Základy letadlové techniky Ivan Jeřábek

Podobné dokumenty
A0M36BEP Přednáška 4 Základy letadlové techniky

KONSTRUKCE KŘÍDLA - I

ZATÍŽENÍ KŘÍDLA - I. Rozdělení zatížení. Aerodynamické zatížení vztlakových ploch

ÚVOD DO MODELOVÁNÍ V MECHANICE

Okruhy otázek ke zkoušce

STABILIZAČNÍ PLOCHY A KORMIDLA - I

Využití kompozitních materiálů v leteckém průmyslu

Letecké kompozitové konstrukce. Kompozitové konstrukce letadel v ČR

ZESILOVÁNÍ A STATICKÉ ZAJIŠTĚNÍ KONSTRUKCÍ KOMPOZITNÍ MATERIÁLY

Vláknové kompozitní materiály, jejich vlastnosti a výroba

M114 Aerodynamika, konstrukce a systémy letounů (RB1)

Doc. Ing. Svatomír Slavík, CSc.. Fakulta strojní - ČVUT v Praze Ústav letadlové techniky

Nauka o materiálu. Přednáška č.14 Kompozity

Únosnost kompozitních konstrukcí

LETADLOVÁ TECHNIKA, KLUZÁKY - MATERIÁLY

LETECKÉ MATERIÁLY. Úvod do předmětu

Tématické okruhy teoretických zkoušek Part 66 1 Modul 11B Aerodynamika, konstrukce a systémy pístových letounů

PRUŽNOST A PLASTICITA I

Okruhy otázek ke SZZ navazujícího magisterského studijního programu Strojní inženýrství, obor Konstrukce a výroba součástí z plastů a kompozitů

Tříbodový závěs traktoru z nekovového materiálu

ULL KONSTRUKCE LETADEL. Leoš Liška

Letecké kompozitové konstrukce

Přijímací odborná zkouška pro NMgr studium 2015 Letecká a raketová technika Modul Letecká technika

ZÁKLADNÍ PŘÍPADY NAMÁHÁNÍ

Kompozity ve strojírenství

Kompozitní materiály. přehled

Vybrané okruhy znalostí z předmětů stavební mechanika, pružnost a pevnost důležité i pro studium předmětů KP3C a KP5A - navrhování nosných konstrukcí

Kompozity s termoplastovou matricí

Zkoušení kompozitních materiálů

ČSN EN ISO 472 ČSN EN ISO

Bezpilotní prostředky. 2. Konstrukce

A. 1 Skladba a použití nosníků

Porušování kompozitních tlakových

Témata profilové části ústní maturitní zkoušky z odborných předmětů

Střední průmyslová škola a Vyšší odborná škola technická Brno, Sokolská 1

JČU-ZF, KATEDRA KRAJINNÉHO MANAGEMENTU STAVEBNÍ MATERIÁLY A KONSTRUKCE (STMK)

Zkoušení kompozitních materiálů

GESTO Products s.r.o.

Katedra materiálu.

Nauka o materiálu. Přednáška č.12 Keramické materiály a anorganická nekovová skla

Různé druhy spojů a spojovací součásti (rozebíratelné spoje)

Letecké kompozitové konstrukce

Tématické okruhy teoretických zkoušek Part 66 1 Modul 11B Aerodynamika, konstrukce a systémy pístových letounů

Namáhání na tah, tlak

Modulová osnova. systém os, určující polohu hlavních nosných prvků

Pevnost kompozitů obecné zatížení

Témata profilové části ústní maturitní zkoušky z odborných předmětů

Prostorová tuhost. Nosná soustava. podsystém stabilizační. podsystém gravitační. stropy, sloupy s patkami, základy. (železobetonové), jádra

Vzhled Pryskyřice má formu zelené průsvitné folie síly 0,1 0,7 mm (dle přání zákazníka), pružné a tvárné při pokojové či zvýšené teplotě.

Ve výrobě ocelových konstrukcí se uplatňují následující druhy svařování:

CEMVIN FORM Desky pro konstrukce ztraceného bednění

Pružnost a pevnost (132PRPE) Písemná část závěrečné zkoušky vzorové otázky a příklady. Část 1 - Test

Témata profilové části ústní maturitní zkoušky z odborných předmětů

Vysoká škola technická a ekonomická v Českých Budějovicích. Institute of Technology And Business In České Budějovice

Program dalšího vzdělávání

TRIVAPUL pultrudované profily

SEZNAM MATURITNÍCH OKRUHŮ STUDIJNÍHO OBORU PROVOZNÍ TECHNIKA L/51 Školní rok 2017/2018

VYZTUŽOVÁNÍ PORUCHOVÝCH OBLASTÍ ŽELEZOBETONOVÉ KONSTRUKCE: NÁVRH VYZTUŽENÍ ŽELEZOBETONOVÉHO VAZNÍKU S VELKÝM OTVOREM

Navrhování konstrukcí z korozivzdorných ocelí

POZEMNÍ STAVITELSTVÍ I

KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB komplexní přehled

TECHNOLOGIE STAVEB TECHNOLOGIE STAVEB PODLE KONSTRUKCE. Jitka Schmelzerová 2.S

Modulová osnova. systém os, určující polohu hlavních nosných prvků

Havel composites s.r.o. Svésedlice , Přáslavice Česká Republika. tel. (+420) fax (+420)

Vzhled Pryskyřice má formu nažloutlé průhledné folie síly 0,1 0,7 mm (dle přání zákazníka), pružné a tvárné při pokojové či zvýšené teplotě.

6 ZÁSADY PRO ŘEŠENÍ KONSTRUKCÍ S PROTIPOŽÁRNÍMI SKLENĚNÝMI VÝPLNĚMI

Termoplastové kompozity v leteckých aplikacích

Experimentální zjišťování charakteristik kompozitových materiálů a dílů

Druh Jednosložková epoxidová pryskyřice s obsahem vytvrzovacího systému se zvýšenou lepivostí

VODOROVNÉ NOSNÉ KONSTRUKCE

Technologie staveb podle konstrukce. Technologie staveb Jan Kotšmíd,3.S

Sylabus přednášek OCELOVÉ KONSTRUKCE. Princip spolehlivosti v mezních stavech. Obsah přednášky. Návrhová únosnost R d (design resistance)

Teorie prostého smyku se v technické praxi používá k výpočtu styků, jako jsou nýty, šrouby, svorníky, hřeby, svary apod.

Vláknobetony. Ing. Milena Pavlíková, Ph.D. K123, D ,

BO02 PRVKY KOVOVÝCH KONSTRUKCÍ

KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB

Příklady použití kompozitních materiálů

Zastřešení staveb - krovy

Letadla. 1. Rozdělení letadel - základní pojmy

13. Zděné konstrukce. h min... nejmenší tloušťka prvku bez omítky

Tématické okruhy teoretických zkoušek Part 66 1 Modul 11A Aerodynamika, konstrukce a systémy turbínových letounů

Prvky betonových konstrukcí BL01 12 přednáška. Prvky namáhané kroutícím momentem Prvky z prostého betonu Řešení prvků při místním namáhání

KONSTRUKCE POZEMNÍCH STAVEB komplexní přehled

Karoserie a rámy motorových vozidel

Poskytujeme služby mechanické konstrukce, zejména konstrukci plastů, forem a přípravků.

Základy letadlové techniky Ivan Jeřábek

Konstrukční systémy I Třídění, typologie a stabilita objektů. Ing. Petr Suchánek, Ph.D.

Prvky betonových konstrukcí BL01 5. přednáška

Šroubovaný přípoj konzoly na sloup

NÁVRH VÝZTUŽE ŽELEZOBETONOVÉHO VAZNÍKU S MALÝM OTVOREM

18MTY 1. Ing. Jaroslav Valach, Ph.D.

