Letecké konstrukce a materiály
Adresa: Karlovo náměstí 13, 121 35, Praha 2 telefon:
(+420) 224 357 227
e-mail:
[email protected]
Doc. Ing. Svatomír Slavík, CSc.. Fakulta strojní - ČVUT v Praze Ústav letadlové techniky
Rozdělení letadel a základní části letounu LETADLO = zařízení schopné létat, částečně řiditelné, určené pro dopravu osob nebo nákladu
Dělení letadel Základní rozdělení:
podle principu překonání zemské tíže
Druhotné dělicí znaky:podle způsobu pohonu Specifické dělení:
užší charakteristika letadla: - konstrukční provedení - druh pohonné jednotky - provoz a účel - ...
Letadla AERODYN Aerodynamický vztlak na nosné ploše
AEROSTAT vztlak Archimedův zákon
lehčí než vzduch AEROSTAT
těžší než vzduch
V
tíha
tíha
bezmotorový
motorový
balon
vzducholoď
- volný - upoutaný
s nosnými plochami AERODYN
rakety družice vznášedla ..
. ostatní zařízení na překonání zemské tíže
kombinace
Aerodyn - letoun Aerodyn
nepohyblivé nosné plochy
pohyblivé nosné plochy
smíšené nosné plochy konvertoplán
bezmotorové
motorové
bezmotorové
padák
letoun
bezmotorový vírník bezmotorový cykloplán
drak
motorové
kluzák
větroň rotující nosné plochy mávající nosné plochy motorový vírník autogira Cierva
ornitoptéra vírník (autogira) vrtulník (helikoptéra) cykloplán - kolesově rotující plochy
cykloplán
Letoun = motorové letadlo s pevnými nosnými plochami
Základní části letounu LETOUN
DRAK
konstrukce: - nosná soustava (křídlo) - trup - ocasní plochy - řízení - podvozek
zdrojové soustavy: - hydraulická - pneumatická
- elektrická - palivová
POHONNÁ JEDNOTKA
VÝSTROJ
pohonná jednotka
drakové systémy:
příslušenství
- záchranné: - požární, - nouzové opuštění letounu - kyslíkový - odmrazovací - klimatizace a přetlakování
ostatní vybavení kabin přístrojová: - letové přístroje - motorové přístroje - drakové přístroje
radiová elektrická
VÝZBROJ
Konstrukční části draku letounu DRAK - konstrukce
TRUP
OCASNÍ PLOCHY
ŘÍZENÍ
PODVOZEK
křídlo
pilotní kabina
svislé OP
hlavní
hlavní
vztlaková mechanizace
přepravní prostor
vedlejší
vedlejší
NOSNÁ SOUSTAVA
- na náběžné hraně - na odtokové hraně (sloty, klapky)
- kabina pro cestující
- kýlová plocha - směrovka
vodorovné OP
- nákladový prostor
- stabilizátor
- křidélka klapky (Flaps)
- spoilery
- interceptory - brzdicí klapky
směrové kormidlo (Rudder)
- výškovka
kormidla příčného řízení
ostatní pomocné řídící plochy
kýlová plocha (Fin)
náběžná hrana křídla (Wing leading edge)
trup (Fuselage) stabilizátor (Stabilizer) výškové kormidlo (Elevator)
kryt (Cowl) motor (Engine)
nosník (Spar)
křidélko (Aileron)
kryt (Cowl) vrtule (Propeller)
odtoková hrana křídla (Wing trailing edge)
příďový podvozek (Nose gear)
hlavní podvozek (Main landing gear)
žebro (Rib) podélné výztuhy koncový oblouk křídla (Stringers or Stiffeners) (Wing tip)
Letecké materiály - rozdělení podíl materiálů v konstrukci letadel
Kovové: Oceli - konstrukční uzly ušlechtilé oceli tř. ČSN 12 (L-VARD), 14 (L-ROL) 15 (L-CM3) 16 (L-ROLN) Slitiny na bázi lehkých kovů
-
slitiny Al:
AL-Cu- Mg, Al-CU Zn-Mg
(dural !!!, superdural - žebra nosníky, potahy,…) Al-Si-…silumin (odlitky) Al-Li-X slitiny s lithiem (perspektivní, drahé) -
slitiny Mg: elektron
Slitiny Ti: - pevnostně a hmotnostně mezi ocelí a slitinami Al, tepelná odolnost
Nekovové: Kompozitní materiály
pevnost - deformace
Ostatní nekovové materiály (dřevo, plastické hmoty)
Kombinované: Vrstvené materiály
Sendvičové materiály Kovové Nekovové Svatomír Slavík Fakulta strojní - ČVUT Praha
Současnost: - (50- 70)% slitin AL - (25-50)% kompozity vyšší pevnost a tuhost !!!
Kompozitní materiály Kompozity = pojivo (matrice – spojovací složka) + výztuž (vlákna různých druhů a uspořádání – pevnostní složka) Pojivo:
nekovové
- polymerní matrice (pryskyřice: epoxidové, polyesterové), uhlík, keramické hmoty
kovové
- matrice dural, Mg, Ti, slitina Ni-Co,...
Výztuž: vysokomodulová vlákna (formy: pramence, tkaniny, sekaná vlákna,) - sklo, uhlík (HS - vysokopevnostní grafitizované HM, MS - vysokotuhostní grafitizované), kevlar, bór, - kombinovaná (uhlík + kevlar, uhlík + sklo)
panely
y
Materiály v konstrukci letounu F-18 kompozity – 10,3% hmotnosti
panely
y panely
y
Kompozitní materiály v konstrukci dopravního letounu B-767 3% hmotnosti draku
- dural - ocel - titan - uhlíkový epoxidový kompozit - ostatní
Vrstvené a sendvičové materiály Vrstvené materiály = lepené kompozitní a kovové vrstvy Výhody: vyšší pevnost, odolnost proti ohni, rázovému poškození, zvýšená odolnost proti šíření únavové trhliny, Př. GLARE – uhlíkový kompozit + slitiny AL v počtu 2/1 až 6/5 (vnější vždy kov) s tloušťkami od 0,2 až do 0,6 mm úspora hmotnosti 20 – 30%, použito: Airbus A-380 - potah horní části trupu GLARE
GLARE – A-380
Sendvičové materiály = spodní deska + výplň + horní deska …"panelová materiálová konstrukce" Desky:
nekovové … kompozit,
kovové …dural, ocel. titan
Výplň:
kompozitní nebo hliníkové voštiny, polyuretanové pěny,..
Sendvičové konstrukce na B-747 - výškovka a směrovka - NH kýlové plochy
voštinové sendviče jádro
desky
KOMPOZITNÍ
- mechanizace křídla
voština
pěna
Historický vývoj leteckých materiálů ... 30
50
60
70
80
90
2000
DŘEVO vysoce legované pevnostní antikorozní metalurgicky čisté únavově odolné
OCELI
SLITINY LEHKÝCH KOVŮ Al - duraly: Al -Cu -Mg Mg
vysoce legované metalurgicky čisté Al - Zn- Cu - Mg
Slitiny Li
Ti KOMPOZITY laminát SENDVIČ překližka + balsa
voština
pěna
uhlík bór Kevlar
kovové kompozity
