 |
Реклама. ООО ГК "Велунд Сталь Казань" Erid: 2SDnjeHU93Z
| |
E/y, влияющая на величины перегрузок, флаттер и дивергенцию, и в значительной степени определяющая величину реверса элеронов для крыльев, имеющих малую относительную толщину профиля.
Минимальная масса элементов, работающих на сжатие, получается при максимальном удельном модуле упругости. Высокий модуль упругости алюминиевобериллиевых сплавов позволяет полностью использовать и высокую прочность материала. Все это очень важно для создания эффективных тонкостенных конструкций. Следует также отметить, что большой модуль упругости позволяет уменьшить амплитуду вибраций. Это имеет важное значение для внешней обшивки, подверженной флаттеру и значительным акустическим давлениям, вызываемым двигателями.
Опыт изготовления на двух заводах значительного количества плоскостей с применением сплава АБМ-1 (горизонтальное оперение, кили, элероны и др.) свидетельствует об отсутствии каких-либо особых технологических трудностей.
На рис. 4.21 показано испытание элерона первого агрегата, изготовленного из сплава АБМ-1. Наибольшая экономия в массе достигается при правильном применении алюминиевобериллиевых сплавов в специфических конструктивных схемах, разработанных с учетом особенностей этих сплавов.
5. СПЛАВЫ ДЛЯ СВЕРХЗВУКОВОЙ АВИАЦИИ
При полете летательных аппаратов со сверхзвуковой скоростью повышается температура потока вблизи поверхности конструкции и аэродинамический нагрев приводит к повышению температуры обшивки и всей конструкции.
Схема тепловых потоков, действующих на летательный аппарат в полете со сверхзвуковой скоростью, приведена на рис. 4.22.
Температура воздушного слоя у обшивки является функцией от высоты и скорости полета самолета, выраженной числом Маха (число Маха М выражается отношением скорости движения летательного аппарата к скорости звука при одинаковой плотности воздуха; скорость звука прямо пропорциональна плотности воздуха и изменяется с изменением высоты, температуры и давления воздуха).
Температура заторможенного потока Т0 может быть выражена следующей формулой:
где k — показатель адиабаты (для воздуха k = 1,4); Тн — температура невозмущенного воздуха на высоте полета Н.
Кривые равных установившихся температур обшивки в функции числа М и высоты полета Н приведены на рис. 4.23. На рис. 4.24 показаны области режимов полета и тепловых потоков, преобладающих в общем тепловом балансе.
Первыми сверхзвуковыми пассажирскими машинами являются самолеты ТУ-144 и «Конкорд». 
Распределение температуры на верхней поверхности самолета «Конкорд» при скорости полета М = 2,2 на высоте 18,25 км показано на рис. 4.25. Максимальная температура в носовой части самолета достигает 153 °С. Температура обшивки уменьшается от носка к средней части и на расстоянии 20—30 м от носка составляет 117 °С. На передней кромке крыла температура достигает 130 °С. Распределение температуры на нижней поверхности крыла, как указывают авторы, имеет более сложный характер вследствие непосредственной близости топлива к нижней поверхности, а также расходования и перекачки топлива.
Для оценки способности материала к работе при повышенных температурах важна продолжительность каждого полета и суммарный 
ресурс летного времени. Для современных пассажирских самолетов общий ресурс принимается равным 20 000—30 000 летных часов.
На рис. 4.26 показан типичный график трехчасового полета самолета «Конкорд», характеризующий соотношение между скоростью, высотой, временем и температурой обшивки.
Анализ маршрутов показывает, что фактическая средняя продолжительность полета составляет — 1,5 ч и на многих участках скорость полета будет пониженной (менее 2,2 М). Если учесть это обстоятельство, то окажется, что долговечность конструкции может быть увеличена до 40 ООО ч. Для каждого конкретного типа самолета вероятные графики полета должны учитываться по возможности полнее. Расчет конструкции производят, исходя из временного сопротивления материала при эксплуатационной температуре в конце расчетного ресурса эксплуатации. Поскольку максимальные нагрузки могут соответствовать началу и концу полета при небольшой скорости полета в турбулентной атмосфере и при выполнении маневров, важное значение имеет также так называемая восстановленная прочность, т. е. прочность материала при комнатной температуре после суммарного нагрева, отвечающего эксплуатационному ресурсу.
Помимо расчетных нагрузок при каждом полете сверхзвукового самолета, возникают дополнительные напряжения и деформации из-за неравномерного нагрева и охлаждения конструкции. Так, обшивка нагревается и охлаждается быстрее, чем внутренние элементы конструкции; некоторые части конструкции охлаждаются топливом, кроме того, в случае применения разнородных материалов, например алюминиевых сплавов, титана и стали, дополнительные напряжения и поводки возникают из-за различий в теплопроводности и коэффициентах линейного расширения материалов. Для уменьшения неблагоприятного воздействия этих факторов применяют различные конструкторско-технологические приемы, например компенсационные соединения с помощью зигованного листа, ферменные конструкции с шарнирными соединениями и т. д.
При полетах в неспокойном воздухе и под влиянием ряда вибраций материал испытывает усталостные нагружения. Их вызывают также акустические нагрузки. В то время как у дозвуковых самолетов акустическим нагрузкам подвергаются лишь элементы конструкций, находящиеся вблизи струи реактивных двигателей, у сверхзвуковых машин эти нагрузки испытывает почти вся конструкция. 
Уровень усталостных нагружений в сверхзвуковых самолетах не должен превышать 25 % от расчетной статической нагрузки. Для противодействия акустическим нагрузкам создается высокая местная жесткость.
Длительное воздействие высоких температур и напряжений вызывает ползучесть материала. После каждого полета под влиянием ползучести материала происходит некоторое необратимое изменение размеров конструкции, которое продолжает нарастать в процессе эксплуатации. Величину деформации ползучести для всего срока службы конструкции желательно ограничить 0,1 или 0,001 % от начальных размеров. Особенно подвержены ползучести участки соединений, поэтому целесообразно использовать крупногабаритные элементы конструкции. В частности, обшивку крыла обычно изготавливают путем фрезеровки плит. Такая конструкция обеспечивает при одной и той же массе большую жесткость при действии местных
аэродинамических нагрузок, вызываемых температурными и акустическими факторами. Кроме того, в этом случае легко создаются усиления вырезов (люков и пр.), необходимых для доступа во внутренние зоны крыла.
На рис. 4.27 представлены кривые выносливости прессованных панелей из конструкционных сплавов Д16 и В95Т1 при пульсирующем растяжении.
В табл. 4.11 приведены типичные механические свойства полуфабрикатов из сплава Д21, который по свойствам при 20 °С не уступает сплаву Д16, а по длительной прочности за 200 ч значительно превосходит сплав АК4-1 вплоть до 275°С. 
Реклама. ООО "СНАБСТАЛЬ" Erid: 2SDnjdGEg5q |
| 
НОВЫЕ ОБЪЯВЛЕНИЯ
НОВОСТИ
НОВЫЕ СТАТЬИ