Устройство является основной движущей силой, что толкает летательный аппарат вперед. Ее расположение чаще всего располагается либо под крылом, либо под фюзеляжем. Двигатель так же состоит из некоторых обязательных частей, без которых его функционирование не представляется возможным.
Основные детали двигателя:
Турбина
Вентилятор
Компрессор
Камера сгорания
Сопло
Размещающийся в самом начале турбины вентилятор служит нескольким функциям: нагнетает захватываемый воздух и занимается охлаждением элементов двигателя. Сразу же вслед за ним располагается компрессор, что принимает подаваемый вентилятором воздух и под сильным давлением запускает его в камеру сгорания. Теперь горючее смешивается с воздухом, и полученная в результате смешивания субстанция поджигается.
Поток от взрыва данной топливной смеси выплескивается в основную часть турбины, что заставляет ее вращаться. Так же приспособление для кручения турбины обеспечивает постоянное вращение вентилятора, образуя подобным способом циклическую систему, что будет работать всегда, пока воздух и топливо будут поступать из камеры сгорания.
2. Задачи изучения дисциплины
В результате освоения дисциплины студент должен иметь представление:
– об основных научно-технических проблемах и перспективах развития летательных аппаратов;
– о методах проектирования ЛА.
В результате освоения дисциплины студент должен знать:
– конструкцию и прочность ЛА, принципы работы систем, агрегатов, планера,
– методы расчета на прочность, жесткость и устойчивость типовых элементов конструкций ЛА,
– методы анализа и оценки ЛА как объектов эксплуатации, летно-технические характеристики (ЛТХ) и конструкцию существующих и перспективных ЛА;
– принципы создания конструкций и систем повышенной живучести, методы улучшения конструктивно-эксплуатационных свойств ЛА;
– нормативно-технические документы, регламентирующие создание, испытания и эксплуатацию воздушной техники.
Студент должен уметь:
– оценивать конструктивно-эксплуатационные свойства ЛА и обеспечивать их соответствие требованиям АП-25 и рекомендациям ИКАО;
– анализировать нарушения работоспособности конструкции, проводить поиск причин отказов авиационной техники и разрабатывать меры по их устранению и предупреждению;
– разрабатывать и предъявлять эксплуатационно-технические требования к новым образцам авиационной техники.
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.
Самый первый из известных в истории полетов относится к 559 году нашей эры. В одном из государств на территории Китая приговоренного к смерти человека закрепили на воздушном змее и после запуска он смог пролететь над городскими стенами. Этот змей был скорее всего первым планером конструкции «несущее крыло».
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.
1913 год — в России создан родоначальник бомбардировочной авиации «Илья Муромец».
1918 год, декабрь — организован ЦАГИ, который возглавил профессор Жуковский. Этот институт многие десятилетия будет определять направления развития российской и мировой авиационной техники.
1921 год — зарождается российская гражданская авиация, перевозящая пассажиров на самолетах «Илья Муромец».
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.
Взлётно-посадочные системы 2280
Взлёт и посадку считают ответственными периодами при эксплуатации самолёта. В этот период возникают максимальные нагрузки на всю конструкцию. Гарантировать приемлемый разгон для поднятия в небо и мягкое касание поверхности посадочной полосы могут только надёжно сконструированные стойки шасси. В полете они служат дополнительным элементом придания жесткости крыльям.
Конструкция наиболее распространённых моделей шасси представлена следующими элементами:
подкос складной, компенсирующий лотовые нагрузки;
амортизатор (группа), обеспечивает плавность хода самолёта при движении по взлетно-посадочной полосе, компенсирует удары во время контакта с землёй, может устанавливаться в комплекте с демпферами-стабилизаторами;
раскосы, выполняющие роль усилителя жесткости конструкции, могут называться стержнями, располагаются диагонально по отношению к стойке;
траверсы, крепящиеся к конструкции фюзеляжа и крыльям стойки шасси;
механизм ориентирования – для управления направлением движения на полосе;
замочные системы, обеспечивающие крепление стойки в необходимом положении;
цилиндры, предназначенные для выпуска и убирания шасси.
Стойка шасси самолёта
Сколько колес размещено у самолета? Количество колёс определяется в зависимости от модели, веса и назначения воздушного судна. Наиболее распространённым считают размещение двух основных стоек с двумя колёсами. Более тяжёлые модели – трёх стоечные (размещены под носовой частью и крыльях), четырёх стоечные – две основные и две дополнительные опорные.
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).
Органы управления и сигнализации
Комплекс бортового оборудования, командные и исполнительные устройства самолёта называют органами управления. Команды подаются из пилотной кабины, а выполняются элементами плоскости крыла, оперением хвоста. На разных типах самолётов используются различные типы систем управления: ручная, полуавтоматическая и полностью автоматизированная.
Органы управления, независимо от типа системы управления, разделяют следующим образом:
Основное управление, включающее в себя действия, отвечающие за регулировку лётных режимов, восстановление продольного баланса самолёта в заранее заданных параметров, они включают:
рычаги, непосредственно управляемые пилотом (штурвал, рули высоты, горизонта, командные панели);
коммуникации для соединения управляющих рычагов с элементами исполнительных механизмов;
непосредственные исполняющие устройства (элероны, стабилизаторы, сполерные системы, закрылки, предкрылки).
Дополнительное управление, используемое при взлётном или посадочном режимах.
