Прожектирование из под безопасности

[Samurai_Jack]

Samurai, как вы собираетесь замыкать контур из листового пластика? Тупо склеить полимеризованный пластик? Каким образом?

Да, думал клеить. зафиксировать клеем по нижнему стыку, после сушки промазать поверхность пенопластовой подложки клеем, накатать, изгибая, пластик и склеить верхний стык, зафиксировав край о верхнюю трубу лонжерона. Чем клеить, и как (торцом встык или черег Г-образную подложку) сильно зависит от того какой материал использовать.
Экспресс-опрос гугля немножко расстроил. Практически все плстики доступны в толщине от 1мм и выше. 0,5мм нашел только ПЭТ (Полиэтилентерефталат), но информация по способам клейки весьма противоречива.
Акрила или ПВХ тонкого не нашел. В общем, пока вопрос открыт.

Если Вы скрепили обшивку лобика и  лонжерон в единый кессон, то весь кессон надо проверить на совместное кручение+изгиб. А это совсем, не кручение лобика отдельно, а изгиб лонжерона отдельно.

А можно разжевать в двух словах - в чем подвох? Подозреваю, скрученый лонжерон расчетную нагрузку не выдержит.. но ведь крыло не должно сильно скручиваться. Неужели 2-3 градуса на размах могут так просадить прочность?

Предполагается, что перед зашивкой носка полунервюры и лонжерон будут собраны в единое целое - в этом случае нервюрам (из 40-50 мм пенопласта) убежать будет непросто. Да и напряжения от изгиба при малой толщине пластика должны быть невелики. Матрица - да (хотя и тут можно использовать оставшиеся от полунервюр "огрызки" пенопласта).

В принципе, обилие нюансов при работе с пластиком я осознаю, и применить его мне хочется только по двум причинам: большая удельная жесткость по сравнению с алюминием, и кажущаяся простота формирования замкнутого контура. Ну и упругость какая-никакая.
В принципе, алюминий как вариант я рассматриваю, но пока как запасной.

 

[Samurai_Jack]

2,5 кг/м для меня много.
У меня намечается хорда порядка метра-полутора и размах от 8 до 12.
Из прямоугольной трубы тонкой нашел АД 150*40*2,5 в знакомой конторе - у неё такая масса безо всякого обвеса. БОльшее соотношение высота/стенка встречал только теоретически, не факт что будет в наличии

Поэтому и бьётся мысль о составной лонжерон работающий на изгиб и кессон на кручение. Такой лонжерон и сделать проще, и переменную толщину/хорду реализовать можно.
Были мысли взять за лонжерон "подкалиберную" круглую трубу, диаметром 60-80% от толщины профиля, но боязно за обшивку - начнет ведь снизу тянуться, сверху форму терять.
Клепать замкнутый лонжерон из уголков и листа - ну это совсем уж от отчаяния. Да и не сделаю ровно - 100% винтом пойдет.


Впрочем, надо, наверно, сесть и помедитировать. А то во мне все еще продолжается борьба между Lo-end летадлом с прямым подкосным крылом и чем-то более совершенным, хоть и гаражного уровня.
Если идти первым путем - надо, действительно, брать трубу, клеить на неё пенопластовые нервюры, обтягивать это поделие чем придется и думать как прилепить плоские элероны, чтобы все не развалилось.


P.S.
В случае алюминиевой зашивки носка можно сделать алюминий-пенопластовый кессон, но я не очень представляю как в этом случае оболочку на устойчивость считать... Логика говорит, что на стенку лонжерона можно использовать ту же "фольгу", что на носок, а здравый смысл говорит "Тышосумасошел?".
Надо учебники курить. Или резать крылья красивым мечтам и осознанно перетяжелять крыло. На первое времени нет, на второе - силы воли.

 

[Чечако]

А можно разжевать в двух словах - в чем подвох?

Попробую в двух словах:
1. При любом нагружении детали, в материале создаются напряжения, нормальные и касательные.
Касательные напряжения при кручении (и сжатии) тонкостенных деталей, даже при относительно маленьких величинах ( в разы меньше "тау доп"  для данного материала) приводят к потере устойчивости детали. Если это лобик или стенка лонжерона- то это критические элементы.
2. Напряжения нормальные и касательные складываются не по геометрии (как нормальные при изгибе в двух плоскостях), а по энергетике, примерно так, сигма доп>=(сигма^2 +4*тау^2)^1/2.
3. Расчет кессона (лобик и стенка лонжерона) проводится в одной системе координат (СК), расчет полок лонжерона в другой СК. А от положения СК зависит и расчет моментов инерции и сопротивления.  На самом деле, в стенке лонжерона будут и напряжения от изгиба и от кручения лобика, да еще касательные напряжения от "внецентренного" изгиба полок лонжерона, и т.п., даже материалы разные. И надо бы, для успокоения, сложить все и  проверить.
Похожая проблема была на одном из отечественных серийных СЛА - лонжерон ломало три раза, практически в одном и том же месте, но не по максимуму изгибающих моментов, и не по максимуму крутящего. Выяснилось, что в этом месте сходились  два изгиба, сжатие и кручение. От каждого- понемногу, но вместе-  :'(
PS Тавровые клеевые швы пластика (как на Вашем рисунке)- вообще ничего не держат

 

[Чечако]

2,5 кг/м для меня много.
У меня намечается хорда порядка метра-полутора и размах от 8 до 12.
Из прямоугольной трубы тонкой нашел АД 150*40*2,5

При таких материалах и размерах Ваша консоль гарантированно выйдет за 2,5 кг/м. Сделать консоль площадью более 5 кв.м, с весом менее 10-11 кг- почти нереально. Т.к. только труба (если одна) будет 1,3 кг/м.  Использование АД31 - гарантированное утяжеление крыла. Если бы труба была даже из АД33Т- то в итоге было бы тяжелее, чем клепаное из Д16Т. Посмотрите ветку "Неспешная постройка СН-701"- там конструкция и технология сборки/клепки, очень доходчиво изложена. Или ветка "Дар Соло в России"- но там применены супостатовские материалы и сортаменты.

 

[Михаил-Нск]

Акрила или ПВХ тонкого не нашел. В общем, пока вопрос открыт.

При таких материалах вопрос закрыт. Это не конструкционные материалы, т.е. они не способны передавать значимую по величине нагрузку. Ближайший подходящий материал - стеклопластик, но, судя по всему, вы с ним работать не умеете.

 

[Samurai_Jack]

Чечако, спасибо. Про сложение напряжений по энергетике впервые слышу. Это в обычных книгах по сопру есть, или такие тонкости в каких-то конкретно книгах разжеваны?
Ссылки посмотрю, но в моем положении отталкиваться приходится от сортамента в первую очередь, и только во вторую - от марки сплава. Придется перетяжелять (

Это не конструкционные материалы, т.е. они не способны передавать значимую по величине нагрузку.

Не сочтите за демагогию, но модуль упругости и предел прочности у этих материалов отнюдь не нулевые, хоть и в разы меньше того же алюминиума. А учитывая тот факт, что в подобных конструкциях потеря устойчивости актуальнее прочности (толстая стенка при прочих равных тут явный плюс), не вижу причин не рассмотреть данные материалы в качестве альтернативы. С оглядкой на технологичность, разумеется.
Со стклопластиком я работал, но не в таких масштабах. Одним из ориентиров является высокая технологичность и малые затраты на вспомогательное оборудование, поэтому варианты формования крупных элементов матричным способом я не рассматриваю. Собственно, в листовые материалы затем и кинулся, чтобы "формовать" поверхность прямо на каркасе.

 

[Чечако]

Про сложение напряжений по энергетике впервые слышу. Это в обычных книгах по сопру есть, или такие тонкости в каких-то конкретно книгах разжеваны?

Одна из теорий  т.н. "теория максимальных касательных напряжений"1 , кроме нее есть "энергетическая теория прочности"2,  "теория наибольших относительных деформаций"3, "теория максимальных нормальных напряжений"4. Обычно они рассматриваются  в разделе сопромата "Сложное сопротивление" и/или "Сложное напряженное состояние".
"Вычисления по 1 и 2- отличаются незначительно"-так написано в учебниках. На самом деле, цифирьки говорят о различии,  до 5-8 %.

но модуль упругости и предел прочности у этих материалов отнюдь не нулевые, хоть и в разы меньше того же алюминиума.

Тем не менее, лучше ориентироваться на удельную прочность "сигма в"/"плотность", для пластиков она, как правило, очень низкая. А повысить жесткость детали, можно, не только за счет материала, но и за счет конструкции: подштамповки, отбортовки, рифты, стрингера и т.п. 
😉 Каждый кулик свое болото хвалит 😉

 

[Hind]

Samurai, в конструкции видна труднейшая технологическая проблема, которая перех#ривает вообще все выгоды. Склеить без пузырей большие листы чего-то тонкого весьма затруднительно даже на плоском столе. Без пресса или вакуума практически нереально. А на непрочной изогнутой конструкции, на которую даже мешков с песком не наложишь, вообще не представляю как. Я имею в виду вашу обшивку лобика. Это даже проблематичнее, чем дюралевый лонжерон приклеивать.

Поэтому, очень рекомендую собрать , как вы и планировали, из пенопластовых листов некий сердечник, и оклеить его стеклотканью, создав одновременно и обшивку, и лонжерон с полками и стенками.

p.s. нервюру пенопластовую забыл нарисовать, предполагается что она есть и задает форму листам пенопласта на обшивке, поскольку они оклеены только с внутренней стороны и наружу гнутся хорошо. Также нервюры позволяют собрать в одну конструкцию лонжерон и пенопластовый брус на лобике, а потом все это оклеивать листами пенопласта для обшивки.

 

[Михаил-Нск]

Собственно, в листовые материалы затем и кинулся, чтобы "формовать" поверхность прямо на каркасе.

А собственно, что мешает формовать поверхность из стеклопластика на каркасе? Склеить пенопластовую корку, обмотать нужным количеством стекла (заодно и направление укладки учесть), накрыть полиэтиленом, а сверху прижать тем самым гибким и тонким пластиком. Этот вариант уже муссировался в одной из веток по пластику.

 

[Hind]

То же самое - прижим неравномерный будет. Ведь в чем смысл вакуума? вовсе не в силе прижатия - она едва дотягивает до 1 атмосферы. Смысл в идеальной равномерности на каждом квадратном сантиметре детали.

 

[Михаил-Нск]

У любой технологии есть свои недостатки. Вакуум для кого-то сложен из-за матриц, а для кого-то и стеклопластик - гемморой.
При укладке на каркас вакуум не годится - сломает каркас. Прижатие не равномерное? Смолы побольше и шпатлевкой заровнять - никто гладкой поверхности и попадания в контур профиля не обещал...
http://www.reaa.ru/cgi-bin/yabb/YaBB.pl?num=1126537295/60

 

[Samurai_Jack]

Вопрос не по теме (по теме пока затишье - моск обдумывает варианты). Листат по диагонали книгу "Как и почему летает планер" 1938 года выпуска. Среди прочего наткнулся на такую прелесть как Полет с грозовым фронтом.
Малость удивлен и очень хотел бы узнать - так вообще сейчас делают или делали раньше? Или просто кто-то когда-то попробовал разок, а в книгу добавили, ткскзть, для общего развития?

 

[Hind]

Ну, говоря строго - планер достаточно прочен для безопасного полета на периферии грозы. Если не лезть в центр, в самый адъ. Фронт это частный случай облачной гряды, вдоль которых так здорово летать без спиралей🙂 Наверное, там очень мощные "плюсы" на вариометре. Другое дело, что гроз все боятся (по крайней мере в ДОСААФ) и массового опыта подобных полетов нет, вряд ли кто подскажет - с какой стороны эксплуатировать грозовое облако? насколько близко, на какой высоте, стадии развития и т.п.? Да и не часто у нас классические, протяженные грозовые фронты.

 

[Samurai_Jack]

Граждане, а подскажите за такой вопрос: зависит ли в явном виде минимальная скорость снижения от каких-либо параметров крыла или аппарата в целом?

Простейшими преобразованиями и подстановками у меня получилось, что Vy~sqrt[ms/(cy(k+1))]
Здесь
ms - нагрузка на крыло (кг/м2)
сy и k в представлении  не нуждаются.
Похоже на правду? Это, разумеется, не минимальное значение - а для конкретного угла и параметров профиля.

Нет, фигня какая-то получается. Пойду дальше считать.
Вопрос оптимизации по мин Vy остается открытым и актуальным )