Aliuminio pritaikymas. Lėktuvo dalys: konstrukcijos reikšmė ir veikimo ypatumai Iš ko pagamintas metalinis lėktuvas

ALUMINIUMAS
TRANSPORTUOSE

Visų rūšių transportas žemėje, nuo dviračių iki kosminių raketų, yra pagamintas iš aliuminio. Šis metalas leidžia žmogui judėti dideliu greičiu, plaukti per vandenynus, pakilti į dangų ir palikti mūsų planetos ribas. Transporto sektoriui jau dabar tenka didžiausia pasaulio aliuminio suvartojimo dalis – 27 proc. O ateinančiais metais šis skaičius tik didės.

Aviacija ir kosmosas

Aliuminis amžinai įeis į istoriją kaip metalas, leidęs žmogui skristi. Lengva, tvirta ir lanksti, pasirodė esanti ideali medžiaga kuriant valdomus orlaivius. Ne veltui antrasis aliuminio pavadinimas yra „sparnuotas metalas“.

Šiandien aliuminis sudaro apie 75–80% viso šiuolaikinio orlaivio svorio. Ir pirmasis jo pritaikymas aviacijoje buvo užfiksuotas dar prieš pačių lėktuvų išradimą. Pavyzdžiui, grafas Ferdinandas Zeppelinas iš aliuminio lydinio gamino rėmus savo garsiesiems dirižabliams.

Proveržis, žymėjęs šiuolaikinės aviacijos pradžią, įvyko 1903 m., kai broliai Wrightai pirmą kartą žmonijos istorijoje skrido lėktuvu Flyer 1. To meto automobilių varikliai svėrė per daug, turėjo mažą galią ir nepajėgė pakelti transporto priemonės į orą. Specialiai šiam tikslui buvo sukurtas naujas variklis, kurio dalys, įskaitant cilindrų bloką, buvo išlietos iš aliuminio.

Vėliau „sparnuotas“ metalas pirmojo lėktuvo konstrukcijoje pakeitė medieną, plieną ir kitas medžiagas, o jau 1917 m. garsus vokiečių lėktuvų konstruktorius Hugo Junkersas iškėlė į orą pirmąjį visiškai metalinį orlaivį, kurio fiuzeliažas buvo pagamintas. aliuminio lydinio - duraliuminio, kuriame taip pat yra vario (4,5%), magnio (1,5%) ir mangano (0,5%). Unikalaus lydinio kūrėjas 1909 m. buvo Alfredas Wilmas. Jis taip pat atrado lydinio senėjimo poveikį, kurį sudaro reikšmingas jo stiprumo padidėjimas po ilgo gesinimo.

Duraliuminis

Pirmojo pasaulinio karo metais duraliuminis buvo tikra karinė technika. Jo sudėtis ir terminio apdorojimo technologija buvo laikomos paslaptyje, nes tai buvo svarbiausia konstrukcinė medžiaga orlaivių konstrukcijoje.

Nuo tada aliuminis įgijo pagrindinės aviacijos konstrukcinės medžiagos statusą ir išlaiko šį statusą iki šiol. Keičiasi orlaivių lydinių sudėtis, orlaiviai tobulinami, tačiau pagrindinė orlaivių konstruktorių užduotis išlieka nepakitusi: sukurti lengvą, maksimalios talpos mašiną, naudojant minimalų degalų kiekį ir laikui bėgant nerūdijančią. Būtent aliuminis leidžia inžinieriams pasiekti visas būtinas sąlygas. Aliuminis šiuolaikiniuose orlaiviuose naudojamas pažodžiui visur: fiuzeliažas, sklendės, sparnų ir uodegos konstrukcijos, tvirtinimo sistemos, išmetimo angos konstrukcijos, maitinimo šaltiniai, degalų papildymo strėlės, durys ir grindys, piloto ir keleivių sėdynių rėmai, degalų jungtys, hidraulinės sistemos, salono statramsčiai. , guoliai, instrumentai kabinoje, variklio turbinos ir daug daugiau.

Pagrindiniai aviacijoje naudojami aliuminio lydiniai yra 2xxx, 3xxx, 5xxx, 6xxx ir 7xxx serijos. 2xxx serija rekomenduojama darbui aukštoje temperatūroje ir esant padidintoms lūžimo atsparumo koeficiento reikšmėms. 7xxx serijos lydiniai - skirti eksploatuoti esant žemesnei stipriai apkrautų dalių temperatūrai ir dalims, turinčioms didelį atsparumą įtempių korozijai. Lengvai apkrautiems komponentams naudojami 3xxx, 5xxx ir 6xxx serijų lydiniai. Jie taip pat naudojami hidraulinėse, alyvos ir kuro sistemose.

Plačiausiai naudojamas lydinys yra 7075, sudarytas iš aliuminio, cinko, magnio ir vario. Tai yra stipriausias iš visų aliuminio lydinių, pagal šį rodiklį panašus į plieną, bet 3 kartus lengvesnis.

Lėktuvai surenkami iš lakštų ir profilių, sujungtų tarpusavyje aliuminio kniedėmis, kniedžių skaičius vienoje mašinoje gali siekti kelis milijonus. Kai kuriuose modeliuose vietoj lakštų naudojamos presuotos plokštės, o jei atsiranda įtrūkimas, jis pasieks tik tokios plokštės galą. Pavyzdžiui, didžiausio pasaulyje krovininio lėktuvo An-124-100 Ruslan sparnas, kurio keliamoji galia siekia 120 tonų, susideda iš aštuonių presuoto aliuminio plokščių, kurių kiekvienos plotis yra 9 metrai. Sparno konstrukcija tokia, kad veikia net su dviem sunaikintomis plokštėmis.

Šiandien lėktuvų dizaineriai bando rasti medžiagą, kuri turėtų visus aliuminio privalumus, bet būtų dar lengvesnė. Vienintelis kandidatas, tinkamas šiam vaidmeniui, šiuo metu yra anglies pluoštas. Jį sudaro 5–15 mikronų skersmens siūlai, daugiausia sudaryti iš anglies atomų. Pirmasis tolimųjų reisų keleivinis orlaivis, kurio fiuzeliažas buvo pagamintas tik iš kompozicinių medžiagų, buvo Boeing 787 Dreamliner, kuris pirmąjį komercinį skrydį atliko 2011 m.

Tačiau tokių lėktuvų gamyba yra daug brangesnė nei naudojant aliuminį. Be to, anglies pluoštas neužtikrina tinkamo orlaivių saugos lygio.

Pagrindinės kosminių aliuminio lydinių stiprybės yra atsparumas aukštai ir žemai temperatūrai, vibracinėms apkrovoms ir radiacijai. Be to, jie turi „kriogeninio grūdinimo“ savybę - mažėjant temperatūrai jų stiprumas ir lankstumas tik didėja. Tai yra „titano-aliuminio“, „nikelio-aliuminio“ ir „geležies-chromo-aliuminio“ tipų lydiniai.

Aliuminis pasirodė esąs nepakeičiamas ne tik aviacijoje, bet ir astronautikoje, kur minimalaus svorio ir didžiausio stiprumo derinys yra dar svarbesnis. Pirmojo dirbtinio Žemės palydovo, paleisto SSRS 1957 m., korpusas buvo pagamintas iš aliuminio lydinio.

Ne vienas modernus erdvėlaivis neapsieina be aliuminio – nuo ​​50% iki 90% erdvėlaivio svorio yra pagaminta iš aliuminio lydinio konstrukcijų. Iš jų buvo gaminamas „Space Shuttle“ korpusas, Hablo kosminio teleskopo teleskopinis antenos pluoštas, vandenilio raketų bakai, raketų nosys, viršutinės pakopos konstrukcijos, orbitoje skriejančių kosminių stočių korpusas ir ant jų esančių saulės baterijų tvirtinimo detalės.

Net kietieji raketų stiprintuvai veikia aliuminiu. Tokie greitintuvai pagreitina pirmąjį erdvėlaivio etapą ir susideda iš aliuminio miltelių, oksidatoriaus to paties aliuminio perchlorato pavidalu ir rišiklio. Pavyzdžiui, šiandien galingiausia pasaulyje nešėja „Saturn 5“ (į žemąją Žemės orbitą gali nugabenti 140 tonų krovinių) savo skrydžio metu sudegina 36 tonas aliuminio miltelių.

Automobilių pramonė

Automobilis yra labiausiai paplitusi transporto rūšis pasaulyje. Pagrindinė konstrukcinė medžiaga čia yra palyginti pigus plienas. Tačiau degalų taupymui, CO 2 emisijų mažinimui ir transporto priemonių dizainui tampant pagrindiniais automobilių pramonės prioritetais, aliuminis automobilių pramonėje pradeda vaidinti vis svarbesnį vaidmenį.

2014 metais pasaulinė automobilių pramonė (išskyrus Kiniją) sunaudojo 2,87 mln. tonų aliuminio. Tikimasi, kad iki 2020 metų šis skaičius išaugs iki 4,49 mln. Pagrindiniai šio augimo veiksniai yra tiek padidėjusi pačių automobilių gamyba, tiek padidėjęs aliuminio naudojimas juose.

Kiekvienas automobilio gamyboje naudojamas aliuminio kilogramas sumažina bendrą automobilio svorį vienu kilogramu. Todėl vis daugiau jo dalių gamyba buvo perkelta į aliuminį: variklio aušinimo sistemos radiatoriai, ratlankiai, buferiai, pakabos dalys, variklio cilindrų blokai, transmisijos korpusai ir galiausiai kėbulo dalys - gaubtai, durys ir net visa. rėmelis. Dėl to nuo 1970-ųjų aliuminio dalis bendrame automobilio svoryje nuolat didėjo – nuo ​​35 kg iki šiandienos 152 kg. Ekspertų prognozėmis, iki 2025 metų vidutinis aliuminio kiekis viename automobilyje sieks 250 kg.

Formulė 1

Formulės 1 lenktyninis automobilis, pagal 2015 metų reikalavimus, turi sverti ne mažiau kaip 702 kilogramus. Du trečdaliai šios masės yra aliuminis. Nors korpusas pagamintas iš anglies pluošto, visi vidiniai komponentai ir komponentai yra pagaminti iš „sparnuoto metalo“.

Aliuminis automobilių pramonėje buvo naudojamas beveik nuo šio metalo pramoninio naudojimo pradžios. 1899 metais tarptautinėje parodoje Berlyne buvo pristatytas pirmasis automobilis, kurio kėbulas buvo visiškai pagamintas iš aliuminio – sportinis automobilis Durkopp. O 1901 metais variklis taip pat tapo aliuminiu – jį pagamino garsus vokiečių išradėjas Karlas Benzas, norėdamas dalyvauti lenktynėse Nicoje. 1962 metais legendinis vairuotojas Mickey Thompsonas lenktyniavo Indianapolio 500 lenktynėse su aliuminio varikliu ir pasiekė puikų rezultatą. Daugelis kompanijų vėliau patobulino šį variklį ir naudojo jį įvairiuose masinės gamybos modeliuose ir lenktyniniuose automobiliuose, įskaitant Formulės 1 automobilius. Susidomėjimą aliuminio detalėmis taip pat paskatino aštuntojo dešimtmečio naftos krizė. Priversti nerimauti dėl degalų taupymo, dizaineriai pradėjo keisti plienines dalis lengvesnėmis aliumininėmis, taip sumažindami bendrą automobilio svorį.

