Как называется хвост самолета: Как называется хвост самолета

Как называется хвост самолета

Современные пассажирские лайнеры проектируют таким образом, что пассажиры могут быть полностью уверены в своей безопасности. Каждая деталь, каждая система — все проверяется и тестируется несколько раз. Запчасти для них производят в разных странах, а потом собирают на одном заводе.

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

Как устроен самолет

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

Вот как называются части самолета:

Это несущая часть воздушного судна. Его главное назначение — образование аэродинамических сил, а второстепенное — установочное.

Он служит основой, на которую устанавливают все остальные части.

Фюзеляж

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

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

Он состоит из продольных и поперечных элементов и обшивки.

Крылья

Как устроено крыло самолета? Оно собирается из нескольких частей: левая или правая полуплоскости (консоли) и центроплан

. Консоли включают наплыв крыла и законцовки. Последние могут быть разными у отдельных видов пассажирских лайнеров. Есть винглеты и шарклеты.

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

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

топливные баки.

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

Хвостовое оперение

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

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

Шасси

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

Вес пассажирского лайнера напрямую влияет на конфигурацию шасси. Чаще всего используется следующая: одна передняя стойка и две основных. У Аэробуса А320 именно так располагаются шасси. У воздушных судов семейства Боинг 747 — на две стойки больше.

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

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

Двигатели

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

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

У самолета обычно по два двигателя.

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

Авионика

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

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

Классификация по конструктивным признакам

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

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

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

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

Есть разные виды самолетов и по видам фюзеляжа. Различают узкофюзеляжные и широкофюзеляжные самолеты.

Последние — это, в основном, двухпалубные пассажирские лайнеры. Наверху находятся места пассажиров, а внизу — багажные отсеки.

Вот что из себя представляет классификация самолетов по конструктивным признакам.

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 воздушным судном. 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 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.

Современные самолеты 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.

• 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.

• Для балансировки на некоторых режимах полета часть средств механизации задней кромки крыла (закрылков) 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 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.

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

Устройство самолета, 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).

Конструкция самолёта наиболее часто представляет собой планер, состоящий из фюзеляжа, крыла и хвостового оперения, оснащённый двигателем и шасси. Современные самолёты оснащаются также авионикой.

Существуют, однако, иные конструктивные схемы современных самолётов. В частности всем известный бомбардировщик B-2, построенный по схеме «летающее крыло». Другой пример — МиГ-29, построенный по так называемой несущей схеме, в которой вместо понятия фюзеляж применяется понятие корпус. (Корпус МиГ-29 — широкий фюзеляж, также участвующий в создании аэродинамической подъёмной силы). Ещё один пример альтернативной конструктивной схемы самолёта — ЭКИП, который условно можно назвать «летающей черепахой» из-за его довольно своеобразной формы.

Содержание

Планер [ править | править код ]

Обычно планер самолёта включает фюзеляж, крыло, хвостовое оперение, шасси и гондолы, куда помещают двигательные установки или другие агрегаты. Этот набор элементов характерен для классической конструктивной схемы. Некоторые элементы могут отсутствовать в других конструктивных схемах.

Компоновочные схемы [ править | править код ]

На сегодняшний день различают следующие компоновочные схемы самолётов:

Фюзеляж [ править | править код ]

Фюзеляж является «телом» самолёта. В нём располагаются кабина экипажа, основные топливные баки, системы управления и контроля, пассажирские салоны и багажные отсеки (в пассажирских самолётах) или грузовые отсеки (в грузовых самолётах), оружие (в боевых самолётах) и так далее. Конструктивно-силовая схема фюзеляжа, как правило, состоит из продольных элементов (лонжеронов и стрингеров), поперечных элементов (шпангоутов) и обшивки (металлических (чаще дюралюминиевых) листов).

Пассажирские самолёты разделяют на узко- и широкофюзеляжные. У первых диаметр поперечного сечения фюзеляжа составляет в среднем 2-3 метра. Диаметр широкого фюзеляжа — не менее шести метров. Все широкофюзеляжные самолёты — двухпалубные: на верхней палубе располагаются пассажирские места, на нижней — багажные отсеки. Существуют самолёты с двумя пассажирскими палубами — Airbus A380 и Боинг 747.

Крыло [ править | править код ]

Крыло является ключевой частью в конструкции самолёта, оно создаёт подъёмную силу: профиль крыла устроен таким образом, что консоль разделяет набегающий на самолёт поток воздуха. Над верхней кромкой крыла образуется область низкого давления, одновременно под нижней — область высокого давления, крыло «выталкивается» наверх, и самолёт поднимается.

Крыло чаще всего крепится к фюзеляжу:

Крепление крыла непосредственно к центральной части фюзеляжа без центроплана характерно для боевых самолётов (Ту-22М). Самолёт также может иметь два, три и более крыла. Чаще всего у самолётов, имеющих два крыла — бипланов — одно крыло крепится к верхней части фюзеляжа, а другое — к нижней (Ан-2).

На крыле установлено множество отклоняющихся меньших консолей (механизации): закрылки, предкрылки, спойлеры, элероны, интерцепторы и другие. Они позволяют регулировать перемещение самолёта в трёх плоскостях, путевую скорость и некоторые другие параметры полёта. На современных самолётах на крыльях часто устанавливаются вертикальные законцовки, уменьшающие завихрения воздуха на кончиках крыла, снижая уровень вибрации, и, как следствие, экономя топливо. Внутри крыльев (у крупных самолётов), как правило, установлены топливные баки. У самолётов-истребителей дополнительные топливные баки нередко подвешиваются к специальным вертикальным консолям-креплениям.

Аэродинамические свойства крыла определяются его геометрией: размахом, площадью, а также углом и направлением стреловидности. Существуют самолёты с изменяемой геометрией крыла (самолёты с крылом изменяемой стреловидности).

Оперение [ править | править код ]

Оперение устанавливается в хвостовой или носовой части фюзеляжа. Хвостовое оперение в большинстве случаев представляет собой вертикально расположенный киль (или несколько килей — как правило два киля) и горизонтальный стабилизатор, близкие по конструкции к крылу. Киль регулирует путевую устойчивость самолёта (по оси движения), а стабилизатор — продольную (т. е. устойчивость по тангажу).

Горизонтальное оперение устанавливается на фюзеляже (Ил-86) или на верху киля (T-образная схема (Ту-154, Ил-76)). Киль устанавливается на фюзеляж или в двухкилевой схеме — на обоих кончиках цельного стабилизатора (Ан-225). На некоторых боевых самолётах дополнительное оперение устанавливается в носовой части фюзеляжа (Су-35). Для обеспечения достаточной путевой устойчивости на высоких скоростях, сверхзвуковые самолёты имеют непропорционально большой киль (Ту-22М3) или два киля (Су-27, МиГ-25, F-15).

Шасси [ править | править код ]

С помощью шасси самолёт осуществляет взлёт и посадку, руление, стоянку. Шасси представляет собой демпферную стойку, к которой крепится колёсная тележка (у гидропланов — поплавок). В зависимости от массы самолёта различается конфигурация шасси. Наиболее часто встречающиеся: одна передняя стойка и две основных (Ту-154, А320), одна передняя и три основных (Ил-96), одна передняя и четыре основных (Боинг 747), две передних и две основных (B-52). Для ранних самолётов было характерно устанавливать две основных стойки и небольшое вращающееся колесо непосредственно под килем без стойки (Ли-2). Также уникальную схему шасси имеет Ил-62: одна передняя стойка, две основных и выдвигающаяся штанга с одной колёсной парой в самом хвосте для устойчивости при разгрузке-погрузке. На самых первых самолётах стоек не было вообще, а колеса крепились на обыкновенную ось.

Колёсные тележки могут иметь различное количество колёсных пар: от одной (А320) до семи (Ан-225).

Управление поворотом самолёта на земле может осуществляться через привод к передней стойке шасси или дифференциацией режима работы двигателей (у самолётов с более чем одним двигателем). В полёте шасси убираются в специальные отсеки для уменьшения аэродинамического сопротивления.

Силовая установка [ править | править код ]

Самолёт приводится в движение двигателем-движителем. Для современных самолётов характерны турбореактивные или турбовинтовые двигатели. На ранних устанавливались поршневые.

Двигатель либо крепится к крылу или фюзеляжу с помощью пилона (в этом случае он помещается в защищённую гондолу), через который к нему подходят топливные трубки и различные приводы, либо встраивается непосредственно в фюзеляж. Компоновка может сильно различаться: на самолёте может быть всего один двигатель (Ан-2), два (Ту-204), три (Ту-154), четыре (Ил-96), шесть (Ан-225), восемь (B-52).

Системы бортового оборудования [ править | править код ]

Современные летательные аппараты оснащены весьма сложным и разнообразным оборудованием, которые позволяют выполнять полёты при любых условиях. По действующей документации (Федеральные Авиационные Правила), оборудование летательных аппаратов включает: Авиационное оборудование (АО), Радиоэлектронное оборудование (РЭО), Авиационное вооружение (АВ) — для военных машин.

Системы бортового оборудования большинства летательных аппаратов включают:

В летательных аппаратах военного назначения могут устанавливаться:

• Радиолокационные и телевизионно-оптические прицельные системы
• Системы радиоэлектронного противодействия
• Системы фото и ИК-разведки
• Системы закрытой кодированной связи

и многое другое.

Тормозная система [ править | править код ]

Систему торможения самолёта можно разделить на две части:

✈ Что произойдет, если у самолёта убрать хвост

Хвост самолёта — это необходимая его часть со времён полёта братьев Райт. Ведь именно управляемость их летательного аппарата позволила им войти в историю как конструкторов первого успешно поднявшегося в воздух самолёта. Но что же произойдет, если убрать у авиалайнеров хвостовое оперение? Он не сможет взлететь? Не сможет управляться или это никак не повлияет на функциональность?
Хвост обеспечивает устойчивость самолёта в полёте, его управление и балансировку. Без концевого оперения невозможно было бы управлять самолётом, а соответственно поднимать его в воздух, маневрировать и садиться. Совокупность плоскостей, расположенных в задней части, разделяется на вертикальное и горизонтальное оперение. Последнее отвечает за склонение носа самолёта, иначе говоря, за изменение угла тангажа. Пилоты используют его, когда нужно снижаться либо, наоборот, набирать высоту. Вертикальное оперение помогает самолёту разворачиваться влево или вправо. Стоит отметить, что более эффективно поворот можно выполнить, закладывая вираж. Но в пассажирских лайнерах большой вместимости, маршрут которых давно известен и достаточно времени на манёвр, поворот с помощью хвостового оперения оправдан, тем более, что его пассажиры почти не замечают.

