Pitanje:
Koji su učinci vrlo fleksibilnih krila Boeinga 787?
shortstheory
2014-01-10 21:11:33 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Nedavno sam naišao na ovu sliku nevjerojatnog krila zrakoplova serije Boeing 787:

Pretpostavljam da je to posljedica upotrebe vrlo laganih CFRP krila, ali kako poboljšava li sam wingflex performanse leta 787? Primjenjuju li se prednosti / nedostaci i na 747-8 (koji IIRC također koristi CFRP krila)?

Nema odgovora, samo lijep video o * stvarno * nevjerojatnom fleksu za DG-1000: http://www.dg-flugzeugbau.de/Data/Videos/bruchversuch-i.wmv. To rade i za velike „neboje poput A380, što je zaista zastrašujuće (ali nemam video vezu pri ruci).
Povezano: http://www.airliners.net/aviation-forums/tech_ops/read.main/253605/1/
@yankeekilo hvala na dijeljenju, to je bio prilično cool video. Čuo sam da jako naglašavaju CFRP krila, ali ne do točke loma jer bi geleri s CFRP krila mogli biti prilično ozbiljni.
Upravo pronađeno: http://www.airliners.net/aviation-forums/tech_ops/read.main/267122/
Zapravo ih * do * razbija: https://www.youtube.com/watch?v=sA9Kato1CxA ili https://www.youtube.com/watch?v=z19m9LZOOZY. Ti su testovi * ogromni * i naravno, treba poduzeti puno sigurnosnih mjera.
To je užasna slika. Zaista sumnjam da se krila dramatično povećavaju u dužini dok se savijaju. Pokret vrha krila sigurno bi opisao nešto bliže luku od okomite crte.
@RedGrittyBrick izvrsna točka; Osjećao sam da nešto nije u redu, ali nisam mogao shvatiti. Hvala!
Tri odgovori:
#1
+25
Dan
2014-01-10 22:40:46 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Odavde:

Količina fleksibilnosti stvarno je proizvod materijala. Krilo zahtijeva određenu krajnju čvrstoću; s metalom, što se prevodi u zadanu količinu savijanja. To se može mijenjati u granicama, ali zapravo materijal, njegov omjer krutosti prema granici popuštanja i svojstva zamora kontroliraju koliko ćete saviti na kraju. CFRP je vrlo različit materijal i ima mnogo manje krutosti za isto granicu popuštanja i u osnovi nema problema s umorom. To je korisno jer pruža laganiju vožnju u turbulencijama; krilo koje u osnovi djeluje poput divovskog lisnatog opruga. Ipak, došlo je do nekog gubitka zbog prirode zakrivljenosti. Međutim, ovo je relativno malo.

Kako uspoređujete prinos i krutost? CFRP ima veću specifičnu krutost u odnosu na aluminij i čelik ...
Povećavanje krutosti znači povećanje mase, znači smanjenje prinosa / podizanja. Ovaj materijal pruža visoku čvrstoću s relativno malom krutošću / masom, što znači dobar omjer i posljedično savijanje koje vidite.
Ali fleks je u dizajnu, a ne u krutosti materijala. S CFRP-om biste mogli sagraditi puno tvrđa krila. CFRP (pravilno izveden) nudi izvrsnu krutost i čvrstoću, s relativno malim lomnim naponom u usporedbi s aluminijom. Ipak se slažem oko točke umora.
CFRP-om biste mogli _izgraditi puno tvrđa krila. Međutim, povećanje mase smanjit će _rezultantni lift_ više nego imati 'ravna' krila.
Moja je poanta da CFRP općenito ne pokazuje nižu krutost za određeni prinos. Fleks je odluka o dizajnu koja daje najbolji kompromis, ali ne samo zbog materijala.
#2
+23
Peter Kämpf
2015-02-23 03:37:07 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Krila Boeinga 787 toliko su fleksibilna jer se njegov materijal od karbonskih vlakana može više rastezati, a visoki omjer stranica 11 povećat će taj učinak. U letu ćete osjetiti da se manje trese zbog naleta jer će krilo učinkovitije prigušiti promjene opterećenja. Na tlu bi krilo moglo imati manje zazora vrha, jer je potrebno manje ugrađenog dvokuta - ostalo opskrbljuje elastičnost krila u letu.

Utjecaj na performanse je malo negativan, ali ovo je vrlo slab učinak. Može se usporediti s otporom kotrljanja tvrdog bicikla u odnosu na onaj s okvirom s oprugom.

Količina savijanja u danom momentu savijanja ovisi o tri čimbenika:

  1. Raspon krila: Dana zakrivljenost krila uslijed savijanja u korijenu krila prouzročit će pomicanje vrha proporcionalno udaljenosti tog vrha od korijena.
  2. Spar heigt: Ova zakrivljenost raste sa inverza kvadrata visine lopata. Niža relativna debljina krila proizvest će veće savijanje.
  3. Spar materijal: Youngov modul materijala opisuje koliko se proteže za određeno naprezanje. Međutim, važnije je elastično istezanje pri naponu tečenja. Ugljična vlakna imaju veći Youngov modul od aluminija, ali su elastična do pucanja, pa se mogu više rastezati i stvarati više savijanja pri naprezanju tečenja.

Brojevi: Youngov modul aluminija je prilično konstantan za širok raspon legura i obično 70.000 MPa ili N / mm². Modul grafitnih vlakana ovisi o njihovom proizvodnom procesu i varira između 200 000 i 700 000 MPa ili N / mm². Međutim, ta se vrijednost ne može izravno usporediti s vrijednošću aluminija. Konačni modul smjese ovisi o orijentaciji vlakana i sadržaju smole.

Sigurno je pretpostaviti da Boeing (ili preciznije, Mitsubishi Heavy Industries) koristi moderna vlakna visoke čvrstoće poput IM7 (pdf) (IM označava srednji modul), koji ima modul od 276.000 MPa. Također je sigurno pretpostaviti da je većina vlakana orijentirana u smjeru raspona, tako da mogu u potpunosti doprinijeti poduzimanju opterećenja savijanja. Ako pretpostavimo konzervativni sadržaj vlakana od 60%, rezultirajući modul spar materijala trebao bi biti 164 000 MPa. Međutim, lopatica nije diskretna komponenta, već dio krilne kutije koja također mora poduzimati torzijska opterećenja. Iako je aluminij izotropni materijal (ima ista svojstva u svim smjerovima), CFRP je vrlo anizotropan, a dodavanje torzijske čvrstoće zahtijevat će dodatna vlakna u drugim smjerovima. Posljedica: Učinkoviti modul krilne kutije u smjeru savijanja može biti i do 110 000 MPa.

Na kraju, važno je koliko materijala ima za nošenje opterećenja savijanja. Ovdje dolazi do naprezanja tečenja materijala: Što više naprezanja materijal može podnijeti prije nego što pokaže plastičnu deformaciju, to je manje potrebno za nošenje zadanog momenta savijanja. Da bi se izravno došlo do maksimalne deformacije, dovoljno je pogledati maksimalno elastično naprezanje. Kod IM7 to je 1,9%, a kod 7068 aluminija visoke čvrstoće (pdf) manje je od 1% prije nego što materijal pretrpi trajno istezanje. To znači da, iako je CFRP čvršći od aluminija, može se više opteretiti i više će se rastezati prije nego što dosegne svoje granice.

Hvala na odgovoru. Ali moje se pitanje odnosilo na performanse izuzetno fleksibilnih krila u letu, a ne na to zašto se krila uopće savijaju.
@shortstheory: Teoretski postoji malo smanjenje performansi zbog savijanja krila, ali to je izuzetno malo. Moja poanta je da uglavnom smanjuje faktor opterećenja koji nosi osjetljivost tereta zbog udara.
No, Airbus A350 koji je razvijen pomoću gotovo istih materijala, ima isto savijanje krila ili ne? i, ako ne, jednostavno "zašto"?
#3
+8
ROIMaison
2015-08-20 16:34:42 UTC
view on stackexchange narkive permalink

To nema samo 787 s CFRP-om, sva krila se dosta savijaju kao što pokazuje donji dio ove slike. B52 deformation Izvor: Uvod u transoničnu aerodinamiku R. Vosa i S. Farokhija

Ovih dana dizajneri ugrađuju fleksibilnost u dizajn, vodeći računa da oblik u krstarenju bude točno onakav kakav oni žele. Ali dva gornja grafikona pokazuju neke zanimljive činjenice. S lijeve strane možete vidjeti raspodjelu tlaka na različitim mjestima na fleksibilnom krilu, a s desne iste, ali onda za kruto krilo (dakle, ne deformirano)

To možete vidjeti s desne strane slike (oko x / c = 0,3), na grafikonima su oštri skokovi, što ukazuje na udarce i dovodi do vučenja valova. Na fleksibilnoj strani gradijenti su manje strmi, što znači da je udarni val manje jak. Kao posljedica, vučenje valova bit će manje.

Dakle, na temelju ovih grafikona možemo zaključiti da će fleksibilno krilo imati manje vučenja od istog krila koje se ne bi deformiralo.

Dobar odgovor! Ali ne bi li dizajneri uvrnuli krilo samo tako da pod opterećenjem ima željeni kut napada na svim krilnim stanicama? Napokon, rezultat savijanja unazad prekrivenog krila je smanjenje napadačkog kuta na vanjskim postajama. Naravno, nefleksirano krilo krila imat će previše tereta na vanjskim postajama.
To je također bila stvar na koju sam ciljao. Dizajneri znaju da će se krilo deformirati i to će uzeti u obzir u svom dizajnu tako da je u krstarenju oblik optimalan. Napravio sam usporedbu s krutim kućištem, ne samo da bih pokazao da je savijanje dobra stvar, već i da bih objasnio zašto.


Ova pitanja su automatski prevedena s engleskog jezika.Izvorni sadržaj dostupan je na stackexchange-u, što zahvaljujemo na cc by-sa 3.0 licenci pod kojom se distribuira.
Loading...