Příklad č.1. BO002 Prvky kovových konstrukcí

Co by mohl (budoucí) lékař vědět o materiálech tkáňových výztuží či náhrad. 20. března 2012

Vysoká škola technická a ekonomická v Českých Budějovicích. Institute of Technology And Business In České Budějovice

Od roku 2016 je firma Střechy 92, s.r.o. dodavatelem vrstveného dřeva Ultralam pro Českou republiku.

SPOJE STROJE STR A ZAŘÍZENÍ OJE ČÁSTI A MECHANISMY STROJŮ STR

Trend: nákladů na letadlovou techniku ( požadavků na: bezpečnost + komfort +vyšší výkony, )

Pružnost a pevnost (132PRPE), paralelka J2/1 (ZS 2015/2016) Písemná část závěrečné zkoušky vzorové otázky a příklady.

Obsah. Opakování. Sylabus přednášek OCELOVÉ KONSTRUKCE. Kontaktní přípoje. Opakování Dělení hal Zatížení. Návrh prostorově tuhé konstrukce Prvky

Témata pro zkoušky profilové části maturitní zkoušky. Strojírenství, varianta vzdělávání konstruování s podporou počítače

Transkript:

Základy letadlové techniky Ivan Jeřábek Ústav letadlové techniky FS ČVUT

Základy letadlové techniky Základy letadlové techniky - Konstrukce Zatížení letounu, násobek, letová obálka, provozní a početní zatížení Základní typy konstrukce Používané materiály, základní vlastnosti, dřevo, kov, kompozit

Zatížení letadla Zatížení letounu Zatížení letounu Aerodynamickými silami: vztlak, odpor, moment Setrvačnými silami: setrvačné síly od hmoty, gyroskopické momenty Osamělé síly: od podvozku, řízení, závěsy konstrukčních celků, tah Násobek n Zrychlení ve svislé ose Gravitační zrychlení

Zatížení letadla Zatížení letounu Maximální provozní zatížení: maximální zatížení, která lze v provozu očekávat (dále jen provozní zatížení). Nesmí způsobit trvalé deformace. Početní zatížení: maximální provozní zatížení násobené předepsanými bezpečnostními násobky (obvykle K=1,5). Početní zatížení může způsobit trvalé deformace, nesmí vést kztrátě únosnosti konstrukce.

Zatížení letadla Výpočet celkového součinitele bezpečnosti Podle druhu konstrukce mohou být požadovány další zvyšující součinitele (použití kompozitu K k =1,25). F F K K F 1,5 1,25 F 1,875 po pr k pr pr Kde F po F pr K K k početní zatížení provozní zatížení součinitel bezpečnosti zvyšující součinitel bezpečnosti pro kompozitní materiál

Zatížení letadla Zatížení letounu Letové případy Obratové Poryvové Pozemní případy Přistávací případy Dodatečné podmínky

Zatížení letadla Letové případy Obratové: symetrické nesymetrické ustálené neustálené Poryvové: Poryv je atmosférický vzdušný proud, který vzniká zejména nerovnoměrným ohřevem zemského povrchu. Má obecný směr, pro výpočet zatížení se uvažují poryvy svislé (zatížení křídla a vodorovných ocasních ploch) a vodorovné (zatížení svislých ocasních ploch). Při vlétnutí do poryvu se náhle změní úhel náběhu letounu a křídel, rychlost letu se prakticky nezmění.

Zatížení letadla Letová obálka Definuje rozsah povolených rychlostí a násobků letadla Obratová obálka Poryvová obálka

Zatížení letadla Letová obálka Kombinací obratové a poryvové obálky vzniká letová (celková) obálka

Zatížení letadla Pozemní případy Přistávací případy: simulují zatížení letadla při přistání např. přistání na tři body, přistání s velkým úhlem náběhu, přistání na jedno kolo. Požadovaná klesací rychlost 1-3 m/sec Dodatečné podmínky: simulují pohyb letounu po zemi např. brzdění, vlečení, zatáčení

Základní pojmy a definice v konstrukci letadel Názvosloví letadel podle tvaru křídel Lichoběžníkové Trojúhelníkové Obdélníkové Eliptické

Základní pojmy a definice v konstrukci letadel Názvosloví letadel podle umístění nosné plochy Hornoplošník Středoplošník Dolnoplošník

Základní pojmy a definice v konstrukci letadel Názvosloví letadel podle umístění stabilizačních ploch Klasické uspořádání Samokřídlo Kachna

Základní pojmy a definice v konstrukci letadel Názvosloví letadel podle konstrukce křídla Samonosné Vzpěrové

Základní pojmy a definice v konstrukci letadel Základní pojmy a definice v konstrukci trupu Potah: tvoří obrys trupu Přepážka: stabilizují potah, slouží pro zavádění sil do potahu Podélník: stabilizují potah, mohou přenášet ohybové zatížení

Základní pojmy a definice v konstrukci letadel Základní pojmy a definice v konstrukci nosných ploch Potah: tvoří obrys nosné plochy Žebra: stabilizují potah Nosník: tvořený pásnicí a stojinou a přenáší ohybové namáhání Podélník: vyztužuje potah Torzní skříň: tvořena převážně potahem křídla, přenáší krut

Typy konstrukcí Typy konstrukcí Primární: součásti, jejichž poruchy letadlo po pevnostní stránce vážně ohrozí (např. nosné částí křídel, trupu) Sekundární: součásti, jejichž poruchy letadlo po pevnostní stránce vážně neohrozí (např. vztlaková mechanizace) Terciální: součásti, jejichž poruchy letadlo po pevnostní stránce neohrozí (např. sedačky, kryty)

Typy konstrukcí Rozdělení podle přenosu zatížení konstrukčních prvků Příhradová Nosníková Nosníková poloskořepina Poloskořepinová Skořepinová

Typy konstrukcí Příhradová konstrukce Tvořena jednotlivými pruty přenášejícími osové zatížení, osamělé síly se zavádí do styčníků, kritické namáhání prutů na přetržení a vzpěr

Typy konstrukcí Nosníková konstrukce Zatížení ve směru kolmém na rovinu křídla, tedy ohybový moment a posouvající sílu přenáší jeden nebo více robustních nosníků. Potah takového křídla přenáší aerodynamické síly na kostru křídla, tj. na nosníky a žebra. U starších konstrukcí býval i netuhý (plátěný). Kritické namáhání: ztráta stability potahu a tlačené pásnice, přetržení tažené pásnice.

Typy konstrukcí Nosníková poloskořepina Část potahu (na náběžné hraně nebo mezi dvěma nosníky) je tuhá a je vyztužena podélníky a žebry tak, že je schopna převzít na sebe část ohybového zatížení a ulehčit tím nosníkům. Nosníky jsou méně robustní. Kritické namáhání: ztráta stability

Typy konstrukcí Poloskořepinová konstrukce Materiál z pásnic se přemístil do podélných výztuh, které u této konstrukce mají porovnatelné rozměry s pásnicemi. Pokud se týká přenosu napětí, tak ohybová napětí přenáší podélné výztuhy a pásnice, smyková napětí od posouvajících sil stojiny nosníků a smyková napětí od krutu podélnými výztuhami značně vyztužený potah.

Typy konstrukcí Poloskořepinová konstrukce Ukázka poloskořepinové konstrukce

Typy konstrukcí Skořepinová konstrukce Potah přenáší smyková i ohybová napětí

Materiály v letadlových konstrukcích Materiály užívané v primární a sekundární letadlové konstrukci Dřevo: lípa, balza, bříza, jasan Kov: ocel, AL-slitiny, Mg-slitiny, TI-slitiny Kompozit: sklo, uhlík, aramid, bor, keramika Plasty: překryty kabin, prosklení

Materiály v letadlových konstrukcích Dřevo: Lípa: hustota 533 kg/m 3, pevnost v tahu 85 MPa, v tlaku 44-52 MPa Použití: nosníky, žebra, přepážky Smrk: hustota 441 kg/m 3, pevnost v tahu 95 MPa, v tlaku 44 MPa Použití: nosníky, žebra, přepážky Balza: hustota 120-200 kg/m 3, pevnost v tahu 8-20 MPa, v tlaku 8-18 MPa Použití: výplně, potah Bříza: hustota 673 kg/m 3, pevnost v tahu 137 MPa, v tlaku 51 MPa Použití: překližka, potah Jasan: hustota 702 kg/m 3, pevnost v tahu 165 MPa, v tlaku 52 MPa Použití: vrtule

