სად არის თვითმფრინავის კილი? თვითმფრინავის კილი: დიზაინი

2024 ავტორი: Howard Calhoun | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2023-12-17 10:32

ადამიანმაც კი, ვისაც ზღვა არასოდეს უნახავს, ალბათ იცის განშორების სიტყვა: "შვიდი ფუტი კელის ქვეშ". და აქ კითხვები არ არის. გემის კილი არის ყველაზე მნიშვნელოვანი სტრუქტურული ნაწილი, რომელზეც მისი კორპუსის მრავალი ნაწილია მიმაგრებული. მაგრამ ვინმემ იცის სად მდებარეობს და რისთვის ემსახურება თვითმფრინავის კილი?

რა არის ეს?

ეს არის სტაბილურობის "ორგანო", რომელიც საშუალებას გაძლევთ შეინახოთ თვითმფრინავი მოცემულ კურსზე. გემებისგან განსხვავებით, თვითმფრინავის კილი ვერტიკალური კუდის ფარფლის განუყოფელი ნაწილია. ფიუზელაჟის ბოლოში არ არის თვითმფრინავის კილი! მაგრამ არის ერთი დახვეწილობა. ფაქტია, რომ ეს ნაწილი მჭიდროდ არის დაკავშირებული ფიუზელაჟის ენერგეტიკულ ელემენტებთან და, შესაბამისად, მაინც არის რაღაც საერთო ზღვისა და ჰაერის თვალსაზრისით. მაშ, სად არის თვითმფრინავის კილი? მარტივად რომ ვთქვათ, ეს არის კუდის ვერტიკალური ნაწილი.

ის მოთავსებულია უმოძრაოდ, ფიქსირდება სამ წერტილში, სიმეტრიულად თვითმფრინავის ცენტრალური ხაზის მიმართ. გარეგნულად ამ დეტალს იდეალური ტრაპეციის ფორმა აქვს. როგორც წესი, თვითმფრინავის კილი შედგება შპრიცის, ნეკნებისა და კანისგან. ეს სქემა კლასიკურია, ცოტა შეცვლილიაპირველი თვითმფრინავის გამოჩენის შემდეგ. წინა შუბი მოთავსებულია ირიბად (როგორც წესი).

განლაგება

ყველაზე ხშირად, კილი არის ერთჯერადი, მაგრამ ზოგიერთ შემთხვევაში იგი მზადდება ორმაგად და სამმაგადაც კი (პროპელერის ბომბდამშენებზე). ამ უკანასკნელ შემთხვევაში, ეს საჭიროა მძიმე მანქანის მაღალი მიმართულების სტაბილურობის უზრუნველსაყოფად. სხვათა შორის, ყველა თვითმფრინავი იყოფა სამ ტიპად კილის ადგილმდებარეობის მიხედვით:

• აშენებული ნორმალური ნიმუშით. მაგალითად, ასეთია A321 თვითმფრინავის კილი.
• "იხვები", ანუ თვითმფრინავი, რომელშიც ფრთების წინ არის კელის ჰორიზონტალური კუდი.
• "უკუდო". კილიდან მხოლოდ ვერტიკალური კუდი რჩება, ჰორიზონტალური ალერონები სრულიად არ არის.

რა თქმა უნდა, ეს უკანასკნელი ორი სახეობა უფრო მეტად ახასიათებს სამხედრო თვითმფრინავების "საზოგადოებას", რადგან კელის ასეთი განლაგება აუცილებელია თვითმფრინავს განსაკუთრებით მაღალი მანევრირების მისაცემად.

ზოგიერთ შემთხვევაში გამოიყენება კიდევ უფრო რთული დიზაინი. მაგალითად, ქვედა კილის კედები (ისინი ასევე არიან ვენტრალური კილები). ისინი გამოიყენება ზოგიერთ ზებგერით თვითმფრინავზე, სადაც ფრენის დროს სრულყოფილი სტაბილურობის შენარჩუნება სასიცოცხლოდ მნიშვნელოვანია. ამრიგად, თვითმფრინავის კილის ქვეშ (აქ, უკვე გავარკვიეთ) დამატებითი და მასიური შემოდინება ხდება. უფრო გავრცელებული სიტუაციაა, როდესაც კუდის ჰორიზონტალური ქლიავი ზოგადად უნდა გადავიდეს კელის ზედა ნაწილში. ეს ხდება იმ შემთხვევაში, თუ ძრავები დამონტაჟებულია თვითმფრინავის უკანა მხარეს. ასეთი დიაგრამა შეიძლება ნახოთ, მაგალითად, ქშიდა სატვირთო-სამგზავრო თვითმფრინავი "ილ".

