Обшивка самолета. Обшивка. Соединение обшивки и элементов каркаса

- («Воздухолетательный снаряд») Самолёт Можайского, рисунок из книги В. Д. Спицина «Воздухоплаван … Википедия

самолёт - летательный аппарат тяжелее воздуха с крылом, на котором при движении образуется аэродинамическая подъёмная сила, и силовой установкой, создающей тягу для полёта в атмосфере. Основные части самолёта: крыло (одно или два), фюзеляж, оперение, шасси … Энциклопедия техники

Самолёт Болдырева - Фотография Самолёта Болдырева Тип высокоплан Производитель МАИ Главный конструктор А. И. Болдырев … Википедия

Обшивка - оболочка, образующая внешнюю поверхность летательного аппарата. В современных летательных аппаратах используется жёсткая «работающая» О., воспринимающая одновременно внешние аэродинамические нагрузки, нагрузки в виде изгибающих и крутящих… … Энциклопедия техники

ОБШИВКА - (1) внешняя оболочка из твёрдого материала, покрывающая самолёт, вертолёт, корабль и др. для придания им обтекаемых форм, защиты различных выступающих конструкций, обеспечения наименьшего сопротивления воздуха или воды движению технических… … Большая политехническая энциклопедия

Самолёт-заправщик - Дозаправка в воздухе операция передачи топлива с одного летательного аппарата на другой во время полета. Содержание 1 История 2 Значение и применение 3 Системы дозаправки в воздухе … Википедия

обшивка Энциклопедия «Авиация»

обшивка - Рис. 1. Нагрузки, действующие на обшивку крыла. обшивка — оболочка, образующая внешнюю поверхность летательного аппарата. В современных летательных аппаратах используется жёсткая «работающая» О., воспринимающая одновременно внешние… … Энциклопедия «Авиация»

обшивка - Рис. 1. Нагрузки, действующие на обшивку крыла. обшивка — оболочка, образующая внешнюю поверхность летательного аппарата. В современных летательных аппаратах используется жёсткая «работающая» О., воспринимающая одновременно внешние… … Энциклопедия «Авиация»

обшивка - Рис. 1. Нагрузки, действующие на обшивку крыла. обшивка — оболочка, образующая внешнюю поверхность летательного аппарата. В современных летательных аппаратах используется жёсткая «работающая» О., воспринимающая одновременно внешние… … Энциклопедия «Авиация»

обшивка - и; мн. род. вок, дат. вкам; ж. 1. к Обшить. 2. То, чем обшито, отделано по краям что л.; кайма, оторочка. Рукава с красными обшивками. Пальто с меховой обшивкой. Атласная о. подола. 3. То, чем покрыта, обита, обшита поверхность чего л. (доски,… … Энциклопедический словарь

Эволюция конструкции фюзеляжа самолёта шла от ранних вариантов деревянной ферменной структуры, через монококовую оболочку к современной полумонококовой оболочке.

Ферменная структура. Главным недостатком ферменной структуры является отсутствие обтекаемой формы. В основе конструкции лежат отрезки трубок, называемые лонжеронами. Сваренные вместе, они формируют хорошо укреплённый каркас. К лонжеронам привариваются вертикальные и горизонтальные кронштейны, из-за которых такая структура приобретает квадратное или прямоугольное сечение. В конструкцию добавляют дополнительные кронштейны, обеспечивающие сопротивление внешнему давлению, которое может возникнуть с любой стороны структуры. Стрингеры и шпангоуты (или вспомогательные нервюры) создают форму фюзеляжа и поддерживают обшивку.

По мере развития технологии, дизайнеры стали закрывать ферменные элементы, чтобы придать фюзеляжу более обтекаемую форму и улучшить его аэродинамические характеристики. Первоначально это делалось с помощью ткани. Впоследствии стали использоваться лёгкие металлы (алюминий). В некоторых случаях, наружная обшивка может принимать на себя всю полётную нагрузку либо значительную её часть. В большинстве современных самолётов используется конструкция с несущей обшивкой, известная как монокок или полумонокок (рис. 2-14).

Монокок. В монококовой конструкции используется несущая обшивка, которая, подобно стенке алюминиевой банки, принимает на себя почти всю нагрузку. Являясь достаточно жёсткой, такая конструкция не очень хорошо реагирует на деформацию своей поверхности. К примеру, алюминиевая банка может выдерживать значи-тельную нагрузку, если эта нагрузка приходится на края. Но если боковая поверхность банки хотя бы немного деформирована, даже незначительное давление способно раздавить банку.

В силу того, что большая часть изгибающей нагрузки приходится на наружную обшивку, а не на открытый ферменный каркас, исчезает необходимость во вну-треннем укреплении структуры. Это позволяет снизить её вес и увеличить внутреннее пространство.Один из оригинальных методов использования монокока был впервые предложен американским инженером Джеком Нортропом. В 1918 году он разработал новый способ изготовления монококового фюзеляжа, который впоследствии был применён при создании самолёта «Локхид S-1 Рейсер». Конструкция состояла из двух фанерных половинок оболочки, которые наклеивались на деревянные обручи-стрингеры. Для того, чтобы получить половинки, конструктор использовал три больших куска еловой фанеры, которые размачивались в клее и укладывались в полукруглую бетонную пресс-форму, напоминающую ванну. Затем форма накрывалась плотно прилегающей крышкой, и внутри её надувался резиновый шар, который прижимал фанеру к поверхности формы. Спустя сутки гладкая и ровная половинка оболочки была готова. Обе половинки имели толщину не более 6 миллиметров.

