ZATÍŽENÍ KŘÍDLA - I Rozdělení zatížení - Letová a pozemní letová = aerodyn.síly , hmotové síly (tíha + setrvačné síly), tah pohon. jednotky + speciální zatížení (střet s ptákem,… pozemní = aerodyn. síly , hmotové síly, tah pohon. jednotky + síly od podvozku + servisní a manipulační činnost (odtažení letounu,…)
- Symetrická a nesymetrická lety s vybočením, náklony, start a přistání s bočním větrem,…
- Ustálená a neustálená Ustálená = rychlost konstantní, případně pouze změna směru (ustálená rotace) Neustálené = zrychlené přímočaré nebo křivočaré lety se zrychlenou rotací
- Od řídících ploch a poryvová Vyvažovací a manévrovací zatížení od kormidel Zatížení při letu v neklidné atmosféře
- Spojitá a lokální Spojité = zatížení na ploše (aerodynamické) nebo objemu konstrukce (hmotové) Lokální = zatížení v konstrukčních spojích
Aerodynamické zatížení vztlakových ploch konstrukce – rozhodující tlakové síly kolmé k rovině křídla měrné aerodynamické zatížení – síla na jednotku délky: qA [N/m]
měrné aerodynamické zatížení qA
měrné aerodynamické zatížení vztlakové qA – ohyb měrné aerodynamické zatížení momentové qk0 - krut …(viz dále)
ZATÍŽENÍ KŘÍDLA - II Hmotové zatížení = tíha + setrvačné síly Tíha … G = m g [N]. – směr tíhového zrychlení (normála k zemskému povrchu) změna za letu – spotřeba paliva Měrné tíhové zatížení … qtíha = m g
m …měrná hmotnost na jednotku délky [kg/m] Setrvačná síla …
S = m a [N]. – směr proti zrychlení zrychlení = změna rychlosti (velikost, směr změna za letu – obraty, zrychlené lety
Měrné zatížení setrvačnými silami… qsetr = m a [N/m]
Měrné hmotové zatížení qm = qtíha + qsetr pro symetrické lety (svislá rovina) s násobkem n platí:
qm = m g nr
Schéma měrných aerodynamických a hmotových zatížení + lokálních sil působící na křídlo
ZATÍŽENÍ KŘÍDLA - III Elastická osa E:O = spojnice elastických středů příčných řezů – tj. míst ve kterých působící síla řez pouze posouvá, ale nenatáčejí
Měrné ztížení ležící na E.O nosník (křídlo) pouze ohýbá ale nekroutí! E:O nezávisí na zatížení (je určena geometrií průřezu a materiálem) !!!
qA
qA
krut: qk = qA c
Výsledné zatížení = součet aerodynamického a hmotového:
qv = qA + qm
Výsledné schéma zatížení 1) přesun aerodynamického qA a hmotového zatížení qm do elastické osy E.O jako výsledné zatížení 2) k měrnému aerodynamickému momentovému zatížení qk0 přičíst vzniklé momenty od posunu: - aeodynamického zatížení z aerodynamické osy A.O a - hmotového zatížení z těžištní osy T.O
ZATÍŽENÍ KŘÍDLA - IV Posouvající síla, ohybový moment a krut od spojitého zatížení Schwedlerovy věty:
Posouvající síla Tendence "posunout" vnější části křídla vůči vnitřní – namáhání řezu na střih qV
T
RV
posouvající síla T = RV
Ohyb RV
qv
ZATÍŽENÍ KŘÍDLA - V Účinky lokálních sil na posouvající sílu, ohyb a krut Posouvající síla – konstantní průběh od místa zavedení síly rovný velikosti síly Ohybový moment – lineární nárůst od místa zavedení síly rovný součinu vzdálenosti od místa zavedení síla a její velikosti Krouticí moment – konstantní průběh od místa zavedení síly rovný součinu vzdálenosti místa zavedení od E.O a velikosti síly Příklad – vliv zavedení vzpěry na posouvající sílu a ohyb křídla
Pozemní zatížení - menší aerodynamické síly (n < 1) - síly od podvozku (při uchycení ke křídlu) - setrvačné síly od vlastní konstrukce konstrukční návrhová klesací rychlost:
vkl = 10ft/s (3,5m/s)
Násobek do podvozku: R/G ≈ 2,4 → síla na jedno křídlo ≈ 1,2 G (odpovídá cca 2,5 až 3 hodnoty zatížení na stojánce) Zrychlení při dosednutí při vztlaku = cca 2/3 tíha a = (R/G + 2/3 – 1) ≈ 2,1 m/s2 Měrné zatížení při dosednutí:
qm = qtíha + qsetr = m g + m (R/G + 2/3 -1) = m 3,1g Při dosednutí konstrukční návrhovou klesací rychlostí 10ft/s (3,5m/s) je konstrukce křídla současně zatížena: - lokální silou od podvozku na jedno polokřídlo rovnou cca 1,2 tíhy celého letounu - efektivně trojnásobkem vlastní tíhy křídla od
ZATÍŽENÍ KŘÍDLA - VI Vliv pohonných jednotek a paliva Proudové pohonné jednotky -
Hmotové síly odlehčují aerodanymické zatížení Krouticí moment k EO – rozdíl od momentu tahu a momentu hmotových sil posouvající síla od tíhy Gm + setrvačné síly Sm E.O
T.O
a C.Gm
T tah Gm b
ohybový moment od tíhy Gm + setrvačné síly Sm Sm
Turbovrtulové pohonné jednotky -
menší účinek krutu od tahu gyroskopické momenty vrtule (setrvačné momenty při současné rotace letounu a vrtule - zatížení motorové lože → křídlo)
klonění letounu → zatáčivé gyroskopické momenty od vrtule kolem její svislé zatáčení letounu → klonivé gyroskop. momenty od vrtule kolem její horizontální osy Př.
Pravá zatáčka + pravotočivá vrtule → náklon na hlavu
Vnější palivové nádrže -
charakter zatížení jako pohonné jednotky – závisí na poloze koncové nádrže – max. odlehčovací účinek
Integrální palivové nádrže -
účinky odlehčení spojitým zatížením mpal
posouvající síla od paliva
ohybový moment od paliva
ZATÍŽENÍ KŘÍDLA – VII Vliv dělení integrálních nádrží na odlehčovací moment 2 nádrže
nejlepší 2 nádrže
3 nádrže
Dělení ovlivněno konstrukcí, polohou pohonných jednotek, ….
Samobuzené kmitání – FLUTTER Podstata Buzení aerodynamickými silami kmitavého pohybu křídla vyvolané náhodným impulsem do konstrukce (např. poryv). Velikost a směr aerodynamické síly jsou závislý na rychlosti letu a frekvenci kmitání – aerodynamické síly budí nebo tlumí. Kritická rychlost flutteru – aerodynamické, setrvačné, elastické a tlumení v konstrukci ustálený harmonické (stálá amplitudy) kmity – mez dynamické stability Formy flutteru - více stupňový volnosti tzv. klasický (torzně ohybové kmity + kormidlo) NEBEZPEČNÝ!!! - může nastat v režimech běžného provozního zatížení Ohybově – torzní flutter
- jednostupňový flutter - odtrhový (torzní kmity při vysokých úhlech náběhu - transsonický (kmitání panelů, kormidel v oblasti M = 1) Prostředky zvyšující odolnost proti flutteru - tuhost konstrukce (zejména torzní) - minimalizace vzdálenosti těžištní osy za elastickou (T:O < E.O … flutter nenastane - těžiště přídavných hmot na křídle (nádrže, podvěsy, pohon. jednotky) před E.O.
