Какие бывают летательные аппараты реферат
Обновлено: 07.07.2024
- Для учеников 1-11 классов и дошкольников
- Бесплатные сертификаты учителям и участникам
Министерство образования Саратовской области
Государственное автономное учреждение
V Региональный интеллектуально-творческий конкурс проектов
ПРОЕКТНАЯ РАБОТА
Тема: Освоение воздушного пространства человеком
Секция: мир космонавтики
Учащийся: Руднева Александра Владимировна
Руководитель: Свистунова Ольга Андрееевна
учитель начальных классов
Саратовская область
Содержание работы
Какие бывают летательные аппараты?
Как человек использует летательные аппараты в повседневной жизни?
Чем современные воздушные лайнеры отличаются от пассажирских самолётов прошлого?
Литература и источники информации.
Тема моей работы:
Гипотеза: Возможно, освоение воздушного пространства изменило дальнейшее развитие человечества.
Изучение летательных аппаратов и их использование в повседневной жизни.
1.Выяснить, как человек изобретал разные летательные аппараты.
2. Разобраться в том, как они используются в повседневной жизни и влияют на жизнь человечества.
3. Сравнить современные воздушные лайнеры и пассажирские самолёты прошлого.
4. Проанализировать полученную информацию.
Человек всегда мечтал о том, чтобы летать как птица! Но как это можно сделать, не имея крыльев? Человеку удалось ответить на этот вызов. Благодаря идеям, опытам, неудачам и силе воли были изобретены летательные аппараты и человек смог подняться в воздух. Однажды меня заинтересовало то, как появился первый самолёт.
Потом мне стало интересно, а как человек использует летательные аппараты в повседневной жизни? Чем современные воздушные лайнеры отличаются от пассажирских самолётов прошлого?
2. Основная часть
2.1 Какие бывают летательные аппараты?
Все летательные аппараты делятся на те, которые легче воздуха и те, которые тяжелее воздуха. К первым относятся воздушные шары, дирижабли. К тем, которые тяжелее воздуха, относятся самолёты, вертолёты, ракеты, дельтапланы и парапланы. 21 ноября 1783 года воздушный шар, наполненный горячим воздухом, поднимается в небо. Он состоял из большого куска хлопкового полотна, в который поступал воздух. В корзине находились Пилатр де Розье и маркиз Арланд. Они пролетели над Парижем более 20 минут, а затем спокойно приземлились под наблюдением двух создателей этого воздушного шара – братьев Монгольфьер. Своему изобретению братья дают свое имя - монгольфьер, и его ждёт большой успех!
Но вскоре публика уже желает, чтобы вместо того, чтобы лететь по воле ветра, это средство перемещения было бы управляемым.
В 1852 году с Парижского ипподрома взлетает первый управляемый воздушный шар длиной 44 метра и оборудованный паровым двигателем. На его борту – французский инженер Анри Жиффар, отныне он может управлять направлением движения своей машины. Такие воздушные шары получили название – дирижабли.
После успешного запуска воздушного шара продолжаются поиски других летательных аппаратов. Первый удачный полёт был осуществлён французом Клеманом Адером в 1890 году. Его самолёт, оснащенный паровым двигателем, пролетел только 50 метров! Затем последовали опыты других конструкторов, таких как, например, братья Райт: спустя 13 лет они осуществили первый управляемый полёт. Он продлился всего одну минуту! На следующий год продолжительность полётов достигает 7 минут. В 1909 году французский инженер Луи Блерио пересекает пролив Ла Манш на борту своего самолёта.
Модель вертолёта, которую мы привыкли видеть сегодня, была создана русским конструктором Игорем Сикорским в 1939 году. Пропеллер безостановочно вращается во время полёта вертолёта, и именно это вращение обеспечивает парящее положение вертолёта в воздухе.
Дельтаплан – летательный аппарат тяжелее воздуха. Первые дельтапланы были испытаны немецким авиатором Отто Лилиенталем, который погиб во время испытаний.
Параплан – безмоторный пилотируемый летательный аппарат с неподвижным крылом. Скорость полёта – 20-70 километров в час.
Вывод: из всего вышеописанного можно сделать вывод, что человек много столетий пытался взлететь в небо и летать как птица. Ведь ещё в мифах Древней Греции описан полёт Икара, который так печально закончился. Люди на протяжении столетий методом проб и ошибок пытались сделать аппарат, который бы поднял их в небо. Они добились своего! Ведь теперь, без современных пассажирских лайнеров, без вертолётов, ракет невозможно обойтись! Они прочно вошли в нашу жизнь! И за это нужно благодарить всех тех инженеров, конструкторов и авиаторов, которые изобрели все эти летательные аппараты.
2.2 Как человек использует летательные аппараты?