Из-за сложностей при промышленном производстве монокок получил распространение лишь несколько десятилетий спустя. Сегодня монококовая конструкция широко используется в автомобильной промышленности, где несущий кузов фактически является индустриальным стандартом.

Полумонокок. В полумонококовой конструкции (частичной или по-ловинной) используется дополнительная структура, к которой прикрепляется обшивка самолёта. Состоящая из шпангоутов и/или нервюр различных размеров, а также стрингеров, эта структура усиливает несущую обшивку, частично снимая с фюзеляжа изгибающую нагрузку. На главной секции фюзеляжа также располагаются места крепления крыльев и теплозащитный кожух.

На одномоторных самолётах двигатель обычно крепится в передней части фюзеляжа. Между задней стенкой двигателя и кабиной пилота устанавливается огнеупорная перегородка, служащая для защиты пилота и пассажиров в случае внезапного пожара в двигателе. Обычно она изготавливается из термостойкого материала (например, нержавеющая сталь). Однако в последнее время в конструкции самолётов всё чаще применяются композитные материалы. Некоторые самолёты полностью изготавливаются из них.

Композитная конструкция. История. Использование композитных материалов в конструк-ции самолётов началось во время Второй мировой войны. Именно тогда при производстве фюзеляжей стратегических бомбардировщиков «В-29» стали ис-пользовать стекловолокно. В конце 50-х годов этот ма-териал начал широко применяться при изготовлении планёров. В 1965 году был сертифицирован первый летательный аппарат, полностью изготовленный из стекловолокна. Это был планёр «Диамант HBV» швей-царского производства. Четыре года спустя в США был сертифицирован полностью стеклопластиковый четы-рёхместный одномоторный самолёт «Уиндекер Игл». В настоящее время более трети всех самолётов в мире производятся из композитных материалов.

Композитный материал — широкое понятие. К таким материалам относятся стекловолокно, углепластик, пуленепробиваемое волокно «Кевлар», а также их со-четания. Композитная конструкция имеет два важных преимущества: чрезвычайно гладкая поверхность и возможность изготовления сложных изогнутых или обтекаемых структур (рис. 2-15).

Самолёты из композитных материалов. Композитный материал — это искусственно созданный неоднородный материал, состоящий из наполнителя и армирующих элементов (волокон). Наполнитель вы-ступает в качестве своеобразного «клея», скрепляя - волокна и (при вулканизации) придавая изделию форму, а волокна принимают на себя основную часть нагрузки.

Существует множество различных типов волокон и наполнителей. При изготовлении ЛА чаще всего ис-пользуется эпоксидная смола, являющаяся разновид-ностью термореактивной пластмассы. По сравнении с другими аналогичными материалами (такими как полиэфирная смола), эпоксидная смола значительно прочнее. Кроме того, она лучше выдерживает высокие температуры. Есть много вариантов эпоксидных смол которые различаются характеристиками, временем и температурой вулканизации, а также стоимостью.

В качестве армирующих волокон при производстве ЛА чаще всего используются стекловолокно и углеродное волокно. Стекловолокно обладает хорошей прочностью на разрыв и сжатие, высокой стойкостью к ударным нагрузкам. Это простой в работе, относительно недорогой и широко распространенный материал. Его основным недостатком является достаточно большой вес. Из-за этого из стекловолокна сложно изготовить несущий корпус, который по лёгкости мог бы соперничать с аналогичным алюминиевым.

Углеродное волокно в целом прочнее на разрыв и сжатие, чем стекловолокно, и гораздо более жёсткое на изгиб. Оно также существенно легче, чем стекловолокно. Однако его стойкость к ударным нагрузкам несколько ниже, волокна достаточно хрупкие и при резком ударе - ломаются. Эти характеристики существенно улучшены в такой разновидности углеродного волокна, как «усиленная» эпоксидная смола, которая используется при изготовлении горизонтальных и вертикальных стабилизаторов лайнера «Боинг 787».

Углеродное волокно имеет более высокую стоимость чем стекловолокно. Цены несколько упали после внедрения инноваций, появившихся в ходе разработок бомбардировщика «В-2» (в 80-е годы прошлого века и лайнера «Боинг 777» (в 90-е годы). Хорошо сконструированные структуры из углеродного волокна могут быть значительно легче, чем аналогичные алюминиевые, — иногда более, чем на 30%.

Преимущества композитных материалов. Композитные материалы имеют несколько существенных преимуществ перед металлами, деревом или тканью. Чаще всего в качестве основного преимущества называют меньший вес. Однако следует понимать, что корпус самолёта, изготовленный из композитного материала, не обязательно будет легче металлического. Это зависит от характеристик корпуса, равно как и от используемого материала.

Более важным преимуществом является возможность создания при использовании композитных материалов очень гладкой и сложно искривлённой аэродинамической поверхности, которая позволяет существенно снизить сопротивление воздуха. Именно в силу этой причины в 60-е годы прошлого века дизайнеры планёров переключились с металла и дерева на композитные материалы.

