שְׁאֵלָה:
מהן ההשפעות של הכנפיים הגמישות מאוד של בואינג 787?
shortstheory
2014-01-10 21:11:33 UTC
view on stackexchange narkive permalink

נתקלתי לאחרונה בתמונה זו של כנף הכנף המדהימה של מטוס בואינג 787:

אני מניח שזו תוצאה של שימוש בכנפי CFRP קלות מאוד, אבל איך האם ה- wingflex עצמו משפר את ביצועי הטיסה של 787? האם היתרונות / חסרונות חלים גם על 747-8 (אשר IIRC משתמש גם בכנפי CFRP)?

לא תשובה, רק סרטון נחמד על * ממש * מדהים להגמיש עבור DG-1000: http://www.dg-flugzeugbau.de/Data/Videos/bruchversuch-i.wmv. הם עושים זאת גם עבור הגדולים כמו ה- A380, וזה באמת מפחיד (אבל אין לי קישור וידאו בהישג יד).
קשור: http://www.airliners.net/aviation-forums/tech_ops/read.main/253605/1/
@yankeekilo תודה על השיתוף, זה היה סרטון די מגניב. שמעתי שהם מלחיצים את כנפי ה- CFRP הרבה, אבל לא עד לנקודת שבירה מכיוון שהרסיסים מכנף CFRP יכולים להיות חמורים למדי.
רק נמצא: http://www.airliners.net/aviation-forums/tech_ops/read.main/267122/
למעשה, * לעשות * לשבור אותם: https://www.youtube.com/watch?v=sA9Kato1CxA או https://www.youtube.com/watch?v=z19m9LZOOZY. הבדיקות הללו * ענקיות * וכמובן שיש לנקוט בהרבה אמצעי זהירות.
זו תמונה איומה. אני באמת בספק אם הכנפיים מתארכות באופן דרמטי כשהן מתגמשות. תנועת קצה הכנף בוודאי תתאר משהו קרוב יותר לקשת מאשר קו אנכי.
נקודה מצוינת של @RedGrittyBrick; הרגשתי שמשהו לא בסדר, אבל לא הצלחתי להבין את זה. תודה!
שְׁלוֹשָׁה תשובות:
#1
+25
Dan
2014-01-10 22:40:46 UTC
view on stackexchange narkive permalink

מכאן:

כמות הגמישות היא באמת תוצר של החומר. הכנף דורשת חוזק אולטימטיבי מוגדר; עם מתכת, שמתורגמת לכמות נתונה של פלקס. זה יכול להיות שונה במגבלות, אבל זה באמת החומר, הנוקשות שלו ליחס נקודת התשואה ותכונות העייפות שלו הם השולטים בכמה גמישות אתה הולך בסופו של דבר. CFRP הוא חומר שונה מאוד, ויש לו הרבה פחות נוקשות לאותה נקודת תשואה, ובעצם אין לו בעיות עייפות. זה מועיל בכך שהוא מספק נסיעה חלקה יותר בסערה; הכנף מתנהגת בעצם כמו קפיץ עלים ענק. יש מעלית כלשהי שאבדה בגלל אופי העקמומיות. עם זאת, זה קטן יחסית.

כיצד ניתן לתאם תשואה ונוקשות? ל- CFRP נוקשות ספציפית גבוהה יותר בהשוואה לאלומיניום ופלדה ...
הגדלת הנוקשות, פירושה הגדלת המסה, פירושה הפחתת התשואה / הרמה. חומר זה מספק חוזק גבוה עם נוקשות / מסה נמוכה יחסית, כלומר יחס טוב, ובתורו, כיפוף תוצאתי שאתה רואה.
אבל הגמישות היא בעיצוב, ולא בנוקשות החומר. אתה יכול לבנות כנפיים נוקשות הרבה יותר עם CFRP. CFRP (נעשה כהלכה) מציע נוקשות וחוזק מעולים, עם זן שבירה נמוך יחסית לאלומיניום. אני מסכים עם נקודת העייפות.
אתה יכול לבנות כנפיים נוקשות הרבה יותר עם CFRP. עם זאת, הגידול במסה יקטין את _ההתוצאה_ יותר מלהיות בעל כנפיים 'שטוחות'.
הנקודה שלי היא ש- CFRP אינו מציג באופן כללי נוקשות נמוכה יותר לתשואה נתונה. הגמיש הוא החלטה עיצובית הנותנת את הפשרה הטובה ביותר, אך לא מטבעה בגלל החומר.
#2
+23
Peter Kämpf
2015-02-23 03:37:07 UTC
view on stackexchange narkive permalink

הכנפיים של מטוס הבואינג 787 כל כך גמישות מכיוון שניתן למתוח את חומר סיבי הפחמן שלו ויחס הממדים הגבוה של 11 יגדיל את האפקט הזה. בטיסה, כל מה שתרגישו פחות רועד בגלל משבים, מכיוון שהכנף תשכך את שינויי העומס בצורה יעילה יותר. על הקרקע יתכן כי הכנף תהיה פחות מרווח קצות, מכיוון שיש צורך בציפורן פחות מובנה - את השאר מספקת האלסטיות של הכנף בטיסה.

ההשפעה על הביצועים היא מעט שלילית, אך זוהי השפעה חלשה מאוד. ניתן להשוות זאת לעמידות הגלגול של אופניים נוקשים לעומת כאלו עם מסגרת קפיצית.

כמות הכיפוף לרגע כיפוף נתון תלויה בשלושה גורמים:

  1. טווח כנפיים: עקמומיות נתונה של הכנף עקב כיפוף בשורש הכנף תגרום לתזוזה של קצה שהיא פרופורציונאלית למרחק של קצה זה מהשורש.
  2. גובה נוסף: עקמומיות זו גדלה עם ההפוך של הריבוע של גובה הספאר. עובי יחסית נמוך יותר של הכנף יפיק יותר כיפוף.
  3. חומר ספאר: ה המודול של יאנג של החומר מתאר כמה הוא נמתח למתח נתון. אולם חשוב יותר הוא ההתארכות האלסטית במתח התשואה. סיבי פחמן הם בעלי מודול של יאנג גבוה יותר מאלומיניום, אך הם אלסטיים עד לקרע, כך שאפשר למתוח אותם יותר ולייצר יותר כיפוף במתח תפוקה.
  4. o>

    המספרים: מודול האלומיניום של יאנג הוא קבוע למדי עבור מגוון רחב של סגסוגות ובדרך כלל 70,000 MPa או N / mm². המודול של סיבי הגרפיט תלוי בתהליך הייצור שלהם ומשתנה בין 200,000 ל -700,000 MPa או N / mm². עם זאת, לא ניתן להשוות ערך זה ישירות לזה של אלומיניום. המודול הסופי של המורכב תלוי בכיוון הסיבים ובתוכן השרף.

    אפשר להניח כי בואינג (או ליתר דיוק, מיצובישי תעשיות כבדות) משתמשת בסיבים מודרניים ובעלי חוזק גבוה כמו IM7 (pdf) (IM מייצג מודול ביניים), שיש לו מודולוס של 276,000 מגה פיקסל. אפשר גם להניח שרוב הסיבים מכוונים לכיוון התוחלת, כך שהם יכולים לתרום באופן מלא ללקיחת העומסים המתכופפים. אם אנו מניחים תכולת סיבים שמרנית של 60%, המודול המתקבל של החומר הספאר צריך להיות 164,000 מגה פיקסל. עם זאת, הספאר אינו מרכיב דיסקרטי, אלא חלק מתיבת הכנף שגם עליה לקחת עומסי פיתול. בעוד שאלומיניום הוא חומר איזוטרופי (יש לו את אותם המאפיינים לכל הכיוונים), CFRP הוא אניזוטרופי מאוד, והוספת חוזק פיתול תדרוש סיבים נוספים בכיוונים אחרים. תוצאה: המודולוס האפקטיבי של תיבת הכנף בכיוון כיפוף עשוי להיות נמוך עד 110,000 מגה פיקסל.

    בסופו של דבר, מה שחשוב הוא כמה חומר יש כדי לשאת את עומסי הכיפוף. כאן נכנס לתמונה מתח התשואה של החומר: ככל שחומר יכול לסבול יותר לפני שהוא מראה דפורמציה פלסטית, כך יש צורך בפחות ממנו כדי לשאת רגע כיפוף נתון. כדי להגיע ישירות לעיוות המקסימלי, מספיק להסתכל על המתח האלסטי המרבי. עם IM7 זה 1.9% ועם 7068 אלומיניום (pdf) בעל חוזק גבוה, זה פחות מ -1% לפני שהחומר סובל מהתארכות קבועה. המשמעות היא שלמרות ש- CFRP נוקשה יותר מאלומיניום, ניתן לטעון אותו יותר ולהימתח יותר לפני שהוא יגיע לגבולותיו.

תודה לך על התשובה. אבל השאלה שלי הייתה לגבי הביצועים בטיסה של הכנפיים הגמישות במיוחד, ולא על הסיבה שהכנפיים מלכתחילה מתגמשות.
@shortstheory: תיאורטית, יש הפחתת ביצועים קטנה עקב כיפוף הכנף, אך זו קטנה ביותר. הנקודה שלי היא שזה מקטין בעיקר את גורם העומס שמרגיש המטען עקב משבים.
אך איירבוס A350 שפותח בעזרת אותם חומרים כמעט, יש לו כיפוף כנף זהה או לא? ואם לא, פשוט "למה"?
#3
+8
ROIMaison
2015-08-20 16:34:42 UTC
view on stackexchange narkive permalink

לא רק ל- 787 עם CFRP יש את זה, כל הכנפיים מתגמשות הרבה כפי שמוצג בחלק התחתון של תמונה זו. B52 deformation מקור: מבוא לאווירודינמיקה טרנסונית. מאת R. Vos ו- S. Farokhi

בימים אלה, מעצבים משלבים את הגמישות בעיצוב, ומוודאים שהצורה בהפלגה תהיה בדיוק כפי שהם רוצים. אבל שני הגרפים שלמעלה מראים כמה עובדות מעניינות. בצד שמאל ניתן לראות את התפלגות הלחץ במיקומים שונים בכנף גמישה, ובצד ימין זהה, אך לאחר מכן לכנף נוקשה (לפיכך, לא מעוותת)

ניתן לראות כי מצד ימין תמונה (סביב x / c = 0.3), יש קפיצות חדות בגרפים, אלה מצביעים על זעזועים, ומובילים לגרירת גל. בצד הגמיש השיפועים פחות תלולים, כלומר גל ההלם פחות חזק. כתוצאה מכך גרירת הגלים תהיה פחותה.

לפיכך, בהתבסס על גרפים אלה, אנו יכולים להסיק כי לכנף הגמישה יהיה פחות גרירת גל, מאותו כנף שלא יתעוות.

תשובה טובה! אך האם המעצבים לא יסובבו את הכנף רק כך שבעומס תהיה לו זווית ההתקפה הרצויה בכל תחנות הכנף? אחרי הכל, התוצאה של כיפוף כנף הנסחבת לאחור היא צמצום זווית ההתקפה בתחנות החיצוניות. כמובן שלכנף הכנף הלא-מורכבת יהיה עומס רב מדי בתחנות החיצוניות.
זה היה גם הדבר אליו כיוונתי. המעצבים יודעים שהכנף תתעוות, ויחשבו על כך בעיצובם כך שבשיוט הצורה תהיה אופטימלית. ערכתי את ההשוואה עם המקרה הנוקשה, לא רק כדי להראות שהגמישות היא דבר טוב, אלא גם כדי להסביר מדוע.


שאלה ותשובה זו תורגמה אוטומטית מהשפה האנגלית.התוכן המקורי זמין ב- stackexchange, ואנו מודים לו על רישיון cc by-sa 3.0 עליו הוא מופץ.
Loading...