Waarom heeft de Junkers Ju-52 gegolfde buitenoppervlakken?

36

Elke keer als ik langs München pas, moet ik een bezoek brengen aan het Deutsches-museum, in het bijzonder aan de luchtvaartvleugel.

Van de andere vliegtuigen die worden getoond, is er een Junkers Ju-52 . Een andere foto van een andere website illustreert goed wat mijn aandacht trok:

Waarom zijn de buitenoppervlakken van de vleugel en de romp gegolfd? Waren de ontwerpers door deze keuze in de hoop enige prestatieverbetering te bereiken? Zijn hier documenten / documenten over?

    
reeks Federico 01.09.2015 / 20:39

5 antwoord

27

Het was grotendeels een structurele beslissing. De Ford Tri-Motor , die ontworpen was om veel dingen na te bootsen die door de Junkers-vliegtuigontwerpen waren inbegrepen, inclusief de golfplaten.

...all of which were constructed of aluminum alloy, which was corrugated for added stiffness, although the resulting drag reduced its overall performance.

Golfplaten zijn tegenwoordig heel gewoon voor dakpanelen en ironisch genoeg voor hangars. Je kunt wat informatie vinden over de sterkte en flex-eigenschappen ervan wanneer gerelateerd aan die onderwerpen. Hier is een interessante thread over toegenomen weerstand (en belasting) op golfplaten daken.

Wat de beschikbaarheid van het materiaal versus plaataluminium betreft, zou ik zeggen dat het weinig effect had op de ontwerpkeuze. Houd er rekening mee dat al het gegolfde aluminium op een bepaald punt in de lijn begint als aluminium, dus het is moeilijk te zeggen dat er meer dan een materiaal is. Daarbovenop is er meer gegolfd materiaal nodig om een specifiek vierkant oppervlak te bedekken dan vlak velmateriaal, wat de prijs zou opdrijven. In die tijd in de luchtvaart was er veel aan het experimenteren en alles wat een vliegtuig een beetje sterker of een beetje sneller maakte, werd als een hele prestatie beschouwd. Houd in gedachten dat we uit de staart van het tijdperk van het stoffelijke vlak komen, dus een ontwerp als dit zou revolutionair hebben geleken. De Ju-52 / 3m (degene die je hebt afgebeeld) kwam uit in 1932 (werk begon in '28), tegen die tijd keken andere makers al naar gladde aluminium carrosserievlakken en werkten ze eraan. Er is natuurlijk een groot sociaal aspect aan de beschikbaarheid van materialen op dit moment in de geschiedenis, vooral in Duitsland. Ik zal hier een volledige geschiedenisles onthouden maar u kunt hier Junkers-geschiedenis en over de man zelf lezen Hugo Junkers hier , waaronder enkele van zijn politieke opvattingen en zijn betrokkenheid (en problemen met) de nazi-partij. Zijn werk in alle metalen ontwerpen is gecrediteerd met het inspireren van veel passagiersvliegtuigen in de naoorlogse periode van WO I en WW2.

    
antwoord gegeven 01.09.2015 / 20:47
24

De gegolfde oppervlakken hielpen om gewicht te besparen en te slepen, en ze waren op dat moment direct beschikbaar. Vandaag zouden we waarschijnlijk om dezelfde redenen sandwichpanelen gebruiken, maar honderd jaar geleden waren die niet beschikbaar.

Interessant genoeg gebruikte 's werelds eerste volledig metalen vliegtuig al gegolfde panelen voor de vleugel, terwijl Junkers' eerste volledig metalen ontwerp was gemaakt van plaatstaal. De aluminium panelen voor de vleugel en lift van de Reissner-Ente zijn gemaakt in de fabriek van Junkers en geleverd aan zijn collega, Prof. Reissner , in 1912.


Reissner-Entevanaf1912.Devliegrichtingisnaarrechts.

Toendeoorloguitbrak,voeldeJunkersdathijeenbijdragemoestleverenenbegonhijmonoplanestebouwenmetcantilevervleugelsvan0,2mmstaalplatenmetgolfplatendieonderdegladdebuitenlaagwarengelast.Degeribbeldesubstructuurwerkteongeveeralsdekerningolfkarton.


JunkersJ-1uit1915(foto bron )

Zoals te verwachten, leidde dit tot vliegbare, maar zeer zware vliegtuigen. Om het gewicht van zijn ontwerpen te verlagen, verlaagde Junkers de huid tot de gegolfde panelen en verwijderde hij de gladde huid erboven, en schakelde hij over van staal naar aluminium, een materiaal dat hij aanvankelijk vermeed om de kosten te verlagen.

Het lage vermogen van de motoren van die tijd vereiste lage vleugelbelastingen en oppervlaktewrijving was een kleine bijdrage aan de algemene weerstand van vliegtuigen van deze tijd. Junkers-monoplanes waren de snelste vechters in de buurt, omdat ze geen verstevigingsdraden hadden. Een bijkomend voordeel in de onafhankelijkheidsoorlog van de Baltische staten in 1919 was hun robuustheid - de snel verschuivende frontlinies maakten solide hangars onmogelijk en houten vliegtuigen waren onbruikbaar na regen, dus op vele dagen konden alleen Junkers-vliegtuigen de lucht in.


JunkersJ-9(fotodoor Threecharlie )

Als Junkers meer weerstand wilde verminderen, zou hij het landingsgestel intrekbaar hebben gemaakt. Maar dat zou extra gewicht hebben toegevoegd, net als een gladde laag bovenop de geribbelde laag, en had een verhoogde weerstand tot gevolg en had het vliegtuig duurder gemaakt. Het beste compromis was om het gegolfde oppervlak bloot te leggen.

Tegen 1932, toen de Ju-52 voor het eerst vloog, was deze techniek al voorbij zijn hoogtepunt: motorprestaties, constructietechnieken en vleugelbelasting waren verbeterd tot een punt dat de betere oplossing was om verstijvingen aan de binnenkant van een last vast te klinken. dragende huid. Junkers-vliegtuigen waren eerst erg innovatief, maar toen het bedrijf een goede manier had gevonden om robuust, goedkoop vliegtuig te produceren, bleef het bij wat het wist. Echter, het concept van Junkers van een stalen of aluminium truss plus de gegolfde huid was zwaarder dan de gladde monocoque huid die we nog steeds gebruiken in de hedendaagse vliegtuigen, en zodra de aerodynamische weerstand verminderd zou kunnen worden tot een punt waar de weerstand toeneemt door het grotere oppervlak dat bevochtigd is van de gegolfde huid kon niet over het hoofd worden gezien, zelfs Junkers schakelde over. De Ju-52 was de laatste (en meest succesvolle) van het traditionele Junkers-vliegtuig, en de volgende, de Ju-86 , gebruikte het duurdere, maar lichtere monocoque ontwerp. Merk op dat het een intrekbaar landingsgestel had, maar de Junkers Doppelflügel (de offset flappen en rolroeren).


Ju-86vliegtuigvanSouthAfricanAirways(fotodoorEtienneduPlessis/ Flickr.com )

    
antwoord gegeven 01.09.2015 / 23:32
23

De gegolfde skins op de JU-52 zijn een versterkende / verstijvende maat: gegolfde skins zijn minder gevoelig voor buigen wanneer ze langs de golf worden geladen (dezelfde reden waarom we golfkartonnen dozen voor verzending).
Hoewel er waarschijnlijk enige aerodynamische straffen zijn als gevolg hiervan, kunnen kleine golvingen binnen de grenslaag liggen en de algemene uitruil tussen gewicht (om de huid inwendig te ondersteunen en te verstevigen) versus aerodynamica kan in sommige ontwerpen gunstig zijn.

>

Het gebruik van aluminium golfplaten is niet exclusief voor de JU-52: de Ford Trimotor heeft ook een golfkarton gebruikt. In moderne ontwerpen zijn de vluchtregeloppervlakken van de Piper PA-28-familie van vliegtuigen ook gegolfd - hoewel veel minder dramatisch, met gestempelde inkepingen om stijfheid te bieden in plaats van interne versteviging:

    
antwoord gegeven 01.09.2015 / 20:53
4

Kort antwoord: Om de huid in de richting van de golvingen te verstijven , ook de vliegrichting, zonder interne structuur toe te voegen of meerdere stukken samen te voegen die het gewicht zouden verhogen .

Platte metalen plaat werd gerold tot profiel en gebogen tot een driedimensionale vorm. De golvingen hadden de vorm langs hun lengte. Een vlakke plaat zou vereisen dat ribben, dragers of andere vormers de vorm behouden. Golvingen hebben materiaal in afschuiving in de diepte van één dimensie, evenals over de lengte en breedte van het vel.

Deze techniek werd ook gebruikt in andere hedendaagse vliegtuigen: de Poolse PZL-7.11..24 gevechtstroepen uit de jaren dertig hadden gegolfde huid op vleugels en staartvlakken, maar niet de grote, ronde ribbels die Junkers gebruikte. De ontwerpen van Pulawski maakten gebruik van de Wibault-gepatenteerde volledig metalen constructie die in Wibault 7s en 72s in Polen werd gebouwd. Vickers heeft ook een licentie verleend voor Wibault's patenten en hun Amerikaanse patentvoorstellingen en legt uit hoe een gegolfde huid met kleinere ribbels werkt.

De A-11 / YF-12 / SR-71-familie heeft een gegolfde huid in hun vleugels. In hun geval laat de golf het gehele luchtframe uitzetten en samentrekken met verwarmen en koelen. Net als bij Junkers, PZL, Piper, enz., Zijn de ribbels van Lockheed koorde, waardoor de huid voor en achter wordt verstevigd.

Sommige naoorlogse ontwerpen hadden een sandwich van gegolfde binnenhuid en een gladde buitenhuid, zoals de vroege stalen huidvliegtuigen van Junker. Inspectie / onderhoud / corrosiebescherming moet gerichte aandacht vereisen en meer kosten in latere jaren. Maar het rollen en lamineren van een blad met constante dikte kost minder dan een volledig machinaal bewerkte skins ...

    
antwoord gegeven 04.09.2015 / 06:55
2

Als u "monocoque" (externe ondersteunde) structuren opzoekt, leert u meer over waarom het golfmetaal werd gebruikt. Het heeft een extreem hoge "schuifkracht" -sterkte. Als je naar het horizontale stabilisatorcentrumpaneel van de PA-28-piper met de golvingen kijkt, zou datzelfde stuk, als het van standaardaluminium zou worden gemaakt, buigen als je je hand vanaf de bovenkant midden naar de bodem zou drukken.

    
antwoord gegeven 02.09.2015 / 09:43