Որտե՞ղ է ինքնաթիռի կիլիան: Ինքնաթիռի կիլ՝ դիզայն

2024 Հեղինակ: Howard Calhoun | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2023-12-17 10:30

Նույնիսկ նա, ով երբեք չի տեսել ծովը, հավանաբար գիտի բաժանարար բառը՝ «Յոթ ոտք կիլի տակ»: Եվ այստեղ հարցեր չկան։ Նավի կիլիան ամենակարևոր կառուցվածքային մասն է, որի վրա ամրացված են նրա կորպուսի շատ մասեր: Բայց որևէ մեկը գիտի՞, թե որտեղ է գտնվում օդանավի կիլիան և ինչի համար է այն ծառայում:

Ինչ է սա?

Սա կայունության «օրգանն» է, որը թույլ է տալիս օդանավը պահել տվյալ ընթացքի վրա։ Ի տարբերություն նավերի, ինքնաթիռի կիլիան ուղղահայաց պոչի լողակի անբաժանելի մասն է: Ֆյուզելյաժի ներքևի մասում օդանավերի կիլլ չկա: Բայց կա մեկ նրբություն. Փաստն այն է, որ այս հատվածը սերտորեն կապված է ֆյուզելաժի ուժային տարրերի հետ, և, հետևաբար, դեռևս ընդհանուր բան կա ծովային և օդային առումով: Ուրեմն որտե՞ղ է ինքնաթիռի կիլիկը: Պարզ ասած՝ սա պոչի ուղղահայաց հատվածն է։

Այն տեղադրված է անշարժ, ամրացված երեք կետերում, սիմետրիկ օդանավի կենտրոնական գծին: Արտաքին տեսքով այս դետալն ունի իդեալական տրապիզոիդի ձև։ Որպես կանոն, օդանավի կիլիան բաղկացած է սփարներից, կողերից և կաշվից։ Այս սխեման դասական է, քիչ փոխվածառաջին ինքնաթիռի հայտնվելուց ի վեր։ Առջևի սպարը տեղադրվում է թեք (որպես կանոն):

Դասավորություններ

Առավել հաճախ, կիլիան միայնակ է, բայց որոշ դեպքերում այն պատրաստվում է կրկնակի և նույնիսկ եռակի (պտուտակային ռմբակոծիչների վրա): Վերջին դեպքում դա պահանջվում է ծանր մեքենայի բարձր ուղղորդված կայունություն ապահովելու համար: Ի դեպ, բոլոր ինքնաթիռները բաժանվում են երեք տեսակի՝ ըստ կիլի գտնվելու վայրի՝

• Նորմալ օրինակով կառուցված: Այդպիսին է, օրինակ, A321 ինքնաթիռի կիլիան:
• «Բադեր», այսինքն՝ օդանավ, որում կիլի հորիզոնական պոչը գտնվում է թևերի դիմաց։
• «Անպոչ». Կիլինից մնացել է միայն ուղղահայաց պոչը, հորիզոնական օդափոխիչները իսպառ բացակայում են։

Իհարկե, վերջին երկու տեսակներն ավելի բնորոշ են ռազմական ինքնաթիռների «համայնքին», քանի որ կիլի նման տեղադրումն անհրաժեշտ է օդանավին առանձնապես բարձր մանևրելու հնարավորություն տալու համար։

Որոշ դեպքերում օգտագործվում են նույնիսկ ավելի բարդ ձևավորումներ: Օրինակ՝ ներքևի գագաթները (դրանք նաև փորային կիլիկներ են)։ Դրանք օգտագործվում են որոշ գերձայնային ինքնաթիռներում, որտեղ թռիչքի ընթացքում կատարյալ կայունության պահպանումը կենսական նշանակություն ունի: Այսպիսով, ինքնաթիռի կիլի տակ (այստեղ, մենք արդեն պարզել ենք) լրացուցիչ և զանգվածային հոսք է տեղի ունենում։ Ավելի տարածված իրավիճակ է, երբ պոչի հորիզոնական փետրածածկը սովորաբար պետք է տեղափոխվի կիլի վերին մաս: Դա տեղի է ունենում, եթե շարժիչները տեղադրված են ինքնաթիռի հետևի մասում: Նման դիագրամը կարելի է տեսնել, օրինակ, մեջներքին բեռնատար-ուղևորատար ինքնաթիռ «Իլ».

