В предыдущем выпуске (http://www.reaa.ru/cgi-bin/yabb/YaBB.pl?num=1543070977/2#2) были описаны проблемы с новыми ламинарными профилями. Одно из следствий – низкая строительная высота профиля и, соответственно, лонжерона.
На планере SB 6 был опробован стеклопластиковый лонжерон в виде прямоугольного кессона. Если на предыдущем SB 5 консоли крыла крепились к фюзеляжу обычными фланцами типа «ухо-вилка», то теперь, на более тонком профиле (12%), нагрузки значительно выросли. Сделать переход от стеклопластика к металлу тоже было бы непросто, неизбежно возрастание массы. Возникла идея передавать момент от консоли не фланцами, а удлиненными лонжеронами с точками крепления на бортах фюзеляжа. Плечо увеличивалось на порядок, нагрузки на стыковочные болты резко снижались. Оставалось понять, как быть с композитными полками лонжеронов консолей.
Из сопромата – эпюра изгибающего момента защемленной балки между опорными точками линейна. Значит, при неизменной высоте стенок лонжеронов полки можно «свести на ус». Так появилось соединение консолей «вилка-язык».
Концы лонжеронов шпильками входили в металлические втулки, а от «разъезжания» консолей хватало одного-двух болтов умеренного диаметра.
Еще одна проблема – высокая эластичность лонжерона крыла. Деформация могла быть такой, что полки убранных интерцепторов могли начать «вылезать» и портить всю аэродинамику ламинарного обтекания. На первых «ламинарных» планерах иногда даже отказывались от воздушных тормозов в пользу тормозного парашюта.
Но это – весьма специфичная вещь: выпускать надо заблаговременно, убрать или уменьшить сопротивление быстро нельзя. Парашют не спасает при необходимости быстро уйти, не разогнавшись «за ограничения». Так погиб планер SB 5A в июне 1961 г.: его засосало в грозовое облако. Будь у него интерцепторы, пилот сумел бы уйти пикированием.
После многочисленных полетов с парашютом от него отказались. При проектировании планера SB 7 и последующих аппаратов применялись только интерцепторы.
Очень быстро вопрос жесткости вышел на первое место. Исследования по применению углеродных волокон в Брауншвейге начались в 1970 г. Углеродные нити были страшно дороги и в дефиците (большую часть забирал концерн MAN). Свойства еще не были изучены, включая удельный вес: как измерить его у волокон микронного диаметра? Решение было таким – нарубить в мелкую крошку и засыпать в различные химические растворы высокой плотности. Где угольная «пульпа» плавает – плотность равна плотности жидкости.
Но даже применение углепластикового лонжерона не гарантирует решение всех проблем – требуется еще и крутильная жесткость. Постепенно произошел переход от «cэндвича» с бальзой и стеклотканью к углепластиковым «коркам», изготавливаемым по «негативной» технологии в матрицах.
В 80-х гг. в университете Брауншвейга начали разработку планера-бесхвостки SB 13. В свое время, а именно в 30-х, летающие крылья и бесхвостки считались очень перспективными, поскольку предполагался выигрыш в виде уменьшения сопротивления (нет фюзеляжа, оперения и других вредных элементов). Подобных изысканий – «поисков Святого Грааля» - хватает. В двигателестроении - это разработки бесшатунного двигателя, в самой авиации – тема «летающего автомобиля».
Реальность оказалась суровой, но немцы решили сделать еще одну попытку, опираясь на достижения в области аэродинамики и материаловедения. Сначала построили летающую модель 1:3, и уже на этом этапе возникла проблема флаттера.
Потребовались месяцы напряженных исследований в институте DFLR и на фирме «Мессершмитт-Бёлков-Блом». Выяснилось, что налицо специфическая форма флаттера, присущая именно схеме «бесхвостка» - сочетание изгибно-крутильных деформаций стреловидного крыла большого удлинения.
После долгих поисков на планере применили изогнутые в плане лонжерон и переднюю кромку крыла. Теперь относительное положение лонжерона по хорде было переменным, на концах крыла почти на передней кромке. Пришлось также повозиться с передачей нагрузок от концевых килей на лонжерон.
Еще одна иллюстрация проблем с крутильной жесткостью. При проектировании планера SB 11 был заложен один кабанчик на закрылок (для минимизации аэродинамического сопротивления обтекателей шарниров и тяг). Но «вылезла» деформация под расчетной нагрузкой, отсюда изменение распределения подъемной силы по крылу (отклонение от эллиптического). И что сделали немцы? Добавили толщины обшивки, уменьшили размах закрылка и т.п.? Фигушки. Пересчитали профиль, сделав обводы более «полными» в районе закрылка, что увеличило площадь сечения на 25%.
