ZATÍŽENÍ KŘÍDLA - I Rozdělení zatížení - Letová a pozemní letová = aerodyn.síly, hmotové síly (tíha + setrvačné síly), tah pohon. jednotky + speciální zatížení (střet s ptákem, pozemní = aerodyn. síly, hmotové síly, tah pohon. jednotky + síly od podvozku + servisní a manipulační činnost (odtažení letounu, ) - Symetrická a nesymetrická lety s vybočením, náklony, start a přistání s bočním větrem, - Ustálená a neustálená Ustálená = rychlost konstantní, případně pouze změna směru (ustálená rotace) Neustálené = zrychlené přímočaré nebo křivočaré lety se zrychlenou rotací - Od řídících ploch a poryvová Vyvažovací a manévrovací zatížení od kormidel Zatížení při letu v neklidné atmosféře - Spojitá a lokální Spojité = zatížení na ploše (aerodynamické) nebo objemu konstrukce (hmotové) Lokální = zatížení v konstrukčních spojích Aerodynamické zatížení vztlakových ploch konstrukce rozhodující tlakové síly kolmé k rovině křídla měrné aerodynamické zatížení síla na jednotku délky: q A [N/m] měrné aerodynamické zatížení q A měrné aerodynamické zatížení vztlakové q A ohyb měrné aerodynamické zatížení momentové q k0 - krut (viz dále)
ZATÍŽENÍ KŘÍDLA - II Hmotové zatížení = tíha + setrvačné síly Tíha G = m g [N]. směr tíhového zrychlení (normála k zemskému povrchu) změna za letu spotřeba paliva Měrné tíhové zatížení q tíha = m g m měrná hmotnost na jednotku délky [kg/m] Setrvačná síla S = m a [N]. směr proti zrychlení zrychlení = změna rychlosti (velikost, směr změna za letu obraty, zrychlené lety Měrné zatížení setrvačnými silami q setr = m a [N/m] Měrné hmotové zatížení q m = q tíha + q setr pro symetrické lety (svislá rovina) s násobkem n platí: q m = m g n r Schéma měrných aerodynamických a hmotových zatížení + lokálních sil působící na křídlo
ZATÍŽENÍ KŘÍDLA - III Elastická osa E:O = spojnice elastických středů příčných řezů tj. míst ve kterých působící síla řez pouze posouvá, ale nenatáčejí Měrné ztížení ležící na E.O nosník (křídlo) pouze ohýbá ale nekroutí! E:O nezávisí na zatížení (je určena geometrií průřezu a materiálem)!!! q A q A krut: q k = q A c Výsledné zatížení = součet aerodynamického a hmotového: q v = q A + q m Výsledné schéma zatížení 1) přesun aerodynamického q A a hmotového zatížení q m do elastické osy E.O jako výsledné zatížení 2) k měrnému aerodynamickému momentovému zatížení q k0 přičíst vzniklé momenty od posunu: - aeodynamického zatížení z aerodynamické osy A.O a - hmotového zatížení z těžištní osy T.O
ZATÍŽENÍ KŘÍDLA - IV Posouvající síla, ohybový moment a krut od spojitého zatížení Schwedlerovy věty: Posouvající síla Tendence "posunout" vnější části křídla vůči vnitřní namáhání řezu na střih q V T R V posouvající síla T = R V Ohyb R V qv
ZATÍŽENÍ KŘÍDLA - V Účinky lokálních sil na posouvající sílu, ohyb a krut Posouvající síla konstantní průběh od místa zavedení síly rovný velikosti síly Ohybový moment lineární nárůst od místa zavedení síly rovný součinu vzdálenosti od místa zavedení síla a její velikosti Krouticí moment konstantní průběh od místa zavedení síly rovný součinu vzdálenosti místa zavedení od E.O a velikosti síly Příklad vliv zavedení vzpěry na posouvající sílu a ohyb křídla Pozemní zatížení - menší aerodynamické síly (n < 1) - síly od podvozku (při uchycení ke křídlu) - setrvačné síly od vlastní konstrukce konstrukční návrhová klesací rychlost: v kl = 10ft/s (3,5m/s) Násobek do podvozku: R/G 2,4 síla na jedno křídlo 1,2 G (odpovídá cca 2,5 až 3 hodnoty zatížení na stojánce) Zrychlení při dosednutí při vztlaku = cca 2/3 tíha a = (R/G + 2/3 1) 2,1 m/s 2 Měrné zatížení při dosednutí: q m = q tíha + q setr = m g +m (R/G + 2/3-1) = m 3,1g Při dosednutí konstrukční návrhovou klesací rychlostí 10ft/s (3,5m/s) je konstrukce křídla současně zatížena: - lokální silou od podvozku na jedno polokřídlo rovnou cca 1,2 tíhy celého letounu - efektivně trojnásobkem vlastní tíhy křídla od
ZATÍŽENÍ KŘÍDLA - VI Vliv pohonných jednotek a paliva Proudové pohonné jednotky - Hmotové síly odlehčují aerodanymické zatížení - Krouticí moment k EO rozdíl od momentu tahu a momentu hmotových sil posouvající síla od tíhy G m + setrvačné síly S m E.O T.O a T tah C.G m G m ohybový moment od tíhy G m + setrvačné síly S m b S m Turbovrtulové pohonné jednotky - menší účinek krutu od tahu - gyroskopické momenty vrtule (setrvačné momenty při současné rotace letounu a vrtule - zatížení motorové lože křídlo) klonění letounu zatáčivé gyroskopické momenty od vrtule kolem její svislé zatáčení letounu klonivé gyroskop. momenty od vrtule kolem její horizontální osy Př. Pravá zatáčka + pravotočivá vrtule náklon na hlavu Vnější palivové nádrže - charakter zatížení jako pohonné jednotky závisí na poloze - koncové nádrže max. odlehčovací účinek Integrální palivové nádrže - účinky odlehčení spojitým zatížením m pal posouvající síla od paliva ohybový moment od paliva
ZATÍŽENÍ KŘÍDLA VII Vliv dělení integrálních nádrží na odlehčovací moment 2 nádrže 2 nádrže nejlepší 3 nádrže Dělení ovlivněno konstrukcí, polohou pohonných jednotek,. Samobuzené kmitání FLUTTER Podstata Buzení aerodynamickými silami kmitavého pohybu křídla vyvolané náhodným impulsem do konstrukce (např. poryv). Velikost a směr aerodynamické síly jsou závislý na rychlosti letu a frekvenci kmitání aerodynamické síly budí nebo tlumí. Kritická rychlost flutteru aerodynamické, setrvačné, elastické a tlumení v konstrukci ustálený harmonické (stálá amplitudy) kmity mez dynamické stability Formy flutteru - více stupňový volnosti tzv. klasický (torzně ohybové kmity + kormidlo) NEBEZPEČNÝ!!! - může nastat v režimech běžného provozního zatížení Ohybově torzní flutter - jednostupňový flutter - odtrhový (torzní kmity při vysokých úhlech náběhu - transsonický (kmitání panelů, kormidel v oblasti M = 1) Prostředky zvyšující odolnost proti flutteru - tuhost konstrukce (zejména torzní) - minimalizace vzdálenosti těžištní osy za elastickou (T:O < E.O flutter nenastane - těžiště přídavných hmot na křídle (nádrže, podvěsy, pohon. jednotky) před E.O.