На языке плотов и авиаконструкторов корпуса хвостовых стабилизаторов называют килями, а подвижные части — элеронами. Вертикальные элероны также именуют рулями направления, а горизонтальные — рулями высоты.

В мировой авиации давно сложились проверенные временем схемы расположения основных элементов хвоста самолёта. На данный момент наиболее часто используется схема с одним рулём направления и одним рулём высоты, который выходят из одного центра и образуют треугольник, направленный вершиной вверх, если смотреть с хвоста самолёта. Такая схема применяется на большинстве пассажирских лайнеров: Airbus A-380, Boeing-747, ИЛ-96 и другие.

Иногда спаренная плоскость горизонтального оперения прикрепляется не к хвостовой части фюзеляжа, а к верхнему концу вертикального киля хвостового стабилизатора. Такая схема нашла широкое применение в самолётах КБ Туполева, например, Ту-154.

Иногда авиационными инженерами применялась двухбалочная схема. В этом случае вертикальное оперение имеет две плоскости, устанавливающиеся по обеим сторонам фюзеляжа. Эта форма часто применялась на поршневых бомбардировщиках всех стран. Также её оснащён самый грузоподъёмный в мире самолёт АН-225.

V-образная схема включает диагонально наклонённые плоскости, которые совмещают в себе функции вертикальных и горизонтальных рулей. Управление ей очень сложно и практикуется только на самолётах с компьютерным управлением. Пример: знаменитый Стелс F-117.

Следует заметить, что первые самолёты имели полностью ручное управление. Это значило, что элероны рулей отклонялись на такой угол и с такой силой, с какой пилот тянул рычаг управления. В 40-е годы появились первые механизированные и электрифицированные средства управления хвостовым оперением. Всё дело в том, что для стабильного полёта элероны всегда должны находиться под определённым углом. Чтобы пилоту не приходилось постоянно держать рукоять, были изобретены триммеры. Эти устройства позволяли выставить нужный угол и удерживать его без приложения мускульной силы.

Современные средства управления элементами хвостового оперения автоматизированы. Лётчики лишь обозначают величину угла, на который необходимо повернуть элероны. К тому же, современные системы приводов настолько мощны, что резкое изменение положения закрылков способно привести самолёт к потере устойчивости и сорвать его во флаттер или неконтролируемое пике. Поэтому на сегодняшних машинах предусмотрены компенсаторные механизмы.

Таким образом, хвост самолёта — это часть летательного аппарата, без которого невозможно ни управление, ни стабильный полёт по заданной траектории. Сегодня насчитывается множество схем и форм хвостового оперения, из которых некоторые стали классикой авиастроения, что обусловлено лучшим сочетанием простоты и стоимости сборки с эксплутационными характеристиками.

Но это не все загадки строения самолёта. Оказывается, крыльев в авиалайнере не два.

Хвостовое оперение самолета. Фото. Основные функции.

 

Хвостовое оперение – аэродинамические профили, расположенные в хвостовой части самолета. Выглядят они как относительно небольшие «крылышки», которые традиционно устанавливаются в горизонтальной и вертикальной плоскостях и имеют название «стабилизаторы».

 

Именно по этому параметру хвостовое оперение и подразделяется, прежде всего – на горизонтальное и вертикальное, соответственно с плоскостями, в которых устанавливается. Классическая схема – один вертикальный и два горизонтальных стабилизатора, которые непосредственно соединены с хвостовой частью фюзеляжа. Именно такая схема наиболее широко используемая на гражданских авиалайнерах. Однако существуют и другие схемы – например, Т-образное, которое применяется на Ту-154.

В подобной схеме  горизонтальное оперение прикреплено к верхней части вертикального, и если смотреть спереди или сзади самолета, оно напоминает букву «Т», от чего и получило название. Также существует схема с двумя вертикальными стабилизаторами, которые вынесены на законцовки горизонтального оперения, пример самолета с таким типом оперения – Ан-225. Также два вертикальных стабилизатора имеет большинство современных истребителей, однако установлены они на фюзеляже, поскольку те имеют форму фюзеляжа несколько более «приплюснутую» по горизонтали, по сравнению с гражданскими и грузовыми воздушными судами.

Ну и в целом, существуют десятки различных конфигураций хвостового оперений и каждая имеет свои достоинства и недостатки, о которых речь пойдет несколько ниже. Даже устанавливается оно не всегда в хвостовой части самолета, однако это касается лишь горизонтальных стабилизаторов.

Хвостовое оперение самолета Ту-154

Хвостовое оперение самолета Ан-225

 

Принцип работы хвостового оперения. Основные функции.

 

А теперь о функциях хвостового оперения, зачем же оно необходимо? Поскольку оно еще называется стабилизаторами, то можно предположить, что они что-то стабилизируют. Верно, это так. Хвостовое оперение необходимо для стабилизации и балансировки самолета в воздухе, а еще для управления самолетом по двум осям – рысканье (влево-вправо) и тангаж (вверх-вниз).