В своей повседневной жизни человек активно использует летательные аппараты. Самолёты бывают:
Военные самолёты – летательные аппараты, которые используются во время военных действий, а также и в мирное время. Военные самолёты бывают следующих видов – бомбардировщики, истребители, противолодочные, топливозаправщики, торпедоносцы, штурмовики, разведчики.
Пассажирские самолёты – летательные аппараты тяжелее воздуха, предназначенные для перевозки пассажиров и багажа. За пассажирский самолёт принято считать аппарат, имеющий не менее двух двигателей и вмещающий от 20 и более пассажиров.
Спортивные самолёты – это учебно-тренировочные самолёты, которые используются в гражданской авиации и авиаклубах в качестве основного.
Сельскохозяйственные самолёты – предназначены для перевозки специалистов к месту работы в условиях отсутствия дорог, доставки срочных грузов, обеспечения связи и аварийно-спасательных работ.
Вертолёты – используются для военных целей. Также они находят универсальное применение как транспортное средство. Вертолёты используются для воздушного наблюдения, перевозки людей и грузов, особенно в труднодоступных районах. В сельском хозяйстве их применяют для обработки посевов, а в лесном хозяйстве – для обнаружения лесных пожаров.
Вывод: все летательные аппараты прочно вошли в жизнь людей. Если бы их не было, то люди не смогли бы так быстро перелетать через моря и океаны, не смогли бы перевозить многотонные грузы. Самолёты и вертолёты незаменимы во время ведения боевых действий. Но и в мирное время без них очень трудно обойтись. Например, при помощи самолётов и вертолётов тушатся лесные пожары. Если на другом конце земного шара вдруг произойдёт какое-нибудь стихийное бедствие, например, землетрясение или наводнение, то спасатели со всего мира могут в считанные часы прилететь к месту происшествия и спасти много человеческих жизней. Если бы их не было, то и жизнь людей была бы намного труднее в том плане, что пришлось бы слишком долго добираться из одного места в другое, слишком долго и дорого доставлять грузы из одной страны в другую, невозможность попасть в труднодоступные районы, например, расположенные в глухой тайге. Но так как в нашей жизни присутствует авиация, то всё это стало доступным.
2.3 Чем современные лайнеры отличаются от пассажирских самолётов прошлого?
Пассажирские перевозки начались после Второй мировой войны. На этот вид авиации возлагались большие надежды. В чём же отличия?
Современные самолёты внешне очень схожи с самолётами 20 века, отличаются совершенными двигателями и развитой электроникой, увеличением комфортности и безопасности.
Отличия можно рассмотреть на примере самолётов ИЛ-86 и ИЛ-96. Ил-86 был разработан в ОКБ имени Ильюшина в 1988году, он является предшественником самолёта ИЛ-96, который считается одним из самых надёжных самолётов в мире.
ИЛ-96 отличается от своего предшественника увеличенными размерами крыла (470 кв.м) и новым турбореактивным двигателем, улучшенным интерьером пассажирского салона. Особое внимание уделено вопросам надёжности и безопасности. У самолёта ИЛ-96 увеличилась скорость от 850 километров в час до 950 километров в час. Увеличилась высота полёта от 9000 метров до 12000 метров. Увеличилась вместимость пассажиров от 250 до 350 человек.
Вывод: можно сказать, что современные пассажирские лайнеры внешне почти не отличаются от своих предшественников. Но они стали более надёжными, более комфортными, более вместительными, увеличилась скорость и дальность полётов.
1.Люди на протяжении столетий методом проб и ошибок пытались сделать аппарат, который бы поднял их в небо. Они добились своего!
2.Все летательные аппараты прочно вошли в жизнь людей. Авиация стала неотъемлемой частью в жизни человека.
3.Совеременные воздушные лайнеры стали более безопасными и комфортабельными.
3. Заключение
4. Литература и источники информации.
Люди были одержимы идеей подняться в воздух на протяжении столетий. В мифах практически всех народов есть легенды о летающих животных и людях с крыльями. Самыми ранними известными летательными аппаратами были крылья, имитирующие птичьи. С ними люди прыгали с башен или пытались воспарить, сорвавшись со скалы. И хотя такие попытки заканчивались, как правило, трагически, люди придумывали все более сложные конструкции летательных аппаратов. О знаковых летательных аппаратах пойдёт речь в нашем сегодняшнем обзоре.
1. Бамбуковый вертолет
Один из старейших в мире летательных аппаратов, бамбуковый вертолет (также известный как бамбуковая стрекоза или китайская вертушка) — игрушка, которая взлетает вверх, если быстро раскрутить ее основной стержень. Изобретенный в Китае около 400 г. до н.э., бамбуковый вертолет состоял из лопастей-перьев, насаженных на конец бамбуковой палки.
2. Летающий фонарик
Летающий фонарик - небольшой воздушный шар из бумаги и деревянного каркаса с отверстием на дне, под которым разжигается небольшой огонь. Считается, что китайцы экспериментировали с летающими фонариками уже в 3 веке до нашей эры, но традиционно, их изобретение приписывается мудрецу и полководцу Чжугэ Ляну (181-234 г.г. н.э.).
3. Воздушный шар
Воздушный шар - первая успешная технология полета человека на несущей конструкции. Первый пилотируемый полет провели Пилатр де Розье и маркиз д'Арланд в 1783 году в Париже на воздушном шаре (на привязи), созданном братьями Монгольфьер. Современные воздушные шары могут пролетать тысячи километров (самый длительный полет на воздушном шаре - 7672 км от Японии до Северной Канады).
4. Солнечный воздушный шар
Технически этот тип воздушного шара летает за счет нагревания воздуха в нем при помощи солнечного излучения. Как правило, такие аэростаты делают из черного или темного материала. Хотя они в основном используются на рынке игрушек, некоторые солнечные шары достаточно велики для того, чтобы поднять в воздух человека.
5. Орнитоптер
Орнитоптер, который был вдохновлен полетами птиц, летучих мышей и насекомых, представляет собой самолет, который летит, хлопая крыльями. Большинство орнитоптеров беспилотные, но также было построено несколько пилотируемых орнитоптеров. Одна из самых ранних концепций такого летательного аппарата была разработана Леонардо да Винчи еще в 15 веке. В 1894 году Отто Лилиенталь, немецкий пионер авиации, впервые в истории совершил пилотируемый полет на орнитоптере.
6. Парашют
Изготавливаемый из легкой и прочной ткани (подобной нейлону) парашют представляет собой устройство, которое используется, чтобы замедлить движение объекта через атмосферу. Описание самого древнего парашюта было найдено в анонимной итальянской рукописи, датируемой 1470 годом. В современные дни парашюты используются для спуска различных грузов, в том числе людей, продуктов питания, оборудования, космических капсул и даже бомб.
7. Воздушный змей
Первоначально построенный путем растяжения шелка над рамкой из расщепленного бамбука, воздушный змей был изобретен в Китае в 5 веке до нашей эры. В течение длительного времени много других культур переняли это устройство, а некоторые из них даже продолжали дальнейшее усовершенствование этого простого летательного аппарата. Например, воздушные змеи, способные переносить человека, как полагают, существовали в древнем Китае и Японии.
8. Дирижабль
Дирижабль стал первым летательным аппаратом, способным на управляемые взлет и посадку. В начале в дирижаблях использовали водород, но из-за большой взрывоопасности этого газа, в большинстве дирижаблей, построенных после 1960-х годов, начали использовать гелий. Дирижабль также может оснащаться двигателями, а экипажа и/или полезная нагрузка в нем расположены в одной или нескольких "гондолах", подвешенных под баллоном с газом.
9. Планер
Планер — летательный аппарат тяжелее воздуха, который поддерживается в полете динамической реакцией воздуха на его несущие поверхности, т.е. он не зависит от двигателя. Таким образом, большинство планеров не имеют двигателя, хотя некоторые парапланы могут быть оснащены ими, чтобы продлить полет в случае необходимости.
10. Биплан
Биплан — самолет с двумя неподвижными крыльями, которые расположены друг над другом. Бипланы имеют ряд преимуществ по сравнению с обычными конструкциями крыла (монопланами): они позволяют добиться большей площади крыльев и подъемной силы при меньшем размахе крыла. Биплан братьев Райт в 1903 году стал первым успешно поднявшимся в воздух самолетом.
11. Вертолет
Вертолет — винтокрылый летательный аппарат, который может взлетать и садиться вертикально, парить и лететь в любом направлении. На протяжении последних столетий было много концепций, похожих на современные вертолеты, но только в 1936 году был построен первый рабочий вертолет Фокке-Вульф Fw 61.
12. Аэроцикл
В 1950-х годах Lackner Helicopters придумали необычный летательный аппарат. HZ-1 Aerocycle предназначался для эксплуатации неопытными пилотами в качестве стандартной разведывательной машины в армии США. Хотя раннее тестирование показало, что аппарат может предоставить достаточную мобильность на поле боя, более обширные оценки показали, что его слишком трудно контролировать неподготовленным пехотинцам. В итоге, после пары аварий проект был заморожен.
13. Кайтун
Кайтун — гибрид воздушного змея и воздушного шара. Основным его преимуществом является то, что кайтун может оставаться в достаточно стабильном положении над точкой привязки троса, независимо от силы ветра, в то время как обычные воздушные шары и воздушные змеи менее стабильны.
