این نوع از مجموعه دم معمولا به کمک دو سازه لولهای شکل بلند به بال متصل می شود و در هواپیماهایی استفاده میگردد که موتورهای آنها اغلب در نزدیکی مرکز ثقل هواپیما نصب میگردند، هواپیمای O-2 معروف به Cessna Skymasterمجهز به این نوع مجموعه دم میباشد.
دم استفاده شده در این رساله از نوع معمولی میباشد. در شکل ۲-۹ انواع دم نشان داده شده اند.
شکل ۲-۹- انواع حالات دم]۳۴[
۲-۸- مواد سازنده اجزای هواپیما
ویژگیهایی چون سفتی، سختی، مقاومت در برابر خوردگی، خستگی واثرات زیست محیطی وحرارتی، سهولت ساخت، عوامل مهم در انتخاب مواد در صنعت هواپیماسازی هستند. گروه اصلی مواد استفاده شده در ساخت و ساز هواپیما، چوب، فولاد، آلیازهای آلومینیوم، آلیازهای تیتانیوم، آلیاژهای حافظهدار، پلاستیک ها و مواد مرکب هستند. اگر تاریخچه ساخت هواپیما را مرور نماییم، خواهیم دید که اولین پرواز موفقیت آمیز توسط یک هواپیمای چوبی انجام گرفت. در واقع چوب از مواد ناهمسان یا ارتوتروپیک تشکیل شده است. بدین مفهوم که دارای رگههایی در یک موازات میباشد و وجود این رگهها در چوب، همان راستای مقاومت چوب است و در جهات دیگر چوب از خود مقاومت چندانی ایجاد نمیکند. با پیشرفت صنایع هواپیماسازی و همچنین تکنولوژی مواد و نیاز به استحکام، طول عمر، خواص شیمیایی و خواص حرارتی در سرعتهای بالا، فلزات کم وزن و مقاوم وارد صنعت هواپیماسازی شدند. در این شرایط آلومینیوم، اولین انتخاب مناسب بود که دارای خاصیت کم وزنی و فرمپذیری و استحکام مناسب در عصر خود بود، بعدها فلزاتی چون تیتانیوم، فولاد، مواد پلاستیک و غیره در این صنعت نیازهای بسیاری را برطرف نمودند. بطور کلی فلزات دارای خاصیت متجانس یا ایزوتروپیک میباشند و خواص فیزیکی آنها بر خلاف چوب، در کلیه جهات یکسان است. وجود مشکلاتی چون پرچها، اتصالات، وزن زیاد فلزات وقالبگیری و پرداخت آنها باعث گسترش و رشد مواد کامپوزیتی گردید. از طرفی مواد کامپوزیتی شبیه چوب میباشند با این تفاوت که از نظر کاهش وزن، مقاومت زیاد مکانیکی، شیمیایی، حرارتی، و همچنین نکته بسیار اساسی آن در زمینه قالبریزی ساده بوده که از اهمیت بسزایی برخوردارند. امروزه با بهره گرفتن از مواد کامپوزیتی در صنایع هواپیمایی این صنعت متحول شده است. مواد مرکب برای اولین بار در سال ۱۹۵۰ با ترکیب فایبر گلاس و رزین مطرح گردید و طی سالهای اخیر در کشورهای صنعتی، پیشرفتهای حیرت انگیزی در این زمینه حاصل شده است. ازکاربردهای مواد مرکب میتوان در ساخت سری جدید هواپیماهای Boeing 747، A380 نام برد. در پروژه هواپیمای ایرباس A320برای به حداقل رساندن میزان وزن در سازه بال و بدنه این هواپیما از گستره وسیعی از مواد جدید استفاده شده است، به عنوان مثال پلاستیکهای تقویت شده با فیبر کربن در قسمت مرکزی بالها، سکانهای افقی و بخش انتهای بدنه این هواپیما بکار گرفته شده اند. همچنین از ترمو پلاستیک های مقاوم در برابر ضربه نیز دراین هواپیما استفاده شده است. با بکارگیری لایه های آلومینیوم و فایبر گلاس حدود ۵۰۰ کیلوگرم در وزن سازه این هواپیما صرفهجویی شده است. در زمینه طراحی موتور نیز آلیاژهای تیتانیوم در درجه اول استفاده میشوند. برای ساخت کمپرسور از فولاد یا آلیاژهای نیکل در مراحل داغتر موتور استفاده می شود.
۲-۸-۱- خواص مواد پرکاربرد در هواپیما های نسل جدید
پرکاربردترین مواد استفاده شده در ساخت نسل جدید هواپیماها، آلیازهای آلومینیوم، تیتانیوم، منیزیم، فولاد، کامپوزیتها هستند، خواص فیزکی این مواد در ادامه ذکر می شود.
-
- آلیاژها
آلیاژ ها از تعداد دو یا بیشتر فلز ساخته شده اند. فلزی که با مقدار بیشتری موجود باشد ، فلز پایه میباشد. بقیه فلزها المانهای آلیاژ میباشند. وجود هرکدام از این المانها ممکن است باعث تغییر خواص فلز پایه شوند. برای مثال، فلز آلومینیوم خالص نسبتا نرم و کم دوام می باشد، با اضافه کردن مقدرارکمی از فلز مس، منگنز و منیزیم به آلومینیوم خالص، استحکام آن برای مدت زیادی افزایش مییابد. عملیات حرارتی باعث افزایش و یا کاهش استحکام و سختی آلیاژها میشوند. این مواد اهمیت زیادی صنعت هواپیما سازی دارند.
-
- آلیاژهای آلومینیوم
از جمله دلایل انتخاب این مواد میتوان به شکل پذیری خوب، تولید آسان، مقاومت در برابر خوردگی، قدرت بالا در برابر خستگی، قدرت بالا در برابر ترک خوردگی ناگهانی به دلیل تنشهای داخلی و همچنین مقاومت در برابر ترک سریع ناشی از تحمل بار اشاره کرد. هواپیماهای مختلف دارای درصد مختلفی از آلیاژ آلومینیوم هستند. با توجه به متفاوت بودن عمر هواپیماها، درصد استفاده ار آلیاژهای آلومینیوم متفاوت میباشد.
-
- آلیاژهای منیزیم
منیزیم یکی از سبکترین فلز موجود در دنیا میباشد. این فلز در ساخت هلیکوپترها استفاده می شود. مقاومت پایین آن در برابر خوردگی ، استفاده آن در هواپیماهای معمولی را محدود کرده است.
-
- تیتانیوم
در دهه هفتاد به بعد تیتانیم به طور گسترده در هواپیماهای نظامی و حمل ونقل بهخصوص درهواپیماهای جنگنده به کار رفته است. آلیاژهای تیتانیم دارای خواص خاصی از جمله مقاومت خوب در برابر خستگی، استحکام کششی بالا، مقاومت در برابر خوردگی، حد خستگی متمایز و حفظ قابل توجه قدرت در دمای تا حدود ۵۰۰۰ درجه سانتیگراد و مقاومت خوب در برابر خوردگی میباشد. جایی که آلیاژ آلومینیوم بسیار ضعیف، و استفاده از فولاد باعث سنگین شدن می شود، کاربرد تیتانیوم حالت ایدهال را به وجود می آورد.
-
- آلیاژ های فولاد
به دلیل استحکام بالای این فلز، کاربرد فراوانی در ساختمان هواپیما دارد. آلیاژهای فولاد کاربردی در صنعت هواپیماسازی دارای درصد کمی از کربن، نیکل، کروم، وانادیوم و مولیبدنوم میباشند. قدرت کششی بالا، تحمل تنش ۵۰ تا ۱۵۰ تن بر اینچ مربع بدون شکست را برای این فلز فراهم آورده است. نمونه دیگر این فلز، فولاد ضد زنگ میباشد که برای کاربردهای نزدیک آب استفاده می شود. از جمله مزایای آن می توان، قابلیت ریخته گری برای قطعات کوچک ، خاصیت کششی بالا. سختی و مقاومت بالا در برابر سایش نام برد. در قسمت هایی از هواپیما، مانند اجزای شاسی و ریشه بال که به بدنه متصل است کاربرد فراوانی دارد. کمکردن کربن از فولاد باعث افزایش سختی آن می شود، این کار باعث ترد و شکنندگی فولاد می شود.
-
- کامپوزیت ها
نسل جدید مواد، که کاربرد وسیعی در صنایع هواپیماسازی دارند. در جدول ۲-۲ فواید و معایب استفاده از مواد کامپوزیتی آمده است.
جدول۲-۲- فواید و معایب استفاده از مواد کامپوزیت
معایب مواد کامپوزیتی | فواید مواد کامپوزیتی |
هزینه بالای مواد | کاهش وزن(حدود ۲۰ تا ۲۵ درصد) |
غیر واضح بودن خسارت ناشی از ضربه | مقاومت در برابر خوردگی |
بالا بودن نسبی هزینه های تکرار شونده | مقاومت در برابر خستگی |
متفاوت بودن تعمیر ساختار کامپوزیت ها با ساختار فلزها | خواص مکانیکی مناسب |