Quais casos de carga regulatória conduzem o projeto estrutural de aeronaves?

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O que estou procurando aqui é uma espécie de lista que reúne as manobras e / ou casos de carga impostos pela regulamentação que levam ao dimensionamento de uma parte de uma aeronave. Por exemplo, a carga de rajada vertical é frequentemente o caso de carga que deve ser usado para dimensionar os parâmetros estruturais da cauda horizontal (momento de flexão). Quais são os outros casos de carga e manobras que geralmente dimensionam as subpartes de uma aeronave comercial?

por Ludovic C. 19.06.2014 / 23:35

1 resposta

A regulamentação americana aplicável é FAR 25.301-563. Obviamente, isso entra em muitos detalhes sobre os diferentes aspectos que devem ser levados em consideração. Tentarei condensar os casos o máximo possível, mas muitos são condicionais e se relacionam com várias outras condições. Muitos casos incluem alguma subjetividade quanto ao que a FAA exigirá. Toda certificação é única.

Embora os requisitos sejam um pouco detalhados nas áreas gerais do avião, é impossível dizer exatamente quais áreas do avião serão afetadas criticamente por um determinado caso. O impacto depende do design e configuração do plano específico.

Existem os requisitos de nível superior:

(a) The structure must be able to support limit loads without detrimental permanent deformation. At any load up to limit loads, the deformation may not interfere with safe operation.

(b) The structure must be able to support ultimate loads without failure for at least 3 seconds...

(e) The airplane must be designed to withstand any vibration and buffeting that might occur in any likely operating condition up to VD/MD, including stall and probable inadvertent excursions beyond the boundaries of the buffet onset envelope.

Definições de vários valores importantes (que terão implicações estruturais):

VA - Velocidade de manobra de projeto
VB - Velocidade de projeto para máxima intensidade de rajada
VC - Velocidade de cruzeiro de projeto
VD - Velocidade de mergulho do projeto
VDD - Projetar velocidades do dispositivo de arrasto
VF - velocidades da aba Desgin
VMC - Velocidade mínima de controle com o motor crítico inoperante
VS0 - Velocidade de estol com abas de pouso
VS1 - Velocidade de estol, retalhos retraídos
CN - Coeficiente de força normal

Todos os requisitos de resistência devem ser atendidos em todos os locais dentro do envelope de manobras, particularmente AI no seguinte diagrama Vn:

Diagrama vn

  • Deflexão máxima do controle de afinação em VA (25.331)
  • Deslocamento especificado do controle de afinação (25.331)
  • Pullup 1.5g (25.335)
  • Rajada discreta, vertical e lateral (25.341)
    • VC: varia linearmente
      • +/- 56.0 ft / s - nível do mar
      • +/- 44.0 pés / s - pés 15000
      • +/- 26.0 pés / s - pés 50000
    • VD: 0.5 vezes VC valores
  • Rajada contínua, vertical e lateral (25.341)
  • Cargas de combustível / óleo de zero a máximo (25.343)
    • Fatores adicionais se houver uma "reserva estrutural" de combustível considerada
  • Dispositivos de alta elevação (25.345)
    • Se os flaps forem usados ​​para decolagem, aproximação ou aterrissagem, limite o fator de carga do 2.0
      • +/- 25 ft / s normal à trajetória de vôo
    • Condições separadas, fator de carga limite de 1.0
      • Corrente de hélice da potência contínua máxima em VF
      • Corrente da hélice da potência de decolagem em> = 1.4 vezes VF e peso máximo
      • Rajada frontal de 25 pés / s
    • Se as abas devem ser usadas no caminho:
      • Manobra para fator de carga limite positivo
      • Rajadas verticais discretas
    • Fator de carga de manobra de 1.5 g com peso máximo de decolagem, retalhos na configuração de pouso
  • Manobras em rolo (25.349)
    • Fator de carga do avião 0 e 2 / 3 do fator de manobra positivo
      • Velocidades de rolamento estáveis
      • Aceleração angular máxima
      • VA Desvio repentino de aileron até a parada
      • VC Deflexão de Aileron para a mesma taxa de rotação que VA casas
      • VD Desvio de Aileron por pelo menos 1 / 3 de VA casas
    • Rajadas assimétricas
  • Manobras de guinada (25.351), velocidades de VMC para VD
    • Deflexão súbita do leme máximo (definição condicional)
    • Nessa deflexão máxima:
      • Guinada ao ângulo de inclinação lateral excessiva
      • Guinada ao equilíbrio estático
        • O leme de repente voltou ao ponto morto
  • Binário do motor (25.361)
    • Limite de torque do motor na potência de decolagem e velocidade de sustentação, 75% de cargas limitadas da condição Vn A
    • Limite de torque do motor à potência contínua máxima e à velocidade de suporte, 100% de cargas limitadas na condição Vn A
    • Para turboélices, condições anteriores com mau funcionamento do sistema de controle de suporte
    • Para motores de turbina:
      • Torque de parada súbita do motor
      • Torque da aceleração máxima do motor
  • Cargas laterais do motor / APU (25.363)
    • Fator de carga lateral limite
  • Compartimentos pressurizados (25.365)
    • Todas as cargas de vôo, além do diferencial de pressão 0 para a configuração da válvula de alívio máximo
    • Distribuição de pressão externa em voo
    • As cargas de pouso combinam-se com a pressão máxima permitida no pouso
    • Pressão, incluindo fator de segurança para aeronaves de alta altitude (> = 45,000 pés)
    • Liberação repentina de pressão para componentes críticos
      • Também afeta anteparas, pisos e partições
    • Outras despressurizações de emergência
  • Cargas assimétricas de falha do motor (25.367)
    • Falha no motor crítico (para turboélices, também falha no sistema de limitação de arrasto)
      • Velocidades de VMC para VD, devido à interrupção do fluxo de combustível
      • Velocidades de VMC para VC, devido a falha mecânica
    • Inclui ação corretiva piloto
  • Cargas giroscópicas (25.371)
    • Deve ser considerado na RPM máxima apropriada para outros casos
  • Dispositivos de controle de velocidade (25.373)
    • Manobras simétricas e de guinada e condições de rajada, cada configuração com velocidade máxima
      • Se recursos automáticos / limitadores de carga, inclua as velocidades / posições correspondentes
  • Controlar sufrace / cargas do sistema (25.391)
    • Considerando outros casos de carga limite
      • Cargas paralelas à linha da dobradiça
      • Efeitos do esforço piloto
      • Efeitos da guia Aparar
      • Condições de rajada de solo
      • Cargas assimétricas
      • Superfícies aerodinâmicas auxiliares
  • Condições de carga de pouso (25.473)
    • Descida a 10 fps, peso de aterragem do projeto
    • Descida em 6 fps, peso na decolagem do projeto
    • Ambos os casos devem ser considerados nos seguintes casos:
      • Desembarque nivelado
      • Aterragem com cauda
      • Pouso de uma marcha
      • Cargas laterais
    • Aterragem de rebote
    • Assistência em terra
    • Táxi, decolagem, pista de pouso
    • Rolo de freio
    • Passando
    • Guinada da roda traseira
    • Guinada para roda do nariz / de direção
    • Pivotante
    • Travagem invertida
    • Cargas de reboque
    • Cargas de terra assimétricas
  • Hidroaviões (25.521)
    • Desembarques de passo, arco e popa
    • Pouso assimétrico
    • Pressão do fundo do flutuador principal / do casco
    • Cargas auxiliares de flutuação
    • Cargas Seawing
  • Aterragem de emergência (25.561)
    • Os ocupantes devem ter chances razoáveis ​​de escapar de ferimentos graves em aterrissagens leves se o ocupante sofrer as seguintes forças:
      • Para cima 3.0g
      • Encaminhar 9.0g
      • Lateral 3.0g na fuselagem, 4.0g nos assentos
      • Descendente 6.0g
      • Traseira 1.5g
    • Grandes massas não devem:
      • Causar ferimentos aos ocupantes
      • Penetre tanques de combustível
      • Bloquear fuga
    • Proteção dos ocupantes em condições dinâmicas
    • Força de vala
  • Tolerância à fadiga e danos (25.571)
    • Força residual com certa estrutura com falha:
      • Limitar manobras simétricas
      • Limitar condições de rajada
      • Limitar condições de rolamento
      • Limitar condições de guinada
      • Diferenciais de pressão
      • Limitar cargas no solo
    • Avaliação de vida útil, se as condições de falha não forem práticas
    • Fadiga sônica
    • Voo seguro com danos causados ​​por:
      • Pássaro de libra 4 em VC ao nível do mar e 0.85VC nos pés 8,000
      • Impacto da lâmina do ventilador não contido
      • Falha não contida no motor
      • Falha não contida em máquinas rotativas de alta energia
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