Ինչի՞ համար է այն

Ինչպես գիտեք, հանգիստ եղանակը անհավանական հազվադեպություն է, որը տեղի է ունենում ոչ ավելի, քան տարին մի քանի անգամ: Շատ դեպքերում քամի է, և նրա ուժն ու ուղղությունը կարող են կտրուկ տարբերվել: Երբ ինքնաթիռը թռչում է, քամու պոռթկումները կարող են մեծապես ազդել ուղղության և ընթացքի վրա: Ինքնաթիռը պետք է նախագծված լինի այնպես, որ ինքնուրույն վերադառնա կայուն դիրք: Միայն այս դեպքում է հնարավոր անվտանգ թռիչք։

Հիմնական նպատակ

Կիլի նախագծման հիմնական կանոնն այն է, որ այն տեղադրվի այնպես, որ այն ոչ մի դեպքում չընկնի թևից: Հակառակ դեպքում հնարավոր է ուղղորդման կայունության կտրուկ խախտում, իսկ ամենածանր իրավիճակներում՝ պոչի ամբողջ միավորի ֆիզիկական դեֆորմացիա և ոչնչացում։ Այսպիսով, կիլի հիմնական նպատակը ուղղորդման կայունությունը պահպանելն է։

Շատ ինքնաթիռների դիզայնն այնպիսին է, որ այս հատվածը շարժական է: Կարգավորելով կիլի շեղումը, անձնակազմը վերահսկում է ընթացքի ուղղությունը: Բացառություն են կազմում ռազմական ինքնաթիռները, որոնց վրա թռիչքի ուղղությունը փոխելու համար պատասխանատու են կառավարվող մղման վեկտորով շարժիչները։ Իրենց դեպքում, ինքնաթիռի շարժական կիլիա պատրաստելը (նրա լուսանկարը հոդվածում կա) հիմարություն է, քանի որ մանևրելու ժամանակ ծանրաբեռնվածությունն այնպիսին է, որ այն պարզապես կփլուզվի։

Ինչպիսի՞ կայունություն է ապահովում կիլիան:

Կա կայունության երեք տեսակ, որոնց համար օդանավի նախագծում ներառված է կիլիան՝

• Track.
• Երկայնական.
• Transverse.

Եկեք ավելի մանրամասն անդրադառնանք այս բոլոր սորտերին։ Այսպիսով, ուղղորդված կայունություն: Պետք է հիշել, որ թռիչքի ժամանակ ֆյուզելյաժի երկայնական կայունությունը կորցնելու դեպքում իներցիոն ուժի պատճառով օդանավը դեռ որոշ ժամանակ կշարունակի թռչել առաջ։ Դրանից հետո օդային հոսքը սկսում է հոսել ինքնաթիռի հետևի մասում, որը գտնվում է ծանրության կենտրոնի հետևում: Կիլն այս դեպքում կանխում է պտտվող ուժի առաջացումը, որը ստիպում է օդանավին պտտվել իր առանցքի շուրջը։

Երկայնական կայունություն. Ենթադրենք, որ ինքնաթիռը թռչում է նորմալ ռեժիմով, ծանրության կենտրոնը համընկնում է նրա ֆյուզելաժի վրա ճնշման կիրառման կենտրոնի հետ: Այս պահին նրա ֆյուզելաժի վրա գործում են նաև բազմակողմ ուժեր, որոնք հակված են տեղակայել ինքնաթիռի մարմինը։ Բարձրացումը և ձգողականությունը գործում են միաժամանակ: Օդանավի կիլիան (հոդվածում կտեսնեք այս մասի լուսանկարը) ապահովում է հավասարակշռություն, որը կոնկրետ դեպքում շատ անկայուն է։ Նորմալ թռիչք առանց պոչի, կիլինի և կայունացուցիչների անհնար է։