რისთვის არის?

მოგეხსენებათ, მშვიდი ამინდი წარმოუდგენელი იშვიათობაა, რომელიც ხდება არა უმეტეს წელიწადში რამდენჯერმე. უმეტეს შემთხვევაში, არის ქარი და მისი სიძლიერე და მიმართულება შეიძლება მკვეთრად განსხვავდებოდეს. როდესაც თვითმფრინავი დაფრინავს, ქარის ნაკადი შეიძლება დიდად იმოქმედოს მიმართულებაზე და კურსზე. თვითმფრინავი უნდა იყოს შექმნილი ისე, რომ დამოუკიდებლად დაბრუნდეს სტაბილურ მდგომარეობაში. მხოლოდ ამ შემთხვევაშია შესაძლებელი უსაფრთხო ფრენა.

მთავარი მიზანი

კილის დიზაინის მთავარი წესი არის მისი განთავსება ისე, რომ ის არავითარ შემთხვევაში არ მოხვდეს ფრთიდან ზემოდან. წინააღმდეგ შემთხვევაში, შესაძლებელია მიმართულების სტაბილურობის მკვეთრი დარღვევა, ხოლო ყველაზე მძიმე სიტუაციებში, ფიზიკური დეფორმაცია და კუდის მთლიანი ნაწილის განადგურება. ასე რომ, კელის მთავარი დანიშნულება არის მიმართულების სტაბილურობის შენარჩუნება.

ბევრი თვითმფრინავის დიზაინი ისეთია, რომ ეს ნაწილი მოძრავია. კილის გადახრის რეგულირებით, ეკიპაჟი აკონტროლებს კურსის მიმართულებას. გამონაკლისს წარმოადგენს სამხედრო თვითმფრინავი, რომელზედაც კონტროლირებადი ბიძგის ვექტორიანი ძრავები პასუხისმგებელნი არიან ფრენის მიმართულების შეცვლაზე. მათ შემთხვევაში, თვითმფრინავის მოძრავი კილის გაკეთება (სტატიაში არის მისი ფოტო) სისულელეა, რადგან მანევრირებისას გადატვირთვები ისეთია, რომ ის უბრალოდ იშლება.

რა სახის სტაბილურობას უზრუნველყოფს კილი?

არსებობს სტაბილურობის სამი ტიპი, რისთვისაც კილი შედის თვითმფრინავის დიზაინში:

• ტრეკი.
• გრძივი.
• განივი.

მოდით უფრო დეტალურად გავუმკლავდეთ ყველა ამ ჯიშს. ასე რომ, მიმართულების სტაბილურობა. უნდა გვახსოვდეს, რომ ფრენის დროს ფიუზელაჟის გრძივი მდგრადობის დაკარგვის შემთხვევაში, თვითმფრინავი კვლავ განაგრძობს წინ ფრენას გარკვეული დროის განმავლობაში ინერციული ძალის გამო. ამის შემდეგ, ჰაერის ნაკადი იწყებს გაშვებას თვითმფრინავის უკანა ნაწილში, რომელიც მდებარეობს სიმძიმის ცენტრის უკან. ამ შემთხვევაში კილი ხელს უშლის მბრუნავი ძალის წარმოქმნას, რომელიც აიძულებს თვითმფრინავს ბრუნოს თავისი ღერძის გარშემო.

გრძივი სტაბილურობა. დავუშვათ, რომ თვითმფრინავი დაფრინავს ნორმალურ რეჟიმში, სიმძიმის ცენტრი ემთხვევა მის ფიუზელაჟზე ზეწოლის ცენტრს. ამ მომენტში, მის ფიზელაჟზე ასევე მოქმედებს მრავალმხრივი ძალები, რომლებიც მიდრეკილნი არიან თვითმფრინავის კორპუსის განლაგებისკენ. ამწე და გრავიტაცია ერთდროულად მოქმედებენ. თვითმფრინავის კილი (ამ ნაწილის ფოტოს ნახავთ სტატიაში) უზრუნველყოფს ბალანსს, რომელიც ამ კონკრეტულ შემთხვევაში ძალიან არასტაბილურია. ნორმალური ფრენა კუდის, კილისა და სტაბილიზატორების გარეშე შეუძლებელია.

სხვა მდგრადობა

წურვის სტაბილურობა. ზოგადად, ეს ფაქტორი წინა ქონების ლოგიკური გაგრძელებაა. როდესაც მრავალმხრივი ძალები მოქმედებენ კილის ფრთასა და გვერდითი სტაბილიზატორების მიმართ, ისინი „ცდილობენ“თვითმფრინავის გადაბრუნებას. ფრთების ფორმა ამას ეწინააღმდეგება: თუ მათ შორიდან შეხედავთ, ისინი წააგავს ასო "U"-ს მკვეთრად გამოყოფილი ზედა "რქებით". ეს ფორმა უზრუნველყოფს პოზიციის თვითშესწორებასთვითმფრინავი კოსმოსში. კილი ხელს უწყობს გვერდითი სტაბილურობის შენარჩუნებას.

გაითვალისწინეთ, რომ ფრთიან თვითმფრინავებს არ სჭირდებათ კისერი… მაღალი სიჩქარით. თუ ის დაეცემა, მაშინ კონტრმოქმედების ძალების ზრდა ხდება ექსპონენტურად. აქედან გამომდინარე, ამ მანქანებისთვის ძალიან მნიშვნელოვანია ყველაზე გამძლე და მსუბუქი კილი, რომელსაც შეუძლია გაუძლოს ასეთ მაღალ დატვირთვას. და როგორ შეიძლება მისი მიღება? მოდით ვისაუბროთ ამაზე.

თანამედროვე თვითმფრინავების შექმნის თავისებურებები

ამჟამად, როსავიაციის სპეციალისტები და მათი უცხოელი კოლეგები ყურადღებას ამახვილებენ თვითმფრინავის ნაწილების შექმნაზე (კილის ჩათვლით) უახლესი კომპოზიტური მასალებისგან დამზადებული დიდი ნაწილებისგან.

ამ ნაერთების წილი თანამედროვე თვითმფრინავების დიზაინში სტაბილურად იზრდება. ექსპერტების ინფორმაციით, მათი მოცულობის წილი უკვე 25%-დან 50%-მდე აღწევს, მცირე ზომის არაკომერციული თვითმფრინავები კი შეიძლება შედგებოდეს პლასტმასისგან და კომპოზიტებისგან 75%-ით. რატომ არის ეს მიდგომა ასე გავრცელებული ავიაციაში? ფაქტია, რომ ბოინგის თვითმფრინავის იგივე კილი, რომელიც დამზადებულია პოლიმერული "შენადნობებისგან", აქვს ძალიან დაბალი წონა, ძალიან მაღალი სიმტკიცე და რესურსი, რომლის მიღწევა უბრალოდ არარეალურია სტანდარტული მასალების გამოყენებით.

მთავარი მასალები

კომპოზიტების ყველაზე გამართლებული გამოყენება არა მხოლოდ კუდის, არამედ ფრთების და ფიუზელაჟის დენის ელემენტების დიზაინში, რომელიც უნდა იყოს არა მხოლოდ ძალიან ძლიერი, არამედ საკმარისადაც.მოქნილი. წინააღმდეგ შემთხვევაში, არ არის გამორიცხული კონსტრუქციის განადგურების ალბათობა ფრენის დატვირთვის მოქმედებით.

მაგრამ ყოველთვის ასე არ იყო. ასე რომ, საბჭოთა ავიაციის ინდუსტრიის სიამაყე, Tu-160 თვითმფრინავი, ასევე ცნობილი როგორც თეთრი გედი ან ბლექჯეკი, აქვს ტიტანის შენადნობებისგან დამზადებული კილი. ასეთი სპეციფიკური და უაღრესად ძვირადღირებული მასალა შეირჩა ამ აპარატის დიზაინზე დაკისრებული უზარმაზარი სტრესის გამო, რომელიც დღემდე ინარჩუნებს სამსახურში ყველაზე მძიმე ბომბდამშენის ტიტულს. მაგრამ მაინც, ასეთი რადიკალური მიდგომა კელის შესაქმნელად იშვიათია და ამიტომ დღეს დიზაინერებს უფრო ხშირად უწევთ საქმე უფრო მარტივ კომპოზიტურ მასალებთან.

რა გამოწვევების წინაშე დგახართ კომპოზიტური კილის შექმნისას?

შემუშავების პროცესში, ადგილობრივ დიზაინერებს უწევდათ რთული ამოცანების მთელი რიგის გადაჭრა:

• კილის და სხვა ნახშირბადის ბოჭკოვანი აღჭურვილობის დიდი ზომის ნაწილების შექმნა ინფუზიის მეთოდით შემუშავებულია.
• ასევე მოუხდა თითქმის მთლიანად გადახედვა და გადამუშავება წარმოების ძირითადი ეტაპების, რომლებიც არ იყო შექმნილი კომპოზიციური მასალების გამოსაყენებლად.

სხვა ფუნქციები

წარმოების პროცესში დაინერგა უახლესი პროგრამული უზრუნველყოფა (FiberSim), რომელიც იძლევა ავტომატიზაციის უმაღლესი ხარისხის მიღწევის საშუალებას. გარდა ამისა, ახლა თვითმფრინავის კილი, რომლის დიზაინი აღწერილია სტატიაში, შეიძლება გაკეთდეს ტექნოლოგიების გამოყენებით, სადაც პრაქტიკულად არ არის ნახატები. ამ ნაწილის წარმოება ამ მიდგომით შემდეგიაგზა:

• დასრულებული მოდელის დიზაინი ან არჩევა. დღეს კილი (ძირითადად) შექმნილია სრულად ავტომატურ რეჟიმში, „ადამიანის“დეველოპერების მონაწილეობის გარეშე.
• მეორადი მასალების ჭრა, ასევე ავტომატურ რეჟიმში.
• ავტომატურ რეჟიმში განლაგებულია ნედლეული, რომელიც გამოიყენება კელისა და მისი სტრუქტურული ნაწილების შესაქმნელად.
• ფენების დაგება ხორციელდება კომპიუტერული პროგრამით კონტროლირებული რობოტული მექანიზმებით.

გარდა ამისა, კელების წარმოების თანამედროვე მიდგომა გვთავაზობს შემდეგს:

• მუდმივი აშენება პროტოტიპების, რომლებიც გამოცდილია უმძიმეს პირობებში.
• ვითარდება არა-დესტრუქციული ტესტირების ტექნოლოგიები, რომლებიც საშუალებას აძლევს თვითმფრინავში კელის მდგომარეობის მუდმივ მონიტორინგს.

მოწინავე მეთოდები MS-21 თვითმფრინავის კუდის განყოფილების შესაქმნელად

არც თუ ისე შორეულ წარსულში, საავიაციო ინდუსტრია ფაქტიურად გაოგნებული იყო ადგილობრივი დეველოპერების განცხადებით, რომ ისინი ავითარებენ სრულიად ახალ თვითმფრინავს, MS-21-ს. მისი უჩვეულოობა ის არის, რომ თითქმის ბოლო სამი ათწლეულის განმავლობაში ეს არის პირველი შიდა მანქანა ქვეყნის შიგნით ფრენებისთვის. მისი წარმოებისას გამოსცადეს მრავალი უახლესი ტექნოლოგია, რამაც დიდწილად იმოქმედა კელისა და მთელი კუდის შეკრების ინოვაციურ მახასიათებლებზე.

MS-21 თვითმფრინავის კეისის შემუშავებითა და წარმოებით, ადგილობრივმა სპეციალისტებმა შეძლეს მიაღწიონ შემდეგს:

• წარმოებაში გამოყენებული ყველა ნაწილისა და ნედლეულის ჭრის სრული ავტომატიზაცია.ამის გამო შესაძლებელი გახდა მთლიანი კუდის და განსაკუთრებით კილის მთლიანი ღირებულების მინიმუმ 50%-იანი შემცირება.
• კუდის ერთეულის წარმოებაში გამოიყენება ProDirector პროგრამული უზრუნველყოფა, რომელიც საშუალებას გაძლევთ მიაღწიოთ სრულყოფილ სიზუსტეს ნაწილების დამუშავებაში. ეს შესაძლებელს ხდის შექმნას არა მხოლოდ ძლიერი, არამედ ძალიან მსუბუქი კილები.
• ასევე, თანამედროვე თვითმფრინავის კილი შექმნილია ორმაგი გამრუდების ტექნიკის გამოყენებით. მათი წყალობით შესაძლებელია მრავალმხრივი სისქის მიღწევა იმ ადგილებში, სადაც საჭიროა დამატებითი სტრუქტურული გამაგრება (თვითმფრინავის კელის ქვეშ).
• კილის დიდი ნაწილის დღესაც კი შესაძლებელია სპეციალურ ავტოკლავებში "შეწვა". შედეგი არის ძალიან ძლიერი და ხისტი კომპონენტები, რომლებსაც შეუძლიათ გაუძლოს ნებისმიერი ხარისხის დატვირთვას.
• ნაწილების გეომეტრიის კონტროლი ასევე კონტროლდება რთული კომპიუტერული სისტემებით.

სხვა ფუნქციები

ახალი ტექნოლოგიებისა და ტექნიკის გამოყენების გამო, კუდის ერთეულისა და კილის შექმნის შრომის ინტენსივობა 50-70%-ით შემცირდა. დღეისათვის კილისა და კუდის ერთეულის ოთხ ათასზე მეტმა ნაწილმა გაიარა სახელმწიფო ტესტები.

მთავარი მიღწევაა სანდო და მარტივი ტექნოლოგიის შემუშავება 7,6 x 2,5 მ ზომის კილის ყუთის ნაწილების წარმოებისთვის. ამჟამად მათი მიწოდება უკვე დაწყებულია ირკუტსკის საავიაციო ქარხანაში. ისინი მზადდება თანამედროვე კომპოზიტური მასალებისგან და ამ პროცესის თავისებურებებმა უკვე მიიპყრო საავიაციო აღჭურვილობის წამყვანი უცხოელი მწარმოებლების ინტერესი.

თანამედროვე საკითხები

რატომ დავხარჯეთ ამდენი დრო კელის დიზაინისა და აგების თანამედროვე გზების განხილვაზე? ფაქტია, რომ გასული საუკუნის 60-იანი წლებიდან სრულიად ცხადი გახდა, რომ თვითმფრინავების სიჩქარის შემდგომი ზრდა შესაძლებელია მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ მათი სიძლიერე გაიზრდება და პოლიმერული მასალების სრულიად ახალი ტიპები შემოვა წარმოებაში. უახლესი თაობის თვითმფრინავების პრობლემა ის არის, რომ მათი დიზაინი (განსაკუთრებით კილი) ძალიან მგრძნობიარეა "დაღლილობისთვის". ამის გამო, დაახლოებით გასული საუკუნის 70-იან წლებში, შემუშავდა მრავალი მეთოდი ფრთის და კუდის მდგომარეობის მონიტორინგისთვის.

წარმოების მოთხოვნები ასევე მაღალია. ნაწილების თითოეული პარტია ექვემდებარება ყველაზე მძიმე გადატვირთვას ვიბრაციულ სადგამებზე, ტესტირება ტემპერატურისა და წნევის მიხედვით. და ეს გასაკვირი არ არის, რადგან ოდნავი ბზარი შემდგომში ასობით მგზავრის სიკვდილით არის სავსე.

მაშ, თქვენ გაიგეთ, სად არის თვითმფრინავის კილი და რისთვის არის ის!