DIY旋翼機-討論飛機承力部件選鋁合金還是鋼更好

我們肉眼看到的天空並不平靜,飛機在天上承受的氣流是變幻的,都要不停地給飛機的各個部位施加交變載荷。真正大強度使用的定型飛機的關鍵部件無不是鋼的,鋁合金承受的局部小載荷最終都要傳遞給鋼件。很多朋友以鋁合金做主要機件,連接還要靠鋼螺栓,但鋼和鋁合金材質不同,兩種材料材料本身固有的彈性模量不同,造成連接處很快就要被交變載荷衝擊出間隙,造成結構失穩,這一點已經被前些年國內各單位大量仿製開發的美國快銀系列超輕機的航空實踐所證實,因此,該類型超輕機沒有被預期的那樣作為主要作業飛機推廣。

航空愛好者製造的飛機絕大多數充其量做個本場閉合航線或小航線飛行,飛行強度和大飛機無法比,這樣短暫的飛行是檢驗不出飛機機體壽命的,地面靜強度加載實驗並不能完全模擬真實的飛行,所以,近期老外真正的飛行員用以鋁合金做機體的所謂“成熟”動力三角翼做環球飛行時在我國南方墜機身亡也就不足為奇,這就是為什麼我們國家不輕易給外國小輕機發放適航證的主要原因。

前幾年,我曾經親眼看到泛美航校的飛機——就是視頻中用玻璃鋼製造的奧地利D—40,著陸中被陣風掀翻(駕機的是外國飛行教員)。所以,造旋翼機,在超輕機的重量限制內,儘量選用大排量發動機,同等設計強度,寧可犧牲一定重量,承力部件儘可能用疲勞強度更保險的鋼材。我們不僅要飛上天,更要N次——直到永遠平安回到地面才是我們共同的心願和努力的目標!

相關討論:hhe

選擇什麼材料是由很多因素決定的,結構強度、重量、製造工藝、成本、安全等等因素決定的。從結構強度和安全上來講,鋁材不差,我堅持認為最總要的是結構形式。從空氣動力學的角度看(對空氣動力學瞭解甚少,流體學的很糟糕),我只能贊同的是越重應該越穩定,同時應該使用大功率發動機。可是另一個安全問題冒出來:旋翼的載重加大。(我們能買到的旋翼真的很好嗎?)種種矛盾因素如何協調,最終決定了選擇什麼樣的材料,什麼樣的結構形式。

通過這一段時間的學習和了解,個人認為旋翼機在空中時刻的兩個主要危險因素是:

1,旋翼頭軸承有脫開的可能。 虎牙兄弟的雙軸承設計提醒的我。(雖然我還是覺得他這種設計不太合理,呵呵,還是對我有很多啟發)。

2,旋翼的強度。應力最為集中的看上去應該就是旋翼,特別是旋翼與夾板的連接位置。這裡的承力截面尺寸小而且受到的彎矩最大(我把旋翼簡化成懸臂來考慮,一端固定,另一端受力,固定端的彎矩最大,應力應該最高)。所以對於第2點問題,我也總奇怪現在所看到的很多旋翼為什麼大多是鋁合金的? 而且也幾乎沒聽到過旋翼空中折斷的說法。所以按樓主說法,旋翼一定要用鋼來造?

zshyf-h回覆:

複合材料壽命趨於無限(書上說的),但是你的結構承力鋁合金呢?最好的鋁合金旋翼最長疲勞時間也就1000小時左右;鋁合金結構件也好不到哪去;萬一因為設計上有一點應力集中,鋁合金結構件很快因疲勞而損壞。所以你們願意用鋁合金做結構件就去做,但道理我說明白了----生命是自己的,我是不會用鋁合金做結構件,拿自己生命開玩笑的。

我們雖然選擇DIY,但不等於粗製濫造;設計時要考慮旋翼機整體的疲勞問題;還要考慮旋翼機整體氣動壓力中心以及配平問題(是氣動壓力配平,不是配重)。徐斌先生雙人旋翼機倒栽於高速上----我認為就是氣動壓力配平不好和仰角過大(大於失速角)導致的。

hhe回覆:

說的對,選材由自己的設計目標來決定。即使設計目標是安全,也不一定非要做的很重吧。如果結構件非要用鋼材,那旋翼機中最重要的旋翼首選就該是鋼材了? 不是說不可以,只是借用樓主常用的經驗證明法反駁一下你的觀點。

zshyf-h回覆:

旋翼選鋁合金那是你們的選擇,我的選擇起碼是玻纖。抬槓沒用的,你們去看些資料,鋁合金旋翼多少壽命?玻纖多少壽命?複合材料多少壽命?還是那句話,我不希望做個大玩具,而且也不希望自己的旋翼機只有幾百、最多上千小時的壽命。用鋁材做個大玩具玩1000小時左右也可以了。

hhe回覆:

對於不合理或者武斷的觀點,我就是喜歡抬槓。疲勞壽命除了和材料本身性質有關以外,還依賴於製造工藝以及零部件使用時候的應力水平。只要結構合理,應力水平足夠低,壽命就會增加。有一種設計方法叫做無限壽命設計方法,原理就是降低結構的應力水平到無限壽命應力極限之下。

ZBQ687回覆:

DIY旋翼機-討論飛機承力部件選鋁合金還是鋼更好

xuheyingsy回覆:

首先航空鋁材在我國合格的很難找到(不對外),都不是用於結構構造的,業餘的基本上也只能進口,鋁材不能焊接(要專業設備),結構強度不夠。鉚接也要有一定專業基礎的才好,徐斌墜機就是結構強度不夠的原因。 而鋼結構不一樣,鋼管可彎,可焊接,加工設備到處都有,精度和強度可靠。可是空重大,450kg以下起飛重量,難以保障,最好設為600kg左右,需用大一點的發動機.由於空重大起落架設計時就要難得多,要有抗6G以上衝擊才行(保命要緊)。

免責聲明:圖文信息來源於網絡,版權歸原作者,平臺發佈只限於服務飛行愛好者,若有來源標註錯誤或侵犯了您的合法權益,請作者持權屬證明與本網聯繫,我們將及時更正、刪除,謝謝。

支持輕航之家,關注+點贊+分享+轉發

qinghangwang

(旋翼機、固定翼、直升機相關圖紙、資料)

文章源 | 網絡


分享到:


相關文章: