При словах «отечественное производство » у меня в голове всплывает картина полуразрушенного цеха с протекающей крышей и ржавыми лестницами, криво уходящими под потолок. Какого же было мое удивление, когда я оказался в Комсомольске-на-Амуре в цеху, где производят самолеты Сухой Суперджет 100 — абсолютно чистый цех, который надраивают 4 раза в день полотером, предупреждающие таблички у каждого люка, аккуратно одетый персонал…
На заводе работает около 12 тысяч человек, и производство разделено на 2 площадки. На первой из алюминиевых заготовок изготавливают фюзеляж, а на второй к нему прикрепляют крылья, устанавливают в самолет всю авионику и двигатели. Сегодня я покажу вам, как кусок алюминия превращается в самолет…
Снимать здесь запрещено, но для нас сделали исключение:
3. 
Современные самолеты создаются «в цифре». Из Москвы в Комсомольск-на-Амуре по сети передают электронные модели деталей и агрегатов самолетов. Инженеры завода пишут программы для станков с ЧПУ и адаптируют чертежи к производству. То есть, они получают из Москвы электронные модели, а дальше самостоятельно разрабатывают оснастку, инструмент и технологические процессы для изготовления этих деталей.
Кстати, самолет Сухой Суперджет стал первым российским самолетом, полностью созданным на основе цифровых технологий, что позволило сократить время процесса подготовки его производства на 2 года:
4. 
Начинается все с цеха механической обработки, куда подвозят увесистые алюминиевые заготовки и превращают их в детали будущего самолета:
5. 
В цехе стоят огромные полностью закрытые станки с ЧПУ:
6. 
Всего таких станков для производства Суперджета было закуплено более 30 штук:
7. 
Вся стружка из станков автоматически попадает по стружкопроводу в контейнеры и уходит на переработку:
8. 
Заготовка зажимается на поворотном столе и обрабатывается по программе без участия человека:
9. 
Оператор станка стоит снаружи и наблюдает за процессом по монитору. Отсюда же происходит и все управление:
10. 
Вручную лишь устанавливают заготовки:
11. 
Однажды у Микеланджело спросили, как он создаёт свои скульптуры. Он ответил: «Очень просто, я беру камень и отсекаю все лишнее». Подобно великому итальянскому творцу, станки Сухого отсекают острыми фрезами весь лишний метал:
12. 
Станки могут фрезеровать очень сложные по форме и большие по размеру детали, благодаря программам, написанным инженерами КнААПО:
13. 
Все, что выглядит как штамповка, на самом деле было «выстругано» из большого куска алюминия на фрезеровочных станках:
14. 
В фюзеляже самолета более 40 тысяч заклепок и еще 15 тысяч в крыле. Сверление отверстий и установка заклёпок в панелях крыла и фюзеляжа производится на клёпальном автомате лазером:
15. 
Лазером же вырезают мелкие детали:
16. 
В самолете практически нет прямых деталей. Для придания нужной кривизны используют набор форм для обтяжки на специальном прессе:
17. 
18. 
Деталь устанавливают в пресс, прижимают ремнями и по программе прикладывают усилия, необходимые для её формообразования:
19. 
20. 
21. 
Обшивки крыла доводят до нужной формы на отдельном прессе в ручном режиме:
22. 
23. 
Изготовленные обшивки крыла контролируются на специальном стенде с набором шаблонов. Отклонение 14-метровых обшивок крыла должно быть не более +/- 1 мм:
24. 
Если отклонение больше, то деталь доводят дробью в специальной установке:
25. 
После того, как детали приобрели нужную форму, их покрывают грунтом для защиты от коррозии:
26. 
27. 
Для каждой панели фюзеляжа существует своя оснастка, называемая «палетой»:
28. 
Закрепленные в палетах панели попадают на станки автоматической клепки. В каждом самолете примерно 55 000 заклепок:
29. 
Весь процесс полностью автоматизирован и управляется парой человек:
30. 
Разметка установки технологического крепежа производится вручную:
31. 
Автомат пока не может полностью заменить человека, и некоторые места для клепки приходится размечать рабочим:
32. 
После стыковки фюзеляж устанавливается в эстакаду внестапельных работ, где производится его окончательная сборка:
33. 
