Можно ли использовать трубы ПВХ для нервюры на крыльях самодельного самолета? [закрыто]

Да, конечно ты можешь.

Однако, наверное, это не очень хорошая идея.

трубы ПВХ довольно прочные и легкие; Трубы из ПВХ круглого сечения имеют отличное соотношение прочности и веса.

Однако быть сильным и легким недостаточно. Строительные материалы должны обладать соответствующими свойствами (например, быть прочными и легкими) в правильных условиях .

В случае крыла самолета это включает в себя условия, которым подвергаются крылья самолета: быстро меняющиеся напряжения, вибрация, длительная нагрузка, кручение и так далее. Вам нужно знать: сохранит ли ПВХ прочность в таких условиях?

Затем, по-видимому, вам нужно будет найти различные способы соединения секций ПВХ друг с другом и с другими материалами. Как будут осуществляться эти соединения? Как они поведут себя в условиях, которым подвергается крыло самолета? Как способы соединения повлияют на свойства труб из ПВХ?

Авиаконструкторы склонны к консерватизму; даже самые радикальные авиаконструкторы не будут считаться смелыми по сравнению с радикальными шагами, предпринятыми конструкторами в других областях. Потому что главная награда за смелые прыжки в авиации — смерть.

Все-таки за свою историю авиация перепробовала всякое (как правило, довольно осторожно). Если авиация успешно применила трубы из ПВХ в самолетостроении, это будет записью и традицией. Однако успешные пионеры авиации на основе труб из ПВХ не отправятся в свои приключения на основе обнадеживающего ответа Stack Exchange.

Если вы еще не знаете ответов на вопросы, которые я упомянул выше, и еще не владеете надежной информацией о методах, инструментах, практиках и теории безопасной работы с несущими конструкциями из ПВХ, я бы предпочел использовать ПВХ. трубы только для водопровода.

Я согласен с @TomMcW, что присоединение к EAA, вероятно, было бы хорошей идеей. Вы также можете присоединиться к Форуму самодельных самолетов .

Я предполагаю, что вы уже знаете основы выбора материалов. Они представляют собой баланс прочности, веса и стоимости. Я предполагаю, что ваш выбор ПВХ - это низкая стоимость. Таким образом, большой вопрос будет заключаться в том, обладает ли он остальными требуемыми свойствами.

Я предполагаю, что вы рассчитали нагрузку на крыло, скажем, 5 фунтов на квадратный фут или 0,2 кг на квадратный метр. Каждое ребро должно выдерживать нагрузку до половины расстояния между другими ребрами. Aeronca C-2 имеет ребра на расстоянии около 12 дюймов (30,5 см) друг от друга, которые расположены близко друг к другу, и это довольно легкий самолет с полной массой 700 фунтов (318 кг). Таким образом, мы могли бы грубо разделить общий вес на размах крыльев. Однако фактическая нагрузка на крыло неравномерна. Он больше внутри у фюзеляжа, а затем падает, когда мы идем наружу к законцовке крыла. Итак, умножьте это на 1,4 для наибольшей нагрузки на корень. Затем мы умножаем это на расчетное ускорение. Давайте воспользуемся рейтингом полезности Федерального авиационного управления (FAA) 4,4 g. Затем мы должны умножить на коэффициент безопасности, который обычно равен 1,5. Итак, давайте посчитаем для C-2. Мы'

620 фунтов (282 кг) полная масса
36 футов (11 метров) размах крыла
12 дюймов (30,5 см) расстояние между нервюрами

620 фунтов (282 кг) / 36 = 17,2 фунта (7,83 кг) на нервюру
17,2 x 1,4 = 24,1 фунта (11 кг) на внутренних
нервюрах 24,1 x 4,4 g = 106,1 фунта (48,3 кг) при максимальной маневренной нагрузке
106,1 x 1,5 безопасности коэффициент = 159 фунтов (72 кг) на прочность на разрыв ребра

На данный момент мне интересно, как вы получили максимальную нагрузку до 10 кг, если вы не говорите о большом самолете с дистанционным управлением.

Если вы говорите о чем-то, что предназначено для перевозки человека, я продолжу. Может возникнуть соблазн использовать более низкий нормальный рейтинг 3,8 g вместо рейтинга полезности 4,4. Однако самолеты с меньшей нагрузкой на крыло более восприимчивы к порывам ветра, поэтому я не думаю, что это хорошая идея.

Чтобы проверить подъемную нагрузку на ребра, вы размещаете груз так, чтобы центр находился в положении четверти хорды, а не равномерно распределялся по хорде. Нам также нужно учитывать момент подачи, но это немного сложнее. Мы знаем, что:
динамическое давление х площадь крыла х коэффициент подъемной силы = подъемная сила
и
динамическое давление х площадь крыла х коэффициент тангажа х хорда = момент тангажа ,
следовательно,
подъемная сила / коэф . подъемной силы х коэф. тангажа х хорда = момент тангажа

подъемная сила = 159 фунтов (72 кг)
Для аэродинамического профиля Кларка Y при 5 градусах:
подъемная_коэффициент = 1
шаг_коэф = 0,08
, скажем, хорда составляет 4,3 фута (1,3 метра)
. Преобразование в фунты простое, но метрическая система требует умножения на ускорение свободного падения, 9,834 метра в секунду ^ 2, поскольку ньютоны не относятся к Земле, в то время как фунты.

159 фунтов (72,12 кг x 9,834) / 1 x 0,08 x 4,3 фута (1,31 метра) = 55 фунтов на фут (74,57 ньютон-метра)

55 фунтов на фут / 159 фунтов = 0,35 фута
(74,57 ньютон-метра / 9,834 метра в секунду^2) / 72,12 кг = 0,105 метра

Итак, мы видим, что для соответствия крутящему моменту тангажа нам придется сместить центр испытательного груза назад на 0,35 фута (4,2 дюйма) или на 0,105 метра (10,5 см).

Если ваше ребро достаточно прочное на этом этапе, вам все равно нужно спросить, не разрушает ли солнечный свет пластик и не делает ли он его хрупким, не будет ли он слишком хрупким в холодную погоду, сможете ли вы его осмотреть.

Я видел ПВХ, использованный вместо бамбука для изготовления дешевого дельтаплана. Однако не предполагалось, что они будут летать очень высоко, и, поскольку они использовали съемные паруса, осмотр не составлял проблемы.

Проанализируйте эту проблему с точки зрения динамики структуры. Конструктивный элемент круглого сечения изотропен по жесткости; то есть он одинаково сопротивляется изгибу со всех сторон. Это не лучший выбор для планера. Поскольку несущие элементы планера должны сопротивляться силе в первую очередь вдоль вертикальной оси, основная конструкция этих элементов должна быть анизотропной. Примером анизотропного поперечного сечения является «двутавр». Такое сечение дает наибольшее сопротивление изгибу на фунт материала.