Название деталей у самолета. Конструкция самолета: основные элементы. Проектирование и строительство самолетов. Классификация воздушных судов и особенности конструкции

Вот это для удовольствия... Су-26

Это небольшая статья о том, что вобщем-то все кажется видели, но не все себе это представляют.

Что такое самолет вообще? Это летательный аппарат, предназначеный для перемещения различных грузов и людей по воздуху. Определение примитивное, но верное. Все самолеты, как бы романтично они не выглядели, создаются для работы. И только спортивная авиация существует исключительно для полета. Да еще какого полета:-)!

Что же помогает самолету испонять свое предназначение. Что делает самолет самолетом. Назовем основные : фюзеляж, крыло, хвостовое оперение, взлетно-посадочное устройство.

Элементы конструкции и органы управления

Отдельно можно еще выделить силовую установку, то есть двигатели и винты (если самолет винтовой). Первые четыре элемента обычно объединяют в один узел, называемый в авиации планер . Стоит заметить, что все вышеперечисленное относится к так называемой классической компоновочной схеме. Ведь на самом деле этих схем несколько. В других схемах некоторых элементов может не быть. Об этом мы еще обязательно поговорим в других статьях, а пока уделим внимание самой простой и распространенной, классической схеме.

Фюзеляж . Это, так сказать, основа самолета. Он как бы собирает в единое целое все остальные элементы конструкции самолета и является вместилищем авиационного оборудования (авионика) и полезной нагрузки… Полезная нагрузка – это, понятно, собственно груз или же пассажиры. Кроме того в фюзеляже обычно располагается топливо и вооружение (для военных самолетов).

А вот это для работы... ТУ-154

Крыло . Собственно, главный летательный орган:-). Состоит из двух частей, консолей, левой и правой. Основное предназначение – создание подъемной силы. Хотя справедливости ради скажу, что на многих современных самолетах ему в этом может помогать фюзеляж, имеющий уплощенную нижнюю поверхность (это та самая подъемная сила ). На крыле расположены органы управления для поворота самолета вокруг его продольной оси, то есть управление креном. Это элероны, а также органы с экзотическим названием интерцепторы . Там же, на крыле раположена так называемая . Это закрылки и предкрылки . Эти элементы улучшают характеристики взлета и посадки самолета (длинну разбега и пробега, взлетную и посадочную скорости). На многих самолетах в крыле также располагается топливо, а на военных самолетах вооружение.

Ну и где тут фюзеляж?... Су-27

Хвостовое оперение . Не менее важный элемент конструкции самолета . Состоит из двух частей: киль и стабилизатор. Стабилизатор, в свою очередь, как и крыло, состоит из двух консолей, левой и правой. Основное предназначение – стабилизация полета, то есть они помогают самолету сохранять то направление полета и высоту, которые ему первоначально были заданы вне зависимости от атмосферных воздействий. Киль стабилизирует направление , а стабилизатор – высоту . Ну, а если экипаж, пилотирующий лайнер захочет изменить курс полета, то для этого на киле существует руль направления, а для изменения высоты на стабилизаторе соответственно руль высоты.

Обязательно зацеплю мою любимую тему о понятиях. Неправильно говорить «хвост», имея ввиду киль, как это частенько можно услышать в неавиационной среде. Хвост вообще слово специфичное и относится к хвостовой части фюзеляжа вместе с оперением.

Бывает такое шасси... МИГ-25

Еще одна немаловажная часть, элемент конструкции самолета (хотя маловажных наверное нет:-)). Это взлетно-посадочное устройство, а по простому шасси . Используется на взлете, посадке и рулении. Функции достаточно серьезные, ведь каждый самолет, как известно, просто обязан «не только хорошо взлететь, но и крайне удачно сесть»:-). Шасси — это не просто колесо, а целый комлекс очень серьезного оборудования. Одна только система уборки-выпуска чего стоит… Здесь, кстати присутствует всем известная АВS. К нам на автомобили она пришла из авиации.

А бывает и такое шасси... АН-225 "Мрия"

Еще я упоминал о силовой установке. Двигатели могут располагаться внутри фюзеляжа, либо в специальных мотогондолах под крылом или на фюзеляже. Это основные варианты, но есть еще и частные случаи. Например, двигатель в корневой части крыла, частично утопленный в фюзеляж. Замысловато звучит, правда? Зато интересно. В современой авиации вообще много появилось замысловатого. Где например фюзеляж в чистом виде на самолете МИГ-29, или Су-27. А нет его. В техническом плане он, конечно выделяется, но внешне… Сплошное крыло, двигатели и кабина:-).

Ну, вот, пожалуй, и все. Основные я перечислил. Суховато получилось, но ничего. О каждом этом элементе мы еще поговорим в дальнейшем и уж там-то я разгуляюсь:-). Ведь разнообразие компоновок, конструкций и состава оборудования очень большое. Это и различные общие схемы и разные компоновки хвостового оперения, крыла, различные конструкции и расположение шасси, двигателей, мотогондол и т.д. Из всего этого многообразия получается множество всевозможных летательных аппаратов, как уникальных в своих возможностях и безумно красивых, так и массовых, но все равно красивых и притягательных.

Пока:-). До следующей встречи…

P.S. Как я разошелся, а?! Ну прям, как о женщине:-)…

Фотографии кликабельны.

Самолёт – воздушное судно, без которого сегодня представить перемещение людей и грузов на большие расстояния невозможно. Разработка конструкции современного самолета, а также создание отдельных его элементов представляется важной и ответственной задачей. К этой работе допускают только высококвалифицированных инженеров, профильных специалистов, так как небольшая ошибка в расчётах или производственный брак приведут к фатальным последствиям для пилотов и пассажиров. Не представляет секрет, что любой самолёт имеет фюзеляж, несущие крылья, силовой агрегат, систему разнонаправленного управления и взлетно-посадочные устройства.

Ниже изложенная информация об особенностях устройства составных частей самолёта будет интересна для взрослых и детей, занимающихся конструкторской разработкой моделей летательных аппаратов, а также отдельных элементов.

Фюзеляж самолёта

Основной частью самолета является фюзеляж. На нем закрепляются остальные конструктивные элементы: крылья, хвост с оперением, шасси, а внутри размещается кабина управления, технические коммуникации, пассажиры, грузы и экипаж воздушного судна. Корпус самолёта собирается из продольных и поперечных силовых элементов, с последующей обшивкой металлом (в легкомоторных версиях – фанерой или пластиком).

Требования при проектировании фюзеляжа самолёта предъявляется к весу конструкции и максимальным характеристикам прочности. Добиться этого позволяет использование следующих принципов:

1. Корпус фюзеляжа самолёта выполняется в форме, снижающей лобовое сопротивление воздушным массам и способствующей возникновению подъемной силы. Объем, габариты самолёта должны быть пропорционально взвешены;
2. При проектировании предусматривают максимально плотную компоновку обшивки и силовых элементов корпуса для увеличения полезного объема фюзеляжа;
3. Сосредотачивают внимание на простоте и надежности крепления крыловых сегментов, взлётно-посадочного оборудования, силовой установки;
4. Места крепления грузов, размещения пассажиров, расходных материалов должны обеспечивать надёжное крепление и баланс самолёта при различных условиях эксплуатации;

1. Место размещения экипажа должно предоставлять условия комфортного управления самолётом, доступ к основным приборам навигации и управления при экстремальных ситуациях;
2. В период обслуживания самолёта предусмотрена возможность беспрепятственно провести диагностику и ремонт вышедших из строя узлов и агрегатов.

Прочность корпуса самолёта обязана обеспечивать противодействие нагрузкам при различных полётных условиях, в том числе:

• нагрузки в местах крепления основных элементов (крылья, хвост, шасси) в режимах взлёта и приземления;
• в полётный период выдерживать аэродинамическую нагрузку, с учётом инерционных сил веса самолёта, работы агрегатов, функционирования оборудования;
• перепады давления в герметически ограниченных отделах самолёта, постоянно возникающие при лётных перегрузках.

К основным типам конструкции корпуса самолёта относят плоский, одно,- и двухэтажный, широкий и узкий фюзеляж. Положительно зарекомендовали себя и используются фюзеляжи балочного типа, включающие варианты компоновки, которые носят название:

1. Обшивочные – конструкция исключает продольно расположенные сегменты, усиление происходит за счёт шпангоутов;
2. Лонжеронные – элемент имеет значительные габариты, и непосредственная нагрузка ложится именно на него;
3. Стрингерные – имеют оригинальную форму, площадь и сечение меньше, чем в лонжеронном варианте.

Важно! Равномерное распределение нагрузки на все части самолёта осуществляется за счёт внутреннего каркаса фюзеляжа, который представлен соединением различных силовых элементов по всей длине конструкции.

Конструкция крыла

Крыло – один из основных конструктивных элементов самолёта, обеспечивающий создание подъёмной силы для полёта и маневрирования в воздушных массах. Крылья используют для размещения взлётно-посадочных устройств, силового агрегата, топлива и навесного оборудования. От правильного сочетания веса, прочности, жёсткости конструкции, аэродинамики, качества изготовления зависят эксплуатационные и лётные характеристики самолёта.

Основными частями крыла называется следующий перечень элементов:

1. Корпус, сформированный из лонжеронов, стрингеров, нервюров, обшивки;
2. Предкрылки и закрылки, обеспечивающие плавный взлёт и посадку;
3. Интерцепторы и элероны – посредством них осуществляется управление самолётом в воздушном пространстве;
4. Щитки тормозные, предназначенные для уменьшения скорости движения во время посадки;
5. Пилоны, необходимые для крепления силовых агрегатов.

Конструктивно-силовая схема крыла (наличие и расположение деталей при нагрузочном воздействии) должна обеспечивать устойчивое противодействие силам кручения, сдвига и изгиба изделия. К ней относятся продольные, поперечные элементы, а также внешняя обшивка.

1. К поперечным элементам относят нервюры;
2. Продольный элемент представлен лонжеронами, которые могут быть в виде монолитной балки и представлять ферму. Располагаются по всему объёму внутренней части крыла. Участвуют в придании жёсткости конструкции, при воздействии сгибающей и поперечной силы на всех этапах полёта;
3. Стрингер также относят к продольным элементам. Его размещение – вдоль крыла по всему размаху. Работает как компенсатор осевого напряжения нагрузок изгиба крыла;
4. Нервюры – элемент поперечного размещения. В конструкции представлены фермами и тонкими балками. Придаёт профиль крылу. Обеспечивает жесткость поверхности при распределении равномерной нагрузки во время создания полётной воздушной подушки, а также крепления силового агрегата;
5. Обшивка придаёт форму крылу, обеспечивая максимальную аэродинамическую подъёмную силу. Вместе с другими элементами конструкции увеличивает жёсткость крыла и компенсирует действие внешних нагрузок.

Классификация крыльев самолёта осуществляется в зависимости от конструктивных особенностей и степени работы наружной обшивки, в том числе:

1. Лонжеронного типа. Характеризуются незначительной толщиной обшивки, образующей замкнутый контур с поверхностью лонжеронов.
2. Моноблочного типа. Основная внешняя нагрузка распределяется по поверхности толстой обшивки, закреплённой массивным набором стрингеров. Обшивка может быть монолитной или состоять из нескольких слоёв.

Важно! Стыковка частей крыльев, последующее их крепление должны обеспечивать передачу, распределение изгибающего и крутящего моментов, возникающих при различных режимах эксплуатации.

Авиадвигатели

Благодаря постоянному совершенствованию авиационных силовых агрегатов продолжается развитие современного самолётостроения. Первые полёты не могли быть длительными и совершались исключительно с одним пилотом именно потому, что не существовало мощных двигателей, способных развить необходимую тяговую силу. За весь прошедший период авиацией использовались следующие типы двигателей самолёта:

1. Паровые. Принцип работы заключался в преобразовании энергии пара в поступательное движение, передающееся на винт самолёта. Из-за низкого коэффициента полезного действия использовался непродолжительное время на первых авиамоделях;
2. Поршневые – стандартные двигатели с внутренним сгоранием топлива и передачей крутящего момента на винты. Доступность изготовления из современных материалов позволяет их использование до настоящего времени на отдельных моделях самолётов. КПД представлен не более 55.0%, но высокая надежность и неприхотливость в обслуживании делают двигатель привлекательным;

1. Реактивные. Принцип действия основан на преобразовании энергии интенсивного сгорания авиационного топлива в необходимую для полёта тягу. Сегодня такой тип двигателей наиболее востребован в авиастроительстве;
2. Газотурбинные. Работают по принципу пограничного нагрева и сжатия газа сгорания топлива, направленного на вращение турбинного агрегата. Получили широкое распространение в авиации военного назначения. Используются в самолётах типа Су-27, МиГ-29, F-22, F-35;
3. Турбовинтовые. Один из вариантов газотурбинных двигателей. Но полученная при работе энергия преобразовывается в приводную для винта самолёта. Небольшая её часть используется для образования реактивной толкающей струи. Применяют, в основном, в гражданской авиации;
4. Турбовентиляторные. Характеризуются высоким КПД. Применяемая технология нагнетания дополнительного воздуха для полного сгорания топлива обеспечивает максимальную эффективность работы и высокую экологическую безопасность. Такие двигатели нашли своё применение при создании больших авиалайнеров.

Важно! Перечень двигателей, разрабатываемых авиаконструкторами, вышеуказанным перечнем не ограничивается. В разное время неоднократно принимались попытки создавать различные вариации силовых агрегатов. В прошлом веке даже велись работы по конструированию атомных двигателей в интересах авиации. Опытные образцы были опробованы в СССР (ТУ-95, АН-22) и США (Convair NB-36H), но были сняты с испытания в связи с высокой экологической опасностью при авиационных катастрофах.

Органы управления и сигнализации

Комплекс бортового оборудования, командные и исполнительные устройства самолёта называют органами управления. Команды подаются из пилотной кабины, а выполняются элементами плоскости крыла, оперением хвоста. На разных типах самолётов используются различные типы систем управления: ручная, полуавтоматическая и полностью автоматизированная.

Органы управления, независимо от типа системы управления, разделяют следующим образом:

1. Основное управление, включающее в себя действия, отвечающие за регулировку лётных режимов, восстановление продольного баланса самолёта в заранее заданных параметров, они включают:

• рычаги, непосредственно управляемые пилотом (штурвал, рули высоты, горизонта, командные панели);
• коммуникации для соединения управляющих рычагов с элементами исполнительных механизмов;
• непосредственные исполняющие устройства (элероны, стабилизаторы, сполерные системы, закрылки, предкрылки).

1. Дополнительное управление, используемое при взлётном или посадочном режимах.

При применении ручного или полуавтоматического управления воздушным судном пилота можно считать неотъемлемой частью системы. Только он может проводить сбор и анализ информации о положении самолёта, нагрузочных показателях, соответствии направления полёта с плановыми данными, принимать соответствующее обстановке решение.

Для получения объективной информации о лётной обстановке, состоянии узлов самолёта пилот использует группы приборов, назовем основные:

1. Пилотажные и используемые для навигационных целей. Определяют координаты, горизонтальное и вертикальное положение, скорость, линейные отклонения. Контролируют угол атаки по отношению к встречному потоку воздуха, работу гироскопических устройств и многие не менее значимые параметры полёта. На современных моделях самолётов объединены в единый пилотажно-навигационный комплекс;
2. Для контроля работы силового агрегата. Обеспечивают пилота информацией о температуре и давлении масла и авиационного топлива, расход рабочей смеси, количество оборотов коленчатых валов, вибрационный показатель (тахометры, датчики, термометры и подобное);
3. Для наблюдения за функционированием дополнительного оборудования и авиационных систем. Включают в себя комплекс измерительных приборов, элементы которого размещены практически во всех конструктивных частях самолёта (манометры, указателя расходования воздуха, перепада давления в герметических закрытых кабинах, положения закрылков, стабилизирующих устройств и тому подобное);
4. Для оценки состояния окружающей атмосферы. Основными измеряемыми параметрами являются температура наружного воздуха, состояние атмосферного давления, влажность, скоростные показатели перемещения воздушных масс. Используются специальные барометры и другие адаптированные измерительные приборы.

Важно! Измерительные приборы, используемые для мониторинга состояния машины и внешней среды, специально разработаны и адаптированы для сложных условий эксплуатации.

Взлётно-посадочные системы 2280

Взлёт и посадку считают ответственными периодами при эксплуатации самолёта. В этот период возникают максимальные нагрузки на всю конструкцию. Гарантировать приемлемый разгон для поднятия в небо и мягкое касание поверхности посадочной полосы могут только надёжно сконструированные стойки шасси. В полете они служат дополнительным элементом придания жесткости крыльям.

Конструкция наиболее распространённых моделей шасси представлена следующими элементами:

• подкос складной, компенсирующий лотовые нагрузки;
• амортизатор (группа), обеспечивает плавность хода самолёта при движении по взлетно-посадочной полосе, компенсирует удары во время контакта с землёй, может устанавливаться в комплекте с демпферами-стабилизаторами;
• раскосы, выполняющие роль усилителя жесткости конструкции, могут называться стержнями, располагаются диагонально по отношению к стойке;
• траверсы, крепящиеся к конструкции фюзеляжа и крыльям стойки шасси;
• механизм ориентирования – для управления направлением движения на полосе;
• замочные системы, обеспечивающие крепление стойки в необходимом положении;
• цилиндры, предназначенные для выпуска и убирания шасси.

Сколько колес размещено у самолета? Количество колёс определяется в зависимости от модели, веса и назначения воздушного судна. Наиболее распространённым считают размещение двух основных стоек с двумя колёсами. Более тяжёлые модели – трёх стоечные (размещены под носовой частью и крыльях), четырёх стоечные – две основные и две дополнительные опорные.

Видео

Описанное устройство самолета даёт лишь общее представление об основных конструктивных составляющих, позволяет определить степень важности каждого элемента при эксплуатации воздушного судна. Дальнейшее изучение требует глубокой инженерной подготовки, наличия специальных знаний аэродинамики, сопротивления материалов, гидравлики и электрооборудования. На производственных предприятиях авиастроения этими вопросами занимаются люди, прошедшие обучение и специальную подготовку. Самостоятельно изучить все этапы создания самолёта можно, только для этого следует запастись терпением и быть готовым к получению новых знаний.

Могут быть полностью уверены в своей безопасности. Каждая деталь, каждая система — все проверяется и тестируется несколько раз. Запчасти для них производят в разных странах, а потом собирают на одном заводе.

Устройство пассажирского самолета представляет собой планер. Он состоит из фюзеляжа, крыла хвостового оперения. Последний оснащен двигателями и шасси. Все современные лайнеры дополнительно оборудуют авионикой. Так называют совокупность электронных систем, которые контролируют работу самолета.

Любой летательный аппарат (вертолет, пассажирский лайнер) по своей конструкции — это планер, который состоит из нескольких частей.

Вот как называются части самолета:

• фюзеляж;
• крылья;
• хвостовое оперение;
• шасси;
• двигатели;
• авионика.

Устройство самолета.

Это несущая часть воздушного судна. Его главное назначение — образование аэродинамических сил, а второстепенное — установочное. Он служит основой, на которую устанавливают все остальные части.

Фюзеляж

Если говорить о частях самолета и их названиях, то фюзеляж — одна из самых важных его составляющих. Само название происходит от французского слова “fuseau”, которое переводится, как “веретено”.

Планер можно назвать “скелетом” самолета, а фюзеляж — его “телом”. Именно он связывает крылья, хвост и шасси. Здесь размещается экипаж лайнера и все оборудование.

Он состоит из продольных и поперечных элементов и обшивки.

Крылья

Как устроено крыло самолета? Оно собирается из нескольких частей: левая или правая полуплоскости (консоли) и центроплан . Консоли включают наплыв крыла и законцовки. Последние могут быть разными у отдельных видов пассажирских лайнеров. Есть винглеты и шарклеты.

Крыло самолета.

Принцип его работы очень прост — консоль разделяет два потока воздуха. Сверху — находится область низкого давления, а снизу — высокого. За счет этой разницы крыло и позволяет лететь .

На крыло устанавливают меньшие консоли для улучшения их работы. Это элероны, закрылки, предкрылки и т.д . Внутри крыльев расположены топливные баки.

На работу крыла влияет его геометрическая конструкция — площадь, размах, угол, направление стреловидности.

Хвостовое оперение

Оно располагается в хвостовой или носовой части фюзеляжа. Так называют целую совокупность аэродинамических поверхностей, которые помогают пассажирскому лайнеру надежно держаться в воздухе. Они разделяются на горизонтальные и вертикальные.

К вертикальным относят киль или два киля. Он обеспечивает путевую устойчивость воздушного судна, по оси движения. К горизонтальным — стабилизатор. Он отвечает за продольную устойчивость самолета.

Шасси

Это те самые устройства, которые помогают самолету , рулить по взлетно-посадочной полосе. Это несколько стоек, которые оборудованы колесами.

Вес пассажирского лайнера напрямую влияет на конфигурацию шасси. Чаще всего используется следующая: одна передняя стойка и две основных. У именно так располагаются шасси. У воздушных судов семейства Боинг 747 — на две стойки больше.

В колесные тележки входит разное количество пар колес. Так у Аэробуса А320 — по одной паре, а у Ан-225 — по семь.

Во время полета шасси убираются в отсек. Когда самолет взлетает или садиться. Они поворачиваются за счет привода к передней стойке шасси или дифференциальной работы двигателей.

Двигатели

Говоря о том, как устроен самолет и как он летает, нельзя забывать о такой важной части самолета, как двигатели. Они работают по принципу реактивной тяги. Они могут быть турбореактивными или турбовинтовыми.

Их крепят к крылу самолета или его фюзеляжу. В последнем случае его помещают в специальную гондолу и используют для крепления пилон. Через него подходят к двигателям топливные трубку и приводы.

У самолета обычно по два двигателя.

Количество двигателей различается в зависимости от модели самолета. О двигателях более подробно написано

Авионика

Это все те системы, которые обеспечивают бесперебойную работу самолета в любых погодных условиях и при большинстве технических неисправностях.

Сюда относят автопилот, противообледенительная система, система бортового электроснабжения и т.д.

Классификация по конструктивным признакам

В зависимости от количества крыльев различают моноплан (одно крыло), биплан (два крыла) и полутораплан (одно крыло короче, чем другое).

В свою очередь монопланы делят на низкопланы, среднепланы и высокопланы . В основу этой классификации лежит расположение крыльев возле фюзеляжа.

Если говорить об оперении, то можно выделить классическую схему (оперение сзади крыльев), тип “утка” (оперение перед крылом) и “бесхвостка” (оперение — на крыле).

По типу шасси воздушные судна бывают сухопутными, гидросамолеты и амфибии (те гидросамолеты, на которые установили колесные шасси).

Есть разные виды самолетов и по видам фюзеляжа. Различают узкофюзеляжные и широкофюзеляжные самолеты. Последние — это, в основном, двухпалубные пассажирские лайнеры. Наверху находятся места пассажиров, а внизу — багажные отсеки.

Вот что из себя представляет классификация самолетов по конструктивным признакам.

Самолёт

Самолёт

летательный тяжелее воздуха с крылом, на котором при движении образуется аэродинамическая подъёмная сила, и силовой установкой, создающей тягу для полёта в атмосфере. Основные части самолёта: крыло (одно или два), оперение, (всё это вместе называется планёром самолёта), бортовое оборудование; военные самолёты имеют также авиационное вооружение.

Крыло – основная самолёта. Самолёты с одним крылом называются монопланами , с двумя – бипланами . Средняя часть крыла, присоединяемая к фюзеляжу или составляющая с ним одно целое, называется центропланом; к центроплану крепятся боковые отъёмные части крыла – консоли. На крыле располагаются (элероны , элевоны, интерцепторы) и устройства, с помощью которых регулируются крыла (закрылки, предкрылки и др.). В крыле размещаются топливные баки, различные агрегаты (напр., шасси), коммуникации и пр. На крыле или под ним (на пилонах) устанавливают двигатели. Вплоть до сер. 20 в. самолёты имели крылья трапециевидной формы (в плане). С появлением реактивных двигателей форма крыла изменилась, приобрела стреловидность. в сочетании с газотурбинным реактивным двигателем позволяет достичь скоростей полёта, вдвое и втрое превышающих . В 1960-70-х гг. были созданы самолёты с крылом изменяемой в полёте стреловидности: при взлёте и посадке, а также при полёте с дозвуковой скоростью лучше характеристики у прямого (традиционного) крыла; в полёте со сверхзвуковой скоростью поворачивается, приобретая стреловидность, что существенно улучшает его аэродинамику (МиГ-23, СССР; F-111, США).

Фюзеляж – это корпус самолёта, несущий крылья, оперение и шасси. В нём размещаются кабина экипажа и пассажирский салон, грузовые отсеки, оборудование. Иногда фюзеляж заменяют хвостовыми балками или объединяют с крылом. До 1930-х гг. большинство самолётов имело открытые кабины лётчиков. С увеличением скорости и высоты полётов кабины стали закрывать обтекаемым «фонарём». Полёты на больших высотах потребовали создания герметичных кабин с обеспечением в них давления и температуры, необходимых для нормальной жизнедеятельности человека. Обтекаемая сигарообразная форма фюзеляжа обеспечивает ему минимальное сопротивление воздушного потока в полёте. У сверхзвуковых самолётов фюзеляж делают с сильно заострённой носовой частью. Форма поперечного сечения фюзеляжа у современных самолётов может быть круглой, овальной, в виде пересечения двух окружностей, близкой к прямоугольной и пр. Создание в 1965-70-х гг. т. н. широкофюзеляжных самолётов с фюзеляжем диаметром 5.5–6.5 м позволило заметно повысить грузоподъёмность и воздушных судов (Ил-86, СССР; «Боинг-747», США). Конструкция фюзеляжа содержит из силовых элементов (лонжероны, стрингеры, шпангоуты) и обшивку. Силовые элементы изготовляют из лёгких и прочных конструкционных материалов (алюминиевые и титановые сплавы , композиционные материалы). на заре авиации была полотняной, затем из фанеры и с кон. 1920 г. – металлическая (алюминий и его сплавы). Подавляющее большинство самолётов выполнено по однофюзеляжной схеме, очень редко по двухбалочной, и лишь отдельные экспериментальные самолёты – безфюзеляжные, т. н. (ХВ-35, США).

Оперение обеспечивает устойчивость и управляемость самолёта в продольном и боковом движении. У большинства самолётов оперение располагается на хвостовой части фюзеляжа и состоит из стабилизатора и руля высоты (горизонтальное оперение), киля и руля направления (вертикальное оперение). сверхзвуковых самолётов может не иметь рулей высоты и направления из-за их малой эффективности на высоких скоростях. Их функции выполняют управляемые (цельноповоротные) и стабилизатор. Конструкция оперения аналогична конструкции крыла и в большинстве случаев повторяет его форму. Наиболее распространено однокилевое оперение, но создаются самолёты с разнесённым вертикальным оперением (Су-27, МиГ-31). Известны случаи создания V-образного оперения, сочетающего функции киля и стабилизатора («Бонанза-35», США). Немало сверхзвуковых самолётов, особенно военных, не имеют стабилизаторов («Мираж-2000», Франция; «Вулкан», Великобритания; Ту-144).

Шасси служит для перемещения самолёта по аэродрому при рулёжке и по взлётной полосе при взлёте и посадке. Наиболее распространено колёсное шасси. Зимой на лёгких самолётах могут устанавливаться лыжи. У гидросамолётов вместо колёс на шасси крепятся поплавки-лодки. Во время полёта колёсные шасси, чтобы уменьшить воздуха, убирают в крыло или фюзеляж. Спортивные, учебные и прочие лёгкие самолёты часто строятся с неубирающимися шасси, которые проще и легче убирающихся. Современные реактивные самолёты имеют шасси с передней опорой под носовой частью фюзеляжа и двумя опорами в районе центра тяжести самолёта под фюзеляжем или крылом. Такое трёхопорное шасси обеспечивает более безопасное на повышенных скоростях и устойчивое движение самолёта при разбеге и пробеге во время посадки. Тяжёлые пассажирские самолёты оборудуют многоопорными и многоколёсными шасси для снижения нагрузок и давления на . Все шасси оснащены жидкостно-газовыми или жидкостными амортизаторами для смягчения ударов, возникающих при посадке самолёта и его движении по аэродрому. Для руления самолёта передняя опора имеет поворачивающееся . Управление движением самолёта на земле осуществляется раздельным торможением колёс основных опор.

Силовая установка самолёта включает авиационные двигатели (от 1 до 4), воздушные винты, воздухозаборники, реактивные сопла, системы топливоподачи, смазки, контроля и пр. Почти до кон. 1940-х гг. основным типом двигателя был поршневой двигатель внутреннего сгорания, приводивший во вращение . С кон. 1940-х гг. на самолётах военной и гражданской авиации стали применять газотурбинные реактивные двигатели – турбореактивные и турбовентиляторные. Двигатели устанавливают в носовой части фюзеляжа (в основном на винтомоторных самолётах), встраивают в крыло, подвешивают на пилонах под крылом, устанавливают над крылом (гл. обр. у гидросамолётов), помещают на хвостовой части фюзеляжа. На пассажирских тяжёлых самолётах предпочтение отдаётся хвостовому расположению двигателей, поскольку таким образом снижается шума в пассажирском салоне.

1 – ; 2 – кабина экипажа; 3 – туалеты; 4.18 – гардероб; 5.14 – грузовой ; 6 – багажный ; 7 – первый пассажирский салон на 66 мест; 8 – двигателя; 9 – ; 10 – вертикальная законцовка крыла; 11 – внешний ; 12 – внутренний закрылок; 13 – второй пассажирский салон на 234 места; 15 – грузы на поддонах в сетях; 16 – аварийный выход; 17 – грузы в сетях; 19 – киль; 20 – руль направления; 21 – руль высоты; 22 – ; 23 – стабилизатор; 24 – фюзеляж; 25 – ; 26 – основная опора шасси; 27 – ; 28 – топливные отсеки; 29 – крыла; 30 – буфет с лифтом на нижнюю палубу; 31 – грузовой пол со сферическими опорами; 32 – входная дверь; 33 – носовая опора шасси

Оборудование самолёта обеспечивает самолёта, безопасность полёта, создание условий, необходимых для жизнедеятельности членов экипажа и пассажиров. Самолётовождение обеспечивает пилотажно-навигационное, радиотехническое и радиолокационное оборудование. Для повышения безопасности полёта предназначены противопожарные средства, аварийно-спасательное и внешнее , противообледенительные и прочие системы. В состав систем жизнеобеспечения входят установки кондиционирования воздуха и наддува кабин, и др. Использование микропроцессорной техники в системах управления самолётом позволило сократить численность экипажей пассажирских и транспортных воздушных судов до 2–3 человек. Управление самолётом в полёте осуществляется с помощью рулей высоты и руля направления (на задних кромках стабилизаторов и киля) и элеронов, отклоняемых в противоположные стороны. Управляют рулями и элеронами лётчики из кабины экипажа. При рейсовых полётах по трассе управление самолётом передаётся автопилоту, который не только выдерживает направление полёта, но и контролирует работу двигателей, поддерживает заданный режим полёта.

Вооружение самолётов военной авиации определяется их назначением и тем, какие задачи они решают в боевых действиях. Военная имеет на вооружении крылатые ракеты класса « – поверхность» и ракеты «воздух – воздух», авиационные пушки и пулемёты, авиационные бомбы, авиационные морские мины и торпеды.

Энциклопедия «Техника». - М.: Росмэн . 2006 .

Самолет

(устаревшее - ) - тяжелее воздуха для полётов в атмосфере с помощью силовой установки, создающей тягу, и неподвижного крыла, на котором при движении в воздушной среде образуется аэродинамическая подъёмная сила. Неподвижность крыла, которая отличает С. от винтокрылых летательных аппаратов, имеющих «вращающееся крыло» (несущий винт), и от летательного аппарата с машущими крыльями (махолётов), в некоторой степени условна, так как в ряде конструкций С. крыло может изменять в полёте угол установки, и т. п. Концепция С., зародившаяся в конце XVIII - начале XIX вв. (Дж. Кейли) и предполагавшая осуществление полёта летательного аппарата с помощью разделённых по функциям движителя (воздушного винта) и несущей поверхности (крыла), в ходе развития летательной техники оказалась наиболее удачной по совокупности лётных характеристик и эксплуатационных качеств, и С. получил наибольшее распространение среди летательных аппаратов с различными принципами создания подъёмной силы и конструктивными способами их воплощения (см. также Авиация).
Классификация самолётов.
По назначению различают гражданские и военные С. К гражданским относятся пассажирские, грузовые и грузопассажирские, административные, спортивные, сельскохозяйственные и другие С. для народного хозяйства. Пассажирские С. подразделяются на магистральные самолёты и С. местных воздушных линий. Военные С. включают истребители (воздушного боя, истребители-бомбардировщики, истребители-перехватчики, многоцелевые), штурмовики, бомбардировщики (фронтовые, дальние, межконтинентальные), разведчики (тактические, оперативные, стратегические), военно-транспортные (лёгкие, средние, тяжёлые), противолодочные, С. боевого обеспечения (радиолокационного дозора и наведения, постановщики помех, воздушные пункты управления, заправщики топливом в полёте и др.). В состав военной и гражданской авиации входят учебные, учебно-тренировочные, санитарные, патрульные, поисково-спасательные. С. По типу движителя С. относят к винтовым или реактивным. В соответствии с типом двигателей С. часто называют поршневым, турбовинтовым, реактивным (в частности, ракетным), а по числу двигателей - например, двух-, трёх-, четырёхдвигательным. В зависимости от максимальной скорости полета С. подразделяют на дозвуковые ( полёта M(() 1) и гиперзвуковые (M(() > > 1; часто принимают M(() > > 4-5). По условиям базирования различают С. сухопутного базирования, корабельные С., гидросамолёты (летающие лодки или поплавковые) и С.-амфибии, а по требованиям к длине взлетно-посадочной полосы - С. вертикального, короткого и обычного взлёта и посадки. Различная способность к маневрированию (максимальное значение эксплуатационной перегрузки) отличает манёвренные, ограниченно манёвренные и неманёвренные С. По стадии освоения С. относят к экспериментальным, опытным и серийным, а по отличию от исходного образца - к модернизированным и модифицированным. С. с экипажем называют пилотируемыми, а без экипажа беспилотными. Для некоторых типов пилотируемых С. (истребителей, штурмовиков, учебных) часто указывают число членов экипажа (одно- или двухместный).
Многие названия С. определяются их конструктивным исполнением и аэродинамической схемой. По числу крыльев различают монопланы, бипланы (в том числе полуторапланы), трипланы и полипланы, а монопланы, в зависимости от расположения крыла относительно фюзеляжа, могут быть низкопланами, среднепланами и высокопланами. Моноплан без наружных подкрепляющих элементов крыла (подкосов) называется свободнонесущим, а с крылом, установленным на подкосах выше фюзеляжа, называется . С. с изменяемой в полёте стреловидностью крыла часто называют С. изменяемой геометрии, о зависимости от расположения оперения выделяют С. нормальной схемы (с хвостовым оперением), С. типа « » (горизонт, оперение отсутствует) и С. типа « » (с горизонтальным оперением, расположенным впереди крыла). По типу фюзеляжа С. может быть однофюзеляжным и двухбалочным, а С. без фюзеляжа называют «летающим крылом». С. с диаметром фюзеляжа более 5,5-6 м называют широкофюзеляжными. Свою классификацию имеют самолёты вертикального взлёта и посадки (с поворотными винтами, поворотным крылом, подъёмными или подъёмно-маршевыми двигателями и т. д.). Некоторые понятия классификации, такие, как, например, «лёгкий», «тяжёлый», «дальний» и т. п., являются условными, не всегда имеют строго очерченные границы и для С. различных типов (истребители, бомбардировщики, транспортные С.) могут соответствовать существенно отличающимся числовым значениям взлётной массы и дальности полёта.
Аэродинамика самолёта.
Подъёмная сила, поддерживающая С. в воздухе, образуется вследствие несимметричного обтекания крыла воздушным потоком, имеющего место при несимметричной форме профиля крыла, ориентации его под некоторым положительным углом атаки к потоку или под влиянием обоих этих факторов. В этих случаях скорость потока на верхней поверхности крыла больше, а давление (в соответствии с Бернулли уравнением) меньше, чем на нижней; вследствие этого создаётся разность давлений под крылом и над крылом и возникает подъёмная сила. Теоретические подходы к определению подъёмной силы профиля крыла (для идеальной несжимаемой жидкости) отражены в известной Жуковского теореме. Действующую на С. при его обтекании воздушным потоком полную аэродинамическую силу RA (её называют аэродинамической силой планёра) в скоростной системе координат можно представить в виде двух составляющих - аэродинамической подъёмной силы Ya и силы лобового сопротивления Xa (в общем случае возможно также наличие и боковой силы Za). Сила Ya определяется в основном подъёмными силами крыла и горизонт, оперения, а противоположно направленная по отношению к скорости полёта сила Xa обязана своим происхождением трению воздуха о поверхность С. (сопротивление трения), разности давлений, действующих на лобовые и кормовые части элементов С. (сопротивление давления, см. Профильное сопротивление, Донное сопротивление), и связанному с образованием подъёмной силы скосу потока за крылом (индуктивное сопротивление); кроме того, при больших скоростях полёта (около- и сверхзвуковых) добавляется , вызываемое образованием скачков уплотнения (см. Сопротивление аэродинамическое). Аэродинамическая сила планёра С. и её составляющие пропорциональны скоростному напору
q = V2/2
((() - плотность воздуха, V - скорость полёта) и некоторой характерной площади, в качестве которой обычно принимают S:
Ya = cyaqS,
Xa = cxaqS,
причём коэффициент пропорциональности (коэффициент подъёмной силы cya и коэффициент лобового сопротивления cxa) зависят в основном от геометрических форм частей С., ориентации его в потоке (угла атаки), Рейнольдса числа, а на больших скоростях и от числа M((). Аэродинамическое совершенство С. характеризуют отношением подъёмной силы к суммарной силе лобового сопротивления, называемой аэродинамическим качеством:
К = Ya/Xa = cya/cxa
В установившемся (V = const) горизонтальном полёте вес самолёта G уравновешивается подъёмной силой (Ya = G), а тяга Р силовой установки должна компенсировать лобовое сопротивление (P = Xa). Из получающегося соотношения G = KP следует, например, что реализация в конструкции С. более высокого значения К позволила бы при фиксированном значении G снизить для той же скорости полёта потребную тягу и, следовательно, а в некоторых других случаях (например, при том же значении Р) увеличить грузоподъёмность или на С. В ранний период (до начала 20-х гг.) С. имели грубые аэродинамические формы и значения аэродинамического качества у них были в пределах K = 4-7. На С. 30-х гг., имевших прямые крылья и скорость полёта 300-350 км/ч, были получены значения K = 13-15. Это было достигнуто в основном благодаря применению схемы свободнонесущего моноплана, усовершенствованных профилей крыла, фюзеляжей обтекаемой формы, закрытых кабин, жёсткой гладкой обшивки (взамен матерчатой или гофрированной металлической), уборке шасси, капотированию двигателей и т. д. При последующем создании более скоростных С. возможности повышения аэродинамического качества стали более ограниченными. Тем не менее на пассажирских С. 80-х гг. с большими дозвуковыми скоростями полёта и стреловидными крыльями максимальные значения аэродинамического качества составили K = 15-18. На сверхзвуковых С. для снижения волнового сопротивления применяют крылья тонкого профиля, с большой стреловидностью или др. формы в плане с малым удлинением. Однако у С. с такими крыльями на дозвуковых скоростях полёта меньше, чем у С. дозвуковых схем.
Конструкция самолёта.
Она должна обеспечивать высокие аэродинамические характеристики, обладать необходимыми прочностью, жёсткостью, живучестью, выносливостью (сопротивлением усталости), быть технологичной в производстве и обслуживании, иметь минимальную массу (это один из основных критериев совершенства С.). В общем случае С. состоит из следующих основных частей: крыла, фюзеляжа, оперения, шасси (все это вместе называют планёром С.), силовой установки, бортового оборудования; военные С. имеют также .
Крыло является основной несущей поверхностью С., а также обеспечивает его поперечную устойчивость. На крыле располагаются средства его механизации (закрылки, предкрылки и др.), органы управления (элероны , элевоны, интерцепторы), а при некоторых компоновках С. закрепляются также опоры шасси и устанавливаются двигатели. состоит из каркаса с продольным (лонжероны, стрингеры) и поперечным (нервюры) силовым набором и обшивки. Внутренний объём крыла используется для размещения топлива, различных агрегатов, коммуникаций и т. д. Важнейшими моментами в развитии С., связанными с конструкцией крыла, были завершившийся в 30-х гг. переход от схемы биплана к свободнонесущему моноплану и начавшийся в конце 40-х-начале 50-х гг. переход от прямого крыла к стреловидному. На тяжёлых С. с большой дальностью полёта, для которых важным является увеличение аэродинамического качества, схема моноплана позволила увеличить в этих целях , а для более энерговооруженных С. (истребителей) - использовать уменьшение площади крыла и лобового сопротивления для повышения скорости полёта. Создание свободнонесущих монопланов стало возможным благодаря успехам в строительной механике конструкции и профилировке крыла, а также применению высокопрочных материалов. Применение стреловидного крыла позволило реализовать потенциальные возможности дальнейшего увеличения скорости полёта при использовании газотурбинных двигателей. При достижении некоторой скорости полёта (критического числа М(()) на крыле образуются местные сверхзвуковые зоны со скачками уплотнения, что приводит к появлению волнового сопротивления. Для стреловидного крыла вследствие скольжения принципа возникновение таких неблагоприятных явлений отодвигается в область более высоких скоростей полёта (критическое число М(() больше, чем у прямого крыла); а при сверхзвуковом обтекании интенсивность образующихся скачков уплотнения более слабая. () крыла дозвукового С. обычно составляет 20-35(°), а у сверхзвукового С. достигает 40-60(°).
В 50-80-х гг. создано большое число С. различных типов с турбовинтовыми двигателями и турбореактивными двигателями, различающихся скоростью и профилем полёта, манёвренностью и другими свойствами. Соответственно этому на них нашли применение крылья, разнообразные по форме в плане, удлинению, относительной толщине, конструктивно-силовой схеме и т. д. Наряду со стреловидным широкое распространение получило треугольное крыло, сочетающее в себе благоприятные для больших сверхзвуковых скоростей полёта свойства большой стреловидности (() 55-70°), малого удлинения и малой относительной толщины профиля. В связи с возникшей необходимостью обеспечить для некоторых типов С. высокие аэродинамические характеристики в широком диапазоне скоростей полёта были созданы самолёты с крылом изменяемой в полёте стреловидности (()) 15-70°), на которых реализуются достоинства прямого крыла сравнительно большого удлинения (взлётно-посадочные режимы и на дозвуковых скоростях) и крыла большой стреловидности (полёт на сверхзвуковых скоростях). Разновидность этой схемы - цельноповоротное . На манёвренных С. нашло применение крыло с переменной стреловидностью по передней кромке, включающее трапециевидную часть с умеренной стреловидностью и корневые наплывы крыла большой стреловидности, которые улучшают несущие свойства крыла на больших углах атаки. Схема С. с крылом обратной стреловидности (КОС) не получила широкого распространения из-за аэроупругой неустойчивости (дивергенции) крыла при повышенных скоростях полёта. Появление композиционных материалов открыло возможности устранить этот недостаток путём обеспечения необходимой жёсткости крыла без заметного утяжеления конструкции, и КОС, обладающее благоприятными аэродинамическими характеристиками на больших углах атаки, стало в конце 70-х и в 80-х гг. объектом широких теоретических и экспериментальных исследований. С. различного скоростного диапазона отличаются удлинением крыла
(() = 12/S (l - размах крыла).
Для повышения аэродинамического качества увеличивают (), для снижения волнового сопротивления - уменьшают. Если удлинение дозвуковых стреловидных крыльев составляет обычно (-) = 7-8 для пассажирских и транспортных С. и () = 4-4,5 для истребителей, то у сверхзвуковых истребителей () = 2-3,5. Для обеспечения необходимой поперечной устойчивости С. консоли крыла устанавливаются (при виде спереди) под некоторым углом к горизонтальной плоскости (так называемое поперечное V крыла). Улучшение аэродинамических характеристик крыла во многом обязано совершенствованию его профиля. На различных этапах развития С. выбор профиля крыла определялся аэродинамическими или конструктивными требованиями и уровнем научных знаний. Плоское крыло встречалось в ранних проектах С., однако все первые летавшие С. уже имели профилированные крылья. Для получения большей подъёмной силы сначала применялись тонкие изогнутые крылья (С. раннего периода), а позднее - крылья с толстым профилем (свободнонесущие монопланы 20-х гг.). По мере увеличения скорости полёта использовались менее изогнутые и более тонкие профили. В конце 30-х гг. велись работы по так называемым ламинарным профилям малого сопротивления, однако большого распространения они не получили, так как обеспечение ламинарного обтекания предъявляло высокие требования к качеству отделки и чистоте поверхности крыла. В 70-х гг. для дозвуковых С. разработаны сверхкритические профили, позволяющие повысить значение критического числа М((). На С. с большой сверхзвуковой скоростью полёта для снижения волнового сопротивления применяются крылья с малой относительной толщиной профиля ((c) = 2-6%) и острой передней кромкой. Геометрические параметры крыла переменны вдоль его размаха: оно имеет сужение, значения с уменьшаются к концам крыла, используется аэродинамическая и геометрическая и т. п.
Важная характеристика С. - , равная
G/S = cyyV2/2.
На всех этапах развития С. она возрастала - на быстроходных С. вследствие уменьшения площади крыла в целях снижения сопротивления и повышения скорости полёта, а на тяжёлых С. из-за опережающего роста массы С. При увеличении удельной нагрузки на крыло соответственно увеличивается скорость на взлёте и посадке, возрастает потребная длина взлетно-посадочной полосы, а также усложняется пилотирование С. на посадке. Снижение скорости отрыва и посадочной скорости обеспечивается механизацией крыла, позволяющей при отклонении щитков и закрылков увеличить максимальные значения коэффициента cy, а для некоторых конструкций - также площадь несущей поверхности. Устройства механизации крыла начали разрабатываться в 20-х гг., а широкое распространение получили с 30-х гг. Сначала применялись простые и закрылки, позднее появились выдвижные и щелевые закрылки (в том числе двух- и трёхщелевые). Некоторые виды механизации крыла (предкрылки и др.) применяются также в полёте, при маневрировании С. Идея согласования формы профиля крыла с режимом полёта лежит в основе адаптивного крыла, В 50-х гг. для увеличения подъёмной силы крыла на малых скоростях полёта стало использоваться , в частности сдув пограничного слоя посредством выдувания отбираемого от двигателя воздуха на верхние поверхности носков крыла и закрылков. В 70-х гг. стали создаваться самолёты короткого взлёта и посадки (СКВП) с так называемой энергетической механизацией крыла, основанной на использовании энергии двигателя для увеличения подъёмной силы посредством обдувания крыла или закрылков реактивной струёй двигателей.
Фюзеляж служит для объединения в одно целое различных частей С. (крыла, оперения и др.), для размещения кабины экипажа, агрегатов и систем бортового оборудования, а также, в зависимости от типа и конструктивной схемы С., пассажирских салонов и грузовых кабин, двигателей, отсеков вооружения и шасси, топливных баков и т. д. На ранних этапах развития С. его крыло соединялось с оперением с помощью открытой фермы или ферменного фюзеляжа коробчатой формы, закрытого полотняной или жёсткой обшивкой. На смену ферменным фюзеляжам пришли так называемые балочные фюзеляжи с различными сочетаниями силового набора - продольного (лонжероны, стрингеры) и поперечного (шпангоуты) и «работающей» обшивкой. Такая конструкция позволила придавать фюзеляжу различные хорошо обтекаемые формы. Длительное время преобладали открытая или защищённая передним козырьком кабины экипажа, а на тяжёлых С. их вписывали в обводы фюзеляжа. С ростом скорости полёта кабины лёгких С. стали закрывать обтекаемым фонарём. Выполнение полётов на больших высотах потребовало создания герметичных кабин (на боевых и на пассажирских С.) с обеспечением в них параметров воздуха, необходимых для нормальной жизнедеятельности человека. На современных С. получили распространение различные формы поперечного сечения фюзеляжа - круглая, овальная, в виде пересечения двух окружностей и др. На фюзеляже с поперечным сечением, близким к прямоугольному, и со специально спрофилированным днищем можно получить некоторую дополнит, подъёмную силу (несущий фюзеляж). Площадь мигделевого сечения фюзеляжа лёгких С. определяется размерами кабины экипажа или габаритами двигателей (при установке их в фюзеляже), а на тяжёлых С. - размерами пассажирской или грузовой кабины, отсеков вооружения и т. п. Создание во второй половине 60-х гг. широкофюзеляжных С. с диаметром около 6 м позволило значительно повысить грузоподъёмность и пассажировместимость. Длина фюзеляжа определяется не только условием размещения перевозимой нагрузки, топлива, оборудования, но также требованиями, связанными с устойчивостью и управляемостью С. (обеспечение необходимого положения центра тяжести и расстояния от него до оперения). Для снижения волнового сопротивления фюзеляжи сверхзвуковых С. имеют большое удлинение, заострённую носовую часть, а иногда в зоне сопряжения с крылом фюзеляж «поджат» (при виде сверху) в соответствии с так называемым площадей правилом. Большинство С. выполнено по однофюзеляжной схеме. Двухбалочные С. строились сравнительно редко, ещё реже - бесфюзеляжные С.
Оперение обеспечивает продольную и путевую устойчивость, балансировку и управляемость С. Большинство созданных С., особенно дозвуковых, имело нормальную схему, то есть с хвостовым оперением, состоящим обычно из неподвижных и отклоняемых (управляющих) поверхностей: стабилизатор и руль высоты образуют (ГО), а киль и руль направления - (ВО). По конструктивно-силовой схеме оперение аналогично крылу, причём на скоростных С. ВО и ГО, как и крыло, выполняются стреловидными. На тяжёлых дозвуковых С. для облегчения балансировки стабилизатор иногда делают переставным, то есть с изменяемым углом установки в полёте. На сверхзвуковых скоростях полёта эффективность рулей уменьшается, поэтому на сверхзвуковых С. стабилизатор и киль могут быть управляемыми, в том числе цельноповоротными (ГО и ВО без рулей). Наиболее распространено однокилевое оперение, но создаются также С. с разнесенным ВО. Известна конструкция V-образного оперения, выполняющего функции ГО и ВО. Достаточно большое число С., особенно сверхзвуковых выполнено по схеме «бесхвостка» (ГО отсутствует). По схеме «утка» (с передним ГО) построено небольшое число С. однако она продолжает привлекать к себе внимание, в частности, благодаря преимуществу, состоящему в использовании для балансировки С. положительной подъёмной силы, создаваемой передним ГО.
Шасси служит для перемещения С. по аэродрому (при рулёжке, взлёте и посадке), а также для смягчения ударов, возникающих при посадке и движении С. Наиболее распространено колёсное шасси, однако на лёгких С. в зимних условиях иногда применяется лыжное шасси. Предпринимались попытки создания гусеничного шасси, оказавшегося слишком тяжёлым. Необходимая мореходность и устойчивость на воде гидросамолётов обеспечиваются поплавками или лодкой-фюзеляжем. Сопротивление шасси может достигать 40% лобового сопротивления С., поэтому в начале 40-х гг. для повышения скорости полета стали широко применять убирающееся шасси. В зависимости от конструкции фюзеляжа С. шасси убирается в крыло, фюзеляж, гондолы двигателей. С. с малой скоростью полета иногда строятся с неубирающимся шасси, которое легче и проще по конструкции. Для обеспечения устойчивого положения С. на земле его шасси включает не менее трёх опор. Ранее в основном применялось трёхопорное шасси с низкой хвостовой опорой, а реактивные С. оборудуются шасси с передней опорой, обеспечивающим более безопасное приземление на повышенных скоростях и устойчивое движение С. на разбеге и пробеге. Кроме того, горизонтальное положение фюзеляжа (при передней опоре) способствует снижению воздействия реактивной струи двигателей на аэродромное покрытие. На ряде С. применено с двумя основными опорами вдоль фюзеляжа и вспомогательными опорами на концах крыла. Одно из преимуществ такой схемы состоит в отсутствии на крыле гондол для уборки шасси, ухудшающих аэродинамические характеристики крыла. На тяжёлом бомбардировщике М-4 было применено «вздыбливание» передней стойки велосипедного шасси на взлёте, что увеличивало С. и сокращало длину разбега. Опора шасси обычно включает в себя стойку, жидкостно-газовый или жидкостный , подкосы, механизмы уборки-выпуска и колёса. Колёса основных опор, а иногда и передних опор оборудуются тормозами, которые используются для сокращения длины пробега после посадки С., а также для удержания С. на месте при работающих двигателях (перед разбегом на взлёте, при опробовании двигателей и т. п.). Для обеспечения руления С. передняя опора имеет ориентирующееся колесо. Управление движением С. на земле при малых скоростях обеспечивается раздельным торможением колёс основных опор, а также созданием несимметричной тяги двигателей. Когда такой способ малоэффективен или невозможен (велосипедное шасси , однодвигательная компоновка в сочетании с малой колеёй шасси и т. п.), передняя опора выполняется управляемой. Тяжёлые пассажирские и транспортные С. оборудуются многоопорными и многоколёсными шасси для снижения нагрузок и давлений на аэродромное покрытие. На расширение возможностей базирования С. направлен поиск новых, в частности неконтактных, взлётно-посадочных устройств (например, шасси на воздушной подушке).
Силовая установка самолета.
Создаёт необходимую тягу во всём диапазоне эксплуатационных условий и включает двигатели (см. Двигатель авиационный), воздушные винты, воздухозаборники, реактивные сопла, системы топливопитания, смазки, контроля и регулирования и др. Почти до конца 40-х гг. основным типом двигателя для С. был поршневой с воздушным или жидкостным охлаждением. Важные этапы в развитии силовых установок с поршневыми двигателями - создание винтов изменяемого шага (эффективных в широком диапазоне полётных режимов); повышение литровой мощности благодаря увеличению степени сжатия, что стало возможным после существенного повышения антидетонационных свойств авиационного бензина; обеспечение необходимой мощности двигателей на высоте путём их наддува с помощью специальных нагнетателей. На снижение аэродинамического сопротивления силовой установки было направлено закрытие звездообразных поршневых двигателей воздушного охлаждения кольцевыми профилирующими капотами, а также уборка радиаторов поршневых двигателей жидкостного охлаждения в тоннели крыла или фюзеляжа. Мощность авиационного поршневого двигателя была доведена до 3160 кВт, а скорость полёта С. с поршневым двигателем - до 700-750 км/ч. Однако дальнейшему росту скорости препятствовали резкое возрастание аэродинамического сопротивления самолёта и снижение КПД воздушного винта вследствие увеличивающегося влияния сжимаемости воздуха и связанный с этим рост потребной мощности двигателя, в то время как возможности уменьшения его массы и размеров были уже исчерпаны. Это обстоятельство стимулировало разработку и внедрение более лёгких и мощных газотурбинных двигателей (турбореактивных двигателей и турбовинтовых двигателей).
На боевых С. получили распространение турбореактивные двигатели, а на пассажирских и транспортных - турбовинтовые двигатели и турбореактивные двигатели. Ракетные двигатели (жидкостные ракетные двигатели) не получили широкого распространения из-за малой располагаемой продолжительности полёта (на борту С. необходимо иметь не только , но и окислитель), хотя они применялись на ряде экспериментальных С., на которых были достигнуты рекордные скорости полёта. Тяговые, экономические и авиационных газотурбинных двигателей непрерывно совершенствовались путём повышения параметров рабочего процесса двигателя, применения новых материалов, конструктивных решений и технологических процессов. Повышение скоростей полёта вплоть до больших сверхзвуковых (M(() = 3) было достигнуто при использовании турбореактивных двигателей, оснащённых форсажной камерой, позволяющей значительно (на 50% и более) увеличить тягу двигателя. На экспериментальных С. испытывались силовые установки, состоящие только из прямоточного воздушно-реактивных двигателей (старт с С.-носителя), а также комбинированные установки ( + прямоточный воздушно-реактивный двигатель). Силовые установки с прямоточного воздушно-реактивного двигателя обеспечивают дальнейшее расширение скоростного диапазона применения С. (см. Гиперзвуковой самолёт). На дозвуковых пассажирских и транспортных С. нашли применение экономичные турбореактивные двухконтурные двигатели сначала с малой, а позднее (в 60-70-х гг.) с большой степенью двухконтурности. Удельных расход топлива на сверхзвуковом С. достигает 0,2 кг/(Нкч) на полётных форсажных режимах, у дозвуковых С. на крейсерских режимах полёта доведён до 0,22-0,3 кг/(кВт ч) для турбовинтовых двигателей и 0,07-0,058 кг/(Н ч) для турбореактивных двухконтурных двигателей. Создание высоконагруженных воздушных винтов, сохраняющих высокий кпд до больших скоростей полёта (M(() 0,8), положено в основу разработки турбовинтовентиляторных двигателей, которые на 15-20% экономичнее турбореактивных двухконтурных двигателей. Двигатели пассажирского С. оборудуются устройствами реверсирования тяги на посадке для сокращения длины пробега и выполняются малошумными (см. Нормы шума). Число двигателей в силовой установке зависит главным образом от назначения С., его основных параметров и требований к лётным характеристикам. Суммарная мощность (тяга) силовой установки, определяемая необходимой стартовой энерговооружённостью (тяговооружённостью) С., выбирается исходя из условий непревышения заданной длины разбега при взлёте, обеспечения набора высоты при отказе одного двигателя, достижения максимальной скорости полёта при заданной высоте и т. д. Тяговооружённость современного сверхзвукового истребителей достигает 1,2, у дозвукового пассажирского С. обычно находится в пределах 0,22-0,35. Существуют различные варианты размещения двигателей на С. Поршневые двигатели обычно устанавливались на крыле и в носовой части фюзеляжа. Аналогично располагают двигатели на турбовинтовых С. На реактивных С. компоновочные решения более разнообразны. На лёгких боевых С. один или два турбореактивных двигателя обычно устанавливают в фюзеляже. На тяжёлых реактивных С. практиковалось размещение двигателей в корневой части крыла, но большее распространение получила схема подвески двигателей на пилонах под крылом. На пассажирском С. двигатели (2, 3 или 4) часто размещают на хвостовой части фюзеляжа, причём в трёхдвигательном варианте один двигатель помещают внутрь фюзеляжа, а его - в корневую часть киля. К преимуществам таких компоновок относятся снижение шума в пассажирской кабине, повышение аэродинамического качества за счёт «чистого» крыла. Трёхдвигательные варианты пассажирских С. выполняются также по схеме с двумя двигателями на пилонах под крылом и одним в хвостовой части фюзеляжа. На некоторых сверхзвуковых С. мотогондолы располагаются непосредственно на нижней поверхности крыла, при этом специальная профилировка внешних обводов гондол позволяет использовать систему образующихся скачков уплотнения (повышение давления) для получения дополнительной подъёмной силы на крыле. Установка двигателей сверху крыла применяется в схемах самолета короткого взлета и посадки с обдувом верхней поверхности крыла.
В авиационных двигателях используется жидкое - бензин в поршневых двигателях и так называемое (типа керосина) в газотурбинных двигателях (см. Топливо авиационное). В связи с истощением природных запасов нефти могут найти применение синтетические топлива, криогенные топлива (в 1988 в СССР создан экспериментальный самолёт Ту-155, использующий в качестве топлива и сжиженный газ), а также авиационные ядерные силовые установки. Создан ряд лёгких экспериментальных С., использующих энергию солнечных батарей (см. Солнечный самолёт), из которых наиболее известен «Солар » (США); на нём в 1981 был совершён перелёт Париж - Лондон. Продолжаются постройки демонстрационных С. с мускульным приводом воздушного винта (см. Мускулолёт). В 1988 дальность полёта на мускулолёте достигла около 120 км при скорости свыше 30 км/ч.
Оборудование самолёта.
Обеспечивает пилотирование С., безопасность полёта, создание необходимых условий для жизнедеятельности чл. экипажа и пассажиров и выполнение задач, связанных с назначением С. Для самолётовождения используется пилотажно-навигационное, радиотехническое и радиолокационное оборудование. Для повышения безопасности полёта предназначены противопожарное, аварийно-спасательное, внешнее светотехническое оборудование, противообледенительные и другие системы. В состав системы жизнеобеспечения входят системы кондиционирования воздуха и наддува кабин, кислородное оборудование. Энергопитание систем и агрегатов С. обеспечивают системы электроснабжения, гидравлические и пневматические системы. Целевое оборудование определяется типом С. К нему, например, относятся агрегаты распыления химикатов на сельскохозяйственных С., бытовое оборудование пассажирских С., обзорно-прицельные системы боевых С., разведывательное, противолодочное, десантно-транспортное, поисково-спасательное оборудование, средства радиолокационного дозора и наведения, радиоэлектронной борьбы и т. д. (приборы, индикаторы, сигнализаторы) обеспечивает экипаж информацией, необходимой для выполнения полётного задания, контроля работы силовой установки и бортового оборудования. На ранних этапах развития С. оборудовались небольшим числом приборов, контролирующих основные параметры полёта (высоту, курс , крен, скорость) и частоту вращения вала двигателя, и могли совершать полёты в условиях визуальной видимости горизонта и наземных ориентиров. Расширение практического использования С., увеличение дальности и высоты полёта требовали создания бортового оборудования, позволяющего выполнять длительные полёты днём и ночью, в сложных метеорологических и гёографических условиях. В первой половине 30-х гг. были созданы гироскопические средства (авиагоризонт , гирополукомпас), обеспечившие при полёте в облаках, тумане, ночью, а также начали использоваться автопилоты, освободившие лётчика от утомительной работы по поддержанию заданного режима полёта на дальних маршрутах. В конце 20-х гг. начали внедряться самолётные приёмопередающие радиостанции. В 30-х гг. бортовые и наземные радиотехнические средства (радиокомпасы, радиопеленгаторы, радиомаяки, радиомаркёры) стали применяться для определения направления полёта, местонахождения С., а также в первых системах захода на посадку по приборам. Во Вторую мировую войну на боевых С. были применены радиолокаторы, которые использовались для обнаружения целей и навигации. В послевоенное годы значительно расширены функциональные возможности самолётного оборудования, повышены его и точность. Пилотажно-навигационное оборудование создаётся на основе использования разнообразных средств: комбинированных систем определения воздушно-скоростных параметров, доплеровских измерителей путевой скорости и угла сноса, курсовых систем с магнитными, гироскопическим и астрономическими датчиками, радиотехнических систем ближней и дальней навигации, высокоточных инерциальных систем, радиолокационных визиров для уточнения местоположения С. и определения метеорологической обстановки и т. д. Нашли применение более точные системы инструментального (по приборам) захода на посадку, а затем системы автоматической посадки. Для обработки информации и автоматизированного управления работой различных систем С. служат бортовые ЦВМ. На боевых С. бортовые радиолокационные станции широко используются в обзорно-прицельных системах для обнаружения воздушных и наземных целей и наведения на них управляемых ракет. В этих же целях применяются оптико-электронные системы, включающие теплопеленгаторы, лазерные локаторы и т. п. Возросла информативность средств индикации. Расширяется применение экранных индикаторов, а также индикаторов на лобовом стекле. Последние позволяют лётчику видеть проецируемую перед ним необходимую информацию, не отвлекаясь от обзора внекабинного пространства на ответственных режимах полёта. Экспериментально отрабатывались (конце 80-х гг.) экспертные системы помощи экипажу на основе искусственного интеллекта и системы речевого управления. На современных С. компоновка кабины экипажа, выбор оптимального состава и расположение средств отображения информации, пультов управления и т. п. производятся с учётом требований авиационной эргономики.
Вооружение.
Вооружение военных С. предназначено для поражения живой силы, воздушных, наземных, морских (подводных и надводных) целей и включает (в зависимости от назначения С.) пулемётно-пушечное, бомбардировочное, минно-торпедное, ракетное вооружение. При этом стрелковое и ракетное вооружение может быть наступательным или служить для обороны от истребителей противника (например, на бомбардировщиках, военно-транспортных С.). Становление основных боевых С. (истребителей и бомбардировщиков) относится к периоду Первой мировой войны. Первоначально использовались обычные (армейские) пулемёты. Важным явилось применение синхронизатора, позволяющего вести стрельбу через плоскость вращения воздушного винта. Истребители вооружались неподвижно закреплёнными синхронными пулемётами, а на бомбардировщиках пулемёты устанавливались на поворотных устройствах для организации круговой обороны. Родоначальником бомбардировочной авиации стал самолёт « » (1913). Его бомбовая нагрузка достигала 500 кг. В период между двумя мировыми войнами было создано специальное пулемётно-пушечное вооружение, отвечающее требованиям авиационного применения (малая масса и габариты, высокая , малая отдача, дистанционное управление стрельбой и перезарядкой и т. п.). Новым видом вооружения явились созданные в 30-х гг. неуправляемые . Вторая мировая война наглядно продемонстрировала большую роль С. как средства вооруженной борьбы. В первой половине 50-х гг. появились С., вооружённые управляемыми ракетами. Основу ракетного вооружения современные С. составляют управляемые ракеты классов «воздух - воздух» и «воздух - поверхность» с различной дальностью стрельбы и разнообразными методами наведения. Дальность пуска достигает 300 км у ракет «воздух - воздух» и у тактических ракет «воздух - поверхность» (см. Ракета авиационная).
В начале 80-х гг. бомбардировщики стали вооружаться стратегическими крылатыми ракетами «воздух - поверхность» с дальностью пуска до 2500 км. На лёгких С. ракеты подвешиваются на наружных держателях, а на тяжёлых могут размещаться и внутри фюзеляжа (в том числе на вращающихся барабанах).
Конструкционные материалы.
Основным материалом для изготовления каркаса большинства первых С. служила древесина, в качестве обшивки применялись ткани (например, перкаль) и , а металл использовался только для соединения различных узлов С., в шасси и в двигателях. В 1912-1915 были построены первые цельнометаллические С. В начале 20-х гг. получили широкое распространение , которые на долгие годы стали основным конструкционным материалом в самолётостроении, благодаря сочетанию важных для летательных аппаратов свойств высокой прочности и малого веса. В сильно нагруженных элементах конструкции (например, в шасси) использовались более прочные стали. Длительное время (вплоть до Второй мировой войны) создавались также С. смешанной (деревянно-металлической) конструкции. С ростом скорости полёта требования к конструкционным материалам возросли из-за повышенной (вследствие аэродинамического нагревания) рабочей температуры элементов конструкции. Она близка к температуре торможения воздуха, которая зависит от скорости полёта и определяется соотношением
T0 T(1 + 0,2M(()2),
где T - температура воздуха. При полете в нижней стратосфере (T = 216,65 К) числам M(() = 1, M(() = 2 и M(() = 3 будут соответствовать значения температуры торможения воздушного потока 260, 390, 607 К (или - 13, 117, 334(-)С). В конструкции самолётов с максимальной скоростью полёта, соответствующей числам M(() = 2-2,2, преобладают алюминиевые сплавы. При более высоких скоростях начинают использоваться и специальные стали. Освоение гиперзвуковых скоростей полёта требует применения жаропрочных сплавов, «горячих», теплозащищённых или охлаждаемых конструкций (например, с помощью жидководородного топлива, обладающего большим хладоресурсом). С 70-х гг. во вспомогательных конструкциях С. стали использовать , обладающие высокими характеристиками удельной прочности и жёсткости. Изготовление из них силовых элементов позволит существенно повысить весовое совершенство конструкции С. В 80-х гг. был создан ряд лёгких С., практически полностью изготовленных из композиционных материалов. В их числе рекордный самолёт « », на котором в 1986 выполнен беспосадочный кругосветный перелёт без дозаправки топливом в полёте.
Управление самолётом.
Было опробовано много схем и компоновок С., прежде чем он стал устойчивым и хорошо управляемым в полёте. Устойчивость и управляемость С. в широком диапазоне эксплуатационных условии обеспечивается соответствующим выбором геометрических параметров крыла, оперения, органов управления и его центровки, а также автоматизацией управления. Для поддержания заданного режима полёта и изменения траектории движения С. служат управляющие повети (рули управления), которые в традиционном случае включают руль высоты, руль направления и противоположно отклоняемые (см. также Органы управления). Управление осуществляется путём изменения аэродинамических сил и моментов при отклонении этих поверхностей. Для отклонения рулей управления перемещает установленные в кабине - ручку (или штурвал) управления и педали. С помощью ручки управления отклоняются руль высоты (продольное управление) и элероны (поперечное управление), а с помощью педалей - руль направления (путевое управление). связаны с рулями гибкой (тросовой) или жёсткой проводкой управления. На многих типах С. рычагами управления оборудованы рабочие места двух членов экипажа. Для уменьшения усилий на рычагах управления, необходимых для отклонения рулей, применяют различные виды компенсации возникающего на них шарнирного момента. На установившихся режимах полёта могут потребоваться отклонения рулей для балансировки С. В этом случае для компенсаций шарнирного момента используют вспомогательные рулевые поверхности - триммеры. При больших шарнирных моментах (на тяжёлых или сверхзвуковых С.) для отклонения рулей используют гидравлические рулевые приводы. В 70-х гг. нашла применение так называемая (ЭДСУ). На С. с ЭДСУ механическая проводка управления отсутствует (или является резервной), а передача сигналов от командных рычагов на исполнительные механизмы отклонения рулей осуществляется по электрокоммуникациям. ЭДСУ имеет меньшую массу и позволяет повысить надёжность путём резервирования линий связи. Электродистанционные системы применяются также в системах управления нового типа, основанных на использовании чувствительных датчиков, вычислительной техники и быстродействующих приводов. К ним относятся системы, позволяющие управлять статически неустойчивым С. (такие аэродинамических компоновки дают выигрыш в аэродинамических и весовых характеристиках), а также системы, предназначенные для снижения нагрузок, действующих на С. при маневрировании или в полёте в турбулентной атмосфере, для подавления флаттера и т. д. (см. Активные системы управления). Новые системы управления открывают возможности реализации необычных форм движения С. в вертикальной и горизонтальной, плоскостях благодаря непосредственному управлению подъёмной и боковой силами (без переходных процессов, связанных с предварительным изменением углового положения С. при традиционном управлении), что повышает быстродействие управления и точность пилотирования. В 80-х гг. созданы экспериментальные системы дистанционного управления с использованием волоконно-оптических каналов связи.
Эксплуатация самолёта.
Для подготовки С. к полёту и осуществления взлёта и посадки необходимы специально оборудованные аэродромы. В зависимости от взлётной массы, типа шасси и взлётно-посадочных характеристик С. может эксплуатироваться с аэродромов с естественный, искусственным покрытием и с различной длиной взлетно-посадочной полосы. Грунтовые аэродромы используются главным образом для С. местных воздушных линий, сельскохозяйственных С., боевых С. передового базирования (истребителей, штурмовиков и т. п.), а также военно-транспортных и грузовых С., имеющих шасси высокой проходимости (с малой удельной нагрузкой на грунт) и мощную механизацию крыла. Для некоторых типов С. (тяжёлых бомбардировщиков, магистральных пассажирских С. и др.) требуются бетонированные аэродромы, причём необходимая длина взлётной полосы может достигать 3000-4500 м. Подготовка С. к полету включает в себя проверку исправности систем и оборудования, заправку топливом, загрузку С., подвеску бомбардировочного и ракетного вооружения и т. п. Полёты пассажирских С. контролируются наземными службами УВД и совершаются по специально установленным воздушным трассам с необходимым эшелонированием. С. многих типов способны выполнять автономный полет. Экипаж С. по численности состава и функциям его членов разнообразен и определяется типом С. Кроме одного или двух пилотов в него могут входить штурман, бортинженер, бортрадист, стрелки и операторы бортового оборудования, бортпроводники (на пассажирских С.) Наибольшую численность экипажа имеют С., оснащённые специальным радиоэлектронным оборудованием (до 10-12 человек на противолодочных С., до 14-17 человек на С. дальнего радиолокационного обнаружения). Экипажам военных С. обеспечивается возможность аварийного покидания С. с помощью парашюта или посредством катапультирования. На некоторых типах С. для защиты членов экипажа от воздействия неблагоприятных факторов полёта применяется защитное снаряжение, например высотно-компенсирующие и противоперегрузочные костюмы и т. п. (см. Высотное снаряжение). обеспечивается комплексом разнообразных мероприятий, в том числе: надлежащим нормированием прочности и надёжности конструкции С. и его составных частей; оснащением С. специальными системами и оборудованием, повышающими надёжность его лётной эксплуатации; резервированием жизненно важных систем; выполнением необходимых лабораторных и стендовых испытаний систем и агрегатов, включая испытания натурных конструкций С. на прочность и усталость; проведением лётных испытаний на проверку соответствия С. техническим требованиям и Нормам лётной годности; тщательным техническим контролем в процессе производства; специальным отбором и высоким уровнем профессиональной подготовки лётного состава; разветвлённой сетью наземных служб УВД; систематическим проведением в процессе эксплуатации профилактических (регламентных) работ с углублённым контролем технического состояния двигателей, систем и агрегатов, заменой их в связи с выработкой установленного ресурса и т. п. - сущ., м., употр. часто Морфология: (нет) чего? самолёта, чему? самолёту, (вижу) что? самолёт, чем? самолётом, о чём? о самолёте; мн. что? самолёты, (нет) чего? самолётов, чему? самолётам, (вижу) что? самолёты, чем? самолётами, о чём? о самолётах… … Толковый словарь Дмитриева

