Budowa platowcow - Lotnictwo.pdf - Szkolenie szybowcowe - adanis

BUDOWA PŁATOWCÓW*

Rozdział 1 CHARAKTERYSTYKA I PRZEZNACZENIE

KLASYFIKACJA SZYBOWCÓW*

* Słowo płatowce będzie w niniejszym wykładzie używane zamiennie ze słowem szybowce .

Szybowce konstruowane są odpowiednio do przeznaczenia. Konsekwencją różnic konstrukcyjnych są odrębne

własności lotne i pilotażowe. Własności te odpowiadają wymaganiom stawianym przez przepisy budowy

sprzętu lotniczego i są charakterystyczne dla poszczególnych klas szybowców. Ze względu na przeznaczenie

rozróżnia się następujące klasy szybowców:

1) szybowce szkolne,

2) szybowce treningowe,

3) szybowce wyczynowe,

4) szybowce akrobacyjne,

5) szybowce specjalne.

Od szybowców szkolnych wymaga się

szczególnie prawidłowych i bezpiecznych

własności lotnych oraz łatwego i pra-

widłowego pilotażu zapewniającego

odpowiednią tolerancję na

charakterystyczne błędy popełniane przez

pilota podczas szkolenia.

Dawniej stosowana była wyłącznie

metoda szkolenia na szybowcach

jednomiejscowych. Tego rodzaju

szybowce były szczególnie narażone na

uszkodzenia spowodowane błędami

pilotażu, a głównie błędami popełnianymi

podczas lądowania. Dlatego wymagana

była duża odporność konstrukcji na

nieprawidłowe lądowania. Ostatnie lata

przyniosły zasadnicze zmiany w

metodyce szkolenia szybowcowego,

polegające na wprowadzeniu szkolenia

metodą dwusterową. Obecność instruktora na pokładzie szybowca, a więc możliwość eliminowania błędów

ucznia, zwiększyła wydatnie bezpieczeństwo szkolenia i zmniejszyła radykalnie częstość występowania

uszkodzeń sprzętu.

Wkrótce okazało się, że przy stosowaniu metody dwusterowej istnieje możliwość szkolenia od podstaw na

szybowcu bardziej doskonałym, mającym cechy szybowca wyczynowego, po którego opanowaniu przejście

na podstawowy jednomiejscowy szybowiec wyczynowy nie nastręcza uczniowi trudności. Takie warunki

spełnia szybowiec dwumiejscowy o cechach szybowca wyczynowego. Może to być szybowiec

specjalnie skonstruowany w tym celu, można też wykorzystać do tego rodzaju zadań istniejące typy

szybowców dwumiejscowych wyczynowych. W szybowcach konstruowanych specjalnie do tego celu miejsca

załogi mogą być usytuowane obok siebie, najczęściej jednak stosowane są szybowce wyczynowe z miejscami

jedno za drugim (ucznia umieszcza się zawsze z przodu). Przykładem dwumiejscowego szybowca wyczyno-

wego wykorzystywanego do szkolenia może być szeroko stosowany w kraju szybowiec „Bocian". Układ

przedstawiony na rysunku 4 jest konstrukcją wolnonośną o owalnym przekroju kadłuba, odznaczającą dobrym

opracowaniem aerodynamicznym.

Największe zróżnicowanie konstrukcji widoczne jest w klasie szybowców wyczynowych, które służą do

doskonalenia pilotażowego, do uprawiania latania wyczynowego oraz do zdobywania warunków sportowych i

rekordów. Tutaj poszczególne konstrukcje różnią się nieraz znacznie od siebie, co świadczy nie tylko o

pewnym zróżnicowaniu założeń, ale też o wielotorowości poszukiwań w dążeniu do uzyskania jak najlepszych

wyników. Rozwój tych szybowców postępuje zasadniczo w dwóch kierunkach: szybowce treningowe

przeznaczone do szerokiego użytkowania „na co dzień", a więc w różnych warunkach (co powoduje, że ich

własności lotne stanowią pewne optimum wymagań), i szybowce wysoko wyczynowe, o szczególnie starannie

wypracowanych własnościach lotnych, z którego wywodzą się szybowce zawodnicze i rekordowe.

– 2 –

Niejednokrotnie uzyskanie wysokich własności lotnych, a przede wszystkim dużej doskonałości, odbywa się

kosztem zrezygnowania z innych własności i w niektórych przypadkach pociąga za sobą występowanie mniej

bezpiecznych własności, trudniejszy pilotaż, mogą więc latać tylko odpowiednio doświadczeni piloci. W

porównaniu z poprzednio omawianymi klasami szybowce wyczynowe charakteryzuje:

– staranne opracowanie aerodynamiczne, w tym staranne wykończenie powierzchni zewnętrznych,

– większa mechanizacja (chowane podwozia, klapy, zbiorniki na balast wodny), a tym samym bardziej skom-

plikowana obsługa urządzeń,

– duża doskonałość aerodynamiczna,

– mniejsza prędkość opadania,

– zwiększona wytrzymałość umożliwiająca wykonywanie lotów chmurowych oraz lotów przy występowaniu

znacznych podmuchów pionowych,

– bardziej czuły i trudniejszy pilotaż.

Konstrukcja szybowca wyczynowego przewiduje możliwość zabudowy instalacji tlenowej oraz bagażu w

postaci narzędzi montażowych, przyborów do kotwiczenia, pokrowca na kabinę oraz osobistych rzeczy pilota.

Szybowce wyczynowe budowane są w układzie średniopłata lub grzbietopłata jako jedno- lub dwumiejscowe.

Rysunek 6 przedstawia wysokowyczynowy

szybowiec konstrukcji laminatowej "Jantar l",

będący przedstawicielem klasy współczesnych

szybowców wyczynowych.

Szybowce wyczynowe stanowią główny sprzęt

służący do uprawiania sportu szybowcowego i z

nich wywodzą się konstrukcje, na których

rozgrywane są krajowe i międzynarodowe zawody

szybowcowe. O wyniku uzyskanym podczas

zawodów decyduje nie tylko pilot, ale w dużym

stopniu także szybowiec, dlatego też zawody

szybowcowe, zwłaszcza międzynarodowe,

stanowią także sprawdzian jakości sprzętu.

Zawody międzynarodowe (mistrzostwa świata)

rozgrywane są już od wielu lat w dwóch klasach, w

klasie standard i w klasie otwartej. Klasa standard

ogranicza w pewnym stopniu zapędy

konstruktorów, narzucając liczne postulaty w

stosunku do konstrukcji szybowca, natomiast klasa

otwarta pozwala na dowolność konstrukcji i jest

"kuźnią" nowych, niejednokrotnie eksperymen-

talnych koncepcji, tworzących postęp w technice

szybowcowej.

Założeniem dla klasy standard miał być szybowiec

prosty w konstrukcji, łatwo dostępny czyli

szybowiec do użytkowania na co dzień. W miarę

rozwoju tej klasy w zasadzie zachował się jedynie

postulat dotyczący rozpiętości skrzydeł

(maksymalnie 15 m). Dopuszczone zostało

chowane podwozie, klapy wyporowe na

zawiasach, zrezygnowano z pełnej skuteczności hamulców aerodynamicznych, zgadzając się na ograniczanie

przez nie prędkości po torze nachylonym pod kątem 45° do dopuszczalnej prędkości maksymalnej.

Szybowce akrobacyjne odznaczają się bardziej zwartą budową, zapewniającą im większą wytrzymałość, a tym

samym możliwość realizowania dużych przeciążeń tak w locie normalnym, jak i odwróconym. Wymagana jest

dobra sterowność, a także dobre własności w locie odwróconym. W następstwie takich założeń charakteryzuje

je stosunkowo mała rozpiętość przy dość znacznym ciężarze własnym, co sprawia, że mają one większe niż

szybowce innych klas prędkości startu i lądowania oraz większe prędkości ewolucyjne. Uzyskanie

odpowiednich własności w akrobacji nie idzie zwykle w parze z zapewnieniem zupełnie bezpiecznych

własności lotnych i pilotażowych, jakich wymaga się od szybowców pozostałych klas. Szybowce akrobacyjne

charakteryzuje bardziej gwałtowny przebieg utraty prędkości i związana z tym łatwość wprowadzania w

korkociąg oraz dobra "zrywność", czyli łatwość rozpędzania. Szybowce akrobacyjne budowane są w układzie

średniopłata, rzadziej grzbietopłata. W celu uzyskania dobrych własności w locie odwróconym kąt

zaklinowania skrzydła jest u nich zwykle bardzo mały, co z kolei wymaga stosowania wysokiego podwozia,

zapewniającego możliwość uzyskania podczas startu i lądowania odpowiednio dużych kątów natarcia (w celu

zmniejszenia prędkości i skrócenia długości startu i lądowania). Latać mogą na nich jedynie zaawansowani

piloci, przy czym czasy trwania lotów, w porównaniu na przykład z szybowcami wyczynowymi, są tu krótkie.

Rys. 6. Jednomiejscowy szybowiec wyczynowy laminatowy "Jantar 1"

BUDOWA PŁATOWCÓW – skrypt Aeroklubu Łódzkiego

– 3 –

Do klasy szybowców specjalnych zalicza się niektóre typy szybowców zawodniczych i rekordowych oraz

różne układy szybowców doświadczalnych.

Pojęciem „specjalny" określa się też takie konwencjonalne konstrukcje, które pod pewnymi względami nie

spełniają wymagań przepisów i nie mogą być zaszeregowane do normalnych klas użytkowych. Są one w

takich przypadkach dopuszczone do użytkowania z odpowiednimi ograniczeniami. Szybowce doświadczalne

mogą się charakteryzować nowymi rozwiązaniami aerodynamicznymi, konstrukcyjnymi lub

technologicznymi. Mogą to być zarówno konstrukcje o dużej, jak i o małej wytrzymałości. Przykładem może

być układ bezogonowca, latającego skrzydła lub szybowiec "Eta" o rozpiętości przekraczającej 30m.

BUDOWA PŁATOWCÓW – skrypt Aeroklubu Łódzkiego

Rozdział 2 MATERIAŁY l TECHNOLOGIA

1. OGÓLNE WIADOMOŚCI O MATERIAŁACH

Do budowy szybowców stosowane są tylko materiały o jakości sprawdzonej na podstawie wymagań i

postanowień odpowiednich warunków technicznych. W tym celu z materiałów tych pobierane są próbki,

kierowane do laboratoriów wytrzymałościowych i analitycznych. Instytucje te wystawiają odpowiednie

orzeczenia, będące podstawą do cechowania materiałów za pomocą odbicia stempli, barwienia, przywieszek

lub świadectw materiałowych.

Zależnie od rodzaju i jakości, badane materiały mogą być podzielone na różne kategorie wytrzymałościowe

lub jakościowe. Okres ważności orzeczenia o przydatności niektórych materiałów (np. klejów i lakierów)

może być ograniczony. Materiały sklasyfikowane jako lotnicze powinny być przechowywane w warunkach

określonych odpowiednimi przepisami lub instrukcjami składowania. W następstwie niespełniania

obowiązujących wymagań materiały lotnicze mogą stracić świadectwa jakości.

2. DREWNO

Do niedawna drewno było głównym materiałem służącym do budowy szybowców. Obecnie w dalszym ciągu

zaliczane jest ono do materiałów podstawowych, jednak straciło swój prymat, w wyniku coraz szerszego

stosowania nowych tworzyw, takich jak laminaty z włókna szklanego oraz z włókna węglowego i innych.

W naszych warunkach do budowy szybowców stosuje się, głównie drewno sosnowe, brzozowe i jesionowe. Z

drewna sosnowego wykonywane są główne elementy i zespoły konstrukcji, brzoza służy do wyrobu

wodoodpornych sklejek lotniczych, natomiast z jesionu wykonuje się podkładki pod silnie obciążone okucia

oraz płozy.

W przeciwieństwie do sosny od drewna jesionowego wymaga się grubych, a więc rzadkich słojów, z którymi

w parze występuje dobra elastyczność tego drewna. Drewno jesionowe stosowane jest, w bardzo małych

ilościach, w postaci przekładek warstwowych w pasach dźwigarów przy nasadzie skrzydła oraz na podkładki

pod okucia (gdy na drewno jest wywierany duży nacisk). Niekiedy z drewna jesionowego wyrabiane są płozy,

które stosowane są w szybowcach coraz rzadziej.

3. SKLEJKI

Sklejki lotnicze powstają przez sklejenie nieparzystej liczby

oklein (warstw), wytwarzanych przez obtaczanie bali

drewna na specjalnych strugarkach. Okleiny układane są w

arkuszu kolejno w ten sposób, aby kierunki ich słojów krzy-

żowały się ze sobą pod kątem 90° (rys. 20). Stąd kierunki

słojów w okleinach zewnętrznych arkusza są zawsze do

siebie równoległe i dlatego sklejka odznacza się większą

wytrzymałością w kierunku słojów

4. KLEJE

Do łączenia części szybowców stosuje się kleje do drewna, kleje do laminatów, kleje do tkanin pokryciowych

oraz kleje uniwersalne, stosowane dla celów drugorzędnych. Klej lotniczy powinien mieć odpowiednią

wytrzymałość, odporność na zmienne oddziaływanie czynników zewnętrznych (temperatura, wilgotność,

ciecze itp.), odporność na obciążenia zmienne oraz długą trwałość. Nie pozostają także bez znaczenia takie

własności, jak łatwość uzyskania kleju, niska cena, łatwość posługiwania się klejem, długi czas zdatności

przygotowanej porcji kleju oraz tolerancyjność na wartości docisków i na warunki klimatyczne w pracowni.

Przykłady typowych prób wytrzymałościowych przedstawione są na rysunku 22. Od klejów przeznaczonych

do łączenia drewna i sklejek wymagana jest wytrzymałość na ścinanie spoiny około 100 kG/cm2. Przyjmuje

się zasadę, że spoina musi być silniejsza niż materiał, który klei.

– 4 –

Ważne jest także zapewnienie spoinie odpowiednio wysokiego docisku,

którego wartość, zależnie od rodzaju kleju, wynosi od 0,8 do 4,0 kG/cm2.

Czasy stosowania docisków wynoszą przy klejeniu na zimno od 6 do 24

godzin. Po zdjęciu zacisków wymagane jest sezonowanie, polegające na

wstrzymaniu się od dalszej obróbki przez okres równy zwykle

podwójnemu czasowi trzymania w zaciskach.

Obecnie znajdują się w zastosowaniu wyłącznie kleje syntetyczne z żywic

sztucznych, w użytkowaniu jednak znajdują się jeszcze szybowce

budowane przy użyciu organicznego kleju kazeinowego.

Klej kazeinowy. Klej kazeinowy, znany u nas pod nazwą handlową

Certus, stosowany był przez wiele lat do produkcji drewnianego sprzętu

lotniczego. Głównym składnikiem tego kleju jest kazeina, będąca

produktem wywodzącym się z mleka krowiego. Zaletą kleju Certus było

dobre wiązanie, duża tolerancyjność na niedokładności w przygotowaniu

sklejanych powierzchni (dobre przyleganie) a także brak składników

szkodliwych dla zdrowia oraz łatwość przyrządzania kleju.

Poważną jednak wadą, był brak odporności na oddziaływanie wilgoci i

pleśni. W związku z wycofaniem kleju kazeinowego szybowce, które

budowane były przy użyciu tego kleju, naprawiane są obecnie przy użyciu

kleju rezorcynowego AR.

Klej rezorcynowy AR. Jest to dwuskładnikowy klej składający się z

żywicy rezorcynowej AR oraz utwardzacza. Żywica, o brunatnej barwie,

dostarczana jest w postaci ciekłej, a utwardzacz w postaci proszku. Klej

rezorcynowy nakładany jest na obie powierzchnie klejone. Odczyn kleju jest obojętny, w związku z czym na-

daje się on do wykonywania napraw konstrukcji klejonej uprzednio klejem kazeinowym. Do zalet tego kleju

zalicza się odporność na działanie wilgoci, drobnoustrojów i kwasów oraz znaczną tolerancyjność w

odniesieniu do samej technologii klejenia. Klej jest w pewnym stopniu szkodliwy dla zdrowia, zwłaszcza w

przypadku skaleczeń lub zatarcia oka.

Klej fenolowo-formaldehydowy AG. Jest to także dwuskładnikowy klej składający się z ciekłej żywicy AG

o barwie słomkowo-brunatnej oraz z płynnego utwardzacza KBS, będącego silnym kwasem. Oba czynniki

łączone są ze sobą w odpowiednich proporcjach bezpośrednio przed klejeniem. Czas przydatności gotowej

kompozycji jest jednak bardzo krótki i zależnie od serii kleju (produkcja krajowa) wynosi od kilkunastu do

kilkudziesięciu minut. Zaletą kleju AG jest jego całkowita odporność na działanie wilgoci. Jest on jednak

trudny w przyrządzaniu, a uzyskanie dobrego połączenia wymaga bardzo ścisłego przestrzegania ustalonych

warunków. Ponadto znajdujący się w kleju fenol jest szkodliwy dla zdrowia, co wymaga przestrzegania

odpowiednich przepisów BHP.

Klej mocznikowo-formaldehydowy Aerolite 306. Jest to dwuskładnikowy klej importowany, składający się

ze sproszkowanej żywicy oraz ciekłego utwardzacza. Bezpośrednio przed przystąpieniem do pracy

sproszkowaną żywicę miesza się z wodą. Powstała w ten sposób masa klejowa zdatna jest do użytkowania w

przeciągu kilku dni.

W przeciwieństwie do poprzednich klejów żywicznych w przypadku omawianym nie miesza się utwardzacza

z żywicą, lecz zwilża się nim obficie jedną z powierzchni klejonych. Na drugą powierzchnię nanosi się masę

klejową. Klej odznacza się odpornością na działanie wody i wysoką wytrzymałością. Podczas klejenia

wymagane jest stosowanie odzieży ochronnej i rękawic, a pomieszczenie powinno być w umiarkowany

sposób wietrzone (bez przeciągów).

Klej epoksydowy Epidian 57. Jest to dwuskładnikowy klej produkcji krajowej. Żywica Epidian 57

dostarczana jest w postaci brązowej cieczy i bezpośrednio przed użyciem wymaga wymieszania w

odpowiednich proporcjach z utwardzaczem Z-1. Utwardzacz, także w postaci ciekłej, ma barwą żółtawo

zieloną i daje odczyn alkaliczny o działaniu żrącym. Przygotowana do użycia kompozycja zdatna jest do pracy

przez okres kilkudziesięciu minut. Klej nanoszony jest na obie powierzchnie klejone. Klejem Epidian 57

można łączyć elementy drewniane, laminaty, a także odpowiednio przygotowane powierzchnie metali. Spoiny

kleju są odporne na działanie wilgoci. Zarówno żywice, jak i utwardzacze powinny być przechowywane w

naczyniach ceramicznych, aby nie miały kontaktu z metalami. Niektóre z żywic są łatwopalne, a podczas

łączenia z utwardzaczami występują dość silne reakcje egzotermiczne (nagrzewanie mieszanki). Kleje

epoksydowe mają działanie toksyczne i dlatego wymagane jest zachowanie specjalnej ostrożności podczas

pracy.

Klej fenolowy modyfikowany BWF 21. Jest to jednoskładnikowy klej stosowany jako klej pomocniczy przy

łączeniu za pomocą klejenia elementów metalowych z konstrukcją drewnianą lub z innymi częściami

metalowymi. Klej jest mieszaniną żywicy fenolowo formaldehydowej z żywicą poliwinylobutarylową. Aby

uniknąć zjawiska korozji metali, w kleju tym nie stosuje się utwardzacza, a utwardzanie kleju uzyskiwane jest

przez wygrzewanie warstwy kleju w wysokich temperaturach.

Rys. 22. Próbki kleju na ścinanie

BUDOWA PŁATOWCÓW – skrypt Aeroklubu Łódzkiego

– 5 –

Przy klejeniu metalu z drewnem klej BWF 21 nanoszony jest na oczyszczoną gładką powierzchnię metalu.

Za pomocą kleju BWF 21 wykonywane są jedynie tzw. klejenia technologiczne, to znaczy pomocnicze, a na

przykład w przypadku łączenia okucia z drewnem niezależnie od klejenia wymagane jest zastosowanie

sworzni śrubowych lub nitów.

BUDOWA PŁATOWCÓW – skrypt Aeroklubu Łódzkiego

5. LAMINATY

Laminaty są to powłoki warstwowe z żywic poliestrowych i epoksydowych wzmocnionych włóknem

szklanym. Włókno szklane stosowane jest w nich w postaci tkanin oraz pasm, zwanych rowingami.

O zastosowaniu laminatów w konstrukcjach szybowcowych zadecydowały następujące właściwości

laminatów:

– wysoka wytrzymałość,

– odporność na działanie czynników zewnętrznych,

– zdolność zachowania uformowanego przy wytwarzaniu kształtu,

– możliwość wiernego odwzorowania kształtów z foremnika,

– uzyskiwanie idealnie gładkich powierzchni zewnętrznych powłok,

– mniejsza pracochłonność w porównaniu z innymi metodami wytwarzania,

– stosunkowo prosta konstrukcja i technologia szybowców z laminatów.

Do wytwarzania zespołów szybowców laminatowych stosowane są specjalne, najczęściej wklęsłe, foremniki,

w których układa się i kolejno przesyca żywicą warstwy tkanin z włókna szklanego, nadając im przy tym

wymagany kształt. Z chwilą stwardnienia żywic sztywne już elementy wyjmowane są z foremników i

kierowane do dalszej obróbki. Strona licowa elementów, która podczas wytwarzania przylegała do

foremników, odznacza się dużą gładkością. Do wytwarzania laminatów niezbędne są następujące składniki:

– tkaniny z włókna szklanego o różnych rodzajach splotów i różnych gramaturach (ciężarach jednostkowych),

– rowing szklany w postaci podłużnych pasm, składających się z bardzo cienkich nitek,

– żywice epoksydowe, rzadziej poliestrowe, do przesycania

tkanin i rowingu oraz do łączenia oddzielnie wykonanych

części ze sobą,

– utwardzacze do tych żywic, mieszane z żywicami

bezpośrednio przed procesem laminowania,

– tworzywa przekładkowe stosowane do usztywniania po-

włok, które wlaminowuje się między warstwy tkanin (są to

sztuczne tworzywa spienione lub tworzywa o budowie

ulowej),

– wypełniacze do żywic stosowanych do klejenia, zwłaszcza

przy niezbyt dokładnym spasowaniu powierzchni lub przy

połączeniu z pogrubioną spoiną (drobno cięty rowing,

płatki bawełniane, mikrobalon lub krzemionka koloidalna

zapobiegająca wyciekaniu żywicy ze spoin).

Tkaniny wytwarzane są o różnych splotach odpowiednio

ukierunkowanych i mają właściwość formowania się na

skomplikowanych pod względem kształtu foremnikach.

Grubość i wytrzymałość laminatu zależy przede wszystkim od

rodzaju i liczby nałożonych tkanin. Przykłady splotów tkanin

z włókna szklanego pokazane są na rysunku 23. Pasma

rowingu stosuje się w miejscach wymagających pogrubienia

przekroju (np. krawędzie elementów, wykrojów), a głównie

do przenoszenia większych obciążeń liniowych (pasy

dźwigarów, podłużnice).

Początkowo w budowie szybowców stosowano laminaty

niewytrzymałościowe, z których wykonywane były kołpaki

przodu kadłuba, różne osłony, przejścia aerodynamiczne itp.

Obecnie wytwarzane są z laminatów całe konstrukcje, przy czym stosuje się głównie żywice epoksydowe.

Żywica epoksydowa Epidian 52 . Jest to żywica pochodzenia krajowego powstała na bazie żywicy Epidian5.

Stosowana jest ona wraz z utwardzaczem Z-l. Oba składniki dostarczane są w stanie ciekłym, a łączy się je

bezpośrednio przed użyciem.

Żywica epoksydowa Epikote 162. Jest to żywica importowana, stosowana z utwardzaczem Laromin C 250.

Żywica i utwardzacz dostarczane są w stanie ciekłym, a łączy się je bezpośrednio przed przystąpieniem do

laminowania. Czas przydatności przygotowanej kompozycji wynosi kilkadziesiąt minut.

Żywica Epikote 162 stosowana jest równolegle z krajową żywicą Epidian 52.

Budowa platowcow - Lotnictwo.pdf

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: