Фюзеляж

Фюзеляж французского ( / ˈ f juː z əl ɑː ʒ / ; от основная часть fuselé «веретенообразный») — . корпуса самолета Он вмещает экипаж , пассажиров или груз . В одномоторных самолетах он обычно содержит двигатель также , хотя в некоторых самолетах-амфибиях одиночный двигатель установлен на пилоне , прикрепленном к фюзеляжу, который, в свою очередь, используется в качестве плавучего корпуса . Фюзеляж также служит для расположения поверхностей управления и стабилизации в определенном соотношении с несущими поверхностями , что необходимо для устойчивости и маневренности самолета.

Виды конструкций

Существуют различные типы конструкций фюзеляжа в зависимости от назначения самолета и предпочтений авиакомпании. Некоторые могут иметь более широкие сиденья и больше места для ног для комфорта, в то время как другие могут иметь сиденья меньшего размера, чтобы вместить больше людей. Все зависит от типа самолета и того, как авиакомпания хочет его использовать.

Ферменная конструкция

Этот тип конструкции до сих пор используется во многих легких самолетах со сварными фермами из стальных труб.Коробчатую ферменную конструкцию фюзеляжа также можно построить из дерева, часто покрытого фанерой. Простые коробчатые конструкции можно скруглить за счет добавления поддерживаемых легких стрингеров, что позволит тканевому покрытию сформировать более аэродинамическую форму или более приятную для глаз форму.

Геодезическое строительство

Геодезические структурные элементы использовались Барнсом Уоллисом для британских Виккерсов между войнами и во время Второй мировой войны, чтобы сформировать весь фюзеляж, включая его аэродинамическую форму. В конструкции этого типа несколько стрингеров из плоских полос намотаны вокруг каркаса в противоположных спиральных направлениях, образуя вид корзины. Он оказался легким, прочным и жестким и имел то преимущество, что был почти полностью сделан из дерева. Аналогичная конструкция с использованием алюминиевого сплава использовалась в Vickers Warwick с меньшим количеством материала, чем потребовалось бы для других типов конструкций. Геодезическая структура также является избыточной и поэтому может выдержать локальное повреждение без катастрофического отказа. Тканевое покрытие конструкции завершало аэродинамическую оболочку ( см. в Vickers Wellington пример большого военного самолета, в котором используется этот процесс, ). Логическим развитием этого подхода является создание фюзеляжей с использованием формованной фанеры, в которой несколько листов уложены с волокном в разных направлениях, чтобы придать вид монокока внизу.

Монококовый корпус

В этом методе внешняя поверхность фюзеляжа также является основной конструкцией. Типичная ранняя его форма (см. Lockheed Vega ) была построена с использованием формованной фанеры , где слои фанеры формируются над «заглушкой» или внутри формы . В более поздней форме этой конструкции в качестве обшивки вместо фанеры используется ткань из стекловолокна , пропитанная полиэфиром или эпоксидной смолой. В простой форме, используемой в некоторых самолетах любительской постройки, в качестве сердечника используется жесткий пенопласт с покрытием из стекловолокна, что устраняет необходимость изготовления форм, но требует больше усилий при отделке (см. Rutan VariEze ). Примером более крупного самолета из формованной фанеры является de Havilland Mosquito истребитель/легкий бомбардировщик времен Второй мировой войны .Ни один фюзеляж с фанерной обшивкой не является по-настоящему монококом , поскольку в конструкцию включены элементы жесткости, способные выдерживать сосредоточенные нагрузки, которые в противном случае могли бы прогнуть тонкую обшивку.Использование формованного стеклопластика с использованием отрицательных («мама») форм (которые дают практически готовое изделие) распространено в серийном производстве многих современных изделий. планеры . Использование формованных композитов для конструкций фюзеляжа распространяется на большие пассажирские самолеты, такие как Boeing 787 Dreamliner (с использованием формования под давлением на охватывающих формах).

Полумонокок

Конструкция монокок и полумонокок. ^[1]^: 3–9

В конструкции монокока используется нагруженная обшивка, которая выдерживает почти все нагрузки, подобно алюминиевой банке для напитков.

Полумонококовая конструкция, частичная или половинная, использует основание, к которому крепится обшивка самолета.

Разрез фюзеляжа Боинга 747 : шпангоуты, стрингеры и обшивка сделаны из алюминия.

Это предпочтительный метод изготовления полностью алюминиевого фюзеляжа. удерживается ряд формирователей в форме поперечных сечений фюзеляжа Сначала на жестком креплении . Эти каркасы затем соединяются легкими продольными элементами, называемыми стрингерами . Они, в свою очередь, покрыты оболочкой из листового алюминия, прикрепленной клепкой или специальным клеем. Затем приспособление разбирается и снимается с готовой оболочки фюзеляжа, которая затем снабжается проводкой, органами управления и внутренним оборудованием, таким как сиденья и багажные отсеки. Большинство современных больших самолетов строятся с использованием этой технологии, но используются несколько больших секций, построенных таким образом, которые затем соединяются крепежными элементами , образуя полный фюзеляж. Поскольку точность конечного продукта во многом определяется дорогостоящим приспособлением, такая форма подходит для серийного производства, где необходимо выпускать много одинаковых самолетов. Ранние примеры этого типа включают самолеты Douglas Aircraft DC-2 и DC-3. гражданские самолеты и Boeing B-17 Flying Fortress . Большинство металлических легких самолетов построены с использованием этого процесса.

Как монокок, так и полумонокок называются конструкциями с «напряженной обшивкой», поскольку вся или часть внешней нагрузки (т.е. от крыльев и оперения, а также от отдельных масс, таких как двигатель) воспринимается поверхностным покрытием. Кроме того, всю нагрузку от внутреннего давления (в виде натяжения кожи ) несет внешняя кожа.

Распределение нагрузок между компонентами - это выбор конструкции, в значительной степени продиктованный размерами, прочностью и эластичностью компонентов, доступных для строительства, а также тем, предназначена ли конструкция для «самоустановки», не требующей полного приспособления для выравнивания.

Материалы

Первые самолеты были построены из деревянных каркасов, покрытых тканью. По мере того, как монопланы становились популярными, металлические каркасы повышали прочность, что в конечном итоге привело к созданию самолетов с цельнометаллической конструкцией и металлическим покрытием всех наружных поверхностей — впервые это было применено во второй половине 1915 года . Некоторые современные самолеты изготовлены из композитных материалов для основных поверхностей управления, крыльев или всего фюзеляжа, например Боинг 787. На Боинге 787 это обеспечивает более высокий уровень наддува и большие окна для комфорта пассажиров, а также меньший вес для снижения эксплуатационных расходов. . Боинг 787 весит на 1500 фунтов (680 кг) меньше, чем если бы он был полностью алюминиевым. ^{[ нужна ссылка ]}

Окна

кабины Лобовые стекла Airbus A320 должны выдерживать удары птиц со скоростью до 350 узлов (650 км/ч) и изготовлены из химически упрочненного стекла . Обычно они состоят из трех слоев или слоев стекла или пластика: два внутренних имеют толщину 8 мм (0,3 дюйма) каждый и являются структурными, а внешний слой толщиной около 3 мм представляет собой барьер от повреждения посторонними предметами и истирание , часто с гидрофобным покрытием. Он должен предотвращать запотевание салона и удалять лед при температуре от −50 °C (−58 °F). Раньше это делалось с помощью тонких проводов, похожих на заднее стекло автомобиля, но теперь это достигается с помощью прозрачного покрытия из оксида индия и олова толщиной в нанометры, расположенного между слоями, электропроводящего и, таким образом, передающего тепло. Изогнутое стекло улучшает аэродинамику , но для обзора также необходимы стекла большего размера. состоит из 4–6 панелей по 35 кг (77 фунтов) каждая Лобовое стекло кабины самолета Airbus A320 . За свой срок средний самолет проходит через три или четыре лобовых стекла , и рынок поровну делится между OEM-производителями и компаниями с более высокой прибылью. вторичный рынок . ^[2]

Окна кабины , намного легче стекла , изготовленные из растянутого акрилового стекла , состоят из нескольких стекол: внешнее рассчитано на давление, в четыре раза превышающее максимальное давление в салоне, внутреннее для резервирования и защитное стекло рядом с пассажиром. Акрил подвержен растрескиванию : появляется сеть мелких трещин, но его можно отполировать для восстановления оптической прозрачности . Для окон без покрытия удаление и полировка обычно проводятся каждые 2–3 года. ^[2]

Интеграция крыла

Самолеты с « летающим крылом », такие как Northrop YB-49 Flying Wing и бомбардировщик Northrop B-2 Spirit, не имеют отдельного фюзеляжа; вместо этого фюзеляж представляет собой утолщенную часть конструкции крыла.

И наоборот, существует небольшое количество конструкций самолетов, которые не имеют отдельного крыла, но используют фюзеляж для создания подъемной силы. Примеры включают Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства экспериментальные конструкции подъемного кузова и Vought летающий лебедку XF5U-1 .

Смешанное тело крыла можно рассматривать как смесь вышеперечисленного. Он несет полезную нагрузку в фюзеляже, создавая подъемную силу. Современный пример — Boeing X-48 . Одним из первых самолетов, использующих этот подход к проектированию, является Burnelli CBY-3 , фюзеляж которого имел аэродинамическую форму для создания подъемной силы.

Галерея

Внутренняя задняя часть основного пассажирского уровня Airbus A340 : видна задняя перегородка, а также дверной проем.
Грубый Боинга 747 интерьер планера
Фюзеляж самолета CubCrafters Carbon Cub
Фюзеляж может быть коротким и, казалось бы, неаэродинамичным , как у этого Christen Eagle.
фюзеляжа планера Схема

См. также

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б «Справочник пилота по авиационным знаниям» . Федеральное управление гражданской авиации . 24 августа 2016 г. Проверено 16 января 2023 г.
^ Jump up to: ^а ^б Алекс Дербер (28 ноября 2016 г.). «Какие окна пассажирского салона будут в будущих авиалайнерах?» . Внутри ТОиР . Авиационная неделя.

Внешние ссылки

Страница НАСА на фюзеляже
Институт проектирования самолетов и легких конструкций (ИФЛ)
Йорг Фухте; Бьорн Нагель; Волкер Голлник (2012). «Автоматическая компоновка системы фюзеляжа с использованием правил проектирования, основанных на знаниях» (PDF) . ДЛР Конгресс .
Основные части и компоненты самолетов самолетов .
М. Н. Рулофс, Технический университет Делфта (5 июля 2016 г.). Полуаналитическая оценка массы составного овального фюзеляжа (Диссертация).

[phak-1] Jump up to: ^а ^б «Справочник пилота по авиационным знаниям» . Федеральное управление гражданской авиации . 24 августа 2016 г. Проверено 16 января 2023 г.

[AW161128-2] Jump up to: ^а ^б Алекс Дербер (28 ноября 2016 г.). «Какие окна пассажирского салона будут в будущих авиалайнерах?» . Внутри ТОиР . Авиационная неделя.

[1]

[2]

v т и самолета Компоненты и системы
Airframe structure	Aft pressure bulkhead Cabane strut Canopy Crack arrestor Cruciform tail Dope Empennage Fabric covering Fairing Flying wires Former Fuselage Hardpoint Interplane strut Jury strut Leading edge Lift strut Longeron Nacelle Rib Spar Stabilizer Stressed skin Strut T-tail Tailplane Trailing edge Triple tail Twin tail V-tail Vertical stabilizer Wing root Wing tip Wingbox
Flight controls	Aileron Airbrake Artificial feel Autopilot Canard Centre stick Deceleron Dive brake Dual control Electro-hydraulic actuator Elevator Elevon Flaperon Flight control modes Fly-by-wire Gust lock HOTAS Rudder Rudder pedals Servo tab Side-stick Spoiler Spoileron Stabilator Stick pusher Stick shaker Trim tab Wing warping Yaw damper Yoke
Aerodynamic and high-lift devices	Active Aeroelastic Wing Adaptive compliant wing Anti-shock body Blown flap Channel wing Dog-tooth Drag-reducing aerospike Flap Gouge flap Gurney flap Krueger flap Leading-edge cuff Leading-edge droop flap LEX Slats Slot Stall strips Strake Variable-sweep wing Vortex generator Vortilon Wing fence Winglet
Avionic and flight instrument systems	ACAS Air data boom Air data computer Aircraft periscope Airspeed indicator Altimeter Annunciator panel Astrodome Attitude indicator Compass Course deviation indicator EFIS EICAS Flight management system Glass cockpit GPS Head-up display Heading indicator Horizontal situation indicator INS ISIS Multi-function display Pitot–static system Radar altimeter TCAS Transponder Turn and slip indicator Variometer Yaw string
Propulsion controls, devices and fuel systems	Autothrottle Drop tank FADEC Fuel tank Gascolator Inlet cone Intake ramp NACA cowling NACA duct Self-sealing fuel tank Splitter plate Throttle Thrust lever Thrust reversal Townend ring War emergency power Wet wing
Landing and arresting gear	Aircraft tire Arrestor hook Autobrake Conventional landing gear Drogue parachute Landing gear Landing gear extender Oleo strut Tricycle landing gear Tundra tire
Escape systems	Ejection seat Escape crew capsule
Other systems	Aircraft lavatory Auxiliary power unit Bleed air system Deicing boot Emergency oxygen system Environmental control system Flight recorder Hydraulic system Ice protection system In-flight entertainment system Landing lights Navigation light Passenger service unit Ram air turbine