Heading

By Brett Smith, B.A.Jun 1 2015

British Airways Airbus A321-231 startujący z lotniska Boryspil, Ukraina
Image credit: turbo83 / .com

Kadłub jest główną strukturą samolotu i częścią, do której przyczepiają się wszystkie inne jednostki. Zapewnia miejsce dla załogi, pasażerów, ładunku, akcesoriów i innego ważnego wyposażenia.

Aerodynamika w większości przypadków dyktuje wielkość i rozmieszczenie różnych przedziałów w kadłubach konwencjonalnych samolotów. Tylko wysoko wyspecjalizowane, nowoczesne samoloty, takie jak SR-71 Blackbird, różnią się od samolotów konwencjonalnych pod względem konstrukcji i materiałów użytych do ich budowy.

W początkach lotnictwa prymitywne kadłuby budowano z drewna. W późnych latach 20. i wczesnych 30. XX wieku producenci samolotów zaczęli produkować więcej kadłubów z aluminium i stali. Metale te oferowały większą stabilność i lepszą ochronę przed żywiołami. Obecnie wiele samolotów wojskowych i zwiadowczych jest wykonanych z tytanu lub kompozytów węglowych ze względu na unikalne zalety tych materiałów.

Niektóre kadłuby samolotów są skonstruowane w tak zwanej konstrukcji monokokowej, która polega w dużej mierze na wytrzymałości powłoki samolotu do przenoszenia różnych obciążeń. W przypadku kadłuba półskorupowego skorupa jest wzmocniona przez kompletny szkielet z elementów konstrukcyjnych.

Naprężenia zginające w kadłubie półskorupowym są przejmowane przez belki wzmacniające zwane „longeronami”, które zwykle rozciągają się na szerokość samolotu. Podpory te są uzupełniane przez inne elementy, zwane „podłużnicami”, które rozciągają się na całej długości jednostki. Podłużnice są lżejsze, ale stosuje się je częściej niż podłużnice.

Pionowe wzmocnienia kadłuba są określane jako grodzie, wręgi i wręgi. Wzmocnienia te są rozmieszczone w taki sposób, aby przenosiły naprężenia w punktach, do których przymocowane są inne zespoły, takie jak skrzydła i silniki.

Budowa Airbusa A330-200 od początku do końca
Opracowanie obrazu: PlaneTalking / YouTube

Te elementy pomagają w budowie opływowego kadłuba, zwiększając wytrzymałość i sztywność konstrukcji monocoque. Typowy kadłub półskorupowy może wytrzymać znaczne uszkodzenia i nadal trzymać się razem. Wojskowe myśliwce i inne małe samoloty mają zazwyczaj dwie lub więcej sekcji kadłuba. Większe samoloty mogą mieć nawet sześć różnych sekcji.

Pracownicy obsługi technicznej mogą uzyskać dostęp do systemów i urządzeń w kadłubie przez kilka drzwi, paneli i innych otworów. Lokalizację tych punktów dostępu można znaleźć na schematach serwisowych i w podręcznikach wydanych przez producenta dla każdego typu samolotu.

Należy zauważyć, że kadłuby samolotów nie są zwykle wykonane z jednego materiału. Na przykład, samolot może mieć elementy konstrukcyjne wykonane z aluminium i zewnętrzną część wykonaną ze stali.

Drewniany kadłub

Z oczywistych powodów, pierwsi pionierzy lotnictwa byli zaniepokojeni wagą swoich samolotów. Bracia Wright i inni byli ograniczeni przez ówczesne silniki, dlatego budowali drewniane samoloty, aby utrzymać jak najmniejszą masę całkowitą.

Projekt i technologia inżynierii lotniczej poprawiały się przez pierwsze dwie dekady XX wieku i do wybuchu I wojny światowej klasyczne dwupłatowce o konstrukcji drucianej i drewniano-tkaninowej były już potrzebne. Słynny niemiecki wojskowy Czerwony Baron latał wieloma drewnianymi samolotami podczas swoich legendarnych walk.

Drewniane kadłuby są nadal produkowane, choć często przez hobbystów budujących swoje własne lekkie samoloty.

Kadłub aluminiowy

Postęp w technologii silników w latach 30-tych pozwolił inżynierom zwrócić się ku projektom metalowym, a aluminium było podstawowym metalem, który zapoczątkował erę całkowicie metalowych samolotów.

Aluminium używane do produkcji samolotów jest zawsze mieszane z innymi metalami, aby uczynić je mocnym i lekkim. Podczas gdy aluminiowe kadłuby nie korodują tak łatwo jak te wykonane ze stali, aluminium nie jest używane na powierzchni wielu samolotów naddźwiękowych, ponieważ ciepło generowane przez tarcie podczas lotu z taką prędkością powoduje spadek wytrzymałości aluminium.