Mikis Tompsonas

Indianapolis 500, 1962 m

Range Rover
Naujausias visiškai aliuminio „Range Rover“ modelis yra 39% lengvesnis, arba 420 kilogramų. Tai prilygsta penkių žmonių svoriui.

Aukščiausios klasės automobilių gamintojai pirmieji pradėjo naudoti aliuminį kėbulo gamybai. Taigi pirmasis serijinis automobilis su visiškai aliuminio kėbulu buvo Audi A8, išleistas 1994 m. Po jos sekė kiti prabangūs prekių ženklai – BMW, Mercedes-Benz, Porsche, Land Rover, Jaguar.

2014 metais įvyko dar vienas reikšmingas įvykis pramonei – masiniame segmente pasirodė automobilis su visiškai aliuminio kėbulu. Tai buvo Ford 150, populiariausias pikapas JAV 38 metus. Dėl perėjimo prie aliuminio, automobilis, lyginant su ankstesniu modeliu, tapo 315 kg lengvesnis, todėl gerokai sumažėjo degalų sąnaudos ir CO 2 emisija, taip pat padidėjo naudingoji apkrova ir pagerėjo akceleracijos bei stabdymo dinamika. Tuo pačiu automobilis gavo aukščiausią NHTSA patikimumo įvertinimą – penkias žvaigždes vietoj keturių ankstesniame modelyje.

Pagrindiniai įvairių automobilių dalių gamybos būdai yra liejimas ir štampavimas iš valcuotų lakštų ir juostų. Tačiau kai kurie iš jų pagaminti neįprastu karšto spaudimo smulkių aliuminio miltelių metodu – SAP (sukepinto aliuminio milteliai). Oksiduoti aliuminio milteliai dedami į aliuminio apvalkalą ir kaitinami iki šiek tiek žemesnės nei metalo lydymosi temperatūros ir karštai presuojami. Gauti gaminiai yra labai patvarūs ir naudojami ten, kur reikalingos detalės veikti aukštoje temperatūroje su mažu trinties koeficientu – pavyzdžiui, taip gaminami variklio stūmokliai.

Tesla
Visiškai pažangi Tesla apsauga susideda iš trijų lygių. Pirmoji – specialios formos tuščiavidurė aliuminio sija, kuri arba išmeta ant kelio gulintį daiktą, arba sušvelnina smūgį. Antroji – titano plokštė, apsauganti pažeidžiamiausius automobilio priekyje esančius komponentus. Trečias – iš presuoto aliuminio pagamintas skydas, kuris išsklaido smūgio energiją ir, jei kliūtis tvirta ir nepajudinama, pakelia automobilį virš jos.

Kita puiki aliuminio savybė yra ta, kad jis puikiai sugeria smūgius ir tai daro dvigubai efektyviau nei plienas. Štai kodėl automobilių gamintojai jau seniai naudoja šį metalą buferiams. Revoliucinio „Tesla“ elektromobilio apačioje sumontuoti 8 mm neperšaunami šarvai iš aliuminio lydinių, kurie apsaugo akumuliatoriaus skyrių ir garantuoja saugumą važiuojant 200 km/h greičiu. Neseniai įmonė savo automobiliuose įdiegė papildomą aliuminio-titano apsaugą, kuri leidžia automobiliui tiesiogine to žodžio prasme sunaikinti kliūtis iš betono ir grūdinto plieno, kurios patenka po ratais, išlaikant valdomumą.

Aliuminio kėbulas turi pranašumų prieš plieninį kėbulą saugumo požiūriu dar ir dėl to, kad deformacijos aliuminio konstrukcijose yra lokalizuotos kompaktiškose vietose, neleidžiant deformuotis kitoms kėbulo dalims ir išlaikant maksimalų saugumą tos automobilio dalies, kurioje yra keleiviai.

Ekspertai teigia, kad automobilių gamintojai per ateinantį dešimtmetį gerokai padidins aliuminio naudojimą savo modeliuose. „Sparnuotas metalas“ bus naudojamas dideliais kiekiais kėbulo dalyse arba viso korpuso gamybai.

Tuo pačiu metu daugelis automobilių kompanijų šiandien sutaria su aliuminio gamintojais dėl uždaro ciklo gamybos sukūrimo, kai atsarginės dalys naujiems automobiliams sukuriamos iš perdirbtų automobilių aliuminio dalių. Sunku įsivaizduoti aplinkai draugiškesnį pramoninės gamybos būdą.

Geležinkelio transportas

Aliuminis geležinkelių transporte pradėtas naudoti beveik iš karto po to, kai susikūrė pati aliuminio pramonė. 1894 metais Niujorko, Niu Heiveno ir Hartfordo geležinkeliai, tuomet priklausę bankininkui Johnui Pierpont Morganui, pradėjo gaminti specialius lengvus keleivinius automobilius su aliuminio sėdynėmis.

Tačiau iš pradžių aliuminis paklausiausias pasirodė krovinių gabenimo segmente, kur traukiniui reikalingas kuo mažesnis svoris, leidžiantis pervežti didesnį krovinių kiekį.

Pirmieji krovininiai automobiliai, pagaminti tik iš aliuminio, buvo pagaminti 1931 metais JAV. Tai buvo bunkeris - automobilis biriems ir granuliuotiems kroviniams gabenti, kurio kėbulas yra piltuvo formos su iškrovimo liukais apačioje. Šiandien tokių automobilių gamybai daugiausia naudojami 6xxx serijos lydiniai – jie turi padidintą stiprumą ir atsparumą korozijai.

Šinkansenas
Pirmasis pasaulyje greitasis traukinys pasirodė Japonijoje 1964 m. Jis skriejo tarp Tokijo ir Osakos ir 515 km atstumą įveikė per 3 valandas 10 minučių, įsibėgėdamas iki 210 km/val. Šinkansenas leido išspręsti opią šio regiono, kuriame gyveno daugiau nei 45 mln.

Šiandien aliumininiais automobiliais gabenamos anglis, cisternomis vežamos įvairios rūdos ir mineralai, taip pat grūdai. Taip pat yra vagonų, skirtų gatavų prekių, pavyzdžiui, naujų automobilių, gabenimui iš gamyklos į automobilių saloną.

Aliuminis krovininis vagonas yra trečdaliu lengvesnis už plieninį. Didesnė pradinė jo savikaina vidutiniškai atsiperka per pirmuosius dvejus eksploatacijos metus dėl didesnio krovinio gabenimo. Tuo pačiu metu aliuminis, skirtingai nei plienas, nėra atsparus korozijai, todėl aliuminio automobiliai yra patvarūs ir per 40 naudojimo metų praranda tik 10% savo vertės.

Keleiviniame geležinkelių transporte aliuminis leidžia gaminti automobilius, kurie yra trečdaliu lengvesni nei jų plieniniai analogai. Metro ir priemiestinių traukinių, kuriems būdingi dažni sustojimai, atveju tai leidžia žymiai sutaupyti energijos, išleidžiamos greitinant traukinį. Be to, aliuminio automobilius lengviau gaminti ir juose yra žymiai mažiau dalių.

Tolimųjų reisų geležinkelių transporte aliuminis aktyviai naudojamas greitųjų traukinių gamyboje, kurių aktyvus naudojimas pasaulyje prasidėjo devintajame dešimtmetyje. Tokie traukiniai pasiekia iki 360 km/h ir didesnį greitį. Naujos technologijos šia kryptimi leis pasiekti didesnį nei 600 km/h greitį.

Aliuminis leidžia sumažinti tokio traukinio svorį ir atitinkamai sumažinti bėgių įlinkį, kuri sukuria pasipriešinimą judėjimui. Be to, greitasis traukinys, kaip ir lėktuvas, turi turėti supaprastintą formą ir minimalų išsikišančių dalių skaičių - čia dizaineriams vėl padeda „sparnuotas metalas“.

Transrapid
Maglev maršrutas Kinijoje, jungiantis Šanchajų ir Šanchajaus Pudongo oro uostą. Juo traukinys juda 450 km/h greičiu ir 30,5 km atstumą įveikia vos per 8 minutes.

Šiuolaikinis keleivių ir krovinių pervežimas tiesiog neįsivaizduojamas be lėktuvų. Tačiau už šių „geležinių paukščių“ patogumo ir mobilumo slypi dešimtmečius trunkantis vystymasis ir tūkstančiai nesėkmingų bandymų. Lėktuvų projektavimą ir konstravimą atlieka geriausi orlaivių pramonės protai. Klaidos šioje srityje kaina gali būti per didelė. Šiandien šiek tiek pasinersime į orlaivių konstrukcijų pasaulį ir išsiaiškinsime, iš kokių elementų susideda orlaivio konstrukcija.

bendrosios charakteristikos

Klasikinėje versijoje orlaivis yra sklandytuvas (fiuzeliažas, sparnai, uodega, variklio projektoriai), aprūpintas jėgaine, važiuokle ir valdymo sistemomis. Be to, neatsiejama šiuolaikinių orlaivių dalis yra aviacijos elektronika (aviacijos elektronika), skirta valdyti visus orlaivio organus ir sistemas bei labai supaprastinti pilotų likimą.

Yra ir kitų projektavimo schemų, tačiau jos yra daug rečiau paplitusios ir, kaip taisyklė, karinių orlaivių konstrukcijoje. Taigi, pavyzdžiui, bombonešis B-2 sukurtas pagal „skraidančio sparno“ dizainą. O ryškus orlaivių gamybos atstovas Rusijoje – naikintuvas Mig-29 – pagamintas pagal „nešančioji konstrukcija“. Jame sąvoka „fiuzeliažas“ pakeičiama „korpuso“.

Pagal paskirtį orlaiviai skirstomi į dvi dideles grupes: civilinius ir karinius. Civiliniai modeliai skirstomi į keleivinius, krovininius, mokomuosius ir specialios paskirties automobilius.

Keleivis versijos skiriasi tuo, kad didžiąją dalį jų fiuzeliažo užima specialiai įrengta kabina. Išoriškai juos galima atpažinti iš daugybės iliuminatorių. Keleiviniai orlaiviai skirstomi į: vietinius (skrenda mažesniu nei 2 tūkst. km atstumu); vidutinis (2-4 tūkst. km); (atstumas 4-9 tūkst. km); ir tarpžemyninis (daugiau nei 11 tūkst. km).

Krovinių gabenimas orlaiviai yra: lengvieji (iki 10 t krovinių), vidutiniai (10-40 t krovinių) ir sunkieji (daugiau nei 40 t krovinių).

Specialios paskirties lėktuvas gali būti: sanitarinės, žemės ūkio, žvalgybos, gaisrų gesinimo ir skirtos aerofotografavimui.

Švietimo modeliai, atitinkamai, yra būtini pradedantiesiems pilotams rengti. Jų konstrukcijoje gali trūkti pagalbinių elementų, tokių kaip keleivių sėdynės ir kt. Tas pats pasakytina apie eksperimentines versijas, kurios naudojamos bandant naujus orlaivių modelius.