Самолёт, самолёты, самолёта, самолётов, самолёту, самолётам, самолёт, самолёты, самолётом, самолётами, самолёте, самолётах (

Изобретение самолета позволило не только осуществить древнейшую мечту человечества - покорить небо, но и создать самый быстрый вид транспорта. В отличие от воздушных шаров и дирижаблей, самолеты мало зависят от капризов погоды, способны преодолевать большие расстояния на высокой скорости. Составные части самолета состоят из следующих конструктивных групп: крыла, фюзеляжа, оперения, взлетно-посадочных устройств, силовой установки, управляющих систем, различного оборудования.

Принцип действия

Самолет - летательный аппарат (ЛА) тяжелее воздуха, оборудованный силовой установкой. При помощи этой важнейшей части самолета создается необходимая для осуществления полета тяга - действующая (движущая) сила, которую развивает на земле или в полете мотор (воздушный винт или реактивный двигатель). Если винт расположен перед двигателем, он называется тянущим, а если сзади - толкающим. Таким образом, двигатель создает поступательное движение самолета относительно окружающей среды (воздуха). Соответственно, относительно воздуха движется и крыло, которое создает подъемную силу в результате этого поступательного движения. Поэтому аппарат может держаться в воздухе только при наличии определенной скорости полета.

Как называются части самолета

Корпус состоит из следующих основных частей:

• Фюзеляж - это главный корпус самолета, связывающий в единое целое крылья (крыло), оперения, силовую систему, шасси и другие составляющие. В фюзеляже размещаются экипаж, пассажиры (в гражданской авиации), оборудование, полезная нагрузка. Также может размещаться (не всегда) топливо, шасси, моторы и т. д.
• Двигатели используются для приведения в движение ЛА.
• Крыло - рабочая поверхность, призванная создавать подъемную силу.
• Вертикальное оперение предназначено для управляемости, балансировки и путевой устойчивости самолета относительно вертикальной оси.
• Горизонтальное оперение предназначено для управляемости, балансировки и путевой устойчивости самолета относительно горизонтальной оси.

Крылья и фюзеляж

Основная часть конструкции самолета - крыло. Оно создает условия для выполнения главного требования для возможности полета - наличие подъемной силы. Крыло крепится к корпусу (фюзеляжу), который может иметь ту или иную форму, но по возможности с минимальным аэродинамическим сопротивлением. Для этого ему предоставляют удобно обтекаемую каплеобразную форму.

Передняя часть самолета служит для размещения кабины пилотов и радиолокационных систем. В задней части находится так называемое хвостовое оперение. Оно служит для обеспечения управляемости во время полета.

Конструкция оперения

Рассмотрим среднестатистический самолет, хвостовая часть которого выполнена по классической схеме, характерной для большинства военных и гражданских моделей. В этом случае горизонтальное оперение будет включать неподвижную часть - стабилизатор (от латинского Stabilis, устойчивый) и подвижную - руль высоты.

Стабилизатор служит для придания устойчивости ЛА относительно поперечной оси. Если нос летательного аппарата опустится, то, соответственно, хвостовая часть фюзеляжа вместе с оперением поднимется вверх. В этом случае давление воздуха на верхней поверхности стабилизатора увеличится. Создаваемое давление вернет стабилизатор (соответственно, и фюзеляж) в исходное положение. При подъеме носа фюзеляжа вверх давление потока воздуха увеличится на нижней поверхности стабилизатора, и он снова вернется в исходное положение. Таким образом, обеспечивается автоматическая (без вмешательства пилота) устойчивость ЛА в его продольной плоскости относительно поперечной оси.

Задняя часть самолета также включает вертикальное оперение. Аналогично горизонтальному, оно состоит из неподвижной части - киля, и подвижной - руля направления. Киль придает устойчивость движения самолету относительно его вертикальной оси в горизонтальной плоскости. Принцип действия киля подобен действию стабилизатора - при отклонении носа влево киль отклоняется вправо, давление на его правой плоскости увеличивается и возвращает киль (и весь фюзеляж) в прежнее положение.

Таким образом, относительно двух осей устойчивость полета обеспечивается оперением. Но осталась еще одна ось - продольная. Для предоставления автоматической устойчивости движения относительно этой оси (в поперечной плоскости) консоли крыла планера размещают не горизонтально, а под некоторым углом относительно друг друга так, что концы консолей отклонены вверх. Такое размещение напоминает букву «V».

Системы управления

Рулевые поверхности - важные части самолета, предназначенные для управления К ним относятся элероны, рули направления и высоты. Управление обеспечивается относительно тех же трех осей в тех же трех плоскостях.

Руль высоты - это подвижная задняя часть стабилизатора. Если стабилизатор состоит из двух консолей, то соответственно есть и два руля высоты, которые отклоняются вниз или вверх, оба синхронно. С его помощью пилот может менять высоту полета летательного аппарата.

Руль направления - это подвижная задняя часть киля. При его отклонены в ту или иную сторону на нем возникает аэродинамическая сила, которая вращает самолет относительно вертикальной оси, проходящей через центр масс, в противоположную сторону от направления отклонения руля. Вращение происходит до тех пор, пока пилот не вернет руль в нейтральное (не отклоненное положение), и ЛА будет осуществлять движение уже в новом направлении.

Элероны (от франц. Aile, крыло) - основные части самолета, представляющие собой подвижные части консолей крыла. Служат для управления самолетом относительно продольной оси (в поперечной плоскости). Так как консолей крыла две, то и элеронов также два. Они работают синхронно, но, в отличие от рулей высоты, отклоняются не в одну сторону, а в разные. Если один элерон отклоняется вверх, то другой вниз. На консоли крыла, где элерон отклонен вверх, подъемная сила уменьшается, а где вниз - увеличивается. И фюзеляж ЛА вращается в сторону поднятого элерона.

Двигатели

Все самолеты оснащаются силовой установкой, позволяющей развить скорость, и, следовательно, обеспечить возникновение подъемной силы. Двигатели могут размещаться в задней части самолета (характерно для реактивных ЛА), спереди (легкомоторные аппараты) и на крыльях (гражданские самолеты, транспортники, бомбардировщики).

Они подразделяются на:

• Реактивные - турбореактивные, пульсирующие, двухконтурные, прямоточные.
• Винтовые - поршневые (винтомоторные), турбовинтовые.
• Ракетные - жидкостные, твердотопливные.

Прочие системы

Безусловно, другие части самолета также важны. Шасси позволяют взлетать и садиться с оборудованных аэродромов. Существуют самолеты-амфибии, где вместо шасси используются специальные поплавки - они позволяют осуществлять взлет и посадку в любом месте, где есть водоем (море, река, озеро). Известны модели легкомоторных самолетов, оснащенных лыжами, для эксплуатации в районах с устойчивым снежным покровом.

Напичканы электронным оборудованием, устройствами связи и передачи информации. В военной авиации используются сложные системы вооружения, обнаружения целей и подавления сигналов.

Классификация

По назначению самолеты делятся на две большие группы: гражданские и военные. Основные части пассажирского самолета отличаются наличием оборудованного салона для пассажиров, занимающего большую часть фюзеляжа. Отличительной чертой являются иллюминаторы по бокам корпуса.

Гражданские самолеты подразделяются на:

• Пассажирские - местных авиалиний, магистральные ближние (дальность меньше 2000 км), средние (дальность меньше 4000 км), дальние (дальность меньше 9000 км) и межконтинентальные (дальность более 11 000 км).
• Грузовые - легкие (масса груза до 10 т), средние (масса груза до 40 т) и тяжелые (масса груза более 40 т).
• Специального назначения - санитарные, сельскохозяйственные, разведывательные (ледовая разведка, рыборазведка), противопожарные, для аэрофотосъемки.
• Учебные.

В отличие от гражданских моделей, части военного самолета не имеют комфортабельного салона с иллюминаторами. Основную часть фюзеляжа занимают системы вооружения, оборудование для разведки, связи, двигатели и другие агрегаты.

По назначению современные военные самолеты (учитывая боевые задачи, которые они выполняют), можно разделить на следующие типы: истребители, штурмовики, бомбардировщики (ракетоносцы), разведчики, военно-транспортные, специальные и вспомогательного назначения.

Устройство самолетов

Устройство летательных аппаратов зависит от аэродинамической схемы, по которой они выполнены. Аэродинамическая схема характеризуется количеством основных элементов и расположением несущих поверхностей. Если носовая часть самолета у большинства моделей похожа, то расположение и геометрия крыльев и хвостовой части могут сильно разниться.

Различают следующие схемы устройства ЛА:

• «Классическая».
• «Летающее крыло».
• «Утка».
• «Бесхвостка».
• «Тандем».
• Конвертируемая схема.
• Комбинированная схема.

Самолеты, выполненные по классической схеме

Рассмотрим основные части самолета и их назначение. Классическая (нормальная) компоновка узлов и агрегатов характерна для большинства аппаратов мира, будь-то военных либо гражданских. Главный элемент - крыло - работает в чистом невозмущенном потоке, который плавно обтекает крыло и создает определенную подъемную силу.

Носовая часть самолета является сокращенной, что приводит к уменьшению требуемой площади (а следовательно, и массы) вертикального оперения. Это потому, что носовая часть фюзеляжа вызывает дестабилизирующий путевой момент относительно вертикальной оси самолета. Сокращение носовой части фюзеляжа улучшает обзор передней полусферы.

Недостатками нормальной схемы являются:

• Работа горизонтального оперения (ГО) в скошенном и возмущенном крылом потоке значительно снижает его эффективность, что вызывает необходимость применения оперения большей площади (а, следовательно, и массы).
• Для обеспечения устойчивости полета вертикальное оперение (ВО) должно создавать негативную подъемную силу, то есть направленную вниз. Это снижает суммарный КПД самолета: из величины подъемной силы, которую создает крыло, надо отнять силу, которая создается на ГО. Для нейтрализации этого явления следует применять крыло увеличенной площади (а, следовательно, и массы).

Устройство самолета по схеме «утка»

При данной конструкции основные части самолета размещаются иначе, чем в «классических» моделях. Прежде всего, изменения коснулись компановки горизонтального оперения. Оно располагается перед крылом. По этой схеме построили свой ​​первый самолет братья Райт.

Преимущества:

• Вертикальное оперение работает в невозмущенном потоке, что повышает его эффективность.
• Для обеспечения устойчивости полета оперение создает положительную подъемную силу, то есть она добавляется к подъемной силе крыла. Это позволяет уменьшить его площадь и, соответственно, массу.
• Естественная «противоштопорная» защита: возможность перевода крыльев на закритические углы атаки для «уток» исключена. Стабилизатор устанавливается так, что он получает больший угол атаки по сравнению с крылом.
• Перемещение фокуса самолета назад при увеличении скорости при схеме «утка» происходит в меньшей степени, чем при классической компоновке. Это приводит к меньшим изменениям степени продольной статической устойчивости самолета, в свою очередь, упрощает характеристики его управления.

Недостатки схемы «утка»:

• При срыве потока на оперениях происходит не только выход самолета на меньшие углы атаки, но и его «проседания» вследствие уменьшения его общей подъемной силы. Это особенно опасно в режимах взлета и посадки из-за близости земли.
• Наличие в носовой части фюзеляжа механизмов оперения ухудшает обзор нижней полусферы.
• Для уменьшения площади переднего ГО длина носовой части фюзеляжа делается значительной. Это приводит к увеличению дестабилизирующего момента относительно вертикальной оси, и, соответственно, к увеличению площади и массы конструкции.

Самолеты, выполненные по схеме «бесхвостка»

В моделях данного типа нет важной, привычной части самолета. Фото летательных аппаратов «бесхвосток» («Конкорд», «Мираж», «Вулкан») показывает, что у них отсутствует горизонтальное оперение. Основными преимуществами такой схемы являются:

• Уменьшение лобового аэродинамического сопротивления, что особенно важно для самолетов с большой скоростью, в частности, крейсерской. При этом уменьшаются затраты топлива.
• Большая жесткость крыла на кручение, что улучшает его характеристики аэроупругости, достигаются высокие характеристики маневренности.

Недостатки:

• Для балансировки на некоторых режимах полета часть средств механизации задней кромки и рулевых поверхностей надо отклонять вверх, что уменьшает общую подъемную силу самолета.
• Совмещение органов управления ЛА относительно горизонтальной и продольной осей (вследствие отсутствия руля высоты) ухудшает характеристики его управляемости. Отсутствие специализированного оперения заставляет рулевые поверхности находятся на задней кромке крыла, выполнять (при необходимости) обязанности и элеронов, и рулей высоты. Эти рулевые поверхности называются элевоны.
• Использование части средств механизации для балансировки самолета ухудшает его взлетно-посадочные характеристики.

«Летающее крыло»

При данной схеме фактически нет такой части самолета, как фюзеляж. Все объемы, необходимые для размещения экипажа, полезной нагрузки, двигателей, топлива, оборудования находятся в середине крыла. Такая схема имеет следующие преимущества:

• Наименьшее аэродинамическое сопротивление.
• Наименьшая масса конструкции. В этом случае вся масса приходится на крыло.
• Так как продольные размеры самолета небольшие (из-за отсутствия фюзеляжа), дестабилизирующий момент относительно его вертикальной оси является незначительным. Это позволяет конструкторам либо существенно уменьшить площадь ВО, либо вообще отказаться от него (у птиц, как известно, вертикальное оперение отсутствует).

К недостаткам относится сложность обеспечения устойчивости полета ЛА.

«Тандем»

Схема «тандем», когда два крыла располагаются один за другим, применяется нечасто. Такое решение используется для увеличения площади крыла при тех же значениях его размаха и длины фюзеляжа. Это уменьшает удельную нагрузку на крыло. Недостатками такой схемы является большое увеличение момента инерции, особенно в отношении поперечной оси самолета. Кроме того, при увеличении скорости полета изменяются характеристики продольной балансировки самолета. Рулевые поверхности на таких самолетах могут располагаться как непосредственно на крыльях, так и на оперении.

Комбинированная схема

В этом случае составные части самолета могут комбинироваться с использованием различных конструкционных схем. Например, горизонтальное оперение предусмотрено и в носовой, и в хвостовой части фюзеляжа. На них может быть использовано так называемое непосредственное управление подъемной силой.

При этом носовое горизонтальное оперение совместно с закрылками создают дополнительную подъемную силу. Момент тангажа, который возникает в этом случае, будет направлен на увеличение угла атаки (нос самолета поднимается). Для парирования этого момента хвостовое оперение должно создать момент на уменьшение угла атаки (нос самолета опускается). Для этого сила на хвостовую часть должна быть направлена ​​также вверх. То есть происходит приращение подъемной силы на носовом ГО, на крыле и на хвостовом ГО (а следовательно, и на всем самолете) без поворота его в продольной плоскости. В этом случае самолет просто поднимается без всякой эволюции относительно своего центра масс. И наоборот, при такой аэродинамической компоновке самолета он может осуществлять эволюции относительно центра масс в продольной плоскости без изменения траектории своего полета.

Возможность осуществлять такие маневры значительно улучшают тактико-технические характеристики маневренных самолетов. Особенно в сочетании с системой непосредственного управления боковой силой, для осуществления которой самолет должен иметь не только хвостовое, а еще и носовое продольное оперение.

Конвертируемая схема

Построенного по конвертируемой схеме, отличается наличием дестабилизатора в носовой части фюзеляжа. Функцией дестабилизаторов является уменьшение в определенных пределах, а то и полное исключение смещения назад аэродинамического фокуса самолета на сверхзвуковых режимах полета. Это увеличивает маневренные характеристики ЛА (что важно для истребителя) и увеличивает дальность или уменьшает расход топлива (это важно для сверхзвукового пассажирского самолета).

Дестабилизаторы могут также использоваться на режимах взлета/посадки для компенсации момента пикирования, который вызывается отклонением взлетно-посадочной механизации (закрылков, щитков) или носовой части фюзеляжа. На дозвуковых режимах полета дестабилизатор скрывается в середине фюзеляжа или устанавливается в режим работы флюгера (свободно ориентируется по потоку).

 

Возможно, будет полезно почитать:

• Как попасть на экскурсию в Антарктиду? ;
• Чехия тройский замок. Замок Троя в Праге. Старинная винодельня и музей ;
• Бёклин и его "остров мёртвых" Культурный феномен своего времени ;
• Открыть левое меню хевиз Как добраться из будапешта на озеро хевиз ;
• Авиабилеты в крым Билеты на самолет в крым подешевеют ;
• Что можно и нельзя брать с собой ;
• Канатная дорога в Нячанге (Винперл) Самая длинная канатная дорога в мире вьетнам ;
• Каменец-подольская крепость - исторический памятник украины Жизнь за стенами каменец подольской крепости ;