Materiály v letadlových konstrukcích Kov: Ocel: hustota 7 860 kg/m 3, modul pružnosti 210.10 3 MPa, pevnost v tahu 300-2000 MPa Použití: vysoce namáhané části draku (závěsy, čepy, atd.), převody agregátů, tepelně namáhané díly motoru AL-slitiny: hustota 2 660kg/m 3 modul pružnosti 68-72.10 3 MPa, pevnost v tahu až 750 MPa Použití: nosné části draku a motoru (žebra, přepážky, nosníky, potah, atd.) Mg-slitiny: hustota 1 740 kg/m 3, modul pružnosti 42.10 3 MPa, pevnost v tahu 135-285 MPa Použití: rámy, disky kol, konstrukční prvky s požadavkem na tuhost a nízkou pevnost

Materiály v letadlových konstrukcích Kov: TI-slitiny: hustota 4506 kg/m 3, modul pružnosti 85-114.10 3 MPa, pevnost v tahu 240-900 MPa Použití: vysoce namáhané (pevnostně i tepelně) díly, centroplány, díly motorů AL-Li: hustota 2 580 kg/m 3, modul pružnosti 75.10 3 MPa, pevnost v tahu 340-470 MPa Použití: náběžné hrany křídel, centroplán (např. MIG-29)

Materiály v letadlových konstrukcích Kompozity - definice základních pojmů Kompozit: heterogenní materiály složené ze dvou nebo více fází, které se vzájemně výrazně liší svými mechanickými, fyzikálními a chemickými vlastnostmi. Lamina: jedna vrstva výztuže a matrice stejných vlastností a orientace Skladba kompozitu: počet a orientace jednotlivých lamin

Materiály v letadlových konstrukcích Kompozity - definice základních pojmů Matrice: Úkolem matrice je také fixovat výztuž a chránit ji proti vnějším vlivům. K přenosu sil dochází s pomocí adheze mezi vláknovou výztuží a matricí. Modul elasticity vláken v podélném směru musí být větší než modul materiálu v matrici. Tažnost matrice musí být vyšší než tažnost vláken, zatímco pevnost vláken musí být větší než pevnost matrice. Používané matrice jsou většinou polymerní (termosety, termoplasty). Mohou být i keramické, kovové atd. Výztuž: Přenáší zatížení kompozitů. Ke kompozitům patří jen materiály s podílem výztuže nad 5 %.

Materiály v letadlových konstrukcích Kompozity - definice základních pojmů Roving: jednosměrně paralelně upořádaná vlákna Rohož: stejnoměrně ukládaná vlákna Tkanina: vlákna spojená vazbou (např. tkaná, prošitá ) Prepreg: výztuž prosycená matricí Objemový podíl: Poměr objemu výztuže ve výsledném kompozitu. Čím vyšší je podíl výztuže v kompozitu, tím kvalitnější kompozit. Hmotnostní podíl: Poměr hmotnosti výztuže ve výsledném kompozitu. Čím vyšší je podíl výztuže v kompozitu, tím kvalitnější kompozit.

Materiály v letadlových konstrukcích Rozdělení kompozitů podle matrice S kovovou matricí S polymerní matricí S keramickou matricí S anorganickou matricí (sírany, silikáty) Kombinací

Materiály v letadlových konstrukcích Polymerní matrice Termoplastickou: plastický, deformovatelný materiál, který si tyto vlastnosti uchovává i po zahřátí a opětovném ochlazení Reaktoplastickou: je ve vytvrzeném stavu netavitelný a nerozpustný Elastomerní: materiál, který je schopen se deformovat již malou silou nejméně o 100% své původní délky a po uvolnění síly se vrací do původního tvaru