 

Вертикальное хвостовое оперение.

 

Функции вертикального оперения – стабилизация самолета. Кроме двух вышеперечисленных осей, еще существует третья – крен (вращение вокруг продольной оси самолета), так вот, при отсутствии вертикального стабилизатора, крен вызывает раскачивание самолета относительно вертикальной оси, притом раскачивание очень серьезное и абсолютно неконтролируемое. Вторая функция – управление по оси рысканья.

К задней кромке вертикального стабилизатора прикреплен отклоняемый профиль, который управляется из кабины пилотов. Это две основные функции вертикального хвостового оперения, абсолютно неважно количество, позиция и форма вертикальных стабилизаторов – эти две функции они выполняют всегда.

Виды вертикальных хвостовых оперений.  

 

Горизонтальное хвостовое оперение.

 

Теперь о горизонтальном хвостовом оперении. Оно также имеет две основные функции, первую можно охарактеризовать как балансировочную. Для того чтобы понять что тут к чему, можно провести простой эксперимент. Необходимо взять какой-либо длинный предмет, например линейку и положить ее на один вытянутый палец так, чтобы она не падала и не клонилась ни назад, ни вперед, т.е. найти ее центр тяжести. Итак, теперь у линейки (фюзеляжа) есть крыло (палец), уравновесить ее вроде не сложно. Ну а теперь необходимо представить, что в линейку закачиваются тонны топлива, садятся сотни пассажиров, загружается огромное количество груза.

Естественно, все это загрузить идеально относительно центра тяжести просто невозможно, однако есть выход. Необходимо прибегнуть к помощи пальца второй руки и поместить его сверху от условно задней части линейки, после чего сдвинуть «передний» палец к заднему. В итоге получилась относительно устойчивая конструкция. Можно еще сделать по другому: поместить «задний» палец под линейку и сдвинуть «передний» вперед, в сторону носовой части. Оба этих примера показывают принцип действия горизонтального хвостового оперения.

Более распространен именно первый тип, когда горизонтальные стабилизаторы создают силу, противоположную по направлению к подъемной силе крыльев. Ну и вторая их функция – управление по оси тангажа. Здесь все абсолютно также как и с вертикальным оперением. В наличии отклоняемая задняя кромка профиля, которая управляется из кокпита и увеличивает либо уменьшает силу, которую создает горизонтальный стабилизатор благодаря своему аэродинамическому профилю. Здесь следует сделать оговорку, относительно отклоняемой задней кромки, ведь некоторые самолеты, особенно боевые, имеют полностью отклоняемые плоскости, а не только их части, это касается и вертикального оперения, однако принцип работы и функции от этого не меняются.

Виды горизонтальных хвостовых оперений.

 

А теперь о том, почему конструкторы отходят от классической схемы. Сейчас самолетов огромное количество и их предназначение вместе с характеристиками очень сильно отличается. И, по сути, здесь необходимо разбирать конкретный класс самолетов и даже конкретный самолет в отдельности, но чтобы понять основные принципы будет достаточно нескольких примеров.

Первый — уже упоминаемый Ан-225, имеет двойное вынесенное вертикальное оперение по той причине, что он может нести на себе такую объемную вещь как челнок Буран, который в полете затенял бы в аэродинамическом плане единственный вертикальный стабилизатор, расположенный по центру, и эффективность его была бы чрезвычайно низкой. Т-образное оперение Ту-154 также имеет свои преимущества. Поскольку оно находится даже за задней точкой фюзеляжа, по причине стреловидности вертикального стабилизатора, плечо силы там самое большое (здесь можно опять прибегнуть к линейке и двум пальцам разных рук, чем ближе задний палец к переднему, тем большое усилие на него необходимо), потому его можно сделать меньшим и не таким мощным, как при классической схеме. Однако теперь все нагрузки, направленные по оси тангажа передаются не на фюзеляж, а на вертикальный стабилизатор, из-за чего тот необходимо серьезно укреплять, а значит и  утяжелять.

Кроме того, еще и дополнительно тянуть трубопроводы гидравлической системы управления, что еще больше прибавляет вес. Да и в целом такая конструкция более сложная, а значит менее безопасная. Что же касается истребителей, почему они используют полностью отклоняемые плоскости и парные вертикальные стабилизаторы, то основная причина — увеличение эффективности. Ведь понятно, что лишней маневренности у истребителя быть не может. 

 

Устройство самолета и вертолета. Детали самолетов. Части самолетов.

