Добрі поради » Цікаве » Де розташований кіль у літака? Кіль літака: конструкція

Де розташований кіль у літака? Кіль літака: конструкція

7-04-2016, 08:30
1 802
0
Навіть людина, зроду не бачив моря, напевно знає напуття: «Сім футів під кілем». Питань тут не виникає. Кіль у корабля – найважливіша конструктивна частина, на якій кріпляться багато деталей його корпусу. Але чи знає хтось про те, де розташований і для чого служить кіль літака?

Що це таке?

Де розташований кіль у літака? Кіль літака: конструкція
Це "орган" стійкості, який дозволяє зберігати літальному апарату заданий курс. На відміну від кораблів, кіль літака є невід'ємною частиною вертикального оперення хвоста. Внизу фюзеляжу ніякого кіля у літальних машин немає! Але є одна тонкість. Справа в тому, що ця частина намертво з'єднана з силовими елементами фюзеляжу, а тому щось спільне в морському і повітряному терміні все ж є. Так де розташований у кіль літака? Простіше кажучи, це вертикальна частина хвоста.
Ставиться він нерухомо закріплюється у трьох точках, симетричних осьової лінії літака. На вигляд ця деталь має форму ідеальної трапеції. Як правило, кіль літака складається з лонжеронів, нервюр і обшивки. Схема ця класична, мало змінилася з моменту появи перших літаків. Передній лонжерон ставиться похило (як правило).

Схеми розташування

Найчастіше кіль буває одинарним, але в деяких випадках його роблять подвійним і навіть потрійним (на винтомоторных бомбардувальниках). В останньому випадку це потрібно для забезпечення високої курсової стійкості важкої машини. До речі кажучи, всі літаки за місцем розташування кіля діляться на три типи:
  • Побудовані за нормальною схемою. Такий, до наприклад, кіль літака А321.
  • «Качки», тобто літальні апарати, у яких горизонтальне оперення кіля розташоване попереду крил.
  • «Бесхвостки». Від кіля залишається тільки вертикальне оперення, горизонтальні елерони відсутні повністю.
  • Де розташований кіль у літака? Кіль літака: конструкція
    Зрозуміло, останні два різновиди більш характерні для «спільноти» військових літаків, так як подібне розміщення кіля необхідно для додання літальному апарату особливо високої маневреності.


    В деяких випадках використовують ще більш складні конструкції. Наприклад, подкилевые гребені (вони ж – подфюзеляжные кілі). Вони застосовуються на деяких надзвукових літаках, де збереження ідеальної стійкості під час польоту життєво необхідно. Таким чином, під кілем літака (це де, ми вже з'ясували) є додатковий і масивний наплив. Частіше зустрічається ситуація, коли горизонтальне оперення хвоста взагалі доводиться переносити на самий верх кіля. Таке трапляється, якщо двигуни встановлені в кормовій частині літака. Подібну схему, приміром, можна побачити на вітчизняних вантажно-пасажирських літаках "Іл".

    Для чого він потрібен?

    Як відомо, безвітряна погода – неймовірна рідкість, яка трапляється не частіше пари раз за рік. У більшості випадків вітер є, причому його сила і напрям можуть кардинально розрізнятися. Коли літак летить, пориви вітру можуть сильно впливати на напрямок і курс. Літальний апарат повинен бути влаштований так, щоб самостійно повертатися в стійке положення. Тільки в цьому випадку можливий безпечний політ.

    Основне призначення

    Головне правило конструювання кіля – розмістити його так, щоб він ні за яких умов не потрапляв у спутную струмінь від крила. В іншому випадку можливе різке порушення курсової стійкості, а в найбільш важких ситуаціях – фізична деформація і руйнування всього хвостового оперення. Отже, основне призначення кіля – збереження шляхової стійкості.
    Де розташований кіль у літака? Кіль літака: конструкція
    Конструкція багатьох літаків така, що ця деталь – рухома. Регулюючи величину відхилення кіля, екіпаж контролює курсове напрямок. Виняток – військові літаки, на яких за зміну напрямку польоту відповідають двигуни з контрольованим вектором тяги. У їх випадку робити рухливий кіль літака (фото його є в статті) нерозумно, так як перевантаження при маневруванні такі, що він просто зруйнується.

    Які види стійкості забезпечуються кілем?

    Розрізняють три типи стійкості, заради збереження яких в конструкцію літака входить кіль:
  • Колійна.
  • Поздовжня.
  • Поперечна.
  • Розберемося з усіма цими різновидами докладніше. Отже, шляхова стійкість. Слід пам'ятати, що у разі втрати поздовжньої стійкості фюзеляжу в польоті, літак все одно продовжить деякий час летіти вперед за рахунок інерційної сили. Після цього повітряний потік починає набігати на задню частину літального апарату, яка лежить позаду центра ваги. Кіль у цьому випадку перешкоджає виникненню обертаючого зусилля, змушує літак обертатися навколо своєї осі. Поздовжня стійкість. Припустимо, літак летить у нормальному режимі, центр ваги збігається з центром прикладання тиску до його фюзеляжу. У цей момент на його фюзеляж також діють різноспрямовані сили, які прагнуть розгорнути корпус літального апарату. Підйомна сила і сила тяжіння діють одночасно. Кіль літака (фото цієї деталі ви побачите в статті) забезпечує рівновагу, яка в даному конкретному випадку є досить нестійким. Нормальний політ без хвостового оперення, кіля і стабілізаторів неможливий.

