1 UNIVERSITATEA POLITEHNICA BUCURETI FACULTATEA DE INGINERIE AEROSPAIAL TEMA de CAS CONSTRUCIA STRUCTURILOR AEROSPAIALE - Avion de transport - Model B747-200B Titular curs: .l. ing. I. PredoiuStudent:Stoican Elena-Bianca Coordonare tema: .l. ing. I. PredoiuGrupa:931 2011-2012 2 CSA - TEMA de CASA - 2010/2011 S se studieze un avion de - Model - Lucrarea va cuprinde: CapObs Termen de control 1Prezentare general a avionului: istoric, fabricaie, exploatare, dezvoltare, perspective [3-5 pagini] Sintetic! Se accept poze, tabele, etc Spt. 9 2Caseta tehnic [1 pagin]Spt. 9 3Avionul n trei vederi Desen la scar - cotat! Editat! (recomandare: ACAD... / Catia V5R16) - sau manual! Format: (minim) A3 (2xA4)Spt. 9 4Descriere tehnic a subansamblelor principale: Structur (A - F - AO - AV) - Sistem de propulsie - Tren de aterizare - Instalaii i echipamente (sintetic) [3-5 pagini] Sintetic! Schie la scar A - F - AO - AV Se recomand ataarea unei poze cu avionul "explodat" i legenda sintetic (minim 25-30 pozitii cu accent pe structura!) Detalii structur A - F - AO - AV: (tip, materiale) Spt. 9 5Devizul de greuti i epura de centraj [3-5 pagini] Sintetic: formule i tabele Dou variante de centraj: 1) Avionul gol echipat 2) Avionul la Gmax ("nominal") Evaluare momente de inerie Spt. 11 6 Evaluri aerodinamice (zCo, etc) [3-5 pagini] Sintetic: formule i rezultate Spt. 11 7Diagrama de manevr i rafal (DMR) [cca 5-10 pagini] Sintetic: valori, formule, rezultate DMR: Grafic + Tablou de valori Studiul punctelor... 8Alte cazuri de calcul: [cca 3 pagini] Sarcini de calcul pe AO Sarcini de calcul pe AV Aterizarea 3 UNITTI de MSUR / CONSTANTE TEHNICE SISTEME de UNITTI EN (USA) Pound-Foot-Secund MKS (SI) Metru-Kilogram-Secund MKfS Metru-Kilogram for-Secund Uniti de baz: Pound-mass/force - Foot - Sec Pound-mass (lb) - Mas etalon Pound-force (lbf)"Greutatea" masei de 1 lb-mass: 1 lbf = 1 lb "g" (ft/s2) Uniti de baz: Kg-mas/Newton/Metru/Sec Kg-mas - Mas etalon Newton (N) Definiie: 1 N = 1 kg 1 m/s2 Uniti de baz: Kg-mas/-for/Metru/Sec Kg-mas - Mas etalon Kg-for (kgf) "Greutatea" masei de 1 kg: 1 kgf = 1 kg "g" (m/s2) L1 foot (ft) = 12 inch (in) = ...0.3048 m0.3048 m 1 inch (in) sau "ol" (") = ...~ 25.4 mm~ 25.4 mm Uniti tehnice: Mile (mila terestr) 1 mile =... Nautical Mile (mila marin) 1 nm =... 1609.344 m ~ 1.609 km 1852 m = 1.852 km 1609.344 m ~ 1.609 km 1852 m = 1.852 km G32.17405 (ft/s2) ~ 32.2 (ft/s2) = ...9.80665 m/s2~ 9.81 m/s29.80665 m/s2~ 9.81 m/s2 F1 pound-force (lbf)4.448222 N~4.45 N0.4535924 kgf ~ 0.454 kgf M1 pound-mass (lb)0.4535924 kg ~ 0.454 kg0.4535924 kg ~ 0.454 kg Mas- unitate tehnic: Slug (slug) Este masa inerial care corespunde forei de 1 lbf sub o acceleraie de1 ft/s2 (Este o unitate foarte mare!) 1 lbf= 1 slug 1 ft/s2 221 [lbf]1slug =1[lbfs /ft]1 [ft/s ]==... 24.44...[N]14, 5939[kg]0.3048[m/s ]14.6 kg= =~ Add Fe-09 [Site RA-Aus...] Old british mass unit: 1 slug = 32.174 lb(m) Verificare: 1 slug ~ 0.454 x ... = 14.594 kg K: OK! Vfoot/sec (ft/s)m/sec: 1/1000 [km]1m/s 3.6[km/h]1/ 3600 [h]= = 1 ft/s =... Unitate tehnic:Knot (nod) 1 knot = 1 nm/h=... 0.3048 m/s =... 1.852 km/h = 1852 m/s... Add Fe-09 [Hoblit pag 8] 1 kt = 1689 fps p () Presiune / Tensiune mecanic psf (lbf/ft2) - pund-per-square-foot psi (lbf/in2) - pund-per-square-inch N/m2 (Pascal - Pa) N/mm2... bar: 1 bar =103 mb = 105 Pa kgf/m2... kgf/mm2... at (atmosfera tehnic) kgf/cm2... 1 psi =... 22 224.44...[N]0,006895N/mm25.4 [mm ]0.007 N/mm= ~~ etc... ATMOSFERA STANDARD*) T0 59 F 288.15 K 15 C 288.15 K 15 C 288.15 K p0 2116.22 lbf/sq.ft = 14.696 lbf/sq.in101325.0 N/m2 = 1013.25 mb10332.27 kgf/m2 = 1.033... at 0 0.0023769 ~ 0.0024 slugs/ft3 1.225 kg/m3 0.12492 ~ 0.125 (1/8!) kgfs2/m4 a0 1116.45 ft/s2 = 661.48 knots340.294 m/s = 1225.06 km/h... u0 Viscozitate cinematic 1.5723 10-4 sq.ft/s ... 1.4607 10-4 m2/s ... 4 1.Prezentare general Boeing 747 Boeing 747 este un avion american de pasageri cvadrimotor lung i foarte lung, curier de mare i foarte mare capacitate produs de firma Boeing. Este un avion cu dou culoare (de diametru mare, sau wide body). Timp de 35 de ani (1970-2005) a deinut recordul de cel mai mare avion de pasageri din lume, record dobort de Airbus A380. Din cauza mrimii, a fost poreclit i Jumbo Jet. Avionul este un avion cu dou etaje, etajul superior fiind mai scurt dect cel inferior, crend impresia unei cocoae, fiind astfel uor recunoscut inclusiv de ctre publicul larg. Este cel mai popular avion de capacitate foarte mare, fiind produse 1387 de buci, cu nc 120 comenzi, att de marf ct i de pasageri. n mod normal, transport pn la 524 pasageri la 0.85 Mach pe o distan de maxim 13.446 km. Dei proiectanii se ateptau s devin rapid depit, au fost produse 4 generaii ale modelului. Avionul a fost produs ca urmare a revoluiei n transportul aerian survenite n anii 1960. Dac cu doar 10 ani n urm, transportul aerian era un produs de lux, inaccesibil majoritii populaiei, revoluia adus de avioanele cu reacie, precum Boeing 707 i DC-8 a dus la necesitatea unui produs care s poat transporta un numr foarte mare de oameni, mai ales la clasa economic (pe atunci numit "turist"), pe distane mari, fr oprire. Ideea a aparinut lui Juan 5 Trippe, de la PanAm o figur legendar n aviaie, acesta contactnd Boeing dup ce acesta pierduse un contract pentru realizarea unui avion de mare capacitate pentru armata american. Un lucru revoluionar la acest avion a fost includerea de motoare cu reacie turboventilatoare cu bypass nalt, avnd putere mai mare pentru un consum de combustibil mult redus. Boeing 747 ncrcnd prin ua din bot, u pentru care avionul a fost construit cu dou etaje Iniial s-a gndit oferirea modelului cu dou etaje pe ntreaga capacitate, dar, problemele legate de evacuarea n cazul de urgen au dus la creterea diametrului fuselajului, i reducerea etajului superior. A fost astfel creat primul avion cu diametru mare i dou culoare din lume. Etajul superior a fost lsat dintr-un motiv simplu - se credea c viitorul aparine avioanelor supersonice, precum Concorde, i Boeing 747 va fi destinat exclusiv transportului de mrfuri. Plasarea cabinei de pilotaj la etaj superior, permite ncrcarea frontal, prin conul din botul avionului. Cum din cauza preurilor la combustibil, i crizei petroliere din anii 1970 transportul supersonic nu s-a materializat pe scar larg, Boeing 747 a rmas, timp de aproape 30 de ani, un avion preponderent de pasageri. De-abia dup 1997, producia modelului de marf a depit-o pe cea de pasageri. Prima comand a fost dat de PanAm, pentru 25 de buci, n aprilie 1966. Construcia efectiv a avionului s-a dovedit o provocare - Boeing nu avea nicio cldire suficient de mare, aa c a trebuit construit una, la Everett lng Seattle. Aa de mare a fost graba, nct modelul de test a fost produs odat cu construcia cldirii, avionul trebuind terminat pn n 1970. Cldirea construit pentru proiect este cea mai mare (dup volum) din lume. Testarea avionului a fost problematic - evacuarea a 560 de oameni n 90 de secunde dovedindu-se o provocare. n plus, a trebuit adugat balast de uraniu srcit n nacelele a dou motoare pentru a mpiedica oscilaii periculoase. Alte probleme au fost cu motoarele JT9D, care aveau probleme majore de construcie, fcnd ca 20 de fuselaje s atepte la un moment dat motoarele n curtea fabricii. n plus, designul i producia au fost att de scumpe, nct Boeing a trebuit s se mprumute masiv, ratarea fiind sinonim cu falimentul. Dei iniial au existat ndoieli, mai ales c odat cu 747 apreau i o serie de avioane trimotoare de mare capacitate, mai mici, dar mai puini consumatoare de combustibi, Boeing 747 6 s-a dovedit a fi foarte popular n serviciu, fiind iniial cumprat de toate liniile aeriene mari din vestul Europei i SUA, (precum British Airways, Air France, TWA etc.). Criza petrolului din anii '70, urmat de apariia de avioane bi-motoare de mare capacitate a scos avionul de pe rute mai scurte i mai puin cutate, acesta fiind ns pstrat pe rute de mare distan cu ncrcare mare, i pe rute cu cerere foarte mare - precum Londra-Sydney, Londra-Hong Kong, Tokyo-San Francisco, Tokyo-Osaka etc. Avionul mai este folosit i pe multe rute de vacan i charter, fiind umplut cu pasageri clasa economic (precum Amsterdam - Sint Martin n Caraibe, sau Paris - Tahiti). Astfel, de-a lungul timpului, avionul a fost lungit, pentru mai muli pasageri (747-300 i 747-400), scurtat, pentru autonomie mai mare (747SP), dotat cu tehnologii din ce n ce mai noi, pentru a se adapta rolurilor noi. Avionul deine recordul de pasageri transportai ntr-un singur zbor - peste 1087 au fost transportai ntr-un avion ElAl n 1991 participnd ntr-o aciune umanitar. Modele 747-100, aparinnd Iran Air 747-200, aparinnd Air France

