Как устроен пассажирский самолет. Разбор конструкции самолета — как он устроен и из чего состоит

0

Фюзеляж самолета состоит из каркаса и обшивки. Существуют фюзеляжи трех типов: ферменные, силовой каркас которых представляет собой пространственную ферму; балочные - их силовой каркас образован продольными и поперечными элементами и работающей обшивкой; смешанные, у которых передняя часть является ферменной, а хвостовая - балочной или наоборот.

Ферменные фюзеляжи. Как было указано выше, силовой частью ферменного фюзеляжа является каркас, представляющий собой пространственную ферму. Стержни фермы работают на расстяжение или сжатие, а обшивка служит лишь для придания фюзеляжу обтекаемой формы. Ферма образована (рис. 50) лонжеронами, расположенными на всей длине или части длины фюзеляжа, стойками и раскосами в вертикальной плоскости, распорками и расчалками в горизонтальной плоскости и диагоналями.

Вместо жестких раскосов и диагоналей широко практикуется установка проволочных или ленточных расчалок.

К каркасу фермы крепятся узлы, которые служат для присоединения к фюзеляжу крыла, оперения, шасси и других частей самолета. Фермы фюзеляжа, как правило, изготовляются сварными из труб и реже клепанными из дюралюминиевых профилей. Обшивка выполняется из полотна, фанеры или листов дюралюминия. Обтекаемую форму ферменному фюзеляжу придают специальные несиловые надстройки - обтекатели, называемые гаргротами.

Основными преимуществами ферменных фюзеляжей перед балочными являются простота изготовления и ремонта, удобство монтажа, осмотра и ремонта оборудования, размещенного в фюзеляже.

К недостаткам относятся несовершенство аэродинамических форм, малая жесткость, малый срок службы, невозможность полностью использовать внутренний объем для размещения грузов. В настоящее время ферменные конструкции применяются редко и в основном для легких самолетов.

Балочные фюзеляжи представляют собой балку обычно овального или круглого сечения, в которой на изгиб и кручение работают подкрепленная обшивка и элементы каркаса. Встречаются три разновидности балочных фюзеляжей: лонжеронно-балочный, стрингерно-балочный (полумонокок), скорлупно-балочный (монокок). Балочные конструкции фюзеляжей выгоднее ферменных, так как силовая часть у них образует обтекаемую поверхность, причем силовые элементы размещаются по периферии, оставляя внутреннюю полость свободной. Это дает возможность получить меньший мидель; жесткая работающая обшивка обеспечивает получение гладкой неискажаемой поверхности, что приводит к уменьшению лобового сопротивления. Балочные фюзеляжи выгоднее и в весовом отношении, так как материал конструкции более удален от нейтральной оси и, следовательно, лучше используется, чем у фюзеляжей ферменной конструкции.

Каркас лонжеронно-балочного фюзеляжа образуют лонжероны, стрингеры и шпангоуты. Каркас обшит дюралюминиевыми листами (обшивкой).

Каркас стрингерно-балочного фюзеляжа (рис. 51) состоит из часто поставленных стрингеров и шпангоутов, к которым

крепится металлическая обшивка большей, чем у лонжеронно-балочных фюзеляжей, толщины.

Скорлупно-балочный фюзеляж (рис. 52) не имеет элементов продольного набора и состоит из толстой обшивки, подкрепленной шпангоутами.

В настоящее время преобладающим типом фюзеляжей является стрингерно-балочный.

Стрингеры - это элементы продольного набора каркаса фюзеляжа, которые связывают между собой элементы поперечного набора - шпангоуты. Стрингеры воспринимают главным образом продольные силы и подкрепляют жесткую обшивку. По конструктивным формам стрингеры фюзеляжа подобны стрингерам крыла. Расстояние между стрингерами зависит от толщины обшивки и колеблется в пределах 80-250 мм. Размеры сечения стрингеров изменяются как по периметру контура, так и по длине фюзеляжа в зависимости от характера и величины нагрузки на каркас фюзеляжа.

Лонжероны - это также элементы продольного набора каркаса фюзеляжа, которые, работая на сжатие-растяжение, воспринимают (частично) моменты, изгибающие фюзеляж. Как видно по задачам и условию работы, лонжероны фюзеляжа подобны стрингерам.

Конструктивное выполнение лонжеронов чрезвычайно разнооб

разно. Они представляют собой гнутые или прессованные профили различных сечений, на самолетах большой грузоподъемности склепываются из нескольких профилей и листовых элементов.

Шпангоуты являются элементами поперечного набора фюзеляжа, они придают фюзеляжу заданную форму поперечного сечения, обеспечивают поперечную жесткость, а также воспринимают местные нагрузки.

В ряде случаев к шпангоутам крепятся перегородки, разделяющие фюзеляж на ряд отсеков и кабин.

Шпангоуты разделяются на нормальные и силовые. Силовые шпангоуты устанавливаются в местах приложения сосредоточенных нагрузок, например в местах крепления крыла к фюзеляжу, стоек шасси, частей оперения и т. п.

Нормальные шпангоуты (рис. 53) собираются из дуг, штампованных из металлического листа. Сечение нормальных шпангоутов чаще всего швеллерное, иногда Z-образное и реже тавровое. Силовые шпангоуты склепываются из отдельных профилей и листовых элементов. Иногда такие шпангоуты выпрессовываются на мощных прессах из алюминиевого сплава.

Расстояние между шпангоутами обычно колеблется в пределах 200-650 мм.

Обшивка выполняется из листов дюралюминия или титана различной толщины (от 0,8 до 3,5 мм) и крепится к элементам каркаса заклепками либо приклеивается. Листы обшивки соединяются между собой по стрингерам и шпангоутам или встык, или внахлест, без подсечки. В последнем случае каждый передний лист перекрывает нижний. Типовое соединение обшивки со стрингерами и шпангоутами показано на рис. 53.

Вырезы в обшивке фюзеляжа балочного типа резко уменьшают прочность конструкции. Поэтому для сохранения необходимой прочности обшивку у вырезов подкрепляют усиленными стрингерами и усиленными шпангоутами. Небольшие вырезы окантовываются кольцами из материала большей толщины, чем обшивка, иногда необходимая жесткость обеспечивается отбортовкой отверстия.

Фюзеляжи самолетов небольших размеров делают, как правило, неразъемными. У более крупных самолетов для упрощения производства, ремонта и эксплуатации фюзеляж расчленяют на несколько частей. Соединение частей фюзеляжа зависит от его конструктивной схемы. Соединение ферменных фюзеляжей производится стыковыми узлами, установленными на лонжеронах,

у балочных фюзеляжей крепление производится по всему контуру разъема.

На рис. 54 показаны типовые технологические разъемы фюзеляжа транспортного самолета. Фюзеляж состоит из трех частей, причем каждая из частей в свою очередь образована панелями, представляющими участки обшивки с элементами продольного набора. Панели, соединяясь со шпангоутами, собираются окончательно в сборочном стапеле. Соединение панелей неразъемное и производится заклепочным швом, отдельные части фюзеляжа соединяются болтами по всему периметру разъема. Стыковка осуществляется через фитинги, прикрепленные к стрингерам фюзеляжа (рис. 55).

Пол в кабинах самолета обычно рассчитывают на максимальную распределенную статическую нагрузку. На пассажирских самолетах эта нагрузка не превышает 500 кГ/м 2 , на грузовых достигает 750 и более кГ/м 2 . Каркас пола состоит из набора продольных и поперечных балок, стрингеров и соединяющих узлов.

Поперечный набор пола состоит из нижних балок шпангоутов. Пояса этих балок изготавливаются из фрезерованных или штампованных профилей. Панели, закрывающие каркас, изготавливают из листов прессованной фанеры толщиной 10-12 мм, из дюралюминиевых листов, усиленных прикрепленными снизу профилями

уголкового и швеллерного сечений или гофром из прессованных листов алюминиевого или магниевого сплава с последующей механической или химической обработкой. Для предупреждения скольжения панели пола имеют рифленую или шероховатую поверхность, а в некоторых случаях покрываются пробковой крошкой. На полу установлены гнезда для крепления пассажирских кресел, а на грузовых самолетах- кольца для крепления перевозимых грузов.

Окна пассажирской кабины делают прямоугольной или круглой формы. Все окна кабины, как правило, имеют двойные органические стекла. Очень часто в герметических кабинах внутреннее стекло является основным работающим стеклом и принимает на себя нагрузку от избыточного давления в кабине. Только в случае разрушения внутреннего стекла наружное стекло начинает воспринимать избыточное давление. Межстекольное пространство через осушительную систему, предотвращающую стекла от запотевания и замерзания, связано с полостью гермокабины. Уплотнение остекления выполняется с помощью мягкой морозоустойчивой резины, иногда - невысыхающей замазкой.

Застекленная часть фюзеляжа, обеспечивающая обзор экипажу, называется фонарем. Форма фонарей, их размещение и размеры выбираются из соображения обеспечения наилучшего обзора и наименьшего сопротивления. На рис. 56 показаны внешний вид фонаря штурмана и внешний вид фонаря кабины экипажа. Угол наклона козырька фонаря принимают равным 50-65° (в зависимости от величины V макс). Лобовые стекла фонаря, как правило, оборудуются электрообогревом для предотвращения их обледенения в полете. Фонарь состоит из каркаса, отлитого или отштампованного из алюминиевого или магниевого сплавов, и стекол. Стекла крепятся к каркасу болтами и прижимаются дюралюминиевой лентой. Герметизация стекол осуществляется резиновой прокладкой, уплотнительной лентой и замазкой (рис. 56, в).

Вырезы под входные двери транспортных самолетов чаще всего располагаются на боковой поверхности фюзеляжей, но в некоторых случаях устанавливаются и в нижней части. Ширина двери обычно не превышает 800 мм, а высота - 1 500 мм. Выбор размеров грузовых дверей (люков) и их размещение производятся с учетом габаритов грузов и минимальной затраты времени на загрузку (разгрузку) самолета. Открываются двери внутрь кабины либо сдвигаются вверх или в сторону. Двери делают обычно в виде клина, основанием которого является внутренняя поверхность створки двери. Избыточное давление в герметизированном фюзеляже прижимает створку двери к ее основанию. В закрытом положении дверь запирается замком. При открытой двери в кабине экипажа загорается сигнальная лампочка.

Вырезы под двери усиливаются установкой в месте выреза более мощных шпангоутов и стрингеров, установкой дополнительной обшивки. Окантовка дверей входит в силовой каркас фюзеляжа. Дверь - металлическая, состоит, как правило, из отштампованной из листового дюралюминия чаши, подкрепленной каркасом. Герметизация дверей осуществляется с помощью резиновых профилей.

Многие современные самолеты летают на больших высотах и для обеспечения нормальной жизнедеятельности людей, находящихся на борту такого самолета, потребовалось создание в кабинах необходимого давления. Кабина самолета, внутри которой в полете поддерживается повышенное (по сравнению с атмосферным) давление воздуха, называется герметической. Герметическая кабина, выполненная в виде обособленного силового агрегата и установленная в фюзеляже без включения ее в силовую схему, называется подвесной. Размеры такой кабины не зависят от размеров и обводов фюзеляжа, и поэтому она может быть выполнена с наивыгоднейшими с точки зрения прочности формами и минимальных размеров. Кабины пассажирских самолетов, как правило, представляют собой герметизированный отсек фюзеляжа и полностью включены в его силовую схему. Подобная кабина работает как сосуд под действием внутреннего давления, а также подвергается изгибу и кручению, как и обычный фюзеляж. По соображениям прочности наилучшей формой сооружения, нагруженного изнутри избыточным давлением, является шар, но в связи с несоответствием формы фюзеляжа и неудобствами размещения в такой кабине экипажа и пассажиров стремятся придать кабине форму цилиндрической оболочки, закрытой по концам сферическими днищами. Переход с цилиндрических стенок на днище по возможности должен быть плавным без переломов. При наличии переломов днище, нагруженное избыточным давлением, сжимает стенки цилиндра в направлении радиусов и тогда в этом месте необходимо ставить усиленный шпангоут. Особенно сильно нужно подкреплять плоские днища.

Для сохранения в кабине избыточного давления необходимо обеспечить ее герметичность. Разумеется, обеспечить полную герметичность кабины очень трудно, поэтому допускается некоторая утечка воздуха из кабины, не снижающая безопасности полета. Критерием герметичности может служить время падения давления с величины рабочего избыточного до значения 0,1 кГ/см 2 . Это время должно быть не менее 25-30 мин.

Герметизация кабин достигается: герметизацией обшивки и остекления люков и дверей, выводов из кабин тяг, тросов, валиков управления самолетом и двигателями, электропроводки, трубопроводов гидросистем и т. п.

Герметизация листов обшивки в месте их соединения и крепления к элементам каркаса фюзеляжа достигается применением многорядных швов, установкой специальных уплотнительных лент, закладываемых между листами обшивки и каркаса. С внутренней стороны кабины заклепочные швы покрываются герметизирующими замазками. Герметизация входных дверей, загрузочных люков, запасных выходов, подвижных частей фонаря, окон (остекления) и т. п. осуществляется резиновыми профилями и прокладками. Применяются следующие способы герметизации: уплотнение типа «нож по резине»; уплотнение резиновой прокладкой, имеющей сечение трубы; уплотнение с помощью пластинчатого клапана; уплотнение резиновой трубкой, надуваемой воздухом.

Люки и двери, открывающиеся внутрь кабины, герметизируются по первым трем указанным способам. При герметизации с помощью пластинчатого клапана полосу из пластинчатой резины укрепляют с внутренней стороны по контуру выреза, тогда избыточное давление прижимает края клапана к люку и тем самым герметизируются щели.

Сложней загерметизировать люки, открывающиеся наружу и имеющие относительно большие размеры, так как внутреннее избыточное давление будет отжимать люк. Такие люки герметизируются чаще всего резиновой трубкой, надуваемой воздухом.

Гермовыводы тяг и тросов управления, электрических проводов и других элементов существуют трех типов: одни из них рассчитаны на обеспечение возвратно-поступательного движения, другие обеспечивают герметизацию вращательного движения, а третьи герметизируют неподвижные детали.

Для обеспечения герметичности тяг с возвратно-поступательным движением часто используют гофрированный резиновый шланг цилиндрической или конической формы либо делают устройство, состоящее из корпуса, отлитого из магниевого сплава с запрессованными бронзовыми втулками, в которых перемещаются стальные тяги. Между тягами и втулками имеются войлочные и резиновые уплотнения. Внутренняя полость корпуса через специальное отверстие забивается консистентной смазкой.

Тросы герметизируются резиновыми пробками, имеющими сквозные отверстия диаметром меньшим, чем диаметр троса, и продольный разрез, позволяющий надевать пробку на трос. Для уменьшения силы трения трос на всей длине его хода покрывается незамерзающей смазкой, содержащей графит. Герметизация деталей, передающих вращательное движение, осуществляется резиновыми уплотнительными кольцами. Герметизация трубопроводов производится с помощью специальных переходников, закрепленных на гермоперегородке. К переходнику с одной и другой стороны при помощи накидных гаек крепятся трубопроводы. Электропроводка герметизируется при помощи специальных электровводов.

Используемая литература: "Основы авиации" авторы: Г.А. Никитин, Е.А. Баканов

Скачать реферат: У вас нет доступа к скачиванию файлов с нашего сервера.

Для того чтобы поближе познакомиться с устройством самолета, мы не будем сразу жеподниматься на борт сверхзвукового лайнера, а рассмотрим конструкцию попроще: например, устройство легкого тренировочного самолета. Он имеет небольшие размеры и простую конструкцию и, тем не менее, содержит все основные части современного летательного аппарата.

На легких самолетах, как правило, устанавливаются поршневые двигатели воздушного охлаждения. В 20—30-е гг. практически у всех легких самолетов, как впрочем и у остальных моделей, была открытая кабина пилота. В настоящее время кабины закрываются неподвижным либо съемным куполом, изготавливаемым из прозрачного материала — фонарем. У самолетов с высоко расположенным крылом (такие аппараты называются высокопланами) пилотская кабина содержит одну или две двери. У моделей со стандартным расположением крыла — низкопланов, — фонарь сдвигается в сторону или откидывается.

Современные легкие самолеты изготавливают из алюминиевых сплавов, но некоторые части могут быть выполнены из дерева или специальных пластмасс. Их кабины оборудованы навигационными приборами, сложной электросистемой, приемо-передающими радиостанциями.

Знакомство с основными составными частями самолета мы начнем с фюзеляжа.

Фюзеляж — это корпус самолета. К нему крепятся все остальные части конструкции. Однако первые самолеты вообще не имели фюзеляжа, но очень скоро появилась деревянная рама, выполняющая его роль. Первоначально фюзеляж частично обтягивали тканью, но уже в 30-х гг. XX в. большинство самолетов строили с металлическим каркасом и металлической обшивкой.

Из истории абсолютных мировых рекордов высоты полета. После окончания второй мировой войны «за дело» взялись английские пилоты. 23 марта 1948 г. Дж. Каннингхэм на самолете, получившем название «Vampire», поднялся на 18 119 м. Велел за ним дважды отличился пилот У. Ф. Гибб. 4 мая 1953 г. его самолет достиг отметки 19406 м, а 29 августа 1955 г. — 20083 м. Через два года (28 августа 1957 г.) этот результат увеличил англичанин М. Ранлрап — 21 430 м.

Скоростные самолеты делали цельнометаллическими, при этом панели обшивки фюзеляжа тщательно подгоняли друг к другу для того, чтобы получить хорошо обтекаемую поверхность.

Для усиления конструкции в некоторых моделях самолетов, например большегрузных, каркас фюзеляжа изготавливают методом усиления промежуточных стоек дополнительными. На чертеже такой каркас выглядит как сплошное переплетение металлических стержней, по узору напоминающее геодезическую сетку.

Фюзеляжи реактивных самолетов, появившихся в конце 40-х гг. XX в., должны были обеспечивать в пилотской кабине на больших высотах полета нормальное давление воздуха при пониженном давлении за бортом. Такие фюзеляжи должны были выдерживать нагрузки на растяжение и сжатие и при этом сохранять герметичность. На практике это достигалось применением многослойной обшивки и установкой дополнительных поперечных брусов из металла.

Из истории абсолютных мировых рекордов высоты полета. Начиная с 1 958 г. рекорд высоты увеличивался уже не на десятки и даже не на сотни метров. Каждое появление в небе новых моделей самолетов поднимало планку рекорда на несколько километров. 18 апреля 1958 г. американец Г.К. Ваткинс на самолете «Grumman F11F-1» («Tiger») поднялся на высоту 23 449 м. 2 мая 1958 г. французский пилот Е. Карпантье, управляя «SO-9050» — «Tridan» («F-ZWUM»), достиг отметки 24 217 м. Через пять дней американец Г.К. Джонсон на аппарате фирмы «Lockheed» «F-104A» («Starfighter») поднялся до 27 811 м. 14 июля 1959 г. в таблице рекордов появилась первая фамилия советского пилота. В. Ильюшин поднял в воздух самолет конструкции П. О. Сухого « Т-431» и достиг высоты 28 852 м. А американский пилот Л. Флинт 6 декабря 1959 г. на самолете «McDonnell-Douglas» («F-4», «Phantom II») преодолел отметку в 30 км — 30 040 м.