Boeing 247D i Douglas DC-3 są w dużej mierze odpowiedzialne za wprowadzenie metalowych samolotów do głównego nurtu w latach trzydziestych, a samoloty te nie różnią się zbytnio od tych, które widzimy dzisiaj.

247D był o około 50 procent szybszy od konkurencji, gdy został wprowadzony do użytku przez United Air Lines w 1933 roku. DC-3 zadebiutował dwa lata później, w 32. rocznicę historycznego lotu braci Wright. Mimo, że spodziewano się wycofania DC-3 z eksploatacji w latach 50-tych, był on używany przez ponad 80 lat i nadal można go zobaczyć latającego dzisiaj.

Stalowy kadłub

W latach 30-tych budowano także mocniejsze i sztywniejsze, ale także cięższe, stalowe samoloty. Większa waga stali sprawiła, że nie stała się ona popularnym materiałem na kadłuby. Metal ten jest jednak wykorzystywany do produkcji niektórych części samolotu. Jej wytrzymałość i sztywność sprawiają, że idealnie nadaje się do zastosowania w podwoziach. Odporność stali na ciepło sprawia, że jest ona również pożądana do stosowania w poszyciu samolotów naddźwiękowych.

Zbudowany w 1932 roku Beechcraft Staggerwing jest podstawowym przykładem samolotu ze stalowym kadłubem. Staggerwing był bardzo drogi w produkcji i stał się popularny jako szybki samolot biznesowy.

Kadłuby tytanowe

Dzięki takiej samej wytrzymałości jak stal i znacznie mniejszej masie, tytan i stopy tytanu są idealnymi materiałami do budowy samolotów. Metale te są również odporne na korozję lepiej niż aluminium i stal. Jednak produkcja samolotów z tytanu jest bardzo kosztowna, co w dużej mierze uniemożliwia szerokie zastosowanie komercyjne większości tytanowych samolotów.

Najbardziej znanym przykładem tytanowego kadłuba jest SR-71 Blackbird. Po raz pierwszy oblatany w grudniu 1964 roku, SR-71 był podstawą amerykańskiego rozpoznania lotniczego podczas zimnej wojny. W ciągu 24 lat służby Blackbird spędził w powietrzu około 2800 godzin.

6 marca 1990 roku SR-71 wykonał swój ostatni lot z Los Angeles do Waszyngtonu w 1 godzinę i 4 minuty, ze średnią prędkością około 2100 mil na godzinę.

Kadłuby z kompozytów węglowych

Grafit epoksydowy, czyli polimer wzmocniony włóknami węglowymi, stał się popularnym wyborem dla dzisiejszych najnowocześniejszych samolotów komercyjnych. Wykonane z odpornych włókien węglowych osadzonych w żywicy epoksydowej, kompozyty węglowe mogą być układane na wiele sposobów, aby sprostać różnym wymaganiom dotyczącym zachowania integralności podczas lotu z dużą prędkością. Materiały z włókna węglowego są tak samo wytrzymałe jak aluminium, ale o połowę lżejsze.

Kompozyty węglowe nie znalazły jeszcze szerokiego zastosowania w przemyśle lotniczym, ale 787 Dreamliner firmy Boeing był pierwszym dużym samolotem, w którym zastosowano te materiały w ponad połowie kadłuba.

Aby dowiedzieć się więcej od Bretta, śledź go na Twitterze – @ParkstBrett

• Aircraft Construction and Materials – Integrated Publishing Inc.
• What Kind of Materials Are Used to Make Aircraft? – Smithsonian National Air and Space Museum
• Boeing 247-D – Smithsonian National Air and Space Museum
• Revenge of the Gooney Bird – The Economist
• The Lockheed SR-71 Blackbird – Smithsonian National Air and Space Museum

Zrzeczenie się odpowiedzialności: Poglądy wyrażone tutaj są poglądami autora wyrażonymi w ich prywatnym charakterze i niekoniecznie reprezentują poglądy AZoM.com Limited T/A AZoNetwork, właściciela i operatora tej strony internetowej. Niniejsze wyłączenie odpowiedzialności stanowi część warunków korzystania z tej strony internetowej.

Written by

Brett Smith

Brett Smith jest amerykańskim pisarzem freelancerem z tytułem licencjata w dziedzinie dziennikarstwa z Buffalo State College i ma 8 lat doświadczenia w pracy w profesjonalnym laboratorium.

Cytowania