Курохтин И.В

Исследовательская
работа
заключительного
тура
многопрофильной
инженерной олимпиады «Будущее России».
Авиационная и ракетно-космическая техника.
Исследование свойств и выбор материалов для деталей самолета.
Оглавление:
1.Введение.
2.Анализ литературы в области применения материалов для авиастроения.
3.Изучение свойств выбранных материалов.
4. Выбор материала для узлов и деталей самолета.
Глава 1.Введение.
Мы знаем, что из-за силовой установки, создающей
тягу, и крыла,
создающего подъёмную силу, самолёт летает
в воздухе. Но самолёт не сможет взлететь без
многих
других
факторов.
Сегодня
мы
рассмотрим материалы, необходимые для
создания корабля:
Задание на выполнение: Исследовать свойства материалов для
авиастроения (плотность, прочность, температура эксплуатации),
подобрать материалы для узлов и деталей самолета (фюзеляж, крыло,
руль поворота, руль высоты, лопатка двигателя, шасси, кабина пилота,
иллюминатор.
Выбор материала для создания самолёта - важнейшая вещь! Если построить
самолёт из дерева, он не выдержит низких
температур, а значит -
это будет угрожать
безопасности людей, срок эксплуатации уменьшится
и т.д.
Ну что ж, начинаем!
Глава 2. Анализ литературы в области применения материалов для
авиастроения.
Основным материалом для изготовления каркаса большинства первых
самолётов служила древесина, в качестве обшивки применялись ткани и
фанера, а металл использовался только для соединения различных узлов
самолётов,
в
шасси
и
в
двигателях. В 20-х годах 20
века
получили
широкое
распространение
алюминиевые
сплавы,
которые на долгие годы стали
основным конструкционным
материалом
в
самолётостроении, благодаря
сочетанию
летательных
важных
для
аппаратов
свойств высокой прочности и
малого веса. В сильно нагруженных элементах конструкции (например, в
шасси) использовались более прочные стали. Длительное время создавались
также самолёты деревянно-металлической конструкции. В конструкции
самолётов со средней скоростью полёта преобладают алюминиевые сплавы.
При более высоких скоростях начинают использоваться титановые сплавы и
специальные стали. Освоение гиперзвуковых скоростей полёта требует
применения жаропрочных сплавов. С 70-х годах во вспомогательных
конструкциях
использовать
самолётов
стали
композиционные
материалы.
Алюминиевые
сплавы
нужны
для
создания обшивки и каркаса фюзеляжа,
крыльев,
стабилизаторов,
рулей.
Текстильные материалы используют в
авиастроении как непосредственно, так и в качестве силовых каркасовнаполнителей в производстве слоистых пластических масс и высокопрочной
резины. Пластмассы используются для изготовления лопастей несущего
винта, хвостового оперения, рам иллюминаторов и деталей внутреннего
интерьера салона самолёта. Дерево используется для внутренней отделки
салона самолёта. Сталь нужна для изготовления внутреннего оборудования.
Из композитных материалов сделана вся механизация крыла: закрылки,
элероны, интерцепторы, рули высоты и направления, а также панели люков,
полов и интерьера. Элероны, панели и поворотные узлы крыльев, стенки
лонжеронов,
панели,
кронштейны,
рули,
решетки
клина,
каналы
воздухозаборника, трубопроводы, шпангоуты, предкрылки и закрылки,
гидросистемы, крепеж и ряд других деталей
сделаны из титана и его
сплавов. Стекло используют в остеклении иллюминаторов и смотрового
стекла пилота. Из резины делают шасси.
Глава 3. Изучение свойств выбранных материалов.
Лёгкость
Прочность Устойчивост Устойчивос Трудность
ть к
изготовлен
ь к высоким
коррозии
ия
(низким)
температур
ам
Алюминий
да
нет
нет(да)
да
нет
Дюралюми
да
да
да (да)
нет
нет
Стекло
да
нет
нет(да)
да
нет
Сталь
нет
да
да(да)
да
нет
Композици
да
да
да(да)
да
да
да
нет
нет(да)
да
нет
ний
онные
материалы
Дерево
Пластмассы да
нет
нет(да)
да
нет
Резина
да
да
нет(да)
да
нет
Титан и его
нет
да
да(да)
нет
нет
сплавы
Глава 4. Выбор материала для узлов и деталей самолета.
Фюзеляж и крыло.
Так как фюзеляж и крыло защищают внутренние части самолёта, такие как
кабина пилота и салон, материал, из которого должен быть сделан фюзеляж,
должен быть прочным, лёгким, устойчивым к низким температурам и
устойчивым к коррозии, а также гнуться. Можно использовать долговечный
вид резины для этого, так как она подходит по всем параметрам. Для
основания можно использовать титан, так как он прочен.
Руль поворота, руль высоты.
Здесь нужна прочность и стойкость материала. Можно использовать
композиционный материал, лёгкий и дешёвый.
Лопатка двигателя.
Так как лопатка находится в самом горячем месте самолёта, нужны
вещества, стойкие к высоким температурам. Например, какой-нибудь сплав
титана.
Шасси
Так как во время посадки на шасси идёт всё давление самолёта, нужен титан
для основной части. Колёса же делаем из резины, которая хорошо тормозит.
Кабина пилота.
В кабине находятся все важные приборы управления, поэтому она будет
сделана из титана и, чтобы пилотам было удобно, украшена деревом,
тканями.
Иллюминаторы и смотровые стёкла.
Чтобы мы смогли увидеть происходящее вне самолёта, мы должны
воспользоваться стеклом и его прозрачностью, которое будет крепиться к
резиновому фюзеляжу и титановым балкам.
Салон.
Так как он находятся внутри самолёта, тут особых качеств не требуется,
желательна лёгкость. Здесь можно использовать дерево, пластмассу, ткани.
Спасибо за внимание!