747-300, aparinnd PIA 747-400, aparinnd Qantas 747SP 7 -747-100, a fost modelul iniial, produs la fabrica Everett i lansat n 1968. Primul zbor comercial pe 22 ianuarie 1970, cu PanAm, pe ruta Londra - New York. Modelul are o autonomie de 7242 km, etajul superior fiind iniial dotat cu doar 6 ferestre , i fiind gndit pentru a fi folosit ca salon, apoi fiind dotat cu 20 ferestre, pentru pasageri. Avnd o mas de serviciu maxim autorizat mai mic dect a modelului 747-200 (333.39 fa de 377.84), a fost oferit doar ca model de pasageri. Cu toate acestea, exist i modele de marf, conversii fcute n special de curierii rapizi -747-100B a ntrit trenul de aterizare, crescnd masa maxim de serviciu la 340.1 t. A fost oferit doar ctre Saudia i Iran Air. -747-100SR (sau 747SR, raz scurt) a fost modelul oferit liniilor aeriene japoneze pentru transporturi interne. Avnd o capacitate mare de pasageri (498-550), au o rezerv redus de combustibil, parcurgnd distane mici. Au fost folosite de All Nippon Airways i Japan Air Lines. 205 avioane din seria 100 au fost produse, din care 38 mai sunt n serviciu, o parte cu pasageri. -747SP este modelul scurtat, i poate zbura mai mult i mai repede ca un 747-100. A fost construit pentru o pia de ni, ca un concurent pentru McDonnell-Douglas DC-10. Au fost produse doar 45 din care 12 rmn n uz, mai ales cu operatori din Orientul Mijlociu. -747-200 a adus motoare mai puternice, permindu-i s zboare distane mai lungi. Pentru acest model, s-a oferit posibilitatea extinderii etajului superior, dar doar KLM a realizat acest lucru. -747-200B este un model cu raz mai lung de aciune, de pn la 10.700 km -747-200C este un model convertibil rapid pasageri-marf, avnd u cargo mai mare pe lateral, u n bot, i scaune uor de scos. -747-200M (combi) este un model mixt pasageri-cargo, prima jumtate a avionului fiind rezervat pentru circa 200 de pasageri, fiind urmat de un perete despritor, restul punii fiind rezervat mrfii. -747-200F este modelul de marf, putnd transporta pn la 105 tone. n total au fost produse 393, din care 225 rmn n serviciu, att de pasageri ct i cargo. -747-300 s-a vrut iniial un avion trimotor de pasageri, care s fie n concuren cu Lockheed L-1011 i McDonnell Douglas DC-10. Proiectul a fost abandonat, iar clasificarea a fost dat pentru un model mbuntit de 747. Acesta avea etajul superior prelungit cu 7.1 m, vitez i autonomie crescut (Mach 0.85 respectiv 12.392 km). 81 au fost produse, din care 71 sunt n continuare n serviciu. -747-300SR este modelul pentru piaa intern japonez, fiind similar cu 747-100SR, doar c, datorit lungimii mai mari a etajului superior, se ofer spaiu pentru peste 600 pasageri -747-300M este modelul combi, putnd transporta att marf ct i pasageri, dovedindu-se foarte util pe rutele cu puini pasageri dar foarte mult cargo. 8 -747-400 este modelul n producie, avnd foarte multe modificri, printre care lungirea aripilor cu 1.8m, adugarea de dispozitive winglet de 1.8 m, rezervoare suplimentare (n coad), motoare mbuntite, un interior nou, i instrumente de zbor digitale, reducnd numrul piloilor la 2. Se ofer versiunea ER i ERF, cu autonomie sporit suplimentar, modele F (cargo), i modele BCF (Boeing Converted Freighter), conversii din avion de pasageri n avion de marf. 627 au fost produse, cu 46 comenzi nc nelivrate. -747-400 LCF (Dreamlifter) este un model construit de Boeing pentru transportul de fuselaje de avion. A fost construit prin extinderea dimensiunilor fuselajului avionului, i este folosit pentru programul Boeing 787. Nu este oferit spre vnzare, ci este doar pentru uz intern. 4 au fost produse. -747-8 este modelul propus de Boeing, care va fi lansat n 2009. Motoarele i instrumentele de zbor vor fi preluate de la Boeing 787. n plus, va fi lungit la 76.4 m, devenind cel mai lung avion de linie, i va fi dotat cu aripi noi, pentru capacitate sporit. Este primul avion pentru care varianta principala este cea cargo, varianta de pasageri fiind oferit ca produs secundar. Modelul de marf (747-8F) transport 140 t de marf, incluznd ua frontal. Modelul de pasageri (747-8I) este oferit ncepnd cu 2010. n total, au fot comandate 87 de avioane 747-8 din care 24 de pasageri. n plus, numeroase modele sunt folosite ca avioane particulare sau de transport oficial. Avionul despuiat(cutaway airplane):Boeing 747-200B 9 2.Caseta tehnic Un avion Boeing 747 are peste 6 milioane de pri/componente, jumtate din ele fiind