Название	Описание
Фюзеляж самолета	Под термином «фюзеляж» принято понимать корпус самолета
Винт самолета. Лопасти самолета. Пропеллер.	С помощью винта происходит преобразование крутящего момента от двигателя в тягу.
Авионика	Авионика — весь комплекс электронного оборудования, которое установлено на борту самолетов
Альтиметр	Высотомер, является пилотажно-навигационным прибором для измерения высоты полета
Вентиляция самолета	Система кондиционирования самолета является бортовой системой жизнеобеспечения
Тяга	Тяга – сила, выработанная двигателем. Она толкает самолет сквозь воздушный поток.
Стрингер	Продольный элемент силового комплекта самолета, который связан с нервюрами и обшивкой крыла или шпангоутами фюзеляжа
Лонжерон крыла самолета	Лонжероны — это стыковые узлы крыльев, которые являются частью компенсаторных узлов
Головной обтекатель	Передняя часть самолета или ракеты
Предкрылки самолета	Отвечают за регулирование несущих свойств
Рампа самолета	Устройство, с помощью которого выполняются погрузочно-разгрузочные работы на самолете.
Аварийно-спасательные средства	Порядок применения авиационного аварийно-спасательного оборудования
Закрылки самолета	Значительно улучшают несущие характеристики крыла при отрыве от взлетной полосы
Обшивка самолета	Оболочка, формирующая оперение и внешнюю поверхность корпуса воздушного судна
Самолетные радиолокаторы	Используются для обнаружения и определения местоположение воздушных, надводных и наземных объектов
Шасси самолета	Система, состоящая из опор, которые позволяют летательному аппарату осуществлять стоянку, перемещение машины по аэродрому или воде
Багажный отсек самолета	Отделения для багажа имеют продуманную конструкцию, что позволяет производить удобную загрузку
Живучесть вертолета	Боевая живучесть является таким же важным параметром вертолета, как и дальность, грузоподъемность
Стабилизатор	Выступает в качестве несущей хвостовой поверхности и отвечает за продольную устойчивость воздушного судна
Центроплан	Центральная часть оперения (крыла) самолета
Кессон	Представляет собой силовую часть крыла и прочих элементов планера
Автопилот	Большую часть полета управление пассажирскими авиалайнерами осуществляют именно автопилоты
Реверс	Реверсом называют используемый режим работы двигателя самолета
Прочность самолета	Безопасность полетов воздушных судов непосредственно связана с долговечностью конструкций
Катапультируемое кресло	Специальное устройство, которое предназначено для спасения летчика или экипажа из летательного аппарата в сложных аварийных ситуациях.
Катапультирование из самолета	Спасательная капсула – это катапультируемое закрытое устройство, которое предназначено для спасения летчика из летательного аппарата в сложных аварийных ситуациях
Радиотехнические системы ближней навигации	В качестве основных средств ближней навигации в организации ИКАО (ICAO) приняты системы ВОР (VOR), BOR/ДМЕ (VOR/ДМП, ВОРТАК (VORTAK) и ТАКАН (TAKAN)
Авиагоризонт	Один из бортовых приборов летательных аппаратов, который используется для индикации и определения наклонов, крена, тангажа самолета
Навигационные огни самолета	Любой самолет оснащается бортовыми аэронавигационными и габаритными огнями
Бортовые огни самолета	Светосигнальное оборудование иначе называют еще бортовыми огнями самолета
Топливные баки	От топливных баков идут топливные провода к силовой установке, что и обеспечивает ее питание горючим
Стойка шасси	Стойка является одной из главных составляющих системы шасси в самолетахлюбого класса
Виды двигателей самолета	Все авиа двигатели принято разделять на 9 основных категорий.
Черный ящик самолета	Вот вам загадка: Он оранжевого цвета, а его называют «черным»
Гаргрот	Обтекаемая часть фюзеляжа ракеты или самолета
	Термин «механизация крыла» на английском звучит как «high lift devices», что в дословном переводе – устройства для повышения подъемной сил
Гидравлика	Гидравлические системы используют для управления рулями и стабилизатором, выпуска и уборки шасси просадочно-взлетной механизации, прочих потребителей.
Речевой информатор	Электронное устройство, которое обеспечивает автоматическую передачу запрограммированных заранее сообщений в информационные каналы связи.
Компас самолета	Определяет и сохраняет курс направления полета
	Турбовинтовые двигатели используются в тех случаях, когда скорости полета самолета относительно невелики
	Для всех реактивных двигателей общим является то, что в процессе сгорания топлива и с последующим преобразованием потенциальной энергии продуктов сгорания в кинетическую
	История поршневых двигателей насчитывает на несколько десятилетий больше, чем история самой авиации.
	На сегодняшний день, авиация практически на 100% состоит из машин, которые используют газотурбинный тип силовой установки
Крен самолета	Крен самолета (от фр. carène — киль, подводная часть корабля или от англ. kren-gen — класть судно на бок)
Невесомость в самолете	Состояние, при котором гравитационное притяжение полностью отсутствует
Шины для самолетов	Авиашина – многоэлементный компонент, сконструированный из трех материалов: корд, резина, металл.
Летные данные	Скорость, Скороподъемность, Продолжительность полета, Грузоподъемность, Маневренность, Эволютивность, Потолок
	Тангаж (фр. tangage — килевая качка) — угловое движение летательного аппарата или судна относительно главной (горизонтальной) поперечной оси инерции.
	Рыскание (рысканье) — угловые движения летательного аппарата, судна, автомобиля относительно вертикальной оси, а также небольшие изменения курса вправо или влево, свойственные судну.
Руль высоты самолета	Руль высоты самолета — аэродинамический орган управления самолёта, осуществляющий его вращение вокруг поперечной оси.
Угол атаки	Угол атаки самолета (общепринятое обозначение  — альфа) — угол между направлением скорости набегающего на тело потока (жидкости или газа) и характерным продольным направлением
Подъемная сила самолета	Почему самолет летает ? Подробнее в этой статье…
Заправочное оборудование аэропортов	За последние 10 – 15 лет существенно изменилось заправочное оборудование для авиационной наземной техники.
Кабина экипажа самолета	Помещение, расположенное  в передней части самолета, откуда летчики осуществляют управление
Санитарный блок	Используется, как правило, на пассажирских самолетах, которые совершают долгие воздушные полет
Системы ЦЗС и их виды	Система гидрантной заправки ВС (ЦЗСВС) представляет собой сложную систему трубопроводов и топливных магистралей с многим числом контрольных агрегатов и перекачивающих систем.
Щелевое крыло	В таком крыле стороны нагнетания могут быть отделены от других…
Маневренность самолета. Управляемость и устойчивость самолета.	Маневренность самолета — это его способность изменять за определенный промежуток времени свое положение в пространстве
Отказал двигатель самолета или полет с несимметричной тягой.	В руководстве по летной эксплуатации каждого типа самолета изложены рекомендации по пилотированию в случае отказа двигателя или системы регулирования воздушного винта на всех этапах полета
Взлет, посадка на заснеженном аэродроме	Пассажирские самолеты эксплуатируют на ВПП, очищенных от снега и льда. Однако в отдельных случаях самолеты эксплуатируют на специально подготовленных полосах со снежным покровом
Экстренное снижение самолета	Пилот должен выполнять снижение с максимально допустимой скоростью и с наибольшим возможным углом наклона траектории.
Авиационная метеорология	Авиационная метеорология — прикладная отрасль метеорологии, изучающая влияние метеорологических элементов и явлений погоды на деятельность авиации.
Линия положения самолета	Линией положения называется геометрическое место точек положения самолета на земной поверхности
Самолетная радиолокационная доплеровская система	Является автономной радиолокационной системой самолетовождения
Локсодромия , ортодромия	Кроме частных случаев, когда локсодромия и ортодромия совпадают (полет по меридиану или экватору)
Системы отсчета путевых углов и курса самолета	Выбор системы отсчета путевых углов полета и курса самолета обусловливается эксплуатационными данными самолета и его навигационным оборудованием.
Самолетовождение по ортодромии	На картах, используемых для полетов в гражданской авиации (масштаба 1:1 000 000 и 1:2 000 000)
Самолетовождение и Эшелонирование	Эшелоны полетов устанавливаются от условного уровня, который соответствует уровню Балтийского моря
Категория: Классификация самолётов	Классификации подаются летные, технические характеристики и типа использованных двигателей, кроме этих параметров учитывается еще большое количество особенностей.
Безопасность полетов	Проблема, которая решается усилиями производителей гражданской авиационной техники и Эксплуатантами
Авиационная транспортная система	Это совокупность совместно действующих воздушных судов…
Летная годность	Позволяет осуществлять безопасный полет в ожидаемых условиях и при установленных методах эксплуатации
Техническое обслуживание самолетов	Комплекс операций по поддержанию и восстановлению работоспособности элементов функциональных систем
Подготовка пилотов	Несовершенство системы профессиональной подготовки летного состава является существенным сдерживающим фактором повышения безопасности полетов
Бортовое программное обеспечение	Важнейшим является документ DO-178