При применении ручного или полуавтоматического управления воздушным судном пилота можно считать неотъемлемой частью системы. Только он может проводить сбор и анализ информации о положении самолёта, нагрузочных показателях, соответствии направления полёта с плановыми данными, принимать соответствующее обстановке решение.
Для получения объективной информации о лётной обстановке, состоянии узлов самолёта пилот использует группы приборов, назовем основные:
Пилотажные и используемые для навигационных целей. Определяют координаты, горизонтальное и вертикальное положение, скорость, линейные отклонения. Контролируют угол атаки по отношению к встречному потоку воздуха, работу гироскопических устройств и многие не менее значимые параметры полёта. На современных моделях самолётов объединены в единый пилотажно-навигационный комплекс;
Для контроля работы силового агрегата. Обеспечивают пилота информацией о температуре и давлении масла и авиационного топлива, расход рабочей смеси, количество оборотов коленчатых валов, вибрационный показатель (тахометры, датчики, термометры и подобное);
Для наблюдения за функционированием дополнительного оборудования и авиационных систем. Включают в себя комплекс измерительных приборов, элементы которого размещены практически во всех конструктивных частях самолёта (манометры, указателя расходования воздуха, перепада давления в герметических закрытых кабинах, положения закрылков, стабилизирующих устройств и тому подобное);
Для оценки состояния окружающей атмосферы. Основными измеряемыми параметрами являются температура наружного воздуха, состояние атмосферного давления, влажность, скоростные показатели перемещения воздушных масс. Используются специальные барометры и другие адаптированные измерительные приборы.
Важно! Измерительные приборы, используемые для мониторинга состояния машины и внешней среды, специально разработаны и адаптированы для сложных условий эксплуатации. .
Двигатели
Одним из самых сложных в техническом и технологическом плане элементов является двигатель. Чаще всего в самолетах используется две или три силовые установки. Принцип работы реактивного двигателя чрезвычайно сложен, поэтому объяснять его невозможно. Этому необходимо посвятить целый курс лекций. Но в двух словах его работа выглядит так: в крыльях самолета (чаще всего топливо находится в них) подается на силовые установки (двигатели), где смешивается с воздухом и при этом обогащается кислородом, поджигается. При этом выделяется энергия в большом количестве, которая и толкает самолет.
Каждый двигатель обладает огромной мощностью. В теории даже одной силовой установки достаточно для того, чтобы заставить самолет лететь, и наличие сразу двух или трех двигателей обусловлено отчасти из соображений безопасности. В мире много случаев, когда один из двух двигателей отказывал в работе, и пилоты без особых проблем сажали самолет всего с одним из них.
Взлетно-посадочные системы
Взлет и посадка являются довольно сложными и ответственными этапами полета. Они неизбежно сопряжены с сильными нагрузками, приходящимися на все элементы конструкции. Приемлемый разгон для поднятия многотонного судна в небо и мягкое касание посадочной полосы при его посадке обеспечивает надежно сконструированная взлетно-посадочная система (шасси). Данная система также необходима для стоянки машины и ее руления при езде по аэропорту.
Шасси самолета состоит из демпферной стойки, на которой закреплена колесная тележка (у гидропланов вместо нее используется поплавок). Конфигурация шасси зависит от массы самолета. Чаще всего встречаются такие варианты взлетно-посадочной системы:
Две основных стойки и одна передняя (А-320, Ту-154).
Три основных стойки и одна передняя (Ил-96).
Четыре основных стойки и одна передняя (“Боинг-747”).
Две основных стойки и две передних (В-52).
На ранних самолетах устанавливали пару основных стоек и заднее вращающееся колесо без стойки (Ли-2). Необычную схему шасси также имела модель Ил-62, которая оснащалась одной передней стойкой, парой основных стоек и выдвигающейся штангой с парой колес в самом хвосте. На первых самолетах стойки не использовали вовсе, а колеса крепились на простые оси. Колесная тележка может иметь от одной (А-320) до семи (Ан-225) колесных пар.
Когда самолет находится на земле, его управление осуществляется посредством привода, которым оснащена передняя стойка шасси. У судов с несколькими двигателями для этих целей может использоваться дифференциация режима работы силовой установки. Во время полета шасси самолета убирается в специально оборудованные отсеки. Это необходимо для уменьшения аэродинамического сопротивления.
Классификация воздушных судов и особенности конструкции
Все без исключения воздушные суда можно разделить на две основные категории: гражданские и военные. Самым основным их отличием является наличие салона, что обустроен намеренно с целью перевозки пассажиров. Сами же пассажирские самолеты разделяются по вместительности на магистральные ближние (расстояние перелета до 2000 км), средние (до 4000 км) и дальние (до 9000 км)
Если дальность перелета еще больше, то для этого используются лайнеры межконтинентального типа. К тому же, разнотипные летательные аппараты имеют разницу в весе. Так же авиалайнеры могут различаться в связи с определенным типом и, непосредственно, предназначением.
Конструкция самолета зачастую может обладать разной геометрией крыльев. Для самолетов, что осуществляют пассажирские транспортировки, конструкция крыльев не отличается от классической, что характерно именно авиалайнерам. Модели самолетов данного вида обладают укороченной носовой составляющей, и из-за этого имеют относительно невысокий КПД.
Есть еще одна специфическая форма, что зовется «утка», благодаря своему расположению крыльев. Горизонтальное оперенье размещается перед крылом, что увеличивает подъемную силу. Недостатком такой конструкции можно назвать уменьшение зоны обзора нижней полусферы из-за присутствия перед самим крылом оперенья.
Вот мы и разобрались, из чего состоит самолет. Как Вы могли уже заметить, конструкция довольно непростая, и различные многочисленные детали должны работать слаженно, что бы самолет смог подняться в воздух и после ровного полета удачно приземлился. Конструкция часто бывает специфической, и может существенно разниться в зависимости от модели и назначения самолета.
Силовые установки
Двигатель является важнейшим элементом в конструкции самолета, ведь без него воздушное судно не сможет даже взлететь. Первые самолеты летали совсем недолго и могли вмещать всего лишь одного пилота. Причина тому проста – маломощные моторы, не позволяющие развить достаточную тяговую силу. Чтобы самолеты научились перевозить сотни пассажиров и неподъемные грузы, конструкторам всего мира пришлось немало потрудиться.
За всю эволюцию «железных птиц» было использовано немало типов моторов:
Паровые. Принцип работы таких двигателей основан на превращении энергии пара в движение, которое передается на винт самолета. Так как паровые моторы имели низкий коэффициент полезного действия, они использовались авиационной промышленностью совсем недолго.
Поршневые. Это стандартные моторы внутреннего сгорания, по конструкции напоминающие двигатели автомобилей. Принцип их работы заключается в передаче тепловой энергии в механическую. Простота в изготовлении и доступность материалов обуславливают использование таких силовых установок на некоторых моделях самолетов до настоящего времени. Несмотря на небольшой КПД (около 55%), эти моторы пользуются определенной популярностью благодаря своей неприхотливости и надежности.
Реактивные. Такие моторы преобразуют энергию интенсивного сгорания топлива в тягу, необходимую для полета. На сегодняшний день используются в строительстве самолетов наиболее широко.
Газотурбинные. Принцип работы этих двигателей основан на пограничном нагреве и сжатии газа сгорания топлива, направленного на вращение турбины. Они используются преимущественно в военных типах самолетов.
Турбовинтовые. Это один из подвидов газотурбинных моторов. Отличие состоит в том, что энергия, полученная при работе, преобразуется в приводную и вращает винт самолета. Незначительная часть энергии идет на формирование толкающей реактивной струи. Такие моторы применяют главным образом в гражданской авиации.
Турбовентиляторные. В этих двигателях реализовано нагнетание дополнительного воздуха, необходимого для полного сгорания горючего, благодаря чему удается достичь максимальной эффективности и экологической благоприятности силовой установки. Моторы такого типа широко применяются в строительстве крупных авиалайнеров.
Мы с вами познакомились с основными типами авиационных двигателей. Список моторов, которые авиаконструкторы когда-либо пытались установить на воздушные суда, рассмотренным перечнем не ограничивается. В разные времена предпринималась масса попыток по созданию всяческих инновационных силовых агрегатов. К примеру, в прошлом веке велись серьезные работы по созданию атомных авиационных моторов, которые не прижились из-за высокой экологической опасности, в случае крушения самолета.
Обычно двигатель устанавливается на крыло или фюзеляж самолета посредством пилона, через который к нему подводятся приводы, топливные трубки и прочее. В таком случае мотор облачают в защитную мотогондолу. Существуют также самолеты, в которых силовая установка находится непосредственно внутри фюзеляжа. На воздушных судах может быть от одного (Ан-2) до восьми (В-52) двигателей.
Фюзеляж
А теперь рассмотрим основные конструктивные части лайнера. Начнем с фюзеляжа.
Фюзеляж – это корпус, который состоит из разных частей. В нем размещаются пассажиры, экипаж, здесь есть багажный отсек, куда складываются вещи. Фюзеляж – это достаточно сложная система, которая должна быть прочной и герметичной. Если его обшивка в полете разрушается, то это может привести к человеческим жертвам, поэтому обеспечению герметичности фюзеляжа уделяют много внимания при конструировании судна. Если сильно обобщить, то это герметичная “коробка”, где находятся пассажиры, оборудование, груз. Именно эту ее и нужно из точки “А” перегнать в точку “Б”.
4 Компоновочный чертеж самолета
Результатом компоновки является компоновочный чертеж, который должен давать достаточно полное представление об устройстве самолета.
Основная проекция чертежа – продольный разрез самолета по плоскости симметрии или по параллельным ей плоскостям. Продольный разрез дополняется видом самолета в плане в уменьшенном масштабе, на котором правая консоль крыла может показываться не полностью. Кроме этих двух проекций, на чертеже в крупном масштабе показывается ряд поперечных сечений фюзеляжа.
На чертеже показывается размещение экипажа, пассажиров, багажа, грузов, двигателей, шасси в выпущенном и убранном положениях, установок вооружения, боевой расходуемой нагрузки, крупных блоков оборудования и систем, антенн радиолокаторов, командных рычагов и проводки управления, и др.
Компоновка силовой установки, оборудования и систем должна обеспечить наилучшие условия для их работы, а также условия для их обслуживания и ремонта.
На всех проекциях самолета обязательно показываются элементы его силовой схемы: на продольных разрезах фюзеляжа – сечения рядовых и силовых шпангоутов, сечения центроплана крыла, центроплана стабилизатора с механизмом его перестановки, сечения лонжеронов, силовых панелей кессонов, дополнительные балки крепления двигателей, основных опор шасси, элементы крепления ВСУ. На поперечных сечениях (разрезах) фюзеляжа показываются сечения стрингеров (кроме сечений по силовым шпангоутам), сечения продольных балок, бимсов т.п. На видах в плане показывается расположение лонжеронов, вспомогательных балок, силовых нервюр крепления рулей, элеронов, механизации крыла
На поперечных разрезах фюзеляжа по силовым шпангоутам особое внимание следует уделять показу стыковых узлов, учитывая особенности передачи нагрузок с лонжеронов на рамы силовых шпангоутов и правильно применяя принцип «размазывания» с помощью фитингов больших сосредоточенных нагрузок по поясам и тонкостенным силовым элементам [18].
Показываются продольные разрезы по местам крепления основных опор шасси, продольные разрезы гондол и пилонов двигателей.
Поперечные разрезы и сечения рекомендуется давать по наиболее характерным местам размещения нагрузки и по силовым элементам фюзеляжа:
¾ по кабине экипажа с видом на приборную доску;
¾ по нише размещения передней опоры;
¾ по силовому шпангоуту крепления центроплана крыла;
¾ типовое сечение по пассажирской кабине и багажному отсеку;
¾ поперечный или продольный разрез по нише основных опор шасси;
¾ по силовому шпангоуту крепления киля;
¾ по силовому шпангоуту крепления стабилизатора (с механизмом перестановки стабилизатора);
¾ по силовому шпангоуту крепления балок пилонов двигателей (кормовая силовая установка);
¾ по отсекам оборудования, вооружения;
¾ дается продольный разрез гондолы двигателя.
Крылья
Крылья или крыло (часто в самолетах всего одно крыло, которое ошибочно принимают за два) – устройство самолета, которое обеспечивает аэродинамическую устойчивость лайнера и позволяет им управлять. Благодаря крыльям также обеспечивается аэродинамическая подъемная сила.
Принцип их действия основан на третьем законе Ньютона: частицы воздуха сталкиваются с нижней поверхностью крыла, отскакивают вниз, толкая при этом крыло вверх. Вместе с ним вверх направляется сам самолет. Регулировать подъемную силу позволяют закрылки (оперение) крыльев. Угол их поднятия изменяет пилот из кабины.
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.
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.
ЛА классифицироваться могут и иначе, например по следующим признакам:
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.
2. ЛА, использующие аэродинамическую подъемную силу. Данный тип аппаратов считается уже тяжелее воздуха. Подъемная сила у них создается уже за счет геометрических поверхностей — крыльев. Крылья начинают поддерживать ЛА в воздушной среде только после того как вокруг их поверхностей начинают образовываться воздушные потоки. Таким образом крылья начинают работать после достижения ЛА определенной минимальной скорости «срабатывания» крыльев. На них начинает образовываться подъемная сила. Поэтому, например, чтобы подняться самолету в воздух или опуститься из него на землю, нужен пробег.
Планеры, самолеты, экранолеты и крылатые ракеты — это аппараты, у которых подъемная сила образуется при обтекании крыла;
Вертолеты и им подобные агрегаты, у них подъемная сила образуется за счет обтекания лопастей несущего винта;
ЛА, имеющие несущий корпус, созданный по схеме «летающее крыло»;
Гибридные — это аппараты вертикального взлета и посадки, как самолеты, так и винтокрылы, а также устройства совмещающие качества аэродинамических и космических ЛА;
Аппараты на динамической воздушной подушке типа экраноплан;
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:
На втором месте по распространенности находятся вертолеты. Они также классифицируются по разным признакам например, по количеству и расположению несущих винтов:
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.
Кроме того вертолеты можно классифицировать по назначению:
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.
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.
Бизнес и финансы
БизнесБанкиБогатство и благосостояниеКоррупция(Преступность)МаркетингМенеджментИнвестицииЦенные бумагиУправлениеОткрытые акционерные обществаПроектыДокументыЦенные бумаги – контрольЦенные бумаги – оценкиОблигацииДолгиВалютаНедвижимость(Аренда)ПрофессииРаботаТорговляУслугиФинансыСтрахованиеБюджетФинансовые услугиКредитыКомпанииГосударственные предприятияЭкономикаМакроэкономикаМикроэкономикаНалогиАудитПромышленностьМеталлургияНефтьСельское хозяйствоЭнергетикаСтроительствоАрхитектураИнтерьерПолы и перекрытияПроцесс строительстваСтроительные материалыТеплоизоляцияЭкстерьер
Прочие системы
Безусловно, другие части самолета также важны. Шасси позволяют летательным аппаратам 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.
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.
1 Выбор допустимого диапазона центровок
Допустимый диапазон разбега центровок зависит от схемы самолета и, в первую очередь, от формы крыла в плане, а также от параметров органов продольного управления. Положение границ допустимого диапазона обычно определяется расчетом продольной устойчивости и управляемости самолета. На ранних этапах проектирования, когда этих расчетов еще нет, допустимый диапазон центровок выбирается приближенно, опираясь на статистические сведения.
В таблице 9.1 для справки приведены значения предельно передних (п п) и предельно задних (п з) центровок (в процентах от bА) большого числа пассажирских и транспортных самолетов разных типов, размеров и разного назначения. Используя эту таблицу можно, выбрав за прототип самолет близкий по схеме (форма крыла в плане, тип стабилизатора, количество и размещение двигателей), назначить примерные границы допустимого диапазона центровок проектируемого самолета: .
Допустимый разбег центровок в принятом диапазоне может составлять:
(20–25)%bA – для пассажирских и транспортных самолетов;
(10–15)% bA – для самолетов военных.
Начальная или исходная центровка полностью загруженного самолета (m0) должна лежать примерно в середине этого принятого допустимого диапазона обычно в пределах
0,20 – 0,25 – для самолетов с прямым крылом;
0,26 – 0,30 – для самолетов со стреловидным крылом;
2 Расчет центровок
Для расчета центровок разрабатывается центровочный чертеж и составляется центровочная ведомость.
Изображается боковая проекция самолета и под ней его плановая проекция с правой половиной крыла или только одна половина крыла с точной привязкой средней аэродинамической хорды к носку фюзеляжа. Хорда bA переносится на боковую проекцию с точным показом ее положения по высоте самолета с учетом угла заклинения крыла αзак и угла поперечного V0 крыла.
На боковой проекции показываются стойки шасси в выпущенном и убранном положениях, земля на стоянке – касательно к колесам шасси с учетом стояночного угла самолета y, земля при посадке – касательно к хвостовой части фюзеляжа. Обязательно показывается угол опрокидывания самолета j. Наносятся оси координат: ось X – или по оси самолета, или вдоль земли при стоянке; ось Y – перпендикулярно оси Х и касательно к носку фюзеляжа.
Все массы самолета, занесенные в сводку масс, разбиваются на 20 – 30 весовых точек, имеющих определенную массу miкаждая. Все точки нумеруются и наносятся на боковую проекцию чертежа с точным положением их относительной осей координат. Положение точки должно примерно совпадать с центром масс включенных в нее грузов. Отдельно составляются весовые точки, образующие массу пустого самолета, и точки, входящие в переменную нагрузку. Увеличение количества точек повышает точность расчета центровки. Поэтому крупные агрегаты самолета следует разбивать на несколько весовых точек (отсеков).
¾ крыло: 1 – 2 симметричные точки на каждой консоли;
¾ оперение – по одной точке для горизонтального и вертикального оперения;
¾ шасси: выпущенное и убранное положение передней и основных опор;
¾ силовая установка: по одной точке на каждую пару симметричных гондол;
¾ вся масса оборудования распределяется по весовым точкам фюзеляжа;
¾ оборудование силовой установки: распределяется по гондолам двигателей.
Центры масс крыла и оперения располагаются примерно на (40 – 50) % средних геометрических хорд, отсеков фюзеляжа – в центре тяжести проекции отсека.
Переменная нагрузка (пассажиры, багаж, топливо, платные грузы, боевая расходуемая нагрузка) должна разбиваться как минимум на две точки каждая – впереди и позади центра масс самолета. Весовые точки экипажа, стюардесс – в соответствии с размещением их на самолете.
Центр масс в первом приближении считается расположенным в точке на ¼bА от носка этой хорды.
Весовые точки переменной нагрузки:
¾ экипаж;
¾ стюардессы;
¾ пассажиры – по числу салонов; минимум две точки (спереди и позади от ¼bА);
¾ багаж – по числу багажных отсеков;
Фюзеляж
Фюзеляж воздушного судна является основной частью, выполняющей несущую функцию. Именно на него крепятся все элементы конструкции самолета. Снаружи это: крылья с мотогондолами, оперение и шасси, а изнутри – кабина управления, технические помещения и коммуникации, а также грузовой или пассажирский отсек, в зависимости от принадлежности судна. Каркас фюзеляжа собирается из продольных (лонжероны и стрингеры) и поперечных (шпангоуты) элементов, которые впоследствии обшиваются металлическими листами. В легких самолетах вместо металла используется фанера или пластик.
Пассажирские машины могут быть узко- и широкофюзеляжными. В первом случае диаметр поперечного сечения корпуса составляет в среднем 2-3 метра, а во втором – от шести метров. Широкофюзеляжные самолеты имеют, как правило, две палубы: верхнюю – для пассажиров, и нижнюю – для багажа.
При проектировании фюзеляжа особое внимание уделяют прочностным характеристикам и весу конструкции. В этой связи имеют место такие меры: . Форма самолета проектируется таким образом, чтобы подъемная сила была максимальной, а лобовое сопротивление воздушным массам – минимальным
Объем и габариты машины должны идеально соотноситься друг с другом. Для увеличения полезного объема корпуса, при проектировании предусматривается максимально плотная компоновка обшивки и несущих элементов фюзеляжа самолета. Крепления силовой установки, взлетно-посадочных элементов и крыловых сегментов стараются сделать максимально простыми и надежными. Места размещения пассажиров и крепления грузов или расходных материалов проектируются таким образом, чтобы в разных условиях эксплуатации самолета его баланс оставался в пределах допустимого отклонения. Места для размещения экипажа должны обеспечивать комфортное управление воздушным судном, доступ к главным приборам навигации и максимально эффективное управление в случае непредвиденных ситуаций. Компоновка самолета выполняется таким образом, чтобы при его обслуживании мастера имели возможность беспрепятственно продиагностировать необходимые узлы и агрегаты самолета и при необходимост, провести их ремонт.
Форма самолета проектируется таким образом, чтобы подъемная сила была максимальной, а лобовое сопротивление воздушным массам – минимальным. Объем и габариты машины должны идеально соотноситься друг с другом.
Для увеличения полезного объема корпуса, при проектировании предусматривается максимально плотная компоновка обшивки и несущих элементов фюзеляжа самолета.
Крепления силовой установки, взлетно-посадочных элементов и крыловых сегментов стараются сделать максимально простыми и надежными.
Места размещения пассажиров и крепления грузов или расходных материалов проектируются таким образом, чтобы в разных условиях эксплуатации самолета его баланс оставался в пределах допустимого отклонения.
Места для размещения экипажа должны обеспечивать комфортное управление воздушным судном, доступ к главным приборам навигации и максимально эффективное управление в случае непредвиденных ситуаций.
Компоновка самолета выполняется таким образом, чтобы при его обслуживании мастера имели возможность беспрепятственно продиагностировать необходимые узлы и агрегаты самолета и при необходимост, провести их ремонт.
Фюзеляж самолета должен быть достаточно прочным, чтобы противостоять нагрузкам, возникающим в разных полетных условиях, а именно:
Нагрузкам, возникающим в точках крепления основных элементов корпуса (крылья, оперение, шасси) во время взлета и приземления.
Аэродинамическим нагрузкам, возникающим во время полета, с учетом работы агрегатов, инерционных сил и функционирования вспомогательного оборудования.
Нагрузкам, связанным с перепадами давления, которые возникают при летных перегрузках в герметически ограниченных отсеках самолета.
2 Конструктивно-силовая компоновка самолета
В этом разделе выполняются следующие работы:
¾ намечаются силовые схемы всех каркасных агрегатов самолета – крыла, оперения, фюзеляжа, места расположения узлов крепления шасси;
¾ выбираются конструкционные материалы для основных силовых элементов агрегатов: обшивки, поясов лонжеронов, стрингеров, силовых панелей, отдавая предпочтение композиционным материалам, титановым сплавам, высокопрочным сталям, алюминиево-литиевым сплавам;
¾ предусматривается использование прогрессивных типов конструкций – сотовых панелей, монолитных крупногабаритных штамповок: силовые шпангоуты и нервюры, балки лонжеронов, рамы и т.п.
¾ намечается расположение технологических и эксплуатационных разъемов агрегатов; при этом необходимо максимально использовать принцип монолитности конструкции, предусматривающий сокращение до минимума количества стыков и разъемов за счет использования длинноразмерных полуфабрикатов – листов обшивок, прессованных профилей длиной до 30 – 40 метров; эксплуатационные разъемы следует располагать в менее нагруженных зонах;
¾ решаются вопросы взаимной увязки и передачи усилий с одного агрегата на другой с разработкой принципиальной схемы стыковых узлов.
При разработке силовой схемы следует руководствоваться общими принципами получения силовых конструкций минимального веса:
¾ передача усилий по кратчайшему пути;
¾ максимальное использование строительной высоты элемента, работающего на изгиб;
¾ использование замкнутого тонкостенного контура для передачи крутящего момента;
¾ совмещение и объединение силовых элементов для передачи нагрузок, действующих в разное время и при разных случаях нагружения;
¾ минимальное нарушение плавности силового потока различного рода концентраторами (вырезы, отверстия, острые углы, резкое изменение сечения), приводящими к увеличению массы конструкции и снижению ресурса.
В качестве общего критерия рациональности разрабатываемой силовой схемы агрегатов и самолета в целом следует использовать силовой фактор, одновременно учитывающий величину внутренних усилий и протяженность их действия. При этом следует учитывать, что любые разъемы увеличивают массу конструкции.
Конструктивно-силовая схема самолета должна давать четкое представление о том, какими путями и через какие конструктивные элементы осуществляется передача и уравновешивание действующих на самолет сил – аэродинамических, массовых, тяги двигателей, реакций земли.
Конструктивно-силовая схема должна обеспечить применение наиболее простых и рациональных методов изготовления деталей, узлов и агрегатов самолета.
Эта схема в сочетании с объемной компоновкой должна обеспечить и хорошие эксплуатационные качества конструкции за счет удобного доступа ко всем агрегатам и системам в процессе их обслуживания и ремонта.
Все принимаемые решения по выбору силовой схемы должны быть отражены в пояснительной записке с обязательным указанием принятой силовой схемы для каждого агрегата, его основного конструкционного материала, типа и размеров полуфабрикатов, типа силовых элементов для восприятия больших сосредоточенных нагрузок, принципа усиления больших вырезов в фюзеляже, крыле.
Хвостовое оперенье
Данный элемент строения летательного аппарата является не менее важным элементом. Хвост самолета состоит из киля и стабилизатора. Стабилизатор так же, как и крылья, имеет две консоли – правую и левую; основным предназначением данного элемента является регулирование движения самолета и сохранение заданной высоты с учетом влияния различных погодных условий.
Киль так же является неотъемлемой составной частью хвостового оперенья, что несет ответственность за поддержание нужного направления самолета во время его полета. С целью произведения изменения высоты и направления были созданы два специальных руля, каждый из которых управляет своей частью хвостового оперенья. Важным моментом является то, что не всегда элементы воздушных судов могут называться именно такими именами: так, например, опереньем могут называть хвостовую часть фюзеляжа, а иногда таким именованием обозначают лишь киль.
Конструкция крыла
Крыло – один из основных конструктивных элементов самолёта, обеспечивающий создание подъёмной силы для полёта и маневрирования в воздушных массах. Крылья используют для размещения взлётно-посадочных устройств, силового агрегата, топлива и навесного оборудования. От правильного сочетания веса, прочности, жёсткости конструкции, аэродинамики, качества изготовления зависят эксплуатационные и лётные характеристики самолёта.
Основными частями крыла называется следующий перечень элементов:
Корпус, сформированный из лонжеронов, стрингеров, нервюров, обшивки;
Предкрылки и закрылки, обеспечивающие плавный взлёт и посадку;
Интерцепторы и элероны – посредством них осуществляется управление самолётом в воздушном пространстве;
Щитки тормозные, предназначенные для уменьшения скорости движения во время посадки;
Пилоны, необходимые для крепления силовых агрегатов.
Крыло самолёта
Конструктивно-силовая схема крыла (наличие и расположение деталей при нагрузочном воздействии) должна обеспечивать устойчивое противодействие силам кручения, сдвига и изгиба изделия. К ней относятся продольные, поперечные элементы, а также внешняя обшивка.
К поперечным элементам относят нервюры;
Продольный элемент представлен лонжеронами, которые могут быть в виде монолитной балки и представлять ферму. Располагаются по всему объёму внутренней части крыла. Участвуют в придании жёсткости конструкции, при воздействии сгибающей и поперечной силы на всех этапах полёта;
Стрингер также относят к продольным элементам. Его размещение – вдоль крыла по всему размаху. Работает как компенсатор осевого напряжения нагрузок изгиба крыла;
Нервюры – элемент поперечного размещения. В конструкции представлены фермами и тонкими балками. Придаёт профиль крылу. Обеспечивает жесткость поверхности при распределении равномерной нагрузки во время создания полётной воздушной подушки, а также крепления силового агрегата;
Обшивка придаёт форму крылу, обеспечивая максимальную аэродинамическую подъёмную силу. Вместе с другими элементами конструкции увеличивает жёсткость крыла и компенсирует действие внешних нагрузок.
Классификация крыльев самолёта осуществляется в зависимости от конструктивных особенностей и степени работы наружной обшивки, в том числе:
Лонжеронного типа. Характеризуются незначительной толщиной обшивки, образующей замкнутый контур с поверхностью лонжеронов.
Моноблочного типа. Основная внешняя нагрузка распределяется по поверхности толстой обшивки, закреплённой массивным набором стрингеров. Обшивка может быть монолитной или состоять из нескольких слоёв.
Примыкание крыла к фюзеляжу
Важно! Стыковка частей крыльев, последующее их крепление должны обеспечивать передачу, распределение изгибающего и крутящего моментов, возникающих при различных режимах эксплуатации. .
Справочная информация
ДокументыЗаконыИзвещенияУтверждения документовДоговораЗапросы предложенийТехнические заданияПланы развитияДокументоведениеАналитикаМероприятияКонкурсыИтогиАдминистрации городовПриказыКонтрактыВыполнение работПротоколы рассмотрения заявокАукционыПроектыПротоколыБюджетные организацииМуниципалитетыРайоныОбразованияПрограммыОтчетыпо упоминаниямДокументная базаЦенные бумагиПоложенияФинансовые документыПостановленияРубрикатор по темамФинансыгорода Российской Федерациирегионыпо точным датамРегламентыТерминыНаучная терминологияФинансоваяЭкономическаяВремяДаты2015 год2016 годДокументы в финансовой сфере
Типы самолетов
В зависимости от назначения, самолеты делятся на две крупные группы: гражданские и военные. Гражданские модели подразделяются на пассажирские, грузовые, учебные и машины специального использования.
Пассажирские версии отличаются тем, что большую часть их фюзеляжа занимает специально оборудованный салон. Внешне их можно узнать по большому количеству иллюминаторов. Пассажирские воздушные суда подразделяются на: местные (летают на дистанции менее 2 тыс. км); средние (2-4 тыс. км); (дальние 4-9 тыс. км); и межконтинентальные (более 11 тыс. км).
Грузовые воздушные суда бывают: легкими (до 10 т груза), средними (10-40 т груза) и тяжелыми (более 40 т груза).
Самолеты специального назначения могут быть: санитарными, сельскохозяйственными, разведывательными, противопожарными и предназначенными для аэрофотосъемки.
Учебные модели, соответственно, необходимы для обучения начинающих пилотов. В их конструкции могут отсутствовать вспомогательные элементы, такие как кресла пассажирского салона и прочее. То же самое касается и опытных версий, которые используются при испытаниях самолетов новой модели.
Военные самолеты, в отличие от гражданских, не имеют комфортного салона и иллюминаторов. Все пространство фюзеляжа в них занято системами вооружения, оборудованием для разведки, системами связи и прочими агрегатами. подразделяются на: истребители, бомбардировщики, штурмовики, разведчики, транспортные, а также всяческие машин специального назначения.
Крылья
Очень сложно найти самолет, устройство которого не предусматривало бы размещение наиболее узнаваемой его части – крыльев. Этот элемент служит для формирования подъемной мощи, и в современных конструкциях для увеличения этого параметра крылья размещают в плоском основании фюзеляжа самолета.
Сами крылья предусматривают в своей конструкции наличие специальных механизмов, при поддержке которых исполняется поворот самолета в одну из сторон. Кроме того, данная часть летательного аппарата снабжается взлетно-посадочным устройством, что регулирует движение самолета в моменты взлетов и посадок, и оказывают помощь в контроле взлетной и посадочной скоростей. Нужно еще подметить, что некоторые конструкции самолетов предусматривают наличие топливных баков в крыльях.
Помимо того каждое крыло оснащено консолью. При помощи подвижных составляющих, именуемых элеронами, осуществляется управление судном относительно его продольной оси; функционирование этих элементов осуществляется полностью синхронно. Однако, когда один элемент поворачивается в одну сторону, другой будет идти в противоположную; именно поэтому и происходит вращение корпуса фюзеляжа.
Оперение
Оперение самолета позволяет менять траекторию его движения. Оно может быть хвостовым и носовым (используется реже). В большинстве случаев хвостовое оперение представлено вертикальным килем (или же несколькими килями, обычно их два) и горизонтальным стабилизатором, по конструкции напоминающим крыло уменьшенного размера. Благодаря килю регулируется путевая устойчивость самолета, то есть устойчивость по оси движения, а благодаря стабилизатору – продольная (по тангажу). Горизонтальное оперение может устанавливаться на фюзеляж или поверх килей. Киль, в свою очередь, ставится на фюзеляж. Существуют разные вариации компоновки хвостового оперения, но в большинстве случаев она выглядит именно так.
Некоторые военные самолеты дополнительно оснащаются носовым оперением. Это необходимо для обеспечения должной путевой устойчивости на сверхзвуковых скоростях.
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.
Планер самолёта
Планер самолёта образован крылом, соединённым с оперением и различного рода рулями, и является сочетанием аэродинамических средств создания подъёмной силы и управляющих и уравновешивающих сил и моментов. На первом этапе эволюции самолёта связь оперения и рулей с крылом осуществлялась с помощью лёгких носовых и хвостовых ферм, а сиденья экипажа, двигатели, целевая нагрузка и оборудование укреплялись на элементах конструкции крыла, либо размещались в специальных гондолах, установленных на крыле. По мере роста скоростей полёта сила сопротивления ферменных связей достигла неприемлемо больших значений, и тогда конструкторы самолётов стали объединять связующие и вмещающие элементы планера в единое удобообтекаемое тело — фюзеляж. В большинстве построенных самолётов соединение оперения с крылом осуществляется посредством фюзеляжа, поэтому фюзеляж принято относить к планеру. Время от времени, для улучшения тех или иных частных свойств самолёта, вместо фюзеляжа конструкторы вводили две хвостовые балки и центральную гондолу. В поисках путей уменьшения силы сопротивления создавались схемы планера, в которых для размещения функциональных элементов, экипажа и целевой нагрузки в большей мере использовался внутренний объём крыла («летающее крыло», «бесхвостка», «составное крыло», «интегральная схема») в таких схемах фюзеляж вырождается в гондолу больших или меньших размеров. Главная первичная функция планера самолёта — создание потребных аэродинамических сил и моментов, вторичная функция планера самолёта — установочная: планер самолёта служит платформой для установки всех элементов самолёта, а также для размещения экипажа и целевой нагрузки внутри, или на внешней подвеске[3].
Геометрические характеристики планера — параметры, понятия и термины, используемые в проектно-конструкторских бюро и НИИ при проектировании самолётов, обработке материалов испытаний моделей самолётов в аэродинамических трубах и материалов лётных испытаний самолётов, для сравнительного анализа результатов испытаний моделей и натурных объектов. Однозначное толкование геометрических характеристик планера является необходимым условием для определения наименований его элементов при выполнении расчётов характеристик самолёта[4].
Аэродинамическая поверхность планера — образована омываемыми набегающим воздушным потоком внешними поверхностями основных частей (элементов) планера и их сопряжениями, в составе: несущая поверхность (крыло); концевые шайбы и вертикальные законцовки крыла, корпус (фюзеляж); управляющие и стабилизирующие поверхности (органы управления, стабилизаторы, кили); омываемые воздушным потоком элементы силовой установки (воздухозаборные и выходные устройства, гондолы двигателей), гондолы шасси (крыльевые, фюзеляжные), гондолы внешней подвески (подвесные топливные баки, контейнеры), пилоны подвески гондол двигателей, пилоны для элементов внешних подвесок
Аэродинамическая компоновка планера — в различных вариантах определяет собой:
— аэродинамический тип самолёта (винтовой, дозвуковой реактивный, сверхзвуковой);
— общую аэродинамическую схему самолёта («нормальная», «бесхвостка», «утка»);
— схему крыла (биплан, подкосный моноплан, свободнонесущий моноплан);
— геометрические характеристики крыла;
— тип механизации крыла;
— схему сопряжения крыла с фюзеляжем (низкоплан, среднеплан, высокоплан, интегральная);
— схему и геометрические характеристики фюзеляжа;
— схему расположения двигателей (на фюзеляже, в фюзеляже, на крыле, в крыле, над крылом, под крылом), на киле, в киле комбинированную);
Конфигурация планера — определяется положением взлётно-посадочной механизации крыла, положением шасси, положением крыла изменяемой стреловидности, положением тормозных устройств (тормозных щитков, спойлеров, интерцепторов), вариантом внешних подвесок — в соответствии с полётным заданием и режимами полёта.
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 аэродинамическое сопротивление, 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.
