit të tyre tashmë arrin nga 25% në 50%, dhe avionët e vegjël jokomercialë mund të përbëhen edhe nga plastika dhe përbërësit me 75%. Pse kjo qasje është kaq e përhapur në aviacion? Fakti është se e njëjta kavilje e një avioni Boeing, e bërë nga "aliazhe" polimeri, ka një peshë shumë të ulët, forcë shumë të lartë dhe një burim që është thjesht jorealist për t'u arritur duke përdorur materiale standarde.

Materialet kryesore

Përdorimi më i justifikuar i kompoziteve në projektimin e jo vetëm të bishtit, por edhe të krahëve dhe elementëve të fuqisë së gypit, të cilët duhet të jenë jo vetëm shumë të fortë, por edhe mjaftueshëmfleksibël. Përndryshe, probabiliteti i shkatërrimit të strukturës nën veprimin e ngarkesave të fluturimit nuk mund të përjashtohet.

Por nuk ishte gjithmonë kështu. Pra, krenaria e industrisë së avionëve sovjetikë, avioni Tu-160, i njohur gjithashtu si Mjellma e Bardhë ose Blackjack, ka një keel të bërë nga … lidhjet e titanit. Një material i tillë specifik dhe jashtëzakonisht i shtrenjtë u zgjodh për shkak të streseve të mëdha të vendosura në dizajnin e kësaj makine, e cila edhe sot e kësaj dite ruan titullin e bombarduesit më të rëndë në shërbim. Por prapëseprapë, një qasje e tillë radikale për të krijuar një keel është e rrallë, dhe për këtë arsye sot projektuesit duhet të merren me materiale kompozite më të thjeshta shumë më shpesh.

Me çfarë sfidash përballeni kur krijoni një keel të përbërë?

Gjatë procesit të zhvillimit, projektuesve vendas iu desh të zgjidhnin një sërë detyrash komplekse:

• Krijimi i pjesëve me përmasa të mëdha të keelës dhe pajisjeve të tjera me fibër karboni duke përdorur metodën e infuzionit është përpunuar.
• Gjithashtu duhej të rimendoheshin dhe të rishikoheshin pothuajse plotësisht fazat kryesore të prodhimit, të cilat nuk ishin projektuar për përdorimin e materialeve të përbëra.

Karakteristika të tjera

Softueri më i fundit (FiberSim) është futur në procesin e prodhimit, i cili lejon arritjen e shkallës më të lartë të automatizimit. Për më tepër, tani keeli i avionit, dizajni i të cilit përshkruhet në artikull, mund të bëhet duke përdorur teknologji ku praktikisht nuk ka vizatime. Prodhimi i kësaj pjese me këtë qasje është si më poshtëmënyra:

• Dizajnimi ose zgjedhja e një modeli të përfunduar. Sot, keel është (kryesisht) projektuar në një mënyrë plotësisht automatike, pa pjesëmarrjen e zhvilluesve "njerëzor".
• Prerja e materialeve të përdorura, e kryer edhe në modalitetin automatik.
• Në modalitetin automatik, paraqiten lëndët e para të përdorura për të krijuar keelin dhe pjesët strukturore të saj.
• Shtrimi i shtresave kryhet nga mekanizma robotikë të kontrolluar nga një program kompjuterik.

Përveç kësaj, qasja moderne për prodhimin e keelave sugjeron sa vijon:

• Ndërtimi i vazhdueshëm i prototipave që testohen në kushtet më të vështira.
• Po zhvillohen teknologji testimi jo-shkatërruese që lejojnë monitorimin e vazhdueshëm të gjendjes së keelës në një avion.

Metoda të avancuara për krijimin e njësisë së bishtit të avionit MS-21

Në të kaluarën jo aq të largët, industria e aviacionit fjalë për fjalë ishte e habitur nga njoftimi i zhvilluesve vendas se ata po zhvillojnë një avion krejtësisht të ri, MS-21. E pazakonta e saj është se për pothuajse tre dekadat e fundit kjo është makina e parë vendase për fluturime brenda vendit. Gjatë prodhimit të tij, u testuan shumë nga teknologjitë më të fundit, të cilat ndikuan kryesisht në tiparet inovative të keelës dhe të gjithë montimit të bishtit.

Zhvillimi dhe prodhimi i kasonit të keelës së avionit MS-21, specialistët vendas ishin në gjendje të arrinin sa vijon:

• Automatizim i plotë i prerjes së të gjitha pjesëve dhe lëndëve të para të përdorura në prodhim. Për shkak të kësaj, u arrit të arrihet të paktën 50% ulje në koston totale të të gjithë njësisë së bishtit dhe veçanërisht të keelës.
• Softueri ProDirector përdoret në prodhimin e njësisë së bishtit, i cili ju lejon të arrini saktësi të përsosur në përpunimin e pjesëve. Kjo bën të mundur krijimin jo vetëm të keelave të forta, por edhe jashtëzakonisht të lehta.
• Gjithashtu, keli i një avioni modern është krijuar duke përdorur teknika të lakimit të dyfishtë. Falë tyre, është e mundur të arrihet trashësi shumëdrejtimëshe në ato zona ku nevojitet përforcim strukturor shtesë (nën kelin e avionit).
• Edhe pjesë të mëdha të keelit sot mund të "skuqen" në autoklava speciale. Rezultati janë komponentë jashtëzakonisht të fortë dhe të ngurtë që mund të përballojnë ngarkesa të çdo shkalle.
• Kontrolli i gjeometrisë së pjesëve kontrollohet gjithashtu nga sisteme komplekse të kompjuterizuara.

Karakteristika të tjera

Për shkak të përdorimit të teknologjive dhe teknikave të reja, intensiteti i punës për krijimin e njësisë së bishtit dhe keelës u reduktua me 50-70%. Sot, më shumë se katër mijë pjesë të njësisë së keelës dhe bishtit kanë kaluar testet shtetërore.

Arritja kryesore është zhvillimi i një teknologjie të besueshme dhe të thjeshtë për prodhimin e pjesëve të kutisë së keelit me përmasa 7,6 x 2,5 m. Aktualisht, ato tashmë kanë filluar të dorëzohen në Uzinën e Aviacionit në Irkutsk. Ato janë bërë nga materiale kompozite moderne dhe veçoritë e këtij procesi tashmë kanë tërhequr interesin e prodhuesve kryesorë të huaj të pajisjeve të aviacionit.

Çështje moderne

Pse shpenzuam kaq shumë kohë duke diskutuar mënyrat moderne të projektimit dhe ndërtimit të një keel? Fakti është se që nga vitet '60 të shekullit të kaluar është bërë plotësisht e qartë se një rritje e mëtejshme e performancës së shpejtësisë së avionëve është e mundur vetëm nëse forca e tyre rritet dhe lloje krejtësisht të reja të materialeve polimerike futen në prodhim. Problemi me aeroplanët e gjeneratave të fundit është se dizajni i tyre (dhe në veçanti keel) është shumë i ndjeshëm ndaj "lodhjes". Për shkak të kësaj, rreth viteve 70 të shekullit të kaluar, u zhvilluan metoda të shumta për monitorimin e gjendjes së krahut dhe bishtit.

Kërkesat e prodhimit janë gjithashtu të larta. Çdo grup i pjesëve i nënshtrohet mbingarkesave më të rënda në stendat e dridhjeve, të testuara nga temperaturat dhe presioni. Dhe kjo nuk është për t'u habitur, pasi plasaritja më e vogël është e mbushur më pas me vdekjen e qindra pasagjerëve.

Kështu që zbuluat se ku është keelja e avionit dhe për çfarë shërben!