- Project Runeberg -  Teknisk Tidskrift / Årgång 85. 1955 /
469

(1871-1962)
Table of Contents / Innehåll | << Previous | Next >>
  Project Runeberg | Like | Catalog | Recent Changes | Donate | Comments? |   

Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - Sidor ...

scanned image

<< prev. page << föreg. sida <<     >> nästa sida >> next page >>


Below is the raw OCR text from the above scanned image. Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan. Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!

This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.

24- maj 1955

469

Icke-stationära värmespänningar
vid aerodynamisk uppvärmning
av flygplansskrov

Civilingenjör Olle Ljungström, Linköping

533.6.011.6 : 539.319

Den aerodynamiska uppvärmningen av flygplansskrovet
vid acceleration till överljudsfarter ger upphov till
ickestationärt värmeflöde med i många fall avsevärda
tem-peraturgradienter och däremot svarande
värmespänningar som följd. I det följande anges några typiska exempel
som är av betydelse för flygplanskonstruktioner inom den
närmaste framtiden.

Tjockväggigt plastskal

På grund av plasters dåliga värmeledningsförmåga (cirka
1/1 000 av aluminiums) kan man erhålla stora
temperatur-gradienter vid aerodynamisk uppvärmning av plastpaneler.
Speciellt vid plexiglas kan detta leda till kritiska
spänningstillstånd. Detta framgår av ett genomräknat exempel
(fig. 1 och 2) för en 15 mm tjock plexiglasskiva, som
antas accelereras ögonblickligt från M = 0 till M = 1,25 på
markhöjd, varvid gränsskiktets jämviktstemperatur blir
Te — 100°C. Värmeövergångstalet för gränsskiktet, oc = 0,41
kW/m20 C.

Utsidan uppvärmes mycket hastigt (fig. 1), medan skalets
inre uppvärmes mycket långsamt. För insidan tar det cirka
14 min att nå halva utsidans temperaturhöjning. Detta
betyder att man vid ett normalt reaflygplan med cirka 10
min maximal flygtid med högsta fart ej på långt när
uppnår full genomvärmning av ett dylikt plastskal.

I exemplet (fig. 2) visas den för endimensionellt
värmeflöde i plattor mycket karakteristiska temperaturfördelningen
genom skalväggen vid olika tidpunkter. De streckade ytorna
i diagrammet visar de två olika, av temperaturfördelningen
orsakade kritiska instationära
värmespänningsfördelning-arna, som erhålles vid två olika tidpunkter under
uppvärmningen. Utsidan uppnår kritisk tryckspänning, Of = 2,4

Fig. 2.
Temperatur-och spänningsfördelning vid
uppvärmning av
plexiglasskiva enligt

fig. 1.

kp/mm2 efter en halv minut, insidan utsättes för maximal
dragspänning =1,0 kp/mm2 efter fem minuter, dvs. inom
den tid som en normal hastighetsflygning kan väntas
fortlöpa.

Dessa spänningar har beräknats med antagande av att
E ■ oc är konstant, oberoende av temperaturen, vilket gäller
för vissa plastmaterial inom rimliga temperaturgränser.

I verkligheten erhåller man emellertid för plexiglas
krypning på utsidan, som efter avkylning kommer att vara
utsatt för kvarvarande dragspänningar, vilka kan bli lika
farliga som den instationära värmedragspänningen på
insidan. Denna är av samma storleksordning som normalt
tillåten påkänning av luftkrafter i kabinhuvar.

Ytterskal av två sammanlimmade plåtar

Temperaturförloppet har även beräknats för två
sammanlimmade 0,5 mm aluminiumplåtar, fig. 3. Antas limskiktet
ha 0,3 mm tjocklek och värmeledningsförmågan är 0,17
W/m °C, erhålles ett värmemotstånd i limskiktet av samma
storleksordning som gränsskiktets värmemotstånd (1 /cc),
vilket antas vara samma som i exemplet med plexiglas.
Vid snabb acceleration och snabb
gränsskiktstemperatur-stegring kan man därför kortvarigt få ganska stora
temperaturdifferenser mellan det yttre och det inre
aluminiumskalet.

Fig. 1. Temperatur-tidsförlopp i olika väggskikt vid
aerodynamisk uppvärmning av en 15 mm plexiglasskiva; M =
= 1,25 pä markhöjd.

Fig. 3. Temperaturförlopp i två sammanlimmade
aluminiumplåtar med 0,5 mm tjocklek; acceleration till M = 1,25
på markhöjd; dT/dt = 12°C/s, oc = 0,41 kW/m’°C.

<< prev. page << föreg. sida <<     >> nästa sida >> next page >>


Project Runeberg, Tue Nov 12 16:25:26 2019 (aronsson) (download) << Previous Next >>
http://runeberg.org/tektid/1955/0489.html

Valid HTML 4.0! All our files are DRM-free