1 Letecké kompozitové konstrukce Kompozitové konstrukce letadel v ČR • Rok 1957 větroň Phoenix • První použití kompozitů na primární konstrukci sportovního letadla • Použití skleněných kompozitů
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