По номеру видно, что идет сборка 20-го самолета:
34. 
Отверстия болтовых соединений обрабатывают специальным образом, чтобы не было люфта:
35. 
Чем плотнее стык, тем больше ресурс у детали:
36. 
Стапель сборки лонжерона крыла:
37. 
38. 
Наушники – обязательный элемент для техники безопасности труда при ручной клепке:
39. 
Шпангоут, который завершает пассажирский салон и отделяет его от хвостовой части, где расположена вспомогательная силовая установка (ВСУ):
40. 
Центроплан — центральная часть крыла самолёта. К нему присоединяют крылья, а внутри него расположен бензобак:
41. 
Цех, в котором собирают крылья:
42. 
В стапеле производится установка лонжеронов и нервюр крыла:
43. 
Номер 95021 обозначает, что это отъемная часть крыла для самолета с порядковым номером №021. Всего Сухой произвел уже 11 самолетов:
44. 
На нижней поверхности крыла оставляют люки для доступа внутрь крыла и его обслуживания в процессе эксплуатации самолёта:
45. 
Все они закрываются подобными съемными крышками:
46. 
Внутренние полости крыла, также как и центроплан, используют в качестве топливного бака:
47. 
В этом цехе собирают отсеки фюзеляжа, которые затем стыкуют между собой:
48. 
Состыкованные панели фюзеляжа перед передачей в цех изготовления отсеков фюзеляжа:
49. 
В каждом цехе на стене висит подробная информация о том, что в нем собирают:
50. 
Здесь же собирают будущий пол самолета с рельсами для кресел:
51. 
И устанавливают его в фюзеляж:
52. 
После установки его накрывают технологическим полом:
53. 
Под ним расположен багажный отсек:
54. 
Секции фюзеляжа стыкуются автоматически на стенде:
55. 
Таких стендов пока нет ни на одном другом российском заводе, включая военные:
56. 
В следующем посте читайте рассказ о втором цехе Сухого, где самолеты окончательно собирают и отправляют в небо.
57. 
О полетах в небе с помощью специального устройство задумывался еще Леонардо да Винчи в 16 веке, однако первый полет официально зарегистрирован в начале прошлого века. О том, кому мы обязаны возможностью авиаперелетов, до сих пор ведутся ожесточенные споры, однако факт остается фактом – официально первый полет зарегистрирован в 1903 году. Самый первый самолет в мире изобрели братья Райт.
История авиации
Первые попытки строительства летательного аппарата, способного поднять человека в воздух, начались в конце 18 века. История изобретения летательного аппарата берет начало в Англии, когда сер Джордж Кейли всерьез занялся этим вопросом и издал несколько научных трудов, в которых подробно изложил принцип строительства и функционирования прототипа современного самолета.
Свои работы изобретатель начал с наблюдения за птицами. Ученый посвятил длительное время измерениям скорости полета птиц и размаху крыла. Эти данные впоследствии стали основой нескольких публикаций, положивших начало развитию авиации.
В своих первых зарисовках Кейли представлял самолет как лодку с хвостовым оперением на одном конце и парой весел на носу. Конструкция должна была приходить в движение с помощью весел, которые передавали бы вращение на крестообразный хвостовик в конце судна. Таким образом, Кейли безошибочно изобразил основные элементы самолета. Именно работы этого ученого положили начало развития авиации и стали толчком к разработке концепции самолета.
Первооткрывателем авиации в современном ее понимании стал еще один английский изобретатель – Уильям Хенсон. Именно он получил заказ на разработку проекта летательного аппарата в 1842 году.
Предложенный Хенсоном проект «парового воздушного экипажа» описывал все основные элементы винтомоторного самолета. В качестве устройства, осуществляющего движение всей конструкции, изобретатель предлагал использовать воздушный винт. Многие идеи, предложенные Хенсоном, в последствие нашли развитие и стали применяться в ранних моделях самолетов.
Российский изобретатель Н.А. Телешов запатентовал проект строительства «системы воздухоплавания». Концепция летательного аппарата также была основана на паровой машине и воздушном винте. Спустя несколько лет, ученый усовершенствовал свой проект и одним из первых предложил идею создания реактивного самолета.
Особенностью проектов Телешова была идея перевозки пассажиров в закрытом фюзеляже.
Кто изобрел самолет
Несмотря на то, что разработка конструкции летательного аппарата велась многими учеными в середине 19 века, изобретение самолета приписывают братьям Райт, чей аэроплан совершил кратковременный полет в 1903 году.
Не все согласны с тем, что братья Райт были первыми. Бразилец Альберто Сантос-Дюмонт сконструировал, собственноручно построил и сам же испытал первый в мире прототип дирижабля в 1901 году. Именно тогда было доказано, что управляемые полеты действительно возможны.
По еще одной версии, первенство в изобретении первого рабочего летательного аппарата следует присвоить российскому изобретателю А.Ф. Можайскому, чье имя навсегда останется в истории авиации. Таким образом, споры о том, кто изобрел, и кто создал, самолет ведутся до сих пор.
Интересно! Несмотря на то, что официально изобретение самолета присуждают братьям Райт, все бразильцы уверены в том, что первый в мире самолет изобрел Сантос-Дюмонт. В России же считается, что первый прототип современного самолета построил Можайский.
Работа братьев Райт
Братья Райт не стали первыми изобретателями самолета. Более того, первый неуправляемый полет человека также принадлежит не им. Тем не менее, братья Райт смогли доказать самое главное – то, что человек способен управлять летательным аппаратом.
Именно Уилбур и Орвилл Райт первыми осуществили управляемый полет на летательном аппарате, благодаря чему идея о возможности осуществления пассажирских перевозок по воздуху получила дальнейшее развитие.
В то время, когда все ученые ломали головы над возможностью установки более мощных двигателей для поднятия самолета в воздух, братья сосредоточились на вопросах возможности управления летательным аппаратом. Результатом стал ряд экспериментов с аэродинамической трубой, послуживших основой для разработки крыльев и пропеллеров аэроплана.
Первый планер с двигателем, построенный братьями, получил название «Флаер-1». Он был изготовлен из ели, так как этот материал отличается легкостью и надежностью. Устройство приводилось в движение бензиновым двигателем.
Интересно! Двигатель для «Флаер-1» изготовлен механиком Чарли Тейлором, особенностью конструкции стал небольшой вес. Для этого механик использовал дуралюмин, также называемый дюралем.
Первый успешный полет был совершен 17.12.1903 года. Самолет поднялся на несколько метров и пролетел около 40 метров за 12 секунд. Затем были повторные испытания, в результате которых длительность и высота полета увеличились.
Сантос-Дюмонт и 14-бис
Альберто Сантос-Дюмон известен как изобретатель воздушных шаров, он также иногда указывается как создатель первого в мире управляемого самолета. Ему также принадлежит изобретение дирижаблей, которые управлялись с помощью двигателя.
В 1906 году его самолет под названием «14-бис» поднялся в воздух и пролетел более 60 метров. Высота, на которую изобретатель поднял свой летательный аппарат, составила порядка 2,5 метров. Спустя месяц, Альберто Сантос-Дюмон совершил полет длинной в 220 метров на этом же самолете, установив в результате первый рекорд по дальности перелета.
Особенностью «14-бис» стала то, что конструкция смогла взлететь самостоятельно. Братьям Райт не удалось этого добиться, и их самолет поднялся в воздух с посторонней помощью. Именно этот нюанс стал основополагающим в спорах о том, кого же следует считать изобретателем первого самолета.
После «14-бис» изобретатель всерьез занялся разработкой моноплана, в результате мир увидел «Демуазель».
Альберто Сантос-Дюмон никогда не останавливался на достигнутом и не хранил свои изобретения в тайне. Конструкциями своих летательных аппаратов изобретатель охотно делился с тематическими изданиями.
Летательный аппарат Можайского
Проект своего летательного аппарата ученый представил на рассмотрение еще в 1876 году. Можайский столкнулся с непониманием чиновников Военного министерства, в результате ему не выделили средств на продолжение исследований.
Несмотря на это, ученый продолжил разработки, вкладывая собственные средства, из-за чего строительство прототипа самолета Можайского затянулось на долгие годы.
Самолет Можайского был построен в 1882 году. Первые испытания летательного аппарата закончились катастрофой, однако свидетели утверждают, что летательный аппарат все же поднялся на некоторое расстояние от земли прежде, чем потерпел крушение.
Так как документальных подтверждений полета нет, считать Можайского первым человеком, совершившим полет на самолете, нельзя. Однако разработки ученого послужили основой для развития авиации.
Так кто же был первым
Несмотря на многочисленные споры, о том, в каком году был изобретен летательный аппарат, первый официально зарегистрированный полет принадлежит братьям Райт, поэтому именно американцы считаются «отцами» первого самолета.
Сравнивать вклад в развитие авиации братьев Райт, Сантос-Дюмона и Можайского нецелесообразно. Несмотря на то, что первый самолет Можайского был построен за 20 лет до первого управляемого полета, изобретатель использовал другой принцип строительства, поэтому сравнивать его самолет с «Флаером» братьев Райт невозможно.
Сантос-Дюмон не стал первым, кто осуществил полет, однако изобретатель использовал принципиально новый подход к строительству летательного аппарата, благодаря чему его устройство самостоятельно поднялось в воздух.
Помимо первого управляемого полета, братья Райт внесли весомый вклад в развитие авиации, первыми предложив принципиально новый подход к строительству пропеллера и крыльев летательного аппарата.
Нет смысла спорить, кто из этих ученых стал первым, потому что все они внесли огромный вклад в развитие авиации. Именно их работы и исследования стали основой для изобретения прототипа современного авиалайнера.
Первые военные самолеты
Прототипы «Флаера» братьев Райт и летательного аппарата Сантос-Дюмон использовались в военных целях.
Если братья изначально преследовали цель изобретения техники, которая дала бы преимущество американской армии, то бразилец Сантос-Дюмон был против использования авиации в военных целях. Несмотря на это, его работы послужили отправной точкой для создания ряда летательных аппаратов, которые затем использовались во время войны. Интересно, что Можайский изначально также преследовал строительство летательного аппарата, который бы использовался в военных целях.
Первый реактивный самолет появился в разгар Второй мировой войны.
Первые пассажирские самолеты
Первые пассажирские самолеты появились благодаря И.И. Сикорскому. Прототип современного авиалайнера поднялся в воздух в 1914 году, на борту присутствовало 12 пассажиров. В этом же году авиалайнер «Илья Муромец» установил мировой рекорд, совершив первый полет на дальнюю дистанцию. Он пролетел расстояние от Санкт-Петербурга до Киева, сделав одну посадку для дозаправки.
Авиалайнер также участвовал для перевозки бомб во время Первой мировой войны. Война заставила российскую авиацию на некоторое время замереть в развитии.
В 1925 году появился первый самолет «К-1», затем мир увидел пассажирские авиалайнеры Туполева и самолеты разработки ХАИ. С этого времени пассажирским самолетам уделяется все больше внимания, они приобретают большую пассажировместимость и способность совершать полеты на дальние расстояния.
История развития реактивных самолетов
Первым идею реактивного самолета предложил российский изобретатель Телешов. Попытка заменить винт поршневым двигателем была осуществлена в 1910 году конструктором из Румынии А. Коанда.
Эти попытки не увенчались успехом, и первое успешное испытание реактивного самолета прошло в 1939 году. Испытания проводила немецкая компания Heinkel, однако в ходе конструирования модели было допущено несколько ошибок:
- неправильный выбор конструкции двигателя;
- большой расход горючего;
- частая потребность в дозаправке.
Тем не менее, первый прототип реактивного самолета смог развить высокую скорость набора высоты – более 60 метров за одну секунду полета.
Из-за допущенных конструктивных ошибок реактивный самолет не мог удаляться от аэродрома больше, чем на 50 километров, из-за необходимости частой дозаправки. Из-за ряда недостатков, первая удачная модель так и не попала в серийное производство.
Первым серийным самолетом стал Me-262 в 1944 году. Эта модель стала усовершенствованной версией предыдущей модели компании Heinkel.
Затем разработку реактивной авиационной техники подхватили Япония и Великобритания.
Видео
Таким образом, реактивные самолеты появились в самый разгар Второй Мировой войны. На их счету серьезные боевые победы, однако, потери среди них также очень велики. В первую очередь это связано с тем, что пилоты просто не успели пройти полноценное обучение по управлению принципиально новым летательным средством. С момента первого удачного полета до появления реактивных самолетов прошло всего 30 лет, в течение которых произошел большой прорыв в авиации.
До сих пор мы говорили о металлах, «работающих» в основном на Земле. Главным образом, о черных металлах. Это естественно: железо, сталь и чугун помогли людям создать современную цивилизацию. Вплоть до начала нашего столетия железо и его сплавы играли ведущую роль в промышленности. Эта роль не утеряна и сейчас, но в XX веке все большее значение начинают приобретать другие металлы - цветные. Снова очень ценной и нужной стала медь. Металл древних бронзовых орудий оказался необходимым для электротехники. Обмотки трансформаторов и электрогенераторов, линии электропередач, электрическая проводка внутри машин и зданий - все это сделано из меди. Затем на передний план выдвинулись и другие металлы, которые помогли человеку покорить сначала воздух, а затем и безвоздушное пространство.
Первые самолеты имели деревянный каркас, обтянутый тканью. Их насмешливо называли «летающими этажерками». Но эта легкая конструкция вполне отвечала своему назначению, пока скорости полета не превышали 150 километров в час. Потом скорости увеличились - и самолеты начали разламываться в воздухе. Ломались крылья и хвостовое оперение, разваливались фюзеляжи... Стало ясно, что от деревянного каркаса надо избавляться. Чем же заменить дерево и ткань? Требовался материал гораздо более прочный, но такой же легкий. Ведь вся история авиации - это, по сути, борьба с весом. Чем легче самолет, тем быстрее он полетит, тем больше полезного груза сможет забрать.
Первым летающим металлом стал алюминий - самый распространенный металл в земной коре. Запасы его практически неисчерпаемы. Алюминий хорошо проводит тепло и электричество, уступая в этом только серебру, меди и золоту. Зато по удельному весу он гораздо легче этих металлов.
Всем был бы хорош алюминий, да вот беда - непрочен, мягок. Нельзя из него делать самолеты. И вообще ничего нельзя делать, кроме посуды. Поэтому и применение его было очень ограниченно. А когда его только что открыли и начали получать в лабораторных условиях, то вообще не знали, на что может употребляться этот металл.
Помню, в одной старой книге читал я о неожиданном применении, которое нашел для алюминия русский царь. Для отряда гренадеров, который должен был присутствовать на торжествах в Париже, сделали алюминиевые шлемы. Фурор был необыкновенный. Парижане ахали, думая, насколько же богат русский царь, если сделал шлемы... из серебра (в то время широкая публика про алюминий почти не знала). Ошибались парижане: алюминиевые шлемы стоили тогда гораздо дороже серебряных. К сожалению, я нигде не мог найти подтверждения этому факту, поэтому и привожу его как полулегенду.
Но вернемся к самолетам. Если нельзя делать их из чистого алюминия, то, может быть, можно из его сплавов? На примере железа и стали мы знаем, что сплавы могут быть в десятки раз прочнее основного из составляющих их металлов. Нельзя ли создать прочные и легкие сплавы на основе алюминия?
Над этой задачей работали многие ученые. Брели ощупью, пробуя одно за другим все известные в то время вещества. Первым наткнулся на правильное решение немецкий исследователь Альфред Вильм. Проведя сотни опытов, он установил, что медь и магний, введенные в определенных пропорциях в алюминий, повышают его прочность в три - пять раз. Это не так много, как бы хотелось, но дает надежду на дальнейшие успехи. А нельзя ли полученные сплавы закалить, чтобы они стали еще прочнее? Правда, распространено мнение, что из всех металлов закалку принимают только сталь да в определенных условиях медь и бронза, но почему обязательно верить распространенному мнению?
Вильм нагревал сплав до 500 градусов и опускал в воду. Да, измерения показали, что закаленный сплав прочнее незакаленного. Но вот насколько? Удивительное дело, прибор каждый раз показывал новую величину. Неисправен прибор, решил ученый, и отдал его на проверку. Через несколько дней, получив тщательно выверенный прибор, Вильм повторил измерения. Прочность сплава возросла вдвое.
И тут ученого осенило: прочность возрастает после выдержки. Вильм поместил шлиф под микроскоп, и все сомнения рассеялись: после выдержки сплав приобрел мелкозернистую структуру.
Было чему удивляться: ведь о закалке, кажется, было уже известно все. Еще со времен Гомера люди закаливают металлические изделия, чтобы придать им прочность. И однако, природа продемонстрировала новое, неведомое свойство металлов: некоторые из них упрочняются не во время закалки, а позже ее.
Итак, определилась технология: сплав закаливался и выдерживался пять - семь дней. В общем итоге прочность по сравнению с чистым алюминием возрастает примерно в десять раз. Можно делать самолеты!
Вильм продал свой патент одной немецкой фирме, которая и начала выпускать сплав, назвав его «дуралюмин», что означает крепкий алюминий. У нас это название трансформировалось в дюралюминий, или, попросту, в дюраль.
Компанию «Боинг». С «лайнером мечты», знаменитым «Боинг-787 Дримлайнер» все время что-то происходит. А все дело в японских аккумуляторах, у которых есть один изъян – иногда они взрываются.
Как и все новое, проект «Дримлайнер» развивался не совсем гладко. Треснувшее стекло кабины пилотов, течь топлива, проблемы с тормозами - неполный список проблем, с которыми столкнулись инженеры на испытаниях. Но фанатам авиации будет интересно узнать, что «Дримлайнер» – действительно необычный самолет. Вот вам несколько фактов о «лайнере мечты».
Самый экономичный в своем классе
По сравнению с предыдущими поколениями самолетов у «Дримлайнера» на 20% ниже расход топлива и на 10% – эксплуатационные расходы. Это означает скидки для пассажиров, ведь стоимость билета во многом складывается именно из этих параметров, а вовсе не из дилеммы «вам рыбу или курицу?».
Он из другого теста
Разработчики говорят буквально о революции в отрасли. Последний раз подобное случалось, когда в авиастроении вместо фанеры и дерева стали применять алюминий. Благодаря композитным материалам и новым металлическим сплавам «Дримлайнер» на 45 тонн легче своего прямого конкурента – Airbus A330-200. Правда, бывший инженер «Боинга» Винс Уэлдон утверждал, что композиты в отличие от алюминия выделяют при горении токсические вещества –впрочем, пассажирам, терпящим бедствие, разницы уже никакой нет.
Русский титан
На 15% каждый «Дримлайнер» - русский. Потому что на 15% он состоит из титана, сплавы которого дают наилучшее сочетание прочности и легкости. Титан для «Боинга» поставляет наша уральская компания ВСМПО-Ависма (блокпакет принадлежит корпорации Ростех). Она вообще производит более 35% всего титана, необходимого пассажирским «Боингам». Причем американцы покупают у нас не только титановые сплавы, но и готовые детали. Об этом сотрудничестве пишет даже Нью-Йорк Таймс : «Россия – стратегический партнер, производящий детали для Boeing 787». Всего у нас выпускается свыше 50 деталей для «Боинга». Самые крупные из них: балки шасси и крыльевая хорда. Совместное предприятие Ural Boeing Manufacturing на Урале включено в цикл серийного производства «Дримлайнера», что, согласитесь, «вселяет».
Российские инженеры
400 российских инженеров и 200 программистов участвовали в разработке «Дримлайнера». В Москве существует целый конструкторский центр «Боинга» .
Без пересадок
«Дримлайнер» способен без посадки пролететь 16 000 километров, то есть перелететь, например, Тихий океан.
Широко летит
Салон «Дримлайнера» на 40 см шире, чем у Боинга-767. Казалось бы пустяк, но сколько это дало! Например, увеличился в размере традиционно самый неудобный отсек на борту – туалет. Кроме того, у самолета самые здоровые иллюминаторы в истории – 46 см высотой.
Натуральный кислород
В «Дримлайнер» воздух попадает из внешней среды через специальные компрессоры. В старых системах горячий воздух отбирается от двигателей, проходит через систему охлаждения и только потом оказывается в салоне. Судите сами, каким воздухом дышать легче.
Ну и на закуску – по-моему это первый лайнер, который заставляет здравомыслящего и адекватного человека хотя бы на мгновение задуматься – покупать «первый класс» или нет:
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.