Այլ կայունություն

Կտրող կայունություն: Ընդհանուր առմամբ, այս գործոնը նախորդ գույքի տրամաբանական շարունակությունն է: Երբ բազմակողմ ուժերը գործում են կիլի թևի և կողային կայունացուցիչների վրա, նրանք «փորձում են» շրջել ինքնաթիռը։ Թևերի ձևը հակասում է դրան. եթե դրանք նայեք հեռվից, ապա դրանք հիշեցնում են «U» տառը՝ խիստ անջատված վերին «եղջյուրներով»: Այս ձևը ապահովում է դիրքի ինքնաշտկումինքնաթիռ տիեզերքում. Կիլին օգնում է պահպանել կողային կայունությունը։

Նկատի ունեցեք, որ ավլած թևերով օդանավն այնքան էլ կիլի կարիք չունի… բարձր արագությամբ: Եթե այն ընկնում է, ապա հակազդեցության ուժերի աճը տեղի է ունենում էքսպոնենցիալ: Հետևաբար, այս մեքենաների համար շատ կարևոր է առավել դիմացկուն և թեթև կիլիան, որը կարող է դիմակայել նման բարձր բեռներին: Իսկ ինչպե՞ս կարող ես ստանալ այն: Եկեք խոսենք այս մասին։

Ժամանակակից ինքնաթիռների ստեղծման առանձնահատկությունները

Ներկայումս Ռոսավիացիայի մասնագետները և նրանց արտասահմանյան գործընկերները կենտրոնանում են ինքնաթիռի մասերի (այդ թվում՝ կիլինի) ստեղծման վրա՝ նորագույն կոմպոզիտային նյութերից պատրաստված խոշոր մասերից։

Այս միացությունների մասնաբաժինը ժամանակակից ինքնաթիռների նախագծման մեջ անշեղորեն աճում է: Ըստ փորձագետների տվյալների՝ դրանց ծավալային մասն արդեն հասնում է 25%-ից մինչև 50%, իսկ փոքր ոչ առևտրային ինքնաթիռները կարող են նույնիսկ 75%-ով բաղկացած լինել պլաստիկից և կոմպոզիտից։ Ինչո՞ւ է այս մոտեցումն այդքան տարածված ավիացիայում։ Փաստն այն է, որ պոլիմերային «համաձուլվածքներից» պատրաստված Boeing ինքնաթիռի նույն կիլիան ունի շատ ցածր քաշ, շատ բարձր ամրություն և ռեսուրս, որն ուղղակի անիրատեսական է հասնել ստանդարտ նյութերի օգտագործմամբ::

Հիմնական նյութեր

Կոմպոզիտների ամենաարդարացված օգտագործումը ոչ միայն պոչի, այլև թեւերի և ֆյուզելաժի ուժային տարրերի նախագծման մեջ, որոնք պետք է լինեն ոչ միայն շատ ամուր, այլև բավականաչափճկուն. Հակառակ դեպքում թռիչքային բեռների ազդեցության տակ կառուցվածքի ոչնչացման հավանականությունը չի կարելի բացառել։

Բայց միշտ չէ, որ այսպես է եղել։ Այսպիսով, սովետական ավիաշինական արդյունաբերության հպարտությունը՝ Տու-160 ինքնաթիռը, որը նաև հայտնի է որպես Սպիտակ կարապ կամ բլեքջեք, ունի կիլիա՝ պատրաստված … տիտանի համաձուլվածքներից: Նման կոնկրետ և չափազանց թանկ նյութ ընտրվել է այս մեքենայի դիզայնի վրա դրված հսկայական լարումների պատճառով, որը մինչ օրս պահպանում է ծառայության մեջ ամենածանր ռմբակոծիչի կոչումը: Այնուամենայնիվ, կիլի ստեղծման նման արմատական մոտեցումը հազվադեպ է, և, հետևաբար, այսօր դիզայներները ստիպված են շատ ավելի հաճախ գործ ունենալ ավելի պարզ կոմպոզիտային նյութերի հետ:

