میزان تحلیل­های استفاده شده در استخراج بارهای هواپیما به اندازه، پیچیدگی و اطلاعات و داده ­های موجود بستگی دارد. المان زمان نیز در این فرایند بسیار مهم می­باشد. طراحی سازه به بار­های وارده بستگی دارد. بنابراین بارهای وارده به هواپیما باید در مراحل اولیه تعیین شود تا از تاخیر فرایند طراحی جلوگیری شود. بازه زمانی موجود، میزان تحلیل در تعیین بارهای وارده را مشخص می­ کند. تحلیل دیگری که در محدوده تحلیل بارهای وارده انجام می­ شود، میزان وزن سازه می­باشد. به دلیل اینکه وزن همیشه مهمترین عامل می­باشد. در طراحی سازه انواع مانورها، سرعت­ها، بارهای مفید و وزن ماکزیمم هواپیما در نظر گرفته می­ شود. این پارامترها در کنترل اپراتور هواپیما است. به علاوه در طراحی سازه باید عواملی مانند مانورهای سهوی، اثرات اغتشاشات جریان هوا و شدت تماس زمینی در حین نشست نیز باید در نظر گرفته شود. معیارهای عمده طراحی که بارهای طراحی را مشخص می­ کند، کاملا به نوع هواپیما و استفاده تعیین شده بستگی دارد. گروه بعدی از پارامترهای طراحی آنهایی هستند که خلبان روی آنها کمتر کنترل داشته و یا کنترلی روی این عوامل ندارد. استحکام لازم برای این شرایط کاملا بر حسب داده ­های آماری می­باشد. آمارها دائما جمع­آوری شده و شرایط طراحی سازه با تفسیر این داده ­ها بهبود داده می­ شود. این آمارها را می­توان به سادگی برای طراحی هواپیمای مشابه با هواپیمایی که داده ­های آماری از آن جمع آوری شده استفاده کرد. متاسفانه این داده ­ها را همیشه نمی­ توان برای اعمال شرایط جدید، بکار برد.

(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

در طراحی سازه­ای هواپیما عوامل مختلفی دخالت دارند. پیکربندی، شکل آیرودینامیکی هواپیما، ملاحظات وزنی، هزینه، استانداردهای ایمنی هوایی، خستگی، تحمل خرابی، جلوگیری از ارتعاشات خطرناک و غیره برخی از این عوامل و معیارها هستند.
از نظر سازه­ای، ایمنی هواپیما به سه عامل عمده؛
الف- استحکام^[۵۵] هواپیما
ب- سختی^[۵۶] هواپیما
ج- مشخصه­های خستگی^[۵۷] هواپیما
بستگی دارد. در طراحی سازه­ای هواپیما، هدف طرح سازه­ای است که در صورت وارد آمدن بیشترین بارهای ممکن هیچ گونه تغییر شکل دائمی نداشته باشد. تغییر شکل­های موقت اغلب وجود دارد و در صورت دقت دارای مزایایی نیز می­باشد.
وظایف اصلی سازه هواپیما انتقال بارهای وارده و مقاومت در برابر بارهای وارده به منظور حفظ شکل آیرودینامیکی و نیز محافظت از جان مسافران و سیستم­ها در شرایط مختلف پروازی و جوی است.
سازه­ها می­توانند بر دو اساس، طراحی و ساخته شوند.
الف- عمر ایمن^[۵۸]
ب- ایمنی شکست^[۵۹]
سازه­ای عمر ایمن دارد که در صورت وارد شدن بار در طول پرواز به هواپیما، تمامیت سازه حفظ شود و هیچگونه شکستی در سازه ملاحظه نگردد. از آنجا که بارهای وارده و اثرات آن­ها بر سازه هواپیما به طور کامل قابل پیش بینی نیست، ایده ایمنی شکست مطرح شده است. بر طبق این ایده اگر قسمتی از سازه بر اثر بارهای وارده دچار شکست شود، سازه بایستی بتواند آن ماموریت را بدون هیچ خطری به اتمام برساند. بر طبق قوانین FAR سازه هواپیما باید طوری طراحی شود که عمر ایمن داشته باشد ولی بال باید دارای ایمنی شکست باشد.
بارهای وارده به هواپیما در واقع تعیین بارهایی است که هواپیما باید آنها را در شرایط مختلف تحمل کند. منشاء قسمت عمده این بارها جریان هوای اطراف هواپیما است که مطالعه رفتار این بارها بر عهده آیرودینامیک می­باشد.
در طی کاربری هواپیما و پرواز آن انواع بارها به بدنه، بال و دم­ها وارد می­ شود. بارهای هوایی ناشی از مانور، باد، وزن، ارتعاش، نیروی محرکه موتور و مانند اینها است. مجموعه ­ای از این بارها در شکل ۳-۱ نشان داده شده است.

شکل۳-۱: مجموعه ­ای از بار­های وارده به هواپیما]۴۳[

۳-۲- ضریب بار
در حالت تعادل نیروی برآ (L) با وزن هواپیما (W) برابر است. درشرایط عادی پرواز نیروی برآی بال باعث غلبه بر وزن می­ شود. در حین مانور و یا پرواز در جریان مغشوش همراه با جریان­های ناگهانی هوا، نیروی اضافه به سازه هواپیما وارد شده که ممکن است باعث اضافه شدن و یا کم شدن برآیند نیروهای وارده به سازه شود. با توجه به قانون نیوتن تغییر در حالت تعادل به نیروی اضافی نیاز دارد که متناسب با شتاب a است. میزان افزایش نیروی وارده به سازه در این شرایط خاص بر حسب ضریب بار بیان می­ شود. ضریب بار در واقع ضریبی است که بر حسب وزن در نظر گرفته می­ شود. در شکل ۳-۲ نیروی اضافه به هواپیما وارد شده که موجب ایجاد شتاب عمودی می­ شود.

شکل۳-۲: تعادل پروازی هواپیما]۴۴[

بنابراین نیروی اضافه ، شتاب a را ایجاد می­ کند که با رابطه زیر شتاب حاصله بدست می ­آید.

(۳-۱)