Materiály v letadlových konstrukcích Rozdělení kompozitů podle výztuže Krátká vlákna (whiskery): většinou náhodná orientace, délka vláken max. několik centimetrů, Aspektní (štíhlostní poměr) l/d až 200. Částicové kompozity: výztuž větší než 1µm, která musí být rovnoměrně rozptýlena, částice protáhlého nebo destičkového tvaru mohou matrici zpevňovat. Sférické částice mají štíhlostní poměr 1. Jednosměrné kompozity: dlouhá vlákna jednosměrně orientována v celém kompozitu Tkaniny: tkané rovinné nebo prostorové struktury.

Materiály v letadlových konstrukcích Vlákna kompozitních materiálů Kovová: drátky z vysokotavitelných kovů Skleněná: sklovinu tvoří přechlazená tavenina směsi oxidů Si, Al, Ca, B, Mg Uhlíková: vyráběná z vláken polyakrylonitridu, ropných smol nebo celulózových vláken Keramická: na bázi Al2O3 Polymerní: aromatické polyamidy, ultravysokomolekulární polyetylén, LCP kopolyestery

Materiály v letadlových konstrukcích Mechanické vlastnosti kompozitů používaných v primárních a sekundárních letadlových konstrukcích Skleněná: hustota 2500 kg/m 3, pevnost v tahu 1,7 4,5 GPa, modul pružnosti 69-85 GPa. Použití: potahy, pružnice podvozku, galvanické oddělení mezi Al slitinou a uhlíkovým kompozitem (hliník-uhlí tvoří článek, elektrolytická koroze) Uhlíková: hustota 1 750 kg/m 3, pevnost v tahu 1,2 5,5 GPa, modul pružnosti 100-900 GPa. Použití: potahy, vysoce namáhané díly a díly s velkými požadavky na tuhost (pásnice nosníků, hřídele, táhla, atd.)

Materiály v letadlových konstrukcích Mechanické vlastnosti kompozitů používaných v primárních a sekundárních letadlových konstrukcích Aramidová (Nomex, Kevlar, Kermel): hustota 1 400 kg/m3, pevnost v tahu 3,5 2,85 GPa, modul pružnosti 70 130 GPa Použití: díly odolné proti rázovému namáhání (bezpečnostní rámy kabin, pružnice, pancéřování)

Technologie výroby letadlových konstrukcí Technologie výroby letadlových konstrukcí Nýtované konstrukce Kompozitní konstrukce

Technologie výroby letadlových konstrukcí Výroba dílu z kovu Výroba detailu: výroba detailu tvářením, obráběním litím Povrchová ochrana detailu: každý detail se povrchově chrání proti korozi Sestavení detailů do dílu: jednotlivé výlisky nebo obrobky se nerozebíratelně spojí (nýtování, lepení). Montáž se provádí v sestavovacích přípravcích. Konečná montáž: instalace dílu do sestavy nebo nerozebíratelné spojení jednotlivých dílů do větších celků. Osazení a oživení celého konstrukčního celku (např. křídlo, sekce trupu, celé letadlo) Povrchová úprava celého konstrukčního celku nebo letadla

Technologie výroby letadlových konstrukcí Výroba dílu z kompozitního materiálu Matiční model: model skutečného dílu, model definuje geometrii budoucího dílu Forma: matiční model na separuje (zajištění vyjmutí dílu z formy), zaformuje. Materiál formy by měl mít podobnou teplotní roztažnost jako kompozit, z kterého se bude vyrábět díl Výroba dílu: forma se vystříká povrchovou úpravou dílu, provede se skladba, díl se opatří technologickými vrstvami Vytvrzení: každý vyráběný díl má předepsaný vytvrzovací cyklus (průběh teploty a tlaku) Montáž: instalace dílu do sestavy nebo nerozebíratelné spojení jednotlivých dílu do větších celků

Literatura http://www.frey-amon.at/cz/ http://www.slavetind.cz http://www.pkmodelar.cz www.lacomposite.com http://lu.fme.vutbr.cz

Děkuji Vám za pozornost