Szerkezettan - lhmc.hu · Vitorlázó gépek esetében a „T” vezérsík alkalmazása...

SZERKEZETTANSZAKOS TIBOR

Repülőgépek felépítése, fő részek

-Szárnyak

-Törzs

-Vezérsíkok

-Futóművek

-Kormányszervek

A szárnyA repülőgépek szárnyelrendezésük alapján lehetnek:

- alsószárnyas

- középszárnyas

- felsőszárnyas

- duplafedeles

A szárny alaprajzát tekintve lehetnek:

- téglalap

- trapéz

- ellipszis

- delta

Nyilazás szempontjából lehetnek:

- előre nyilazott

- hátra nyilazott

Szerkezeti kialakítás szerint lehetnek:

- tartószerkezetes

- fél héj szerkezetű

- héj szerkezetű

Az építés anyagai szerint lehetnek:

- fa építésű

- fém építésű

- műanyag építésű, és

- vegyes építésű

Bekötés és merevítés szempontjából:

- szabadon hordó

- dúcolt

A szárny igénybevételeiA repülőgép szárnyára repülés közben légerők, valamint a szerkezet

súlyából adódóan tömegerők hatnak.

A légerők a szárny külső felületén megoszló erőként ébrednek.

Eloszlásuk nem egyenletes és az állásszög változásától, valamint a

repülés mozzanataitól ( emelkedés, süllyedés, fordulók) függően is

változó.

A tömegerők ugyancsak megoszló erőrendszert alkotnak, és elosz-

lásuk, és nagyságuk is a repülési mozzanattól függően változó.

A szárnyra ható légerők és tömegerők a szerkezetét hajlításra, nyírásra, és csavarása veszik igénybe.

A szerkezeti elemeket tehát ezeknek az erőhatásoknak az elviselésére alkalmasan és kellő szilárdságúra

kell kialakítani.

A szárnyak fajtáiEgy főtartós szárny

Két főtartós szárny

Héjszerkezetű szárny

Integrált szárny

R-26 Góbé típusú repülőgép szárnyaTeljesen fém építésű egy főtartós szárny. A torziós orrborítás nyújtóhúzással készített, szférikusan

húzott durál lemez. A lemezbe nyomott kiemelkedések olyan merevséget biztosítanak, hogy az

orrészben csak 1,2 m távolságra vannak merevítő főbordák.

1. főtartó

2. féklap

3. torziós orrborítás

4. főtartó vasalás

5. segédtartó

6. kilépő él

7. bordák

8. vászon borítás

R-26 Góbé típusú repülőgép szárnya

A szárny szerkezeti elemeiFőtartó

A legfontosabb szerkezeti elem a főtartó.

A szárny 1/3-ában elhelyezett gerendaszerű építmény,

gerincből, és övekből áll.

Az övek húzó és nyomó igénybevétel formájában

veszik fel a szárnyra ható terhelést.

A főtartók alakja általában „I” alakúak, mert ellenállóak

a hajlító, és nyíró igénybevételekkel szemben.

Az igénybevételek felvételére, a szilárdsági merevség

biztosítására alkalmaznak még segédtartókat is.

A segédtartók kialakítása a főtartókéhoz hasonló.

A szárny szerkezeti elemeiVasalások

A szárnyakat megfelelően kialakított vasalásokkal illesztjük a törzshöz. A szárnytő vasalások szerepe:

- A szárnyon keletkező erők felvétele, és átadása a törzsre,

- Szárny-törzs szét-összeszerelésének biztosítása.

A vasalások egymáshoz kapcsolása hengeres, vagy kúpos csapokkal történik. A Góbé típusú oktató gépen hengeres

csapolással történik a szárny illesztése a törzshöz.

Az egész szárnyfelületen keletkező megoszló terhelés a szárnytő vasalásokon, mint igen magas koncentrált erő jelentkezik.

Az erő nagysága több tonna (!) is lehet.

A szárny szerkezeti elemeiVasalások

A szárny szerkezeti elemeiVasalások

A szárny szerkezeti elemeiBordák

A szárny alakját a főtartóhoz erősített bordák fogják

megadni. Elsődleges rendeltetésük a szárny

aerodinamikailag kívánatos kialakítása.

