شکل۲-۲- اجزای سازنده مجموعه دم هواپیما]۶ و۳۲[
۲-۴-۱- پوسته دم
پوسته طراحی شده روی دم و بال هواپیما جهت تحمل قسمتی از بارهای حین پرواز و بارهای زمینی میباشد. در ساخت این پوسته از دامنه وسیعی از موا مانند ورقههای آلومینیوم و فلزات دیگر استفاده می شود.
۲-۴-۲- تیرکهای طولی
تیرکهای طولی از اجزای تشکیل دهنده دم افقی و عمودی هواپیما میباشد که نقش اصلی در تحمل بارهای وارد بر این سازهها در حین پرواز و وزن سازه روی زمین را دارد. تیرکهای طولی از ریشه تا نوک دم به صورت عمودی یا زاویهدار نصب میشوند. تعداد نصب این تیرکها به نوع هواپیما بستگی دارد، معمولا تعداد تیرکهای طولی در هواپیماهای مسافربری کمتر از هواپیماهای جنگده است. این نشان دهنده وارد شدن نیروهای بیشتر به هواپیماهای جنگنده میباشد. تعداد این تیرکها در بال و دم، یک و بیشتر از این مقدار میباشد. نامگذاری تیرکهای طولی بر اساس موقعیت مکانی نصب و تحمل بار انجام می شود. برای مثال اگر مقدار بیشتری از بارهای وارده توسط یکی از تیرکها تحمل شود، تیرک طولی اصلی نامیده می شود. این نوع تیرکها در هواپیماهای سبک وزن رایج میباشند که از ابتدا تا آخر دم یا بال نصب شده اند. دامنه وسیعی از مواد برای ساخت تیرکهای طولی مورد استفاده قرارگرفتهاند . در بیشتر هواپیماهای قدیمی، چوب بعنوان ماده سازنده تیرک مورد استفاده قرار میگرفت. شرایطی مانند تغییر در رطوبت چوب باعث کم شدن مقاومت آن میگردید، امروزه مواد فلزی و کامپوزیت ها جایگزین چوب شده اند.کاربرد فلز آلومینیوم و آلیاژ های آن به دلیل وزن کم و مقاومت بالا بیش از بقیه مواد مورد استفاده قرار میگیرد. در بین مواد کامپوزیتی نیز فایبرگلاس و الیاف کربن کاربرد وسیعی دارند.
تیرکهای طولی تحت گستره وسیعی از انواع بارها میباشند، نیروهای آیرودینامیکی، سازه ای، توربولانس، تند باد، نمونههایی از این نیروها میباشند. تعدادی از این نیروها، و نقش تیرکهای طولی در مقاومت در برابر آنها در زیر ذکر میشوند.
- مقاومت در برابر ممان ایجاد شده در اثر نیروی وزن:
هنگامیکه هواپیما در حالت سکون روی زمین قرار گرفته است، وزن سازه هایی مانند دم و بال به سمت پایین باعث ایجاد ممان خمشی می شود، در این میان تیرکهای طولی در سراسر این سازهها مانند تیر یک سر درگیر عمل کرده وجلوی اثر بارهای خمشی را میگیرد. در هواپیماهای تجاری پیشرفته علاوه بر وزن سازه، سیستم سوخت و موتور نیز باعث ایجاد ممان خمشی میشوند، برای این هواپیماها، تیرکهای طولی با مقاطعی ساخته میشوند که اثرات این موارد را نیز تحمل کنند.
- مقاومت در برابر ممان خمشی ایجاد شده در اثر نیروی لیفت:
وظیفه اصلی بال و دم هواپیما تولید نیروی لیفت (برآ) میباشد. این نیرو در اثر اختلاف فشار بین سطوح بالایی و پایینی بال و دم افقی به سمت بالا ایجاد می شود. نیروی لیفت تولید شده، باعث ایجاد ممان خمشی به سمت بالا در این سازهها می شود. با توجه به گیردار بودن ریشه تیرک های طولی، وجود تیرکهای طولی باعث مقاومت در برابر ممان خمشی و تغییر مکان به سمت بالا میگردد.
- مقاومت در برابر نیروی درگ:
حرکت هواپیما در جریان هوا باعث ایجاد نیرویی در خلاف جهت حرکت آن می شود که این نیرو پسا نام دارد. با افزایش سرعت و عدد ماخ مقدار پسا افزایش مییابد. نحوه قرارگیری تیرکهای طولی باعث مقاومت در برابر این نیرو می شود.
- کم کردن اثرات نیروی اینرسی:
در اثر غلتشهای هواپیما، نیروهای اینرسی غلتشی ایجاد میشوند، وجود این نیروها باعث خسارت به سازههای دم و بال میشوند. وجود تیرکهای طولی مناسب مانع انتقال نیرو به سازه می شود.
- مقاومت در برابر ممانهای خمشی و پیچشی :
تیرکهای طولی تحت ممانهای خمشی و پیچشی قرار دارند. که قدرت تحمل این ممانها را دارا میباشند. تغییر مکان سطوح کنترلی مانند شهپر و بالابر باعث انتقال بارهای پیچشی به تیرکهای طولی می شود که در مقابل ایجاد شدن این نیروها از خود مقاومت نشان میدهد.
با توجه به اهمیت تیرکهای طولی در تحمل نیروها، متناسب با نوع کاربرد، نمونههایی از تیرکهای طولی با سطح مقطع متفاوت ساخته شده اند. سطح مقطع مستطیلی، دایرهای، L، T، نمونههای موجود میباشند. این تیرکها توسط پیچ به بالا و پایین سطح بال یا دم متصل میشوند. نمونههایی از تیرکهای طولی در شکل۲-۳ نشان داده شده است.
شکل ۲-۳- نمونههایی از تیرکهای طولی ]۳۲[
۲-۴-۳- تیغه یا دندههای عرضی[۲۸]
دندههای عرضی، شکل آیرودینامیکی مناسب برای تولید نیروی برآ توسط دم را ایجاد می کنند. این دندهها به شکل ایرفویل طراحی شده اند و با قرار گرفتن در پوشش پوستهای دم ، شکل مشخصی از این اجزاء به وجود می آید. دندههای عرضی به صورت زاویهدار و یا به صورت عمود به تیرکهای طولی متصل میشوند و سختی دم را فزایش می دهند. در هواپیماهای تجاری، معمولا دندههای عرضی با زوایای مختلف از ریشه تا نوک دم، در طول آنها قرار میگیرند. دندههای عرضی معمولا از سازه خرپایی و یا از ورقههایی با سوراخهای مدور به منظور کاهش وزن ساخته شده اند. انواع گوناگونی از دندههای عرضی با توجه به روش تولید آنها، فورجینگ، فرزکاری و خرپایی نامگذاری میشوند. دندههای عرضی خرپایی، بیشتر در هواپیماهای کوچک و سبک استفاده میشوند. دندههای آهنگری با بهره گرفتن از دستگاههای پرس سنگین برای دست یافتن به شکل موردنظر استفاده میشوند. هرچند بعد از این عملیات هموارکردن لبهها مورد نیاز است. بسته به جایگاه و شرایط بارگذاری بر روی دم، انواع مختلف دندههای عرضی با مقاطع متفاوت در هواپیما استفاده می شود. از دندههای فورجینگ به منظور فراهم آوردن مقاومت و صلبیت سازه، استفاده می شود. دندههای عرضی سبکتر در نزدیکی نوک دم استفاده میشوند. دندهها توسط پرچ، پیچ یا چسب به پوسته دم متصل میشوند. اجزاء سازهای اصلی در یک دم که ایرفویل نیز خوانده میشوند و به تعداد در امتداد خط وتر قرار میگیرند. دندههای عرضی بین لبه حمله دم و لبه فرار دم کشیده شده اند و در واقع باعث ایجاد شکل دوکی برای مقطع دم می شود و در نهایت توسط پوسته پوشش داده میشوند. این دندهها بار را از پوسته و اجزا تقویتکننده به تیرکهای طولی منتقل می کنند. همچنین این دندهها در سطوح کنترلی نیز مورد استفاده قرار میگیرند. در شکل ۲-۴ سطع مقطع دم افقی و عمودی نشان داده شده است.
شکل ۲-۴- سطح مقطع دم ]۳۲[
۲-۴-۴- اجزاء طولی تقویت کننده[۲۹]
اجزاء طولی تقویت کننده در بدنه، بال و سطوح مجموعه دم،که به سازه شکل داده و پوسته روی آن نصب می شود. این اجزاء در بدنه قابها[۳۰] و در دم یا بال، دندههای عرضی را به یکدیگر متصل می کنند.
۲-۴-۵- اجزاء تقویتکننده و استحکام بخش[۳۱]
اجزاء سازهای تقویت کننده ای که به منظور تحمل نیروهای عمود بر سطح به سازه متصل میشوند.
۲-۵- پارامترهای هندسی
۲-۵-۱- نسبت منظری