Каркас и крепеж

Сплавы алюминия и сталь — основные металлы, используемые в конструкции крыла.
Основным материалом балок, идущих на каркас дельтаплана, являются трубы из дюралюминия Д16Т. При малой плотности он обладает высокими прочностными характеристиками. В обычных условиях сплав имеет хорошую коррозийную стойкость, которая может быть повышена за счет анодирования, но чувствителен к концентраторам напряжений. Небольшая трещина может быстро вызвать разрушение всей детали. К этому же может привести и небрежно, с рваными кромками, выполненное отверстие.

Чтобы не допускать ошибок в выборе нужного материала, необходимо познакомиться с маркировкой, выбиваемой на заготовках. Так, для деформируемых сплавов на основе алюминия буква М (мягкий) означает отожженный, Т (термически обработанный) — после закалки и естественного старения, Т1 — после закалки и искусственного старения, Н — нагарто-ванный, ТН (термообработанный, нагартованный) — нагар-тованный после закалки и естественного старения, например Д16ТН.
Кроме сплава Д16 в конструкции дельтаплана используются также сплавы Д1, В95, АМгб. Все они, как и сплав Д16, близки по своим физико-химическим свойствам, обладают небольшой плотностью, в три раза меньшей, чем у стали.

По прочностным характеристикам сплав В95 несколько превосходит, а Д1 и АМгб уступают сплаву Д16. АМгб выделяется своей пластичностью, поэтому он рекомендован для рукоятки управления на учебных аппаратах. Жесткие посадки, характерные для новичков, смягчаются за счет деформации рукоятки. Образующиеся прогибы труб легко выправляются от руки. Конкретные характеристики круглых и каплевидных труб из алюминиевых сплавов, выпускаемых нашей промышленностью, указаны в ГОСТ 18475—73.

Выросла нагрузка на плавающую поперечину, повысились и требования, предъявляемые к прочности труб. Для дельтапланов обычной схемы при длине полупролета до 2,8 м должны использоваться трубы размером 40X1.5 мм, а при длине от 2,8 до 3,15 — 45X1,5 мм. Для изготовляющихся в настоящее время дельтапланов эти размеры должны быть несколько иными: при полупролете поперечины до 2,8 м — 45X 1.5 мм, от 2,8 до 3,0 м — 48X 1,5 мм, от 3,0 до 3,15 м — 50Х 1,5 мм, от 3,15 до 3,3 м — 52Х 1,5 мм.
В современных аппаратах, имеющих большое удлинение, размер поперечной балки иногда превышает 6 м. Самой нагруженной балкой стала поперечная. Для нее сейчас используют самые прочные трубы в каркасе, так как на первых аппаратах были отмечены случаи разрушения поперечной балки. В целом надо отметить, что тонкостенные трубы, применявшиеся в ранних конструкциях, с переходом пилотов к полетам в термических потоках, к выполнению фигур высшего пилотажа типа петли Нестерова, перестали удовлетворять требованиям, предъявляемым к их прочности. Если стандарт Рогалло рассчитывали, исходя из максимальной эксплуатационной перегрузки, равной 3, то спортивные аппараты должны выдерживать максимальные положительные перегрузки, равные 4, и отрицательные, равные 2. Последние зарубежные модели проверяются на перегрузки, троекратно превышающие нормы для стандартного класса.

Отдельные детали, крепеж и тросы в дельтаплане изготовляют из стали типа ЗОХГСА или ст. 45, а также нержавеющих сталей.

Все стали, кроме нержавеющей, необходимо защищать от коррозии (рис. 47, в). Это может быть нанесение защитного слоя методом цинкования или кадмирования. Чистота обработки поверхности металла также увеличивает стойкость против коррозии. Поэтому даже детали из нержавеющих сталей лучше шлифовать, а из стали 12Х18Н10Т подвергать электрохимической полировке.
Эти стали обладают высокими прочностными характеристиками. И хотя есть более прочные марки закаленных сталей, но они не рекомендуются для дельтапланов, так как хуже переносят ударные нагрузки.

Наиболее сильно повышают твердость при нормализации стали такие легирующие элементы, как кремний, марганец и никель. При этом они мало влияют на пластичность. Большинство легирующих элементов снижают ударную вязкость стали. Исключение составляет никель. Марганец и хром при содержании до 1% повышает ударную вязкость. Поэтому для высокопрочных болтов рекомендуется сталь ЗОХГСА, которая легирована хромом, марганцем и кремнием.

Важным силовым элементом конструкции является система тросовых растяжек. Нижние тросы в полете служат несущими, поэтому к их прочности предъявляются более высокие требования. Диаметр их должен быть не менее 2,5 мм, в то время как для верхних допустим 2,2 мм. Для аппаратов с большим удлинением и плавающей поперечиной боковые нижние тросы должны иметь диаметр не менее 3 мм и состоять из семи прядей по семи проволок в каждой или шести прядей по 19 проволок в каждой (типа КСАН — канат стальной, авиационный, нераскручивающийся). Обрыв нижних тросов в полете неминуемо приведет к аварии, поэтому на них не разрешается устанавливать тандемы или какие-либо разъемные соединения.

На передних нижних тросах должно быть пластиковое покрытие, предохраняющее пилота от травм при грубой посадке. Известно, что в авиационно-космической технике широко применяется в качестве конструкционного материала титан и его сплавы. Это объясняется его малой плотностью (4,5 г/см3), большой прочностью и высокой коррозийной стойкостью.

Австрийские спортсмены, готовящиеся к полету с Эвереста, использовали в конструкции титановые сплавы, создав аппарат массой всего в 7 кг. Необходимо знать, что пластинки из титана могут перетирать стальные коуши или «подрезать» болты, и учитывать это при конструировании.
Высокая стоимость не позволяет применять титан в дельтапланеризме в широких масштабах.
Как правило, наибольшие нагрузки дельтаплан испытывает не в полете, а при грубых посадках — ударах о землю и при транспортировке. Для спортивных аппаратов надо учитывать перегрузки, возникающие в парящих полетах от повышенной турбулентности атмосферы.

Отечественный и зарубежный опыт, подтвержденный расчетами, выработал определенные нормы и конструктивные требования к силовым элементам аппарата. Расскажем о них подробнее.

Одним из наиболее нагруженных мест в конструкции является боковой узел — место соединения поперечной и боковой труб. Этот узел воспринимает крутящие и изгибающие моменты, усилия от верхних и нижних боковых тросов и в то же время ослаблен отверстиями под болты диаметром 8 мм. Посадки с креном, когда аппарат встречает землю консольной частью боковой балки, подвергают этот узел дополнительным значительным нагрузкам. Эту часть боковой балки-трубы необходимо усиливать. Для этого в районе отверстия внутрь балки вставляют усилительные втулки или поперечные трубки с внутренним диаметром 8 мм, развальцованные в отверстиях под болт бокового узла.

При создании дельтаплана необходимо учитывать коррозийные характеристики используемых материалов. Коррозия усиливается, если образуется гальваническая пара с большой разностью потенциалов. В прил. 5 приводится гальванический ряд металлов и сплавов, разбитых на группы для определения допустимого сочетания.

Допустимым сочетанием, не образующим сильно корродирующую гальваническую пару, считается такое, при котором разность между номерами групп будет не более двух. Как видно из приложения, фосфатные и оксидные пленки покрытия раздвигают номера групп на единицу, а анодирование — на две. 

Смотрите также

Schleicher ASW-15 Спортивный планер
ASW-15 - спортивный планер стандартного класса, разработанный немецкой фирмой Schleicher (конструктор Gerhard Waibel). ASW-15, который впервые взлетел в 1968 году, был первым планером Шляйхера (Schlei ...

Предпосылки к возникновению
Проект самолета БЭЛЛА возник в связи с необходимостью значительного снижения эксплуатационных затрат за счет исключения из инфраструктуры авиационного обслуживания аэродромов. Разработка проекта легко ...

Авария советского дирижабля "Красная звезда"
Авария советского дирижабля "Красная звезда" (бывш. "Астра")  - 06.02.1921 Очередной полет дирижабля "Красная звезда" (бывш. "Астра") закончился аварие ...