    Інші види стійкості

    Де розташований кіль у літака? Кіль літака: конструкція
    Поперечна стійкість. В загалом, цей фактор є логічним продовженням попереднього властивості. Коли на крило і поперечні стабілізатори кіля діють різноспрямовані сили, вони «намагаються» кинути літак. Протидіє цьому форма крил: якщо подивитися на них здалеку, то вони нагадують букву «У» з сильно розведеними верхніми «ріжками». Така форма забезпечує самостійну корекцію положення літального апарату в просторі. Кіль при цьому допомагає збереженню поперечної стійкості. Зауважимо, що у літаків із зворотного стреловидностью крила потреба в кілі не настільки велика на високих швидкостях. Якщо вона падає, то наростання сил протидії відбувається в геометричній прогресії. А тому для цих машин дуже важливий максимально міцний і легкий кіль, який може чинити опір настільки високим навантаженням. А як його можна отримати? Розповімо і про це.

    Особливості створення сучасних літаків

    В даний час фахівці Росавіації і їх зарубіжні колеги роблять упор на створення деталей літаків (у тому числі і кіля) з великогабаритних деталей, виготовлених з новітніх композитних матеріалів. Частка цих з'єднань в конструкції сучасних літальних апаратів неухильно зростає. Згідно з відомостями від фахівців, їх об'ємна частка сягає від 25% до 50%, а маленькі некомерційні літаки і зовсім можуть складатися з пластика і композитів на 75%. Чому такий підхід отримав настільки широке поширення в авіації? Справа в тому, що той же кіль літака «Боїнг», виготовлений з полімерних «сплавів», має дуже малу вагу, дуже високу міцність і такий ресурс, якого, використовуючи стандартні матеріали, досягнути просто нереально.

    Основні матеріали

    Де розташований кіль у літака? Кіль літака: конструкція
    Найбільш виправдане використання композитів в конструкції не тільки хвостового оперення, але також крил і силових елементів фюзеляжу, які повинні бути не тільки дуже міцними, але і достатньо гнучкими. В іншому випадку не виключена ймовірність руйнування конструкції під дією польотних навантажень. Але так було не завжди. Так, гордість радянського авіабудування, літак «Ту-160», він же «Білий лебідь» або «Блек-джек», має кіль титанових сплавів. Настільки специфічний і надзвичайно дорогий матеріал був обраний з-за величезних навантажень на конструкцію цієї машини, яка до цього дня залишає за собою титул самого важкого бомбардувальника, що стоїть на озброєнні. Але все ж настільки кардинальний підхід до створення кіля – рідкість, а тому сьогодні конструкторам куди частіше доводиться мати справу з більш простими композитними матеріалами.

    Які завдання доводиться вирішувати при створенні композитного кіля?

    У процесі розробки вітчизняним конструкторам довелося вирішувати цілий спектр складних завдань:
  • Відпрацьовано створення великогабаритних деталей кіля та іншої вуглепластиковою оснащення інфузійних способом.
  • Також довелося практично повністю переосмислювати і переоснащувати основні етапи виробництва, які не були розраховані для використання композитних матеріалів.
  • Інші особливості

    Де розташований кіль у літака? Кіль літака: конструкція
    У виробничий процес було впроваджено новітнє програмне забезпечення (FiberSim), яке дозволяє досягти максимально високих ступенів автоматизації. Крім того, тепер кіль літака, конструкція якого описана в статті, можна виготовити за такими технологіями, де практично відсутні креслення. Виготовлення цієї деталі при такому підході виглядає наступним чином:
  • Проектування або вибір готової моделі. Сьогодні кіль (переважно) проектується в повністю автоматичному режимі, без участі «людських» розробників.
  • Розкрій матеріалів, що використовуються, також ведеться в автоматичному режимі.
  • В автоматичному режимі виробляється викладка сировини, використовуваного при створенні кіля та його структурних частин.
  • Укладання шарів ведеться роботизованими механізмами, керованими комп'ютерною програмою.
  • Крім того, сучасний підхід до виробництва кілів передбачає наступне:
  • Постійне виготовлення досвідчених зразків, які тестуються в самих жорстких умовах.
  • Розробляються технології неруйнівного контролю, які дозволяють проводити постійний моніторинг стану кіля на літаку.
  • Передові методи створення хвостового оперення літака МС-21»

