Kůže (letectví) - Skin (aeronautics)
The kůže z letadlo je vnější povrch, který pokrývá většinu svého křídla a trup.[1] Nejčastěji používané materiály jsou hliník a slitiny hliníku s jinými kovy, včetně zinek, hořčík a měď.
Dějiny
Jak postupovalo dvacáté století, stal se hliník základním kovem letadel. Blok válců motoru, který poháněl letadlo bratrů Wrightů v Kitty Hawk v roce 1903, byl jednodílný odlitek ze slitiny hliníku obsahující 8% mědi; hliníkové vrtulové listy se objevily již v roce 1907; a hliníkové kryty, sedadla, kapoty, lité držáky a podobné díly byly na začátku první světové války běžné.
V roce 1916 navrhl L. Brequet průzkumný bombardér, který označil počáteční použití hliníku v pracovní konstrukci letadla. Na konci války spojenci a Německo použili hliníkové slitiny pro konstrukční konstrukci trupu a křídel.
Slitiny pro komponenty draku
Letadlo drak letadla byla nejnáročnější aplikací pro slitiny hliníku; zaznamenávat vývoj vysokopevnostních slitin také zaznamenávat vývoj draků. Dural, první vysoce pevná, tepelně zpracovatelná hliníková slitina, byl původně použit pro konstrukci tuhých vzducholodí, Německem a Spojenci během první světové války. Dural byl slitina hliník-měď-hořčík; vznikl v Německu a ve Spojených státech byl vyvinut jako Alloy 17S-T (2017-T4). Používal se především jako plech a deska. Slitina 7075-T6 (mez kluzu 70 000 psi), slitina Al-Zn-Mg-Cu, byla představena v roce 1943. Od té doby byla většina leteckých konstrukcí specifikována ve slitinách tohoto typu. . První letadlo navržené v 7075-T6 byl hlídkový bombardér P2V námořnictva. V roce 1951 byla vyvinuta slitina s vyšší pevností stejné série, 7178-T6 (mez kluzu 78 000 psi); obecně nevytlačil 7075-T6, který má vynikající lomovou houževnatost. Slitina 7178-T6 se používá především u konstrukčních prvků, kde je při tlakovém zatížení kritický výkon.
Slitina 7079-T6 byla představena ve Spojených státech v roce 1954. V kovaných sekcích tlustých přes 3 palce poskytuje vyšší pevnost a větší příčnou tažnost než 7075-T6. Nyní je k dispozici v plechu, desce, výliskech a výkovcích.
Slitina X7080-T7 s vyšší odolností proti korozi napětím než 7079-T6 je vyvíjena pro silné součásti. Protože je relativně necitlivý na rychlost kalení, lze v silných částech vyrábět dobré pevnosti s nízkým napětím při kalení.
Opláštění hliníkových slitin bylo původně vyvinuto ke zvýšení odolnosti plechu 2017-T4 proti korozi a tím ke snížení požadavků na údržbu hliníkových letadel. Povlak na plechu 2017 - a později na 2024-T3 - sestával z hliníku komerční čistoty metalurgicky spojeného s jedním nebo oběma povrchy plechu.
Elektrolytická ochrana přítomná za mokra nebo za vlhka je založena na znatelně vyšším elektrodovém potenciálu komerčně čistého hliníku ve srovnání se slitinou 2017 nebo 2024 v temperaci T3 nebo T4. Když se objevila 7075-T6 a další slitiny Al-Zn-Mg-Cu, byla vyvinuta slitina 7072 z hliníku a zinku, která poskytuje relativní elektrodový potenciál dostatečný k ochraně nových silných slitin.
Vysoce výkonná letadla navržená od roku 1945 však ve velké míře využívaly struktury kůže vyrobené z tlustého plechu a výlisků, což bránilo použití vnějších povrchů. Ve výsledku se zvýšily požadavky na údržbu a tyto stimulovaly výzkumné a vývojové programy hledající slitiny s vyšší pevností se zlepšenou odolností proti korozi bez opláštění.
Odlitky ze slitiny hliníku se tradičně používají v konstrukčních konstrukcích letadel, jako jsou držáky kladek, kvadranty, zdvojovače, spony, potrubí a vlnovody. Rovněž byly značně použity ve složitých tělesech ventilů hydraulických řídicích systémů. Filozofií některých výrobců letadel je stále specifikovat odlitky pouze v místech, kde selhání dílu nemůže způsobit ztrátu letounu. Redundance v kabelových a hydraulických řídicích systémech „umožňuje“ použití odlitků.
Technologie odlévání udělala v posledním desetiletí velký pokrok. Časem uznávané slitiny jako 355 a 356 byly upraveny tak, aby poskytovaly vyšší úrovně pevnosti a tažnosti. Pro slitiny prémiové pevnosti byly vyvinuty nové slitiny jako 354, A356, A357, 359 a Tens 50. Vysoká pevnost je doprovázena zvýšenou strukturální integritou a spolehlivostí výkonu.
Elektrické odporové bodové a švové svařování se používá ke spojování sekundárních konstrukcí, jako jsou kapotáže, kryty motorů a zdvojovače, s přepážkami a plášti. Problémy s kontrolou kvality vedly k nízkému využití svařování elektrickým odporem pro primární konstrukci.
Ultrazvukové svařování nabízí některé ekonomické výhody a výhody kontroly kvality spojování výroby, zejména u tenkých plechů. Tato metoda však dosud nebyla v leteckém a kosmickém průmyslu rozsáhle vyvinuta.
Lepení je běžnou metodou spojování v primárních i sekundárních strukturách. Jeho výběr závisí na konstrukční filozofii výrobce letadel. Osvědčilo se při připevňování výztuh, jako jsou části klobouku k plechu, a čelní plechy k voštinovým jádrům. Lepení také odolalo nepříznivým expozicím, jako je ponoření do mořské vody a atmosféry.
Fúzní svařované hliníkové primární struktury v letadlech prakticky neexistují, protože použité vysokopevnostní slitiny mají nízkou svařitelnost a nízkou účinnost svarových spojů. Některé slitiny, například 2024-T4, mají také sníženou odolnost proti korozi v zóně ovlivněné teplem, pokud jsou ponechány ve svařovaném stavu.
Vylepšené procesy svařování a svařitelné slitiny s vyšší pevností vyvinuté během posledního desetiletí nabízejí nové možnosti svařovaných primárních konstrukcí. Například svařitelnost a pevnost slitin 2219 a 7039 a pájitelnost a pevnost X7005 otevírají nové možnosti pro konstrukci a výrobu leteckých konstrukcí.
Lehké letadlo
Lehká letadla mají draky převážně celohliníkové semi-monokokové konstrukce, avšak několik lehkých letadel má trubkovou nosnou konstrukci nosnou s tkaninou nebo hliníkovým pláštěm nebo obojím. Hliníkový plášť má obvykle minimální praktickou tloušťku: 0,015 až 0,025 palce Ačkoli požadavky na konstrukční pevnost jsou relativně nízké, pokožka potřebuje středně vysokou mez kluzu a tvrdost, aby se minimalizovalo poškození povrchu kameny, úlomky, nástroji mechaniky a obecnou manipulací. Dalšími primárními faktory při výběru slitiny pro tuto aplikaci jsou odolnost proti korozi, cena a vzhled. Slitiny 6061-T6 a Alclad 2024-T3 jsou primární volby.
Plášť na lehkých letadlech nedávného designu a konstrukce je obecně alclad 2024-T3. Vnitřní struktura zahrnuje nosníky, nosníky, přepážky, prvky tětivy a různé připojovací tvarovky vyrobené z hliníkových výlisků, tvarovaného plechu, výkovků a odlitků.
Nejběžnější slitiny pro extrudované prvky jsou 2024-T4 pro profily o tloušťce menší než 0,125 palce a pro všeobecné použití a 2014-T6 pro silnější a silněji namáhané profily. Slitina 6061-T6 má značné využití pro vytlačování vyžadující tenké profily a vynikající odolnost proti korozi. Alloy 2014-T6 je primární kovací slitina, zejména pro podvozek a hydraulické válce. Slitina 6061-T6 a její kovací protějšek 6151-T6 se často používají v různých tvarovkách z důvodu hospodárnosti a zvýšené korozní výkonnosti, když nejsou díly příliš namáhané.
Slitiny 356-T6 a A356-T6 jsou primární odlévací slitiny používané pro konzoly, zvonové kliky, kladky a různé armatury. Kola se vyrábějí z těchto slitin jako trvalé formy nebo odlitky do písku. Odlitky ze slitiny A380 jsou také uspokojivé pro kola pro lehká letadla.
Pro málo namáhané konstrukce v lehkých letadlech slitiny 3003-H12, H14 a H16; 5052-0, H32, H34 a H36; a 6061-T4 a T6 se někdy používají. Tyto slitiny jsou také primární volbou pro palivové nádrže, mazací oleje a nádrže na hydraulický olej, potrubí a trubky a držáky nástrojů, zejména tam, kde je požadováno svařování. Slitiny 3003, 6061 a 6951 se hojně používají v pájených tepelných výměnících a hydraulickém příslušenství. Nedávno vyvinuté slitiny, jako 5086, 5454, 5456, 6070 a nové svařitelné slitiny hliník-hořčík-zinek, nabízejí oproti dříve uvedeným výhodám pevnostní výhody.
Montáž plechů lehkých letadel se provádí převážně nýty ze slitin 2017-T4, 2117-T4 nebo 2024-T4. Samořezné šrouby do plechu jsou k dispozici ze slitin hliníku, ale k dosažení vyšší pevnosti ve smyku a jízdních vlastností se běžně používají šrouby z oceli pokovené kadmiem. Slitina 2024-T4 s anodickým povlakem je standardem pro hliníkové šrouby, šrouby a matice vyrobené podle vojenských specifikací. Slitina 6262-T9 je však pro ořechy lepší, protože má virtuální odolnost vůči praskání korozí napětím.[2]