Ի՞նչ մարտահրավերների եք հանդիպում կոմպոզիտային կիլիա ստեղծելիս:

Զարգացման գործընթացում հայրենական դիզայներները ստիպված էին լուծել բարդ խնդիրների մի ամբողջ շարք.

• Մշակվել է ինֆուզիոն մեթոդով կիլի և այլ ածխածնային մանրաթելային սարքավորումների մեծ չափերի մասերի ստեղծումը։
• Նաև ստիպված էր գրեթե ամբողջությամբ վերանայել և վերամշակել արտադրության հիմնական փուլերը, որոնք նախատեսված չէին կոմպոզիտային նյութերի օգտագործման համար:

Այլ առանձնահատկություններ

Արտադրական գործընթացում ներդրվել է վերջին ծրագրաշարը (FiberSim), որը թույլ է տալիս հասնել ավտոմատացման ամենաբարձր աստիճանի։ Բացի այդ, այժմ ինքնաթիռի կիլիան, որի դիզայնը նկարագրված է հոդվածում, կարելի է պատրաստել տեխնոլոգիաների միջոցով, որտեղ գործնականում չկան գծագրեր: Այս մոտեցմամբ այս մասի արտադրությունը հետևյալն էճանապարհ:

• Դիզայն կամ պատրաստի մոդելի ընտրություն. Այսօր կիլիան (հիմնականում) նախագծված է լիովին ավտոմատ ռեժիմով՝ առանց «մարդ» մշակողների մասնակցության։
• Օգտագործված նյութերի կտրում, նույնպես իրականացվում է ավտոմատ ռեժիմով։
• Ավտոմատ ռեժիմում դրվում են հումքը, որն օգտագործվում է կիլիան և դրա կառուցվածքային մասերը ստեղծելու համար:
• Շերտերի տեղադրումն իրականացվում է համակարգչային ծրագրով կառավարվող ռոբոտային մեխանիզմներով:

Բացի այդ, կիլի արտադրության ժամանակակից մոտեցումը առաջարկում է հետևյալը.

• Շարունակական կառուցում ենք նախատիպեր, որոնք փորձարկվում են ամենադժվար պայմաններում:
• Ոչ կործանարար փորձարկման տեխնոլոգիաներ են մշակվում, որոնք թույլ են տալիս օդանավի վրա կիլի վիճակի շարունակական մոնիտորինգ:

ՄՍ-21 ինքնաթիռի պոչամբարի ստեղծման առաջադեմ մեթոդներ

Ոչ հեռավոր անցյալում ավիացիոն արդյունաբերությունը բառացիորեն ապշեցրեց հայրենական մշակողների հայտարարությունից, որ նրանք մշակում են բոլորովին նոր ինքնաթիռ՝ MS-21: Դրա անսովորությունն այն է, որ գրեթե վերջին երեք տասնամյակների ընթացքում սա առաջին ներքին մեքենան է երկրի ներսում թռիչքների համար: Դրա արտադրության ընթացքում փորձարկվել են նորագույն տեխնոլոգիաներից շատերը, որոնք մեծապես ազդել են կիլի նորարարական հատկանիշների և ամբողջ պոչամբարի վրա:

Մշակելով և արտադրելով MS-21 ինքնաթիռի կիլի կասոնը՝ հայրենի մասնագետները կարողացան հասնել հետևյալի.

• Արտադրության մեջ օգտագործվող բոլոր մասերի և հումքի կտրման ամբողջական ավտոմատացում։Դրա շնորհիվ հնարավոր եղավ հասնել ամբողջ պոչամբարի և հատկապես կիլինի ընդհանուր արժեքի առնվազն 50%-ով կրճատման։
• ProDirector ծրագրակազմն օգտագործվում է պոչամբարի արտադրության մեջ, որը թույլ է տալիս հասնել կատարյալ ճշգրտության մասերի մշակման մեջ: Սա հնարավորություն է տալիս ստեղծել ոչ միայն ամուր, այլև չափազանց թեթև կիլիկներ։
• Նաև ժամանակակից ինքնաթիռի կիլիան ստեղծվել է կրկնակի կորության տեխնիկայի միջոցով: Դրանց շնորհիվ հնարավոր է հասնել բազմակողմ հաստության այն հատվածներում, որտեղ անհրաժեշտ է լրացուցիչ կառուցվածքային ամրացում (ինքնաթիռի կիլի տակ):
• Նույնիսկ կիլի մեծ մասերն այսօր կարելի է «տապակել» հատուկ ավտոկլավներում։ Արդյունքը չափազանց ամուր և կոշտ բաղադրիչներ են, որոնք կարող են դիմակայել ցանկացած աստիճանի բեռներին:
• Մասերի երկրաչափության կառավարումը նույնպես վերահսկվում է բարդ համակարգչային համակարգերով։

Այլ առանձնահատկություններ

Նոր տեխնոլոգիաների և տեխնիկայի կիրառման շնորհիվ 50-70%-ով կրճատվել է պոչամբարի և կիլի ստեղծման ինտենսիվությունը: Այսօր կիլի և պոչամասի ավելի քան չորս հազար մասեր անցել են պետական թեստեր։

Գլխավոր ձեռքբերումը 7,6 x 2,5 մ չափերի կիլի տուփի մասերի արտադրության հուսալի և պարզ տեխնոլոգիայի մշակումն է։ Ներկայումս դրանք արդեն սկսել են առաքվել Իրկուտսկի ավիացիոն գործարան։ Դրանք պատրաստված են ժամանակակից կոմպոզիտային նյութերից, և այս գործընթացի առանձնահատկություններն արդեն իսկ գրավել են ավիացիոն սարքավորումների առաջատար արտասահմանյան արտադրողների հետաքրքրությունը։

Ժամանակակից հիմնախնդիրներ

Ինչու՞ մենք այդքան շատ ժամանակ ծախսեցինք՝ քննարկելով կիլի նախագծման և կառուցման ժամանակակից ուղիները: Փաստն այն է, որ անցյալ դարի 60-ական թվականներից լիովին պարզ դարձավ, որ ինքնաթիռների արագության հետագա աճը հնարավոր է միայն այն դեպքում, եթե ավելացվի դրանց ուժը և արտադրության մեջ ներմուծվեն պոլիմերային նյութերի բոլորովին նոր տեսակներ: Վերջին սերունդների ինքնաթիռների խնդիրն այն է, որ դրանց դիզայնը (և մասնավորապես կիլիան) խիստ ենթակա է «հոգնածության»: Դրա պատճառով, մոտ անցյալ դարի 70-ականներին, թևերի և պոչի վիճակի մոնիտորինգի բազմաթիվ մեթոդներ են մշակվել։

Արտադրության պահանջները նույնպես բարձր են։ Մասերի յուրաքանչյուր խմբաքանակ ենթարկվում է ամենաուժեղ ծանրաբեռնվածություններին թրթռման տակդիրների վրա, որոնք ստուգվում են ջերմաստիճանի և ճնշման միջոցով: Եվ դա զարմանալի չէ, քանի որ ամենափոքր ճեղքը հետագայում հղի է հարյուրավոր ուղևորների մահով։

Այսպիսով դուք իմացաք, թե որտեղ է ինքնաթիռի կիլիան և ինչի համար է այն: