Реферат классификация летательных аппаратов
Обновлено: 03.07.2024
К летательным аппаратам тяжелее воздуха относятся: планеры, самолеты, самолеты-снаряды, ракеты, вертолеты, автожиры, винтокрылы, орнитоптеры.
Планер представляет собой бездвигательный аппарат тяжелее воздуха, подъемную силу которому создает неподвижное относительно корпуса крыло. Движение планера вперед создается действием составляющей его силы веса.
Взлет планера может производиться с помощью резинового амортизатора, лебедки, на барабан которой наматывается трос, прикрепленный к планеру, или с помощью самолета-буксировщика.
Самолет — летательный аппарат тяжелее воздуха, подъемная сила которого создается неподвижным относительно других частей аппарата крылом при его поступательном движении в воздухе. Необходимая для полета самолета тяга создается силовой установкой.
Самолет благодаря большой скорости, грузоподъемности и радиусу действия, надежности в эксплуатации, высокой маневренности, устойчивости и управляемости стал основным средством передвижения в воздухе. Основные части самолета показаны на рис. 31.
Самолеты-снаряды и ракеты относятся к беспилотным летательным аппаратам тяжелее воздуха. Первоначально такие аппараты были созданы для изучение работы ракетных двигателей и верхних слоев атмосферы. Достижения в области ракетной техники за последние десятилетия позволили создать многочисленные системы баллистических летательных аппаратов, ракет для запуска искусственных спутников Земли и пилотируемых космических кораблей.
Вертолет (геликоптер)—летательный аппарат тяжелее воздуха, у которого подъемная сила и тяга, необходимые для полета, создаются одним или несколькими несущими винтами, приводимыми во вращение поршневыми или реактивными двигателями.
Аппараты вертикального взлета и посадки (АВВП) представляют собой либо сочетание самолета с вертолетом, либо самолеты, у которых подъемная сила на взлете и посадке создается при помощи специальных реактивных двигателей, называемых подъемными.
В горизонтальном полете у таких аппаратов подъемная сила создается крылом, а тяга — обычными двигателями, которые называются маршевыми. При других схемах вертикальный взлет и посадка могут совершаться путем отклонения вектора тяги, что достигается либо поворотом двигателей, либо отклонением реактивной струи. При проектировании подобных аппаратов ставится задача совместить летные преимущества вертолета с высокой скоростью самолета.
Автожир — летательный аппарат тяжелее воздуха, у которого основной несущей поверхностью является ротор — несущий винт, вращающийся под действием встречного потока воздуха. Поступательное перемещение автожира обеспечивается в отличие от вертолета обычным воздушным винтом, вращаемым двигателем. Автожиры не получили широкого применения потому, что, значительно уступая самолетам в скорости полета, не решили задачи вертикального взлета и вертикальной посадки.
Орнитоптер — летательный аппарат тяжелее воздуха, у которого подъемную силу и тягу создают крылья, осуществляющие движения подобно крыльям птицы. Точное воспроизведение движения птицы настолько трудно осуществить, что создать такой летательный аппарат до сих пор не удалось, но при имитации подобных движений можно достигнуть некоторых успехов.
Требования, предъявляемые к самолетам
Самолет должен удовлетворять весьма разнообразным и жестким требованиям. Так, он должен иметь высокие летные данные, т. е. большую максимальную скорость при минимальной посадоч
ной, большие дальность полета, радиус действия и продолжительность полета, значительный потолок, хорошую устойчивость и управляемость, большую скороподъемность.
Как средство транспорта самолет должен иметь высокие экономические показатели, т. е. малую стоимость производства в целом, низкие эксплуатационные расходы, высокую весовую отдачу, большую продолжительность службы, обладать достаточной прочностью и жесткостью, высокой живучестью и надежностью.
От пассажирского самолета требуется, кроме того, удобство размещения пассажиров, обеспечение им комфорта, создание наиболее благоприятных условий для жизнедеятельности человеческого организма.
Легко видеть противоречивость многих из перечисленных требований: улучшение одних данных влечет за собой ухудшение других. Так, например, увеличение максимальной скорости полета приводит к росту посадочной скорости, к ухудшению маневренности самолета; требования прочности, жесткости и живучести противоречат требованию уменьшения веса конструкции и т. д. Невозможность одновременного выполнения противоречивых требований исключает создание многоцелевого самолета. Поэтому любой самолет конструируют для выполнения определенных задач.
Значительное влияние на летно-технические показатели самолета и безопасность полета на всех необходимых летных режимах оказывает его аэродинамическая компоновка. Под аэродинамической компоновкой понимают рациональный выбор внешних форм и взаимного расположения крыла, оперения, фюзеляжа и силовой установки для получения требуемых летно-технических свойств самолета.
2. Классификация и схемы самолетов
Гражданские самолеты предназначены для обслуживания различных нужд народного хозяйства. Они подразделяются на транспортные, специального применения и учебные.
Транспортные самолеты предназначены для перевозки пассажиров, почты и различных грузов, а поэтому подразделяются на пассажирские и грузовые. Часто один и тот же самолет бывает грузовым и пассажирским, отличаясь только различным оборудованием.
При проектировании пассажирских самолетов конструкторы решают три основные задачи:
обеспечение безопасности полета;
получение высоких экономических и эксплуатационных показателей;
обеспечение пассажирам необходимых удобств в полете.
Грузовые самолеты от пассажирских отличаются отсутствием бытового оборудования, увеличенными размерами грузовых помещений, наличием больших грузовых дверей, более прочным полом, установкой на борту устройств, механизирующих погрузку и разгрузку самолета.
Эти самолеты должны обладать большой грузоподъемностью и экономичностью.
Самолеты специального применения выполняют самые различные задачи в сельском и лесном хозяйстве, обслуживают геологические и другие экспедиции, занимаются аэрофотосъемкой, разведкой рыбы и зверя, исследованиями атмосферы и т. п. Эти самолеты отличаются от транспортных особым оборудованием и в отдельных случаях большой емкостью топливных баков.
Учебные самолеты предназначены для обучения технике пилотирования и самолетовождению пилотов и других членов экипажа.
Все самолеты можно объединить в отдельные группы, различающиеся по следующим конструктивным признакам:
а) числу и расположению крыльев;
б) типу фюзеляжа;
в) форме и расположению оперения;
г) типу, количеству и расположению двигателей;
д) конструкции и расположению шасси.
Схема самолетов в большой степени влияет на летные, весовые, эксплуатационные качества самолета.
В зависимости от числа крыльев различают монопланы, т. е. самолеты с одним крылом, и бипланы — самолеты с двумя крыльями, расположенными одно над другим (рис. 32). Бипланы, у которых одно из крыльев короче другого, получили название полуторапланов. На заре развития авиации встречались самолеты с тремя несущими поверхностями (трипланы). Биплан маневреннее моноплана, так как при одинаковой площади крыльев размах их и длина оказываются меньшими у биплана. Основным недостатком биплана является большее, чем у моноплана, лобовое сопротивление, которое затрудняло дальнейший рост скоростей полета. В современной авиации самолеты-бипланы встречаются очень редко.
Подавляющее большинство современных самолетов выполняется по схеме моноплана. В зависимости от положения крыла относительно фюзеляжа самолеты делятся на самолеты с низким (низкоплан), средним (среднеплан) и высоким (высокоплан) расположением крыла.
При низком расположении крыла конструктивно проще расположить хвостовое оперение выше крыла и тем самым вывести его из зоны затенения воздушным потоком, сбегающим с крыла. Кроме того, при таком расположении крыла высота стоек шасси получается небольшой, что позволяет уменьшить вес шасси. Однако низкоплан с аэродинамической точки зрения из-за взаимного влияния крыла и фюзеляжа (интерференции) является менее выгодным. К тому же нижнее расположение крыла дает плохой обзор вниз из окон пассажирских кабин.
Самолеты со средним расположением крыла в современной авиации получают все большее распространение, так как у них взаимное влияние крыла и фюзеляжа, определяющее общее сопротивление самолета, наименьшее. Недостатком самолета со средним расположением крыла является необходимость пропускать продольные силовые элементы крыла через фюзеляж, затрудняя размещение в этом месте грузов, оборудования и пассажиров.
Самолеты с высокорасположенным крылом отличаются следующими преимуществами: высокое размещение двигателей от поверхности ВПП, что уменьшает возможность засорения двигателей твердыми частицами, находящимися на поверхности аэродрома; простота загрузки и разгрузки самолета; хороший обзор вниз из окон пассажирских кабин. Для летающих лодок высокое расположение крыла наиболее рационально. К недостаткам схемы относятся: трудность уборки шасси в крыло; утяжеление конструкции шасси и фюзеляжа (для обеспечения безопасности при посадке с убранным шасси), сложность обслуживания двигателей, крыла; сложность заправки топливных и масляных баков. Самолеты с высокорасположенным крылом получили широкое распространение в транспортной авиации для перевозки грузов.
По типу фюзеляжа самолеты подразделяются на несколько видов (см. рис. 32). Подавляющее большинство современных самолетов имеет фюзеляжи, которые служат не только для размещения экипажа, пассажиров, оборудования и груза, но и для крепления крыла и оперения. Фюзеляжи, не несущие оперения, называют гондолами. Оперение в этом случае поддерживается двумя балками и самолеты при этом иногда называют двухбалочными. Такая схема удобна для грузовых самолетов, так как в задней части гондолы можно сделать большие люки для погрузки крупногабаритных грузов.
В зависимости от расположения оперения различают (см. рис. 32):
самолеты нормальной схемы, т. е. такие, у которых оперение (горизонтальное — стабилизатор я руль высоты, вертикальное — киль и руль поворота) размещается позади крыла;
Большинство современных самолетов выполняется по первой схеме, которая имеет такие конструктивные разновидности:
разнесенное вертикальное оперение;
Наибольшее распространение в настоящее время получило однокилевое оперение.
Самолеты в зависимости от типа шасси подразделяются на сухопутные, гидросамолеты и амфибии (см. рис. 32). Шасси сухопутных самолетов бывает колесным, лыжным и гусеничным. Последнее встречается очень редко. Иногда в конструкции шасси предусматривается возможность замены колес лыжами. Так как шасси необходимо только при взлете и посадке, то в полете для уменьшения лобового сопротивления желательно убирать его в крыло или фюзеляж.
Гидросамолеты разделяются на две группы: лодочные и поплавковые.
У гидросамолетов лодочной схемы фюзеляж служит для размещения экипажа, пассажиров, грузов и оборудования, а также для взлета с водной поверхности и посадки на нее. У гидросамолетов поплавковой схемы для взлета и посадки служат специальные поплавки.
Сухопутные самолеты с колесными шасси могут быть выполнены по следующим схемам: с хвостовой опорой и с передней опорой; велосипедного типа.
Самолеты различаются так же по типу, количеству и расположению двигателей. По типу двигателей самолеты можно разделить на поршневые, турбовинтовые и реактивные. По количеству двигателей самолеты разделяются на одно-, двух-, трех-, четырех-, шести- и восьмидвигательные. Тип и количество двигателей определяют их размещение на самолете. Важно так разместить двигатели, чтобы не нарушались нужные аэродинамические формы крыла и фюзеляжа, а изменение тяги не оказывало бы существенного влияния на балансировку самолета и его устойчивость.
Размещение двигателя должно обеспечивать хороший подход к его агрегатам при обслуживании, а также простоту замены.
Поршневые и турбовинтовые двигатели чаще всего располагаются на крыле (у многомоторных самолетов), в носовой части фюзеляжа и над фюзеляжем (на гидросамолетах, где требуется удалить двигатель и винт от поверхности воды).
Реактивные двигатели могут располагаться внутри фюзеляжа, внутри крыла либо под крылом, в хорошо обтекаемых гондолах и на фюзеляже. Размещение двигателя полностью внутри крыла возможно только на самолетах больших размеров и с не очень тонким крылом. При размещении двигателей внутри крыла у самолета могут быть сохранены достаточно хорошие аэродинамические формы.
Большое количество проектируемых самолетов имеет двигатели, расположенные с боков фюзеляжа в хвостовой его части. Такое расположение двигателей имеет ряд преимуществ по сравнению с расположением двигателей в крыле, а именно: уменьшается величина разворачивающего момента при отказе части двигателей; крыло, лишенное надстроек, имеет высокое аэродинамическое качество; значительно снижается шум в пассажирской кабине, так как основной источник шумов — двигатели удалены назад по полету.
Недостатками такого расположения двигателей являются: более усиленная, а значит, и более тяжелая хвостовая часть фюзеляжа; удлиняются коммуникации управления двигателем.
Используемая литература: "Основы авиации" Авторы - Г.А. Никитин, Е.А. Баканов
При нынешнем технологическом прогрессе никого не удивишь таким явлением, как летательный аппарат. Но далеко не каждый обыватель знает, с чего начиналась эпоха покорения неба и до какого уровня дошли современные технологии. Поэтому есть все причины для того, чтобы уделить больше внимания технике, которая передвигается в атмосфере.
Что можно определить как аппарат, способный летать?
Прежде чем переходить к более подробной информации, стоит выяснить значение ключевых терминов. Летательный аппарат - это устройство, предназначенное для полета в атмосфере нашей планеты и даже в космосе. Такую технику, как правило, разделяют на три основных вида: модели, которые легче воздуха, тяжелее и космические.
Для того чтобы каждый тип аппаратов смог успешно летать, используется аэродинамический, аэростатический и газодинамический принцип подъемной силы. Например, дирижабль поднимается в воздух благодаря разности плотности газа, который находится внутри него, и непосредственно самой атмосферы.
Летательный аппарат управляется посредством использования силы тяги и подъемной силы. Этот принцип ярко реализован в самолетах с реактивным двигателем и современных вертолетах.
С чего все начиналось?
Смелые шаги к преодолению притяжения человечество начало предпринимать очень давно. Но первые летательные аппараты мир увидел только после 1647 года. Именно тогда в воздух поднялся аэроплан с мотором, который совершил полноценный полет. Для того чтобы этот аппарат смог двигаться, итальянский разработчик Титу Ливио Бураттини оборудовал свое творение двумя парами неподвижных крыльев, а другие четыре (в передней и задней части корпуса) оснастил пружинами, которые позволяли использовать для полета принцип орнитоптера.
Англичанин Роберт Гук также смог собрать похожий механизм. Его орнитоптер успешно взлетел в воздух спустя 7 лет после успеха итальянского изобретателя.
В 1763 году Мельхиор Бауэр представил общественности проект, согласно которому его аппарат имел неподвижные крылья и двигался при помощи пропеллера.
Знаменательным является тот факт, что именно российский ученый М. В. Ломоносов первым разработал и построил модель, которая была тяжелее воздуха и работала по принципу вертолета, оборудованного соосными винтами.
Почти сто лет спустя, в 1857 году, аэроплан француза Феликса дю Тампля совершил полноценный полет. В движение этот аппарат приводился благодаря электрическому двигателю и двенадцатилопастному винту.
Виды летательных аппаратов
Как говорилось выше, есть несколько типов устройств, способных преодолевать земное притяжение: те, что легче и тяжелее воздуха, а также модели, которые предназначены для полета в космос.
К тем аппаратам, которые принято считать тяжелыми, относится такая техника, как вертолеты, самолеты, винтокрылы, экранопланы, автожиры, планёры и другие. При этом подъемная сила, необходимая для полета, обеспечивается преимущественно за счет неподвижных крыльев и лишь частично хвостовым оперением, а также фюзеляжем. Поскольку корпус таких аппаратов имеет большой вес, для того чтобы подъемная сила превысила массу самолета или планера, необходимо развить определенную скорость. Именно по этой причине и нужны взлетные полосы.
В случае с вертолетами, автожирами и винтокрылами подъемная сила создается благодаря вращению лопастей несущего винта. В связи с этим подобным аппаратам не нужна взлетная полоса для подъема в воздух, равно как и для приземления.
Стоит отметить, что, в отличие от вертолетов, винтокрылы поднимаются в атмосферу при помощи вращения как несущего, так и воздушных винтов. Сейчас есть множество моделей различной конструкции. Например, в некоторых аппаратах используется воздушно-реактивный двигатель.
Легкая авиация
Желание покорить воздушное пространство привело к развитию технологий, позволивших подниматься в воздух всем желающим. Речь идет об СЛА (сверхлегкие летательные аппараты). Такой тип техники отличается тем, что его предельная взлетная масса не превышает отметку в 495 кг.
При этом подобные аппараты делятся на два основных вида:
- моторные (автожиры, аэрошуты, сверхлегкие вертолеты, мотодельтапланы, паролеты, амфибии-СЛА, гидро-СЛА, мотопарапланы, дельталеты и микросамолёты);
- безмоторные (парапланы, дельтапланы).
Такое направление авиации, как СЛА, пользуется большой популярностью, в связи с чем постоянно разрабатываются новые модели и виды этой техники.
Любительские проекты
Страсть многих обывателей к свободному перемещению в воздушном пространстве настолько сильна, что немало энтузиастов самостоятельно собирают аппараты, способные летать.
Разумеется, если кто и делает детали техники, предназначенной для смелых полетов, в условиях гаража, то крайне редко. Подавляющее большинство обывателей, ориентированных на самодельные летательные аппараты, заказывают составляющие у надежных производителей и, следуя инструкции, собирают собственное небесное детище.
Если внимательно выполнять все указания, да к тому же проконсультироваться у живого инструктора, то есть все шансы получить качественную конструкцию, на которой можно смело подниматься в небо.
Самодельные летательные аппараты, как правило, имеют вид планера. Причем есть модели с мотором и без него. Для того чтобы использовать планер, в принципе, никакой документации не нужно. Но в том случае, если имеет место мотор, управление аппаратом возможно только при наличии соответствующего разрешения.
Автоматизация процесса
Прогресс не стоит на месте, и с развитием научно-технической базы появились беспилотные летательные аппараты (БПЛА).
Впервые такие устройства начали использовать в Израиле (1973) для сбора разведданных. В наши дни подобные технологии применяют в самых разных сферах жизни современного общества, и популярность их постоянно растет.
Объяснить повышенный спрос на БПЛА нетрудно: они исключают необходимость присутствия экипажа и достаточно экономны как в производстве, так и в эксплуатации. Более того, беспилотные летательные аппараты без труда могут выполнять те маневры, которые недоступны для обычных самолетов из-за сильных физических перегрузок летчиков. К тому же становится неактуальным такой фактор, как усталость экипажа, что значительно увеличивает потенциальную длительность полета.
На данный момент существует более 50 производителей беспилотных аппаратов. Количество типов БПЛА, которые они выпускают, превышает отметку в 150 моделей.
В основном такие летательные аппараты используются для военных целей (разведка, поражение наземных элементов).
Видеосъемка с воздуха
Поскольку различные способы запечатления прекрасных видов давно являются увлечением тысяч людей по всей планете, летательным аппаратам не пришлось долго ждать такого апгрейда, как цифровая видеокамера. Сейчас есть масса мультикоптеров и квадрокоптеров (они же дроны), которые активно используются для получения оригинального видео и не только.
Фактически летательный аппарат с камерой, который управляется дистанционно, можно использовать для любых частных целей или профессиональных задач (аэрофотосъемка местности, воздушная слежка, создание документального кино и др.). По этой причине такая техника очень популярна. К тому же приобретение мультикоптера не требует больших затрат.
Гражданское население нередко использует дроны для обзора труднодоступной местности и съемки авторских видеороликов.
Системы управления летательными аппаратами
Для того чтобы задействовать различные механизмы самолета во время полета, используется передача сигналов непосредственно от самих органов управления, которые расположены в кабине, к различным приводам аэродинамических поверхностей.
Такая система называется электродистанционной (ЭДСУ). Для передачи управляющих команд в ней используются электрические сигналы.
При этом электродистанционную систему управления можно разделить на два основных типа: с механическим резервом и полной ответственностью. Механическая проводка используется в том случае, если отказывает ЭДСУ.
При этом в современных моделях летательных аппаратов с экипажем используется автопилот, который собирает информацию об угловых перемещениях и корректирует положение самолета, равно как и его курс.
В случае с вертолетами автоматическая система пилотирования частично облегчает работу летчика. Например, убирает необходимость следить за угловыми перемещениями.
Что касается дистанционного управления, скажем дронами, то в этом случае может использоваться специальный пульт. Нередко такой летательный аппарат управляется при помощи смартфонов.
Итоги
На основе вышеизложенной информации можно сделать вывод, что самолеты, вертолеты, беспилотники и различные виды дронов заняли прочное место как в частной жизни обычных граждан, так и в военной индустрии многих стран. Поэтому есть все основания ожидать, что будущий уровень повседневного комфорта и тактического превосходства государств неизменно будет связан с технологическим развитием основных направлений авиации.
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.
Летательный аппарат – это собирательное название для всех летающих устройств. В зависимости от способа создания подъемной силы различают:
1) летательные аппараты легче воздуха и
2) летательные аппараты тяжелее воздуха.
Первые базируются на принципе Архимеда статической подъемной силы. Это парящие в воздухе летательные аппараты. Ихнее перемещение обозначается как плавание.
К летательным аппаратам легче воздуха относятся воздушные шары и дирижабли. Так как эти аппараты наполняются газом, их еще называют газонаполненными атмосферными летающими аппаратами.
Вторые основываются на принципе динамической подъемной силы, которая вызвана движением летательного аппарата в воздухе. Это летящие в воздухе летательные аппараты. Они подразделяются на а) летательные аппараты, держащиеся в воздухе за счет подъемной силы крыла, т.е. такие, которые имеют площадь крыла, как например самолеты, воздушные змеи (привязные аэростаты) и автожиры; б) реактивные летательные аппараты, как вертолеты, турболеты и – условно – ракеты. В последнее время были разработаны летательные аппараты, которые отчасти сочетают в себе преимущества крылодержащихся и реактивных летательных аппаратов. Это вертолеты с тянущим воздушным винтом, конвертипланы, конвопланы и самолеты с кольцевыми крыльями.
С увеличением количества типов самолетов и разработкой различных специальных конструкций классифицировать самолеты стало немного сложнее.
Самолеты отличаются между собой в зависимости от способа создания динамической подъемной силы. В таком случае существуют: а) самолеты с неподвижным крылом, у которых крыло неподвижно соединено с корпусом; по типу конструкции крылья делятся на неподвижные, далее обычные плоские и находящиеся в разработке кольцевые или колеоптеры (еще их называют самолеты с кольцевыми крыльями); б) винтокрылые летательные аппараты или летательные аппараты с несущим крылом, у которых подъемная сила создается с помощью роторов или несущих винтов, узких вращающихся поверхностей; в) орнитоптер (махолет), у которого крылья, для того чтобы создать подъемную и движущуюся силу, машут вверх-вниз; г) бескрылые самолеты, у которых подъемная сила создается самостоятельно, благодаря выпускающемуся вниз излучению газа.
По целевому назначению различают: а) транспортные самолеты (пассажирские, грузовые и почтовые самолеты); б) рейсовые и служебные самолеты („Воздушное такси“); в) учебно-тренировочные самолеты (для обучения экипажей самолета): г) спортивные самолеты; д) самолет общего назначения; е) военные самолеты.
По типу двигателя различают: а) самолеты с винтовым двигателем; б) реактивные самолеты с воздушно-реактивным двигателем (турбореактивные самолеты и самолеты с двухконтурным и турбореактивным двигателем) или соответственно турбовинтовые двигатели (самолеты с ТВД или турбовинтовые самолеты) – или прямоточные воздушно-реактивные двигатели; в) реактивные самолеты с реактивными двигателями; г) самолеты с приводом от мускульной силы (передвижение благодаря силе человека, только в виде эксперимента); д) планеры без двигателя или с вспомогательным мотором или турбиной (мотопланер). В зависимости от количества двигателей различают одно, двух, трехмоторные самолеты и т.д.
Что касается дальности полета, то здесь выделяют короткие расстояния полета (до 1000 км), полеты на средние расстояния (от 1000 до 3000 км) или полеты на дальние расстояния (свыше 3000 км).
В зависимости от числа крыльев летательные аппараты делятся на: а) монопланы (самонесущие, подкосные или расчалочные); б) полуторапланы; в) бипланы; г) трипланы; д) многопланы.
По расположению крыла различают: а) моноплан с высоко расположенным крылом; б) моноплан с низко расположенным крылом; в) моноплан со средним расположением крыла; г) высокоплан с крылом, расположенным на одном уровне с верхней стороной фюзеляжа.
По типу взлетного и посадочного оборудования: а) сухопутные самолеты; б) гидросамолеты; в) самолеты-амфибии.
По взлетной массе делятся на: а) легкие; б) средние; в) тяжелые.
В этом главе самолеты рассматриваются с двух точек зрения: 1) с точки зрения создания подъемной силы; 2) с точки зрения целевого назначения самолета.
Читайте также: