Gdje je kobilica aviona? Kobilica aviona: dizajn

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-12-17 10:20

Čak i osoba koja nikada nije vidjela more vjerovatno zna riječ na rastanku: "Sedam stopa ispod kobilice." I tu nema pitanja. Kobilica broda je najvažniji konstruktivni dio na koji su pričvršćeni mnogi dijelovi njegovog trupa. Ali da li neko zna gde se nalazi kobilica aviona i čemu služi?

Šta je ovo?

Ovo je "organ" stabilnosti, koji vam omogućava da držite avion na datom kursu. Za razliku od brodova, kobilica aviona je sastavni dio vertikalne repne peraje. Na dnu trupa nema kobilice za avione! Ali postoji jedna suptilnost. Činjenica je da je ovaj dio čvrsto povezan sa pogonskim elementima trupa, pa stoga još uvijek postoji nešto zajedničko u morskom i zračnom smislu. Dakle, gdje je kobilica aviona? Jednostavno rečeno, ovo je okomiti dio repa.

Postavljen je nepomično, fiksiran u tri tačke, simetričan u odnosu na središnju liniju aviona. Po izgledu, ovaj detalj ima oblik idealnog trapeza. Po pravilu, kobilica aviona se sastoji od krakova, rebara i kože. Ova shema je klasična, malo promijenjenaod pojave prvog aviona. Prednji krak je postavljen koso (u pravilu).

Izgledi

Najčešće je kobilica jednostruka, ali u nekim slučajevima je napravljena dvostruka, pa čak i trostruka (na propelerskim bombarderima). U potonjem slučaju, to je potrebno kako bi se osigurala visoka smjerna stabilnost teške mašine. Inače, svi avioni su podijeljeni u tri tipa prema lokaciji kobilice:

• Izgrađen u normalnom uzorku. Takva je, na primjer, kobilica aviona A321.
• "Patke", odnosno avion kod kojeg se horizontalni rep kobilice nalazi ispred krila.
• "Tailless". Od kobilice ostaje samo okomiti rep, horizontalni eleroni su potpuno odsutni.

Naravno, posljednje dvije varijante su više karakteristične za "zajednicu" vojnih aviona, jer je takvo postavljanje kobilice neophodno da bi se avionu dala posebno velika manevarska sposobnost.

U nekim slučajevima se koriste i složeniji dizajni. Na primjer, podkobilice (oni su također trbušne kobilice). Koriste se na nekim nadzvučnim avionima gdje je održavanje savršene stabilnosti tokom leta od vitalnog značaja. Dakle, ispod kobilice aviona (tu je, već smo saznali) dolazi do dodatnog i masovnog priliva. Češća situacija je kada se horizontalno perje repa općenito mora prenijeti na sam vrh kobilice. Ovo se dešava ako su motori ugrađeni na zadnjem delu aviona. Takav dijagram se može vidjeti, na primjer, udomaći teretno-putnički avion "Il".

Za šta služi?

Kao što znate, mirno vrijeme je nevjerovatna rijetkost koja se ne događa više od nekoliko puta godišnje. U većini slučajeva postoji vjetar, a njegova jačina i smjer mogu dramatično varirati. Kada letelica leti, udari vjetra mogu uvelike utjecati na smjer i kurs. Vazduhoplov mora biti projektovan tako da se sam vraća u stabilan položaj. Samo u ovom slučaju je moguć bezbedan let.

Glavna svrha

Glavno pravilo za projektovanje kobilice je da se ona postavi na takav način da ni pod kojim okolnostima ne padne u trag sa krila. U suprotnom je moguće oštro narušavanje smjerne stabilnosti, au najtežim situacijama fizička deformacija i uništenje cijele repne jedinice. Dakle, glavna svrha kobilice je održavanje stabilnosti smjera.

Dizajn mnogih aviona je takav da je ovaj dio pomičan. Podešavanjem progiba kobilice, posada kontrolira smjer kursa. Izuzetak su vojni zrakoplovi, na kojima su motori s kontroliranim vektorom potiska odgovorni za promjenu smjera leta. U njihovom slučaju, praviti pokretnu kobilicu od aviona (ima fotografija u članku) je glupo, jer su preopterećenja tokom manevrisanja takva da će se jednostavno srušiti.

Koju vrstu stabilnosti pruža kobilica?

Postoje tri vrste stabilnosti, zbog kojih je kobilica uključena u dizajn aviona:

• Track.
• Longitudinalno.
• poprečno.

Pozabavimo se svim ovim varijantama detaljnije. Dakle, stabilnost pravca. Treba imati na umu da će u slučaju gubitka uzdužne stabilnosti trupa u letu, avion još neko vrijeme nastaviti da leti naprijed zbog inercijalne sile. Nakon toga, strujanje zraka počinje teći u stražnji dio aviona, koji se nalazi iza centra gravitacije. Kobilica u ovom slučaju sprečava pojavu rotacione sile koja tera letelicu da se rotira oko svoje ose.

Longitudinalna stabilnost. Pretpostavimo da avion leti u normalnom režimu, centar gravitacije se poklapa sa centrom pritiska na njegov trup. U ovom trenutku na njegov trup djeluju i višesmjerne sile koje nastoje razmjestiti tijelo aviona. Lift i gravitacija djeluju istovremeno. Kobilica aviona (videćete fotografiju ovog dela u članku) obezbeđuje ravnotežu, koja je u ovom konkretnom slučaju veoma nestabilna. Normalan let bez repa, kobilice i stabilizatora je nemoguć.

Ostala održivost

Smična stabilnost. Generalno, ovaj faktor je logičan nastavak prethodnog svojstva. Kada višesmjerne sile djeluju na krilo i bočne stabilizatore kobilice, one "pokušavaju" da prevrnu letjelicu. Oblik krila tome se suprotstavlja: ako ih pogledate iz daljine, podsjećaju na slovo "U" sa jako razdvojenim gornjim "rogovima". Ovaj obrazac omogućava samokorekciju pozicijeletelica u svemiru. Kobilica pomaže u održavanju bočne stabilnosti.

Imajte na umu da avionima sa zamašenim krilima nije potrebna toliko kobilica…pri velikim brzinama. Ako padne, tada dolazi do eksponencijalnog porasta sila protudjelovanja. Stoga je za ove strojeve vrlo bitna najizdržljivija i najlakša kobilica koja može izdržati tako velika opterećenja. I kako to možete dobiti? Hajde da razgovaramo o ovome.

Karakteristike stvaranja modernih aviona

Trenutno se stručnjaci Rosaviation-a i njihove strane kolege fokusiraju na izradu dijelova aviona (uključujući kobilicu) od velikih dijelova napravljenih od najnovijih kompozitnih materijala.

Udio ovih jedinjenja u dizajnu modernih aviona stalno raste. Prema informacijama stručnjaka, njihov volumenski udio već dostiže od 25% do 50%, a mali nekomercijalni avioni mogu se čak sastojati od plastike i kompozita za 75%. Zašto je ovaj pristup toliko raširen u vazduhoplovstvu? Činjenica je da ista kobilica Boeingovog aviona, napravljena od polimernih "legura", ima vrlo malu težinu, vrlo veliku čvrstoću i resurs koji je jednostavno nerealno postići korištenjem standardnih materijala.

Glavni materijali

Najopravdanija upotreba kompozita u dizajnu ne samo repa, već i krila i elemenata snage trupa, koji moraju biti ne samo vrlo jaki, već i dovoljnofleksibilan. Inače, vjerovatnoća uništenja konstrukcije pod djelovanjem opterećenja leta ne može se isključiti.

Ali nije uvijek bilo ovako. Dakle, ponos sovjetske avionske industrije, avion Tu-160, poznat i kao Bijeli labud ili Blackjack, ima kobilicu napravljenu od … legura titanijuma. Ovako specifičan i izuzetno skup materijal odabran je zbog ogromnih opterećenja na dizajn ove mašine, koja je do danas zadržala titulu najtežeg bombardera u službi. Ali ipak, tako radikalan pristup stvaranju kobilice je rijedak, pa se danas dizajneri moraju mnogo češće baviti jednostavnijim kompozitnim materijalima.

S kojim izazovima se suočavate kada kreirate kompozitnu kobilicu?

U procesu razvoja domaći dizajneri morali su riješiti čitav niz složenih zadataka:

• Razrađeno je kreiranje velikih dijelova kobilice i druge opreme od karbonskih vlakana metodom infuzije.
• Takođe smo morali skoro potpuno preispitati i preurediti glavne faze proizvodnje, koje nisu bile dizajnirane za upotrebu kompozitnih materijala.

Ostale karakteristike

U proizvodni proces uveden je najnoviji softver (FiberSim), koji omogućava postizanje najvišeg stepena automatizacije. Osim toga, sada se kobilica zrakoplova, čiji je dizajn opisan u članku, može napraviti pomoću tehnologija gdje praktički nema crteža. Izrada ovog dijela ovim pristupom je sljedećanačin:

• Dizajniranje ili odabir gotovog modela. Danas je kobilica (uglavnom) dizajnirana u potpuno automatskom načinu rada, bez učešća "ljudskih" programera.
• Sečenje korišćenih materijala, takođe se vrši u automatskom režimu.
• U automatskom režimu postavljaju se sirovine koje se koriste za izradu kobilice i njenih strukturnih delova.
• Polaganje slojeva se vrši robotskim mehanizmima kontrolisanim kompjuterskim programom.

Pored toga, moderan pristup proizvodnji kobilica sugerira sljedeće:

• Kontinuirana izgradnja prototipova koji se testiraju u najtežim uslovima.
• Razvijaju se tehnologije ispitivanja bez razaranja koje omogućavaju kontinuirano praćenje stanja kobilice na avionu.

Napredne metode za kreiranje repne jedinice aviona MS-21

U ne tako davnoj prošlosti, avioindustrija je bila bukvalno zapanjena najavom domaćih proizvođača da razvijaju potpuno novi avion, MS-21. Njegova neuobičajenost je u tome što je ovo skoro u posljednje tri decenije prvi domaći automobil za letove unutar zemlje. Tokom njegove proizvodnje testirane su mnoge najnovije tehnologije koje su u velikoj mjeri uticale na inovativne karakteristike kobilice i cijelog repnog sklopa.

Razvijajući i proizvodeći keson kobilice aviona MS-21, domaći stručnjaci su uspjeli postići sljedeće:

• Potpuna automatizacija rezanja svih dijelova i sirovina koje se koriste u proizvodnji. Zbog toga je bilo moguće postići najmanje 50% smanjenje ukupne cijene cijele repne jedinice, a posebno kobilice.
• ProDirector softver se koristi u proizvodnji repne jedinice, što vam omogućava da postignete savršenu preciznost u obradi dijelova. Ovo omogućava stvaranje ne samo jakih, već i izuzetno laganih kobilica.
• Takođe, kobilica modernog aviona je kreirana tehnikom dvostruke zakrivljenosti. Zahvaljujući njima moguće je postići višesmjernu debljinu u onim područjima gdje je potrebno dodatno konstruktivno ojačanje (ispod kobilice aviona).
• Čak i veliki dijelovi kobilice danas se mogu "pržiti" u posebnim autoklavima. Rezultat su izuzetno jake i krute komponente koje mogu izdržati opterećenja bilo kojeg stepena.
• Kontrolu geometrije delova takođe kontrolišu složeni kompjuterizovani sistemi.

Ostale karakteristike

Usled upotrebe novih tehnologija i tehnika, radni intenzitet izrade repne jedinice i kobilice smanjen je za 50-70%. Danas je više od četiri hiljade dijelova kobilice i repa prošlo državna ispitivanja.

Glavno dostignuće je razvoj pouzdane i jednostavne tehnologije za proizvodnju delova kobilice dimenzija 7,6 x 2,5 m. Trenutno su već počeli da se isporučuju u Irkutsku avijacionu tvornicu. Izrađuju se od savremenih kompozitnih materijala, a karakteristike ovog procesa već su privukle interesovanje vodećih stranih proizvođača vazduhoplovne opreme.

Moderna pitanja

Zašto smo proveli toliko vremena raspravljajući o modernim načinima dizajniranja i izgradnje kobilice? Činjenica je da je od 60-ih godina prošlog stoljeća postalo potpuno jasno da je daljnje povećanje brzinskih performansi zrakoplova moguće samo ako se poveća njihova čvrstoća i uvedu u proizvodnju potpuno nove vrste polimernih materijala. Problem sa avionima najnovijih generacija je što je njihov dizajn (a posebno kobilica) veoma podložan "zamoru". Zbog toga su oko 70-ih godina prošlog veka razvijene brojne metode za praćenje stanja krila i repa.

Proizvodni zahtjevi su također visoki. Svaka serija dijelova je podvrgnuta najtežim preopterećenjima na vibracionim stalcima, testirana temperaturama i pritiskom. I to nije iznenađujuće, budući da je i najmanja pukotina naknadno prepuna smrti stotina putnika.

Pa ste saznali gdje je kobilica aviona i čemu služi!