Бесшарнирные элероны ZODIAC
Один из наиболее часто задаваемых вопросов о конструкции низкопланов ZODIAC: отсутствие шарниров в навеске элеронов. Простые нещелевые элероны на этих самолетах в качестве шарнира используют верхнюю обшивку крыла. Далее Крис Хайнц кратко объясняет причины принятия такого конструктивного решения для легкого самолета любительской постройки.
В то время как обычный шарнирный узел навески элерона имеет вращающиеся части (трение, износ и необходимость смазывания), «бесшарнирный шарнир» не имеет движущихся частей, потому что отклонение обеспечивается за счет изгиба части обшивки, которая, в свою очередь, является продолжением обшивки элерона. Если ее длина имеет порядка 19-25 мм (3/4″-1″), а толщина листовой металлической обшивки из алюминиевого сплава 6061-T6 составляет 0,4 мм (0,016″), а диапазон углов отклонения элерона составляет +/- 15 градусов, мы можем, используя доступную статистику для данного типа самолетов, рассчитать усталостную прочность металла. Это примерно 120 000 часов, а, если применить коэффициент безопасности 8, то ресурс данного соединения составит 15 000 часов.
Для уверенности, мы провели испытания на усталостную прочность данного типа соединения. Было легко соединить тягу привода элерона с электродвигателем посредством эксцентрика. У нас было 3 эксцентрика для 3 вариантов углов отклонения. При частоте вращения двигателя 1700 об/мин, мы получаем 100 000 циклов в час. За относительно короткий период были проведены испытания, которые соответствовали налету 10000 часов. Никаких трещин, даже сколов краски, замечено не было.
После этого, и просто для того, чтобы узнать, не повезло ли нам, можно ли долететь на домашний аэродром «в случае чего», был проведен второй этап испытаний. Были сделаны надрезы на глубину 3 мм (1/8″) на внутреннем и внешнем концах гибкой «шарнирной» области с помощью ножниц и провели повторное испытание. После 3 часов разрез превратился в трещину, которая достигла на одном конце первой заклепки, а на другом конце второй заклепки. Затем испытание было продолжено в течение еще 10000 летных часов без дальнейшего ухудшения.
Выводы: «гибкий шарнир» подходит для предполагаемого использования (10000 летных часов, что ужасно много времени, учитывая, что большинство из нас летает около 50 часов в год; это 200 лет!). Кроме того, если при предполетной проверке будет обнаружена очень маловероятная трещина, вы можете спокойно улететь домой, а затем починить ее! Я знаю как минимум два Зодиака, которые пролетали более 1600 и 2100 часов. соответственно без проблем, так что данная конструкция однозначно работает!
Обычный шарнирный элерон увеличивает вес и выглядит «не так хорошо», как не требующий обслуживания шарнирный элерон - с гладкой поверхностью и полностью герметичным зазором. И, тем не менее, именно для консервативных строителей, в комплекте чертежей Zodiac 650 в качестве опции дан вариант шарнирной конструкции элерона на рояльной петле.
Для желающих углубиться в тему: оригинальная статья Криса Хайнца
В то время как обычный шарнирный узел навески элерона имеет вращающиеся части (трение, износ и необходимость смазывания), «бесшарнирный шарнир» не имеет движущихся частей, потому что отклонение обеспечивается за счет изгиба части обшивки, которая, в свою очередь, является продолжением обшивки элерона. Если ее длина имеет порядка 19-25 мм (3/4″-1″), а толщина листовой металлической обшивки из алюминиевого сплава 6061-T6 составляет 0,4 мм (0,016″), а диапазон углов отклонения элерона составляет +/- 15 градусов, мы можем, используя доступную статистику для данного типа самолетов, рассчитать усталостную прочность металла. Это примерно 120 000 часов, а, если применить коэффициент безопасности 8, то ресурс данного соединения составит 15 000 часов.
Для уверенности, мы провели испытания на усталостную прочность данного типа соединения. Было легко соединить тягу привода элерона с электродвигателем посредством эксцентрика. У нас было 3 эксцентрика для 3 вариантов углов отклонения. При частоте вращения двигателя 1700 об/мин, мы получаем 100 000 циклов в час. За относительно короткий период были проведены испытания, которые соответствовали налету 10000 часов. Никаких трещин, даже сколов краски, замечено не было.
После этого, и просто для того, чтобы узнать, не повезло ли нам, можно ли долететь на домашний аэродром «в случае чего», был проведен второй этап испытаний. Были сделаны надрезы на глубину 3 мм (1/8″) на внутреннем и внешнем концах гибкой «шарнирной» области с помощью ножниц и провели повторное испытание. После 3 часов разрез превратился в трещину, которая достигла на одном конце первой заклепки, а на другом конце второй заклепки. Затем испытание было продолжено в течение еще 10000 летных часов без дальнейшего ухудшения.
Выводы: «гибкий шарнир» подходит для предполагаемого использования (10000 летных часов, что ужасно много времени, учитывая, что большинство из нас летает около 50 часов в год; это 200 лет!). Кроме того, если при предполетной проверке будет обнаружена очень маловероятная трещина, вы можете спокойно улететь домой, а затем починить ее! Я знаю как минимум два Зодиака, которые пролетали более 1600 и 2100 часов. соответственно без проблем, так что данная конструкция однозначно работает!
Обычный шарнирный элерон увеличивает вес и выглядит «не так хорошо», как не требующий обслуживания шарнирный элерон - с гладкой поверхностью и полностью герметичным зазором. И, тем не менее, именно для консервативных строителей, в комплекте чертежей Zodiac 650 в качестве опции дан вариант шарнирной конструкции элерона на рояльной петле.
Для желающих углубиться в тему: оригинальная статья Криса Хайнца