elemente de prindere i 274 km de cabluri. Modelele iniiale erau dotate pentru transportul sub arip a 5 motoare, unul fiind transportat ocazional ca pies de schimb n cazul n care un alt avion s-a defectat pe un aeroport care nu deinea un motor disponibil. mbuntirea tehnologiei motoarelor a dus la eliminarea acestei funcii. Caseta tehnic B747 747-100747-200B747-300747-400747-400ER747-8I Piloi32 Pasageri366 (3 clase)416 (3 clase) 467 (3 clase) Lungime70.6 m76.4 m Lungime aripi59.6 m64.4 m68.5 m nlime19.3 m19.4 m19.4 m Mas proprie 358,000 lb 162,400 kg 174,000 kg178,100 kg178,756 kg164,382 kg185,972 kg Mas maxim autorizat la decolare (MTOW) 333,390 kg377,842 kg377,842 kg396,890 kg412,775 kg439,985 kg Vitez de croazier Mach 0.84 (555 mph, 895 km/h, 481 knots la FL350) Mach 0.85 (567 mph, 913 km/h, 487 knots) Mach 0.855 (567 mph, 913 km/h, 490 knots) Vitez maxim Mach 0.89 (587 mph, 945 km/h, 510 knots) Mach 0.92 (608 mph, 977 km/h, 527 knots) Necesar pist la MTOWN/A 10,466 ft (3,190 m) 10,893 ft (3,320 m) 9,902 ft (3,018 m) 10,138 ft (3,090 m) N/A Autonomie 5,300 mile nautice (nm) (9,800 km) 6,850 nm (12,700 km) 6,700 nm (12,400 km) 7,260 nm (13,450 km) 7,670 nm (14,205 km) 8,000 nm (14,815 km) Capacitate combustibil 48,445 US gal (183,380 L) 52,410 US gal (199,158 L) 57,285 US gal (216,840 L) 63,705 US gal (241,140 L) 57,285 US gal (216,840 L) Consum maxim spcific la MTOW (capacitate/autonomie) (18.7 L/km) (15.7 L/km) (16.1 L/km) (16.1 L/km)(17.0 L/km)(14.6 L/km) Motoare (x 4) PW JT9D-7A GE CF6-45A2 RR RB211-524B2 PW JT9D-7R4G2 GE CF6-50E2 RR RB211-525D4 PW JT9D-7R4G2 GE CF6-80C2B1 RB211-524D4 PW 4062 GE CF6-80C2B5F RR RB211-524H PW 4062 GE CF6-80C2B5F GEnx-2B67 10 3.Avionul in trei vederi 11 4. Descriere tehnic a subansamblelor principale Forma exterioar a avionului, dimensiunile, motorizarea, organizarea structural a componentelor sale i influeneaz direct performanele. Avionul este un aparat complex alctuit n mod normal din patru subsisteme: 1.structura de rezisten 2.sistemul de propulsie 3.echipamentele de bord i aparatele de comand a zborului 4.instalaiile i mecanizarea aeronavei n general, un avion este alctuit din urmtoarele pri principale: aripa cu dispozitivele sale de sustentaie, fuzelajul, ampenajele orizontal i vertical cu prile lor mobile, trenul de aterizare i sistemul de propulsie. Prile mobile ale avionului sunt: eleroanele, profundorul, direcia, flapsurile, voleii, frna aerodinamic i compensatoarele. Structura unui avion civil Aparatura de bord este alctuit din: sisteme pentru controlul zborului, sisteme pentru controlul funcionrii motoarelor, sisteme de navigaie aerian, aparatur radio/radiolocaie. Acionarea comenzilor avionului se realizeaz prin intermediul instalaiilor hidraulice i pneumatice. Eseniale pentru zborul avionului sunt i instalaiile de alimentare cu combustibil i ulei, instalaiile electrice, de antigivraj (dezgheare), sanitar, de izolaie termic i fonic, climatizare i comenzile agregatelor aeronavei, echipamentul de dirijare. Comanda sistemului de propulsie i a comenzilor prilor sale mobile asigur manevrarea aeronavei. 12 Comanda traciunii se realizeaz prin maneta de gaze care acioneaz sistemul de propulsie. Comenzile prilor mobile sunt asigurate prin man, paloniere, flapsuri, frne, etc. De exemplu, acionarea manei nainte i napoi implic bracarea profundoarelor n sus i n jos, fapt care duce la o micare a avionului n sus sau n jos. Micarea manei spre stnga sau dreapta acioneaz eleroanele de pe aripi, ducnd la o micare de ruliu (rotaie) n jurul axei longitudinale. Clcarea palonierelor (pedalelor) spre stnga sau dreapta acioneaz direcia avionului n lateral. Ceea ce trebuie reinut ns, este c manevrarea aeronavei se face prin acionarea combinat a diferitelor comenzi. Cabina de pilotaj 13 Aripa n zborul aerodinamic, bazat pe fora portant, cea mai important parte a avionului este aripa. mpreun un ampenajele, aripa asigur sustentaia, stabilitatea i manevrabilitatea avionului. n general aripa este compus din structura de rezisten, nveli exterior, rezervoarele integrate de combustibil, aparatura hidro-pneumatic aferent comenzilor. Sub arip se instaleaz trenul principal de aterizare al avionului, sistemul de propulsie, acroaje speciale rachete, bombe sau rezervoare lrgabile. Elementele constructive ale unei aripi de avion obinuite sunt: lonjeroanele, lisele, nervurile, panourile de nveli i alte piese componente, de rigidizare (ex: montani) folosite pentru transmiterea eforturile ntre arip i fuzelaj sau ntre tronsoanele aripii. Aripile cu cel puin dou lonjeroane mpreun cu nveliul formeaz chesonul de rezisten, care are sarcina de a prelua eforturile aerodinamice i mecanice la care este supus aripa. Cheson de rezisten Componentele principale ale chesonului Lonjeroanele sunt elemente de rigidizare aezate de-a lungul aripii, care preiau cea mai mare parte din forele i momentele ce acioneaz asupra acesteia. Au aspectul unei grinzi consolidate alctuite din tlpi (profile corniere) i inim (platband), mbinate ntre ele cu nituri. Sunt realizate de regul din materiale rezistente la ncovoiere i rsucire: duraluminiu, titan, oeluri speciale. Nervurile sunt elemente de rigidizare transversal a aripii, montate de obicei perpendicular pe bordul de atac al aripii. Nervurile au rolul de a pstra forma aripii i de a transmite solicitrile aerodinamice la lonjeroane i lise. Pot fi nervuri simple sau nervuri de for, 14 acestea din urm avnd rolul suplimentar de a prelua forele concentrate datorate diverselor echipamente i instalaii acroate de aripi. Lisele sunt elemente de rigidizare montate n lungul aripii cu rolul de a prelua solicitrile axiale datorate ncovoierii aripii. Ele trebuie s fie rezistente la ntindere i compresiune i mresc rezistena nveliului la deformaie. Sunt obinute tehnologic prin extrudare sau ndoire i sunt alctuite din duraluminiu, aliaje pe baz de titan sau oel inoxidabil. nveliul aripii are rolul de a menine forma sa i este realizat din tabl de duraluminiu sau aliaje pe baz de titan, magneziu etc. nveliul este solicitat la eforturi de ncovoiere i rsucire. Ele este prins de celelalte elemente prin nituri. Dac distana dintre lise este mic se folosete pentru rigidizarea nveliului tabl ondulat. mbinarea tablei ondulate cu nveliul se poate face prin metoda suduri, nu prin nituire. Dac aripa are grosime mic, nveliul se poate realiza prin panouri monolit. Construcia unei astfel de aripi se realizeaz prin mbinarea panourilor dintr-o singur bucat. La aripile cu grosime foarte mic, spaiul interior nu mai cuprinde elemente de rigidizare, ci este umplut cu structur de tip fagure sau cu alt material compozit, rezultnd o structur compact, cu rezisten mecanic mare. Fuzelajul Fuzelajul (din francez fuselage) este partea aeronavei n care este plasat cabina piloilor, cabina pasagerilor, ncrctura de transport i cea mai mare parte a echipamentelor i instalaiilor de bord. El reprezint corpul central de care se leag aripa, ampenajele i trenul de aterizare. Fuzelajul trebuie s aib o rezisten la naintare minim. De aceea forma sa trebuie s fie aerodinamic, s aib ct mai puine proeminene, suprafaa "splat" de curentul de aer s fie bine finisat i cu ct mai puine ondulaii. Fuzelajele tip coc sunt cele mai folosite n prezent n construcia aerospaial, ele s-au impus definitiv odat cu apariia motoarelor turboreactoare. Elementele principale ale fuzelajelor de tip coc sunt: structura longitudinal format din lonjeroane i lise, structura transversal format din cadre, i nveliul rezistent. Structura fuzelajului 15 Se folosesc n prezent la aeronave dou tipuri de fuzelaje tip coc: -semimonococ cu structur format din lonjeroane puternice i dintr-o reea rar de lise i nveli subire -semicoc, structura constnd dintr-o reea deas de lise, lonjeroane false (lise rigidizate) i nveli subire. Fuzelajele tip coc sunt rigidizate cu ajutorul unor perei i podele care formeaz mpreun cu restul structurii diverse compartimente folosite pentru amplasarea echipamentelor i instalaiilor de bord, pentru depozitarea ncrcturii de transport. Ampenajele Structura ampenajului orizontal vzut "de sus" Ampenajele sunt elemente care reprezint pentru aeronav organele de echilibru, stabilitate i comand. Dup modul cum sunt construite depinde n mare msur capacitatea de manevr a aeronavei. Se compun de regul din ampenajul orizontal format din stabilizator (partea fix) i profundor (partea mobil) i ampenajul vertical format din deriv(partea fix) i direcie(partea mobil). La aeronavele supersonice se instaleaz cteodat dou ampenaje verticale, iar stabilizatorul are numai parte mobil, fiind realizat dintr-o singur bucat. n configuraia clasic stabilizatorul este plasat n spatele aripii, dar la avioanele de vntoare moderne poate apare n faa sa, rezultnd aa-zisa configuraie "canard" (ra) . Motor turboreactor cu dublu flux

Motoarele turboreactoare cu dublu flux - denumite generic turboventilatoare - sunt de fapt turboreactoare modificate. Ele se caracterizeaz prin existena a dou fluxuri de curgere paralele: unul secundar, de aer, antrenat de un ventilator montat pe acelai ax cu compresorul de joas presiune a turbinei, care mbrac fluxul de aer primar (interior) format din gaze de ardere. 16 Traciunea MTR-DF este suma traciunilor rezultate de cele dou fluxuri. Nu trebuie uitat c ventilatorul are rol de propulsie, funcionnd ca o elice. Un sistem MTR-DF este prezentat n desenele alturate. 17 5.Devizul de greutai i epura de centraj Stabilirea greutii unei aeronave respectiv a componentelor sale ca i repartiia acestora peavionsuntesenialepentruunproiectnountructacestedatesereflectntoateevalurile ulterioare care privesc performanele ca i proiectul de detaliu al avionului.Pentrufazadeanteproiectserecurgederegullaestimri.Douproceduripotfi menionate n aceast ordine de idei: Primul procedeu este purstatistic i const din valorificareaexperieneide construcie anterioare. Aceast cale, de altfel foarte comod, are dezavantajul c introduce un anume grad de aproximare sau nesiguran n selectarea valorilor unor parametri - fapt de altfel de ateptat de la unasemeneaprocedeu...Statistici"individualizate"pecategoriimairestrnsedeavioanepot conduce totui la rezultate de ncredere.Aldoileaprocedeu,(semi-)analitic,ncearcsevaluezegreutile-celpuinpentru subansambleleprincipale(arip,fuzelaj,ampenaje)-pebazaunorcalculederezisten elementareporninddelaparametrigeometricidejafixaiiaplicndcriteriideproiectarede ordin general.Procedeularedesigurlimiteevidente...DupcumsetiedinRezistenamaterialelor, singurelecorpuricarepotfireprezentateprinformulesimpledeverificare/dimensionaresunt barele;avionulestensostructurcomplexireducereaacesteialaunmodelsimpludetip bareste,totui,forat.Pedealtparte,ooperaiededimensionarepermitedoardefinirea elementelorprimarederezistencastructur"optim";pentruevaluarea"restului"structurii, ntr-unasemeneaprocedeuseintroducdiverifactoridecoreciepentrustructura"neoptim" respectiv pentru structura "secundar", ceea ce las locul unor aproximri inevitabile.Oliteraturdestuldebogatexistnlegaturcusubiectul"gravimetriepreliminar". Aici se vor da unele principii ilustrative...Dup[Sechler],nevaluareagreutiicomponentelormajorealeavionuluisepornete, oarecumnatural,deladoiparametriprestabilii;acetiasuntGmax(asimilatcu"designgross weight") respectiv Gu (greutatea "operaional"). Gmax se fixeaz apriori pe baza datelor statistice; alternativ, se poate proceda astfel: Se pornete cu Gu care, pentru un tip de avion anume, poate fi stabilit foarte riguros. Mai departe, n funcie de categoria avionului, din date statistice se selecteaz raportul Gu/Gmax (pentru avioane n general, acesta este cuprins ntre (25-40)%...); din acesta rezult nsui Gmax. Grup / Subgrup% GmaxObservaii G0/Gmax40-60 aripa13-17 coada1,5-2,5 Tren de aterizare(2)5,5-8,8 Tren de aterizare principal 5-8 Roata de coada0,5-0,8 Tren de aterizare(3)5,5-9,5 Tren de aterizare principal 4-7 18 Roata de coada1,5-2,5 Ansamblul motor15-27 Motoare 10-20 Elice 2-4 Accesorii motor1-2 Sisteme de control0,1-0,4 Sistem de pornire0,3-0,9 Sistem de ulei1,5-2,5 Sistem de lubrifiant0,3-0,6 Suprafee de comand 1-2 Echipament standard 4,5-7,2 Instrumente 0,5-1,2 Echipament electric2-3 Echipamet de comunicare 2-3 Instalaie de dezghe0,06 Mobil 4-10 Greutate pe pasager45-85 daN/pax Combustibil i ulei rezidual 15 daN/motor Gu/Gmax20-40 Echipaj/pasageri80-20=100 daN/pax ncarcare necesar(ap i mncare) greutate pe pasager 0,3-0,61,5-4,0 daN/pax ( ) ( ) ( )0.4 0.1 1.00.557 0.649 0.5 0.1 40.0051( ) / 1 cos 2.102 10wing dg z w cswrootW WN S A t c S lb = + A = ( )0.25 0.11.00.639 0.10 0.75 1.0 0.704 0.166 30.0379 1 cos 1 3.664 10w ehorizontal uht dg z ht t y ht htailh hF SW K W N S L K A lbB S| | | |= + A + = ||\ . \ . ( ) ( ) ( )0.225 1 0.50.556 0.536 0.5 0.5 0.857 0.35 30.0026 1 / cos / 3.121 10vertical t v dg z t vt z vt vroottailW H H W N L S K A t c lb = + A = ( ) ( )0.100.50.040.5 0.302 40.3280 1 1.658 10fuselage door Lg dg z f wsLW K K WN L S K lbD| |= + = |\ . 0.888 0.25 0.4 0.321 0.5 0.1 30.0106 3.14 10main mp l l m mw mss stalllanding gearW K W N L N N V lb= = 0.646 0.2 0.5 0.45 30.032 1.18 10nose np l l n nwlanding gearW KW N L N lb= = 19 dgW -design gross weight(Ib) zN -ultimate load factor=1,5*limit load factor=3,75 wS -suprafaa aripii=249 m2 A-alungirea aripii=52 /tip rootc c = -raport de trapezoidalitate A-aripa la 25% MAC cswS suprafaa de control (wing-mounted) 2226.6 ft=1uhtK =wF -laimea fuselajului n zona ampenajului orizontal =173.58 in=14.465 ft hB -anvergur ampenaj orizontal=3.57 htS -aria cozii orizontale 2fttL -lungimea cozii=69,33 ft yK -unghiul de tangaj 0.3tL ~/ 0.0t vH H =vtS -aria cozii verticale 2ftdoorK =1 L-lungimea fuselajului =115 ft D-diametrul fuselajului=23,06 ft zK -unghiul de giraie LgK =1 fS -aria feselajului mpK =1 lW -greutatea trenului de aterizare 1.5l gearN N = mL -lungimea trenului de aterizare principal=77,69 in mwN -numarul de roi ale trenului de aterizare principal mssN -numarul de amortizoare de oc npK =1 nL -lungimea trenului de aterizare principal nwN -numarul de roi la trenul de aterizare din fa Momente de inerie 20 Geometria aripii 1)Sistem de referinta Gross Wing ( )( )( )22 622 722 62 2.297 101.27 102 9.285 10AVx xAVy yAVz zGJ k bgGJ k L HgGJ k b Lg= = = + = = + = 21 Prin conventie consideram aripa completa de la o extremitate la cealalta (conceptul gross wing). Deci suprafata de referinta a acesteia va cuprinde planurile si partea fictiva din fuzelaj ce le conecteaza.In cazul aripilor de alungire relativ mica, unele metode de calcul din aerodinamica impun considerarea planurilor extremale (net wing). In acest caz, caracteristicile aripii rezulta din interactiunea aripa-fuzelaj. Vom introduce in continuare un sistem de referinta propriu al aripii Oxyz astfel: axa Ox orientata dupa coarda profilului din planul de simetrie, cu originea in varful aripii si axa Oz perpendiculara pe prima etc. Introducem de asemenea si o linie de referinta proprie a aripii prin conventie linia 25% CMA si presupunem ca torsiunea aripii e definita in raport cu aceasta linie. 2)Geometrie generala Aripa este descrisa de urmatorii parametri generali: -Conturul aripii se refera la aripa in planul xOy -Anvergura aripii (2b, in cazul nostru 17.53m), C0, Ce (anume coarda in planul de simetrie si respectiv coarda la extremitate. -Unghiul de sageata ( in cazul nostru aproximativ = 0) unghiul dintre proiectia liniei sfert de coarda si axa Oy. -Unghiul diedru () unghiul dintre proiectia liniei sfert de coarda in planul yOz si axa Oy. 3)Parametri generali -Suprafata aripii definita geometric prin urmatoarea formula, in care C(y) este distributia de corzi in anvergura: () ()

-Raportul de trapezoiditate:

Observatie: r1 ! -Alungirea, definita ca raportul dintre patratul anvergurii si suprafata aripii: ()

4)Parametri derivati -Coarda medie geometrica este coarda unei aripi dreptunghiulare avand aceeasi anvergura si suprafata ca aceasta (geometric echivalenta): 22

Cu aceasta, alungirea se mai scrie:

-Aripa echivalenta, coarda medie aerodinamica. Fortele aerodinamice de pe aripa razulta din distributia de presiuni; in particular, aceste forte se pot reprezenta prin coeficientii locali de portanta/rezistenta/moment pe sectiunile (profilele) aripii. Pentru aerodinamica generala a avionului e important sa se dispuna de o reprezentare sintetica a intregii aripi. In acest sens definim aripa aerodinamic echivalenta, drept o aripa dreapta netorsionata, de aceeasi suprafata ca si aripa data. Pe aceasta avem formulele:

De aici vom avea: ()

Pozitia acesteia in anvergura e determinata (grafic) de valoarea coardei insasi, si analitic se calculeaza cu formula:

()

-Focarul aripii se defineste analog cu focarul unui profil: este un punct din planul xOz in raport cu care coeficientul de moment al aripii este constant cu incidenta aripii pana la valoarea CZmax in regim subcritic. Prin urmare, momentul se scrie:

Pentru aripi cu sageata moderata, focarul unei semiaripi poate fi identificat cu buna aproximatie cu sfertul de coarda al CMA corespunzatoare. Pentru o aripa trapezoidala, coordonatele F se calculeaza dupa formulele:

()

()

23 Focarul general al aripii coincide cu proiectia focarului oricarui semiplan pe planul de simetrie al avionului xOz. 5)Aripi simplu trapezoidale formule de calcul In acest caz, se pot stabili formule de calcul simple in care apare doar raportul de trapezoiditate:

( ) -F si CMA se pot determina printr-un procedeu grafic simplu. -O formula utila. Adesea cautam unghiul de sageata la bordul de atac/fuga sau la o linie oarecare. Cu procedee geometrice elementare se stabileste urmatoarea formula de trecere de la linia definita de o abscisa a1[%] C(y) la o alta a2[%] C(y):

( )() ( )( )( ) Calcul arip Boeing 747-200B 28.452bb m = = 4064eC = mm=4.064 m=160 in 013462 C = mm=13.462 m=530 in 013.4623.324.046eCrC= = = ( )028.452 4982eC CS+ = = m2 ( )227.13bS = = 5 > folosesc Gross-Wing 4.372SCMGb= = m 24 ( )202 19.653 1r rCMA Cr r+ += =+m 2 6.052zCot= =+ Calcul ampenaj orizontal 11.12oobb = = m 2540eC = mm=2,540 m=100 in 09906 C = mm=9,906 m=390 in ( )0 2692e ooC C bS m+ = =03.9oeCrC= = ( )227.14oobS = = Calcul ampenaj vertical 10.412vvbb = =3.962eC m =013.56 C m =( )0 291.202e vvC C bS m+ = = 03.42veCrC= =( )22 2.37vvbS = = 25 Diagrama de manevr i rafal Avionul n resurs - Factor de sarcin Se consider avionul ntr-o evoluie simetric n plan vertical (resurs). Se presupune avionul raportat la un sistem central. Forele se introduc n modul uzual; pentru simplificare, traciunea s-a reprezentat pe direcia axei longitudinale a avionului, etc. Ecuaiile de micare se scriu prin proiecii pe direcii legate de vitez. La acestea se adaug ecuaia de momente fa de axa de tangaj. Conform cu normele, evoluia se presupune stabilizat, prin urmare aceasta din urm se reduce la o condiie de echilibru. 26 Maisusamintrodus,n conformitatecudefiniiileuzuale,factoruldesarcin(propriu-zis) n respectiv factorul de sarcin "secundar" (factor "de accelerare") n'.Cu aproximaii uzuale ecuaiile se reduc la cele cunoscute'; P nG T R n G = = Definiii FAR:Redm textul din FAR-25 25.321 Generala) Flight load factors represent the ratio of the aerodynamic force component (acting normal to the assumed longitudinal axis of the airplane) to the weight of the airplane. A positive load factor is one in which the aerodynamic force acts upward with respect to the airplane Aadar, notm: 2cos sin2z N zN P R VSC n Go o = + = = Prin urmare scriem 2/ 2zPn SVCG = = sau2/ 2LPn SVCG = = 27 Diagrama de manevr i rafal Calcule1 5110002.1 2.142.423 10 4500n > + = + 12.5 3.8 n s s1n adoptat este 2.6 2 10.4 1.04 n n = =2n adoptat este 1.1 max247.64szG mVSC so= =11max276.81A szn G mV V nSC so= = =( ) 27.7 107.41CEG daN mVS m s| |> = |\ . cV adoptat este 110 m/s 1.25cDcVVV V > `+ A ) DV adoptat este 130m/s 2max262.31Gzn G mVSC s = = 28 Diagrama de manevr i rafal 12-1-23VS VA VDVG2.6VCA CDS1.1EFG B' C'D'D'' C''B'' nV Profil Wing Root Airfoil Wing Tip Airfoil Boeing 747-200 (E-4, C-25)BAC 463 to BAC 468BAC 469 to BAC 474