14. Дельтаплан
Дельтаплан – немоторизованный летательный аппарат тяжелее воздуха, в котором отсутствует хвост. Современные дельтапланы изготовлены из алюминиевого сплава или композитных материалов, а крыло - из синтетической парусины. Эти аппараты имеют высокое соотношение подъемной силы, что позволяет пилотам летать в течение нескольких часов на высоте тысяч метров над уровнем моря в восходящих потоках теплого воздуха и исполнять фигуры высшего пилотажа.
15. Гибридный дирижабль
Гибридный дирижабль представляет собой летательный аппарат, который сочетает в себе характеристики аппарата легче воздуха (т. е. технологии дирижабля) с технологиями летательных аппаратов тяжелее воздуха (либо неподвижное крыло, либо роторный винт). На массовое производство такие конструкции не были поставлены, но на свет появилось несколько пилотируемых и беспилотных прототипов, включая Lockheed Martin P-791 - экспериментальный гибридный дирижабль, разработанный Lockheed Martin.
16. Авиалайнер
Также известный как реактивный лайнер, реактивный пассажирский самолет представляет собой тип самолета, предназначенный для перевозки пассажиров и грузов по воздуху, который передвигается благодаря реактивным двигателям. Эти двигатели позволяют самолету достигать высоких скоростей и генерировать достаточную тягу для передвижения воздушного судна большой массы. В настоящее время A380 Airbus является крупнейшим в мире реактивным пассажирским лайнером со вместимостью до 853 человек.
17. Ракетоплан
Ракетный самолет - летательный аппарат, который использует ракетный двигатель. Ракетопланы могут достигать гораздо более высоких скоростей, чем реактивные самолеты аналогичных размеров. Как правило, двигатель у них работает в течение не более нескольких минут, после чего самолет планирует. Ракетоплан подходит для полетов на очень большой высоте, а также он способен развивать гораздо большее ускорение и имеет более короткий разбег.
18. Поплавковый гидросамолет
Это тип самолета с неподвижным крылом, способный взлетать с воды и садиться на нее. Плавучесть гидросамолету обеспечивают понтоны или поплавки, которые устанавливаются вместо шасси под фюзеляжем. Поплавковые гидросамолеты широко использовались до Второй мировой войны, но затем их вытеснили вертолеты и самолеты, применяющиеся с авианосцев.
19. Летающая лодка
Другой тип гидросамолета - летающая лодка — представляет собой самолет с фиксированным крылом и корпусом такой формы, которая позволяет ему садиться на воду. Он отличается от поплавкового гидросамолета тем, что в нем используется специально спроектированный фюзеляж, который может плавать. Летающие лодки были очень распространены в первой половине 20-го века. Подобно поплавковым гидросамолетам, впоследствии их перестали использовать после Второй мировой войны.
20. Грузовой самолет
Также известный под другими названиями (например, грузовое воздушное судно, грузовое судно, транспортный самолет или грузовой самолет), грузовой самолет является самолетом с неподвижным крылом, который предназначен или переоборудован для перевозки грузов, а не пассажиров. В данный момент самым большим и самым грузоподъемным в мире является построенный в 1988 году Ан-225.
21. Бомбардировщик
Бомбардировщик - боевой самолет, предназначенный для атаки наземных и морских целей путем сбрасывания бомб, запуска торпед или пуска крылатых ракет "воздух-земля". Есть два типа бомбардировщиков. Стратегические бомбардировщики в первую очередь предназначены для бомбардировочных миссий дальнего действия — т. е. для атаки стратегических целей, таких как базы снабжения, мосты, заводы, верфи и т.д. Тактические бомбардировщики направлены на противодействие военной деятельности противника и поддержки наступательных операций.
22. Космоплан
Космоплан - аэрокосмический аппарат, который используется в атмосфере Земли. Они могут использовать как только ракеты, так и вспомогательные обычные реактивные двигатели. Сегодня есть пять подобных аппаратов, которые успешно использовались: X-15, Space Shuttle, Буран, SpaceShipOne и Boeing X-37.
23. Космический корабль
Космический корабль представляет собой транспортное средство, предназначенное для полетов в космическом пространстве. Космические аппараты используются для различных целей, в том числе для связи, для наблюдения за Землей, метеорологии, навигации, космической колонизации, исследования планет, а также перевозки людей и грузов.
24. Космическая капсула
Космическая капсула представляет собой особый тип космического аппарата, который был использован в большинстве пилотируемых космических программ. Пилотируемая космическая капсула должна иметь все необходимое для повседневной жизни, включая воздух, воду и пищу. Космическая капсула также защищает космонавтов от холода и космической радиации.
25. Дрон
Официально известный как беспилотный летательный аппарат (БПЛА), дрон часто используется для миссий, которые являются слишком "опасными" или попросту невозможными для людей. Изначально они использовались в основном в военных целях, а сегодня их можно встретить буквально повсюду.
Мечта о покорении воздушного пространства человеком отображается в легендах и преданиях практически всех народов населяющих Землю. Первые документальные свидетельства попыток человека поднять в воздух летательный аппарат относятся к первому тысячелетию до нашей эры. Тысячи лет попыток, труда и размышлений привело к полноценному воздухоплаванию только в конце 18 века, вернее к его развитию. Сначала появились монгольфьер, а следом и шарльер. Это два вида летательного аппарата легче воздуха — аэростата, в дальнейшем развитие аэростатной техники привело к созданию — дирижаблей. А на смену этим воздушным левиафанам пришли и аппараты тяжелее воздуха.
Примерно в 400 году до н. э. в Китае массово стали применяться воздушные змеи не только для развлечения, но и в сугубо военных целей, в качестве средства сигнализации. Этот аппарат уже можно охарактеризовать как устройство тяжелее воздуха, имеющее жесткую конструкцию и использующее для поддержания в воздухе аэродинамическую подъемную силу набегающего потока за счет струйных воздушных течений.
Классификация летательных аппаратов
Летательный аппарат — это какое-либо техническое устройство, которое предназначается для полетов в воздушном или космическом пространстве. В общей классификации различают аппараты легче воздуха, тяжелее воздуха и космические. В последнее время все более широко развивается направления конструирования смежных аппаратов, особенно создания гибрида воздушно — космического аппарата.
- по принципу действия (полета);
- по принципу управления;
- по предназначению и сферам применения;
- по типу двигателей, установленных на ЛА;
- по конструктивным особенностям, касающимся фюзеляжа, крыльев, оперения и шасси.
Кратко о летательных аппаратах.
1. воздухоплавательные ЛА. Считаются летательные аппараты легче воздуха. Воздушная оболочка наполнена легким газом. К ним относятся дирижабли, аэростаты и гибридные ЛА. Вся конструкция данного типа аппаратов всецело остается тяжелее воздуха, но из за разности плотностей газовых масс в и вне оболочки, создается разность давлений и как итог — выталкивающая сила, так называемая сила Архимеда.
3. космические ЛА. Эти аппараты созданные специально для работы в безвоздушном пространстве с ничтожной гравитацией, а так же для преодоления силы притяжения небесных тел, для выхода в космическое пространство. К их числу относятся спутники, космические корабли, орбитальные станции, ракеты. Перемещение и подъемная сила создается за счет реактивной тяги, путем отбрасывания части массы аппарата. Рабочее тело так же образуется благодаря преобразованию внутренней массы аппарата, которая до начала полета еще состоит из окислителя и топлива.
Самые распространенные летательные аппараты — это самолеты. При классификации они подразделяются по многим признакам:
- имеющие одновинтовую схему, которая предполагает наличие дополнительного рулевого винта;
- соосная схема — когда два несущих винта находятся на одной оси друг над другом и вращаются в разные стороны;
- продольная — это когда несущие винты находятся на оси движения друг за другом;
- поперечная — винты располагаются по бокам от фюзеляжа вертолета.
1,5 — поперечная схема, 2 — продольная схема, 3 — одновинтовая схема, 4 — соосная схема
- для пассажирских перевозок;
- для боевого применения;
- для применения в качестве транспортных средств при перевозке грузов различного назначения;
- для различных сельскохозяйственных нужд;
- для потребностей медицинского обеспечения и поисково-спасательных работ;
- для применения в качестве воздушно-крановых устройств.
Краткая история авиации и воздухоплавания
Люди, серьезно занимающиеся историей создания летательных аппаратов, определяют, что какое-то устройство является ЛА, в первую очередь исходя из способности подобного агрегата поднять человека в воздух.
В конце первого тысячелетия нашей эры на территории мусульманской Испании арабский ученый Аббас ибн Фарнас сконструировал и построил деревянный каркас с крыльями, который имел подобие органов управления полетом. Он смог взлететь на этом прообразе дельтаплана с вершины небольшого холма, продержаться в воздухе около десяти минут и вернуться к месту старта.
1475 год — первыми серьезными с научной точки зрения чертежами летательных аппаратов и парашюта считаются эскизы сделанные Леонардо да Винчи.
1783 год — совершен первый полет с людьми на воздушном аэростате Монгольфье, в этом же году в воздух поднимается аэростат с гелиевым наполнением шара и выполняется первый прыжок с парашютом.
1852 год — первый дирижабль с паровым двигателем выполнил успешный полет с возвращением в точку старта.
1853 год — в воздух поднялся планер с человеком на борту.
1881 — 1885 года — профессор Можайский получает патент, строит и испытывает самолет с паровыми двигателями.
1900 год — построен первый дирижабль Цеппелина с жесткой конструкцией.
1903 год — братья Райт выполняют первые реально управляемые полеты на самолетах с поршневым двигателем.
1905 год — создана Международная авиационная федерация (ФАИ).
1909 год — созданный год назад Всероссийский аэроклуб вступает в ФАИ.
1910 год — с водной поверхности поднялся первый гидросамолет, в 1915 году русский конструктор Григорович дает старт летающей лодке М-5.
1918 год, декабрь — организован ЦАГИ, который возглавил профессор Жуковский. Этот институт многие десятилетия будет определять направления развития российской и мировой авиационной техники.
1925 год — совершает полет АНТ-4, двухдвигательный цельнометаллический самолет-бомбардировщик.
1928 год — принят к серийному производству легендарный учебный самолет У-2, на котором будет подготовлено не одно поколение выдающихся советских летчиков.
В конце двадцатых годов был сконструирован и успешно испытан первый советский автожир — винтокрылый летательный аппарат.
Тридцатые годы прошлого века — это период различных мировых рекордов установленных на ЛА разного типа.
1946 год — в гражданской авиации появляются первые вертолеты.
В 1948 году рождается советская реактивная авиация — самолеты МиГ-15 и Ил-28, в этом же году появляется первый турбовинтовой самолет. Через год в серийное производство запускается МиГ-17.
Вплоть до середины сороковых годов XX столетия основным строительным материалом для ЛА были дерево и ткань. Но уже в первые годы второй мировой войны на смену деревянным конструкциям приходят цельнометаллические конструкции из дюралюминия.
Конструкция самолета
У всех летательных аппаратов есть схожие конструкционные элементы. Для воздушных аппаратов легче воздуха — одни, для аппаратов тяжелее воздуха — другие, для космических — третьи. Самая развитая и многочисленная ветка летательных аппаратов — это устройства тяжелее воздуха для полетов в атмосфере Земли. Для всех летательных аппаратов тяжелее воздуха есть основные общие черты, так как все аэродинамическое воздухоплавание и дальнейшие полеты в космос исходили с самой первой конструктивной схемы — схемы аэроплана, самолета по другому.
Конструкция такого ЛА как самолет, независимо от его типа или предназначения, имеет ряд общих элементов, обязательных для того, чтобы это устройство могло летать. Классическая схема выглядит следующим образом.
Планер самолета.
Этим термином называют цельную конструкцию, состоящую из фюзеляжа, крыльев и хвостового оперения. На самом деле — это отдельные элементы, имеющие разные функции.
а) Фюзеляж — это основная силовая конструкция самолета, к которой крепятся крылья, хвостовое оперение, двигатели и взлетно-посадочные устройства.
Корпус фюзеляжа собранный по классической схеме состоит из:
— носовой части;
— центральной или несущей части;
— хвостовой части.
В носовой части этой конструкции, как правило, располагается радиолокационное и радиоэлектронное самолетное оборудование и кабина экипажа.
Центральная часть несет основную силовую нагрузку, к ней крепятся крылья самолета. Кроме того, в ней располагаются основные топливные баки, проложены центральные электрические, топливные, гидравлические и механические магистрали. В зависимости от предназначения ЛА внутри центральной части фюзеляжа могут располагаться салон для перевозки пассажиров, транспортный отсек для размещения перевозимых грузов или отсек для размещения бомбового и ракетного вооружения. Возможны также варианты для топливозаправщиков, самолетов разведчиков или других специальных ЛА.
Хвостовая часть имеет также мощную силовую конструкцию, так как она предназначена для крепления к ней хвостового оперения. В некоторых модификациях самолетов на ней располагаются двигатели, а у бомбардировщиков типа ИЛ-28, ТУ-16 или ТУ-95 в этой части может располагаться кабина воздушного стрелка с пушками.
С целью уменьшения сопротивления трения фюзеляжа о набегающий воздушный поток выбирается оптимальная форма фюзеляжа с заостренными носом и хвостом.
Учитывая большие нагрузки на эту часть конструкции во время полета, он выполняется цельнометаллическим из металлических элементов по жесткой схеме. Основным материалом при изготовлении этих элементов является дюралюминий.
Основными элементами конструкции фюзеляжа являются:
— стрингеры — обеспечивающие жесткость в продольном отношении;
— лонжероны — обеспечивающие жесткость конструкции в поперечном отношении;
— шпангоуты — металлические элементы швеллерного типа, имеющие вид замкнутой рамы разного сечения, скрепляющие стрингеры и элероны в заданную форму фюзеляжа;
— внешняя обшивка — заранее заготовленные по форме фюзеляжа металлические листы из дюралюминия или композиционных материалов, которые крепятся на стрингеры, лонжероны или шпангоуты в зависимости от конструкции ЛА.
В зависимости от заданной конструкторами формы фюзеляж может создавать подъемную силу от двадцати до сорока процентов всей подъемной силы ЛА.
Подъемная сила, за счет которой ЛА тяжелее воздуха держится в атмосфере — это реально существующая физическая сила, образующаяся при обтекании набегающим воздушным потоком крыла, фюзеляжа и других элементов конструкции ЛА.
Подъемная сила прямо пропорциональна плотности среды, в которой образуется воздушный поток, квадрату скорости с которым движется ЛА и углу атаки, который образуют крыло и другие элементы относительно набегающего потока. Она также пропорциональна площади ЛА.
Самое простое и популярное объяснение возникновения подъемной силы это образование разницы давлений в нижней и верхней части поверхности.
б) Крыло самолета — это конструкция имеющая несущую поверхность для образования подъемной силы. В зависимости от типа самолета крыло может быть:
— прямым;
— стреловидным;
— треугольным;
— трапециевидным;
— с обратной стреловидностью;
— с переменной стреловидностью.
Крыло имеет центроплан, а также левую и правую полуплоскости, еще их можно называть консолями. В случае, если фюзеляж выполнен в виде несущей поверхности как у самолета типа Су-27, то имеются только левая и правая полуплоскости.
По количеству крыльев могут быть монопланы (это основная конструкция современных самолетов) и бипланы (примером может служить Ан-2) или трипланы.
К крылу крепится механизация, обеспечивающая управление самолетом — это элероны с триммерами, а также имеющая отношение к взлетно-посадочным устройствам — это закрылки и предкрылки. Закрылки после их выпуска увеличивают площадь крыла, изменяют его форму, увеличивая возможный угол атаки на малой скорости и обеспечивают увеличение подъемной силы на режимах взлета и посадки. Предкрылки — это устройства для выравнивания воздушного потока и недопущения завихрений и срыва струи на больших углах атаки и малых скоростях. Кроме того, на крыле могут интерцепторы-элероны — для улучшения управляемости ЛА и интерцепторы-спойлеры — как дополнительная механизация уменьшающая подъемную силу и тормозящая ЛА в полете.
Подвижные элементы крыла
Внутри крыла могут размещаться топливные баки, например как у самолета МиГ-25. В законцовках крыла располагаются сигнальные огни.
в) Хвостовое оперение.
К хвостовой части фюзеляжа самолета крепятся два горизонтальных стабилизатора — это горизонтальное оперение и вертикальный киль — это вертикальное оперение. Эти элементы конструкции ЛА обеспечивают стабилизацию самолета в полете. Конструктивно они выполнены также как и крылья, только имеют значительно меньший размер. К горизонтальным стабилизаторам крепятся рули высоты, а к килю — руль поворота.
Взлетно-посадочные устройства.
а) Шасси — основное устройство относящиеся к этой категории.
Стойка шасси. Задняя тележка
Шасси самолета — это специальные опоры предназначенные для взлета, посадки, руления и стоянки ЛА.
Конструкция их достаточно проста и включает стойку с амортизаторами или без них, систему опор и рычагов обеспечивающих устойчивое положение стойки в выпущенном положении и быструю уборку ее после взлета. Также имеются колеса, поплавки или лыжи в зависимости от типа самолета и взлетно-посадочной поверхности.
В зависимости от расположения на планере возможны различные схемы:
— шасси с передней стойкой (основная схема для современных самолетов);
— шасси с двумя основными стойками и хвостовой опорой (примером может служить Ли-2 и Ан-2, в настоящее время практически не применяется);
— велосипедное шасси (такое шасси установлено на самолете Як-28);
— шасси с передней стойкой и выпускающейся при посадке задней штангой с колесиком.
Самой распространенной схемой для современных самолетов является шасси с передней стойкой и двумя основными. На очень тяжелых машинах основные стойки имеют многоколесные тележки.
б) Тормозная система. Торможение самолета после посадки осуществляется с помощью тормозов в колесах, спойлеров-интерцептеров, тормозных парашютов и реверса двигателей.
Двигательные силовые установки.
Они предназначены для придания самолету необходимой скорости, достаточной для взлета, выполнения требуемых задач в полете и посадки ЛА. Современные двигатели подразделяются на:
— поршневые;
— турбовинтовые;
— турбореактивные.
Самолетные двигатели могут размещаться в фюзеляже, подвешены на крыльях с помощью пилонов или размещены в хвостовой части самолета.
Цель: формирование представления о летательных аппаратах, их видах.
Летательным аппаратом называют устройство для полетов в атмосфере Земли или космическом пространстве.
Атмосферу мы чаще называем небом. Это то пространство, что мы видим над головой. Каждый из нас не раз провожал взглядом в небе самолет, который оставляет за собой белую полосу. Наблюдение за тем, как взлетают и перемещаются яркие, красочные воздушные шары, становится настоящим праздником. Восхищает и возможность вертолетов садиться в труднодоступных местах, например, в горах, на крыши высотных домов, палубы кораблей.
К запуску космических кораблей и работе космонавтов на орбитальных станциях в космосе все давно привыкли. А когда-то это казалось чудом.
Летательных аппаратов много. Среди них выделяют аппараты, которые легче и тяжелее воздуха, а также космические аппараты.
К летательным аппаратам, которые легче воздуха, относят аэростаты и дирижабли.
Аэростат представляет собой воздушный шар, наполненный газом или нагретым воздухом. Его перемещение зависит от направления и силы ветра.
Дирижабль – тот же аэростат, но управляемый с помощью моторов. У него есть воздушные винты, которые и создают силу тяги. Есть дирижабли (гибридные), летающие и управляемые с помощью и двигателей, и несущих винтов, и неподвижного крыла. Они совмещают в себе возможности аэростата, вертолета и самолета.
К летательным аппаратам тяжелее воздуха относят самолеты, вертолеты, планёры и другие летательные аппараты (винтокрылы, автожиры).
Что такое самолеты и вертолеты, вы знаете, а планёр – безмоторный летательный аппарат тяжелее воздуха, которому нужен разгон с помощью лебедки с длинным тросом или со склона горы.
Самолеты и планёры поднимаются в воздух с помощью неподвижных крыльев, фюзеляжа (корпуса самолета) и хвоста. Вертолетам помогают не крылья, а несущий винт с вращающимися лопастями.
Самолетам и планёрам для взлета необходим разбег, чтобы развить скорость и оторваться от земли. При посадке им нужен пробег, чтобы снизить скорость до нуля. Для этого на аэродромах строят взлетно-посадочные полосы. Вертолетам не нужна для разбега взлетно-посадочная полоса. Они взлетают сразу вверх с того места, где стояли на земле.
Но все летательные аппараты, которые тяжелее воздуха, могут летать только с помощью мощных воздушно-реактивных или ракетных двигателей.
К космическим летательным аппаратам относят космические корабли, орбитальные станции, на них живут и работают космонавты, искусственные спутники, которые используются для разных целей (контроль погоды, радио– и телефонная связь, определение местонахождения моряков, военная разведка и другие цели). межпланетные космические аппараты. Они работают только с помощью ракетных двигателей. Чтобы вывести космический аппарат на орбиту, используют ракеты-носители с мощными ракетными двигателями, способными разогнать аппарат до космических скоростей. Тормозит космический аппарат при посадке на другую планету с помощью тормозного ракетного двигателя. При посадке на Землю тормозному ракетному двигателю помогает еще и парашют.
Ракеты, которые тоже относят к космическим летательным аппаратам, могут двигаться как в атмосфере Земли, так и в безвоздушном пространстве. Используют ракеты для выведения космических кораблей на орбиту (ракеты-носители), доставки средств поражения к различным целям (боевые ракеты) и проведения научных исследований (геофизические и метеорологические ракеты).
Все летательные аппараты делят на пилотируемые, которыми управляют пилоты, и на беспилотные, которыми управляют с земли.
Беспилотные летательные аппараты в основном используют для охраны границ. Они оборудованы специальными датчиками и видеокамерами, которые обеспечивают круглосуточное наблюдение. Аппаратура беспилотника способна засечь нарушителей границы на расстоянии до 24 км. Они могут облетать труднодоступные участки границы, долго (более 30 ч) не заправляться топливом. Но электронное оборудование беспилотника боится высокой облачности и влажности, а его надежность значительно ниже, чем у пилотируемого летательного аппарата. Да и аварии случаются намного чаще, чем у пилотируемых аппаратов.
Авиаконструкторы постоянно работают над улучшением надежности беспилотников, которые очень нужны пограничникам и орнитологам.
Все летательные аппараты имеют свое назначение, используются для научных исследований, народного хозяйства, спорта и вооружения армии.
Вопросы и задания
● Какой аппарат можно назвать летательным?
● Что делает аэростаты и дирижабли легче воздуха?
● Какие летательные аппараты тяжелее воздуха? С помощью чего они летают? Без чего не могут летать летательные аппараты тяжелее воздуха?
● Чем отличаются самолеты от вертолетов?
● Какие летательные аппараты относятся к космическим?
● Для чего используют ракеты?
● Как используются беспилотные летательные аппараты?
● Разложите картинки с изображением летательных аппаратов на три группы: легче воздуха, тяжелее воздуха, космические.
Читайте также: