TEMA DE PROIECT

Să se proiecteze un reper (aripa) din materiale compozite din structura aeronavei Aeromot AMT 200 Super Ximango.

Cuprins:

1) Descrierea aeronavei

2) Alegerea materialelor compozite pentru proiectarea reperului dat

3) Proprietăţile materialelor utilizate

4) Modelarea 3D a reperului dat

5) Realizarea unui dispozitiv pentru fabricaţia reperului

6) Succesiunea etapelor tehnologice pentru realizarea reperului

DESENE:

1. Desenul avionului în 3 vederi cu cote de gabarit

2. Desenul reperului

3. Desenul dispozitivului de fabricaţie

2

1) Descrierea aeronavei: Aeromot AMT-200

Aeromot AMT-200 Super Ximango este un motoplanor brazilian dezvoltat din AMT-100 Ximango, dar echipat cu un motor Rotax 912. Construit din fibră de sticlă, AMT 200 are aripa-jos, tren de aterizare convențional și coadă cu ampenaj în T. Propulsat de motorul montat frontal Rotax 912 A (80 CP), are două locuri, iar aripile se pot plia pentru uşurarea transportului şi hangarare.

Caracteristici generale

Echipaj : 2Motor: Rotax 912 cu piston, 60 kW (80 CP)

Dimensiuni exterioare:Anvergură: 17.47 m Lungime: 8.05 m Lăţime cu aripile pliate: 10.15 mÎnălţime: 1.93 mDiametrul elicei: 1.70 m

Dimensiuni interioare:Lungimea cabinei : 1.85 mLăţime maximă: 1.15 mÎnălţime maximă: 1 m

Arii:Suprafaţa aripii: 18.7 m2

Eleroane: 2.72 m2

Frâne aerodinamice: 1.16 m2 Derivă(fin): 1.44 m2

Direcţie(rudder): 0.69 m2

Ampenaj orizontal (tailplane): 1.95 m2 Profundor(elevator): 0.95 m2

3

Greutăţi şi încărcări:Greutatea avionului gol: 605 kg Masa maximă de decolare: 850 kg Încărcarea maximă pe aripă : 45.5 kg/ m2

Încărcare de putere: 14.26 kg/kW

Performanţe

Viteza de croazieră maximă: 205 km/h Viteza de angajare: 76 km/h VNE (a nu se depăşi viteza) : 245 km/h Viteza ascensională maximă: 180 m/minPlafon de serviciu (practic): 4900 m Limite g: +5.3 / -2.65Fineţe: 30.1

ARIPA:

Aspect ratio: 16.3Unghi diedru: 2o 30’Profil aerodinamic: NACA 643-618Coarda la incastrare: 1.46 mCoarda la extremitate: 0.49 m

5

2) Alegerea materialelor compozite pentru proiectarea reperului dat

Reperul ales este aripa, cu structura din fibră de sticlă/spumă, cu excepţia lonjeroanelor din fibră de carbon.

Fibra de carbon este considerată fibra cu un conținut de cel puṭin 90% carbon. Astăzi, fibra de carbon este fibra cu cea mai mare răspândire în industria aerospațială. În ultimele două decenii, proprietățile fibrelor de carbon au crescut spectaculos ca rezultat al cererii de materiale cât mai rezistente și cât mai ușoare. Ca și raport rezistență/greutate, fibra de carbon reprezintă cel mai bun material ce poate fi produs la scară industrială în acest moment.

Pentru obținerea fibrei de carbon, se folosesc o varietate mare de materiale, numite precursoare. Acestea sunt filate în filamente subțiri care sunt apoi convertite în fibră de carbon în 4 etape:

stabilizarea (oxidarea)

carbonizare

grafitizare

tratamentul suprafeței

Fibrele continue sunt apoi bobinate și comercializate pentru țesere sau pentru alte procedee de obținere a structurilor din fibră de carbon. Astăzi, materialul precursor predominant în fabricarea fibrelor de carbon este poliacrilonitrilul (PAN). Fibra de carbon astfel obținută are un diametru de 5 - 10 μm.

În funcție de proprietățile mecanice ale fibrelor de carbon, acestea pot fi clasificate în:

Fibre de Carbon High Modulus (HM sau Tipul I) – fibre cu modul de elasticitate mare Fibre de Carbon High Strength (HS sau Tipul II) – fibre cu rezistență la tracțiune ridicată Fibre de Carbon Intermediate Modulus (IM sau tipul III)

Fibra de sticlă este o sticlă care se prezintă sub formă de fibre fine, care se realizează din sticlă specială. Ele constituie unul dintre cele mai importante materiale de construcție, fiind rezistent la variații de temperatură, îmbătrânirea materialelor și la substanțe chimice agresive.

6

Fibrele de sticlă în amestec cu alte substanțe plastice măresc elasticitatea și rezistența mecanică a acestor materiale.

Secţiune prin aripă:

1. fibră de sticlă - strat exterior

2. placă de spumă Herex

3. fibră de sticlă - strat interior

4. lonjeron din fibră de carbon

7

3) Proprietăţile materialelor utilizate

Învelişul aripii

Tipul fibrei: sticlă Finish FK 144

Conţinut de fibre (volum): 35%

Cantitate de răşină: 112 g/m2

Tip răşină: Epoxydharz 1.15 g/cm3

Grosimea învelişului: 4.55 mm

Grosimea stratului: 0.325 mm

Masa stratului: 529 g/m2

Număr straturi: 14 cu orientările: 0/45/90/-45/90/45/0/45/90/-45/90/45/0/45

8

Spuma: Herex foam core sheet

Lonjeronul:

Material: fibră de carbon

9

Material Specifications

DragonPlate carbon fiber I-beams are extremely strong inbending and shear loading. The combination of unidirectionaland 0°/90° plain weave on the top and bottomflanges give the I-beam its high bending strength. Utilizinga 45° orientation in the webbing allows the I-beam to haveexceptional shear strength, as well as properly transmittingloads between the top and bottom flanges. Dragon-Plate's I-beam construction allows for an extremely thin,lightweight I-beam to obtain the same effect as a thicker,heavier pultruded I-beam. Carbon fiber I-beams can offersimilar properties in bending and shear as sandwich panelswith the same thickness, but without the added weightfrom unnecessary core material. Textured finish on the topand bottom of I-beams make for bonding to thin panels tocreate an extremely stiff and strong structure.TECHNICAL SPECIFICATIONSProperties of Carbon FiberTensile Strength: 512 ksiModulus of Elasticity: 33.4 msiProperties of UNI FiberTensile Strength: 640 ksiModulus of Elasticity: 34 msiResin

10

Epoxy resin that accounts forapproximately 50% of the compositionWƒ ≈ 50%Lay Up ScheduleWeb: 2 layers of ±45° plain weave CFFlanges: 2 layers of ±45° plain weave CF, 0° unidirectionalCF, 0°/90° plain weave CF

4) Modelarea 3D a reperului dat

Se importă în Catia profilul aerodinamic din Profili, în două plane verticale

11

Se închid profilele, apoi se unesc prin Multisection-solid Din aripa astfel rezultată, se taie flapsul şi eleronul (cu Pad si Remove)

12

13

5) Realizarea unui dispozitiv pentru fabricaţia reperului

se realizează un dreptunghi, se face un Pad, din care se extrage aripa paralelipipedul rezultat se secţionează cu un plan la mijloc astfel, rezultă două matriţe: superioară şi inferioară acestea se realizează din aliaje de aluminiu şi se centrează prin şuruburi

14

15

6) Succesiunea etapelor tehnologice pentru realizarea reperului

În general, în fabricația pieselor din materiale compozite se urmărește următorul itinerar tehnologic:

Pentru reperul considerat, am ales un procedeu de formare manuală, şi anume formarea prin contact prin impregnare.

16

Etapele procesului tehnologic de formare prin contact prin impregnare sunt:

aplicarea pe matriţă a decofrantului (ceară sau siliconi) şi uscarea acestuia. Decofrantul va permite extragerea piesei de pe model, după întărirea acesteia;

aplicarea unui strat de răşină gel-coat care defineşte suprafaţa exterioară a piesei, conferind acesteia un aspect plăcut;

17

18

Bibliografie

http://en.wikipedia.org/wiki/Aeromot_AMT-200_Super_Ximango http://dragonplate.com cursuri de materiale compozite http://www.espritmodel.com/carbon-fiber-herex-foam-core-sheets.aspx http://shop1.r-g.de/item/190140 http://airfoiltools.com/airfoil/details?airfoil=naca643618-il

19