Como a fuselagem manipula as diferentes cargas?

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Eu tenho tentado descobrir como as cargas experimentadas por uma fuselagem são transferidas entre membros estruturais (anteparas, formadores, montagens de armações, pele, lonas, longarinas).

Eu entendo que os seguintes carregamentos são geralmente experimentados pela fuselagem:

  • cargas de empenagem devido a cortes, manobras, turbulência e rajadas
  • cargas de pressão devido à pressurização da cabine
  • cargas de trem de pouso devido ao impacto de pouso, taxiamento e manobras no solo
  • cargas devido ao peso de passageiros e carga

O que eu não entendo é como essas cargas são manipuladas pela estrutura da fuselagem. Eu realmente apreciaria se alguém pudesse ajudar a explicar o conceito para mim.

    
por Nauman Shahid 20.05.2018 / 01:56

2 respostas

Não tenho certeza se é isso o que você está procurando, mas se você está procurando por uma simples analogia com a foto grande, tente o seguinte:

Pense na fuselagem como um cilindro de ar comprimido de paredes muito finas, descansando em um airbag no ponto médio, cheio de sacos de areia que são deslocados em direção a uma extremidade, o suficiente para que o cilindro tombe nessa extremidade. Todo o caminho do outro lado você adiciona mais sacos de areia (para representar a cauda empurrando para baixo) até que o tubo se equilibra. Sua fuselagem será basicamente um balanceamento de feixe tubular no air bag com a metade inferior em compressão e a metade superior em tensão, e a maior carga de compressão será apenas em cada lado do air bag, mas principalmente no lado da "cauda" porque o braço do momento é mais longo.

Quase todas as cargas da fuselagem passam através da pele, a superfície do cilindro. As armações e longarinas são principalmente para manter o tubo "fino de papel" de flambagem ou colapso.

Como um cilindro de ar comprimido, as cargas de pressurização também são absorvidas pela pele em tensão, como um balão. Geralmente na extremidade traseira há uma antepara esférica para absorver a pressão enquanto mantém as peles do anteparo (principalmente) em tensão. Às vezes, essa antepara é plana, geralmente quando há motores montados na cauda que exigem um feixe de suporte que atravessa, o que pode causar muitas dores de cabeça (nos RJs, uma longa e triste história). A extremidade dianteira do cilindro se reduz a uma pequena antepara plana na frente do cockpit, o que, sendo pequeno, não é um problema muito grande para ser plano.

A fuselagem geralmente tem um grande recorte na parte inferior para acomodar a caixa de asa e trem de pouso, que coloca esse grande entalhe na estrutura bem no ponto no cilindro onde as cargas de compressão são mais altas. A caixa de asas em si pode fazer parte da estrutura da fuselagem, mas mais para trás o recorte normalmente continua, para dar espaço ao trem de pouso. Geralmente há um feixe enorme, chamado de feixe de quilha, para unir o recorte da caixa de asas e absorver as cargas de compressão ao longo dessa seção.

Como um tubo que está tentando afundar para frente e para trás da asa, há também uma força que quer esmagar o tubo no ponto de flexão, resistido pelos quadros. Geralmente há várias estruturas muito pesadas nesta seção intermediária para suportar o tubo onde esta força é mais alta, e amarrar a caixa de asas na estrutura da fuselagem.

As cargas mais altas na fuselagem são geralmente a tensão de flambagem de compressão logo atrás dos acessórios da asa traseira quando em vôo, ou os acessórios da engrenagem quando estão no solo, e são mais altos no pouso da aterrissagem. Quando as aeronaves quebraram fuselagens em aterrissagens difíceis (a Boeing fez isso em sua empresa 717 - DC 9) - em testes de pouso forçado e um Embraer 145 quebrou as costas ao aterrissar no Brasil há cerca de 15 anos - eles fizeram um excelente trabalho dos meios de comunicação) eles falham em compressão de flambagem no ponto de pico de tensão.

Eu não quero simplificar demais, e há muitos outros estresses, como os raios do chão e tal, mas esse é o quadro geral.

    
20.05.2018 / 04:33

Este é um tópico bastante amplo e pode abranger vários livros didáticos de nível universitário sobre mecânica estrutural aeroespacial, mas foi suficiente dizer que as cargas são transferidas entre os membros nas articulações e se dividem em quatro categorias básicas:

  • Cargas axiais, ou seja, carga de tensão e compressão.
  • Shear carrega onde um membro tenta passar por outro em seus pontos de contato.
  • Carregamentos de torção em que um membro aplica uma ação de torção a outro membro.
  • Dobrar cargas - onde o membro tenta dobrar ou flexionar outro.

Além disso, precisaremos de lugares específicos em uma aeronave específica, onde gostaríamos de fazer uma análise estrutural.

    
20.05.2018 / 02:25