Конструкция самолётов

Рис. 60. Типовые шпангоуты:

1-обода шпангоутов, 2-накладка соединяющая обода между собой.

 

 

 

В «балочно-лонжеронной» конструкции стыковые соединения выполняются с помощью соединений «ухо-вилка», «вилка-гребенка» или фитингов. Шарнирные узлы устанавливаются на лонжероне.

В «балочно-стрингерной» конструкции стыковые соединения выполняются с помощью контурных узлов, фитингов или болтов.

В «балочно-обшивочной» конструкции стыковые соединения выполняются по всему контуру. Крепление агрегатов к фюзеляжу выполняется по воспринимаемым ими нагрузкам. Например, передняя опора фюзеляжа самолёта должна быть соединена с продольным и поперечным элементом конструкции, т.к. во время взлёта или посадки на неё будут действовать вертикальные, горизонтальные и боковые нагрузки. Вертикальные и боковые нагрузки будет воспринимать шпангоут, а горизонтальные - стрингера.

 

 

7. Остекление  фюзеляжа. Двери, люки, сигнализация  их положения. Аварийно-спасательное  оборудование.

 

Конструктивное  оформление вырезов КСС фюзеляжей и их размеров зависит от того, перерезаются или нет при этом силовые элементы фюзеляжа и можно ли по условиям эксплуатации закрывать вырезы силовыми крышками. Общая площадь таких вырезов занимает 18…20% от площади поверхности фюзеляжа.

Так, например, в ферменных  фюзеляжах вырезы, не нарушающие целостности  фермы, не требуют силового подкрепления, а при нарушении целостности силовых элементов фермы (кроме поясов фермы) ослабление конструкции компенсируется установкой дополнительных элементов, обеспечивающих ее прочность и жесткость в районе выреза. Разрезать пояса фермы недопустимо.

В балочных фюзеляжах  в зависимости от указанных выше факторов вырезы конструктивно оформляются  следующим образом:

- малые вырезы под небольшие смотровые лючки, заправочные горловины и т.п., если при этом не нарушается целостность элементов силового набора, окантовываются (так же, как и в крыле) дополнительными жесткостями в виде рам;

- небольшие вырезы  под люки для технического  обслуживания агрегатов, расположенных  в фюзеляже, нарушающие целостность  его силовых элементов, закрываются  силовыми крышками, включаемыми в общую силовую схему фюзеляжа. Крепление таких крышек винтами по всему контуру к элементам силового набора фюзеляжа обеспечивает их совместную с обшивкой работу на сдвиг при восприятии крутящего момента и на растяжение (сжатие) при восприятии изгибающего момента;

- большие вырезы, например, под фонарь экипажа, входные двери, отсеки под стойки шасси, грузовые отсеки и т.п., которые по условиям эксплуатации не могут закрываться силовыми крышками, работающими в общей КСС фюзеляжа, ограничиваются по торцам силовыми стеночными шпангоутами, а по краям - лонжеронами (усиленными стрингерами) или бимсами.

Средние габариты входных  дверей в фюзеляже, предназначенные  для пассажиров составляют примерно 800´1700 мм. Их количество зависит от числа пассажиров, примерно 1 дверь на 60…80 человек. Конструкция дверей должна обеспечивать удобство при прохождении пассажиров и при покидании самолёта во время аварийных ситуаций. Поэтому во многих самолётах двери открываются наружу.

На рис. 63. показана конструкция одной из типовых дверей самолёта. Конструкция двери состоит из следующих основных конструктивных элементов: фрезерованная из плиты обшивка (1), окантовка двери, выполненная штамповкой (2), поперечные (3) и продольные (4) усиленные балки, кронштейны навески двери (5), ручка двери (6) и её механизм (7). Закрытие двери обеспечивается 12-тью штыревыми замками (8).

 

 

 

 

Рис. 63. Конструкция двери самолёта.

 

 

1 – обшивка;

2 – окантовка;

3 – поперечная балка;

4 – продольная балка;

5 – кронштейны;

6 – ручка двери;

7 – механизм открывания и закрывания;

8 – штырь замка. 

       

 

 

 

 

 

 

 

 

Остекление пассажирских салонов создаёт нормальные условия  для пребывания пассажиров в самолёте, обеспечивая обзор и доступ света  в кабину в дневное время. Вырез под окно производится между двумя шпангоутами. Сверху и снизу вырез ограничивается балочками и усиливается штампованной окантовкой (рис. 64). Окна не открываются.

Рис. 64. Сечение конструкции окна пассажиров.

1 – окантовка;  2 – внутреннее стекло;  3 – наружное стекло; 

4 – промежуточное кольцо;  5 – болт.

 

Стеклоблок (пакет из двух стёкол) состоит из наружного  более толстого органического стекла с кольцевой выборкой под штампованную окантовку окна и тонкого внутреннего  органического стекла. Стёкла соединяются  в единый блок с помощью герметика через промежуточное кольцо и ограничительный резиновый профиль.