Композитные материалы широко используются такими производителями самолётов, как «Циррус» и «Коламбия». Благодаря снижению сопротивления воздуха, самолёты этих компаний отличаются высокими лётными характеристиками, несмотря на наличие неубирающегося шасси. Композитные материалы также помогают маскировать радарные сигнатуры при дизайне типа «стелс» (в таких самолётах, как стратегический бомбардировщик «В-2» и многоцелевой истребитель «F-22»). Сегодня композитные материалы используются при производстве любых летательных аппаратов - от планёров до вертолётов.

Третьим преимуществом композитных материалов является отсутствие коррозии. Так, фюзеляж лайнера «Боинг 787» полностью изготавливается из композитных материалов, что позволяет этому самолёту выдерживать больший перепад давлений и большую влажность в кабине, чем это допускали лайнеры предыдущих поколений. Инженеров больше не заботит проблема коррозии из-за конденсации влаги на скрытых частях обшивки фюзеляжа (например, под изоляционным покрытием). В результате, долговременные эксплуатационные расходы авиакомпаний могут быть существенно снижены.

Ещё одним преимуществом композитных материалов является хорошие эксплуатационные качества в изгибающей среде (например, при использовании в лопастях несущего винта вертолётов). В отличие от большинства металлов, композитные материалы не страдают от усталости металлов и трещинообразова-ния. При правильном конструировании лопасти несущего винта, выполненные из композитного материала, имеют существенно более высокое нормативное время эксплуатации, чем металлические. В силу этого большинство современных больших вертолётов имеют полностью композитные лопасти, а иногда и композитную втулку несущего винта.

Недостатки композитных материалов. Композитные конструкции имеют свои недостатки, к самым важным из которых относится отсутствие визуальных следов повреждения. Композитные материалы реагируют на удар иначе, чем другие материалы, и зачастую повреждения не заметны при внешнем осмотре.

Например, если автомобиль врежется в алюминиевый фюзеляж, на фюзеляже останется вмятина. Если вмятины нет, нет и повреждения. Если вмятина присутствует, повреждение определяется визуально и производится ремонт. В композитных структурах удар малой силы (например, при столкновении или падении инструмента) часто не оставляет видимых следов повреждения на поверхности. При этом в зоне удара может возникнуть широкая зона расслоения, которая распространяется воронкообразно от точки удара. Повреждения на задней поверхности структуры могут быть существенными — и при этом совершенно неви-димыми. Как только возникают причины предполагать, что произошёл удар (даже незначительной силы), появляется необходимость в приглашении специалиста для инспекции структуры и поиска внутренних повреждений. Хорошим признаком расслоения волоконной структуры при использовании стекловолокна является появление «белёсых» областей на поверхности корпуса.

Удар средней силы (например, при столкновении с автомобилем) приводит к локальным повреждениям поверхности, что видимо невооружённым глазом. Зона разрушения больше, чем повреждения на поверхности, и требует ремонта. Удар высокой силы (например, удар птицы или градины в корпус самолёта во время полёта), приводит к появлению пробоины и значительному повреждению структуры. В случае ударов средней и высокой силы повреждения видимы глазом, но удар слабой силы трудно определить визуально (рис. 2-16).

Если удар вызвал расслоение, разрушение поверхности или пробоину, в обязательном порядке необходимо проведение ремонта. В ожидании ремонта повреждённая область должна быть накрыта и защищена от дождя. Детали, изготовленные из композитного материала, часто представляют собой тонкую оболочку, под которой находится пористый внутренний слой (так называемая «сандвичевая» конструкция). Превосходная с точки зрения структурной жёсткости, такая структура подвержена проникновению влаги, что позже может привести к серьёзным проблемам. Наклеивание поверх пробоины отрезка специальной «изоляционной ленты» является хорошим способом временной защиты от воды, но это нельзя назвать структурным ремонтом. Таким ремонтом не является и использование пасты для заполнения отверстий, хотя этот метод можно применять в косметических целях.

Ещё одним недостатком композитных материалов является относительно низкая термостойкость. В то время как температурные пределы использования варьируются у различных смол, большинство из них начинают терять прочность при температурах выше 65° С. Для снижения температурного воздействия часто применяется окрашивание композитного корпуса в белый цвет. Например, нижняя поверхность крыла, окрашенная в чёрный цвет и располагающаяся над горячим асфальтовым покрытием в солнечный день, может нагреваться более чем до 100° С. Та же конструкция, окрашенная в белый цвет, редко разогревается более чем до 60° С.

Производители композитных самолётов часто дают конкретные рекомендации по допустимым цветам окраски корпуса. При повторной окраске самолёта необходимо точно следовать этим рекомендациям.

Причиной тепловых повреждений часто может являться пожар на борту. Даже быстро потушенное возго-рание в тормозной системе может повредить нижнюю обшивку крыльев, стойки или колёса шасси. Композитные материалы также легко повреждаются различными растворителями, поэтому такими химикатами композитные структуры обрабатывать нельзя. Для удаления краски с композитных деталей используются только механические методы, например, обдув металлическим порошком или пескоструйная обработка. Случаи повреждения дорогостоящих композитных деталей растворителями относительно нередки, и такие повреждения обычно не подлежат ремонту.

Утечка жидкости на композитные конструкции. Иногда высказываются опасения по поводу попада-ния на композитные конструкции топлива, масла или гидравлической жидкости. Следует сказать, что при использовании современных эпоксидных смол это обычно не является проблемой. Как правило, если вытекающая жидкость не разъедает краску, она не может повредить и композитный материал под ней. Например, в некоторых самолётах используются топливные баки из стекловолокна, в которых топливо соприкасается с композитной поверхностью напрямую без использования герметика. Некоторые недорогие виды полиэфирной смолы могут быть повреждены при попадании на них смеси автомобильного бензина с этиловым спиртом. Более дорогостоящие смолы, как и эпоксидная смола, могут безопасно соприкасаться с автомобильным бензином, а также с авиационным бензином (октановое число 100) и реактивным топливом.

Защита от удара молнии. Важным фактором при проектировании ЛА является защита от удара молнии. При ударе молнии в ЛА его конструкция испытывает воздействие огромной мощности. Вне зависимости от того, управляете ли вы самолётом общего назначения или большим авиалайнером, основные принципы защиты от удара молнии остаются одинаковыми. Безотносительно к размеру самолёта, энергия от удара должна распределяться по большой площади поверхности — это позволяет уменьшить силу тока, приходящуюся на единицу площади обшивки, до приемлемого уровня.

При ударе молнии в самолёт, изготовленный из алюминия (в силу его электропроводности), электрическая энергия естественным образом распределяется по всей алюминиевой конструкции. В данном случае основной задачей конструкторов является защита электронного оборудования, топливной системы и т.д. Внешняя обшивка самолёта должна предоставлять путь наименьшего сопротивления для электрического разряда.

В случае самолёта, изготовленного из композитных материалов, ситуация иная. Стекловолокно является прекрасным электроизолятором. Углеродное волокно проводит электричество, однако не так хорошо, как алюминий. Следовательно, внешний слой композитной обшивки должен обладать дополнительной электро-проводностью. Это обычно достигается с помощью металлической сетки, вмонтированной в обшивку. Чаще всего используются алюминиевые или медные сетки — алюминий для стекловолокна, медь для углеродного волокна. Любой структурный ремонт поверхностей, защищённых от удара молнии, должен включать в себя восстановление металлической сетки.

В том случае, если конструкция композитного самолёта предполагает наличие внутренней радиоантенны, в молниезащитной сетке должны быть оставлены специальные «окна». Внутренние радиоантенны иногда используются в композитных самолётах, поскольку стекловолокно прозрачно для радиоволн (в то время как углеродное волокно — нет).

Будущее композитных материалов. В течение нескольких десятилетий после окончания Второй мировой войны композитные материалы заняли важное место в авиационной промышленности. Благодаря своей универсальности и сопротивляемости коррозии, а также хорошему соотношению прочности и веса изделия, композитные материалы позволяют реализовать самые дерзкие и инновационные дизайнерские идеи. Использующиеся в самых различных самолётах — от лёгкого моноплана «Циррус SR-20» до авиалайнера «Боинг 787» — композитные материалы играют в авиаиндустрии значительную роль, и их применение будет только расширяться (рис. 2-17).

Самолетные ткани предназначены для обтягивания крыльев, фюзеляжей и поверхностей управления и после нанесения покрытия служат их обшивкой. Наиболее прочными являются хлопчатобумажная ткань АСТ-100 или льняная ткань АЛВК.

Ткань АМ-93, хлопчатобумажная из мерсеризованной пряжи обладает средней прочностью.

Ткань АМ-100 и льняная АЛЛ обладают наиболее легким весом.

В каждом отдельном случае необходимо следить за тем, чтобы марка применяемой ткани соответствовала указанной в чертеже, утвержденном на выпускаемое изделие.

Ткани хлопчатобумажные - бязь и миткаль - применяются для покрытия металлических поверхностей лобовых обтекателей, задних кромок, торцов крыла и других поверхностей, соприкасающихся с полотняной обшивкой.

Для крепления обшивки применяются различные хлопчатобумажные ленты, которые имеют следующее назначение:

• лента миткалевая тканевая или нарезанная из миткаля для обматывания нервюр (обмоточная лента) и других, чтобы предохранить полотняную обшивку или нити, крепящие обшивку от соприкосновения с металлическими частями, имеющими острые углы.
• киперная лента для обматывания полос нервюр (обмоточная лента) для крепления полотняной обшивки и для усиления обшивки (как усилительная лента) по месту ее крепления, при сквозной прошивке применяется полульняная лента.
• двубортная лента для крепления обшивки к полкам нервюр, ленту сшивают с тканью обшивки машинным швом и в последующем пришивают вручную за борта к полке нервюры.
• поверхностные ленты: зубчатая марки ЛАП3 (СМТУ-298) и с прямыми краями марки ЛАП (СМТУ-293) для наклеивания поверх машинных швов, мест крепления обшивки

Можно применять также зубчатую поверхностную ленту, изготавливаемую из отходов ткани АМ-100.

Для сшивания и крепления самолетных тканей применяются нитки, имеющие следующее назначение:

• нитки № 30, 20, 10 для машинного сшивания полотнищ самолетных тканей
• нитки № 1 для сшивания ткани с укрепительной двубортной лентой при креплении обшивки машинным швом.
• нитки торговых номеров 0 и 00 для ручного сшивания по передней и задней кромкам крыла полотнищ обшивки, а также при обтягивании миткалем или бязью поверхностей обтекателей.
• нитки льняные вощеные НАР для крепления полотняной обшивки крыльев, фюзеляжей и рулей (в 8 ниток) и для крепления обшивки элеронов и обшивки у лючков (в 6 ниток)

Для подващивания швейных ниток при ручном шитье применяется натуральный пчелиный воск.