Оперение — Empennage — qaz.wiki

Хвостовая часть самолета со стабилизаторами

Оперение ( или м р ɪ п ɪ dʒ / ), также известный как хвост или хвост сборки , представляет собой структуру , в задней части летательного аппарата , который обеспечивает стабильность во время полета подобно перьям на стрелке . Термин происходит от французского языка глагола empenner , что означает « перу стрелы». Большинство самолетов имеют оперение с вертикальными и горизонтальными стабилизирующими поверхностями, которые стабилизируют динамику полета по рысканью и тангажу , а также поверхности управления корпусом .

Несмотря на эффективные поверхности управления, многие ранние самолеты, не имевшие стабилизирующего оперения, были практически непригодны для эксплуатации. Даже так называемые « бесхвостые самолеты » обычно имеют хвостовое оперение (обычно это вертикальный стабилизатор ). Самолеты тяжелее воздуха без какого-либо оперения (такие как Northrop B-2 ) встречаются редко и обычно используют аэродинамические поверхности особой формы , задняя кромка которых обеспечивает устойчивость по тангажу, и крылья с обратной стреловидностью , часто с двугранными для обеспечения необходимой устойчивости по рысканью. . В некоторых самолетах со стреловидным крылом сечение аэродинамического профиля или угол падения могут радикально изменяться по направлению к законцовке.

Структура

Конструктивно оперение состоит из всей сборки хвоста, в том числе tailfin , в хвостовое оперение и части фюзеляжа , к которому они присоединены. На авиалайнере это будут все поверхности полета и управления за задней переборкой давления .

Передняя (обычно фиксированная) часть хвостового оперения называется горизонтальным стабилизатором и используется для обеспечения устойчивости по тангажу. Задняя часть хвостового оперения называется рулем высоты и представляет собой подвижное крыло, которое управляет изменениями тангажа, движением носа самолета вверх и вниз. В некоторых самолетах горизонтальный стабилизатор и руль высоты представляют собой одно целое, и для управления тангажом весь блок движется как одно целое. Это известно как стабилизатор или полностью летающий стабилизатор .

Вертикальное оперение структура имеет фиксированную переднюю часть называется вертикальным стабилизатором , используемой для управления рыскания, который является движением справа налево фюзеляжа движения носовой части самолета. Задняя часть вертикального киля — это руль направления , подвижное крыло, которое используется для поворота носовой части самолета вправо или влево. При использовании в сочетании с элеронами в результате получается крен, скоординированный разворот , существенная особенность движения самолета.

Некоторые самолеты оснащены хвостовым оперением, которое шарнирно поворачивается по двум осям впереди киля и стабилизатора, в конструкции, называемой подвижным хвостовым оперением . Все оперение поворачивается вертикально для приведения в действие горизонтального стабилизатора и вбок для приведения в действие киля.

Самолета кокпит диктофон , регистратор данных полета и аварийные приводной передатчик (ELT) часто расположены в оперении, так как в кормовой части самолета обеспечивает лучшую защиту для них в большинстве авиационных происшествий.

Подрезать

В некоторых самолетах предусмотрены устройства дифферента , чтобы пилоту не нужно было поддерживать постоянное давление на руль высоты или руль направления.

Подстроечное устройство может быть:

• триммер на задней части лифтов или руля направления , которые действуют , чтобы изменить аэродинамическую нагрузку на поверхности. Обычно управляется штурвалом из кабины или рукояткой.
• регулируемый стабилизатор , в котором стабилизатор может быть шарнирен на его шпат и подвижен домкрат на несколько градусов в падении вверх или вниз. Обычно управляется рукояткой кабины.
• система банджи- трима, в которой используется пружина для обеспечения регулируемого предварительного натяга в органах управления. Обычно управляется рычагом в кабине.
• вкладка анти-сервопривод используется для отделки некоторых лифтов и цих, а также усиление контроля силы чувства. Обычно управляется штурвалом из кабины или рукояткой.
• сервокомпенсатор используется для перемещения основного управления поверхности, а также выступать в качестве триммера. Обычно управляется штурвалом из кабины или рукояткой.

Многодвигательные самолеты часто имеют триммеры на руле направления, чтобы уменьшить усилия пилота, необходимые для удержания самолета прямо в ситуациях асимметричной тяги, например, при работе одного двигателя.

Конфигурации хвоста

Конструкции оперения самолета могут быть широко классифицированы в соответствии с конфигурациями оперения и оперения.

Общие формы отдельных поверхностей оперения (формы хвостового оперения, профили киля) аналогичны формам крыла в плане .

Планеры

Хвостовое оперение состоит из фиксированного горизонтального стабилизатора и подвижного руля высоты. Помимо формы в плане , он отличается:

• Количество хвостовых оперений — от 0 ( бесхвостка или утка ) до 3 ( триплан Roe ).
• Расположение хвостового оперения — установлен высоко, посередине или низко на фюзеляже, киле или хвостовой балке.
• Неподвижный стабилизатор и подвижные поверхности руля высоты или единый комбинированный стабилизатор или летающее оперение . ( General Dynamics F-111 Aardvark )

Некоторым локациям даны особые названия:

• Крестообразное хвостовое оперение — горизонтальные стабилизаторы расположены посередине вертикального стабилизатора, что при взгляде спереди создает вид креста . Крестообразные хвосты часто используются для предотвращения попадания горизонтальных стабилизаторов в след от двигателя, избегая при этом многих недостатков Т-образного хвостового оперения . Примеры включают Hawker Sea Hawk и Douglas A-4 Skyhawk .
• Т-образное хвостовое оперение — горизонтальный стабилизатор установлен на верхней части киля, создавая Т-образную форму, если смотреть спереди. Т-образные хвосты защищают стабилизаторы от следа двигателя и обеспечивают лучший контроль по тангажу. Т-образные хвосты имеют хорошее качество планирования и более эффективны на низкоскоростных самолетах. Однако у Т-образного хвоста есть несколько недостатков. Он с большей вероятностью войдет в глубокий стойло и сложнее восстановится после вращения. По этой причине небольшой вторичный стабилизатор или хвостовое оперение можно установить ниже, где он будет находиться в свободном воздухе при остановке самолета. Т-образный хвост должен быть сильнее и, следовательно, тяжелее обычного хвоста. Т-образные хвосты также имеют большее сечение радара . Примеры включают Gloster Javelin и McDonnell Douglas DC-9 .

Фюзеляж установлен

Крестообразный

Т-образный хвост

Летающий хвостовой оперение

Плавники

Киль состоит из неподвижного вертикального стабилизатора и руля направления. Помимо профиля , он характеризуется:

• Количество плавников — обычно один-два.
• Расположение килей — на фюзеляже (сверху или снизу), хвостовом оперении, хвостовой балке или крыльях.

Двойные плавники могут устанавливаться в различных точках:

Установлен на хвостовой план

Двойная хвостовая балка

Крыло установлено

Необычные конфигурации плавников включают:

Тройные плавники

Брюшной плавник

V, Y и X хвосты

Альтернативой подходу с хвостовым оперением является V-образное и X-образное оперение . Здесь поверхности хвостового оперения расположены под диагональными углами, причем каждая поверхность вносит свой вклад как в тангаж, так и в рыскание. Поверхности управления, иногда называемые рулями направления , действуют по-разному, чтобы обеспечить управление рысканием (вместо руля направления), и действуют вместе, чтобы обеспечить управление по тангажу (вместо руля высоты).

