WikiDer > Wingbox

Wingbox

В крыло из самолет относится к основной несущей конструкции крыла, которая образует структурный центр крыльев, а также точку крепления для других компонентов крыла, таких как закрылки передней кромки, закрылки задней кромки и устройства законцовки крыла. Крыльчатка продолжается за пределами видимого корни крыльев и взаимодействует с фюзеляж в центральный кессон крыла, который образует структурное ядро ​​самолета.

Крыльчатка называется так, потому что во многих конструкциях сочетание передней и задней части лонжероны крыла и верхняя и нижняя обшивки крыла вместе образуют естественную форму «коробки», проходящую через крыло.[1] В то время как внутренняя конструкция крыла обычно обеспечивает большую часть прочности за счет комбинации лонжеронов, нервюр и стрингеров, внешняя обшивка также обычно несет часть нагрузок. На многих самолетах внутренний объем кессона крыла также используется для хранения топлива, которое обычно называют мокрое крыло дизайн.[1]

В последние годы наблюдается рост использования композитные материалы внутри подкрылка; эта тенденция в основном преследовалась для достижения меньшего веса по сравнению с конструкциями, использующими только обычные материалы.[2][3] Конкретно, углеродное волокно стал популярным материалом благодаря очень высокому удельному весу.[4] В январе 2017 года европейский аэрокосмический конгломерат Airbus Group объявили, что создали первый в мире цельный композитный центральный кессон крыла, заявив, что он обеспечивает 20-процентное снижение стоимости производства за счет более простой сборки.[5]

Оценка и тестирование

Из-за своей решающей конструктивной роли кессон крыла подвергается тщательному анализу и проверке, чтобы быть уверенным в его возможностях, а также для достижения оптимальных характеристик. Таким образом, аэрокосмическими инженерами разработаны различные методы расчета и проверки соответствующих напряжений, которые используются производителями самолетов.[1] Использование все более эффективных расчетов и испытаний напрямую связано с созданием более легких и эффективных крыльев.[2] Во второй половине двадцатого века использование системы автоматизированного проектирования (CAD) технологии стали обычным явлением в аэрокосмических программах; как таковые, программные пакеты, такие как CATIA играет важную роль в процессе проектирования и производства.[1]

Кроме того, в процессе сертификации обычно требуется физическая проверка конструктивных характеристик кессона крыла. гражданские авиалайнеры посредством органы сертификации. Соответственно, производители самолетов обычно производят нелетные испытательные образцы, которые подвергаются наземным испытаниям, оказывая нагрузки до 1,5 раз превышающие максимальные аэродинамические силы, которые могут возникнуть в любой момент на протяжении всего срока службы.[6] Разрушающие испытания элементов крыла проводились с первых дней развития авиации, хотя применяемые конкретные методы становились все более изощренными, особенно с момента изобретения тензодатчик в 1938 году, который широко использовался в аэрокосмической промышленности с Вторая мировая война.[7]

Неразрушающие испытания также выполняются не только во время первоначального процесса сертификации, но часто на протяжении всего жизненного цикла отдельного воздушного судна для защиты от усталостных отказов или для проверки возможных причиненных повреждений.[8] Общие методы включают визуальный осмотр, ультразвуковой тестирование рентгенографический тестирование электромагнитный тестирование акустический выбросы и шеарография.[9][10] Иногда с помощью таких методов определяется необходимость замены кессона крыла отдельного самолета; Хотя это довольно интенсивная и дорогостоящая процедура, приводящая к тому, что эксплуатанты часто предпочитают вместо этого прекращать срок эксплуатации воздушного судна, такие замены иногда выполняются.[11][12] Летом 2019 г. ВВС США был вынужден заземлить более 100 своих Lockheed Martin C-130 Геркулес транспортный самолет при обнаружении чрезмерного растрескивания кессона крыла для проверки и ремонта.[13] Самолеты, рассчитанные на длительный срок службы, часто получали замену кессонов крыла в рамках программ продления срока службы.[14]

Рекомендации

  1. ^ а б c d Immanuvel, D .; Арулсельван, К .; Maniiarasan, P .; Сентилкумар, С. (2014). «Анализ напряжений и оптимизация веса конструкции крыла, подверженной летным нагрузкам» (PDF). Международный журнал инженерии и науки (IJES). 3 (1): 33–40. ISSN 2319–1813 Проверять | issn = ценить (помощь).
  2. ^ а б Moors, G .; Kassapoglou, C .; de Almeida, S.F.M .; Феррейра, C.A.E. (2019). «Конструкция композитного кессона крыла уступает весу: влияние различных вариантов дизайна». CEAS Aeronaut Jpournal. 10: 403–417. Дои:10.1007 / s13272-018-0321-4.
  3. ^ Оливери, Винченцо; Зукко, Джованни; Пеэтерс, Даниэль; Клэнси, Героид; Телфорд, Роберт; Рухи, Мохаммад; Макхейл, Сиаран; О’Хиггинс, Ронан; Янг, Тревор; Уивер, Пол (апрель 2019 г.) [2 января 2019 г.]. «Проектирование, изготовление и испытание на месте консолидированного термопластичного крыла переменной жесткости». Журнал AIAA. 57 (4): 1–13. Дои:10.2514 / 1.J057758.
  4. ^ Каннингем, Джастин (13 июня 2014 г.). «Аэрокосмическая промышленность переходит на крылья из углеродного волокна». Инженерные материалы.
  5. ^ «Новый дизайн кессона центрального крыла Airbus открывает большие перспективы для самолетов будущего». Airbus Group. 13 января 2017.
  6. ^ «Боинг успешно завершил разрушительные испытания крыла 787». Мир композитов. 17 ноября 2008 г. Архивировано с оригинал на 2011-09-29. Получено 2011-08-31.
  7. ^ Ховерстен, Пол (30 апреля 2009 г.). "Тогда и сейчас: в стрессе". Журнал Air & Space.
  8. ^ Снайдер, Х. Лоуренс; Reeder, Franklin L .; Диркин, Уильям (июль 1972 г.). Испытания на остаточную прочность и распространение трещин на центральном крыле самолета C-130 с усталостными повреждениями, вызванными эксплуатацией (PDF) (Отчет). НАСА. Архивировано из оригинал (PDF) на 2015-02-17.
  9. ^ Голизаде, С. (2016). «Обзор методов неразрушающего контроля композитных материалов». Структурная целостность процедур. 1: 50–57. Дои:10.1016 / j.prostr.2016.02.008.
  10. ^ Bayraktar, E .; Антолович, С.Д .; Батиас, К. (12 сентября 2008 г.). «Новые разработки в области неразрушающего контроля композитных материалов и приложений в машиностроении». Журнал технологий обработки материалов. 206 (1–3): 30–44. Дои:10.1016 / j.jmatprotec.2007.12.001.
  11. ^ Хаусман, Дамиан (15 ноября 2006 г.). «Центр авиационной логистики модернизирует центральные кессоны на самолетах С-130». Материальное командование ВВС.
  12. ^ "Сохранение полета C-130: замена центральной коробки крыла". Defense Industry Daily. 4 апреля 2007 г.
  13. ^ Инсинна, Валери (8 августа 2019 г.). «ВВС США приостанавливают выполнение полетов более чем на сотню самолетов C-130 из-за« нетипичного »взлома». Новости обороны.
  14. ^ Томкинс, Ричард (18 июля 2017 г.). "Marshall Aerospace and Defense задействована в работе над C-130J". UPI.