Як обробляють корпус літака для зниження опору?
Як обробляють корпус літака для зниження опору?
Літаки стали частиною буденного життя і таким же транспортним засобом, як автомобіль чи поїзд, тому мало хто замислюється про тонкощі їх виробництва. Але інженерам доводиться враховувати всі найдрібніші деталі, які можуть позначитися на експлуатації літального апарату. В даному випадку мова йде про правильній обробці корпусу.
Що таке опір і в чому його важливість?
У процесі польоту літальний апарат піддається лобового опору. Це сила, яка перешкоджає руху літака крізь повітряне середовище. Воно включає в себе кілька видів опорів: паразитне і індуковане. Перший тип опору отримав таку назву, оскільки він не допомагає літаку летіти, а лише створює перешкоди. Виникають турбулентність, тертя, гальмування. А індуковане опір завжди з’являється тоді, коли літальний апарат піднімається вгору. Воно утворюється за рахунок підйомної сили, яку створюють крила або несучі гвинти літального апарату.
Різновидом паразитного опору є поверхневе тертя. Це опір, який з’являється, коли поверхня літака вступає в контакт з повітрям, що рухається назустріч. В ідеалі поверхню транспортного засобу повинна бути максимально рівною і гладкою, але досягти таких показників непросто. Літак адже не може бути монолітним об’єктом. Його фюзеляж і інші елементи складаються з безлічі ретельно скріплених деталей.
Аеродинамічний опір
Отже, підйомна сила утримує літак у повітрі. Лобове опір заважає повітряному судну летіти, уповільнює його, сприяє додаткової витрати палива. Таким чином, ключовим параметром для літального апарату є аеродинамічний якість. Воно являє собою співвідношення підйомної сили та лобового опору при заданому куті атаки. Чим нижчий опір і вище підйомна сила, тим краще якість літального апарату. Ось чому важливо мінімізувати опір.
Як знижують опір?
Інженери намагаються мінімізувати нерівності, прибрати всі деталі, які виступають над поверхнею крила і створюють додаткове тертя. Зокрема кріпильні елементи роблять утопленими. Суть всіх маніпуляцій полягає в тому, щоб забезпечити вільний рух повітря вздовж корпусу літака. Ще один спосіб зниження опору – обробка обшивки корпусу літака. Основна мета – домогтися рівної і гладкої поверхні.
Цікавий факт: у перших літальних апаратах корпус не обшивали взагалі – тільки крила, використовуючи при цьому полотно, просочене лаком. Пізніше почали обшивати весь літак лакованим шпоном, фанерою. З розвитком літакобудування вважали за краще задіяти гофрований або гладкий алюміній. Зараз використовують тільки гладкий метал. Якщо і залишилися легкі літаки з полотняною обшивкою, то це велика рідкість. Поступово її замінюють полімерною плівкою.
Літак без фарби
Корпуси всіх сучасних літаків фарбують. Раніше, коли обшивка виготовлялася з алюмінію, цю процедуру вважали непотрібною. Поверхня блищала завдяки регулярній поліровці. До того ж, фарба додавала зайву вагу. Наприклад, на початку XXI століття вага фарби, нанесеної рівним шаром на Boeing 767-300, становив 136 кг Якщо на такому ж літаку намалювати тільки пару елементів, можна обмежитися 92 кг фарби. Для фарбування більш пізніх моделей літаків тієї ж компанії потрібно було вже 360-450 кг фарби. Однак фахівці з’ясували, що частково пофарбовані літаки стають більш витратними. На їх технічне обслуговування доводиться витрачати на 130 тисяч доларів на рік більше.
Фарбування літака
Поступово всі компанії прийшли до висновку, що повне фарбування обов’язково. Тим більше що матеріали обшивки, які прийшли на зміну алюмінію, не піддаються поліровці. Фарба дозволяє знизити вплив навколишнього середовища, збільшити гладкість поверхні, візуально пізнати приналежність борту компанії. Дрібні шорсткості після фарбування вносять лише 0,3% в загальний коефіцієнт опору. Фахівці випробовують нові методики нанесення фарби, які дозволять знизити тертя, турбулентність і витрата палива.
Додатково корпус покривають тонким шаром лаку (30-40 мкм). Важливо підтримувати чистоту поверхні, а за рахунок лакової обробки до корпусу не прилипають комахи, бруд і частинки пилу. Перед кожним зльотом літак поливають водою і обробляють при необхідності противообледенительными рідинами.
Під час польоту на літак діє аеродинамічний опір через зіткнення повітряного судна з потоком повітря. Щоб знизити опір, необхідно зробити поверхню корпусу максимально гладкою і рівною, забезпечивши вільну прохідність повітря. Для цього кріплення літаків роблять утопленими, а також повністю фарбують рівним шаром всі складові борту. Для додаткової гладкості поверхні покривають лаком, що захищає корпус від пилу, частинок бруду, налипання комах. Фахівці працюють над новими технологіями фарбування, які допоможуть ще більше знизити тертя.