Spar (havacılık) - Spar (aeronautics)

Bir de Havilland DH.60 Güvesinin ana direği

Bir de sabit kanatlı uçaklar , spar genellikle ana olan yapısal eleman çalıştıran, kanadın hesap edilen açıklık (bağlı ya da oralarda dik açılarla kanat süpürme kadar) gövdenin . Spar , yerdeyken uçuş yüklerini ve kanatların ağırlığını taşır . Nervürler gibi diğer yapısal ve biçimlendirici elemanlar , direğe veya direğe takılabilir, gerilmiş dış yüzey yapısı da kullanıldığı yerde yükleri paylaşır. Bir kanatta birden fazla spar olabilir veya hiç olmayabilir. Bununla birlikte, kuvvetin çoğunu tek bir direğin taşıdığı yerde, ana direğe denir.

Direkler, diğer hava aracı olarak kullanılan hava kanadının gibi yüzeyleri yatay kuyruk ve kanatçık ve iletilen yüklerin kanat spar ait olanlardan farklı olabilir, ancak, benzer bir işlev görürler.

Spar yükleri

Kanat direği, konsol tek kanatlı uçakların ağırlık desteğinin çoğunu ve dinamik yük bütünlüğünü sağlar , genellikle kanat 'D' kutusunun gücü ile birleştirilir . Bu iki yapısal bileşen birlikte, uçağın güvenli bir şekilde uçmasını sağlamak için gereken kanat sertliğini sağlar. Bi kullanılarak arasındaki teller teller ve iletilen uçuş yüklerin çok sahip interplane payandalar artan maliyet kullanılmak üzere daha küçük bölüm sağlayan ve böylece çakmak direkler sürükle .

kuvvetler

Bir kanat direğine etki eden kuvvetlerden bazıları şunlardır:

• Uçuş sırasında gövdeyi destekleyen kanat kaldırma kuvvetinden kaynaklanan yukarı doğru eğilme yükleri . Bu kuvvetler genellikle yakıtı kanatlarda taşıyarak veya kanat ucuna monte edilmiş yakıt depoları kullanarak dengelenir ; Cessna 310 Bu tasarım özelliği bir örneğidir.
• Yapının ağırlığından, kanatlarda taşınan yakıttan ve kullanılıyorsa kanata monte motorlardan dolayı yerde dururken aşağı doğru eğilen yükler.
• Bağımlı Drag yükleri hava hızı ve atalet .
• Yuvarlanma atalet yükleri.
• Yüksek hava hızlarındaki aerodinamik etkilerden kaynaklanan akort yönlü burkulma yükleri , genellikle yıkama ile ilişkilendirilir ve kontrolün tersine çevrilmesiyle sonuçlanan kanatçıkların kullanımı . Daha fazla büküm yükleri, kanat altına monte edilmiş motorlarda itme ayarlarının değiştirilmesiyle indüklenir . "D" kutu yapım kanat büküm azaltmak için faydalıdır.

Bu yüklerin çoğu, aşırı akrobasi manevraları yaparken Extra 300 gibi bir uçakla uçuşta aniden tersine çevrilir ; bu uçakların direkleri, büyük yük faktörlerine güvenli bir şekilde dayanacak şekilde tasarlanmıştır .

Malzemeler ve inşaat

Ahşap yapı

Erken uçaklar, genellikle katı ladin veya külden oyulmuş direkleri kullandı . Kutu kesitli direkler gibi birkaç farklı ahşap direk tipi kullanılmış ve denenmiştir; ve bir mastar içine yerleştirilmiş lamine direkler ve kanat dihedralini tutmak için sıkıştırılmış yapıştırılmış . Ahşap direkler hala Robin DR400 ve akrabaları gibi hafif uçaklarda kullanılmaktadır . Ahşap direğin bir dezavantajı, hem kuru hem de ıslak olan atmosferik koşulların ve ahşap delen böcek istilası ve mantar saldırısı gibi biyolojik tehditlerin bileşen üzerinde oluşturabileceği kötüleştirici etkidir ; sonuç olarak, uçuşa elverişliliği korumak için genellikle düzenli denetimler zorunludur .

Çok parçalı yapıdaki ahşap kanat direkleri, genellikle direk başlıkları olarak adlandırılan üst ve alt elemanlardan ve direk başlıkları arasındaki mesafeyi kaplayan , makas ağları veya daha basit ağlar olarak bilinen dikey levha ahşap elemanlardan oluşur .

Modern zamanlarda bile, Spitfires kopyası gibi "ev yapımı kopya uçaklar" lamine ahşap direkler kullanır. Bu direkler genellikle ladin veya douglas köknarından (kenetleme ve yapıştırma yoluyla) lamine edilir. Bir dizi meraklı, uçağın boyutuna göre çeşitli motorları kullanarak gerçekten uçacak "replika" Spitfire'lar inşa ediyor.

Metal direkler

Temel metal-sparred bir kullanarak kanat petek 'D' kutusunun ön kenar

Bir genel havacılık uçağındaki tipik bir metal direk, genellikle, uygulanan yükler altında bükülmeyi önlemek için tabakanın üstüne ve altına "L"- veya "T"-şekilli direk başlıklarının kaynaklandığı veya perçinlendiği bir alüminyum sac direk ağından oluşur . Bu direk yapım yöntemini kullanan daha büyük uçaklarda, entegre yakıt tankları sağlamak için direk kapakları kapatılmış olabilir . Metal kanat direklerinin yorgunluğu , özellikle Chalk's Ocean Airways Flight 101'de olduğu gibi, özellikle eski uçaklarda havacılık kazalarında tanımlanmış bir nedensel faktör olmuştur .

Boru şeklindeki metal direkler

Alman Jünkers JI zırhlı gövde zemin saldırı buçuk kanatlı el 1917 Hugo Junkers sadece oluklu altına yerleştirilmiş, çok sayıda boru şekilli kanat kuşakların çoklu tüp ağ tasarımlı bir duralümin kapsayan kanat ve bir uzay çerçevesi ile bitişik birine bağlı her bir boru şekilli spar ile Üçgen duralumin şeritlerden - genellikle bir Warren kafes düzeni tarzında - direklere perçinlenir ve diğer çoğu uçak tasarımının neredeyse tamamen ahşap yapı kanatlarıyla yapıldığı bir zamanda yapısal mukavemette önemli bir artışa neden olur. Junkers tamamen metal oluklu kaplı kanat / çok borulu kanat direği tasarım formatı, Birinci Dünya Savaşı'ndan sonra Amerikalı havacılık tasarımcısı William Stout tarafından 1920'lerden kalma Ford Trimotor uçak serisi için ve Rus havacılık tasarımcısı Andrei Tupolev tarafından onun gibi uçaklar için taklit edildi. 1922 tarihli Tupolev ANT-2 , o zamanki devasa Maksim Gorki 1934'e kadar.

Supermarine Spitfire kanadının başarısına büyük katkıda bulunan bir tasarım yönü, birbirine uyan beş kare eşmerkezli borudan oluşan yenilikçi bir spar bom tasarımıydı. Bu bomlardan ikisi, hafif ve çok güçlü bir ana direk oluşturacak şekilde bir alaşım ağ ile birbirine bağlandı.

Bu direk yapım yönteminin bir versiyonu, 1970'lerin başında Jim Bede tarafından tasarlanan ve inşa edilen BD-5'te de kullanılmaktadır . BD-5 ve sonraki BD projelerinde kullanılan direk, esas olarak yaklaşık 2 inç (5,1 cm) çapında alüminyum boruydu ve kanat yapısal bütünlüğünü sağlamak için kanat kökünde çok daha büyük bir iç çaplı alüminyum boru ile birleştirildi.

jeodezik yapı

Gibi Uçakta Vickers Wellington , bir jeodezik kanat lonjeron yapısı hafif ve kuvvetinin sadece kısmi kaybı ile ağır savaş hasar dayanma yeterliliğinde avantajlarını vardı, kullanılmıştır.

Kompozit yapı

Birçok modern uçak , boyutlarında büyük uçaklardan küçük ev yapımı uçaklara kadar değişen yapılarında karbon fiber ve Kevlar kullanır . Scaled Composites ve Alman planör üreticileri Schempp-Hirth ve Schleicher tarafından yapılan geliştirmeler dikkate değerdir . Bu şirketler tasarımlarında başlangıçta katı cam elyafı direkleri kullandılar, ancak şimdi ASG 29 gibi yüksek performanslı planörlerinde sıklıkla karbon elyafı kullanıyorlar . Daha önceki fiberglas destekli uçaklara kıyasla mukavemetteki artış ve ağırlıktaki azalma, daha fazla miktarda balastın taşınmasına izin verir .

Çok direkli yapı

Üç veya daha fazla spar kullanan uçaklar çok sparlı uçaklar olarak kabul edilir . Birden fazla direğin kullanılması, eşdeğer bir toplam kanat kuvvetine izin verir, ancak daha ince bir kanat veya kuyruk yapısına izin veren çoklu, daha küçük, sparlarla (artan karmaşıklık ve yakıt tankları, tabancalar gibi ek ekipmanların paketlenmesinin zorluğu pahasına) , kanatçık jakları vb.). Çok spar kanatlar (örneğin, 2. Dünya Savaşı döneminden kalma en azından 1930'lardan bu yana kullanıyor olsalar da Curtiss P-40 kanat başına 3 spars vardı) avcı uçaklarının artan hızı azaltmak için daha ince kanatları talep, onlar daha popülerlik kazandı yüksek hızlarda sürükleyin. Mach 2 , F-104 Starfighter alışılmadık ince kesit bir kanat için izin vermek için çok sayıda ince lonjeronlarını kullanılır; F-16 Mücadele Falcon benzer bir yapıya kullanır. F-4 Phantom , F-15 Eagle ve diğerleri gibi diğer uçaklar , nispeten ince bir kanatta yeterli güç sağlamak için 3 veya daha fazla kanat kullanır ve bu nedenle çok kanatlı uçak olarak nitelendirilir.

Yanlış sparlar

Sahte direkler, ana direkler gibi, yük taşıyan yapısal elemanlardır ve gövdeye birleştirilmemiştir. En yaygın amaçları, başta kanatçıklar olmak üzere hareketli yüzeyleri taşımaktır .

Referanslar

Notlar

bibliyografya

Dış bağlantılar

• Flight dergisinden spar testi üzerine 1913 makale