Letecké kompozitové Kompozitové konstrukce … · •původní návrh vzpěrový hornoplošník, modely křídla použity pro TL-96 • po zásahu firmy Vanessa, změna koncepce

1

Letecké kompozitovékonstrukce

Kompozitové konstrukce letadel v ČR

• Rok 1957 větroň Phoenix• První použití kompozitů na primární konstrukci sportovního letadla• Použití skleněných kompozitů

2

Větroně – VSO-10

• laminát sklo/epoxy– přední část trupu– sendvičové potahy křídel

• dřevo– pásnice křídla

• nýtovaná konstrukce– zadní část trupu– řídící plochy

Rok 1976• první použití kompozitů na nosné konstrukce větroně

VSO-10

3

Větroně – Discus CS

• vývoj celokompozitového kluzáku Test Bratislava– nikdy nedokončen

Rok 1990• zahájena licenční výroba

větroňů Discus CS v Orličanu Choceň

• zavedena technologie výroby

• seznámení s moderníkompozitovou konstrukcí

4

Větroně – G 304 CZ

Rok 1997• firma HPH zakoupila

licenci G304C • další modifikace

– rozpětí z 15 na18 m– kat. Standard +

winglety• na základě získaných

zkušeností vyvíjen nový vlastní typ

5

Větroně – KKB-15

Rok 2004• amatérská stavba

KKB-15• výroba negativních

forem do dřeva NC obráběním

• použití 3D tkaniny jako náhrady sendvičů

6

Větroně – G 304 S

Rok 2006• firma HPH dokončila

vývoj nového typu • rozpětí 18 m s nástavci• Uhlíková primární

konstrukce• Vzletová váha 600kg• Možnost motorizace

včetně proudového motoru

7

UL letadla

Straton D-7 Mini

Rok 1990• skořepina přední části

trupu• kombinace

epoxidového laminátu s dřevěnými a polystyrénovými žebry

• aerodynamické tvary v amatérských podmínkách

8

Straton D-8 Moby Dick

Rok 1991• skořepina přední části

trupu• zajímavé použití

bočních uzavřených skříní podél kabiny

9

Jora

– usnadnění stavby ze stavebnic

• skořepina v předníčásti s překližkovými přepážkami

• zadní část skořepina s podélnými výztužnými prvky

Rok 1993• celokompozitový trup (polyesterové pryskyřice)

10

Pegas

Rok 1993• celokompozitový trup• skleněná skořepina trupu s

dřevěnými přepážkami a zalaminovaným dřevěným rámem okolo dveří

• v zadní části rovné plochy stabilizovány pásky COREMATU a sendvičem vytvářeným bez vakuování– jako celek těžké

• obnovení výroby v roce 1998 nový návrh trupu klasickým sendvičem přinesl velkéhmotnostní úspory

11

Tukan D-10

Rok 1995• kompozitový trup stejné koncepce jako JORA

12

Cora

Rok 1995• celokompozitový trup• zvýšení vzletové váhy ze

420 kg na 450 kg• použití laminátového

potahu stabilizovaného množstvím polystyrénových žeber na torzní skříň

• licence prodána firměFantasy air, která vyvinula k letounu plechová křídla a dále ho modernizovala

13

S-Wing

Rok 1995• koncepčně i technologicky

zajímavá konstrukce J.Sadílka• kompozitové vzpěrové křídlo

– hlavní trubkový sendvičový nosník přenášející krut i ohyb

• celokompozitová skořepina trupu s bohatým využitím sendvičů

• v originále použito množstvídřevěných přepážek a prvků

• v současnosti kompletněsendvičová konstrukce s použitím pěn

14

UFM-13 Lambada

Rok 1996• použití kompozitů na celý

nosný systém letadla• jednonosníkové

sendvičové křídlo s uhlíkovými pásnicemi

• trup - čistá skořepina bez podélných prvků

• důsledné využitímateriálových vlastnostíkompozitů

zlom v kategorii UL nástup sériově vyráběných rychlých dolnoplošníků Koala, Sova a Lambda

15

Banjo

Rok 1997• reakce na vznik

kategorie UL kluzáků

• kompozitováskořepina trupu

16

Qualt 200

Rok 1997• dřevěné křídlo se sendvičovým překližkovým potahem• skleněná kompozitová skořepina trupu

17

Zephyr

• dolnoplošná variace na konstrukční řešeníJORA, CORA– kompozitový trup s

výrazným podélným systémem

– dřevěné křídlo• vývojem se firma

dostala k použitísendvičů a uhlíku na trup

• křídlo je nyní kombinace kompozitového potahu s dřevěným nosníkem

18

TL-96 Star

Rok 1997• použití kompozitů na

celý nosný systém• jednonosníkové křídlo

se sendvičovým potahem a skleněnými pásnicemi

• rozměrný skořepinový celosendvičovýskleněný trup

19

TST-3 Alpin, TST-5

Rok 1998• kompozitová skořepina přední části trupu• postupným vývojem celokompozitová konstrukce trupu i

křídla při zachování dřevěného nosníku u typu TST-5

20

UFM-10 Samba

Rok 1999• použití kompozitů na celý

nosný systém• jednonosníkové křídlo se

sendvičovým potahem a uhlikovými pásnicemi

• rozměrný skořepinový celosendvičový skleněný trup

21

Flamingo

Rok 1999• původní návrh vzpěrový hornoplošník, modely křídla použity pro TL-96• po zásahu firmy Vanessa, změna koncepce na bezvzpěrový hornoplošník• využití kompozitů i pevnostní schéma stejné jako STAR• zajimavé řešení kompozitního rámu kolem kabiny nesoucího samonosná

křídla

22

Allegro 2000

Rok 1999• vzniklo vývojem s

letounu JORA,CORA• nové plechové křídlo

s jinou profiláží• nově navržený

sendvičový skleněný trup, úspora přes 20% váhy

23

TL-2000 Sting

Rok 2001• pokračování TL-96 STAR• využito forem trupu,

navržen nový sendvičový z uhlíku

• nové křídlo lichoběžníkového půdorysu, použit uhlík na potahy i pásnice

• pevná výškovka

24

Samba XXL

Rok 2003• další vývoj UFM-10 Samba• použito stejné křídlo• nový skořepinový trup z uhlíku s použitím podélných

nosných prvků

25

VL-3

Rok 2004• celokompozitový rychlý letoun se

zatahovacím podvozkem• celosendvičová konstrukce s použitím

uhlíku a hybridních materiálů uhlík-kevlar• použití kompozitů i na takové prvky jako

je zatahovací podvozek a řízení

26

Používané systémy konstrukce kompozitních dílů a trendy rozvoje

• v UL letounech se vyvinuly dva základní typickékonstrukční směry dané firmami, které typy nebo jejich kompozitové prvky navrhovaly– směr vzniklý z konstrukcí O. Olšanského

• tato technologie umožňuje v amatérských podmínkách vytvářet složité tvary vyhovující aerodynamice

• primární použití na trupy letounu – většinou navrženy v zadníčásti jako poloskořepina s význačnými podélnými prvky a v přední části jako skořepina s využitím množství dřevěných přepážek

• většinou polyesterové pryskyřice

27

Používané systémy konstrukce kompozitních dílů a trendy rozvoje – O. Olšanský (pokračování)

• zavádění osamělých sil do laminátu a spojovací uzly většinou provedeny pomocí šroubovaných kovových kování –k velikostem zaváděných sil u většinové hornoplošnékonstrukce tento systém vyhovuje

• u jediného dolnoplošníku Zephyr propojení křídla trup řešeno vytvořením pseudo-průběžného křídla vytvořeného spojovacím svařencem, který eliminuje zavádění momentůdo laminátu trupu

• většina konstrukcí není čistě laminátová, ale smíšená a dobře umožňuje amatérskou stavbu

• u křídel kompozit použit většinou na tenkostěnný potah torsnídutiny stabilizovaný množstvím polystyrénových žeber

28

Používané systémy konstrukce kompozitních dílů a trendy rozvoje – O. Olšanský (pokračování)

29

Používané systémy konstrukce kompozitních dílů a trendy rozvoje

– Konstrukce firmy Vanessa Air• využití laminátové konstrukce ve stylu moderních

větroňů• prvotní cíl: vysoké výkony letounu a tomu

odpovídající tvarování a požadavky na kvalitu povrchu vede na celokompozitové sendvičovékonstrukce

• jednotná kompozitová konstrukce upřednostňována před smíšenou

• konstrukce vhodné spíše pro malosériovou výrobu než pro amatérskou stavbu

30

Používané systémy konstrukce kompozitních dílů a trendy rozvoje –Vanessa Air (pokračování)

• používány následující typické konstrukční prvky– trup

• čistě skořepinová konstrukce s minimem příčných přepážek• prvky jako sedačky a jiné jsou většinou začleněný do nosné

konstrukce trupu

– křídlo• prakticky vždy jednonosníkové se sendvičovým potahem

s naprostou absencí pomocných žeber. • Nosník s profilu I má skleněné nebo uhlíkové pásnice a

sendvičovou stojinu• spojení křídlo trup prakticky vždy řešeno jako u větroňů

krakorci spojujícími obě poloviny a eliminujícími tak zavádění momentů

31

Používané systémy konstrukce kompozitních dílů a trendy rozvoje –Vanessa Air (pokračování)

32

Používané systémy konstrukce kompozitních dílů a trendy rozvoje –Vanessa Air (pokračování)

33

Používané systémy konstrukce kompozitních dílů a trendy rozvoje –Vanessa Air (pokračování)

• tento styl konstrukce předpokládá určitý stupeň úrovně návrhu konstrukcí

• ruční výpočet a návrh skladeb laminátových dílů

• detailnější výpočet pomocí metody konečných prvků

• ověření konstrukce a zvláště stabilitních problémů zkouškami

34

Závěr

• V oblasti sportovního a UL létání došlo v oblasti užitíkompozitů za posledních patnáct let k výraznému pokroku:– zvládnutí použití kompozitních materiálů na primární pevnostní

letecké konstrukce jako jsou křídla a trupy– zvládnuta výroba složitých kompozitových konstrukcí včetně

křivých sendvičových panelů nebo integrálních nádrží– zvládnuty a ověřeny návrhové a výpočetní metody nejen v

oblasti materiálových poruch kompozitů, ale i v oblasti tvarových stabilitních problémů

– získány velké zkušenosti s provozem a opravami celokompozitových konstrukcí ve všech klimatických pásmech

– vytvořena výrobní základna s bohatou dílenskou praxí aplikace kompozitních materiálů