В наши дни не только специальные, но даже обыкновенные пассажирские самолеты совершают полеты на высотах, превышающих 10 000 м. Как известно, воздух на таких высотах сильно разрежен, а температура его опускается до минус 50°С или даже еще ниже. Поэтому в самолетах такого класса герметичной делают не только кабину пилотов, но и весь пассажирский салон. Установленная на пассажирских лайнерах система кондиционирования во время полета поддерживает в салоне нормальные наземные давление, температуру и влажность. Интересную конструкцию имеют стекла пилотской кабины и пассажирского салона. Специальную прозрачную пленку закладывают между двумя слоями стекол. Стекла от этого не теряют прозрачности, а пропускаемый по пленке электрический ток разогревает их и не дает запотевать на любой высоте.

У большинства моделей самолетов с поршневым двигателем в передней части фюзеляжа расположена подмоторная рама, Она получила такое название, потому что на ней устанавливается мотор самолета.

Мотор самолета вращает воздушный винт. Часто его называют пропеллером. Авиационный винт при вращении захватывает воздух и отбрасывает его назад подобно тому, как винт корабля загребает воду. Отброшенные массы воздуха создают тягу, движущую самолет вперед.

У самолетов, построенных по схеме моноплана-низкопла-на, в нижней части фюзеляжа расположен центроплан — центральная часть крыла. Центроплан имеет специальные приспособления для крепления крыльев, называемых в авиастроении консолями, или плоскостями. В зависимости от конструкции самолета они могут быть съемными или жесткозакрепленными. Съемные плоскости позволяют беспрепятственно транспортировать самолет наземным или морским путем.

Пожалуй, практически всем летательным аппаратам нужны крылья, разве что аэростаты и дирижабли могут обходиться без них. Даже лопасти вертолета это не что иное, как вращающиеся крылья. Ведь именно при обтекании крыла воздухом создается подъемная сила — необходимое условие для полета.

Теоретически самолетное крыло является продолжением развития самой древней на земле летающей конструкции — воздушного змея, только устроено оно более сложно.

Из истории абсолютных мировых рекордов скорости полета. Первый зафиксированный рекорд скорости полета был установлен французским пилотом Полем Тиссанлье 20 мая 1909 г. Развитая его самолетом скорость равнялась 54,77 км/ч. Август этого же гола оказался особо «урожайным». 23 августа 1909 г. американец Глен Кертис разогнал свой биплан «Herring-Curtiss» до 69,75 км/ч, а затем француз Луи Блерио на моноплане фирмы «Bleriot» дважды увеличил этот результат: 24 августа 1909 г. — 74,30 км/ч и 28 августа 1909 г.—76,99 км/ч.

Из истории абсолютных мировых рекордов высоты полета. 14 декабря 7959 г. американский пилот Дж.Б. Джордан на самолете фирмы «Lockheed»— «F-104C» («Starfighter») поднялся на высоту 31 513 м. В дальнейшем советские пилоты увеличивали этот результат на несколько километров. 28 апреля 1961 г. Г. Мосолов на самолете конструкции А.И. Микояна «Е-66А» достиг отметки 34 714 м. 25 июля 1973 г. после высотного полета пилота А. Федотова рекорд стал равен 36 240 м. В настоящий момент абсолютный рекорд высоты полета равен 37 650 м. Принадлежит он замечательному советскому пилоту А. Федотову, fro рекордный полет был осуществлен 31 августа 1977 г. на самолете «Е-266М» конструкции А.И. Микояна.

Крыло собирают из лонжеронов — основных продольных несущих балок, нервюр — поперечных элементов и обшивки. Лонжероны и нервюры придают крылу необходимые форму и жесткость и в авиастроении называются силовым набором крыла, или каркасом.

Силовой набор (каркас) крыла современных самолетов имеет еще более сложную конструкцию. Ведь во многих случаях крылья перестали выполнять только роль авиационной плоскости, создающей подъемную силу. В наши дни довольно часто можно встретить самолеты, конструкция которых предусматривает установку на крыльях авиационных двигателей, вооружения, шасси или даже размещения во внутренних полостях крыла топливных баков.

Для придания дополнительной прочности крылу такого самолета его силовой набор изготавливают из прочного металла и усиливают дополнительными распорками. Обшивку таких крыльев изготавливают из хорошо подогнанных друг к другу металлических листов или синтетических материалов, произведенных химическим путем, например, углепластика.

Первые самолеты имели крылья, изготовленные из дерева и обтянутые тканью. Для того чтобы придать ткани прочность и уберечь конструкцию самолета от воздействия атмосферных осадков, ткань пропитывали специальным авиационным лаком. Чтобы выполнить во время полета поворот или вираж, пилот изгибал такие крылья при помощи проволочных тяг. С 30-х гг. XX в. на многих моделях самолетов начали устанавливать цельнометаллические крылья. Изогнуть в полете такое крыло пилоту было бы не под силу. Но и в этом случае конструкторы нашли выход. Оказалось, что для обеспечения маневренности нет необходимости изгибать все крыло — вполне достаточно сделать подвижной лишь его небольшую часть. На задней кромке крыла начали устанавливать подвижные плоскости — элероны, изменяя угол которых пилот мог накренять самолет влево и вправо, или наоборот, устранять непроизвольный крен.

Из истории абсолютных мировых рекордов скорости полета. 10 июля 1910г. французский пилот Леон Маран впервые «переступил» через сотую отметку. Его моноплан фирмы «Bleriot» разогнался до 106,50 км/ч. 6 дальнейшем французские пилоты прочно заняли таблицу рекордов скорости. 29 октября 1910 г. Альфрел Леблан, управляя монопланом «Bleriot», смог достичь скорости 109,73 км/ч. 11 мая 1911 г. Эдуард Ньюпор, управляя бипланом собственной конструкции, достиг скорости 119,74 км/ч, однако уже 12 июня 1911 г. А. Леблан вновь вышел в лидеры — 124,99 км/ч.

Из истории абсолютных мировых рекордов скорости полета. 16 июня 7977 г. француз Эдуард Ньюпор вновь выхолит в лидеры. Биплан «Nieuport» пол его управлением разогнался ло 130,04 км/ч. Через пять дней он закрепил свое достижение — 7 33,11 км/ч. до конца года Ньюпор оставался рекордсменом, но в следующем году в таблице рекордов можно было встретить лишь одну фамилию — француза Жюля Велрине. 13 января 1912 г. моноплан марки «Deperdussin» пол его управлением достиг скорости 145,13 км/ч, 22 февраля 1912 г.— 161,27 км/ч, 29 февраля 1912 г. — 162,53 км/ч, 1 марта 1912 г. — 166,79 км/ч, 13 июля 1912 г. — 170,75 км/ч и 9 сентября 1912г.— 174,06 км/ч.

Несколько позже на задней кромке крыла рядом с элероном появилась еще одна подвижная плоскость — закрылок. Это было сделано для увеличения аэродинамических показателей крыла и самолета в целом. При взлете отклонение закрылков придает самолету дополнительную подъемную силу, а при посадке усиливает сопротивление и укорачивает его посадочный путь.

Дальнейшим шагом по пути увеличения аэродинамических характеристик крыла стало появление на его передней кромке узкой, но длинной подвижной плоскости — предкрылка. Изменяя угол, под которым предкрылок расположен относительно плоскости крыла, пилот может обеспечить более плавное обтекание последнего воздушными массами.

Крыло первых самолетов чаще всего было плоским и это позволяло ему создавать лишь минимальную подъемную силу, но зато снижало сопротивление встречным потокам воздуха. Лишь после становления аэродинамики как серьезной и самостоятельной науки и появления исследовательских институтов, в распоряжении которых были аэродинамические трубы, была доказана низкая эффективность крыла такого сечения (профиля).

Продувая различные предметы в аэродинамической трубе, ученые заметили, что шар, оказывается, создает встречному потоку воздуха гораздо меньшее сопротивление, чем куб. А еще меньшее сопротивление создавал предмет, по форме напоминающий веретено. Кроме этого эксперименты показали, что если даже плоскую пластинку поставить под углом к несущемуся потоку воздуха, то часть воздушных масс, встретив такую преграду, устремится вниз, подталкивая саму пластинку вверх, — возникала подъемная сила. Оказалось, что если изогнуть пластинку выпуклостью вверх, то подъемная сила значительно увеличивается, а «идеальное» сечение — сечение в виде сильно вытянутой капли. Оно создает минимальное сопротивление воздушному потоку и максимальную подъемную силу.

Так как в силовом наборе крыла нервюра является основным поперечным элементом, следовательно, она и придает всему крылу профиль.

Но сечение — это еще не самый главный показатель аэродинамического качества крыла. Оказывается, недостаточно создать такое крыло, которое бы обладало большой подъемной силой и малым сопротивлением. При постройке самолета встает множество других проблем. Основной из них является правильный выбор соотношения массы всего самолета и площади крыла. Кроме этого самолет в полете должен быть устойчивым — резкое изменение его положения в воздухе недопустимо. И, наконец, в целом весь самолет должен быть достаточно прочным, но не тяжелым.

Перед проектированием самолета определяется его назначение, его скорость, грузоподъемность, высота и протяженность полета. После этого можно приступать к выбору размеров самолета и расчету одной из важнейших его характеристик — площади крыла.

Самолет с изменяемой стреловидностью крыла в полете. а. Крылья расправлены — самолет совершает полеты на большие расстояния, а также выполняет взлет и посадку на небольших площадях. б. Крылья прижаты к фюзеляжу. В таком положении самолет способен развить максимальную скорость.

По мере увеличения скорости полета крыло должно уменьшать угол атаки для того, чтобы подъемная сила оставалась равной силе тяжести. Аэродинамическое сопротивление при этом будет постепенно уменьшаться. Эксперименты показали, что минимальным оно будет при угле атаки, равном 3—5°. Однако дальнейшее увеличение скорости требует еще меньших углов атаки, а сопротивление при этом все равно увеличивается.

Конструкторы нашли выход из сложившейся ситуации — оказывается, в этом случае достаточно уменьшить площадь крыла. Каждой части его площади будет соответствовать большая часть веса самолета, и тогда для того, чтобы получить необходимую подъемную силу, надо будет вновь увеличить угол атаки. В результате аэродинамическое сопротивление опять уменьшится.

Таким образом, при конструировании самолета тщательно рассчитывается величина, получившая название «удельная нагрузка на крыло». Она показывает, какое количество веса самолета «приходится» на 1 м2 поверхности его крыла.

Из истории абсолютных мировых рекордов скорости полета. В годы первой мировой войны рекорды на скорость полета не регистрировались, но уже с 1920 г. пилоты Франции вновь подтверждают свое лидерство. 7 февраля 1920 г. Сади Лекуэнт разогнал самолет марки «Nieuport-Delage» до 275,22. км/ч, 28 февраля 1920 г. пилот Жан Казаль—до 283,43 км/ч. 9 октября 1920 г. барон де Романе разгоняет биплан фирмы «SPAD» до 292,63 км/ч. 10 октября 1920г. вновь в лидеры выхолит Сади Лекуэнт — 296,94 км/ч, и 20 октября 1920 г. — 302,48 км/ч. 4 ноября 1920 г. барон де Романе снова на первом месте — 308,96 км/ч, но не надолго. И 72 декабря 7 920 г. опять Сади Лекуэнт — 313,00 км/ч.

Однако вскоре оказалось, что уменьшение площади крыла не сможет решить всех проблем. Например, взлетную и посадочную скорости желательно иметь как можно меньше. А для этого удельная нагрузка на крыло так же должна быть минимальной — следовательно, надо увеличивать площадь крыла. В результате конструкторам постоянно приходится решать вопрос — какой площади должно быть крыло? Сделаешь его небольшим — придется идти на определенный риск, взлетая и садясь на большой скорости. Да и не каждый аэропорт имеет достаточно длинные взлетно-посадочные полосы. Сделаешь крыло большой площади — появится необходимость устанавливать на самолет более мощный двигатель. А это в свою очередь повлечет увеличение запасов топлива и, как следствие, общего веса самолета.

В наши дни выход из создавшейся ситуации был найден. Для того чтобы увеличить подъемную силу крыла на малых скоростях, некоторые модели самолетов начали строить с крылом изменяющейся стреловидности. При взлете или посадке крыло будет большой площади и большого размаха — в таком виде он похож на обыкновенный дозвуковой самолет. При переходе к сверхзвуковой скорости крыло «складывается», перемещаясь с помощью специального устройства, и уменьшает создаваемое сопротивление.

Теперь обратим внимание на заднюю часть самолета — хвост. Здесь расположены киль, руль поворота, стабилизатор и руль высоты. Эти четыре элемента составляют хвостовое оперение и предназначены для сохранения устойчивого полета и управления самолетом. Руль поворота является подвижной деталью киля и с его помощью пилот может изменить направление горизонтального полета. А для изменения высоты полета стабилизатор хвостового оперения тоже имеет подвижную деталь — руль высоты. Кроме этого рули хвостового оперения позволяют летчику выполнять маневры в воздухе и фигуры высшего пилотажа.

Какие только модели самолетов не появлялись в небе в первые годы авиастроения. Встречались даже такие, у которых горизонтальное оперение (стабилизатор с рулем высоты) размещалось спереди. Крыло при этом смещали назад. Такая схема самолета получила название «утка». Однако вертикальное оперение всегда должно быть расположено сзади. Это придает самолету устойчивость в полете. Кстати, воздушный змей устроен таким же образом — роль вертикального оперения у него играет веревочный хвост. Так что без хвоста далее змей летать не будет.

По конструкции хвостовое оперение практически ничем не отличается от крыла. Оно так же состоит из силового набора (каркаса), в который входят лонжероны и нервюры. Правильно рассчитанные размеры деталей хвостового оперения существенно влияют на устойчивость самолета. А когда летательный аппарат устойчив и хорошо управляем, на нем можно легко и безопасно совершать различные маневры.

Простейшим маневром в воздухе является разворот или вираж. Выполняя эту фигуру пилотажа, летчик наклоняет самолет в сторону поворота — и составляющие подъемной силы развернут самолет в ту же сторону. Но чтобы при этом он не потерял высоту, надо увеличить подъемную силу. Пилот одновременно с отклонением ручки управления влево тянет ее на себя и тем самым увеличивает угол атаки.

Фигура высшего пилотажа — мертвая петля — является очень сложной для выполнения. Считается, что высший пилотаж зародился в 1913 г. именно с выполнения этой фигуры русским пилотом П.Н. Нестеровым. В те годы, когда скорость, развиваемая самолетом, была достаточно низкой, высший пилотаж применяли не только на тренировках и спортивных праздниках, но и во время воздушных боев с истребителями противника.

Наиболее опасной фигурой высшего пилотажа является штопор. Угол атаки при введении самолета в штопор нередко достигает 70°. Плавное обтекание крыла воздушными массами при этом нарушается и отклонение рулей управления становится малоэффективным. Поэтому выйти из штопора часто бывает очень трудно.

Из истории абсолютных мировых рекордов скорости полета. 20 сентября 1922 г., почти после двухлетнего перерыва, французский пилот Сади Лекуэнт «бьет» собственный рекорд. На этот раз самолет марки «Nieuport-Delage» разгоняется до 330,23 км/ч. 13 октября 1922 г. американский пилот У.Э. Митчелл сделал попытку отобрать у французов первенство. Его результат — 358,77 км/ч. Но Лекуэнт вновь выхолит вперед: 15 февраля 1923 г.—374,95 км/ч.

Американский самолет-разведчик «SR-71» способен развить скорость, превышающую 3,5 тыс. км/ч. для полетов на таких скоростях крылья самолета конструктивно были совмещены с горизонтальным оперением.

В наши дни выполнение фигур высшего пилотажа является доказательством исключительного мастерства пилота и связано с определенным риском. И это не удивительно — увеличение скоростей полета предъявляет пилоту и самолету новые требования. Взять, например, тот же разворот. При увеличении скорости полета его радиус значительно увеличивается. При скорости в 500 км/ч радиус разворота примерно равен 600 м, а при скорости в 1 800 км/ч он уже достигает 8 км.

В заключение следует остановиться еще на одной немаловажной детали конструкции самолета — шасси. Это устройство появилось уже на первых самолетах и во все времена было предназначено для передвижения самолета по земле и смягчения толчков, возникающих при посадке и взлете.

В первые годы самолетостроения переднее шасси обычно состояло из колес со спицами, которые при помощи деревянных стоек крепились к фюзеляжу. Заднее шасси было бесколесным и представляло собой обыкновенный хвостовой костыль, выполненный из дерева. Амортизаторов в современном понимании этого слова первые шасси не имели. Их роль выполняли резиновые ленты на колесах, которые поглощали удары о землю при посадке, а длинный искривленный полоз впереди шасси предохранял самолет от капотирования — переворачивания на нос.

В наши дни, когда конструкция самолета значительно увеличилась в весе, потребовались новые конструкции шасси. Теперь они состоят из штампованных стальных колес, мягких шин, металлических стоек, изготовленных из особо прочных материалов, пружинных или гидравлических амортизаторов.

Из истории абсолютных мировых рекордов скорости полета: В 1923 г. американская фирма «Curtiss» выпускает серию новых самолетов, летные характеристики которых позволяют пилотам Соединенных Штатов Америки установить несколько рекордов: 29 марта 1923 г. — пилот Р.Л. Моган (самолет «Curtiss К-6») — 380,67 км/ч; 2 ноября 1923 г. — пилот Э. Браун (самолет «Curtiss HS D-12») — 411,04 км/ч; 4 ноября 1923 г. — пилот Алфорл Дж. Уильямс (самолет «Curtiss R-2C-1») — 429,96 км/ч.

Шасси первых самолетов было неубирающимся. Во время полета это создавало дополнительное сопротивление и существенно снижало аэродинамические показатели аппарата. В 30-х гг. XX в. впервые появились конструкции самолетов, шасси которых убирались во время полета в специальные закрывающиеся ниши, расположенные обычно в крыльях.

На современных реактивных лайнерах-тяжеловозах приходится устанавливать многоколесные особо укрепленные шасси. Они представляют собой тележки, на каждую стойку которых приходится до 10 колес. Кроме этого снова вернулись к использованию носового шасси. Практически с самого начала авиастроения от него отказались, но в наши дни конструкторы считают, что именно оно обеспечивает более плавную и безопасную посадку.

К сожалению, никому не известно, когда человек впервые поднял голову к небу и обратил внимание на его пугающие размеры и вместе с тем фантастическую красоту. Не известно нам и то время, когда человек впервые заметил парящих в воздухе птиц и в голове его возникла мысль последовать за ними. Как любой, даже самый длинный путь начинается с…

Пожалуй, Российская империя пострадала в этот период сильнее остальных государств. Первая мировая война закончилась для нее социалистической революцией, которая в свою очередь переросла в кровопролитную гражданскую войну. Для страны наступило время голода, разрухи, хаоса. Не лучше обстояло дело и в области воздухоплавания и авиации. Первая попытка создания советского летательного аппарата была предпринята еще в годы…

Если кому-нибудь из вас приходилось стрелять в тире из винтовки, то вы знаете, что обозначает термин «отдача». Для остальных поясню. Вы, наверно, не раз видели, как ныряльщик, прыгая в воду с лодки, отталкивает ее в противоположном направлении. По такому же, но более сложному принципу летает ракета, а упрощенный вариант этого процесса как раз и представляет…

«Куда мы плывем? — думали моряки, с тревогой вглядываясь в даль. — Не встретим ли мы на своем пути неожиданное препятствие — рифы, мели, неприятеля?» Но много ли увидишь с палубы качающегося на волнах корабля? Вот если бы можно было подняться повыше… Вскоре на верхушке самой высокой мачты начали устраивать наблюдательный пост. Обзор стал гораздо…

В годы второй мировой войны конструкторы фашистской Германии добились неплохих результатов в области вертолетостроения. И это не случайно, ведь немецкие генералы, считая, что победа в войне во многом зависит от техники, требовали от авиаконструкторов создания самых разнообразных машин — от реактивных самолетов до ракет «U-2», от летающих монстров до загадочных винтокрылов. Перед самым началом войны…

Готов поспорить, мало кто догадывается, что знакомый каждому воздушный змей является самым старым летательным аппаратом на Земле и, следовательно, самым первым. А построен первый воздушный змей был очень изобретательными людьми, населяющими Древний Китай. Они дали человечеству бумагу, порох, изобрели фейерверк, известный нам как салют, построили Великую китайскую стену и еще множество полезных вещей, среди которых…

Рассказывая о летательных аппаратах, рожденных инженерной мыслью Н.Н. Поликарпова, нельзя не остановиться на самолете первоначального обучения «По-2» («У-2») — самолете-легенде. Это был самолет, на котором совершали свой первый полет практически все пилоты СССР в 20—30-х гг. XX в. О его надежности, летных характеристиках и безотказности ходят легенды, а рассказы о его применении в годы второй…

В начале 20-х гг. в СССР была предпринята попытка создать первый истребитель собственной конструкции — «И-1» («Ил-400»). Проектирование нового самолета поручили авиаконструктору Н.Н. Поликарпову. Первый же полет самолета закончился неудачей — аппарат после взлета упал на хвост. Специалистам ЦАГИ после длительных исследований удалось найти «болезнь», которой болел новый самолет — у истребителя центр парусности не…

Строительство лодочных гидросамолетов в России началось в 1913 г. под руководством Д.П. Григоровича, который, последовательно совершенствуя схему однодвигательного лодочного гидросамолета, разработал вполне работоспособную модель. На основе этой модели, построенной по схеме многостоечного биплана с толкающим воздушным винтом, весной 1915 г. конструктор создал очень удачную двухместную летающую лодку «М-5». Летающая лодка «М-5» значительно отличалась от своего…

Плечом к плечу с ведущими вертолетчиками Советского Союза Б.Н. Юрьевым, Н.К. Скржинским и И.П. Братухиным создавали свои, ставшие позже знаменитыми на весь мир винтокрылые машины конструкторы А.С. Яковлев, М.Л. Миль и Н.И. Камов. Опытно-конструкторское бюро М.Л. Миля было создано в 1947 г. К этому времени коллектив ОКБ завершил работу над проектом одновинтового летательного аппарата, первый…

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).

Самолет принято расчленять на основные части или агрегаты, законченные в конструктивном или технологическом отношении. К таким частям относят крыло, фюзеляж, горизонтальное и вертикальное оперение, шасси, силовую установку, систему управления и оборудование.

Крыло самолета (рис. 2.2) создает подъемную силу и обеспечивает поперечную устойчивость и управляемость. К крылу часто крепятся двигатели, шасси, топливные баки, вооружение. Внутренние объемы крыла используются для расположения топлива, противообледенительных устройств и другого оборудования. Крылья самолетов снабжаются средствами механизации для улучшения взлетно-посадочных характеристик.

Рис. 2.2. Общий вид и компоновочная схема самолета

Фюзеляж или корпус служит для размещения экипажа, пассажиров или грузов, двигателей, передних ног шасси и соединяет все части самолета в одно целое.

Горизонтальное оперение обеспечивает продольную устойчивость, управляемость и балансировку. Оно состоит из неподвижной части – стабилизатора и подвижной – руля высоты.

Вертикальное оперение осуществляет путевую устойчивость, управляемость балансировку; состоит из неподвижной части – киля и подвижной – руля направления.

Шасси представляет систему опор, предназначенных для взлета, пробега после посадки, передвижения по аэродрому и стоянки. Конструкция шасси имеет упругие элементы, поглощающие кинетическую энергию самолета.

Силовая установка предназначена для создания силы тяги и включает комплекс двигателей с системами, обеспечивающими их работу, и воздушные винты (для самолетов с ТВД и ПД).

Система управления включает командные посты управления, проводку управления и органы управления (рули). Предназначена для управления самолетом по заданной траектории.

Оборудование самолетов представляет собой комплекс устройств, обеспечивающих безопасность полета самолета в сложных погодных условиях и на разных высотах. Включает в себя электрическое, гидравлическое, радиотехническое, пилотажно-навигационное, высотное и другое оборудование самолета.

Компоновка самолета

Компоновкой самолета называют процесс пространственной увязки частей самолета, размещение грузов, пассажиров, экипажа, топлива, оборудования. Общая компоновка самолета включает аэродинамическую, внутреннюю (или весовую) и конструктивно-силовую компоновку.

Аэродинамическая компоновка состоит в выборе схемы самолета, взаимного расположения частей и придания самолету аэродинамических форм. Поскольку аэродинамическая схема задана, то при выполнении лабораторной работы студенту необходимо выполнить внутреннюю компоновку, т.е. разместить экипаж, пассажиров, грузы, топливо и оборудование.

Кабина экипажа размещается в носовой части фюзеляжа и отделяется от остальных отсеков перегородкой. Размеры ее зависят от состава экипажа. На военных самолетах в зависимости от назначения может быть один или два члена экипажа, на пассажирских и транспортных в зависимости от веса и протяженности авиалиний в экипаж входит от двух до четырех человек: командира корабля, второго пилота, бортинженера, и штурмана.

Рис.2.3. Компоновка кабины экипажа

1,2 – кресла лётчиков; 3,4 – кресла для дополнительных членов экипажа.

Наиболее важным элементом компоновки кабины экипажа является размещение летчиков. При этом должен быть обеспечен хороший обзор летчику: вправо-влево 20-30º от линии визирования, вверх-вниз – 16-20º и оптимальное расстояние до приборной доски и командных постов управления.

Типовая компоновка кабины экипажа пассажирского самолета приведена на рис.2.3.

Размеры и компоновка пассажирских кабин зависит от количества пассажиров и класса пассажирского оборудования.

В настоящее время применяется три класса, отличающихся друг от друга комфортом и условиями обслуживания.

В первом, высшем классе обеспечивается наибольшее расстояние между рядами сидений, удельный объем кабины на одного пассажира до 1,8м 3 , возможность отдыха в креслах в полулежащем положении.

Второй, или туристский класс характеризуется более плотным размещением пассажиров, удельным объемом, равным 1,5м 3 , отклонением спинки сидения до 36º.

Третий, экономический класс имеет еще более плотное размещение пассажиров с удельным объемом 0,9-1,2м 3 отклонением спинки сидений до 25º.

Пассажирские сидения выполняются в виде блоков из двух или трех сидений. Размеры кресел зависят от класса пассажирской кабины. Основные размеры кресел приведены в таблице.

Основные размеры пассажирских кресел

пассажир-	Расстояние между подлокотниками	Ширина подлокотника	Длина подушки сидения	Высота сидения над полом	Ширина спинки	Длина спинки от подушки сидения	Угол отклонения спинки от вертикали	Высота сидения	Ширина блока сидения		Расстояние между рядами сидений
I й класс 2 й (турист) 3 й (эконом)	470 70 470 300 430 720 55 1100 1200 1420 960 440 50 450 320 430 700 36 1100 1030 1520 840 410 40 430 320 430 700 25 1100 970 1430 750

Пассажирские кабины по длине фюзеляжа обычно делятся на несколько салонов, разделяемых перегородками.

При компоновке пассажирских салонов следует избегать размещения пассажиров в плоскости вращения винтов и в зоне расположения двигателей. Эти объемы в фюзеляже используются для размещения кухонь, гардеробов или багажных помещений.

На больших самолетах для обслуживания пассажиров в состав экипажа включаются бортпроводники: на 30-50 пассажиров – один бортпроводник. Каждый бортпроводник обеспечивается откидным сидением в служебном помещении за кабиной экипажа или радом с входными дверями.

Багаж пассажиров располагается под полом пассажирских кабин или в специальных багажных отсеках в хвостовой части фюзеляжа из расчета 0,25м 3 на одного пассажира.

При полетах в зимнее время необходимо предусмотреть гардеробы. Площадь под гардеробы составляет 0,035-0,05м 2 на одного пассажира. Рекомендуется гардеробы размещать вблизи входных дверей.

На самолетах с большой длительностью полета пассажиры обеспечиваются бесплатным питанием. Для размещения продуктов питания и соответствующего оборудования на самолете предусматривается буфет-кухня с объемом 0,1-0,2м 3 на одного пассажира.

Количество туалетных помещений зависит от количества пассажиров и продолжительности полета. При продолжительности полета от 2 до 4 часов рекомендуется один туалет на 40 пассажиров. Площадь пола туалетных помещений должна быть не менее 1,5-1,6м 2. Туалетные помещения следует располагать в носовой и хвостовой частях фюзеляжа, вблизи входных дверей.

Оборудование самолетов принято объединять в блоки, комплексы и размещать в специальных технических отсеках. Сами технические отсеки располагаются в местах, к которым тяготеет определенная часть оборудования.

В качестве одного из вариантов можно привести следующую компоновку блоков оборудования.

В носовой части фюзеляжа перед герметической кабиной располагаются агрегаты радиолокационной станции (РЛС), аппаратура и антенны захода на посадку.

Подполом герметической кабины располагается гидравлическое оборудование и оборудование для систем управления самолетом.

В фюзеляже непосредственно за кабиной размещается кислородное, радиотехническое, электрооборудование и противопожарное оборудование;

в центроплане – оборудование, обслуживающее топливную систему, средства механизации, шасси; в хвостовой части фюзеляжа – оборудование для элементов управления самолетом и радиотехнические блоки.

К основным частям самолёта относятся:

· фюзеляж;

· оперение;

· силовая установка;

· система управления.

Крыло(1) предназначено для создания подъёмной силы Y и обеспечения поперечной устойчивости, а элероны, расположенные на концах крыла в хвостовой его части, обеспечивают поперечную управляемость самолёта.

На крыле располагается механизация (закрылки, щитки, предкрылки), улучшающая взлётно-посадочные характеристики. В крыле может размещаться топливо, к крылу могут крепиться шасси, двигатели, подвесные топливные баки, вооружение.

Фюзеляж (2) предназначен для размещения в нём экипажа, пассажиров, грузов, он является основной силовой частью самолёта, т.к. к нему крепятся все остальные части самолета.

Оперение подразделяется на горизонтальное: стабилизатор (3) и руль высоты (4), и вертикальное: (киль (5) и руль направления (6).

Горизонтальное оперение (Г.О ) обеспечивает продольную устойчивость (стабилизатор ) и управляемость (руль высоты ).

Вертикальное оперение (В.О ) обеспечивает путевую устойчивость (киль ) и управляемость (руль направления ).

Шасси(7) – это система опор самолета, предназначенная для устойчивого передвижения самолёта по земле, стоянки, взлета и посадки. Для уменьшения сопротивления на современных самолетах шасси в полете убирается.

Силовая установка (8) включает в себя двигатели, топливную и маслянную системы и предназначена для создания в полёте тяги, необходимой для перемещения самолета.

Система управления подразделяется на основную и вспомогательную.

Основная система управления предназначена для управления движением самолёта, а вспомогательная - для управления отдельными частями и агрегатами.

В основную систему управления входят: ручка управления (штурвал с колонкой на тяжёлых самолётах) и педали, а также проводка управления, которая соединяет рули с рычагами управления.

Система управления самолетом выполнена таким образом, чтобы воздействия на командные рычаги соответствовали естественным рефлексам пилота.

При отклонении ручки управления (штурвальной колонки) вперед («от себя») руль высоты отклоняется вниз и нос самолета опускается вниз. При движении ручки «на себя» руль высоты отклоняется вверх и самолет поднимает нос вверх.

Отклонение руля направления обеспечивается нажатием педалей. Если пилот нажимает на правую педаль, то руль направления отклоняется вправо, и самолет поворачивается вправо и наоборот.