1
Cechy konstrukcyjne samolotów (budowa ogólna)
1
Cechy konstrukcyjne samolotów (budowa ogólna)
2
Cechy samolotów
wysoki koszt zakupu jednostki (kilkadziesi
ą
t do kilkuset mln USD)
długi okres u
Ŝ
ytkowania (do 30 lat)
wysoka produktywno
ść
(godzinowa: 800-1000 km/h i roczna:14-16 godz./dob
ę
))
niski koszt jednostkowy produkowanej usługi (np. PLN/paskm)
wysoka niezawodno
ść
i bezpiecze
ń
stwo
niska pracochłonno
ść
obsługi i wykonywanej pracy przewozowej
wysokie standardy i wymagania obsługi technicznej i ruchowej
du
Ŝ
e zapotrzebowanie na energi
ę
(ok. 15 000 kJ/ tkm)
(do pokonania opory ruchu + siła grawitacji)
niskie zagro
Ŝ
enia
ś
rodowiskowe w stosunku do
ś
rodków transportu
innych gał
ę
zi ???????????
3
Jak i z czego zbudowane s
ą
samoloty?
Konstrukcja samolotu pasa
Ŝ
erskiego.
♦
Kadłub
♦
Układy sterowania lotem
♦
Podwozie
♦
Układ nap
ę
dowy
Współczesne samoloty pasa
Ŝ
erskie posiadaj
ą
struktury półskorupowe
(zło
Ŝ
one z wr
ę
g, podłu
Ŝ
nic i pokrycia), konstruowane według koncepcji fail
safe (dosł. bezpieczne uszkodzenie). Oznacza to,
Ŝ
e widoczne uszkodzenie,
np. p
ę
kni
ę
cie pokrycia, nie powoduje natychmiastowego zniszczenia
struktury. Dopuszczalne jest powstanie uszkodze
ń
w trakcie okresu
u
Ŝ
ytkowania samolotu pod warunkiem,
Ŝ
e zostan
ą
one wykryte i usuni
ę
te
podczas specjalnie w tym celu wykonywanego przegl
ą
du (uszkodzone
elementy podlegaj
ą
wówczas wymianie).
Kadłub
Kadłub samolotu pasa
Ŝ
erskiego jest cienko
ś
cienn
ą
rur
ą
o przekroju
kołowym lub owalnym. Wi
ę
ksz
ą
cz
ęść
jego wn
ę
trza zajmuje kabina
pasa
Ŝ
erska, za
ś
pod ni
ą
znajduje si
ę
przestrze
ń
wykorzystywana do
umieszczania urz
ą
dze
ń
i instalacji pokładowych i przedziałów baga
Ŝ
owych.
4
Skrzydło
Typowe skrzydło samolotu komunikacyjnego ma konstrukcje
półskorupow
ą
, przewa
Ŝ
nie wielod
ź
wigarow
ą
. W jego wn
ę
trzu najcz
ęś
ciej
znajduj
ą
si
ę
integralne zbiorniki paliwa.
Poniewa
Ŝ
wielko
ść
siły no
ś
nej powstaj
ą
cej na skrzydle jest wprost
proporcjonalna do kwadratu pr
ę
dko
ś
ci lotu, najwa
Ŝ
niejszym zadaniem jest
niedopuszczenie do jej utraty, zwłaszcza w trakcie lotu z mał
ą
pr
ę
dko
ś
ci
ą
(np. podczas startu czy l
ą
dowania).
W tym celu stosuje si
ę
szereg rozwi
ą
za
ń
kompensuj
ą
cych spadek siły
no
ś
nej na skutek zmniejszenia pr
ę
dko
ś
ci.
Jest to tzw. mechanizacja płata w skład której wchodz
ą
klapy skrzydłowe i sloty.
Od lat 80-tych coraz cz
ęś
ciej stosuje si
ę
urz
ą
dzenia rozpraszaj
ą
ce wiry
brzegowe (poniewa
Ŝ
ci
ś
nienie na górnej powierzchni skrzydła jest mniejsze
ni
Ŝ
na dolnej, w pobli
Ŝ
u ko
ń
cówki skrzydła powstaje wir, który jest powodem
powstawania tzw. oporu indukowanego; istniej
ą
ró
Ŝ
ne metody zmniejszania
tego oporu: odpowiednie ukształtowanie ko
ń
cówki skrzydła lub zwi
ę
kszenie
wydłu
Ŝ
enia płata).
Po licznych badaniach aerodynamicznych dominuj
ą
cym rozwi
ą
zaniem
stały si
ę
winglety, czyli niewielkie elementy, zbli
Ŝ
one kształtem do
stateczników, montowane na ko
ń
cówkach skrzydeł.
5
Budowa skrzydła
[Wikipedia, 15-12-2008, pl.wikipedia.org/wiki/Plik:PlaneWing.png]
PL
EN
1. Wingleta
2. Lotki małych pr
ę
dko
ś
ci
3. Lotki du
Ŝ
ych pr
ę
dko
ś
ci
4. Siłowniki klap
5. Klapa noskowa Krügera
6. Skrzela (sloty)
7. Klapy wewn
ę
trzne trójszczelinowe
8. Klapy zewn
ę
trzne trójszczelinowe
9. Spojler
10. Hamulce aerodynamiczne
1. Winglet
2. Low Speed Aileron
3. High Speed Aileron
4. Flap track fairing
5. Krüger flaps
6. Slats
7. Three slotted inner flaps
8. Three slotted outer flaps
9. Spoilers
10. Spoilers-Air brakes
6
Układy sterowania lotem
Personel lataj
ą
cy eksploatowanych obecnie samolotów komunikacyjnych
składa si
ę
z co najmniej dwóch osób (w najnowocze
ś
niejszych maszynach
s
ą
to dwaj piloci).
Starsze typy samolotów posiadały nieco liczniejsz
ą
obsad
ę
, któr
ą
oprócz
pilotów stanowili: nawigator, radiooperator i in
Ŝ
ynierowie pokładowi -
mechanicy.
W celu zapewnienia obydwu pilotom jednakowych mo
Ŝ
liwo
ś
ci sterowania
samolotem, sterownice (czyli wolanty i pedały steru kierunku) s
ą
zdwojone,
a d
ź
wignie steruj
ą
ce klapami skrzydłowymi i prac
ą
silników znajduj
ą
si
ę
pomi
ę
dzy stanowiskami pilotów.
W celu podniesienia bezpiecze
ń
stwa,
przepisy budowy samolotów komunikacyjnych wymagaj
ą
, aby
ka
Ŝ
dy układ sterowania (ster wysoko
ś
ci, ster kierunku, lotki)
był zdublowany.
W razie niesprawno
ś
ci jednego z układów, drugi ma zapewni
ć
takie same
mo
Ŝ
liwo
ś
ci sterowania samolotem.
Stateczniki i stery zawieszone na ko
ń
cu kadłuba samolotu maj
ą
dwa
zadania: zapewnienie stabilnego lotu samolotu i umo
Ŝ
liwienie pilotowi zmiany
kierunku lotu. Działanie usterzenia poziomego i steru wysoko
ś
ci (nie
gł
ę
boko
ś
ci, bo taki ster wyst
ę
puje tylko na okr
ę
tach podwodnych)
przypomina znan
ą
z dzieci
ń
stwa hu
ś
tawk
ę
i zachodz
ą
c
ą
w czasie hu
ś
tania
równowag
ę
momentów.
W samolocie du
Ŝ
a siła no
ś
na wytwarzana przez skrzydło jest przyło
Ŝ
ona
przed
ś
rodkiem ci
ęŜ
ko
ś
ci i powoduje zadzieranie nosa samolotu do góry, aby
temu przeciwdziała
ć
montuje si
ę
usterzenie, które analogicznie jak skrzydło
wytwarza sił
ę
no
ś
n
ą
o mniejszej warto
ś
ci, ale działaj
ą
c
ą
na dłu
Ŝ
szym
ramieniu.
7
W wyniku oddziaływania tych dwóch sił samolot mo
Ŝ
e kontynuowa
ć
stabilny lot. Je
ś
li pilot wychylaj
ą
c dr
ąŜ
ek sterowy lub wolant zmieni sił
ę
no
ś
n
ą
wytwarzan
ą
na usterzeniu, spowoduje opuszczenie lub podniesienie nosa
samolotu, a co za tym idzie wywoła odpowiednio zmniejszenie lub
zwi
ę
kszenie wysoko
ś
ci lotu. Podobnie ma si
ę
sytuacja ze zmian
ą
kierunku
lotu.
####################################
8
Konfiguracja zespołów nap
ę
dowych
Pocz
ą
tkowo w du
Ŝ
ych samolotach komunikacyjnych konstruktorzy d
ąŜ
yli
do ukrycia silników - zwłaszcza odrzutowych - we wn
ę
trzu skrzydła (np.
Caravelle).
Jednak rosn
ą
ca wraz ze wzrostem siły ci
ą
gu
ś
rednica zewn
ę
trzna silników
powodowała, i
Ŝ
konfiguracja taka utrudniała dost
ę
p do silników, co bardzo
komplikowało wymian
ę
uszkodzonych silników lub zast
ą
pienie ich nowymi
jednostkami nap
ę
dowymi.
Do
ść
szybko zacz
ę
to podwiesza
ć
silniki odrzutowe pod skrzydłami.
W samolotach wymagaj
ą
cych czterech silników próbowano je grupowa
ć
po dwa w odpowiednich gondolach podskrzydłowych.
Jednak okazało si
ę
,
Ŝ
e ze wzgl
ę
dów aerodynamicznych korzystniejsze
jest umieszczanie ka
Ŝ
dego silnika osobno, na specjalnych pylonach.
Kolejnym rozwi
ą
zaniem stosowanym w lotnictwie komunikacyjnym było
usytuowanie silników w gondolach umieszczonych po bokach tylnej cz
ęś
ci
kadłuba (w układzie 2 lub 4 np. tu-134 lub Ił-62 lub w układzie 3 np. Jak-40,
Tu-154).
Takie rozwi
ą
zanie podniosło znakomicie komfort podró
Ŝ
owania, poniewa
Ŝ
usytuowanie silników z tyłu kadłuba odsun
ę
ło główne
ź
ródło hałasu, jakimi s
ą
turbiny i dysza wylotowa, poza kabin
ę
pasa
Ŝ
ersk
ą
. Dodatkowo, wloty od
silników znajduj
ą
si
ę
wówczas znacznie wy
Ŝ
ej ni
Ŝ
w przypadku podwieszenia
ich pod skrzydłami, co znacznie ogranicza mo
Ŝ
liwo
ść
zassania z ziemi ciał
obcych (np. kamieni).
Ponadto, w przypadku awarii jednego z silników, asymetria ci
ą
gu jest
znacznie mniejsza poniewa
Ŝ
silniki znajduj
ą
si
ę
bli
Ŝ
ej osi podłu
Ŝ
nej samolotu.
Wad
ą
takiego układu jest kłopot z wywa
Ŝ
eniem pustego samolotu.
9
Z czasem opracowano nowe, znacznie cichsze silniki, które zapewniły
niski poziom hałasu w kabinie, nawet w przypadku umieszczenia ich pod
skrzydłami. Obecnie jest to rozwi
ą
zanie stosowane w prawie wszystkich
du
Ŝ
ych samolotach pasa
Ŝ
erskich (np. B-737, B-767).
Do jego głównych wad nale
Ŝ
y zaliczy
ć
niewielka odległo
ść
wlotu silnika
od powierzchni lotniska.
Zalety: nisko umieszczone silniki ułatwiaj
ą
ich obsług
ę
.
Dodatkowo, w przypadku l
ą
dowania z wci
ą
gni
ę
tym podwoziem, gondole
silników przejmuj
ą
pierwszy impet uderzenia i chroni
ą
kadłub z pasa
Ŝ
erami.
Kolejn
ą
zalet
ą
jest zmniejszenie obci
ąŜ
e
ń
płata powstaj
ą
cych na wskutek
oddziaływania siły no
ś
nej.
W konstrukcji odrzutowców komunikacji regionalnej nadal z
powodzeniem stosuje si
ę
układy z dwoma silnikami z tyłu kadłuba
(np. ERJ-145).
W samolotach z nap
ę
dem turbo
ś
migłowym silniki zabudowuje si
ę
przed
kraw
ę
dzi
ą
natarcia skrzydła. Usytuowanie silnika musi zapewni
ć
odpowiedni
prze
ś
wit pomi
ę
dzy tarcz
ą
wiruj
ą
cego
ś
migła i podło
Ŝ
em (np. An-24, Ił-18,
ATR-42, ATR-72).
10
Rozmieszczenie silnikow przy samolocie
Dwa silniki na skrzydłach (jeden silnik na jednym skrzydle)
Cztery silniki na skrzydłach z dala od siebie (po dwa na jednym skrzydle)
Dwa silniki na ogonie
Trzy silniki na ogonie
Szes
ć
silników przy skrzydle (własciwie ten samolot nie jest pasa
Ŝ
erski ale sa
pono
ć
plany, by go na taki przerobi
ć
)
11
Cztery silniki na ogonie (Oczywiscie ten samolot juz nie lata w barwach LOT-u)
Podwozie
We współczesnych samolotach komunikacyjnych stosuje si
ę
podwozie
wci
ą
gane, najcz
ęś
ciej przy pomocy siłowników hydraulicznych (w celu
zwi
ę
kszenia bezpiecze
ń
stwa układy zasilaj
ą
ce siłowniki s
ą
na ogół
zdwojone). W przypadku uszkodzenia (braku zasilania) instalacji
hydraulicznej podwozie wysuwa si
ę
pod wpływem siły ci
ęŜ
ko
ś
ci lub sił
aerodynamicznych.
Dominuj
ą
cym układem jest podwozie trójpodporowe z goleni
ą
przedni
ą
.
W samolotach z nap
ę
dem odrzutowym, zbudowanych w układzie dolnopłata
wózki podwozia chowane s
ą
w kadłubie; golenie podwozia głównego
mieszcz
ą
si
ę
w skrzydłach.
Maszyny o du
Ŝ
ej i
ś
redniej masie najcz
ęś
ciej posiadaj
ą
podwozie główne
z wózkami czterokołowymi.
12
Samoloty, których masa jest bardzo du
Ŝ
a posiadaj
ą
bardziej rozbudowane
podwozie (np. A-340, B-747).
W samolotach turbo
ś
migłowych, skonstruowanych w układzie dolnopłata,
jak i górnopłata, optymalne jest chowanie podwozia głównego do wn
ę
trza
gondoli silnikowych, jednak w przypadku górnopłata wymusza to
zastosowanie goleni o du
Ŝ
ej długo
ś
ci (np. An-24).
Nowsze samoloty turbo
ś
migłowe zbudowane w układzie górnopłata
posiadaj
ą
podwozie zamontowane w dolnej cz
ęś
ci kadłuba (np. ATR-42,
ATR-72). Wadami takiego rozwi
ą
zania s
ą
: mniejszy rozstaw podwozia oraz
konieczno
ść
stosowania specjalnych owiewek, które pogarszaj
ą
nieco
aerodynamik
ę
samolotu. Jednak podwozie chowane w kadłubie
charakteryzuje si
ę
mniejsz
ą
mas
ą
, co zdecydowało o popularno
ś
ci tego
rozwi
ą
zania.
W celu skrócenia dobiegu samolotu koła podwozia s
ą
hamowane.
Zwykle stosuje si
ę
hamulce jedno lub wielotarczowe, których tarcze
najcz
ęś
ciej wykonane s
ą
ze stali; w ostatnich latach pojawiły si
ę
równie
Ŝ
hamulce wykonane z kompozytu w
ę
glowego.