Kariniai lėktuvai, skirtingai nei civiliniai, jie neturi patogaus interjero ir langų. Visą fiuzeliažo erdvę juose užima ginklų sistemos, žvalgybos įranga, ryšių sistemos ir kiti vienetai. Koviniai orlaiviai skirstomi į: naikintuvus, bombonešius, atakos lėktuvus, žvalgybinius lėktuvus, transporto lėktuvus, taip pat visų rūšių specialios paskirties transporto priemones.

Fiuzeliažas

Lėktuvo fiuzeliažas yra pagrindinė dalis, atliekanti laikančiąją funkciją. Būtent ant jo pritvirtinami visi orlaivio konstrukciniai elementai. Išorėje tai yra: sparnai su variklio projektoriais, uodega ir važiuokle, o viduje - valdymo kabina, techninės patalpos ir komunikacijos, taip pat krovinių ar keleivių skyrius, priklausomai nuo laivo tipo. Fiuzeliažo rėmas yra surenkamas iš išilginių (sparčiai ir stringerai) ir skersiniai (rėmai) elementų, kurie vėliau apklijuojami metaliniais lakštais. Lengvuosiuose lėktuvuose vietoj metalo naudojama fanera arba plastikas.

Lengvieji automobiliai gali būti siauro ir plataus kėbulo. Pirmuoju atveju kėbulo skerspjūvio skersmuo yra vidutiniškai 2-3 metrai, o antruoju - nuo šešių metrų. Plačiakūniai lėktuvai dažniausiai turi du denius: viršutinį keleiviams ir apatinį bagažui.

Projektuojant fiuzeliažą ypatingas dėmesys skiriamas konstrukcijos stiprumo charakteristikoms ir svoriui. Šiuo atžvilgiu taikomos šios priemonės:

1. Lėktuvo forma suprojektuota taip, kad kėlimo jėga būtų maksimali, o oro masių pasipriešinimas minimalus. Mašinos tūris ir matmenys turi būti idealiai susiję vienas su kitu.
2. Siekiant padidinti naudingą kėbulo tūrį, konstrukcijoje numatytas tankiausias orlaivio fiuzeliažo odos ir laikančiųjų elementų išdėstymas.
3. Jėgainės, kilimo ir tūpimo elementų bei sparnų segmentų tvirtinimus stengiamasi padaryti kuo paprastesnius ir patikimesnius.
4. Keleivių sėdėjimo ir krovinių ar eksploatacinių medžiagų tvirtinimo vietos suprojektuotos taip, kad esant skirtingoms orlaivio eksploatavimo sąlygoms, jo balansas išliktų priimtinų nuokrypių ribose.
5. Įgulos patalpose turi būti užtikrintas patogus orlaivio valdymas, prieiga prie pagrindinių navigacijos prietaisų ir maksimaliai efektyvus valdymas nenumatytų situacijų atveju.
6. Lėktuvas sukonfigūruotas taip, kad jį aptarnaujant technikai turėtų galimybę nesunkiai diagnozuoti reikiamus orlaivio komponentus ir mazgus bei prireikus atlikti jų remontą.

Orlaivio fiuzeliažas turi būti pakankamai tvirtas, kad atlaikytų apkrovas, patiriamas įvairiomis skrydžio sąlygomis, būtent:

1. Apkrovos, atsirandančios pagrindinių kėbulo elementų (sparnų, uodegos, važiuoklės) tvirtinimo vietose kilimo ir tūpimo metu.
2. Aerodinaminės apkrovos, atsirandančios skrydžio metu, atsižvelgiant į agregatų veikimą, inercines jėgas ir pagalbinės įrangos veikimą.
3. Apkrovos, susijusios su slėgio skirtumais, atsirandančiais skrydžio perkrovų metu hermetiškai uždaruose orlaivių skyriuose.

Sparnas

Svarbus bet kurio orlaivio konstrukcijos elementas yra sparnai. Jie sukuria skrydžiui reikalingą keltuvą ir leidžia manevruoti. Be to, orlaivio sparnas naudojamas maitinimo blokui, degalų bakams, priedams ir kilimo bei tūpimo įrenginiams talpinti. Tinkamas šio konstrukcinio elemento svorio, standumo, stiprumo, aerodinamikos ir gamybos balansas lemia tinkamas orlaivio skrydžio ir eksploatacines charakteristikas.

Lėktuvo sparnas susideda iš šių dalių:

1. Korpusas, kurį sudaro rėmas (sparniai, stringerai ir šonkauliai) ir odelė.
2. Lentelės ir sklendės, leidžiančios orlaiviui pakilti ir nusileisti.
3. Perėmėjai ir eleronai, kurių pagalba pilotas gali keisti orlaivio skrydžio kryptį.
4. Stabdžių sklendės, kurios padeda greičiau sustabdyti orlaivį tūpimo metu.
5. Pilonai, ant kurių sumontuoti jėgos agregatai.

Sparnas prie fiuzeliažo tvirtinamas per centrinę sekciją – elementą, jungiantį dešinįjį ir kairįjį sparnus ir iš dalies praeinantį pro fiuzeliažą. Žemo sparno orlaiviams centrinė dalis yra apatinėje fiuzeliažo dalyje, o aukšto sparno – viršutinėje dalyje. Kovos mašinose jo gali visiškai nebūti.

Kuro bakai dažniausiai įrengiami sparno vidinėse ertmėse (dideliuose laivuose). Lengviems naikintuvams papildomi kuro bakai gali būti pakabinami ant specialių konsolinių laikiklių.

Sparno konstrukcijos ir galios diagrama

Sparno konstrukcinė jėgos struktūra turi užtikrinti atsparumą šlyties, sukimo ir lenkimo jėgoms, atsirandančioms skrydžio metu. Jo patikimumą lemia patvarus rėmas, pagamintas iš išilginių ir skersinių elementų, bei patvarios apkalos.

Išilginiai elementai Sparno rėmas yra pavaizduotas sparnais ir stringerais. Stovai gaminami santvaros arba monolitinės sijos pavidalu. Jie išdėstyti per visą vidinį sparno tūrį tam tikru intervalu. Sparnai suteikia konstrukcijai tvirtumo ir neutralizuoja šoninių ir lenkimo jėgų, atsirandančių viename ar kitame skrydžio etape, poveikį. Stringeriai atlieka ašinio suspaudimo ir įtempimo jėgų kompensatoriaus vaidmenį. Jie taip pat neutralizuoja vietines aerodinamines apkrovas ir padidina odos standumą.

Kryžiaus nariai Sparno rėmas pavaizduotas briaunomis. Šioje konstrukcijoje jie gali būti pagaminti iš santvarų arba plonų sijų. Šonkauliai nustato sparno profilį ir suteikia jo paviršiui standumo, būtino apkrovai paskirstyti formuojant skrydžio oro pagalvę. Jie taip pat skirti patikimesniam jėgos agregatų tvirtinimui.

Apvalkalas ne tik suteikia sparnui reikiamą formą, bet ir užtikrina maksimalų pakėlimą. Kartu su kitais rėmo elementais jis padidina konstrukcijos tvirtumą ir neutralizuoja išorinių apkrovų poveikį.

Lėktuvo sparnai gali skirtis dizaino ypatybėmis ir odos funkcionalumu. Yra du pagrindiniai tipai:

1. Skersinis. Jie išsiskiria nedideliu odos storiu, kuris sudaro uždarą kontūrą su šoninių elementų šonkauliais.
2. Monoblokas. Pagrindinis išorinės apkrovos kiekis paskirstomas per storo apvalkalo sluoksnio paviršių, pritvirtintą stygų rinkiniu. Tokiu atveju danga gali būti monolitinė arba sudaryta iš kelių sluoksnių.

Kalbant apie sparno konstrukciją, verta paminėti, kad jo sujungimas ir vėlesnis tvirtinimas turi būti atliekamas taip, kad galiausiai būtų užtikrintas sukimo momento ir lenkimo momentų, galinčių atsirasti skirtingais orlaivių darbo režimais, perdavimas ir paskirstymas.

Plunksnos

Lėktuvo uodega leidžia keisti jo judėjimo trajektoriją. Tai gali būti uodega arba nosis (naudojama rečiau). Daugeliu atvejų uodegos bloką vaizduoja vertikalus pelekas (arba keli pelekai, dažniausiai du iš jų) ir horizontalus stabilizatorius, kurio konstrukcija primena sumažinto dydžio sparną. Dėl peleko reguliuojamas orlaivio krypties stabilumas, tai yra stabilumas išilgai judėjimo ašies, o stabilizatoriaus dėka – išilginis stabilumas (išilgai žingsnio). Horizontalią uodegą galima montuoti ant fiuzeliažo arba ant pelekų viršaus. Savo ruožtu pelekas dedamas ant fiuzeliažo. Yra įvairių uodegos išdėstymo variantų, tačiau daugeliu atvejų jis atrodo taip.

Kai kurie kariniai orlaiviai papildomai aprūpinti nosies uodega. Tai būtina norint užtikrinti tinkamą krypties stabilumą esant viršgarsiniam greičiui.

Elektrinės

Variklis yra svarbiausias orlaivio dizaino elementas, nes be jo orlaivis negali net pakilti. Pirmieji lėktuvai skrido tik trumpą laiką ir talpino tik vieną pilotą. To priežastis paprasta – mažos galios varikliai, neleidžiantys sukurti pakankamos traukos jėgos. Kad lėktuvai išmoktų gabenti šimtus keleivių ir sunkius krovinius, viso pasaulio dizaineriai turėjo sunkiai dirbti.

Per visą „geležinių paukščių“ evoliuciją buvo naudojami įvairių tipų varikliai:

1. Garai. Tokių variklių veikimo principas pagrįstas garų energijos pavertimu judėjimu, kuris perduodamas orlaivio sraigtui. Kadangi garo varikliai buvo mažo efektyvumo, aviacijos pramonėje jie buvo naudojami tik trumpą laiką.
2. Stūmoklis. Tai standartiniai vidaus degimo varikliai, savo konstrukcija panaši į automobilių variklius. Jų veikimo principas yra šilumos energijos perkėlimas į mechaninę energiją. Gamybos paprastumas ir medžiagų prieinamumas lemia tokių elektrinių naudojimą kai kuriuose orlaivių modeliuose iki šiol. Nepaisant mažo efektyvumo (apie 55%), šie varikliai yra šiek tiek populiarūs dėl savo nepretenzingumo ir patikimumo.
3. Reaktyvus. Tokie varikliai intensyvaus kuro degimo energiją paverčia skrydžiui būtinu trauka. Šiandien reaktyviniai varikliai yra plačiausiai naudojami orlaivių konstrukcijoje.
4. Dujų turbina. Šių variklių veikimo principas pagrįstas ribiniu šildymu ir kuro degimo dujų, skirtų turbinai sukti, suspaudimu. Jie daugiausia naudojami kariniuose orlaiviuose.
5. Turbopropelerinis. Tai vienas iš dujų turbininių variklių potipių. Skirtumas tas, kad eksploatacijos metu gaunama energija paverčiama pavaros energija ir sukasi orlaivio propelerį. Nedidelė energijos dalis patenka į stumiamosios srovės srovę. Tokie varikliai daugiausia naudojami civilinėje aviacijoje.
6. Turboventiliatorius. Šiuose varikliuose įrengtas papildomas oro įpurškimas, būtinas visiškam degalų sudegimui, o tai leidžia pasiekti maksimalų jėgainės efektyvumą ir ekologiškumą. Šio tipo varikliai plačiai naudojami didelių lėktuvų konstrukcijoje.

Susipažinome su pagrindiniais orlaivių variklių tipais. Variklių, kuriuos orlaivių konstruktoriai kada nors bandė sumontuoti orlaiviuose, sąrašas neapsiriboja šiuo sąrašu. Įvairiais laikais buvo bandoma sukurti įvairiausių naujoviškų jėgos agregatų. Pavyzdžiui, praėjusiame amžiuje buvo atliktas rimtas darbas kuriant branduolinių lėktuvų variklius, kurie neprigijo dėl didelio pavojaus aplinkai lėktuvo katastrofos atveju.

Paprastai variklis ant orlaivio sparno arba fiuzeliažo montuojamas per piloną, per kurį į jį tiekiamos pavaros, kuro vamzdeliai ir kt. Tokiu atveju variklis apvyniotas apsaugine galvele. Taip pat yra orlaivių, kuriuose elektrinė yra tiesiai fiuzeliažo viduje. Lėktuvai gali turėti nuo vieno (An-2) iki aštuonių (B-52) variklių.

Kontrolė

Orlaivio valdymo įtaisai yra lėktuve esančios įrangos kompleksas, taip pat valdymo ir valdymo įtaisai. Komandos duodamos iš piloto kabinos ir jas vykdo sparno ir uodegos elementai. Skirtingi orlaiviai gali naudoti skirtingų tipų valdymo sistemas: rankines, automatines ir pusiau automatines.

Nepriklausomai nuo sistemos tipo, darbo organai skirstomi į pagrindinius ir papildomus.

Pagrindinis valdymas. Apima veiksmus, kurie yra atsakingi už skrydžio režimų reguliavimą ir laivo pusiausvyros atkūrimą pagal iš anksto nustatytus parametrus. Pagrindinės kontrolės institucijos apima:

1. Svirtys, kurias tiesiogiai valdo pilotas (liftai, horizonto vairai, vairas, komandų skydai).
2. Ryšiai, naudojami valdymo svirtims prijungti prie pavarų.
3. Įjungimo įtaisai (stabilizatoriai, eleronai, spoilerių sistemos, ratų arkų įdėklai ir sklendės).

Papildomas valdymas. Naudojamas tik kilimo ir tūpimo metu.

Nepriklausomai nuo to, ar orlaivio projekte įdiegtas rankinis ar automatinis valdymas, informaciją apie orlaivio sistemų būklę, apkrovos rodiklius ir trajektorijos atitikimą planui gali rinkti ir analizuoti tik pilotas. O svarbiausia – tik jis sugeba priimti tokį sprendimą, kuris esamoje situacijoje yra efektyviausias.

Kontrolė

Norėdami perskaityti objektyvią informaciją apie orlaivio būklę ir skrydžio aplinką, pilotas naudoja prietaisus, suskirstytus į kelias pagrindines grupes:

1. Akrobatika ir navigacija. Jomis nustatomos orlaivio koordinatės, vertikali ir horizontali padėtis, greitis ir tiesiniai nuokrypiai. Be to, šie įrenginiai stebi orlaivio atakos kampą, giroskopinių sistemų veikimą ir kitus svarbius skrydžio parametrus. Šiuolaikiniuose orlaiviuose šie įrenginiai pateikiami kaip viena skrydžio ir navigacijos sistema.
2. Elektrinės darbo kontrolė. Šios grupės prietaisai pilotui pateikia duomenis apie alyvos temperatūrą ir slėgį, kuro mišinio sąnaudas, alkūninio veleno sukimosi greitį ir vibracijos indikatorius.
3. Papildomos įrangos ir sistemų veikimo stebėjimo prietaisai. Šis kompleksas taip pat susideda iš prietaisų, kurių jutiklius galima rasti visuose orlaivio konstrukcijos elementuose. Tai apima: manometrus, slėgio skirtumo indikatorius slėginėse kabinose, sklendės padėties indikatorius ir kt.
4. Aplinkos būklei įvertinti instrumentai. Jais matuojama lauko temperatūra, drėgmė, atmosferos slėgis, vėjo greitis ir kiti dalykai.

Visi prietaisai, skirti stebėti orlaivio būklę ir išorinę aplinką? prisitaikyti prie darbo bet kokiomis oro sąlygomis.

Kilimo ir tūpimo sistemos

Kilimas ir tūpimas yra gana sudėtingi ir svarbūs skrydžio etapai. Jie neišvengiamai yra susiję su didelėmis apkrovomis visiems konstrukcijos elementams. Priimtiną pagreitį keliant kelių tonų laivą į dangų ir švelnų kilimo ir tūpimo tako prisilietimą tūpimo metu užtikrina patikimai suprojektuota kilimo ir tūpimo sistema (važiuoklė). Ši sistema taip pat reikalinga statant automobilį ir jį valdant važiuojant po oro uostą.

Orlaivio važiuoklė susideda iš amortizatoriaus statramsčio, ant kurio sumontuotas ratinis vežimėlis (hidroplanuose vietoj jo naudojama plūdė). Nusileidimo konfigūracija priklauso nuo orlaivio svorio. Dažniausios kilimo ir tūpimo sistemų parinktys yra šios:

1. Du pagrindiniai statramsčiai ir vienas priekinis (A-320, Tu-154).
2. Trys pagrindiniai statramsčiai ir viena priekinė (IL-96).
3. Keturi pagrindiniai statramsčiai ir vienas priekinis statramstis (Boeing 747).
4. Du pagrindiniai statramsčiai ir du priekiniai (B-52).

Ankstyvieji orlaiviai turėjo porą pagrindinių statramsčių ir galinį besisukantį ratą be statramsčio (Li-2). Modelis Il-62 taip pat turėjo neįprastą važiuoklės dizainą, kuriame buvo vienas priekinis statramstis, pora pagrindinių statramsčių ir ištraukiama juosta su ratų pora pačioje uodegoje. Pirmajame lėktuve statramsčiai iš viso nebuvo naudojami, o ratai buvo montuojami ant paprastų ašių. Ratiniame vežimėlyje gali būti nuo vienos (A-320) iki septynių (An-225) ratų porų.

Kai orlaivis yra ant žemės, jį valdo pavara su priekine važiuokle. Laivams su keliais varikliais šiems tikslams gali būti naudojamas elektrinės darbo režimo diferencijavimas. Skrydžio metu orlaivio važiuoklė įtraukiama į specialiai tam skirtas patalpas. Tai būtina norint sumažinti aerodinaminį pasipriešinimą.

Jis tapo nepakeičiama medžiaga daugelyje pramonės šakų. Aviacinis aliuminis yra lydinių grupė, kuriai būdingas padidėjęs stiprumas, įskaitant magnį, silicį, varį ir manganą. Papildomas stiprumas lydiniui suteikiamas naudojant vadinamąjį. "senėjimo efektas" - specialus kietėjimo būdas ilgą laiką veikiant agresyviai atmosferos aplinkai. Lydinys buvo išrastas XX amžiaus pradžioje ir gavo pavadinimą duraliuminis, dabar taip pat žinomas kaip „avial“.

Apibrėžimas. Istorinė ekskursija

Aviacijos aliuminio lydinių istorijos pradžia laikomi 1909 m. Vokiečių metalurgijos inžinierius Alfredas Wilmas eksperimentiškai nustatė, kad jei aliuminio lydinys, šiek tiek pridedant vario, mangano ir magnio, po aušinimo 500 ° C temperatūroje ir staigiai atvėsus, laikomas 20–25 laipsnių temperatūroje 4- 5 dienas jis palaipsniui tampa kietesnis ir stipresnis, neprarandant plastiškumo. Procedūra vadinama „senėjimu“ arba „brendimu“. Šio grūdinimo proceso metu vario atomai užpildo daug mažų zonų prie grūdelių ribų. Vario atomo skersmuo yra mažesnis nei aliuminio, todėl atsiranda gniuždymo įtempis, dėl kurio padidėja medžiagos stiprumas.

Lydinys pirmą kartą buvo sukurtas Vokietijos gamyklose Dürener Metallwerken ir gavo Dural prekės ženklą, iš kur kilo pavadinimas "duraliuminis". Vėliau amerikiečių metalurgai R. Archeris ir V. Jafriesas pagerino kompoziciją, keisdami procentinę dalį, daugiausia magnio. Naujasis lydinys buvo pavadintas 2024, kuris vis dar plačiai naudojamas įvairiose modifikacijose, o visa lydinių šeima vadinama Avial. Šis lydinys beveik iš karto po atradimo gavo pavadinimą „aviacijos aliuminis“, nes jis visiškai pakeitė medieną ir metalą orlaivių konstrukcijose.

Pagrindinės rūšys ir savybės

Yra trys pagrindinės grupės:

• Aliuminio-mangano (Al-Mn) ir aliuminio-magnio (Al-Mg) šeimos. Pagrindinė savybė yra didelis atsparumas korozijai, vos prastesnis už gryną aliuminį. Tokie lydiniai puikiai tinka lituoti ir suvirinti, tačiau juos sunku pjaustyti. Nesukietėja termiškai apdorojant.
• Korozijai atsparūs aliuminio-magnio-silicio sistemos lydiniai (Al-Mg-Si). Jie sutvirtinami termiškai apdorojant, ty sukietinant 520 °C temperatūroje, po to smarkiai atvėsinant vandenyje ir natūraliai senstant maždaug 10 dienų. Išskirtinė šios grupės medžiagų savybė yra didelis atsparumas korozijai eksploatuojant normaliomis sąlygomis ir esant įtampai.
• Struktūrinis (Al-Cu-Mg). Jų pagrindas yra aliuminis, legiruotas su variu, manganu ir magniu. Pakeitę proporcijas gausite orlaivį, kuris gali skirtis.

Paskutinės grupės medžiagos pasižymi geromis mechaninėmis savybėmis, tačiau taip pat yra jautresnės korozijai nei pirmosios ir antrosios lydinių šeimos. Jautrumo korozijai laipsnis priklauso nuo paviršiaus apdorojimo tipo, kurį dar reikia apsaugoti dažant arba anoduojant. Atsparumas korozijai iš dalies padidėja, kai į lydinio sudėtį įleidžiamas manganas.

Be trijų pagrindinių lydinių tipų, taip pat yra kalimo, didelio stiprumo konstrukcinių ir kitų lydinių, kurie turi konkrečiam pritaikymui reikalingas savybes.

Aviacinių lydinių ženklinimas

Tarptautiniuose standartuose pirmasis aviacinio aliuminio ženklo skaitmuo nurodo pagrindinius lydinio legiravimo elementus:

• 1000 - grynas aliuminis.
• 2000 - duraliuminis, lydiniai, legiruoti su variu. Tam tikru laikotarpiu tai buvo labiausiai paplitęs aviacijos ir kosmoso lydinys. Dėl didelio jautrumo korozijos įtrūkimams juos vis dažniau pakeičia 7000 serijos lydiniai.
• 3000 - legiravimo elementas - manganas.
• 4000 - legiravimo elementas - silicis. Lydiniai taip pat žinomi kaip siluminai.
• 5000 - legiravimo elementas - magnis.
• 6000 – plastiškiausi lydiniai. Legiravimo elementai yra magnis ir silicis. Norint padidinti stiprumą, jie gali būti grūdinami termiškai, tačiau šiuo parametru jie yra prastesni nei 2000 ir 7000 serijos.
• 7000 – termiškai grūdinti lydiniai, stipriausias orlaivių aliuminis. Pagrindiniai legiravimo elementai yra cinkas ir magnis.

Antrasis ženklinimo skaitmuo yra aliuminio lydinio modifikacijos serijos numeris po originalaus - skaičiaus „0“. Paskutiniai du skaitmenys yra paties lydinio numeris, informacija apie jo grynumą, pagrįsta priemaišomis. Jei lydinys yra eksperimentinis, prie žymėjimo pridedamas penktasis „X“.

Šiandien populiariausios aviacinio aliuminio markės yra: 1100, 2014, 2017, 3003, 2024, 2219, 2025, 5052, 5056. Išskirtinės šių lydinių savybės: lengvumas, plastiškumas, geras stiprumas, atsparumas trinčiai ir korozijai. didelės apkrovos. Orlaivių gamyboje plačiausiai naudojami lydiniai yra orlaivių klasės aliuminis 6061 ir 7075.

Junginys

Pagrindiniai orlaivių aliuminio legiravimo elementai yra: varis, magnis, silicis, manganas, cinkas. Šių elementų masės procentinę dalį lydinyje lemia tokios charakteristikos kaip stiprumas, lankstumas, atsparumas mechaniniam poveikiui ir kt. Lydinio pagrindas yra aliuminis, pagrindiniai legiravimo elementai yra: varis (2,2-5,2 % masės), magnio (0,2-2,7%) ir mangano (0,2-1%).

Aviacinių aliuminio lydinių šeima su siliciu (4-13 % masės) su nedideliu kiekiu kitų legiruojamųjų elementų – vario, mangano, magnio, cinko, titano, berilio. Naudojamas sudėtingų dalių, taip pat vadinamų siluminu arba aliuminio lydiniu, gamybai. Aliuminio-magnio lydinių šeima (1-13 % masės) su kitais elementais pasižymi dideliu lankstumu ir atsparumu korozijai.

Vario vaidmuo aviacinio aliuminio sudėtyje

Vario buvimas orlaivio lydinio sudėtyje prisideda prie jo stiprinimo, tačiau tuo pačiu neigiamai veikia jo atsparumą korozijai. Grūdinimo proceso metu nusodindamas išilgai grūdelių ribų, varis daro lydinį jautrų įtempiams ir tarpkristalinei korozijai. Vario turtingos zonos yra labiau galvaniškai katodinės nei aplinkinė aliuminio matrica, todėl yra labiau pažeidžiamos galvaninės korozijos. Vario kiekio lydinio masėje padidinimas iki 12 % padidina stiprumo savybes dėl dispersijos stiprėjimo senėjimo proceso metu. Kai vario kiekis kompozicijoje viršija 12%, lydinys tampa trapus.

Taikymo sritys

Aliuminio lydiniai yra populiariausias parduodamas metalas. Dėl lengvo orlaivių aliuminio svorio ir stiprumo šis lydinys yra geras pasirinkimas daugeliui pramonės šakų – nuo ​​orlaivių iki namų apyvokos daiktų (mobiliųjų telefonų, ausinių, žibintuvėlių). Aliuminio lydiniai naudojami laivų statyboje, automobilių pramonėje, statybose, geležinkelių transporte ir branduolinėje pramonėje.

Lydiniai su vidutinio vario kiekiu yra labai paklausūs (2014, 2024 ir kt.). Iš šių lydinių pagaminti profiliai turi didelį atsparumą korozijai, gerą apdirbamumą ir taškinį suvirinamumą. Jie naudojami orlaivių, sunkiųjų transporto priemonių ir karinės įrangos kritinėms konstrukcijoms gaminti.

Orlaivio aliuminio jungimo ypatybės

Orlaivių lydinių suvirinimas atliekamas tik apsauginėje inertinių dujų aplinkoje. Vyraujančios dujos yra helis, argonas arba jų mišinys. Helis turi didesnį šilumos laidumą. Tai lemia palankesnius suvirinimo aplinkos temperatūrinius parametrus, todėl galima gana patogiai sujungti storasienius konstrukcinius elementus. Apsauginių dujų mišinio naudojimas skatina pilnesnį dujų pašalinimą. Tokiu atveju porų susidarymo suvirinimo siūlėje tikimybė žymiai sumažėja.

Taikymas orlaivių pramonėje

Aviaciniai aliuminio lydiniai iš pradžių buvo specialiai sukurti orlaiviams statyti. Iš jų gaminami orlaivių kėbulai, variklių dalys, važiuoklė, kuro bakai, tvirtinimo įtaisai ir kt.

2xxx serijos aliuminio lydiniai naudojami aukštos temperatūros veikiamų dalių gamybai. Lengvai apkrautų agregatų, degalų, hidraulinių ir alyvos sistemų dalys gaminamos iš 3xxx, 5xxx ir 6xxx lydinių. Lydinys 7075 yra plačiausiai naudojamas orlaivių pramonėje. Jis naudojamas elementams gaminti esant didelėms apkrovoms, žemai temperatūrai ir aukštam atsparumui korozijai. Lydinio pagrindas yra aliuminis, o pagrindiniai legiravimo elementai yra magnis, cinkas ir varis. Iš jo gaminami orlaivių konstrukcijų ir dangos elementų stiprumo profiliai.

Siekiant pagerinti kovinių orlaivių ir sraigtasparnių skrydžio taktines charakteristikas agresyvaus bloko šalyse, įgyvendinamos brangios programos, apimančios orlaivio konstrukcijos svorio mažinimą naudojant naujas, perspektyvesnes medžiagas, tarp kurių yra vadinamasis kompozitas. medžiagų.

Pirmaujanti vieta kapitalistiniame pasaulyje kompozitinių medžiagų kūrimo ir jų panaudojimo orlaivių konstrukcijose (ypač kariniams tikslams) srityje priklauso ten, kur darbo tempai šioje srityje nuolat auga. Jei 1958 m. Pentagonas tokioms medžiagoms sukurti skyrė 400 tūkst. Tyrimų koordinavimą (susijusius su orlaivių konstrukcijomis) vykdo JAV oro pajėgų medžiagų laboratorija ir. Medžiagų laboratorija vertina kompozitinių medžiagų panaudojimo efektyvumą kuriant karinius orlaivius. Šiuo metu pagal sutartis su oro pajėgomis ir stambių orlaivių gamybos įmonių finansuojamas programas gaminama ir išbandoma daugybė iš kompozicinių medžiagų pagamintų lėktuvų ir sraigtasparnių konstrukcinių elementų.

Kompozitinė medžiaga (kartais vadinama kompozitu) susideda iš didelio stiprumo užpildo, orientuoto tam tikra kryptimi, ir matricos. Kaip sutvirtinantys užpildai (kompozicijos stiprumo pagrindas) naudojami berilio, stiklo, grafito, plieno, silicio karbido, boro arba vadinamieji aliuminio oksido, boro karbido, grafito, geležies pluoštai ir kt iš sintetinių dervų (epoksidinės, poliesterio, silicio-organinės) arba metalų lydinių (aliuminio, titano ir kt.) Pluoštų ar ūsų sujungimas su matrica atliekamas karšto presavimo, liejimo, plazminio purškimo ir kai kuriais kitais būdais.

Kompozicinės medžiagos, pagamintos iš didelio stiprumo pluoštų, plačiausiai naudojamos orlaivių ir raketų gamyboje užsienyje. Kompozitinė medžiaga elgiasi kaip viena konstrukcinė visuma ir turi savybių, kurių neturi jos sudedamosios dalys. Kompozitinių medžiagų ypatybė yra jų savybių anizotropija (tai yra medžiagų fizikinių, įskaitant mechaninių, savybių priklausomybė nuo krypties), kurią lemia armuojančių pluoštų orientacija. Nurodytas medžiagos stiprumas gaunamas orientuojant užpildo pluoštus pagrindinės jėgos kryptimi. Užsienio ekspertai mano, kad tai atveria naujas galimybes projektuojant lėktuvų ir sraigtasparnių galios elementus.

Užsienio ekspertų teigimu, specifinio stiprumo ir specifinio standumo charakteristikų požiūriu perspektyviausios yra kompozitinės medžiagos, kuriose kaip armuojanti armatūra naudojami boro, boro karbido ir anglies pluoštai. Šioms medžiagoms priskiriamos boro epoksidinės medžiagos (boro plastikai, anglies pluošto plastikai, boro aliuminis).

Boroepoksidinės kompozicinės medžiagos

Užsienyje plačiausiai naudojamos medžiagos (boro plastikai) su armuojančiu užpildu iš boro pluoštų (boro pluoštų) ir epoksidinių matricų. Užsienio spaudos duomenimis, naudojant boro plastiką galima 20-40% sumažinti konstrukcijos svorį, padidinti jos standumą ir padidinti gaminio eksploatacinį patikimumą. Kompozitinės medžiagos boro pluošto pagrindu pasižymi dideliu stiprumu, standumu ir atsparumu nuovargiui. Pavyzdžiui, užsienio spaudoje buvo pažymėta, kad boro plastikų savitojo stiprio santykis su aliuminio lydinio savituoju stipriu tempiant yra 1,3-1,9, gniuždymo - 1,5, šlyties - 1,2, gniuždymo - 2,2, o nuovargio. charakteristikos padidėja 3,8 karto. Be to, boroplastikai išlaiko savo savybes temperatūros diapazone nuo -60 iki + 177°C. Šių savybių derinys iš anksto nulėmė boro plastiko plataus naudojimo aviacijos ir raketų bei kosmoso technologijose perspektyvas.

Kaip matyti iš pranešimų užsienio spaudoje, boroplastikų panaudojimo mastai JAV lėktuvų gamyboje jau yra gana dideli. Pavyzdžiui, vienam naikintuvui sunaudojama apie 750 kg boro plastikų. Šios medžiagos naudojamos laikančiųjų elementų sutvirtinimui boro plastiko pamušalais, kurie sumažina konstrukcinių elementų svorį ir padidina jų laikomąją galią, taip pat odų gamybai.

Dėl boro plastikų naudojimo žymiai supaprastėja gamybos technologija, be to, kai kuriuose orlaivio konstrukcijos elementuose galima sumažinti bendrą komponentų ir dalių skaičių. Pavyzdžiui, bendrovės „McDonnell Douglas“ specialistų teigimu, gaminant F-4 lėktuvo vairą iš boro plastiko, dalių skaičius sumažėjo nuo 240 iki 84.

Anglies pluošto kompozitai

Užsienio ekspertai mano, kad esant aukštai temperatūrai, kylančiai viršgarsinio skrydžio metu, efektyviausios yra kompozitinės medžiagos, kurių pagrindą sudaro grafito (anglies) pluoštais sutvirtintos matricos. Šių medžiagų naudojimas projektuojant šiuolaikinius ir būsimus viršgarsinius orlaivius yra naudingas konstrukcijos svorio taupymo požiūriu, ypač komponentams, kurių svorį labiau lemia standumo, o ne stiprumo reikalavimai. Užsienyje plačiausiai naudojamos medžiagos su anglies pluoštu, pagamintos iš epoksidinių matricų (anglies plastikų), ir medžiagos, pagamintos iš grafitizuotų anglies matricų, sutvirtintų anglies pluoštais (anglis-anglis).

Anglies pluoštu sustiprintas plastikas

Užsienio spauda pažymi, kad anglies pluoštu sustiprintų plastikų savitasis svoris yra mažas – 1,5 g/cc. (aliuminio lydiniai 2,8 g/cc, titanas 4,5 g/cc); didelis tvirtumas, atsparumas vibracijai ir atsparumas nuovargiui. Visa tai daro juos viena iš perspektyviausių medžiagų aviacijos ir kosmoso technologijų gamybai. Pranešama, kad visų pagrindinių eksploatacinių apkrovų tipų specifinis anglies pluoštu sustiprinto plastiko stiprumas yra didesnis nei aliuminio lydinio stiprumas. Užsienio ekspertai pastebi, kad anglies pluoštu sustiprinto plastiko stiprumas ir standumas yra maždaug šešis kartus didesnis nei pagrindinių plieno rūšių, naudojamų orlaivių konstrukcijose.

1969 m. JAV oro pajėgų medžiagų laboratorija sudarė sutartį su Northrop sukurti grafito pagrindu pagamintų kompozitinių medžiagų prototipus. Iš pradžių anglies pluoštu sustiprinto plastiko naudojimas orlaivių konstrukcijose buvo nereikšmingas dėl didelės anglies pluošto kainos (700–900 USD už 1 kg). Vėliau, organizuojant plačiai paplitusią pluošto gamybą, kaina sumažėjo iki 120–150 dolerių. Tačiau amerikiečių ekspertai prognozuoja, kad per trejus–penkerius metus ji neviršys 50–80 USD.

Remiantis užsienio spaudos pranešimais, šiuo metu anglies pluoštu sustiprinto plastiko naudojimas orlaivių konstrukcijoje labai išaugo. F-5E, A-4D ir F-111 lėktuvuose bandomi įvairūs iš šios medžiagos pagaminti konstrukciniai elementai. „Boeing“ pagal sutartį su JAV oro pajėgomis tiria galimybę šias medžiagas panaudoti perspektyvaus didelio aukščio nepilotuojamo žvalgybinio lėktuvo sparno konstrukcijoje. Panašūs darbai atliekami ir kitose kapitalistinėse šalyse. Pavyzdžiui, Anglijos kompanija „British Aircraft“, pagal sutartį su Didžiosios Britanijos gynybos ministerija, kai kurių lėktuvų korpusų elementus kuria iš anglies pluoštu sustiprinto plastiko.

Anglies-anglies kompozitinės medžiagos turi mažą savitąjį svorį (1,4 g/cc), aukštas šiluminės apsaugos savybes ir gebėjimą išlaikyti stiprumo charakteristikas aukštesnėje nei 2500 laipsnių Celsijaus temperatūroje. Dėl šių ir kitų savybių jie laikomi labai perspektyviais gaminant tas orlaivių dalis ir mazgus, kurie veikia aukštoje temperatūroje, taip pat orlaivių, ypač erdvėlaivių, šilumos skydams. Remiantis užsienio spaudos pranešimais, šiuo metu iš šios medžiagos kuriamos ratų stabdžių dalys, skirtos lėktuvams, jų svoris sudaro apie 30% plieninių stabdžių svorio. Pasak amerikiečių kompanijos „Dunlop“ specialistų, iš šių medžiagų pagamintų stabdžių įtaisų tarnavimo laikas siekia 3000 nusileidimų, o tai yra penkis–šešis kartus ilgesnis už įprastų stabdžių tarnavimo laiką.

Boroaliuminio kompozitinė medžiaga (boroaliuminis)

Kaip sustiprinantis šios kompozitinės medžiagos užpildas naudojami boro pluoštai (kartais padengti silicio karbidu), o kaip matrica – aliuminio lydiniai. Boroaliuminis yra 3,5 karto lengvesnis už aliuminį ir 2 kartus stipresnis, todėl galima žymiai sutaupyti svorio. Be to, esant aukštai temperatūrai (iki 430°C), boro-aliuminio kompozitinė medžiaga turi 2 kartus didesnį savitąjį stiprumą ir standumą, palyginti su titanu, todėl ją galima naudoti orlaiviuose, kurių skrydžio greitis M = 3. Šiuo metu naudojamas titanas. Užsienio ekspertai boro aliuminį taip pat laiko viena iš perspektyvių kompozitinių medžiagų, kurią naudojant galima sutaupyti iki 50% orlaivių konstrukcijų svorio.

Remiantis užsienio spaudos pranešimais, kelios Amerikos kompanijos atlieka boro aliuminio savybių tyrimą ir jo diegimą orlaivių pramonėje. Pavyzdžiui, bendrovė „General Dynamics“ naudoja šią medžiagą gamindama F-111 orlaivio uodegos dalies konstrukcinius elementus, o „Lockheed“ – eksperimentinį C-130 lėktuvo centrinės dalies kesoną. „Boeing“ specialistai tiria galimybę panaudoti boro-aliuminio medžiagą itin sunkių orlaivių stygose.

Šiuo metu boro-aliuminio kompozitinė medžiaga vis dažniau naudojama orlaivių variklių konstrukcijose. Remiantis užsienio spaudos pranešimais, bendrovė „Pratt-Whitney“ jį naudoja JT8-D, TF-30, F-100 turboventiliatoriaus variklių pirmosios ir trečiosios pakopos ventiliatorių menčių gamyboje, o „General Electric Company“ naudoja ventiliatorių mentes. J-79 variklio, kuris, Pasak įmonės specialistų, leis sutaupyti apie 40% šių elementų svorio.

Jungtinėse Amerikos Valstijose yra 79 programos, kuriose vykdomi kompozitinių medžiagų tyrimai ir praktinis panaudojimas orlaivių pramonėje.

Analizuodami eksperimentinio darbo metu gautus rezultatus, užsienio ekspertai mano, kad kompozitai gali būti naudojami daugumos kovinių lėktuvų komponentų ir dalių konstrukcijoje. Fig. 1 paveiksle pavaizduota kovinio lėktuvo sklandmens schema, nurodanti tuos elementus, kurių konstrukcijose, užsienio ekspertų teigimu, galima naudoti kompozitines medžiagas.

Ryžiai. 1. Iš kompozitinių medžiagų pagaminto kovinio lėktuvo sklandmens schema: 1 - kabinos stiklinimo rėmas; 2 - salono apdaila; 3 - pagrindinės dalys; 4 - sparno ir uodegos bloko galios komplektas; 5 - pilonas; 6 - fiuzeliažo oda; 7 - lentjuostės; 8 - sklendės, spoileriai, eleronai: 9 - vairai ir liftai; 10 - variklio tvirtinimo taškai ir liukai; 11 ir 12 - kabinos grindų dizainas; 13 - priekinės ir galinės salono sienos; 14 - pagrindiniai skersinės jėgos rinkinio elementai; 15 - sijos 16 - degalų bakas.

„Rockwell International“ sukurtame strateginiame bombonešyje B-1 vidinės ir išorinės dalys, esančios galiniame fiuzeliaže, yra pagamintos naudojant boro-epoksidinės kompozicinės medžiagos pamušalus. Šiuos tarpiklius sudaro kieto boro plastiko pamušalai, sujungti su metalinėmis dalimis. Metaliniai elementai (plienas, titanas) suteikia tvirtumo, o boro plastikiniai pamušalai padidina šoninių elementų standumą. Pastebima, kad tokios konstrukcijos špagai pasižymi ne tik patobulintomis mechaninėmis savybėmis, bet ir yra 28-44% lengvesni nei visiškai metaliniai.

Numatydama tolesnį kompozitinių medžiagų naudojimą B-1 bombonešio konstrukcijoje, JAV oro pajėgų medžiagų laboratorija sudarė sutartis su „Rockwell International“ sukurti peleką, pagamintą iš grafito epoksidinių ir boro epoksidinių medžiagų, ir su Grumman sukurti orlaivį. stabilizatorius iš šių medžiagų.

Pagal „General Dynamics“ vykdomą programą (pagal sutartį su JAV oro pajėgomis), ant apatinio naikintuvo-bombonešio sparno lanksto atramos paviršiaus, pagaminto iš didelio stiprumo plieno, sumontuoti armuojantys pamušalai iš epoksidinių boroplastikų. Amerikiečių ekspertai mano, kad šių trinkelių naudojimas daugiau nei dvigubai padidina sparno sukimo agregato vyrių jungties nuovargio stiprumą. Eksperimentiniai stabilizatoriai, pagaminti iš boro-epoksidinės kompozitinės medžiagos, bandomi dviejuose F-111A lėktuvuose, kurie, užsienio spaudos duomenimis, yra 27% lengvesni už įprastus.

F-l4 lėktuve kompozitinių medžiagų panaudojimas jėgos struktūroje buvo numatytas pačioje jo projektavimo pradžioje. Keturios stabilizatoriaus odos plokštės yra pagamintos iš boro pluošto kompozicinės medžiagos.

Kaip rašo užsienio spauda, ​​bandymų rezultatai parodė, kad stabilizatoriaus su boro plastikiniu korpusu nuovargio charakteristikos yra 2,5 karto didesnės nei nurodytos techniniuose reikalavimuose, tačiau jo savikaina šiuo metu prilygsta visiškai metalinio. Bendras stabilizatoriaus su boro plastiko korpusu svoris yra 350 kg; sutaupyti svorio, palyginti su 82 kg (arba 10%) titanu dengtu stabilizatoriumi. Lyginant su panašaus dizaino stabilizatoriumi iš aliuminio lydinių, svorio prieaugis dar didesnis – 117 kg (27%).

Projektuojant F-15 orlaivį (McDonnell Douglas), remiantis sumetimais, kaip užtikrinti reikiamą išlygiavimą, siekiant sutaupyti orlaivio uodegos svorį, horizontaliai valdomų stabilizatorių ir vertikalaus uodegos bloko apvalkalas yra pagamintas iš boro plastikas. Remiantis užsienio spaudos pranešimais, buvo baigti F-15 sklandmens su apvalkalais iš kompozitinių medžiagų nuovargio bandymai. Bandymo trukmė yra 10 tūkstančių valandų, o tai keturis kartus ilgesnė nei įprasta. Tada buvo atlikti statiniai horizontalaus valdomo stabilizatoriaus bandymai, kai apkrova buvo dvigubai didesnė už apskaičiuotą trūkimo apkrovą; Stabilizatorius atlaikė ir šiuos testus. Palyginti su titano horizontalaus stabilizatoriaus konstrukcija, naudojant boro plastiko apvalkalus, svoris buvo sutaupytas 22%.

Kaip rašoma užsienio spaudoje, F-15 lėktuvas yra pirmasis JAV karinių oro pajėgų karinis lėktuvas, kuriame sumontuota Goodyear stabdžių sistema, kurios dalys pagamintos naudojant anglies pluošto kompozicinę medžiagą. Tai, pasak amerikiečių ekspertų, leido sutaupyti svorio (apie 32 kg kiekvienam stabdžiui) ir sklandžiau bei tuo pačiu efektyviau stabdyti, taip pat padidino stabdžių sistemos patikimumą.

Kompanija „McDonnell Douglas“ jau trečius metus atlieka tyrimus pagal specialią programą, kurios metu įvairiems lėktuvo F-15 sparno elementams naudojamos kompozitinės medžiagos, kurios, bendrovės specialistų skaičiavimais, sumažins sparno svoris 130-180 kg. Atliekant stiprumo bandymus, iš kompozitinių medžiagų pagamintas orlaivio sparnas subyrėjo veikiant apkrovai, lygiai 110% apskaičiuotos ardomosios apkrovos. Šio sparno skrydžio bandymus planuojama pradėti 1976 m. (jei statiniai bandymai bus sėkmingai atlikti).

Užsienio spauda praneša, kad brangios techninės įrangos, reikalingos detalių iš tokių medžiagų gamybai, kaina neleido tinkamai panaudoti perspektyvių kompozitinių medžiagų. Tačiau kompozitinių medžiagų naudojimas naujų JAV kovinių lėktuvų konstrukcijoms vis dažniau. Kuriant F-16 orlaivį taip pat buvo atsižvelgta į grafito-epoksidinių kompozicinių medžiagų naudojimo patirtį, kurią bendrovė „General Dynamics“ įgijo kuriant F-111 orlaivį. Iš anglies pluošto pagaminusi peleko odą, stabilizatorių ir vairą, bendrovė sugebėjo maždaug 30% sumažinti F-16 orlaivio galinio fiuzeliažo svorį. Šiuo metu bendrovė pagal sutartį su oro pajėgomis kuria šio lėktuvo priekinį fiuzeliažą iš grafito-epoksidinių medžiagų.

Modernizuojant sunkųjį karinį transporto orlaivį S-5A, kai kuriems lėktuvo sklandmens komponentams ir dalims (pavyzdžiui, lentjuosčių sekcijoms) sukurti buvo panaudotos kompozicinės medžiagos. Fig. 2 paveiksle parodyta lentjuostė, pagaminta naudojant boro epoksidinę medžiagą ir įprastą metalinę. Naujoji sekcija padidino stiprumą ir standumą, yra daug lengvesnė nei metalinė.

Ryžiai. 2. Sunkiojo karinio transporto lėktuvo S-5A skersinio pjūvis: viršuje - pagamintas iš kompozitinių medžiagų; dugnas - pagamintas iš aliuminio lydinių

Sraigtasparnių statyboje bandoma naudoti kompozicines medžiagas. Visų pirma, norėdamos ištirti galimybę iš tokių medžiagų pagaminti kai kuriuos pagrindinius sraigtasparnių konstrukcinius elementus, Amerikos ir Vakarų Vokietijos įmonės atlieka daugybę kūrimo darbų. Remiantis užsienio spaudos pranešimais, amerikiečių kompanija „Sikorsky Company“ dalyvauja programoje, kurios tikslas – padidinti sraigtasparnio CH-54B eksploatavimo trukmę nuo nuovargio ir dinamines charakteristikas, sustiprinant jo uodegą kompozitinėmis medžiagomis. Pranešama, kad dėl stygų sutvirtinimo boro epoksidine medžiaga sraigtasparnio sklandmens tarnavimo laikas pailgėjo kelis kartus, o svoris sumažėjo 30% (3 pav.).

Ryžiai. 3. Boro plastiko naudojimas sunkiojo sraigtasparnio CH-54B uodegos stringams sustiprinti.

Užsienio spauda pranešė, kad JAV Gynybos departamentas pasirašė 1,2 mln. Bendrovės specialistų teigimu, naudojant kompozicines medžiagas mentės konstrukcijoje bus sumažintas jo svoris, išlaikomos stiprumo charakteristikos, pasiekiamas santykinis ašmenų nepažeidžiamumas nuo kulkų. Be to, tokie peiliai turės ilgą tarnavimo laiką ir mažą patvarumą, o jų gamybą bus galima nustatyti automatizuotoje linijoje.

Plačiai paplitęs kompozitinių medžiagų naudojimas pagrindinio rotoriaus projektavimui taip pat planuojamas pagal perspektyvią HLH programą, kuri numato sukurti sunkų transportavimo ir tūpimo sraigtasparnį, kurio maksimali naudingoji apkrova yra apie 30 tonų duomenimis, iki šiol „Boeing“, su kuriuo JAV Gynybos departamentas yra pasirašęs sutartį dėl darbų pagal HLH programą, jų projektavimui buvo naudojami gaminami rotoriai su pagrindiniais rotoriais.

Remiantis didžiausios Amerikos sraigtasparnių gamybos įmonės „Sikorsky“ atliktais tyrimais, susijusiais su sraigtasparniu CH-53D, buvo padaryta išvada, kad devintajame dešimtmetyje bus įmanoma plačiai naudoti kompozicines medžiagas sraigtasparnių konstrukcijose. Įmonės specialistai mano, kad maksimalus efektyvumas pasiekiamas į sraigtasparnio fiuzeliažo konstrukciją įkomponuojant kompozicines medžiagas; Šiuo atveju labiausiai apkrautuose fiuzeliažo elementuose turėtų būti naudojama anglies pagrindu pagaminta medžiaga. Analizė parodė, kad naudojant kompozitines medžiagas CH-53D sraigtasparnio konstrukcijos svoris gali būti sumažintas 18,5%.

Tyrinėdami kompozitinių medžiagų naudojimo orlaivių konstrukcijose patirtį, amerikiečių ekspertai mano, kad šios medžiagos yra labai perspektyvios raketų ir kosmoso technologijoms pagal svorį ir mechanines savybes. Remiantis užsienio spaudos pranešimais, JAV raketų kovinių galvučių gamyboje planuojama naudoti kompozicines medžiagas su anglies pluošto matrica, kurios turi didelį radijo skaidrumą. Taip pat pranešama, kad buvo atlikti tik iš kompozitinių medžiagų pagaminto raketinio variklio antgalio terminiai bandymai.

Nemažai dirbtinių Žemės palydovų dalių, pavyzdžiui, antenų rėmai, jau gaminami iš anglies pluoštu sustiprinto plastiko kartu su aliuminio korio struktūra. Tai leido sutaupyti ne tik svorį lyginant su aliuminio konstrukcija, bet ir plokščių matmenų stabilumą, nes anglies pluoštu sustiprinti plastikai turi itin mažą šiluminio plėtimosi koeficientą (50 kartų mažesnį nei metalų).

Kompozicines medžiagas planuojama plačiai panaudoti kai kuriems JAV kuriamos „Shuttle“ transporto ir kosmoso sistemos orbitinės pakopos elementams gaminti. Visų pirma, anglies ir anglies kompozicinė medžiaga bus naudojama fiuzeliažo nosies, apatinio korpuso nosies paviršiaus ir priekinio sparno krašto terminei apsaugai. „Boeing“ sukūrė skystojo reaktyvinio variklio rėmą, skirtą pagrindinei orbitinės pakopos varomajai sistemai, esančiam galiniame fiuzeliaže. Jis pagamintas iš boro epoksidinės kompozicinės medžiagos, sujungtos su titano lydinio elementais. Šis dizainas, anot bendrovės, leis sutaupyti apie 30% svorio, palyginti su įprastu titanu.

Tyrimai, kuriuos atliko daugybė Amerikos orlaivių gamybos įmonių, vadovaujamų JAV oro pajėgų medžiagų laboratorijos, parodė, kad kompozitinių medžiagų naudojimas kuriant devintojo dešimtmečio karinius orlaivius ir sraigtasparnius ne tik žymiai sumažins jų svorį ir kainą, bet ir taip pat padidina išgyvenamumą.

Remiantis užsienio ekspertų prognozėmis, iki devintojo dešimtmečio pradžios kompozitinių medžiagų dalis orlaivio korpuse išaugs iki 50%. Tai turėtų padėti sutaupyti 20–30 % ikigarsinių ir viršgarsinių orlaivių svorio. Dėl to sumažėjęs konstrukcijos svoris leis padidinti degalų tiekimą ar kovinę apkrovą arba sumažinti orlaivio dydį. Be to, manoma, kad dėl didelių šių medžiagų stiprumo charakteristikų gali pagerėti aerodinaminės charakteristikos (sumažinus santykinį profilio storį ir pailginant sparną), o galiausiai – pagerinti orlaivio skrydžio charakteristikas.

Leonardo da Vinci apie skrydį danguje specialiu prietaisu galvojo dar XVI amžiuje, tačiau pirmasis skrydis buvo oficialiai užregistruotas praėjusio amžiaus pradžioje. Vis dar vyksta įnirtingos diskusijos apie tai, kam mes skolingi už galimybę keliauti lėktuvu, tačiau faktas lieka faktu, kad pirmasis skrydis buvo oficialiai užregistruotas 1903 m. Pirmąjį lėktuvą pasaulyje išrado broliai Wrightai.

Aviacijos istorija

Pirmieji bandymai sukurti orlaivį, galintį pakelti žmogų į orą, prasidėjo XVIII amžiaus pabaigoje. Lėktuvo išradimo istorija prasideda Anglijoje, kai seras George'as Cayley rimtai ėmėsi šios problemos ir paskelbė keletą mokslinių darbų, kuriuose išsamiai išdėstė šiuolaikinio orlaivio prototipo konstrukcijos ir veikimo principą.

Išradėjas savo darbą pradėjo stebėdamas paukščius. Mokslininkas ilgą laiką skyrė paukščių skrydžio greičio ir jų sparnų ilgio matavimui. Šie duomenys vėliau tapo kelių publikacijų, padėjusių pagrindą aviacijos plėtrai, pagrindu.

Pirmuosiuose eskizuose Keighley lėktuvą įsivaizdavo kaip valtį su uodega viename gale ir pora irklų priekyje. Konstrukcija turėjo būti varoma irklais, kurie sukimąsi perduos į kryžiaus formos veleną laivo gale. Taigi Keighley neabejotinai pavaizdavo pagrindinius orlaivio elementus. Būtent šio mokslininko darbai padėjo pagrindą aviacijos plėtrai ir tapo postūmiu plėtoti lėktuvo koncepciją.

Aviacijos šiuolaikine prasme pradininkas buvo kitas anglų išradėjas Williamas Hensonas. Būtent jis gavo užsakymą sukurti orlaivio projektą 1842 m.

Hensono „garų orlaivio įgulos“ dizainas aprašė visus pagrindinius sraigto varomo orlaivio elementus. Išradėjas pasiūlė naudoti propelerį kaip įtaisą visai konstrukcijai perkelti. Daugelis Hensono pasiūlytų idėjų vėliau buvo sukurtos ir pradėtos naudoti ankstyvuosiuose orlaivių modeliuose.

Rusijos išradėjas N.A. Teleshovas užpatentavo „aeronautikos sistemos“ statybos projektą. Orlaivio koncepcija taip pat buvo pagrįsta garo varikliu ir oro sraigtu. Po kelerių metų mokslininkas patobulino savo projektą ir vienas pirmųjų pasiūlė idėją sukurti reaktyvinį lėktuvą.

Teleshovo projektų bruožas buvo idėja vežti keleivius uždarame fiuzeliaže.

Kas išrado lėktuvą

Nepaisant to, kad XIX amžiaus viduryje orlaivio konstrukciją kūrė daugelis mokslininkų, orlaivio išradimas priskiriamas broliams Wrightams, kurių lėktuvas trumpą skrydį atliko 1903 m.

Ne visi sutinka, kad broliai Wrightai buvo pirmieji. Brazilas Alberto Santos-Dumont suprojektavo, pastatė ir asmeniškai išbandė pirmąjį pasaulyje dirižablio prototipą 1901 m. Tada ir buvo įrodyta, kad kontroliuojami skrydžiai iš tiesų įmanomi.

Pagal kitą versiją, pirmojo veikiančio orlaivio išradimo pirmenybė turėtų būti priskirta Rusijos išradėjui A.F. Mozhaisky, kurio vardas amžiams išliks aviacijos istorijoje. Taigi, diskusijos apie tai, kas išrado ir kas sukūrė orlaivį, vis dar vyksta.

Įdomus! Nepaisant to, kad lėktuvo išradimas oficialiai įteiktas broliams Wrightams, visi brazilai įsitikinę, kad pirmąjį pasaulyje lėktuvą išrado Santosas Dumontas. Rusijoje manoma, kad pirmąjį modernaus orlaivio prototipą pastatė Mozhaiskis.

Brolių Wrightų darbas

Broliai Wrightai nebuvo pirmieji lėktuvo išradėjai. Be to, pirmasis nekontroliuojamas žmogaus skrydis taip pat nepriklausė jiems. Tačiau broliai Wrightai sugebėjo įrodyti svarbiausią dalyką – kad žmogus sugeba valdyti orlaivį.

Būtent Wilbur ir Orville Wright buvo pirmieji, kurie atliko kontroliuojamą skrydį orlaiviu, todėl buvo toliau plėtojama idėja apie galimybę vežti keleivius oru.

Tuo metu, kai visi mokslininkai galvojo dėl galimybės įrengti galingesnius variklius, kurie pakeltų lėktuvą į orą, broliai daugiausia dėmesio skyrė gebėjimo valdyti orlaivį klausimams. Rezultatas buvo vėjo tunelio eksperimentų serija, kuri buvo pagrindas kuriant lėktuvo sparnus ir oro sraigtus.

Pirmasis brolių sukonstruotas motorinis sklandytuvas vadinosi Flyer 1. Jis buvo pagamintas iš eglės, nes ši medžiaga yra lengva ir patikima. Prietaisas buvo varomas benzininiu varikliu.

Įdomus!„Flyer 1“ variklį pagamino mechanikas Charlie Tayloras. Tam mechanikas panaudojo duraliuminį, dar vadinamą duraliuminiu.

Pirmasis sėkmingas skrydis buvo atliktas 1903 metų gruodžio 17 dieną. Lėktuvas pakilo kelis metrus ir per 12 sekundžių nuskriejo apie 40 metrų. Tada buvo pakartotiniai bandymai, dėl kurių padidėjo skrydžio trukmė ir aukštis.

Santos Dumont ir 14 bis

Alberto Santos-Dumont yra žinomas kaip oro balionų išradėjas ir kartais minimas kaip pirmojo pasaulyje valdomo lėktuvo kūrėjas. Jis taip pat išrado dirižablius, kurie buvo valdomi varikliu.

1906 m. jo lėktuvas, vadinamas „14 bis“, pakilo ir nuskriejo daugiau nei 60 metrų. Aukštis, į kurį išradėjas pakėlė savo lėktuvą, buvo apie 2,5 metro. Po mėnesio Alberto Santos-Dumont atliko 220 metrų skrydį tuo pačiu lėktuvu ir pasiekė pirmąjį skrydžio atstumo rekordą.

Ypatinga „14 bis“ savybė buvo ta, kad konstrukcija galėjo pakilti pati. Broliams Wrightams to pasiekti nepavyko, o jų lėktuvas pakilo su išorės pagalba. Būtent šis niuansas tapo esminiu diskusijose apie tai, kas turėtų būti laikomas pirmojo orlaivio išradėju.

Po 14 bis išradėjas rimtai pradėjo kurti monoplaną, ir dėl to pasaulis išvydo Demoiselle.

Alberto Santos-Dumont niekada neužmigo ant laurų ir neslėpė savo išradimų. Išradėjas noriai dalijosi savo orlaivių projektais su teminiais leidiniais.

Mozhaiskio lėktuvas

Savo lėktuvo projektą mokslininkas pristatė svarstymui dar 1876 m. Mozhaiskis susidūrė su Karo ministerijos pareigūnų nesupratimu, todėl jam nebuvo skirta lėšų tęsti tyrimus.

Nepaisant to, mokslininkas tęsė savo vystymąsi, investuodamas savo lėšas, todėl Mozhaiskio orlaivio prototipo statyba buvo atidėta daugelį metų.

Mozhaiskio lėktuvas buvo pastatytas 1882 m. Pirmieji orlaivio bandymai baigėsi katastrofa, tačiau liudininkai teigia, kad lėktuvas prieš suduždamas pakilo nuo žemės.

Kadangi nėra dokumentinių skrydžio įrodymų, Mozhaiskis negali būti laikomas pirmuoju asmeniu, skridusiu lėktuvu. Tačiau mokslininko pasiekimai buvo aviacijos plėtros pagrindas.

Taigi, kas buvo pirmasis?

Nepaisant daugybės ginčų dėl orlaivio išradimo metų, pirmasis oficialiai užregistruotas skrydis priklauso broliams Wrightams, todėl būtent amerikiečiai laikomi pirmojo lėktuvo „tėvais“.

Nedera lyginti brolių Wrightų, Santos-Dumont ir Mozhaisky indėlį į aviacijos plėtrą. Nepaisant to, kad pirmasis Mozhaiskio lėktuvas buvo pagamintas likus 20 metų iki pirmojo valdomo skrydžio, išradėjas panaudojo kitokį konstrukcijos principą, todėl jo lėktuvo lyginti su brolių Wrightų skraidykle neįmanoma.

Santosas-Dumontas skrido ne pirmasis, tačiau išradėjas panaudojo iš esmės naują požiūrį į orlaivio konstravimą, kurio dėka jo įrenginys pakilo savarankiškai.

Be pirmojo kontroliuojamo skrydžio, broliai Wrightai svariai prisidėjo prie aviacijos plėtros, pirmieji pasiūlę iš esmės naują požiūrį į orlaivio sraigto ir sparnų konstrukciją.

Nėra prasmės ginčytis, kuris iš šių mokslininkų buvo pirmasis, nes jie visi labai prisidėjo prie aviacijos plėtros. Būtent jų darbas ir tyrimai tapo šiuolaikinio lėktuvo prototipo išradimo pagrindu.

Pirmasis karinis lėktuvas

Brolių Wrightų „Flyer“ ir „Santos-Dumont“ lėktuvų prototipai buvo naudojami kariniams tikslams.

Jei iš pradžių broliai siekė išrasti technologiją, kuri suteiktų pranašumą Amerikos kariuomenei, tai brazilas Santos-Dumont buvo prieš aviacijos naudojimą kariniais tikslais. Nepaisant to, jo darbas buvo atspirties taškas kuriant daugybę orlaivių, kurie vėliau buvo naudojami karo metu. Įdomu tai, kad Mozhaisky iš pradžių taip pat siekė statyti lėktuvą, kuris būtų naudojamas kariniams tikslams.

Pirmasis reaktyvinis lėktuvas pasirodė Antrojo pasaulinio karo įkarštyje.

Pirmieji keleiviniai lėktuvai

Pirmasis keleivinis orlaivis pasirodė I.I. Sikorskis. Šiuolaikinio lėktuvo prototipas pakilo 1914 m. su 12 keleivių. Tais pačiais metais lėktuvas „Ilja Muromets“ pasiekė pasaulio rekordą, atlikdamas pirmąjį tolimą skrydį. Jis nuskriejo atstumą nuo Sankt Peterburgo iki Kijevo ir vieną kartą nusileido papildyti degalų.

Lėktuvas Pirmojo pasaulinio karo metais taip pat buvo naudojamas bomboms gabenti. Karas privertė Rusijos aviaciją kuriam laikui sustingti.

1925 m. pasirodė pirmasis K-1 orlaivis, tada pasaulį išvydo keleiviniai lėktuvai Tupolev ir KhAI sukurti orlaiviai. Nuo to laiko keleiviniai orlaiviai sulaukia vis daugiau dėmesio, įgyja didesnį keleivių pajėgumą ir galimybę skristi didelius atstumus.

Reaktyvinių lėktuvų kūrimo istorija

Rusijos išradėjas Teleshovas pirmasis pasiūlė reaktyvinio lėktuvo idėją. Propelerį stūmokliniu varikliu 1910 metais bandė pakeisti rumunų dizaineris A. Coanda.

Šie bandymai buvo nesėkmingi, o pirmasis sėkmingas reaktyvinio lėktuvo bandymas įvyko 1939 m. Bandymus atliko vokiečių įmonė Heinkel, tačiau kuriant modelį buvo padarytos kelios klaidos:

• neteisingas variklio konstrukcijos pasirinkimas;
• didelės degalų sąnaudos;
• dažnas degalų papildymo poreikis.

Tačiau pirmasis reaktyvinio lėktuvo prototipas sugebėjo pasiekti aukštą pakilimo greitį – daugiau nei 60 metrų per sekundę skrydžio.

Dėl projektavimo klaidų reaktyvinis lėktuvas negalėjo nuskristi daugiau nei 50 kilometrų nuo aerodromo, nes reikėjo dažnai pildyti degalų. Dėl daugybės trūkumų pirmasis sėkmingas modelis niekada nepateko į masinę gamybą.

Pirmasis serijinis lėktuvas buvo Me-262 1944 m. Šis modelis buvo patobulinta ankstesnio Heinkel modelio versija.

Tada reaktyvinių lėktuvų kūrimą ėmėsi Japonija ir Didžioji Britanija.

Vaizdo įrašas

Taigi reaktyviniai lėktuvai pasirodė Antrojo pasaulinio karo viduryje. Jie turi rimtų karinių pergalių, tačiau jų nuostoliai taip pat labai dideli. Visų pirma, taip yra dėl to, kad pilotai tiesiog neturėjo laiko pilnai apmokyti, kaip valdyti iš esmės naują orlaivį. Nuo pirmojo sėkmingo skrydžio iki reaktyvinių lėktuvų atsiradimo praėjo tik 30 metų, per kuriuos įvyko didelis lūžis aviacijos srityje.