Faépítésű borda övrésze fenyőléc, a gerince rétegelt lemez. A szerkezeti elemeket egymáshoz,

és a főtartóhoz ragasztással kötik.

Fémépítésű gépek bordáit vékony durál (alumínium) lemezekből préselik, könnyítés céljából

lyukakkal látják el. A bordákat a szárny főtartójához, és a borításhoz szegecseléssel rögzítik.

Fém borda

Fa borda

A szárny szerkezeti elemeiBordák

A szárny szerkezeti elemeiBorítás

A szárnyborítással szemben támasztott követelmény, hogy az anyag felületi érdessége minimális legyen. A borítás teherviselő

szerepe alapján három szárnytípust különböztetünk meg:

- A borítás nem teherviselő

Vászonborítású szárny borítása, sem hajlító, sem csavaró igénybevétel felvételében nem vesz részt.

- A borítás is teherviselő

Fél héj szerkezetű szárny borítása, csak a csavaró igénybevétel felvételében van szerepe, hajlításkor ébredő

nyomófeszültség hatására kihajlik.

- A borítás a fő teherviselő elem

Héjszerkezetű szárnyak esetében, a szárny kritikus feszültségét valamilyen megoldással (hosszmerevítéssel,

szendvics-szerkezettel) annyira megnövelik, hogy a hosszmerevítőkkel együtt dolgozva képes legyen a hajlító

igénybevétel felvételére is.

Repülés közben a szárny hajlító, és csavaró igénybevételnek van kitéve.

A vékony borító lemez merevsége csekély, az igénybevétel hatására meggyűrődik,

ráncosodik. Ennek megakadályozására alkalmazzák a borítólemezek alatt a szárny

fesztávolságában futó hosszmerevítőket.

A szárny szerkezeti elemeiBorítás

A törzs

Három fő szerkezet típust különböztetünk meg:

- Rácsos szerkezetű

- Fél héj szerkezetű

- Héj szerkezetű

A rácsszerkezetű törzs

A törzs szerkezete kisméretű, kis sebességű repülőgépeknél lehet

rácsszerkezetű.

A törzs áramvonalas alakját külön alaktartó elemekből, és burkolatokból

összeállított kiegészítő szerkezet biztosítja.

A rácsszerkezetű törzs borítása általában vászon, ritkábban könnyűfém lemez.

SF-25 Motor-Falke

A fél héj-és héj szerkezetű törzsA fél héj-és héj szerkezetű törzs borítása teherviselő és a törzs szilárdsági igénybevételének jelentős részét hordja.

A héj szerkezetű törzs teherviselő elemei a borítás és a törzskeretek.

Fél héj szerkezetről akkor beszélünk, ha a borítás és törzskeretek mellett

a hosszmerevítők részt vesznek az igénybevételek felvételében.

Fél héj szerkezeteknél a borítás képes a csavarás felvételére.

A hossztartók a hajlító igénybevétel felvételére szolgálnak.

A törzskeretek elsősorban a törzs alakját határozzák meg, de

koncentrált erőket is felvesznek.

A héj szerkezeteknél a borítás fő teherviselő elem, valamennyi

igénybevétel felvételében részt vesz. Előnye, hogy kis súlya

ellenére nagy a merevsége és a szilárdsága

R-26 Góbé típusú repülőgép törzseA törzs is teljesen fém építésű, két oldala vászon borítású. Az első rész alsó fele, és a hátsó rész felső fele durál lemez

héj szerkezetű, ezeket összekötő törzsrész durál lemez rács szerkezetű.

A törzs első rész az ülések alatt ún. törzscsónak, durál lemez kialakítású. Merevítését két hosszanti gerinclemez, és ezeket

keresztező törzskeretek biztosítják. A főkeret a hátsó ülés mögött lemezbordákból, és rács szerkezeti elemekből nyert

kialakítást. Erre a fő törzskeretre került felerősítésre a szárnyakat tartó csapolás, melyre a szárny a már említett módon

„GL” csuklókkal, és hengeres főtartó-csapszeggel illeszkedik.

A farok tartó a függőleges vezérsíkkal egybe épült. A függőleges vezérsík előtti kiemelkedő részt a vízszintes vezérsík

felerősítésére képezték ki.

R-26 Góbé típusú repülőgép törzse

R-26 Góbé típusú repülőgép törzse

R-26 Góbé típusú repülőgép törzse

R-26 Góbé típusú repülőgép törzse

A vezérsíkok

A vezérsíkok szerepe a repülés közbeni stabilitás, ezért ezeket úgy szükséges elhelyezni

a repülőgép többi részéhez képest, hogy bármely helyzetben hatásosak legyenek.

Konstrukciós, és aerodinamikai szempontból a klasszikus elrendezés a legkedvezőbb,

de működését bizonyos esetekben ronthatják a szárnyról leváló áramlások.

Vitorlázó gépek esetében a „T” vezérsík alkalmazása elterjedtebb, hogy az esetleges

terepre szállás során előforduló magas növényzet, azt ne károsítsa.

A farokfelületek kialakítása hasonló a szárnyakéhoz. Többnyire két főtartós. A mellső főtartót a vezérsík legnagyobb

vastagságú részében helyezik el. A hátsó főtartóhoz a kormánylapokat erősítik csuklók segítségével.

R-26 Góbé típusú repülőgép farokfelületei

A függőleges, és vízszintes vezérsík szintén tisztán fém építésű,orrborításuk megegyezik a szárnyakon alkalmazottéval.

A vízszintes vezérsík felerősítése két ponton történik .

A magassági és oldal kormány lapok szerkezetileg azonos felépítésűek, a kormánylapok vászonnal borítottak.

R-26 Góbé típusú repülőgép farokfelületei

R-26 Góbé típusú repülőgép farokfelületei

IS28B2 típusú repülőgép „T” vezérsíkkal

CsűrőSzerkezeti kialakítás

A szárnyvégeken elhelyezett csűrőlapok szerkezetileg hasonlóak a szárny építési módjához. Ugyanúgy megtaláljuk a

főtartót, az orrborítást, a bordákat, a kilépő-és belépő éleket.

A csűrőlapokat a szárnyhoz több ponton erősítik fel csuklók segítségével.

A formai és szerkezeti kialakításuknál figyelembe kell venni a fő célt: az orsózó nyomaték keltésének követelményeit.

Csűrő hatásosság

A csűrők hatásossága a vitorlázógépeknél elsőrendű követelmény. Az állandó fordulózás, fordulóváltás olyan csűrőket

követel, mely azonnal reagál a pilóta mozdulataira. A hatásosságra, vagyis az orsózó nyomaték nagyságára a csűrő hossza

és szélessége döntő befolyású.

Ellentétes fordulónyomaték

Ha feltételezzük, hogy a csűrőlapok mindkét szárnyon egyformán térnek ki az ellenállás növekedés a lefelé kitérített

csűrőlapnál lévő szárnyon nagyobb, mert a profil görbültsége növekszik. Fordulóban a lefelé kitérített csűrőlap a felemelkedő

szárnyon van. A nagyobb ellenállás hatására ez a szárny lemarad. Így a fordulóval ellentétes nyomaték keletkezik.

A csűrők differenciálása

Az ellentétes fordulónyomaték kiküszöbölésére a lefelé kitérített csűrőlapot kisebb szögben térítik ki, mint a másik oldalon

lévőt. Ezt nevezik a csűrő differenciálásának. A differenciálást egy mozgatóhimba segítségével valósítják meg.

Az ábrából látható, hogy ugyanakkora szögkitérés

esetén az elmozdulások vetülete (A és B) különböző.

Tehát a csűrőlapot mozgató tolórudak nem egyforma

kitérést okoznak.

CsűrőKormányerők csökkentése

Nagyon kellemetlen, ha a csűrés közben nagy erőt kell kifejteni, azaz ha fárasztó a repülőgép vezetése. A csuklónyomaték

csökkentésének egyik elterjedt formája az úgynevezett réselt Frise-tipusú (ejtsd Frájz) csűrő.

Előnye, hogy felfelé történő kitérítéskor a csűrő orr-része a szárny körvonalából alul kiemelkedve, kiegyenlítő felületként szerepel,

Így a kitérítésnél nem kell akkora erőt kifejteni.

Statikus kiegyensúlyozás

Egy igen veszélyes jelenség a csűrő-rezgés (flatter) okozott már balesetet, géptörést. Ennek elkerülése érdekében a csűrő lapot

minden keresztmetszetében ki kell egyensúlyozni, vagyis a csűrőlap súlyvonalának és forgástengelyének egybe kell esni.

Ezt úgy érik el, hogy a csűrőlap orr-részébe súlyt erősítenek.

Csűrő

Kormányerő csökkentésKülönböző sebességekhez különböző kormánykitérítések tartoznak. A kitérített kormánylapokon nagy kormányerők keletkeznek,

melyek vezetés közben igen fárasztóak, ezért igyekeznek a kormányerőket csökkenteni. Vitorlázógépeken használt és ismertebb

kormányerő csökkentő módszerek:

- aerodinamikai kiegyenlítés

- állítható kiegyenlítő lap (trimm)

- automatikus kiegyenlítő lap (fettner)

Aerodinamikai kiegyenlítés

Oldalkormányoknál, és ritkábban magassági kormányoknál is találkozunk olyan megoldásokkal, hogy a kormánylap egy része a

forgáspont elé nyúlik ki. Ez a kis felület segíti ki a kormánylap kitérését, tehát nem kell nagy erő az oldalkormány belépéséhez.

Állítható kiegyenlítő lap

A magassági kormányon található kisméretű lap a trimmlap.

A repülőgép vezető az üléstérből ezt a kis lapot tetszőleges

helyzetbe állíthatja úgy, hogy a botkormányon ne lépjen fel

kormányerő. Tehát a botra ható erőt ki lehet egyensúlyozni

a következők szerint:

- ha a trimm kart hátra húzzuk a bot is hátra megy,

ez a farokra trimmelés.

- ha a trimm kart előre nyomjuk a bot is előre megy,

ez a fejre trimmelés.

Kormányerő csökkentés

Kormányerő csökkentés

Automatikus kiegyenlítő lap

Egyes vitorlázógépeknél a kiegyenlítő lapot egy fix ponthoz kötik ki,

ebben az esetben a kormánykitérítéssel ellentétes irányban auto-

matikusan kitér. Tehát a kormánykitérítés minden helyzetében ki

vannak egyenlítve a kormányerők.

Kormányerő csökkentés

Zuhanó fékekMinden vitorlázógépen találunk olyan berendezést, amely:

- nagy sebességnél megakadályozza a az engedélyezett végsebesség túllépését,

- kis sebességnél a merülő sebesség növelésével megkönnyíti a leszállást.

A fenti célokat a következő megoldások valamelyikével érhetjük el:

- zuhanó féklap a szárnyon

- zuhanó féklap a törzsön

- farok fékernyő

A legelterjedtebb a szárny-zuhanó féklap.

Ennek két típusát különböztetjük meg:

- a DSF rendszerű féklap, és

- kilépő él féklapot

Zuhanó fékekSzárny féklapAz eddig ismert zuhanó fékek közül a szárny főtartó mögött beépített, alul-felül egyszerre kinyíló féklap rendszert láthatjuk a

legtöbb vitorlázógépen. Kinyitott állapotban megnövekszik a gép ellenállása. Meredek zuhanásban kb. ötszörösére

emelkedik az ellenállása. Ezáltal a típus engedélyezett végsebessége kinyitott zuhanó fékekkel nem érhető el.

A másik fontos feladata, hogy leszállás előtt kinyitott állapotban a merülő sebesség megnövekedjen. A pilóta a féklap sza-

bályozásával a merülő sebességet tetszés szerint tudja változtatni, ami a leszállás kiszámításához nyújt nagy segítséget.

ÖnzárásSzerkezeti szempontból igen lényeges követelmény a féklap mozgatással szemben, hogy a zárt állapotból a féklap ne

tudjon kinyílni „kiszívódni”.

A nyitó tolórudat, egy himba mozgatja. Zárt állapotban egy ütköző segítségével a nyitó rudat úgy állítjuk be, hogy a holt-

ponton túljutva,a féklap kiszívódása esetén nem tud nyitási állapotba kerülni mert ebben az esetben a zárt helyzet felé

mozdul el a himba. Az önzárás állapotából, csak a pilóta képes a himbát a fékfogantyúval a nyitási helyzet felé átbillenteni.

Hiányzó kép

(kép0014)

254. old.

Zuhanó fékek

Kilépőél féklap

A szárny kilépőélének egy szakaszát úgy építik, hogy az nyitható, és nyitott helyzetben az áramlásra merőlege-

sen helyezkedik el.