На грузовых и военно-транспортных самолётах для перевозки грузов предусматриваются специальные  багажно-грузовые отсеки в фюзеляже. Каждый грузовой отсек должен иметь загрузочные люки и устройства для фиксации положения грузов. К таким устройствам относятся легкосъемные сетки, протянутые через каждый метр и швартовочные узлы.

Механизация операций погрузки и выгрузки багажа и грузов –  одна из актуальных проблем современного воздушного транспорта, привлекающая внимание конструкторов.

Немаловажную роль в  этом процессе играет расположение и  работа грузовых люков. Люки грузовых помещений транспортных самолётов (Ил-76, Ан-124) часто размещаются позади снизу фюзеляжа, а иногда и спереди, с открывающейся носовой частью фюзеляжа (рис. 65).

 Рис. 65. Грузовой люк военно-транспортного  самолёта:

1 – продольная усиленная балка (бимс);  2 – шпангоуты;  3 – рампа.

 

Герметические кабины. От избыточного давления обшивка герметизированных отсеков в зависимости от их кривизны нагружается растягивающими или сжимающими распределенными усилиями.

Герметизации в гермокабинах подлежит заклепочные и болтовые соединения элементов каркаса с  обшивкой, листы обшивки и панели между собой, выводы из кабины тяг и тросов проводки управления самолетом и двигателями, трубопроводы энергетических систем самолета (гидравлической и пневматической) и системы кондиционирования, жгуты электропроводки. Герметизируются также фонари, входные и аварийные двери и люки, окна. В качестве герметиков внутришовной и поверхностной герметизации кабин применяют жидкие герметики, герметизирующие ленты, замазки.

На рис. 66, а показан фюзеляж с поперечными сечениями герметизированных отсеков пассажирского самолёта. Здесь герметизация фюзеляжа осуществляется за счёт того, что на герметизируемых участках фюзеляжа болты и заклёпки устанавливаются с натягом (рис. 66, в). Места возможной утечки воздуха через продольные и поперечные стыки по болтовым соединениям на внешних и внутренних поверхностях фюзеляжа покрывают специальными жидкими герметиками. Для обеспечения герметичности продольных и поперечных швов крепления обшивки 1 фрезерованных панелей 6 к продольным 3 и поперечным 4 силовым элементам фюзеляжа применяются соединения, показанные на рис. 4.13, б. На этом рисунке: 2 – герметик; 5 – уплотнительная лента.

Конструкция дверей и  люков должна обеспечивать быструю  и удобную для пассажиров посадку  в самолёт, выход из самолёта после  окончания полёта и быстрое покидание самолёта в аварийных ситуациях.

Для обеспечения этих требований должно быть достаточное число дверей и  люков, в том числе и аварийных; размеры дверей и люков должны быть достаточными для прохода пассажиров; кинематика движения дверей должна обеспечивать при небольших усилиях быстрое освобождение проёмов дверей и их закрытие. При этом не должны загромождаться внутренние объёмы фюзеляжа, необходимые для размещения гардеробов или кресел, и должны обеспечиваться надёжная герметизация и звукоизоляция кабин, надёжная фиксация дверей в закрытом положении.

Рис. 66. Гермокабина с  сечениями. Варианты герметизации стыковых соединений

 

Двери, открывающиеся  внутрь фюзеляжа, при закрытии прижимаются  избыточным давлением к уплотнительным профилям, чем и достигается хорошая герметизация дверных проёмов и звукоизоляция пассажирской кабины.

Система жизнеобеспечения. Полет на высотах 10 км и более протекает, как правило в более благоприятных метеорологических условиях, практически при отсутствии опасности обледенения и более целесообразен экономически из-за меньших удельных расходов топлива.

Однако с поднятием  на высоту уменьшается атмосферное  давление воздуха (кривая МСА на рис. 67, а, б), вследствие чего падает парциальное давление кислорода – на высоте более 2 км начинается кислородное голодание; уменьшается температура воздуха; растет перепад давлений между организмом человека и внешней средой, вызывая болезненные ощущения, потерю трудоспособности.

Для поддержания нормальных жизненных условий, необходимых для работы экипажа и жизнедеятельности пассажиров при полете на больших высотах, кабины экипажа и пассажирские кабины герметизируются, и в них искусственно поддерживаются необходимые давление, температура и влажность воздуха, а также производится очистка (вентиляция) воздуха от вредных примесей. Отдельная кислородная система используется для питания кислородом. Система, обеспечивающая нормальные жизненные условия экипажа и пассажиров в полёте, особенно на больших высотах, называется системой жизнеобеспечения.

Принципиальная схема  системы приведена на рис. 67, в. Воздух для наддува кабины с повышенным давлением и температурой забирается от одной из ступеней компрессора двигателя 1. Воздух проходит через распределительный кран 2, механизм которого управляется термостатом 5 из кабины. В зависимости от температуры воздуха в кабине кран 2 направляет большую или меньшую часть воздуха от двигателя через воздухо-воздушный радиатор 3 и турбохолодильник 4 для охлаждения и последующего смешения с горячим воздухом от двигателя перед краном 10. Изменение пропорций горячего и холодного воздуха через кран 2 по команде термостата 5 позволяет поддерживать в кабине заданную температуру. За величиной избыточного давления Dр в кабине следит регулятор давления 9. Он выполняет заданную программу регулирования р_каб=f(H) (рис. 67, а, б), сбрасывая воздух при излишнем давлении за пределы гермокабины. Предохранительный клапан 8 и вакуумный клапан 7 соединяют соединяет кабину с атмосферой, когда давление р в кабине значительно отличается в ту или другую сторону от расчётного, чтобы кабина из-за образовывающегося вакуума не испытывала больших сжимающих нагрузок. При стравливании излишка воздуха через регулятор давления в атмосферу происходит очистка воздуха в кабине от вредных примесей – вентиляция кабины.

 

Рис. 67. Схема  системы жизнеобеспечения и графики  изменения давления в кабине по высоте полёта

 

Для борьбы с обледенением остекления фонаря горячий воздух, подаваемый в кабину, выходит через специальные  насадки 6 на остекление. Часть горячего воздуха выходит в кабину в районе педалей для обогрева ног. Перекрывной кран 10 служит для перекрытия воздуха в случае его загрязнения.

В кабинах пассажирских самолётов используется система  индивидуальной вентиляции с подводом воздуха к каждому пассажирскому месту через насадки 17 над сиденьями (рис. 67, г). В салон воздух поступает через специальные     решётки 16 у пола, а отработанный воздух выходит в воздушный канал 11 между полостями внешней 13 и внутренней 14, 15 тепло- и звукоизоляции. На рис. 67, г: 12 –обшивка.

 

Аварийно-спасательное оборудование (АСО) устанавливают на самолётах в комплектации, отвечающей назначению самолёта.

Бортовое - совокупность средств на летательных аппаратах (ЛА), предназначенных для предотвращения травмирования пассажиров и экипажа и обеспечения возможности их аварийной эвакуации и спасения в случае вынужденной посадки самолёта или вертолёта на сушу или воду. В АСО включаются также отд. элементы конструкции фюзеляжа и кабин ЛА.

АСО состоит из средств  фиксации людей, аварийных выходов для пассажиров и экипажа, средств маркировки, системы наружного и внутреннего аварийного освещения, систем связи и оповещения пассажиров, вспомогательных средств для эвакуации людей на землю. При полётах над водным пространством АСО дополняется индивидуальными и групповыми спасательные плавсредствами. К средствам фиксации людей относятся кресла, привязные ремни и др. устройства, предотвращающие возможность удара человека о внутрикабинные конструкции и оборудование при вынужденной посадке ЛА. В качестве аварийных выходов для пассажиров используются пассажирские и служебные двери, спец. люки, обычно располагающиеся над крылом самолёта, а для экипажа также форточки в остеклении пилотской кабины. Средства маркировки в виде световых табло и надписей-трафаретов предназначаются для обозначения расположения аварийных выходов, указания направления движения к ним, способов их открытия, обозначения месторасположения отд. элементов АСО и указания методов их использования. Система наружного и внутреннего аварийного освещения обеспечивает приемлемые условия для аварийной эвакуации людей в тёмное время суток. С помощью системы связи осуществляется обмен информацией между экипажем в пилотской кабине и бортпроводниками в пассажирских салонах, а по системе оповещения пассажиры получают указания по выполнению необходимых действий для эвакуации и спасения в аварийной ситуации. При расположении аварийных выходов на высоте более 1,8 м от поверхности земли для спуска людей из ЛА предназначаются автоматически вводимые в действие надувные трапы, аварийные лебёдки, канаты и т. п. К индивидуальным спасательных плавсредствам относятся надувные жилеты спасательные, подушки с пост. плавучестью или др. спасательные средства, обеспечивающие поддержание человека на плаву в воде после эвакуации из приводнившегося ЛА. Групповые спасат. плавсредства плоты надувные, комбинированные трапыплоты обеспечивают поддержание на плаву и защиту от неблагоприятного воздействия гидрометео условий группы людей. Число, расположение и размеры (типы) аварийных выходов для пассажиров, ширина проходов к ним, устройство аварийных выходов и средств их открытия, исполнение маркировки, уровень освещённости кабин и пр, определяются требованиями Норм лётной годности в зависимости от максимального числа и расположения пассажирских мест в кабинах ЛА. В соответствии с этими требованиями комплекс АСО должен быть выполнен т. о., чтобы в условиях испытаний обеспечивалась возможность эвакуации всех людей из ЛА на землю в течение не более 90 сек при использовании аварийных выходов только с одного борта фюзеляжа или половины всех равноценных аварийных выходов.