Как металл превращается в крыло
Тысячи лет человек строил суда и корабли — речные и морские. Инструмент для их постройки был предельно прост, материалы тоже. А в XX веке человек полетел. Создание первых аэропланов напоминало постройку кораблей: дерево, расчалки, перкаль. За век стремительной эволюции самолеты изменились до неузнаваемости: некоторые современные машины полностью или частично сделаны из композитов. Но большинство летающих ныне самолетов и вертолетов где-то на середине пути, они созданы при помощи клепки алюминиевых сплавов.
Первый цельнометаллический самолет был построен во Франции в 1911 году Ponche et Prim Tubavion, однако взлететь не смог. Поднять в небо его вышло лишь в 1912 году после облегчения – снятия обшивки фюзеляжа и двух колес шасси. В 1915 году металлическую машину сделали и немцы – Junkers J 1. А в 1924 году с ними в один ряд встал и молодой Советский Союз: Андрей Николаевич Туполев построил АНТ-2. Этот самолет был изготовлен из нового для нашей страны кольчугоалюминия (дюралюминия). На последующих машинах технология была отработана, и алюминиевые сплавы стали основным материалом в авиастроении – как советском, так и мировом. Об этой технологии и пойдет речь.
Воздушные суда унаследовали от морских не только некоторые материалы, но и некоторые термины. Например, шпангоут – поперечный элемент набора, «ребра». В советском учебнике «Устройство подводных лодок» сказано, что установка шпангоутов добавляет 20–30% массы и увеличивает прочность в 200 раз. Эту же роль выполняют шпангоуты на самолете – вместе с обшивкой держат форму.
Такая конструкция, в которой работают как обшивка, так и элементы набора, называется «полумонокок». Просто монококом называется корпус без набора, где работает лишь обшивка, но в самолетостроении монокок практически не применяется, встречаясь, например, в Формуле-1.
Также в авиации есть лонжероны – основные силовые продольные элементы, но, как правило, в конструкции не фюзеляжа, а аэродинамических поверхностей – крыла и оперения. Обычно лонжерон имеет форму двутавра и идет вдоль крыла по всему размаху. У небольших самолетов, максимальной взлетной массой до 20–30 т, как правило, два лонжерона крыла – передний и задний. У средних и тяжелых самолетов их три (о таком крыле говорят «трехлонжеронное»), а у сверхзвукового Ту-144 с очень широким треугольным крылом – 19 лонжеронов!