• V-образный хвост: V-образный хвост в некоторых ситуациях может быть легче обычного хвоста и иметь меньшее сопротивление, как на учебном самолете Fouga Magister , ДПЛА Northrop Grumman RQ-4 Global Hawk и космическом корабле X-37 . V-образный хвост может также иметь меньшую радиолокационную сигнатуру. Среди других самолетов с V-образным хвостовым оперением — Beechcraft Model 35 Bonanza и Davis DA-2 . Небольшую модификацию V-образного хвоста можно найти на Waiex и Monnett Moni, называемую Y-образным хвостом.
• Перевернутый V-образный хвост: беспилотный Predator использует перевернутый V-образный хвост, как и Lazair и Mini-IMP .
• Y- образный хвост : V-образный хвост с добавленным нижним вертикальным оперением (обычно используется для защиты кормового винта), как у LearAvia Lear Fan.
• X Хвост: Lockheed XFV и Convair XFY Пого и признакам «X» хвосты, которые были усилены и оснащенные колеса на каждой поверхности так , чтобы корабль мог сесть на хвост и взлетать и садиться вертикально.

V-образный хвост

Перевернутый V-образный хвост

X-хвост

Подвесной хвост

SpaceShipOne в Национальном музее авиации и космонавтики США

Подвесное хвостовое оперение разделено на две части, каждая половина установлена ​​на короткой стреле сразу позади и снаружи каждой законцовки крыла. Он состоит из подвесных горизонтальных стабилизаторов (OHS) и может включать или не включать дополнительные вертикальные стабилизаторы (киль), установленные на стреле . В этом положении поверхности хвостового оперения конструктивно взаимодействуют с вихрями законцовки крыла и, при тщательном проектировании, могут значительно снизить лобовое сопротивление для повышения эффективности без чрезмерного увеличения структурных нагрузок на крыло.

Конфигурация была впервые разработана во время Второй мировой войны Ричардом Фогтом и Джорджем Хаагом в Blohm & Voss . Skoda-Kauba SL6 испытания предлагаемой системы управления в 1944 году и после нескольких проектных предложений, заказ был получен для Blohm & Voss P 215 всего за несколько недель до того, как война закончилась. Подвесной хвост снова появился на Scaled Composites SpaceShipOne в 2003 году и SpaceShipTwo в 2010 году.

Бесхвостый самолет

У бесхвостого самолета (часто без хвоста ) все горизонтальные рулевые поверхности традиционно находятся на основной поверхности крыла. Он не имеет горизонтальный стабилизатор — либо хвостовое оперение или переднего оперения носовой руль ( и не имеет второе крыло в тандеме договоренности). «Бесхвостый» тип обычно все еще имеет вертикальное стабилизирующее оперение ( вертикальный стабилизатор ) и рулевую поверхность ( руль направления ). Тем не менее, НАСА приняло описание «бесхвостого» для нового исследовательского самолета X-36, который имеет носовую часть «утка», но не имеет вертикального оперения.

Самой удачной бесхвостой конфигурацией была бесхвостая дельта , особенно для боевых самолетов.

Смотрите также

Рекомендации

Самолеты

Основные идеи и краткая история

Попробуем ответить на самый главный вопрос: почему самолеты не падают на землю, несмотря на то что на них действует сила тяжести?

Ограничимся упрощенной схемой, в которой воздух будем приближенно считать несжимаемой жидкостью. Тогда для горизонтального потока воздуха, обтекающего самолет, будет справедливо уравнение Бернулли:

    ρν²/2 + p = const,          (1)

где ρ — плотность воздуха, p — давление, а ν — скорость воздуха, обтекающего самолет.

Из формулы (1) следует, что чем больше скорость воздуха, тем меньше его давление, и, наоборот, чем меньше скорость воздуха, тем больше давление.

Крыло самолета, если посмотреть на него сбоку, имеет вид, показанный на рис. 1.

Верхняя часть крыла более «выпуклая», чем нижняя. Из-за этого воздух, который обтекает верхнюю и нижнюю части крыла, за одно и то же время, движется быстрее НАД крылом, чем ПОД крылом: время-то одно и то же, а путь сверху больше, чем путь снизу.

Поэтому давление воздуха на крыло сверху, согласно уравнению Бернулли, оказывается меньше, чем давление снизу. Из-за разности этих давлений и возникает подъемная сила, которая уравновешивает в полете силу тяжести.

Еще один «подъемный эффект» возникает за счет того, что крыло располагают под определенным углом α к направлению встречного потока воздуха, который называется углом атаки (рис. 2).

За счет этого сила давления на крыло со стороны встречного потока воздуха (сила R на рис.  2) направлена под некоторым углом к горизонту. Вертикальная составляющая этой силы (Y, рис. 2) вносит свой «вклад» в формирование подъемной силы крыла.

А горизонтальная составляющая (X, рис. 2) — это так называемая сила лобового сопротивления, которую «преодолевает» сила тяги самолета, развиваемая двигателями.

Ясно, что сила лобового сопротивления действует не только на крыло, но и на корпус самолета.

При обтекании крыла воздухом направление движения воздуха отклоняется от первоначального. Воздух как бы «поворачивает» под действием крыла. Н. