Marcin Figat

Nienormatywne obciążenia statecznika pionowego samolotu pasażerskiego w locie i łagodzenie ich skutków

Abstract:

W pracy przedstawiono koncepcję łagodzenia skutków obciążeń nienormatywnych (niniejszej pracy obciążenia te rozumiane są jako obciążenia, których nie przewidują przepisy budowy statków powietrznych, a których wystąpienie może doprowadzić do zniszczenia płatowca) samolotu w locie. Wysunięto tezę, iż można to osiągnąć wymuszając odpowiednio kinematykę deformacji elementów struktury płatowca tak, by deformacja ta powodowała zmniejszenie obciążeń aerodynamicznych oraz, iż jest to możli­we poprzez właściwy dobór materiału i odpowiednie ukształtowanie geometrii istotnych okuć.

Jedną z przyczyn wystąpienia wymienionego rodzaju obciążenia jest oddziaływanie na samolot śladu wi­rowego powstałego za poprzedzającym samolotem. Zdarzenie takie miało miejsce 12.11.2001 roku w Nowym Jorku i doprowadziło do katastrofy samolotu Airbus A300-605R. W celu udowodnienia przedstawionej tezy, w niniejszej pracy posłużono się tym przykładem.

Praca składa się z trzech zasadniczych części. W pierwszej dokonano analizy aerodynamicznych obciążeń usterzenia pionowego wynikłych z oddziaływania takiego zaburzenia. W drugiej części dokonano numerycz­nej symulacji niszczenia się elementów kompozytowych łączących usterzenie z kadłubem. Miało to na celu uzyskania informacji co do wielkości występujących w tym procesie przemieszczeń, poprzedzających utratę nośności połączenia oraz stwierdzenie czy zastosowane materiały umożliwiają realizację przewidywanej kon­cepcji kontrolowanej deformacji. Przeprowadzenie takiej symulacji wymagało opracowania odpowiedniej numerycznej procedury progresywnego niszczenia struktury kompozytowej i włączenia jej do komercyjnego pakietu MES. W trzeciej części pracy przedstawiono koncepcję modyfikacji dotychczasowego rozwiązania połączenia usterzenia pionowego. Posługując się numeryczną symulacją pokazano, że w wyniku oddziaływa­nia analizowanych wcześniej obciążeń nienormatywnych - tak zmodyfikowane rozwiązanie konstrukcyjne zapewnia oczekiwane deformacje geometrii usterzenia pionowego powodujące zmniejszenie kąta natarcia statecznika pionowego i spadek działającego na nie obciążenia aerodynamicznego.