Törzs féklap

A tervezők mindig törekszenek arra, hogy a szárnyat lehetőleg ne bontsák meg a féklap beépítésével. Ezért szü-

lettek a törzsféklapok. Ilyen próbálkozás volt a Góbé prototípusának a törzs oldalából kinyíló úgynevezett hónalj,

vagy denevér féklapja. Elégtelen hatásossága miatt nem terjedt el.

Farok ernyő

Szintén nagy teljesítményű gépeknél kerül alkalmazásra. Nagy hátránya az, hogy kiengedés után behúzni nem

lehet, hanem csak leoldani. Emiatt ugyancsak nem terjedt el.

Zuhanó fékek

Zuhanó fékek

KormányszervekKormánymozgatások

Magassági kormány

A két botkormány az ülés alatti torziós csőben végigmenő „A” tolórúddal van összekötve. A botkormányok forgáspontjai a torziós

csőre épített botkormányházba vannak csapágyazva. A botkormányok mozgása a „B”, „C”, „D”, és „E” tolórudakkal a törzs-

bordákra felszerelt görgők között van hátravezetve a farok részben lévő himbához. Innen az „F” tolórúd adja át a magassági

kormánylap főtartó csövére erősített karnak.

KormányszervekKormánymozgatások

Csűrőkormány

A botkormány jobbra-balra mozgatásával az ülés alatti torziós cső hátsó részére szerelt himba mozdul el. Ez a himba a hátsó

ülés mögötti „G” tolórúd segítségével viszi fel a mozgást a törzsközépen lévő himbához. Ehhez a himbához kell bekötni a

szárnyakban lévő tolórudakat.

KormányszervekKormánymozgatások

Oldalkormány

A két pedálról a mozgás az „L” tolórudak segítségével az első bot előtt, a padlólemez alatti himbához jut. Innen a hátsó ülés

taposóihoz az „M” és „N” tolórúd viszi a mozgást. Tovább, hátra már csak a jobb hátsó taposóról vezető „O” tolórúd , egy

fordítóhimba, és a törzsben végigmenő „P”, „R”, „S” tolórudakról jut a taposók mozgása az oldalkormányra erősített karhoz.

KormányszervekKormánymozgatások

Féklap

Az üléstérben lévő fogantyúkról a mozgás a hátsó ülés mögötti himbarendszeren keresztül a jobb szárnytő hátsó felén lévő

önzáró himbához kerül. Ez a himba és a felette lévő ütköző biztosítja helyes beállítás esetén, hogy a féklap ne tudjon kiszívódni,

tehát jó az önzárás. Innen az „U”, „T”, és „V” tolórudak a főtartó mögött, görgők között vezetve, a féklapon lévő mozgató karhoz

bekötve nyitják, illetve csukják a féklapokat.

Trimm

Az üléstér bal oldalán lévő zöld fogantyútól egy tolórúd a törzs

középrészén található himbához vezet, ehhez van kötve két 1

mm-es acélhuzal. A törzsben végigmenő huzalok a vízszintes

vezérsík alatt a törzsből bowden vezetéken keresztül jönnek ki és

a trimmlaphoz kapcsolódnak.

KormányszervekKormánymozgatások

Futómű

A 300X125 méretű gumikerék, súlypont előtti elhelyezésű. Ezért nem kell csúszótalp az orr-részre, csakegy hullámosított koptató

lemezt szereltek a törzs aljára. A gumikerék egy szétszerelhető kerékagyra van felszerelve, melyben a tengely golyóscsapágyakon

fut.

A kerék torziós gumipogácsás rugózású. A farokcsúszó fából készült, acéllemez koptatóval ellátva. Rúgózását egy bőrből készült

tokban lévő kézilabda (!) vagy az újabb sorozatoknál laticel, vagy műanyaghab biztosítja.

Vitorlázó repülőgépeknél egyaránt alkalmaznak behúzható, és merev futómű kialakításokat. A merev megoldások elsősorban

az oktató, és gyakorló teljesítmény vitorlázó repülőgépeknél elterjedtebb. A behúzható konstrukció, a nagy teljesítményű

vitorlázó gépeknél használatosak.

A futóművet elhelyezhetik a súlyponti helyzet előtt, és mögött egyaránt.

Futómű

Futómű

Futómű

Köszönöm a figyelmet!