|
Часть
2
http://vivovoco.rsl.ru/VV/PAPERS/TECHNICS/GORDON.1/PART03.HTM
самолеты проектируются так
,
чтобы запасы прочности были бы по возможности меньше
,
лишь бы обеспечить
надежность
.
Следовательно
,
если бы материалы были прочнее
,
части самолета можно было бы делать более тонкими
,
а
потому и более легкими
.
До известной степени это верно
,
но только до известной степени
.
Следует помнить
,
что
,
хотя мы и можем значительно изменять прочность и вязкость твердых тел
,
их жесткость не
поддается нашему контролю
.
Модуль Юнга зависит исключительно от химической природы твердого тела
,
и как с
данным веществом ни возись
,
модуль упругости его не изменить
.
Если нам нужен другой модуль
,
мы должны взять
другое вещество
.
Следовательно
,
если мы увеличиваем прочность какого
-
либо тела
,
например металла
,
то делаем это
путем увеличения предельной упругой деформации
.
Поэтому
,
чтобы использовать более высокую прочность
,
мы должны
работать при больших деформациях
.
Это означает
,
что перемещения в конструкции возрастут
,
и
,
если мы резко повысим
напряжения с целью экономии веса
,
мы получим намного большие перемещения
.
Последствия такого рода
усовершенствований видны на рис
. 5;
ясно
,
что такие формы крыла недопустимы
.
Многие элементы конструкции самолета находятся в состоянии сжатия
.
Более того
,
сжатые элементы обычно имеют вид
стержней и пластинок
,
тонких в сравнении с их длиною
.
А как уже говорилось в главе
1,
элементы такого рода теряют
несущую способность не потому
,
что они разлетаются на куски
,
а вследствие упругого выпучивания
,
связанного не с
недостатком прочности
,
а с пониженной жесткостью
.
Это явление называется эйлеровой потерей устойчивости
.
Кроме того
,
некоторые элементы самолетной конструкции выходят из строя не под нагрузкой
,
постоянно действующей в
одном направлении
,
а вследствие так называемого флаттера
.
Это означает
,
что в определенных условиях обшивка ведет
себя в потоке воздуха подобно полощущемуся на ветру флагу
.
Бороться с флаттером следует путем увеличения
жесткости
,
а не прочности
.
Получается так
,
что
,
когда мы начинаем увеличивать прочность материала
,
то есть вытаскивать нос
,
хвост оказывается
увязшим
-
слишком мал модуль Юнга
.
Следовательно
,
увеличить модуль упругости столь же важно
,
как и увеличить
прочность
.
Далее
,
когда мы имеем дело с конструкциями минимального веса
-
например
,
с самолетом
, -
нас интересуют не столько
абсолютные свойства материалов
,
сколько их удельные свойства
;
мы должны знать
,
сколько прочности и жесткости
приходится на единицу веса
.
Удельные величины получаются делением абсолютных величин на удельный вес или
плотность материала
.
С этой точки зрения полезно взглянуть на модули Юнга обычных технических материалов
,
которые
приведены в табл
. 2.
Таблица
2
Материал
Удельный
вес
g
,
г
/
см
3
E
,
кГ
/
см
2
Ч
10
-4
Е
/
g
условные
единицы
Молибден
Железо
Титан
Алюминий
Кварц и обычное стекло
Магний
Древесина
(
ель
,
параллельно волокну
)
10,5
7,8
4,5
2,7
2,5
1,7
0,5
3,0
2,1
1,2
0,75
0,70
0,45
0,135
2,9
2,83
2,7
2,8
2,8
2,7
2,7
Из таблицы видно
,
что удельный модуль упругости
E
/
g
всех этих материалов практически одинаков
.
Вероятно
,
в этом нет
какого
-
либо глубокого философского
смысла
,
совпадение здесь
-
дело случая
.
Но так или иначе
,
а сам по себе факт
совпадения удельных модулей ставит инженеров и материаловедов в весьма затруднительное положение
.
Ведь как бы
мы ни старались улучшить прочность принятых материалов
,
мы оказываемся привязанными к одному и тому же
удельному модулю
.
Это означает
,
что
,
если мы хотим достичь поставленных целей
,
мы должны отказаться от всех
ходовых материалов
,
в обращении с которыми накоплен большой опыт
.
Что же остается делать
?
Что это за вещества
,
которые имеют более высокие модули
?
Оказывается
,
таких веществ не так
уж много
,
но все же они есть
.
Лучшие из них приведены в табл
. 3.
Таблица
3
Вещество
Удельный
вес
g
,
г
/
см
3
E,
кГ
/
см
2
Ч
10
-4
Е
/
g
усл
.
единицы
Темп
.
плавл
.,
° C
Нитрид алюминия
3,3
3,5
10,6
2450
VIVOS VOCO:
Дж
.
Гордон
, «
Почему
мы
не
проваливаемся
сквозь
пол
» -
Do'stlaringiz bilan baham: |
