Wie verträgt der Rumpf die unterschiedlichen Belastungen?

Sie sind sich nicht sicher, wonach Sie suchen, aber wenn Sie nach einer einfachen Gesamtanalogie suchen, versuchen Sie Folgendes:

Stellen Sie sich den Rumpf als einen sehr dünnwandigen Druckluftzylinder vor, der etwa in der Mitte auf einem Airbag ruht und mit Sandsäcken gefüllt ist, die zu einem Ende hin versetzt sind, sodass der Zylinder an diesem Ende umkippen möchte. Am anderen Ende fügen Sie weitere Sandsäcke hinzu (um den nach unten drückenden Schwanz darzustellen), bis das Rohr ausbalanciert ist. Ihr Rumpf ist im Grunde ein röhrenförmiger Balken, der auf dem Airbag balanciert, wobei die untere Hälfte unter Druck und die obere Hälfte unter Spannung steht, und die größte Drucklast liegt nur auf jeder Seite des Airbags, aber hauptsächlich auf der "Heck" -Seite weil der Momentarm länger ist.

Nahezu alle Lasten des Rumpfes gehen durch die Haut, die Oberfläche des Zylinders. Die Rahmen und Stringer sollen hauptsächlich verhindern, dass das "papierdünne" Rohr knickt oder zusammenbricht.

Als Druckluftzylinder werden Druckbelastungen auch von der gespannten Haut wie bei einem Ballon aufgenommen. Normalerweise befindet sich am hinteren Ende ein kugelförmiges Schott, um den Druck aufzunehmen, während die Häute des Schotts (meistens) unter Spannung gehalten werden. Manchmal ist dieses Schott flach, normalerweise, wenn es Heckmotoren gibt, die einen quer verlaufenden Stützbalken erfordern, was viele Kopfschmerzen verursachen kann (bei den RJs, eine lange traurige Geschichte). Das vordere Ende des Zylinders verengt sich zu einer kleinen flachen Trennwand an der Vorderseite des Cockpits, was aufgrund seiner geringen Größe kein allzu großes Problem darstellt, da es flach ist.

Der Rumpf hat normalerweise unten einen großen Ausschnitt, um den Flügelkasten und das Fahrwerk aufzunehmen, wodurch diese große Kerbe in der Struktur genau an der Stelle im Zylinder platziert wird, an der die Druckknicklasten am höchsten sind. Der Flügelkasten selbst kann dort Teil der Rumpfstruktur sein, aber weiter hinten setzt sich der Ausschnitt normalerweise fort, um Platz für das Fahrwerk zu schaffen. Normalerweise gibt es einen massiven Balken, der als Kielbalken bezeichnet wird, um den Ausschnitt hinter dem Flügelkasten zu überbrücken und die Druckbelastungen entlang dieses Abschnitts aufzunehmen.

Als Rohr, das versucht, vor und hinter dem Flügel durchzuhängen, gibt es auch eine Kraft, die das Rohr am höchsten Biegepunkt flach drücken möchte, dem die Rahmen widerstehen. An diesem mittleren Abschnitt befinden sich normalerweise mehrere sehr schwere Rahmen, um das Rohr dort zu stützen, wo diese Kraft am größten ist, und um den Flügelkasten in die Rumpfstruktur einzubinden.

Die höchsten Belastungen auf den Rumpf sind normalerweise Druckknickspannungen direkt hinter den hinteren Holmflügelbefestigungen im Flug oder den Getriebebefestigungen am Boden und sind am höchsten beim Landen. Wenn Flugzeuge bei harten Landungen Rümpfe gebrochen haben (Boeing hat es bei ihrer Firma 717 - früher DC-9 - bei harten Landungstests gemacht und eine Embraer 145 hat sich bei der Landung in Brasilien vor etwa 15 Jahren das Rückgrat gebrochen - sie haben hervorragende Arbeit geleistet, um es draußen zu halten des Mediums) versagen sie beim Druckknicken genau an diesem Spannungsspitzenpunkt.

Ich möchte nicht zu stark vereinfachen, und es gibt viele andere Belastungen, wie von den Bodenbalken und so, aber das ist irgendwie das Gesamtbild.

Dies ist ein ziemlich breites Thema und kann mehrere Lehrbücher auf College-Niveau über Strukturmechanik in der Luft- und Raumfahrt umfassen, aber es reicht aus zu sagen, dass Lasten zwischen Elementen an Gelenken übertragen werden und in vier grundlegende Kategorien fallen:

• Axialbelastungen, dh Zug- und Druckbelastung.
• Scherlasten, bei denen ein Mitglied versucht, an seinen Kontaktpunkten an einem anderen vorbeizugleiten.
• Torsionslasten, bei denen ein Bauteil eine Torsionswirkung auf ein anderes Bauteil ausübt.
• Biegelasten – wo ein Mitglied versucht, ein anderes zu biegen oder zu biegen.

Abgesehen davon brauche ich bestimmte Stellen in einem bestimmten Flugzeug, an denen man eine Strukturanalyse durchführen möchte.