    В не такому далекому минулому авіаційну промисловість буквально приголомшило заяву вітчизняних розробників про те, що вони займаються розробкою абсолютно нового літака, «МС-21». Його незвичайність у тому, що майже за три останніх десятиліття це перша вітчизняна машина для рейсів усередині країни. При його виготовленні були апробовані багато новітні технології, які багато в чому торкнулися інноваційних особливостей кіля і всього хвостового оперення. Розробляючи і випускаючи кесон кіля літака МС-21», вітчизняні фахівці змогли домогтися наступного:
  • Повній автоматизації розкрою всіх деталей та сировини, що використовується у виробництві. За рахунок цього вдалося досягти не менше ніж 50% скорочення загальної вартості всього хвостового оперення і в особливості кіля.
  • У виробництві хвостового оперення використовується програма ProDirector, яка дозволяє добиватися ідеальної точності при обробці деталей. Це дає можливість створювати не тільки міцні, але і гранично легкі кілі.
  • Також кіль сучасного літака створюється з використанням методик подвійної кривизни. Завдяки їм вдається досягти різноспрямованою товщини в тих зонах, де необхідно додаткове посилення конструкції (під кілем літака).
  • Навіть великогабаритні деталі кіля сьогодні можна «прожарювати» в спеціальних автоклавах. В результаті виходять гранично міцні і жорсткі комплектуючі, що витримують навантаження будь-якого ступеня.
  • Контроль геометрії деталей також проходить під управлінням складних комп'ютеризованих систем.
  • Інші особливості

    Завдяки використанню нових технологій і методик, трудомісткість створення хвостового оперення і кіля вдалося знизити на 50-70%. Сьогодні державні випробування пройшло вже більше чотирьох тисяч деталей кіля і хвостового оперення. Головне досягнення – була розроблена надійна і проста технологія випуску деталей кесона кіля розміром 76 х 25 м. В даний час їх вже почали постачати на Іркутський авіаційний завод. Виготовляють їх з сучасних композитних матеріалів, причому особливості цього процесу вже встигли зацікавити провідних зарубіжних виробників авіаційної техніки.

    Сучасні проблеми

    Де розташований кіль у літака? Кіль літака: конструкція
    Для чого ми стільки часу провели, обговорюючи сучасні способи розробки і побудови кіля? Справа в тому, що ще з 60-х років минулого століття стало остаточно зрозуміло, що подальше збільшення швидкісних показників літаків можливо тільки в тому випадку, якщо підвищувати їх міцність і впроваджувати у виробництво нові різновиди полімерних матеріалів. Проблема літальних апаратів останніх поколінь у тому, що їх конструкція (і кіль особливо) сильно схильна до «втоми». З-за цього приблизно до 70-м рокам минулого століття були розроблені численні методики контролю стану крила й хвостового оперення. Вимоги до виробництва також високі. Кожну партію деталей піддають жорстоким перевантажень на вібраційних стендах, відчувають температурами і тиском. І це не дивно, так як найменша тріщинка згодом загрожує загибеллю сотень пасажирів. Ось ви і дізналися, де у кіль літака і для чого він потрібен!
    Схожі добрі поради по темі
    Літак ІЛ-112: історія створення, характеристики і фото
    Літак ІЛ-112: історія створення, характеристики і фото
    Знамените конструкторське бюро імені Ільюшина розробляв новий проект літака з назвою Іл-112 в якості транспортного літального апарату. Він повинен
    Чому корпус літака роблять з дюралюмінієвих трубок? Відповідь на
    Чому корпус літака роблять з дюралюмінієвих трубок? Відповідь на
    Корпус літака називають фюзеляжем. Цей елемент виконує несучу і сполучає функцію, є основним елементом конструкції. Усередині корпусу розташовується
    Як зробити літак з пластикової пляшки своїми руками
    Як зробити літак з пластикової пляшки своїми руками
    Люблячі батьки ніколи не відмовляються змайструвати іграшку разом з власним сином. Навіть якщо грошей цілком вистачає для регулярних походів в
    Хто входить до складу екіпажу літака? Екіпаж пасажирського літака: склад, фото
    Хто входить до складу екіпажу літака? Екіпаж пасажирського літака: склад, фото
    Екіпаж пасажирського літака - це ті самі люди, які відповідають за все, що відбувається на борту. В чому ж полягає їхня робота і як склад екіпажу
    Бортові самописці: будова, розташування в літаку, фото
    Бортові самописці: будова, розташування в літаку, фото
    Бортові самописці – це пристрої, що призначаються для збереження характеристик польоту і переговорів у кабіні пілота. Апарат являє собою електронний
    Фразеологізм "сім футів під кілем": його значення і походження
    Фразеологізм "сім футів під кілем": його значення і походження
    У цій статті наводяться значення фразеологізму "сім футів під кілем", історія його походження, синоніми вираження, його використання в мовленні.