Является ли тепловое расширение/сжатие серьезной проблемой проектирования больших дозвуковых самолетов?

Большинство больших самолетов, летающих сегодня, в основном сделаны из металла, который имеет относительно большой коэффициент теплового расширения. Крейсерская высота коммерческих самолетов может достигать 10 км и более, при этом температура воздуха опускается примерно до -50 по Цельсию. Температура в помещении скорее +25 по Цельсию, и я не удивлюсь, если этот большой фюзеляж, сидящий под солнцем, поднимется до +50 по Цельсию.

Это вполне допустимый диапазон температур. Это вызовет некоторое сжатие/расширение металлов. Чем больше кусок металла, например лонжерон крыла или длинная балка планера, тем больше сжатие/расширение.

Является ли это серьезной проблемой проектирования больших самолетов и как с ней справиться?

РЕДАКТИРОВАТЬ: интересует только дозвуковой дизайн. Меня беспокоит холодный высотный воздух, охлаждающий большую часть фюзеляжа и заставляющий его сжиматься. Носовая часть и передние кромки крыла могут от этого не пострадать, но я ожидаю, что остальная часть самолета пострадает.

Я не буду отвечать, потому что это анекдотическая история, но однажды у меня возникло замечание по поводу того, что каждый раз, когда этот конкретный самолет (как оказалось, Airbus) поднимался на высоту 18 000 футов, в кабине пилота загоралась ложная сигнальная лампа. Короче говоря, у нас было настоящее медвежье время, чтобы найти его, потому что он отлично работал на земле. Выяснилось, что провод терся о конструкцию из-за того, что зажим был повернут неправильно. Дело в том, что в полете конструкция сожмется настолько, что вызовет это трение, а на земле фюзеляж расширится достаточно, чтобы не тереться и нормально работать.
@Frank О, о, что за сигнальная лампа? Было ли это чем-то серьезным, например разблокированным реверсом тяги?
Точно не помню какой свет. Я помню, что это не было чем-то, что могло бы подвергнуть самолет опасности, но у него была очень длинная история прерывистого поведения. Естественно, на земле всегда работал нормально. Кстати, расстояние между хомутом и фюзеляжем на земле составляло несколько дюймов, отчасти поэтому оно было замазано при осмотре. Никто не думал, что будет столько сокращений!

Ответы (2)

Проблема не в тепловом сжатии, а в конденсации пара.

Непосредственно наддув фюзеляжа является гораздо более серьезной проблемой, связанной с изменением высоты. Но если вы работаете в жаркую и влажную погоду, влага во всем воздухе, переносимом внутри фюзеляжа, будет конденсироваться, когда этот воздух остывает на высоте, и где-то скапливается. Если не предусмотрены надлежащие дренажи (помните, дренажные клапаны и герметизация фюзеляжа плохо смешиваются) и техническое обслуживание осуществляется небрежно, эта скопившаяся вода может весить несколько тонн.

Особым случаем являются пенопластовые сэндвич-конструкции. Пена ПВХ является стандартом для композитных планеров, но в авиалайнерах используются многослойные сотовые структуры. Когда обтекатели из вспененного ПВХ были опробованы на авиалайнерах, было обнаружено, что циклы давления и температуры довольно быстро повреждают многослойную сердцевину. Влага внутри клеток конденсировалась, сами клетки трескались, а бактерии поглощали размокшие остатки. Только с сотовым заполнителем сэндвич можно было сделать достаточно прочным для использования в авиалайнере.

Температурный диапазон, с которым работает самолет, на самом деле меньше. Действительно, крейсерская скорость авиалайнеров составляет около 0,85 Маха, но скорость фюзеляжа равна нулю. Следовательно, часть кинетической энергии воздуха переходит в тепловую энергию. Это называется эффект барана. Вы можете найти таблицы, которые дают вам температуру торможения в зависимости от числа Маха и высоты.

Является ли тепловое расширение/сжатие серьезной проблемой проектирования больших дозвуковых самолетов?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v