Аэродинамика – не священная корова, ей жертвуют даже на планерах.
На планере SB 6 был опробован стеклопластиковый лонжерон в виде прямоугольного кессона. Если на предыдущем SB 5 консоли крыла крепились к фюзеляжу обычными фланцами типа «ухо-вилка», то теперь, на более тонком профиле (12%), нагрузки значительно выросли. Сделать переход от стеклопластика к металлу тоже было бы непросто, неизбежно возрастание массы. Возникла идея передавать момент от консоли не фланцами, а удлиненными лонжеронами с точками крепления на бортах фюзеляжа. Плечо увеличивалось на порядок, нагрузки на стыковочные болты резко снижались. Оставалось понять, как быть с композитными полками лонжеронов консолей.
Из сопромата – эпюра изгибающего момента защемленной балки между опорными точками линейна. Значит, при неизменной высоте стенок лонжеронов полки можно «свести на ус». Так появилось соединение консолей «вилка-язык».
Концы лонжеронов шпильками входили в металлические втулки, а от «разъезжания» консолей хватало одного-двух болтов умеренного диаметра.
Еще одна проблема – высокая эластичность лонжерона крыла. Деформация могла быть такой, что полки убранных интерцепторов могли начать «вылезать» и портить всю аэродинамику ламинарного обтекания. На первых «ламинарных» планерах иногда даже отказывались от воздушных тормозов в пользу тормозного парашюта.
Но это – весьма специфичная вещь: выпускать надо заблаговременно, убрать или уменьшить сопротивление быстро нельзя. Парашют не спасает при необходимости быстро уйти, не разогнавшись «за ограничения». Так погиб планер SB 5A в июне 1961 г.: его засосало в грозовое облако. Будь у него интерцепторы, пилот сумел бы уйти пикированием.
После многочисленных полетов с парашютом от него отказались. При проектировании планера SB 7 и последующих аппаратов применялись только интерцепторы.
Очень быстро вопрос жесткости вышел на первое место. Исследования по применению углеродных волокон в Брауншвейге начались в 1970 г. Углеродные нити были страшно дороги и в дефиците (большую часть забирал концерн MAN). Свойства еще не были изучены, включая удельный вес: как измерить его у волокон микронного диаметра? Решение было таким – нарубить в мелкую крошку и засыпать в различные химические растворы высокой плотности. Где угольная «пульпа» плавает – плотность равна плотности жидкости.
Но даже применение углепластикового лонжерона не гарантирует решение всех проблем – требуется еще и крутильная жесткость. Постепенно произошел переход от «cэндвича» с бальзой и стеклотканью к углепластиковым «коркам», изготавливаемым по «негативной» технологии в матрицах.
В 80-х гг. в университете Брауншвейга начали разработку планера-бесхвостки SB 13. В свое время, а именно в 30-х, летающие крылья и бесхвостки считались очень перспективными, поскольку предполагался выигрыш в виде уменьшения сопротивления (нет фюзеляжа, оперения и других вредных элементов). Подобных изысканий – «поисков Святого Грааля» - хватает. В двигателестроении - это разработки бесшатунного двигателя, в самой авиации – тема «летающего автомобиля».
Реальность оказалась суровой, но немцы решили сделать еще одну попытку, опираясь на достижения в области аэродинамики и материаловедения. Сначала построили летающую модель 1:3, и уже на этом этапе возникла проблема флаттера.
Потребовались месяцы напряженных исследований в институте DFLR и на фирме «Мессершмитт-Бёлков-Блом». Выяснилось, что налицо специфическая форма флаттера, присущая именно схеме «бесхвостка» - сочетание изгибно-крутильных деформаций стреловидного крыла большого удлинения.
После долгих поисков на планере применили изогнутые в плане лонжерон и переднюю кромку крыла. Теперь относительное положение лонжерона по хорде было переменным, на концах крыла почти на передней кромке. Пришлось также повозиться с передачей нагрузок от концевых килей на лонжерон.
Еще одна иллюстрация проблем с крутильной жесткостью. При проектировании планера SB 11 был заложен один кабанчик на закрылок (для минимизации аэродинамического сопротивления обтекателей шарниров и тяг). Но «вылезла» деформация под расчетной нагрузкой, отсюда изменение распределения подъемной силы по крылу (отклонение от эллиптического). И что сделали немцы? Добавили толщины обшивки, уменьшили размах закрылка и т.п.? Фигушки. Пересчитали профиль, сделав обводы более «полными» в районе закрылка, что увеличило площадь сечения на 25%.
Аэродинамика – не священная корова, ей жертвуют даже на планерах.
