Trup (avion)

Trup je centalni deo konstrukcije letelice. Povezuje krila, repove, a često i stajni trap. Namenjen je za smeštaj posade, opreme i prihvata svih opterećenja od uzgonskih površina, stajnog trapa, a često i podvesnih tereta, direktno potkačenih na njega. U trupu može biti smešteno gorivo, stajni trap, motori i deo naoružanja, a stalno je posada.

Prednji deo trupa (sa kabinom), aviona bombardera B-29.

Projekat aviona, tipa leteće krilo, u centralnom delu, odvojeno se nalazi sve što se obično ugrađuje u trup, kod klasične konfiguracije.

Opis

Trup putničkog aviona.

Kao osnova za izgradnju strukture vazduhoplova, trup objedinjuje sva opterećenja u jedinstvenu celinu, svih delova letelice. Osnovni uslov je da trup ispunjava svoju funkcionalnu svrhu, kada je u skladu sa namenom letelice i sa najmanjom svojom masom strukture. U toj funkciji on je približno sličan cevi, koja je specifično oblikovana.

Ovaj zahtev se postiže:

• Izborom spoljneg oblika i vrednosti parametara za minimalni otpor, što je dominantan kriterijum za njegovo formiranje i dimenzionisanje.
• Korišćenjem nosećih trupova, što predstavlja značajan udeo od ukupnih opterećenja (40%), od svih delova letelice.
• Teži se racionalnom dimenzinisanju strukture, kao i kompaktnom rasporedu opterećenja blizu težišta letelice. Sa time se postiže ukupno smanjenje mase i momenata inercije i poboljšavaju se manevarske karakteristike. Sužava se opseg promene položaja težišta, u različitim slučajevima opterećenja, zbog potrošnje goriva i municije, što obezbeđuje veću stabilnost i upravljivost letelice.

Skelet konstrukcija trupa letelice, oštećenog u borbi.

• Saglasno opterećenju sklopa trupa letelice, usled prenosa snage sa pogona i od ostalih agregata, potrebno je obezbediti sve snažne veze sa tim sistemima. Prenos opterećenja od ravnotežne sile na repu, usled momenta, koji čine sile na krilu, stajnog trapa, od ugrađene opreme u trupu, kao i aerodinamičkih opterećenja koja direktno deluju na njegovu koru i usled razlike pritiska u kabini i spoljnog, takođe utiču na dimenzionisanje njegovih elemenata.
• Mora biti obezbeđen olakšan pristup različitim jedinicama opreme smeštenim u trupu za pregled, održavanje i popravku, a takođe i lakoću ulaska i izlaska posade i putnika, a i upotrebu oružja u letu, obezbeđena jednostavnost utovara, istovara u prevozu putnika i tereta. Putnicima i posadi je neophodno obezbediti potrebne uslove života i određeni nivo komfora prilikom letenja, na svim operativnim visinama, uz toplotne i zvučne životne i radne standarde u kabinama, posadi dobar pregled okruženja, kao i brzo i bezbedno napuštanje aviona.

Tip konstrukcije trupa

Oblik trupa je uslovljen letnim karakteristkama i namenom letelice. Na donjoj slici su ilustuvani mogući slučajevi.

Najpovoljnije oblik trupa je aksijalno simetrično telo, sa blagim suženjem, prema nosnom i zadnjem delu. Ovaj oblik obezbeđuje minimum za datim dimenzijama okvašene površine, i na taj način minimalnu, galvanizaciju, minimalnu masu i otpor trenja. Osno-simetričan oblik je povoljan za minimizaciju mase za kabinu pod pritiskom. Međutim, raspored delova aviona i druge okolnosti udaljuju konstrukciju trupa od toga savršenog oblika. Dakle, preglednost iz kabine, usisnik za vazduh, radarska antena narušavaju glatke konture i dovode do povećanja otpora i mase trupa aviona. Isti efekat se postiže i sa narušavanjem oblika u zadnjem delu trupa, da bi se ugradio otvor i rampa za utovar. Slične su uslovljenost i kod borbenih aviona, sa odgovarajućim specifičnostima.

1 – podzvučni 2 – nadzvučni 3 – podzvučni, velike nosivosti 4 – nadzvučni, manevarbilan 5 – hidroavion 6 – hipersonik

Opterećenje strukture

Avion RV-7 je sa kabinom pilota, velike preglednosti i vitkim trupom.

U letu i pri sletanju trup trpi sljedeća opterećenja:

• sile koje se prenose na trup, od avionskih delova - krila, repa, stajnog trapa, motora, itd, koji su pričvršćeni na njega;
• sila i momenata inercija, opreme smeštene u trupu i inercijalnih sila sopstvene mase trupa;
• aerodinamičkih sila raspoređenih po površini trupa;
• sila usled razlike pritiska untra/spolja kabine pod pritiskom, opreme, usisnicima itd.

Sa tačke gledišta struktualnog opterećenja trupa, isti se može posmatrati kao kutijasta greda, postavljena na krilu i izložena gorenavedenim opterećenjima. U svakom delu ove grede su vertikalne i horizontalne komponente sila smicanja, savijanja momentima od koncentrisanih sila i momenata inercije. U zatvorenim pregradama dodaje se opterećenje usled unutrašnjeg nadpritiska.

Struktura trupa

Najracionalniji projekat trupa je kada isti podnese sve opterećenje, s minimalnom sopstvenom masom. To se postiže sa realizacijom tankozidnih polja, koja se oslanjaju i prenose opterećenja na okvire trupa. Racionalnost takve ljuske obezbeđuje puno korišćenje svoje korišćene oplate, za prihvat lokalnog opterećenja usled dinamičkog pritiska, unutrašnjeg pritiska, a i opštih radnih opterećenja, koja se sastoje u tome da oplata prima sve sile smicanja, obrtni moment i ostalo opterećenje, u koje je uključen i prihvat momenata savijanja.

Struktura dela trupa aviona Airbus A340.

Ranije korišćene rešetkaste konstrukcije trupa aviona neizbežno su pravile samo dodatnu masu, zbog činjenice da je koža potpuno isključena iz opšte nosivosti i opterećenja, izuzev od samo lokalnog od pritiska vazduha. Raspored robe u prostoru takvog trupa je otežan, pošto je bio moguć samo na dodatne ojačane segmente. Sve to je dovelo do toga da su rešetkasti tipovi trupa aviona sada potpuno prevaziđeni. Takva koncepcija je samo opravdana u slučaju ultralakih aviona, malih brzina.

Zid trupa se sastoji od elemenata:

• okvira
• uzdužnika
• oplate (kore)

Poprečni preseci uzdužnika i okvira su tipa profila za pružanje velikih otpornih momenata. Na mestima uvođenja većih opterećenja u trup (koncentrisana opterećenja), okviru su većeg preseka.

Monokok struktura

Trup aviona tipa monokok strukture je jedinstvena ljuska, monolitna noseća. U ovom principu konstrukcije, „viđena površina“ trupa je primarna i noseća. U početnom periodu korišćenja ovog principa, struktura trupa građena je od iverice, gde su slojevi špera formirani (oblikoni) preko alata željenog oblika. Kasnije su se koristili i drugi materijali. Jedan od najpoznatijih i najuspešnijih, s monokok strukturom trupa je britanski avion, iz Drugog svetskog rata, De Heviland DH.98 Moskito.

Ponovo je ova tehnologija zaživela kada su uvedeni kompoziti za gradnju strukture aviona. Upotreba alata (kalupa) kompozita za strukturu trupa se proširio na velike avione, kao što je putnički Boing 787 Drimlajner.

Struktura trupa tipa monokok je glatka sa spoljne i unutrašnje strane, samo je ojačana na mestima uvođenja koncentrisanog opterećenja.

Struktura dela trupa aviona Boing 747.

Polu-monokok struktura

Ovo je preporučeni princip projektovanja za strukturu trupa od aluminijuma. Prvo, niz okvira u obliku poprečnih preseka trupa, postavljaju se na mestu gde je potrebna čvrstoća. Ovi okviri zajedno sa lakim uzdužnim elementima, koji se nazivaju „stringeri“, ukrućuju polja aluminiske oplate, s čime se postiže njihova velika nosivost. Struktura se takođe formira u odgovarajućim alatima, tako što se prvo raspoređuju okviri i „stringeri“, međusobno se pričvršćuju zakivanjem. Zatim se prekriva limenom oplatom od aluminijumskih legura, koja se pričvršćuje na uzdžnike i okvire zakivanjem ili specijalnim lepkom. Proizvodni alat se zatim rastavi i iz njega se izvadi završen segment trupa sa oplatom, koji se zatim sklapa u celinu i oprema sa instalacijama, komandama lta i unutrašnjom opremom, kao što su sedišta i ostalo. Trupovi za većinu modernih veliki i borbenih aviona su proizvedena po ovoj široko korišćenoj tehnologiji.

Materijali

Tkanina od karbonskih vlakana, za gradnju kompozitnih struktura.

Struktura prvih aviona, u početku razvoja avijacije, je građena od drvenih ramova prekrivanih tkaninom. Kada se ustalila polu-monokok tehnologija, sa metalnim okvirima i „stringerima“ povećane nosivosti, došlo je do revolucionarnog preokreta da su trupovi svih aviona sa metalnom oplatom, po celoj površini. Kasniji moderni avioni su konstruisani sa kompozitnim materijalima za uobličavanje velikih površina, čitav trup i krila aviona, kao što je Boing 787. Na tome avionu su stom tehnologijom, stvoreni uslovi za viši nivo stalnog pritiska u kabini i veći prozori (otvori na trupu) za udobnost putnika, kao i manja ukupna masa, što smanjenje troškove poslovanja.

Integracija krila i repova

Osnovna karakteristika spoja krila i trupa je princip da se uspostavi ravnoteža momenta savijanja krila na ovu vezu. Najracionalnije se uravnotežava savijanje levog i desnog polukrila, ako njihov centralni zajednički deo (centroplan), prolazi kroz trup. Za krilo bez centroplana, mogu proći samo ramenjače, što je za ovu svrhu dovoljno da primi savijanje.

U slučaju odvojenih polukrila, opterećenje od njih prihvataju ojačani okviri trupa preko okova. Ta opterećenja su momenti savijanja i sile smicanja.

Okovi prenose ta opterećenja sa krajeva ramenjača, ili ojačanog krajnjeg rebra krila, na okvire trupa, odnosno taj segment njegove strukture.

Postavljanje oba stabilizatora na trup suštinski je po istom principu i ne razlikuje se od krila. Obrtno vratilo horizontalnog celoobrtnog stabilizatora se obično povezuje na jedan ili dva ojačana okvira trupa aviona.

Galerija

• 
  Unutrašnjost zadnjeg dela glavne putničke kabine Erbas A340
• 
  Unutrašnjost trupa aviona Boing 747
• 
  Trup aviona može da bude kratak, a aerodinamički profilisan
• 
  Moguća šema trupa

Vidi još

• Krilo
• Stajni trap vazduhoplova

Spoljašnje veze

• NASA page on fuselage
• Institute of Aircraft Design and Lightweight Structures (IFL)