The Unsung Hero of מטוסים

כל סנטימטר של החיצוני של המטוס מעוצב על ידי מרדף ללא רחמים של יעילות, בטיחות, ותועלת. בין משטחים מתואמים בקפידה, זנב צינור - החלק המקלט בחלק האחורי של הפתיל - לעתים קרובות מקבל פחות תשומת לב מאשר כנפיים או מנועים, אך העיצוב שלו משפיע ישירות על שריפת דלק, יציבות טיסה, וקיבולת תחבורה מודרנית חייב לשרת משימות כפולה: נוסעים או משא תוך השגת מטרות סביבתיות יותר ויותר, כמו גם לחץ קריטי, כמו גם על מנת לחקור את מרכזי של כלי תחבורה.

הבנת ה- Tail Cone: Location and Functions

הזנב הוא המרכיב המבני ביותר של הפתיחת, בדרך כלל מתחיל גניבת הלחץ האחורי ראש והרחבה לטיפ הזנב.זה לא רק כיסוי קוסמטי; הגיאומטריה שלו מנטרת את הסוף הפתאומי של הפתיל, ומאפשרת אוויר לסגור בצורה חלקה מאחורי המטוס.בתוך, הזנב מתאים:

  • יחידת כוח עזר (APU) exhaust וצריכת דוקטרקטים
  • אנטנה אביטוניס וטרמפדרים
  • משדרי חירום
  • שביתה מבנים
  • בתצורה של מטען, תא מטען נוסף

מכיוון שהזנב הוא מחוץ לתא המטען, ניתן לתכנן אותו עם פחות ראש מבני עבור עומסי לחץ, מה שהופך אותו למיקום טבעי לאחסון לא מדכא.עם זאת, הפונקציה האירודינמיקה שלה לא חייבת להיות אף פעם לא להיות נפגע, כמו כל חוסר יעילות ב לתרגם האחורי ישירות לתוך טווח מוגבר וקטן.

עקרונות Aerodynamic ו Tail Cone Design

« ניכוי מכניזם

תפקידו האנאירודינמי העיקרי של צוואת הזנב הוא למזער את FLT:0 (בבסיס גרר 1) - הלחץ נגרר על ידי משטח אחורי בוטה, כאשר האוויר מפריד בפתאומיות בסוף הפתיל, צורה של התעוררות בלחץ נמוך, למשוך לאחור על המטוס.

השפעת טאפר וספינת-Tail

צורתו של זנב זו מתוארת לעתים קרובות כציר סירה-tail - קונוס מתכנס דמוי נוזל (אם זווית הצמיג (זווית ההתכנסות יחסית לציר הפתיח) היא תלולה מדי, הפרדה זרימה מתרחשת מוקדם מדי, ניתוק היתרון הגרורתי (DF) אם רדודה מדי, הרצף הופך ארוך מדי, הוספת משקל וצמצום נפח המטען.

כלים מודרניים של CFD מאפשרים למהנדסים לדמיין את חלוקת הלחץ ואת הלחץ על פני השטח זנב, המאפשר הזיכוך הרציני של הגיאומטריה.לדוגמה, elliptical או Aסימטרית ניתן להשתמש כדי להסביר את ההשפעה של ייצוב אופקי או זרמי מנוע exhaust. התוצאה היא צורה שמאזנת מינימלית עם נפח פנימי מעשי.

אינטראקציה עם מטענים וכוח

הזנב אינו קיים בבידוד; הוא אינטראקציה עם זרימת האוויר מעל ייצוב האופקי ופין אנכי, כמו גם טיפות ממצה מן המנועים.במטוסים כמו בואינג, APU exhaust הוא תוואי דרך זנב צינור, ואת nozzle שלה חייב להיות משולב ללא גרימת הפרדה זרימה.

אחסון רכב

מטוס קרב ייעודי לעומת Combi Variants

עבור מטוס משא, למקסם את נפח ניתן לכפלה.הזנב מציע הזדמנות להוסיף מעוקב של שטח מטען מבלי להרחיב את סיפון המטען הראשי. במטען ייעודי כגון בואינג 747-400F או C-130 הרקולס, הזנב של הזנב משתנה לעתים קרובות כדי לכלול דלת מטען אחורית או רמפה.C-130, למשל, תכונות מלאות הידראולי, המופעלת באופן הידראולי, אשר מופעלת את הצורות של סגפנית, אפילו לתוך ארגזים פתוחים, כאשר הם מאפשרים סגירה, כאשר הם סגורים, אפילו לחבילה של כלי רכב פתוח, כאשר הם סגורים, כאשר הם מאפשרים סגירה, אפילו לחבילה סגורה, כאשר הם סגורים, כאשר הם סגורים, כאשר הם מאפשרים סגירה, כאשר הם סגורים, כאשר הם מאפשרים סגירה, או רציפים, כאשר הם סגורים, כאשר הם מאפשרים סגירה, או רציפים צהובה, לדוגמה, כאשר הם מאפשרים מנהרה, כאשר הם סגורים, כאשר הם מאפשרים מנה אוטומטית, כאשר הם סגורים, כאשר הם סגורים, כאשר הם סגורים, כאשר הם מאפשרים מנהרה לאחור, כאשר הם מאפשרים מנה אוטומטית, כאשר הם סגורים, או רציפים, כאשר הם מופעלים, כאשר הם מופעלים, כאשר הם מופעלים, כאשר הם מאפשרים מנה סגורה, כאשר הם מאפשרים מנה סגורה, כאשר הם מופעלים, לדוגמה,

מטוסים קומיים – אלה הנושאים את שני הנוסעים והמטענים – מייצגים אתגר אחר.הזנב עשוי להחנות תא מטען מחוסן או לא מחוספס נגיש דרך דלת בטן, כפי שנראה על הגרסאות של בואינג 777-300ER.כאן, העיצוב המבני חייב להכיל את העור האירודינמי ואת רצפת העומס, כל זאת תוך שמירה על הצורה החיצונית.

עומס מערכות וגישה

(ה) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

כוח התחדשות

הוספת מטען לגוש הזנב מטילה עומסים נוספים: המשקל של המטען, כוחות אינרטיים במהלך תמרון, ומחזורי עיתונות אם תא הוא לחץ. העור והמסגרות של הזנב יש לחזק, לעתים קרובות באמצעות סגסוגת אלומיניום עבה יותר או חומרים מורכבים.הלחץ האחורי גדול, בדרך כלל ממוקם בקצה הקדמי של הזנב, חייב להיות relolololololololoed או recated כדי להרחיב את הנפח הזה, אך ניתן להוסיף את המורכבות הנוספת.

Balancing Aerodynamics ו- Cargo Space

טטרקנד Tail Cones

פתרון חדשני אחד לאדילמה ה-Aeroדינמית-storage הוא ה-FLT:0retractable זנב coneph1 (בעיצוב זה, החלק הפט של הקונוס רכוב על מסילות או צירים וניתן להרחיב את זנב האחורי עבור טעינה או מאריך את קצב הטיסה.

עיצובים של Fuselage

גישה נוספת היא לחסל את הזנב המסורתי מתמזג לחלוטין על ידי שילוב של הפתיח האחורי לתוך תצורה של FLT:0 הרמת גוף FLT 1 או FLT:2blended Body (BWB)FLT:3.10.000 ב עיצובים BWB, הפתיחות והאגף הפתיח כולו תורם למעלת רכב או תא ניסיוניים הם עדיין מחולקים למחזור דלק זה של 24% של BWVn, בעוד הם עדיין מחולקים לחיסכון מסחרי של שירות.

סחרחורת בעיצוב

כל החלטה בעיצוב זנב כוללת את יחסי המסחר-היתר.הגברת נפח הזנב עבור המטען באופן בלתי נמנע להאריך את סעיף הפטפטפט, אשר עשוי להפחית את יחס הנאות ולהגדיל את שטח רטוב גרור.הפך, מדבק יתר על המידה עבור יעילות אווירית מקסימלית יכול למנוע כל חדר עבור כל דבר מעבר ל-APU.מהנדסים משתמשים אלגוריתמים אופטימיזציה רב-אובייקטיביים כי בו זמנית, משקל מבני, לחץ, וקיבולת אחורית, אך קיבולת 747 היא מדויקת יותר, אך היא קיבולת קיבולת קיבולת קיבולת קיבולת קיבולת נטרולטיבית: 1F1.

« מחקרים: מטוסים Tail Cones בשירות

בואינג 747-400: The Bulge That Works

החופה האיקוני של ה-747 משתרע על הגב, שבו זנב cone cone bulges מעט כדי הביתה את APU ואת תחנת מטען קטנה. bulge זה הוא אופטימיזציה אווירודינמי - בדיקות מנהרה הראו כי יריד חלק סביב APU exhaust למעשה לשפר את ההחזקה בהשוואה ל-747-400 מדביק את אחורי עבור משטחים נוספים, באמצעות מהירות מכובשת בין 0.8 מכוערת מקומית יכול להדגים את הדבקת.

לוקהיד C-130 הרקולס: Ramp as Tail Cone

הרקולס C-130 כבר בשירות מאז שנות החמישים, אבל עיצוב הזנב שלה נשאר ציון עבור הרמת אוויר טקטית.הגבימה האחורית מהווה את המחצית התחתונה של ציר הזנב; כאשר סגור, מתעמלים הידראוליים מושכים אותו עם קו צינור המיזוג.החצי העליון הוא מבנה קבוע של סלילת אחורית ותמיכה בנשק.

Bombardier CRJ סדרה: T-Tail Impact

המטוסים האזוריים CRJ משתמשים בתצורה של T-tail שבו הייצוב האופקי יושב בראש ה-fin האנכי.זה משנה את תפקיד הזנב: המבנה של ה-fin פועל דרך הפתיחת ה-Aft, ואת זנב הזנב חייב להתאים את נקודות ההחזקות של פין.הקונה הוא קצר יחסית וצולל כי T-tail מספק סמכות סטטון ללא צורך לרגע ארוך זנב, עם זאת, באופן פתאומי, כדי לגרור את ה-מרוץ הקטן, כדי לפצות על גבי משטח זה.

חומרים ומוצרים מתקדמים

החלפה למשקל ולכוח

צינורות זנב מסורתיים מקובעים מסגסוגת אלומיניום, אבל חומרים מורכבים - פחמן-פיבר-רכש פולימר (CFRP) ופולימר פולימר מכוס-מחזק (GFRP) - משמשים יותר ויותר. Composites מאפשרות לצורות מורכבות, מתוחכמות בשפע שקשה להשיג עם גלי מתכת.הם מציעים גם חיסכון במשקל של 15-25% לעומת אלומיניום, אשר משפר באופן ישיר את יעילות המיזוג של צינורות ה-787 למתח המשולבים.

ייצור תוספת של Components

בתוך זנב, חלקים קטנים כגון ⁇ , אנטנה עולה, ואת הדלת צירים מופקים עכשיו עם FLT:0additive ייצורph 1 (3D הדפסה) (דפסה) מאפשר עיצובים טופולוגיים-אופטימיים כי הם גם בהיר וחזק יותר מאשר חלקים ממכונה.

מגמות עתידיות בעיצוב Tail Cone

כלי רכב אוויריים בלתי מאוישים (UAVs)

רחפנים קטנים מפלטפורמות בעלות יכולת גבוהה, מציגים אתגרים חדשים של זנב בגודלם הקטן, משמעותם של גרורת זנב יכולה להיות גדולה יחסית, כך שמעצבים משתמשים לעתים קרובות ב-FLT:0blended BodysFLT:1 או FLT:2flying WingFLT 3 הפריסה כי מבטלים את הזנב כולו עבור UQ גדול יותר, כמו לוויינים מתקדמים, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 ⁇ , 000 תותחים עתידיים של צינורות רשת אחוריים יכול להשתמש בייטבייטבייטבייטבייטבייטבייטב אטומים של צינורות רשת אטומיים, 000, 000, 000, 000 כדי למנוע את כלי תקשורת אחוריים יכול להשתמש בייטברסום של צינורות רשת אטומיים יכול להשתמש ב-מחדש של צינורות רשת אטומים יכול להשתמש ב-מחדש של צינורות רשת אטומיים, 000.

ארכיון התגבשות Wing Body Configurations

כאמור, ל- BWB יש פוטנציאל לחולל מהפכה של מטען אווירי על ידי הפיכת מושג הזנב מיושן.ב-BWB, תחנת המטען היא מרחב רחב ורדודי המשתרע על פני הגוף המרכזי, וההתת האירודינמיקה האירודימית היא חלק מחוד החנית של הכנפיים של הכנפיים.חברות כמו FLT:0 AirbusFLT:1 ו- JetZero מפתחים עיצובים כאלה עבור שני המטענים והפחתת אתגרים מבניים של אזור חירום.

Active Flow Control

במקום לעצב את הזנב באופן פסיבי, FLT:0active Flow control 1FLT:1 משתמש מטוסים קטנים של מטוסים אוויר או סיינטטיים סילון כדי לתמרן את שכבת הגבול ועיכוב הפרדה.זה יכול לאפשר זנב קצר יותר, בוטה יותר עם גרור נמוך, שחרור נפח פנימי עבור עומס. ניסויים מוקדמים על גבי זנבות של מטוסים הראו חיסכון של 2–4% בעוד עדיין בשלב זה, עלול להיות להגביר את עלויות המחקר הסטנדרטיות של נאס"א.

מסקנה

הזנב של מטוס הוא יצירת מופת של פשרה.זה חייב להפחית את הגרור כדי לחסוך דלק ולהגדיל את המהירות, אך לספק את החלל המבני והנפח הדרוש עבור מערכות עזר ומטענים.ממנה אלומיניום גורף של מטוסים מוקדמים לפחמן-התעופה המפרקים של חברת התעופה המודרנית, אך גם את גופי האגף המשולבים המהפכניים באופק, עיצוב הזנב ממשיך להתפתח.