Fokker Dr.I

[lkala]

Teď v tom mám trošku zmatek. Já tedy konstrukci letadel nerozumím, ale vždycky jsem do domníval, že dvouplošníky se konstruovaly hlavně proto, že konstruktéři nebyly schopni sestavit dostatečně velké samonosné křídlo, aby mohly postavit jednoplošník. Proto postavili dvě, nebo tři a jejich tuhost (jako celku) zvýšili těmi vzpěrami. Teď zjišťuji, že to dokázali, tak proč teda ty víceplošníky vlastně dělali ?

[Hans S.]

Druhý prototyp měl větší rozpětí a nosné plochy byly propojeny vzpěrami, které měly zabránit kroucení a ohýbání všech tří křídel, ale ne je vyztužovat. Oba nové prototypy nesly stále označení V.4 a výrobní čísla 1729 a 1730. Prodloužení křídel a instalace účinnějších křidélek měly (mimo jiné) za následek celkové oslabení nosného systému, především v kroucení, což se později, jak je psáno výše, těžce vymstilo. Nově instalované vzpěry mezi křídly pak nebezpečí paradoxně ještě více zesilovaly. Dr.I tedy měl samonosné křídlo.

Pokud vím, tak definice samonosného křídla je zcela jednoznačná - je to křídlo bez jakéhokoliv vnějšího vyztužení. Domnívám se (ba dokonce jsem si docela jistý), že označit křídlo za samonosné, proto, že externí výztuhy zabraňují/omezují "pouze" krut, je nešikovné. Krut je velice závažná věc, která v pionýrských dobách létání dosti omezovala výkony letounů. Je sice pěkné, že letoun mohl létat i bez vzpěr, ale rozhodně to neznamená, že by kvůli tomu mělo být křídlo samonosné. To by pak byla samonosných naprostá většina letounů té doby, jen by jejich samonosnost končila na nízkých rychlostech a nastával by efekt rychle měnitelné geometrie
S pevností v krutu byl problém i za druhé světové války. Narušení, nebo úplné zhroucení části nosného potahu (či u některých strojů torzní skříně) třeba po zásahu mohlo při vysokých rychlostech znamenat ukroucení celého křídla..při 1000 km/h čumákem k zemi dosti nepříjemná věc - ale ono to obecně platí pro všechna křídla s vysokou geometrickou štíhlostí.
Jinak nevím, jak by ty vzpěry mohly nebezpečí ukroucení křídla ještě více zesilovat, když již principielně krut omezují.

[hydrostar]

Tak to je bomba ty obrázky. Jinak sem někde viděl prototyp sovětské přepadové stíhačky se zatahovacím spodním křídlem do horního, takže ten musel být taky bez vzpěr.snad se mně to nekde podaří najít.

Edit:
Hansi, říká ti neco pojem vázané kroucení? Když si vezneš vzpěru, tak ta sama o sobě v sobě nese asymetričnost. A každá taková asymetrie posouvá i osu kroucení. Takto se účinek kroutící síly zvětšuje. Prostě v určitém směru ti to sice vyztuží, ale při zatížení jiného charakteru (hlavně jiné místo působení) tato asymetrie způsobí, že se na některém místě napětí znásobí...

[Hans S.]

Hydrostar: na křídle krut působí víceméně ve stejné ose, jen o různé intenzitě. Tu vzpěru tedy stačí umístit do osy kroucení a její pevné spojení mezi křídly omezuje právě onen krut. Jistě, v jistých směrech může působit negativně, ale na křídle si to nějak nedokážu představit, že by to někdo dokázal navrhnout tak blbě, aby se tak dělo

[hydrostar]

Podívej, představ si rám sestavený z jeklů. Obyčejný čtverec. Zkus mezi dvě strany navařit jedno elko. Co myslíš, že se stane při jakémkoliv zatížení? No jedna strana bude odlehčená a na druhé se začne kumulovat napětí. (toto je klasický příklad konstrukce výtahů, tak si vzpomeňte, až pojedete, že na jedné straně se to urve dřív )

Podobně to určitě bude v případě dvou nosníků o určitých vlastnostech (počítám, že horní a dolní nosník není stejný) spojených čímkoliv. I když bude umístěn symetricky, vždy ti vznikne určitá asymetričnost v některých směrech. Jednu stranu to určitě odlehčí a druhou zatíží víc. K tomu bych určitě přidal problém vibrací. Blbé přidání jedné výztuhy znamená přesunutí vlastní frekvencí jinam a pak stačí shoda náhod a ejhle křídlo mává na pozdrav mrtvým letcům.

Tyto problémy nejsou vyřešeny ani v době počítačů

[Hans S.]

Večer nakreslím obrázek, jak to na tom křídle funguje a působí. Bude to jasnější Jsem EXTRA grafik

[hydrostar]

Ale já si to dovedu představit, jak to na tom křídle funguje a jak to myslíš, ale nikdy nedosáhneš toho, aby ti vyšlo symetrické namáhání. Vždy ti ten vázací prvek (ta vzpěra) bude působit jako rušící element, který bude do soustavy vznášet nelinearity.

Modelový příklad:
Největší krut hlavního nosníku, pokud vím, způsobuje odtoková hrana (ani ne tak její síla, ale velké rameno). Nosník horního a dolního křídla je vždy mimo svislici. Polovina křídla je vždy vetknuta (pevné uložení bez kloubů) do draku letadla. Druhá strana je vždy volná. Tedy vždy klasický vetknutý prut a dvě staticky určité soustavy. Pokud mezi tyto dva pruty vložíš opět vetknutím (tedy opět bez kloubů) prut, který se bude vlastně rovnat vzpěře, získáš tím staticky neurčitou soustavu, která se chová naprosto jinak než předešlý případ. Na obě odtokové hrany působí jiné síly, které na jiných ramenech působí na nosních kruty, které zpětně z jednoho nosníku na druhý přenáší vzpěra, ale protože jsou nosníky mimo svislici, je přenos podobný vázanému kroucení. Pokud to vezneš takto, tak se opravdu může při určitém stavu stát, že napětí přeroste určitou mez a ucho se utrhne. Nevím, ale toto by stálo za model. Určitě ve škole neco takého máte.

[#]

Pokud vím, tak definice samonosného křídla je zcela jednoznačná - je to křídlo bez jakéhokoliv vnějšího vyztužení. Domnívám se (ba dokonce jsem si docela jistý), že označit křídlo za samonosné, proto, že externí výztuhy zabraňují/omezují "pouze" krut, je nešikovné. Krut je velice závažná věc, která v pionýrských dobách létání dosti omezovala výkony letounů. Je sice pěkné, že letoun mohl létat i bez vzpěr, ale rozhodně to neznamená, že by kvůli tomu mělo být křídlo samonosné. To by pak byla samonosných naprostá většina letounů té doby, jen by jejich samonosnost končila na nízkých rychlostech a nastával by efekt rychle měnitelné geometrie

Jenže Dr.I se křídla nejdříve neskládala ani na maximálních rychlostech, k tomu došlo až právě po těch úpravách. Mezi moje zdroje patří třeba pan Jiří Hornát (spousta knížek a článků pro L+K), myslím si, že to je člověk, který ví co píše.

A k tomu krutu, proč by křídlo měly dodatečně montované vzpěry paradoxně oslabit? Protože nebyl u všech tří ploch souhlasný.

[Hans S.]

Když máš křídlo o určitém rozpětí, jistě je jeho namáhání v krutu při stejné rychlosti menší, než u křídla s větším rozpětím. Tzn. když došlo k prodloužení křídla u druhého a třetího prototypu, bylo na místě křídlo vyztužit (pokud již u prvního nebylo dostatečně předimenzováno, což zcela zjevně nebylo). K podobným změnám bývá přistupováno z důvodu zlepšení obratnosti a ovladatelnosti v příčné rovině (křidélka) a kvůli zvýšení vztlaku (plocha křídla). V důsledku dostaneme schopnost točit na menším poloměru, zvýšení absolutní stoupavosti, dostupu či snížení přistávací rychlosti. Vykoupené je to snížením maximální horizontální rychlosti a zvětšením namáhání křídla.

Z pohledu letecké mechaniky se na to můžeme dívat jako na otevřený a uzavřený profil s tím, že uzavřený (tento případ) má VŽDY vyšší pevnost/únosnost v krutu, přičemž obecně by se téměř dalo říci, že i několikanásobně. Vzpěry lze konstruovat i tak, že krut nepřenášejí, ale to není případ Dr.I.

Výsledek mé konzultace s několika uvědomělými lidmi z VZLÚ, ještě můžu případně projednat s jedním aerodynamikem a jedním konstruktérem


PS: nevím, co máš přesně na mysli pojmem "souhlasný krut" a nevím, jak by to ovlivnilo výše uvedené.

[hydrostar]

Nevím, ale podle našeho statika, se kterým sem to tak trochu konzultoval, je ta vzpěra jako nositel napětí. A pokud mám nadimenzované dva nosníky každý na svůj krut, tak přidání vzpěry způsobí přenos napětí a méně namáhaný nosník se může klidně nevratně deformovat, neb se to napětí různě sčítá.

A souhlasný krut si myslím, že je krut stejné velikosti a směru.

A nepleteš si možná pojem pevnost a tuhost?

[Hans S.]

Doufám že nepletu

U Dr.I jsou všechny nosníky dimenzovány stejně, neb jsou totožné, křídlo není nijak aerodynamicky ani geometricky krouceno (jednotlivé profily jsou posazené rovnoběžně a jsou tvarově i rozměrově identické). Ta křídla mají jen různou délku.

[hydrostar]

A to, že majů jinů délku se ti zdá málo? A kdes došel na to, že křídlo néni nijak krouceno? Křídla jsou proti sobě předsazené, to musí mět vliv. A jakou máš jistotu, že všechny nosníky jsou stejné?

Edit:
Jaké křídlo se vlastně zhroutilo a ve kterém místě se stávalo? To by mělo byt dost podstatné, jakým způsobem to bylo namáhané. Eště otázečka. Uložení té vzpěry odpovídalo vetknutí na obou stranách nebo to bylo uchyceno nečím podobným kloubu? Zjistil sem, že v tem je dost podstatný rozdíl. Teda byl sem upozorněný.

[Hans S.]

Rozhodně se mi různá délka křídla resp. nosníků nezdá málo, ostatně sám to vypichuji výše jako základní důvod, proč bylo třeba křídlo zpevnit
Aerodynamické kroucení jsem ověřil na stránkách o proudění a profilech, incomplete airfoil guide se to jmenuje (stačí zadat do google). Geometrické ověřiš dle jakéhokoliv jen trochu podrobnějšího bokorysu. Ale ono v téhle době se s geometrickým kroucením ještě moc neexperimentovalo.

Kvůli zkoumání nosníků jsem šel na stránky nadšenců, kteří se zabývají stavěním věrných replik Dr.I (používají jiný motor, jinak drak je identický včetně materiálů), tady u sebe link nemám, ale případně ho můžu zkusit znovu dohledat a zaslat, ev. je možné autory kontaktovat. Ale i to bys viděl v dostatečné kvalitě na nějakém nákresu. Na tom webu je krásné, že tam mají na sobě položena všechna tři křídla a je u toho fotka

Nosník je u tohoto letadla fakticky jediným prvkem, který ten krut tlumí. Není tam žádná další pomocná vnitřní konstrukce, žádné podélníky, nic. Plátěný povrch krut sice mírně tlumí, avšak v letecké mechanice se tento podíl zanedbává jakožto nepodstatný. Nosník je extrémně tlustý..taková tak trochu "fošna". Nejsem si jistý, jestli bylo výhodné to řešit právě tlustým nosníkem a absencí dalších výztuh (krom vzpěry) zvláště pak u letadla, u kterého rychlostní výkony nebyly to nejdůležitější, ale to si musel v hlavě srovnat samotný Fokker

To, že je křídlo předsazené, nemá na ono vyztužení vzpěrami vliv. Je jedno, jestli to vzájemně zafixuješ v poloze nad sebou, nebo mírně šikmo, hlavní je, že je spojení pevné. Tím vytvoříš skříň. Dvouplošník, trojplošník, víceplošník..pořád to samé. Omezíš krut na nosnících => omezíš krut na celém křídle.

[Hans S.]

Edit:
Jaké křídlo se vlastně zhroutilo a ve kterém místě se stávalo? To by mělo byt dost podstatné, jakým způsobem to bylo namáhané. Eště otázečka. Uložení té vzpěry odpovídalo vetknutí na obou stranách nebo to bylo uchyceno nečím podobným kloubu? Zjistil sem, že v tem je dost podstatný rozdíl. Teda byl sem upozorněný.

Hroutilo se snad vždy to vrchní - je nejdelší, nejvíce namáhané v krutu + vliv křidélek. Ale co přesně se na něm hroutilo, nebo kde to ruplo, to netuším.
Uchycení vzpěry bylo provedeno napevno (ne přes kloub), je to tady dobře patrné z nějaké fotky v článku, na které je myslím Göring.

EDIT:

[hydrostar]

No jo, ale přílišná tuhost nemusí být nikdy to pravé ořechové. A si si naprosto jistý, že to upevnění vzpěry bylo naprosto pevné, tedy přivařené a v méstě se vůbec nehýbalo?

A teď k tomu předsazení. Kdyby byly vzpěry kolmo ke křídlu, tak by neměl byt problém, ale takto při vyosení síla ve vzpěře působí mimo osu smyku a to není jen tak.

Edit:
No ono je přece uchycení někde pod potahem ne? Takže tady z povrchu toho moc neuvidíš. Když se podíváš na uchycení horního křídla u trupu, tak to vypadá, jak kdyby tam přece jen nějaký čep nebo co bylo.

Edit 2:
Ale, že se hroutilo horní křídlo, tak tos mě dostal, sem počítal právě s tým, že horní bylo pevnější a lámalo se vlivem přenosu napětí to dolní. Ale to potom može znamenat, že nosník byl opravdu nadimenzovaný pro kratší křídlo.

Edit 3:
A nemohlo se to křídlo urvat od trupových úchytů?

[Hans S.]

Tak přivařit to nemohli určitě křídlo je celodřevěné . Nevím, jestli je to lepené, nebo šroubované, ale je to uchycené k celé "hloubce" nosníku, je šíleně tlustý.

S osou smyku bys mi to musel nakreslit, ať o tom přemýšlím jak chci, přijde mi to jedno. I kdyby ta křídla byla přímo za sebou..

Ad EDIT 1: Pokud to bylo šroubované, tak určitě mohli i přes potah, pokud lepené, pak bych předpokládal, že potah v daném místě byl odstraněný. Možná bychom se mohli zeptat na ty lidi, co stavějí repliky, jak to bylo a jak to dělají..

Ad EDIT 3: mohlo Já netuším, kde se to hroutilo

[lkala]

Tento obrázek mám z knihy, kterou mi kdysi poslal Hans.s.



Bohužel je to pro hornoplošník. Je vidět, že vzpěra způsobuje změnu smyslu ohybového napětí na křídle. V případě vzpěry je extrém v místě této vzpěry, u samonosného křídla v místě spojení s trupem. Samozřejmě, čím delší křídlo, tím větší ohybové napětí. U těch dvouplošníků (a více "plošníků") to bude vzájemně ovlivňováno (spodní a horní křídlo přes vzpěru).

Otevřený profil kruhového průřezu má 150 krát vyšší smykové napětí, než uzavřeného průřezu. Zkroucení konců otevřeného kruhového průřezu je 7500 krát vyšší, než u uzavřeného.

[Hans S.]

Sulzenko?

[lkala]

Přesně tak.

[#]

tady je pár fotek z těch zmíněných kraxen, třeba z toho něco vykoukáte

Gontermann:












Pastor: