Konstrukce a projektování letadel I (FSI-OK1-A)

Akademický rok 2019/2020
Garant: doc. Ing. Ivo Jebáček, Ph.D.  
Garantující pracoviště: LÚ všechny předměty garantované tímto pracovištěm
Jazyk výuky: angličtina
Cíle předmětu:
Seznámit posluchače s koncepčními zásadami konstrukce letadel i s jejich detailním provedením.
Výstupy studia a kompetence:
Principy a postupy při konstrukci letadel podle požadavků mezinárodních předpisů letové způsobilosti.
Prerekvizity:
Základní znalosti aerodynamiky letounu. Základní znalosti teorie pružnosti a pevnosti. Základní znalosti o materiálech používaných v letectví.
Obsah předmětu (anotace):
Předmět se zabývá konstrukčními a pevnostními aspekty návrhu a stavby letadel atmosférických, s pevnou nosnou plochou. Poskytuje systematický výklad o koncepčním uspořádání, typech konstrukcí a jejich prvcích, aplikaci pevnostních výpočtů a požadavků předpisů letové způsobilosti.
Metody vyučování:
Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Cvičení je zaměřeno na praktické zvládnutí látky probrané na přednáškách.
Způsob a kritéria hodnocení:
Podmínkou k udělení zápočtu je 80% fyzická účast na cvičeních. Dále je třeba předložit všechna zpracovaná cvičení, která byly zadána. Podmínkou připuštění ke zkoušce je získání zápočtu. Zkouška je ústní,skládá ze tří základních otázek z celé látky náhodně položených. Doplňující otázky podle rozsahu a kvality odpovědí studenta.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky:
Cvičení jsou povinná a účast (minimálně 80 %) je kontrolována třídní knihou. Odůvodněnou neúčast je možné nahradit individuálním zadáním.
Typ (způsob) výuky:
    Přednáška  13 × 3 hod. nepovinná                  
    Cvičení  13 × 2 hod. povinná                  
Osnova:
    Přednáška 1. Úvod. Specifické požadavky na letecké konstrukce. Nosné soustavy, jejich možná uspořádání, výhody a nevýhody.
2. Geometrie křídla z hlediska konstrukce. Profiláž, půdorysný tvar, šípovitost, křížení křídla. Definování geometrického etalonu křídla pro potřeby konstrukce a výroby. Teoretický výkres, nivelace letounu.
3. Aerostatické podklady pro výpočet zatížení křídla, stanovení rozložení vztlaku po křídle. Zatížení od vzdušných sil -liniové, posouvající síla ohybový moment, krouticí moment. Zatížení od setrvačných sil, násobek zatížení.
4. Typy konstrukce křídla - nosníkové, nosníkové poloskořepiny, poloskořepiny. Podélný systém. Konstrukce nosníků, konstrukce pásnic, stojina, podélníky.
5. Příčný systém. Silová žebra, tvarová žebra, jejich konstrukce. Zásady pro návrh plechových dílců. Potahy, otvory v potazích, smyková víka. Zásady pro nýtování leteckých konstrukcí.
6. Spojení křídla-trup pro průběžné křídlo a pro dělené křídlo. Spojení nosníkových křídel a poloskořepinových křídel. Zásady pro konstrukci spojovacích kování. Šípové křídlo - rozdíly v zatížení oproti křídlu přímému. Typy konstrukcí šípových křídel.
7. Kormidla příčného řízení. Křidélka, spoilery. Diferenciace křidélek. Aerodynamické odlehčení, hmotové vyvážení křidélek. Zatížení a konstrukce křidélek.
8. Mechanizace křídla. Vztlakové klapky, sloty. Aerodynamické brzdy, spoilery. Zatížení vztlakových klapek, jejich konstrukce.
9. Ocasní plochy. Účel, možná uspořádání, jejich výhody a nevýhody. Geometrické charakteristiky VOP a SOP.
10. Plovoucí OP, motýlkové OP. Zatížení a konstrukce OP. Aerodynamické odlehčení a hmotové vyvážení OP. Trup. Požadavky, vnější geometrie, kabina posádky, kabina cestujících. Konstrukce trupu. Potah, podélníky, přepážky.
11. Závěsná kování ,kryty kabin, dveře, sedadla, interiér. Přetlaková kabina. Zatížení a pevnostní výpočet trupu. Přistávací zařízení. funkce, požadavky, typy podvozků, jejich srovnání.
12. Stabilita podvozku, shimmy. Kola, brzdy, tlumiče. zatížení a výpočty. Systémy pro řízení letu. Funkční a konstrukční požadavky. Zatížení řízení.
13. Přímé řízení, posilovače. Moderní principy řízení (FBW). Pohonná soustava. Součásti, umístění na letounu, ovládání. Zatížení a výpočet motorového lože nosníkového a prutového.
    Cvičení 1. Stanovení návrhových rychlostí a poryvové obálky. Rozložení vztlaku na křídle pro symetricé případy zatížení.
2. Rozložení vztlaku na křídle pro křidélkové a klapkové případy zatížení. Vyšetření liniového zatížení, posouvajících sil, ohybového a krouticího momentu po rozpětí křídla.
3. Vytvoření geometrického etalonu křídla a stanovení průřezových charakteristik křídla v požadovaných řezech. Vyšetření zatížení od setrvačných sil při křidélkových případech.
4. Exkurze v letecké výrobě.
5. Vyšetření průřezu pásnic ve vybraných řezech. Konstrukční návrh pásnice.
6. Zatížení křídla se vzpěrou. Výpočet závěsů vnějšího dvojnosníkového křídla.
7. Výpočet zatížení a únosnosti nýtových spojů. Výpočty případů zatížení křídla na počítači-seznámení s programem. Zatížení jednonosníkového šípového křídla.
8. Návrh závaží pro hmotové vyvážení výškového kormidla. Výpočet uchycení hmotového vyvážení výškového kormidla.
9. Vyšetření zatížení VOP od manévru a od poryvu. Výpočet závěsového momentu výškového kormidla.
10. Výpočet sil v spojovacích kováních VOP. Návrh zasklení pilotní kabiny a vypracování výhledového diagramu.
11. Určení sil v závěsech dveří přetlakové kabiny. Výpočet sil, násobků a zrychlení při přistání letounu.
12. Návrh mechanismu zasouvacího podvozku. Pevnostní kontrola uzlu řízení.
13. Kontrola dimenzí prutového motorového lože. Kontrola dimenzí nosníkového motorového lože. Návrh pevnostní zkoušky SOP.
Literatura - základní:
1. Šulženko M.N.: Konstrukce letadel, , 0
2. Niu M.C.Y.: Airframe Structural Design, , 0
3. Roskam J.: Airplane Design, , 0
4. Stinton D.:The Anatomy of the Airplane
Literatura - doporučená:
1. Čalkovský: Konstrukce a pevnost letadel, , 0
2. Niu M.C.Y.: Airframe Structural Design, , 0
3. Stinton D.:The Anatomy of the Airplane
Zařazení předmětu ve studijních programech:
Program Forma Obor Spec. Typ ukončení   Kredity     Povinnost     St.     Roč.     Semestr  
M2I-A prezenční studium M-STL Stavba letadel -- zá,zk 5 Povinný 2 1 L
M2I-Z příjezd na krátkodobý studijní pobyt M-STI Strojní inženýrství -- zá,zk 5 Doporučený kurs 2 1 L