Bracing (Aeronautics)

В Aeronautics чтобы Bracing включает в себя дополнительные конструктивные элементы, которые укрепляют функциональный планер, придать ему жесткость и прочность при нагрузке. Красие может применяться как внутри, так и снаружи, и может принимать форму стойки , которые действуют при сжатии или напряжении по мере возникновения потребности, и/или проводов , которые действуют только при натяжении.

В целом, Bracing обеспечивает более сильную, более легкую структуру, чем та, которая не является безрассудной, но внешнее соединение, в частности, добавляет сопротивление , которое замедляет самолет и вызывает значительно больше проблем с дизайном, чем внутреннее соединение. Другим недостатком укрепления проводов является то, что они требуют рутинной проверки и регулировки или оснастки , даже когда они расположены внутри.

В первые годы авиации Bracing были универсальной особенностью всех форм самолетов, включая монопланы и бипланы , которые тогда были одинаково распространены. Сегодня в форме подъемных стойков все еще используется подъемная стойка, где высокий крыло и легкий вес более важны, чем максимальная производительность.

Принцип дизайна

Bracing работает, создавая триангулированную фермерскую структуру, которая противостоит изгибе или скручиванию. Для сравнения, не набранная консольная структура легко изгибается, если она не несет большого количества тяжелого подкрепления. Сделать структуру глубже позволяет быть намного легче и жестче. Чтобы уменьшить вес и сопротивление воздуха, конструкция может быть сделана пустой, с соединением основных частей планера. Например, моноплану с высоким крылом может быть предоставлена ​​диагональная подъемная стойка, проходящая от нижней части фюзеляжа, в положение, далеко перед набором крыла. Это увеличивает эффективную глубину корня крыла до высоты фюзеляжа, что делает его намного более жестким для небольшого увеличения веса.

Как правило, концы крепления стойки соединяются с основными внутренними структурными компонентами, такими как лонжерол крыла или фюзеляжная переборка, и закрытые провода прикреплены рядом.

Красие может использоваться для сопротивления всем различным силам, которые встречаются в плане, включая подъем, вес, перетаскивание и скручивание или кручение. Стойка - это компонент, достаточно жесткий, чтобы противостоять этим силам, независимо от того, размещают ли они его под сжатие или натяжение. Провод - это соединительный компонент, способный только противостоять натяжению, ослабленному при сжатии, и, следовательно, почти всегда используется в сочетании с стойками.

Связанные методы

Межплановые стойки и соединительные провода на тигровой моли De Havilland

Квадратная рама из твердых стержней не является жесткой, но имеет тенденцию сгибаться в углах. Создание его дополнительной диагональной стержней было бы тяжелым. Провод был бы намного легче, но остановит его рухнуть только одним способом. Чтобы удержать его жесткий, необходимы два кросс-соединительных провода. Этот метод поперечного соединения можно четко увидеть на ранних биплане, где крылья и межплановые стойки образуют прямоугольник, который перекрестно соединяется с проводами.

Другой способ расположения жесткой структуры - сделать поперечные кусочки достаточно прочными, чтобы действовать в сжатии, а затем соединить их концы с помощью внешнего алмаза, действующего при натяжении. Этот метод когда -то был обычным явлением на монопланах, где крыло и центральный кабан или пилон образуют поперечные элементы, в то время как проволочное крепление образует внешний алмаз.

Связывание проводов

Чаще всего встречается на биплане и других мультиплиновых самолетах, проволочное крепление также было распространено на ранних монопланах .

В отличие от стойки, соединительные провода всегда действуют в напряжении.

Толщина и профиль провода влияют на сопротивление, которое он вызывает, особенно на более высоких скоростях. Провода могут быть изготовлены из многоцепочечного кабеля, одной прядью пианино или аэродинамическим стали с покрытием.

Связывание проводов в основном делится на летающие провода, которые удерживают крылья при лете и посадке проводов , которые удерживают крылья, когда они не генерируют подъемник. (Проводы, соединяющие корзину или гондолу с воздушным шаром, также называют летающими проводами.) Толковые патологические провода иногда проводятся по диагонали между передними и кормовыми межплановыми стойками, чтобы остановить скручивание крыла и менять угол падения на фюзеляж. В некоторых пионерских самолетах провода для кормления крыла также работали по диагонали и корму, чтобы предотвратить искажения под побочными нагрузками, например, при повороте. Помимо основных нагрузок, налагаемых подъемом и гравитацией, соединительные провода также должны нести мощные инерционные нагрузки, генерируемые во время маневров, такие как увеличение нагрузки на посадочные провода в момент приземления.

Оснастка

Переключающие провода должны быть тщательно сфальсифицированы, чтобы поддерживать правильную длину и натяжение. В полете провода, как правило, растягиваются под нагрузкой, и при посадке некоторые могут стать расслабленными. Требуются регулярные проверки оснастки и любые необходимые корректировки перед каждым полетом. Корректировки оснащения также могут быть использованы для установки и поддержания диэдрального крыла и угла падения , обычно с помощью клинометра и отвеса . Отдельные провода оснащены фаршированием или резьбовыми фитингами, так что их можно легко отрегулировать. После установки регулятор заблокирован на месте.

Внутреннее крепление

Внутреннее крепление было наиболее значимым в первые дни аэронавтики, когда планеры были буквально рама, в лучшем случае покрыты легированной тканью, которая не имела собственной силы. Проволочный перекрестный шрифт широко использовался для укрепления таких планеров, как в покрытых тканью крыльями, так и в фюзеляже, который часто оставлял голым.

Регулярная оснастка проводов была необходима для поддержания конструкционной жесткости против изгиба и кручения. Особая проблема для внутренних проводов заключается в доступе в тесном интерьере фюзеляжа.

Внешнее крепление

Часто предоставление достаточного внутреннего крепления делает дизайн слишком тяжелым, поэтому для того, чтобы сделать планер как светлый, так и прочный, крепление установлено извне. Это было распространено в ранних самолетах из -за ограниченной доступной мощности двигателя и необходимости легкого веса, чтобы вообще летать. По мере того, как мощности двигателя неуклонно поднимались в течение 1920 -х и 30 -х годов, гораздо более тяжелые планеры стали практически возможными, и большинство дизайнеров отказались от внешнего крепления, чтобы обеспечить увеличение скорости.

Бипланы

Биплан с межплановыми и каблевыми расходами, перекрестными, летящими и посадочными проводами.

Почти все биплановые самолеты имеют свои верхние и нижние плоскости, соединенные межплановыми стойками, с верхним крылом, проходящим через фюзеляж и соединены с ним более короткими стойками кабины. Эти стойки делят крылья на бухты , которые подкрепляются диагональными проводами. Летающие провода бегут вверх и наружу от нижнего крыла, в то время как посадочные провода бегут вниз и наружу от верхнего крыла. Получающаяся комбинация стойки и проводов представляет собой жесткую структуру, похожую на бокс, независимую от ее монтажа фюзеляжа.

Межплановые стойки

Межплановые стойки удерживают крылья биплана или мультиплана, также помогая поддерживать правильный угол падения для подключенных крыльев.

Параллельные стойки : наиболее распространенная конфигурация - для двух стойков, чтобы быть расположенными параллельными, одна позади другой. Эти стойки, как правило, будут закреплены на «проводах заболеваемости», работающих по диагонали между ними. Эти провода сопротивляются скручиванию крыла, что повлияет на его угол падения на воздушный поток.

N-Struts заменяют провода заболеваемости на третью стойку, работающую по диагонали от верхней части одной стойки до нижней части другой в паре.

V-удар сходится из отдельных точек крепления на верхней крыле к одной точке на нижнем крыле. Они часто используются для крыла Sesquiplane , в котором нижнее крыло имеет значительно меньший аккорд , чем верхнее крыло.

I-Struts заменяет обычную пару стойки на одну более толстую стойкую стойку с вытянутыми концами и вдоль крыла.

Залив

Хэндли Страница v/1500 Многобейный биплан

Размещение крыла между двумя наборами межплановых или кабинских стойков называется заливом . Крылья описываются количеством отсеков с каждой стороны. Например, биплан с стойками кабины и одним набором межплановых стойков на каждой стороне самолета представляет собой биплан с одним бульваром.

Для небольшого типа, такого как Скаут Первой мировой войны, как Fokker D.VII , обычно достаточно залива. Но для больших крыльев, несущих большие полезные нагрузки, можно использовать несколько отсеков. Двухместная Curtiss Jn-4 Jenny-это биплан с двумя бухтами, в то время как большие тяжелые типы часто были многооткрытными бипланами или трипланами-самыми ранними примерами немецкого альбатроса Bi , и все производственные примеры DFW BI BI BI . Наблюдение за бипланами 1914 года были двумя из очень немногих однополосных бипланов с тремя бухтами, используемыми во время Первой мировой войны.

Некоторые биплановые крылья соединены с наклоненными расходами, наклоненными боком с заливами, образующими зигзагообразного фермы . Примеры включают в себя Ансальдо SVA серию высокоскоростных разведывательных переворотов и бипланов Первой мировой войны и ранней мировой войны Fiat CR.42 Falco .

Другие вариации также использовались. Истребитель SPAD S.XIII , в то же время кажущийся двухбейным бипланом, имеет только один залив, но имеет средние точки оснастки с дополнительными стойками; Однако они не являются структурно смежными сверху до нижнего крыла. Sopwith ​ 1 + 1 ⁄ 2 уловка имеет кабину W-формы; Однако, поскольку он не подключает крылья друг с другом, это не добавляет к количеству отсеков.

ГАЛЕРЕЕ В МЕТОВОЙ ПЕРЕКТОЕ

• 
  Параллельные стойки на верблюде Собвита
• 
  V-struts on a Nieuport 10
• 
  N-Struts на модели Boeing-Stearman 75
• 
  Я подвергается наряду на Dr.1 Triplane Fokker
• 
  Warren Furss Struts на Fiat CR42

Хижина стойки

Первой мировой войны Британская Бристоль F.2 - один из немногих бипланов, которые когда -либо имели вентральные кабины.

Cabane N-Struts и Torsion Wires на тигровой моли De Havilland

В тех случаях, когда самолет имеет крыло, проходящее над основным фюзеляжем, два компонента часто соединяются с помощью кабины, бегущих от вершины фюзеляжа или экипажа к центральной части крыла. Такое крыло обычно также готовится в другом месте, причем стойки Кабана обрабатывают часть общей схемы бодрящих.

Поскольку стойки кабины часто переносят тягу двигателя к верхнему крылу, чтобы преодолеть его сопротивление, нагрузки вдоль каждой диагонали между передними и кормовыми стойками неравны, и они часто образуются в виде n-стойков. У них также могут быть перекрестные проводки, чтобы помочь остановить скручивание крыла. Несколько биплановых дизайнов, таких как британский истребитель Бристоля 1917 года, истребитель Bristol Bighter 1917 года, выяснили как нижнее крыло, так и верхнее, используя стойки вентрального кабины для выполнения такой функции дизайна.

Монопланы

Проволочный моноплан с проводами от центральных креплений до крыльев, то есть Fokker Eindecker

Ранние монопланы полностью основывались на внешнем проволочном креплении, либо непосредственно к фюзеляже, либо на король над ним, а также стойки с шасси внизу, чтобы противостоять тем же силам подъема и тяжести. Многие более поздние монопланы, начиная с 1915 года , использовали консольные крылья с их подъемным креплением в крыле, чтобы избежать штрафов за перетаскивание внешних проводов и стойки .

Домик

с проволочной формой Во многих ранних монопланах , например, Blériot XI и Fokker Eindecker (оба конструкции деформации крыла ), дорсальные и иногда вентральные системы стойки или домики были размещены либо выше, либо выше и ниже фюзеляжа. Это может быть использовано как для обеспечения некоторой защиты для пилота, если ремесло перевернуто на земле, так и для прикрепления посадочных проводов, которые закончились в слегка наклонных точках VEE на передний и кормовой точки возле кончиков крыла. В монопланах крыла от парасола крыло проходит над фюзеляжем и соединяется с фюзеляжем на стойке кабана, аналогично верхнему крылу биплана.

На некоторых типах кабан заменяется одним толстым обтекаемым пилоном.

Поднимите стойки

Cessna 152 с одной подъемной стойкой, соединяющей фюзеляж к высокому монтируемому крылу

Консолидированная PBY Catalina с двойным параллельным крылом зонного крыла и центральным пилоном

На самолете высокого крыла подъемная стойка соединяет подвесную точку на крыле с точкой ниже на фюзеляже, образуя жесткую треугольную структуру. В то время как в полете стойка действует в растяжении, чтобы переносить крыло подъема к фюзеляже и удерживать уровень крыла, в то время как при обратном месте он действует при сжатии, чтобы удержать крыло.

Для самолетов с умеренной мощностью и скоростью двигателя, подъемные стойки представляют собой компромисс между высоким сопротивлением полностью перекрестной структуры и высоким весом полностью консольного крыла. Они распространены на типах высокого крыла, таких как Cessna 152 и почти универсальны, на типах с крытлями, таких как консолидированная PBY Catalina .

Моноплан с низким крылом Piper Pawnee с подъемной стойкой

360-й 360 360 имеет крыло с распоркой

Реже, некоторые монопланы с низким уровнем крыла, такие как Piper Pawnee, имели подъемные стойки, установленные над крылом, действующими при сжатии в полете и натяжении на земле.

Иногда каждое крыло имеет только одну подъемную стойку, как на Cessna 152, но они часто бывают парами, иногда параллельными, как на Каталине, иногда расклеиваемой или как пары V-формы (например, Auster ), соединенные с фюзеляжем в одном точка. Было использовано много более сложных договоренностей, часто с двумя первичными стойками подъема, дополненными вспомогательными соединениями, известными как стойки присяжных между друг другу или на крыло или фюзеляж. Например, каждой паре перевернутых V -стойки Pawnee помогает пара вертикальных опоров.

С ранних времен эти подъемные стойки были упорядочены , часто путем осаждения металлических носителей в корпусах в форме. соединенные с Например, Farman F.190 имел свои высокие крылья, дюралинами параллельными нижним фюзеляжем и Вестленд Лисандр использовал экструдированные i -секционные лучи сплава светового сплава, на которых были закручены переднюю и кормовую пару обтекателей Дуралемина. В последующих самолетах были обтекаемые стойки, образованные непосредственно из формованного металла, как экструдированные сплавы световых сплавов аустера Aop.9 , или из композитов, например, углеродного волокна стойки подъема элиты Remos GX . Дизайнеры приняли различные методы улучшения аэродинамики соединений распорного крыла и стойки, используя аналогичные подходы к тем, которые используются в межплановых стойках. Иногда оптимизирование сужается рядом с крылом, как на Фармане F.190; Другие дизайны имеют расширенную общеизму, например, Skeeton K-10 Swift .

Подъемные стойки иногда объединяются с другими функциями, например, помогают поддерживать двигатели, как на Вестленде IV или шарике, как на шотландском авиационном пионере .

Подъемные стойки остаются распространенными на небольших (2/4 местных) световых самолетах в категориях сверхлегкого и легкого вида . Более широкие примеры включают в себя короткие 360 самолетов с 36 пассажирами и 19-местный 19-местный тип De Havilland Twin Otter .

Присяжные распорки

Сложные присяжные распорки на флоте Canuck

Подъемная стойка может быть настолько длинной и тонкой, что слишком легко изгибается. Спорты присяжных представляют собой небольшие дочерние стойки, используемые для ее жесткого. Они предотвращают такие проблемы, как резонансная вибрация и привычка при сжимающих нагрузках.

Спорты присяжных поступают во многих конфигурациях. На монопланах с одной основной стойкой может быть только одна стойка жюри, соединяющую главную стойку с промежуточной точкой на крыле. Связанный моноплан с стойкой V ', такими как флот, может иметь сложную сборку присяжных стойков.

История

Bracing, как внутреннее, так и внешнее, широко использовалось в ранних самолетах для поддержки легких плараний, требуемых низкими мощными мощными мощностью и медленными скоростями полета, затем доступны. Из первого флаера Райта 1903 года фюзеляж был не более чем закрепленной рамкой, и даже передний диагональный крепление использовалось для удержания крыльев под прямым углом.

Некоторые очень ранние самолеты использовали стойки из бамбука . В большинстве конструкций использовались потоковые стойки, изготовленные либо из ели , либо из ясень , выбранные для ее прочности и легкого веса. Также использовались металлические стойки, и сегодня и дерево и металл продолжают использоваться.

Потребность в креплении переднего приземления исчезла с появлением более мощных двигателей в 1909 году, но Bracing оставалось необходимым для любого практического дизайна, даже на монопланах вплоть до Первой мировой войны, когда они стали непопулярными и привязанными к бипланам.

С 1911 года британский исследователь Харрис Бут, работающий в Национальной физической лаборатории , и инженера Ричарда Фейри , а затем работал в синдикате самолета Блэра Атолла из JW Dunne , начал разрабатывать и применять инженерный анализ отдельных бухт в биплане, чтобы рассчитать Структурные силы и используйте минимальное количество материала в каждом заливе для достижения максимальной прочности. Аналитические методы, подобные этому, привели к более легким и более сильным самолетам и стали широко приняты.

В то же время количество крепления может быть постепенно уменьшено. На низких скоростях тонкий провод вызывает очень небольшое сопротивление, а ранние летающие машины иногда называли «птичьими клетками» из -за количества присутствующих проводов. Однако по мере роста скоростей, проволока должна быть более тонкой, чтобы избежать сопротивления, пока силы, которые он несет, увеличивается. Устойчивое увеличение мощности двигателя позволило столь же устойчивому увеличению веса, что требует меньшего количества крепления. Специальные провода подключения с плоскими или аэродинамическими секциями были также разработаны в попытках дальнейшего сокращения сопротивления.

Происхождение середины 1915 года, все металлические юнкеры J 1 , пионеры, не наброшенное консольное дизайн крыла.

Немецкий профессор Хьюго Юнкерс чтобы покончить с вынуждением стойки и оснастки в начале Первой мировой войны, и к середине 1915 был серьезно заинтересован в том , Внешнее крепление для конфиденциального консультационного крыла с толстой пропоркой, которая может летать чуть более 160 км/ч с подстроенным шестом поршневым двигателем всего 120 лошадиных сил.

К концу Первой мировой войны силы двигателя и воздушная скорость возросли достаточно, чтобы сопротивление, вызванное прикреплением проводов на типичном биплане, значительно влияло на производительность, в то время как более тяжелый, но изящный моноплан с распорным дробедом стал практически осуществимым. В течение периода этот тип моноплана стал дизайном выбора.

Несмотря на то, что моноплан с высоким крылом с высоким крылом был охвачен в 1930-х годах истинным консольным монопланом, он оставался в использовании на протяжении всей послевоенной эпохи, в ролях, где легкий вес более важен, чем высокая скорость или на большие расстояния. К ним относятся легкие салоны, где также важна видимость вниз, и небольшие транспорты.

После Второй мировой войны

Крыльев с высоким уровнем аспекта-ритио использовались французским демонстратором Hurel-Dubois (ныне часть Safran ) с демонстратором Hurel-Dubois Hd.10 в 1948 году, а затем авиалайнерами HD.31 /32/34, все еще используемыми французским институтом Географический национальный до начала 1980 -х годов. HD.45 с турбоятным двигателем был безуспешно предложен для конкурирования с авиационной каравелкой Sud , возможно, из-за высокоскоростного турбоята, несоответствующего до более медленного планера.

Смотрите также

• Самолетные сооружения
• Закрытое крыло
• Гибкое крыло
• Деформация крыла

Ссылки

Библиография

• Крейн, Дейл: Словарь авиационных терминов, третье издание , авиационные принадлежности и ученые, 1997. ISBN   1-56027-287-2
• Halliwell, FW " Folging: эрекция и реализация самолетов ". Полет , 23 января 1919 г. с. 107
• Кумар Б. Иллюстрированный словарь авиации . New York McGraw Hill, 2005. ISBN   0-07-139606-3
• Стивентон, HWB; «Теоретические соображения в проектировании стыков на крыле», инженер самолета: дополнение к полету , 30 мая 1930 года, стр. 33–35 ( страницы полета 586A-586C).
• , Джон Тейлор Р. ISBN   0-9509620-1-5 .