Раскраивание тканей и сшивание полотнищ

Перед раскладыванием ткани на раскройном столе проверить чистоту стола, затем для тканей марок АМ-100, АМ-93 и АСТ-100 определить лицевую сторону, т. е. сторону с более гладкой поверхностью (меньшим ворсом), и разложить ткань на закройном столе так, чтобы при обтягивании лицевая сторона оказалась с внешней стороны. Ткань для раскроя накладывать в несколько слоев.

На верхнем слое ткани произвести разметку по установленным шаблонам, которые располагать на поверхности раскраиваемой ткани в соответствии с технологическими картами раскроя, свода к минимуму отходы ткани. Затем разрезать ткань точно по намеченным контурам.

Перед тем, как сшивать раскроенные полотнища на швейной машине, необходимо проверить правильность натяжения ниток, количество стежков на сантиметр и соответствие номера заправленных ниток марке сшиваемой ткани.

При сшивании самолетных тканей трехстрочным машинным швом применять следующие нитки: для хлопчатобумажной ткани АМ-100 и льняной АЛЛ - №30, для хлопчатобумажной ткани АМ-93 - №20, для хлопчатобумажной ткани АСТ-100 и льняной АЛВК - №10.

Для всех указанных марок самолетных тканей должно быть 40 - 42 стежка на каждые 10 см строчки.

Сшивать на швейной машине отдельные полотнища из самолетных тканей всех марок швом внахлестку с внутренней строчкой (рис 1)

Рис 1 Схема шва внахлестку с внутренней строчкой и подогнутой кромкой
а - сшивка полотнищ первой строчкой, б - вид готового шва, 1 - второе полотнище, 2 - строчки шва

Порядок сшивания этим швом следующий:

• наложить одно полотнище на другое, так, чтобы кромки совпадали (рис 1 а), сшиваемые полотнища из тканей имеющих лицевую сторону накладывать одно на другое лицевыми сторонами.
• сшивать полотнища одной строчкой на расстоянии 20 мм от края, строчка должна быть ровной, без зигзагов
• Верхнее полотнище отогнуть так, чтобы оно закрыло верхнюю строчку, и слегка натягивая, разгладить рукой отогнутую ткань по месту строчки
• окончательно сшивать полотнища двумя строчками, на расстоянии 6 мм друг от друга (рис 2). Следить за тем, чтобы верхнее полотнище было правильно отогнуто, и строчки шва располагались параллельно друг другу

Прошивая первую наружную строчку, отогнутое полотнище слегка натягивать, чтобы отгибаемая ткань прижималась к ниткам внутренней строчки (этим избегается образование ребра из свободной складки ткани). Правильное и неправильное отгибание ткани после сшивания первой строчкой показано на Рис 2

Рис 2 Схема выполнения шва внахлестку с внутренней строчкой и подогнутой кромкой
а - правильно, б - неправильно

Если ткань имеет совершенно прямую, ровно вытканную и достаточно прочную кромку, можно сшивать полотнища швом внахлестку (рис 3) Порядок сшивания при этом следующий:

Рис 3 Шов внахлест

• сшиваемые края наложить внахлест (рис 3), так чтобы они перекрывали друг друга на 20 мм. Полотнища тканей, имеющих лицевую сторону накладывать одно на другое лицевой поверхностью к внешней стороне
• прошить сначала одну (первую) строчку, которая должна отстоять от кромки верхнего полотнища по всей сшиваемой длине на расстояние не более 1 мм, прошивать первую строчку очень тщательно, без зигзагов
• окончательно сшить полотнища еще двумя строчками, располагая их на расстоянии 6 мм друг от друга. Следить за тем, чтобы строчки были расположены параллельно первой, и ткань между ними не имела морщин

Примечания:

1. При сшивании полотнищ, а также при обрыве нитки в процессе шитья, связывать узлом концы ниток.
2. Все машинные швы после натяжения ткани на каркас заклеить поверхностной лентой на аэролаке А1Н одновременно с наклеиванием поверхностных лент при лакировании полотняной обшивки

Рис 4 Чехол из ткани для обшивки руля:
1 - трехстрочный шов с внутренней строчкой и подогнутой кромкой (в месте сшивки полотнищ), 2 - однострочный шов, 3 - ткань

• сложить выкроенные полотнища так, чтобы сшиваемые края точно совпадали;
• наметить линию сшивания полотнищ ткани на расстоянии 10 мм от края; припуск на шов учитывается шаблоном;
• сшивать на швейной машине точно по намеченной линии, иначе чехол не будет плотно облегать каркас, а ткань натягиваться равномерно.

Подготовка каркасов

У каркасов деталей, подлежащих обтягиванию тканью, все острые углы и металлические части, которые соприкасаются с обшивкой, могут повредить ее в процессе эксплуатации, покрыть тканью или лентой. Это предохранит также защитное грунтовочное покрытие, нанесенное на поверхность элементов каркаса, обтягиваемого тканью, от аэролака при лакировании натянутой ткани.

Полки нервюр обматывать лентой: миткалевой, если полотняная обшивка не крепится на нее, и киперной, если обшивка крепится за намотанную ленту. Работу вести следующим образом:

Крепить ленту ниткой НАР (в 8 ниток) двубортную или (в 6 ниток) миткалевую следующим образом:

Рис 7 Схема пришивания ленты к полке нервюры

Большие поверхности элементов вместо ленты обшивать полотнищами из бязи или миткаля. Можно использовать отходы тканей, применяемых в качестве обшивки. Порядок покрытия таких элементов следующий:

Рис 9 Схема швов:
а - шов через край, б - шов елочкой

Обшивка образует внешнюю поверхность крыла. От качества поверхности крыла в определенной степени зависят его аэродинамические характернее тики. В современном самолетостроении преимущественное распространение получила жесткая металлическая обшивка, как наиболее полно удовлетворяющая требованиям аэродинамики, прочности, жесткости м массы. Металлическая обшивка чаще всего выполняется из листов. Толщина ее колеблется от 0,5 мм в очень мало нагруженных местах у конца крыла до 4…6 мм и даже больше в сильно нагруженных местах в корневых сечениях.

Наибольшее распространение на современных самолетах получила обшивка из высокопрочных алюминиевых сплавов. На самолетах, летающих на больших сверхзвуковых скоростях (М>2), применяется обшивка из жаропрочных сталей и титановых сплавов, не теряющая своих механических свойств при повышенных температурах в условиях аэродинамического нагрева конструкции.

Соединение листов обшивки друг с другом может производиться внахлестку, внахлестку со снятой кромкой, внахлестку с подсечкой и встык. Наиболее простым является соединение внахлестку, но оно вызывает наибольшее аэродинамическое сопротивление. Для уменьшения сопротивления применяют стык внахлестку со снятой кромкой и стык внахлестку с подсечкой.

Последний стык может производиться только для тонких листов толщиной в 0,5…1 мм. Наилучшим в аэродинамическом отношении и получившим по этому наибольшее распространение на современных самолетах является соединение встык, хотя здесь и приходится ставить как минимум двух рядный заклепочный шов, тогда как в других схемах можно обойтись и однорядным швом Рядность шва определяется действующими нагрузками.

Стыки обшивки осуществляются по элементам каркаса: лонжеронам, стрингерам и нервюрам. В настоящее время для крепления обшивки применяется потайная клепка. Отверстия на наружной поверхности зенкуются под закладную головку потайной заклепки. При клепке очень тонких листов толщиной 0,5…0,6 мм отверстия под закладную головку заклепки могут подштамповываться. В этом случае подштамповываются или зенкуются отверстия и в элементах тех деталей, к которым приклепывается такая обшивка.

На современных самолетах широко применяется слоистая обшивка, состоящая из двух несущих слоев, соединенных между собой легким заполнителем. Несущие слои обшивки изготавливаются чаще всего из алюминиевых листов. Заполнитель может быть сотовым, пористым или выполняться из гофрированного листа. Сотовый заполнитель изготавливается из металлической фольги толщиной 0,03…0,02 мм. Ленты фольги гофрируются и соединяются между собой путем склейки, пайки или точечной сварки.

Вид сотов зависит от формы гофра. Сотовый заполнитель может изготавливаться и из гофрированных пластмассовых лент, склеиваемых между, собой. Пористый заполнитель изготавливается из пористых пластмасс, имеющих малую плотность. Обшивка с.заполнителем из гофрированного листа хорошо воспринимает нагрузки, направление которых совпадает с направлением гофра.

Несущие листы-обшивки приклеиваются к заполнителю, а металлические листы могут и припаиваться к металлическому заполнителю. На крыльях сверхзвуковых самолетов, подверженных большому аэродинамическому нагреву, несущие слои обшивки могут изготавливаться из титановых листов или из листов жаропрочной стали, а сотовый заполнитель — из фольги этого же материала.

Слоистая обшивка имеет целый ряд преимуществ в сравнении с однослойной. Слоистая обшивка имеет большую поперечную жесткость, а следовательно, и высокие критические напряжения. Так, при толщине несущего слоя 5/2 = 1 мм и при h = 10 мм, это отношение равно 75, а при h = 20 мм — 300. Примерно в таком же отношении повышается и поперечная жесткость. По этой причине слоистая обшивка не нуждается в частом стрингерном наборе, позволяет значительно уменьшить чисел нервюр.

Крыло со слоистой обшивкой может оказаться легче крыла с однослойной обшивкой, подкрепленной стрингерами. Качество поверхности крыша со слоистой обшивкой из-за отсутствия заклепочных швов получается более высоким. Слоистая обшивка обладает хорошими теплоизоляционными свойствами, что делает выгодным ее применение на подверженных большому аэродинамическому нагреву крыльях сверхзвуковых самолетов, внутренние объемы которые заняты горючим.

Но слоистая обшивка имеет и большие недостатки. Технология изготовления слоистой обшивки сложна, сложен контроль качества склейки или припайки несущих слоев к заполнителю, затруднен ремонт обшивки. Большие трудности встречаются при осуществлении стыков частей слоистой обшивки и стыка ее с элементами силового набора крыла.

В стыке необходимо осуществить соединение не только сильно нагруженных несущих слоев обшивки, но и заполнителя, который обеспечивает совместную их работу. Стык панелей обшивки производится по специальным окантовкам. Окантовка приклеивается или припаивается к несущим слоям обшивки и к заполнителю. Соединение панелей, осуществляется при помощи винтов с анкерными, гайками или болтов.

Стык обшивки с элементами силового набора крыла производится также с использованием окантовок. С целью уменьшения массы слоистой обшивки следует стремиться к сокращению количества стыков. Если из конструктивных и технологических соображений можно изготовлять длинные панели обшивки, превышающие длину, листов, идущих на несущие ее слои, то сначала соединяют накладками несущие слои при помощи склейки или пайки, а затем соединяют их с заполнителем.

В моноблочных крыльях современных скоростных самолетов широкое применение находит обшивка из монолитных панелей. В таком крыле почти все нагрузки воспринимает обшивка и масса ее составляет основную часть массы крыла. Применение монолитной обшивки позволяет снизить массу крыла благодаря соответствию размеров сечений действующим нагрузкам и значительно меньшему, чем в панелях с листовой обшивкой, количеству соединений.

Крылья, выполненные из монолитных панелей, обладают повышенной жесткостью на кручение, что благоприятно с точки зрения аэроупругости. Однако монолитные панели в сравнении со сборными имеют и ряд недостатков: большая трудоемкость изготовления, значительный отход материала, высокая стоимость, трудность ремонта, худшие характеристики усталостной прочности. Монолитные панели изготовляются фрезерованием из плит, прессованием; прокаткой, горячей штамповкой и литьем. Плиты, из которых изготовляются фрезерованием панели, получаются горячей прокаткой или ковкой.

Панели сложной конфигурации фрезеруют на специальных копировально-фрезерных станках и станках с программным управлением. Панели более простой конфигурации можно изготовлять и с помощью химического фрезерования. Криволинейные панели получаются либо фрезерованием плоской панели с последующей гибкой, либо приданием плите необходимой кривизны свободной ковкой с последующим фрезерованием по требуемому контуру.

Прессованием изготовляются панели постоянного сечения параллельным продольным набором. После, термообработки панель подвергается механической обработке, формовке и окончательной доводке по обводу. Прокаткой можно получать и панели вафельного типа. Перед прокаткой заготовку и матрицу нагревают до температуры горячей штамповки.

Дальнейшая обработка панели производится так же, как и обработка прессованной панели. При горячей штамповке панелей продольный и поперечный набор и толщина панели могут иметь переменное по длине сечение, форма поперечного сечения ребер трапециевидная. Так как штамповка не позволяет получить требуемую точность размеров ребер и толщины обшивки, необходима калибровка панелей либо дополнительная механическая обработка.

Изготовление панелей литьем позволяет получить конструкцию со сложным силовым набором и с обшивкой значительно меньшей толщины, чем при других способах получения панелей. Панели, изготовленные литьем, требуют меньшего объема механической обработки. Каждый из способов изготовления панелей имеет свои преимущества и недостатки.

Преимуществами панелей, изготовленных фрезерованием из плит, являются возможность получения панелей сложной конфигурации с переменными сечениями, относительно высокая точность и чистота поверхностей сравнительная простота и дешевизна применяемой оснастки; К недостаткам следует отнести большой отход материала (до-90%).высокую трудоемкость изготовления и худшие по сравнению со штампованными панелями механические свойства. Преимуществами прессованных панелей являются их высокие механические свойства, малый отход материала и меньшая по сравнению с горячей штамповкой мощность оборудования.

Недостатком является ограниченность форм и размеров панелей. К преимуществам панелей, полученных прокаткой, следует отнести возможность получения значительно меньшей, чем у прессованных панелей, толщины обшивки (до 1 мм и даже менее), а в сравнении с горячее штампованными панелями — меньшую мощность оборудования и сравнительную простоту, а следовательно, и меньшую стоимость оснастки. Недостатком горячекатаных панелей является ограниченность геометрических форм в сравнении со штампованными панелями.

Горячее штампованные панели обладают почти такой же высокой прочностью, как и прессованные панели. При штамповке панелей обеспечивается требуемое изменение площади сечения ребер и толщины обшивки, получается малый отход материала. Крупным недостатком этого способа изготовления панелей является большая мощность оборудования.

Так, для изготовления панели из алюминиевых сплавов требуется усилие в 300000 Н на один квадратный метр. Поэтому размеры штампованных панелей ограничены. Большая трудоемкость и длительность цикла изготовления штампов и невозможность получить требуемую точность размеров ребер и толщины обшивки без дополнительной обработки также являются недостатками этого способа изготовления панелей.

Преимущества изготовления панелей литьем состоят в возможности получения больших по размерам панелей с требуемым, силовым набором, тонкой обшивкой и необходимым с точки зрения прочности изменением площади сечений по длине. К достоинствам этого способа изготовления панелей следует отнести также малый отход материала, значительно большую производительность труда и малую трудоемкость изготовления оснастки. Основной недостаток литых панелей — худшие механические характеристики.

Обшивка самолета – оболочка, формирующая оперение и внешнюю поверхность корпуса воздушного судна. Она необходима для придания самолету обтекаемой формы. От того, насколько качественной будет обшивка, во многом зависят аэродинамические показатели самолета.

Материал обшивки

Современная обшивка самолетов производится из панелей или отдельных листов из алюминиевых сплавов (или титана и нержавеющей стали), отформованных по поверхности крыльев или фюзеляжа. Несъемные панели или листы чаще всего крепятся к каркасу потайной клепкой, съемные же соединяются с помощью винтов с головкой «впотай». Листы обшивки соединяются встык. Нередко для обшивочных фюзеляжей используются крупномонолитные оребренные панели и слой обшивки с сотовым заполнителем. Обтекатели антенн (радиопрозрачные элементы обшивки) выполняются из сотового или монолитного композиционного материала. Также в последнее время композиты применяются в качестве панелей обшивки и силовых узлов.

В зависимости от используемого материала для строительства воздушного судна обшивка самолета может быть:

• металлическая: сталь, алюминиевые сплавы, титан;
• деревянная (шпон или фанера);
• перкальная (полотняная);
• композитные материалы;
• ламинированная пленка.

История обшивки самолета

Первые летательные аппараты имели обшивку, выполненную из полотна, которое пропитывалось лаком (отсюда, собственно, и появилось само название), фюзеляжи довольно часто и вовсе не имели обшивки. Позже обшивку начали делать из древесины – фанеры и шпона, которые тоже пропитывались лаком.

С развитием технологий обшивка делалась из алюминия, гладкого и гофрированного. На сегодняшний день используется исключительно гладкая металлическая обшивка. Правда, на легких летательных аппаратах еще можно встретить полотняную обшивку. Это крайне редкое явление, так как ее эффективно заменяют полимерными пленками.

Виды обшивок

В авиации существует два типа обшивки – мягкая «неработающая» и жесткая «работающая». В наше время преимущество имеет жесткая металлическая обшивка, так как она полностью соответствует требованиям прочности, аэродинамики, массы и жесткости. Она воспринимает нагрузки в виде крутящих и изгибающих моментов, внешние аэродинамические нагрузки и нагрузки перерезывающих сил, воздействующих на каркас самолета. Материалы для производства работающей обшивки: титановые, алюминиевые и стальные сплавы, авиационная фанера, композиционные материалы. Титан и сталь чаще всего встречаются в конструкциях сверхзвуковых самолетов.

Несиловая обшивка не включается в силовую схему, так как нагрузка с обшивки сразу же передается на каркас. Материалом для ее изготовления может служить перкаль (полотно).

Обшивка крыла

В зависимости от типа конструкции обшивка оперения и крыла может быть толстой, состоящей из монолитной фрезерованной или прессованной панели, трехслойной или тонкой, подкрепленной специальным стрингерным набором. При этом в межобшивочном пространстве находится специальный заполнитель (соты из пенопласта, фольги или специальной гофры). Важно, чтобы обшивка крыла сохраняла заданную форму и была жесткой. Образование складок на ней провоцирует аэродинамическое сопротивление.

Верхняя обшивка крыла под действием изгибающего момента нагружена циклическими сжимающими усилиями, а нижняя, соответственно, растягивающими. По этой причине для верхних сжатых панелей, как правило, используются высокопрочные материалы, прекрасно продемонстрировавшие себя на сжатие. В свою очередь для нижней растянутой обшивки применяют материалы, характеризующиеся высокими усталостными характеристиками. Материал обшивки для сверхзвуковых самолетов выбирается с учетом нагревания в полете – обычные алюминиевые сплавы, теплостойкие алюминиевые сплавы, сталь или титан.

Для повышения прочности и живучести обшивки по длине крыла самолета количество стыков, имеющих меньший ресурс по сравнению с главным полотном обшивки, стремятся максимально сократить. Вес обшивки крыла – 25-50% от всей массы.

Обшивка фюзеляжа

Сразу стоит отметить, что она выбирается с учетом действующей нагрузки. Нижняя зона обшивки воспринимает сжимающие нагрузки той частью, которая присоединена к стрингерам, а верхняя воспринимает растягивающие усилия абсолютно всей площадью обшивки. Толщина обшивки в герметичном фюзеляже выбирается в зависимости от внутреннего избыточного давления. Для улучшения живучести фюзеляжа на обшивке нередко используют ленты-стопперы, исключающие распространение трещин.

Соединение обшивки и элементов каркаса

Прибегают к трем способам соединения каркаса с обшивкой:

• обшивка крепится к шпангоутам;
• обшивка крепится к стрингерам;
• обшивка крепится и к шпангоутам, и к стрингерам.

Во втором случае формируются только продольные заклепочные швы, при этом поперечные отсутствуют, что положительно сказывается на аэродинамике фюзеляжа. Незакрепленная обшивка на шпангоутах при меньших нагрузках теряет устойчивость, что увеличивает массу конструкции. Для того чтобы этого избежать, обшивку связывают дополнительной накладкой (компенсатор) со шпангоутом. Первый способ крепления применяется исключительно в бесстрингерных (обшивочных) фюзеляжах.

К шпангоутам крепится сотовидная обшивка. Она включает сердцевину и две металлические панели. Сотовая конструкция – материал шестиугольного вида, состоящий из металла. В сердцевине находится клей, который позволяет вовсе не использовать заклепки. Эта конструкция способна передавать напряжение по всей поверхности и характеризуется высоким сопротивлением деформации.