Letecké kompozitové konstrukce • • •
Kompozitové konstrukce letadel v ČR
Rok 1957 větroň Phoenix První použití kompozitů na primární konstrukci sportovního letadla Použití skleněných kompozitů
1
Větroně – VSO-10 Rok 1976 • první použití kompozitů na nosné konstrukce větroně VSO-10 • laminát sklo/epoxy – přední část trupu – sendvičové potahy křídel
• dřevo – pásnice křídla
• nýtovaná konstrukce – zadní část trupu – řídící plochy 2
Větroně – Discus CS • vývoj celokompozitového kluzáku Test Bratislava – nikdy nedokončen
Rok 1990 • zahájena licenční výroba větroňů Discus CS v Orličanu Choceň • zavedena technologie výroby • seznámení s moderní kompozitovou konstrukcí 3
Větroně – G 304 CZ Rok 1997 • firma HPH zakoupila licenci G304C • další modifikace – rozpětí z 15 na18 m – kat. Standard + winglety
• na základě získaných zkušeností vyvíjen nový vlastní typ 4
Větroně – KKB-15 Rok 2004 • amatérská stavba KKB-15 • výroba negativních forem do dřeva NC obráběním • použití 3D tkaniny jako náhrady sendvičů 5
Větroně – G 304 S Rok 2006 • firma HPH dokončila vývoj nového typu • rozpětí 18 m s nástavci • Uhlíková primární konstrukce • Vzletová váha 600kg • Možnost motorizace včetně proudového motoru 6
UL letadla Straton D-7 Mini
Rok 1990 • skořepina přední části trupu • kombinace epoxidového laminátu s dřevěnými a polystyrénovými žebry • aerodynamické tvary v amatérských podmínkách 7
Straton D-8 Moby Dick Rok 1991 • skořepina přední části trupu • zajímavé použití bočních uzavřených skříní podél kabiny
8
Jora Rok 1993 • celokompozitový trup (polyesterové pryskyřice) – usnadnění stavby ze stavebnic
• skořepina v přední části s překližkovými přepážkami • zadní část skořepina s podélnými výztužnými prvky 9
Pegas Rok 1993 • •
•
celokompozitový trup skleněná skořepina trupu s dřevěnými přepážkami a zalaminovaným dřevěným rámem okolo dveří v zadní části rovné plochy stabilizovány pásky COREMATU a sendvičem vytvářeným bez vakuování – jako celek těžké
•
obnovení výroby v roce 1998 nový návrh trupu klasickým sendvičem přinesl velké hmotnostní úspory 10
Tukan D-10 Rok 1995 •
kompozitový trup stejné koncepce jako JORA
11
Cora Rok 1995 • celokompozitový trup • zvýšení vzletové váhy ze 420 kg na 450 kg • použití laminátového potahu stabilizovaného množstvím polystyrénových žeber na torzní skříň • licence prodána firmě Fantasy air, která vyvinula k letounu plechová křídla a dále ho modernizovala 12
S-Wing Rok 1995 • •
koncepčně i technologicky zajímavá konstrukce J.Sadílka kompozitové vzpěrové křídlo – hlavní trubkový sendvičový nosník přenášející krut i ohyb
• • •
celokompozitová skořepina trupu s bohatým využitím sendvičů v originále použito množství dřevěných přepážek a prvků v současnosti kompletně sendvičová konstrukce s použitím pěn 13
UFM-13 Lambada zlom v kategorii UL nástup sériově vyráběných rychlých dolnoplošníků Koala, Sova a Lambda
Rok 1996 • použití kompozitů na celý nosný systém letadla • jednonosníkové sendvičové křídlo s uhlíkovými pásnicemi • trup - čistá skořepina bez podélných prvků • důsledné využití materiálových vlastností kompozitů 14
Banjo Rok 1997 • reakce na vznik kategorie UL kluzáků • kompozitová skořepina trupu
15
Qualt 200 Rok 1997 • dřevěné křídlo se sendvičovým překližkovým potahem • skleněná kompozitová skořepina trupu
16
Zephyr • dolnoplošná variace na konstrukční řešení JORA, CORA – kompozitový trup s výrazným podélným systémem – dřevěné křídlo
• vývojem se firma dostala k použití sendvičů a uhlíku na trup • křídlo je nyní kombinace kompozitového potahu s dřevěným nosníkem 17
TL-96 Star Rok 1997 • použití kompozitů na celý nosný systém • jednonosníkové křídlo se sendvičovým potahem a skleněnými pásnicemi • rozměrný skořepinový celosendvičový skleněný trup 18
TST-3 Alpin, TST-5 Rok 1998 • kompozitová skořepina přední části trupu • postupným vývojem celokompozitová konstrukce trupu i křídla při zachování dřevěného nosníku u typu TST-5
19
UFM-10 Samba Rok 1999 • použití kompozitů na celý nosný systém • jednonosníkové křídlo se sendvičovým potahem a uhlikovými pásnicemi • rozměrný skořepinový celosendvičový skleněný trup
20
Flamingo Rok 1999 • • • •
původní návrh vzpěrový hornoplošník, modely křídla použity pro TL-96 po zásahu firmy Vanessa, změna koncepce na bezvzpěrový hornoplošník využití kompozitů i pevnostní schéma stejné jako STAR zajimavé řešení kompozitního rámu kolem kabiny nesoucího samonosná křídla
21
Allegro 2000 Rok 1999 • vzniklo vývojem s letounu JORA,CORA • nové plechové křídlo s jinou profiláží • nově navržený sendvičový skleněný trup, úspora přes 20% váhy 22
TL-2000 Sting Rok 2001 • pokračování TL-96 STAR • využito forem trupu, navržen nový sendvičový z uhlíku • nové křídlo lichoběžníkového půdorysu, použit uhlík na potahy i pásnice • pevná výškovka 23
Samba XXL Rok 2003 • další vývoj UFM-10 Samba • použito stejné křídlo • nový skořepinový trup z uhlíku s použitím podélných nosných prvků
24
VL-3 Rok 2004 • • •
celokompozitový rychlý letoun se zatahovacím podvozkem celosendvičová konstrukce s použitím uhlíku a hybridních materiálů uhlík-kevlar použití kompozitů i na takové prvky jako je zatahovací podvozek a řízení
25
Používané systémy konstrukce kompozitních dílů a trendy rozvoje • v UL letounech se vyvinuly dva základní typické konstrukční směry dané firmami, které typy nebo jejich kompozitové prvky navrhovaly – směr vzniklý z konstrukcí O. Olšanského • tato technologie umožňuje v amatérských podmínkách vytvářet složité tvary vyhovující aerodynamice • primární použití na trupy letounu – většinou navrženy v zadní části jako poloskořepina s význačnými podélnými prvky a v přední části jako skořepina s využitím množství dřevěných přepážek • většinou polyesterové pryskyřice 26
Používané systémy konstrukce kompozitních dílů a trendy rozvoje – O. Olšanský (pokračování)
• zavádění osamělých sil do laminátu a spojovací uzly většinou provedeny pomocí šroubovaných kovových kování – k velikostem zaváděných sil u většinové hornoplošné konstrukce tento systém vyhovuje • u jediného dolnoplošníku Zephyr propojení křídla trup řešeno vytvořením pseudo-průběžného křídla vytvořeného spojovacím svařencem, který eliminuje zavádění momentů do laminátu trupu • většina konstrukcí není čistě laminátová, ale smíšená a dobře umožňuje amatérskou stavbu • u křídel kompozit použit většinou na tenkostěnný potah torsní dutiny stabilizovaný množstvím polystyrénových žeber
27
Používané systémy konstrukce kompozitních dílů a trendy rozvoje – O. Olšanský (pokračování)
28
Používané systémy konstrukce kompozitních dílů a trendy rozvoje – Konstrukce firmy Vanessa Air • využití laminátové konstrukce ve stylu moderních větroňů • prvotní cíl: vysoké výkony letounu a tomu odpovídající tvarování a požadavky na kvalitu povrchu vede na celokompozitové sendvičové konstrukce • jednotná kompozitová konstrukce upřednostňována před smíšenou • konstrukce vhodné spíše pro malosériovou výrobu než pro amatérskou stavbu 29
Používané systémy konstrukce kompozitních dílů a trendy rozvoje – Vanessa Air (pokračování)
• používány následující typické konstrukční prvky – trup • čistě skořepinová konstrukce s minimem příčných přepážek • prvky jako sedačky a jiné jsou většinou začleněný do nosné konstrukce trupu
– křídlo • prakticky vždy jednonosníkové se sendvičovým potahem s naprostou absencí pomocných žeber. • Nosník s profilu I má skleněné nebo uhlíkové pásnice a sendvičovou stojinu • spojení křídlo trup prakticky vždy řešeno jako u větroňů krakorci spojujícími obě poloviny a eliminujícími tak zavádění momentů 30
Používané systémy konstrukce kompozitních dílů a trendy rozvoje – Vanessa Air (pokračování)
31
Používané systémy konstrukce kompozitních dílů a trendy rozvoje – Vanessa Air (pokračování)
32
Používané systémy konstrukce kompozitních dílů a trendy rozvoje – Vanessa Air (pokračování)
• tento styl konstrukce předpokládá určitý stupeň úrovně návrhu konstrukcí • ruční výpočet a návrh skladeb laminátových dílů • detailnější výpočet pomocí metody konečných prvků • ověření konstrukce a zvláště stabilitních problémů zkouškami 33
Závěr • V oblasti sportovního a UL létání došlo v oblasti užití kompozitů za posledních patnáct let k výraznému pokroku: – zvládnutí použití kompozitních materiálů na primární pevnostní letecké konstrukce jako jsou křídla a trupy – zvládnuta výroba složitých kompozitových konstrukcí včetně křivých sendvičových panelů nebo integrálních nádrží – zvládnuty a ověřeny návrhové a výpočetní metody nejen v oblasti materiálových poruch kompozitů, ale i v oblasti tvarových stabilitních problémů – získány velké zkušenosti s provozem a opravami celokompozitových konstrukcí ve všech klimatických pásmech – vytvořena výrobní základna s bohatou dílenskou praxí aplikace kompozitních materiálů 34
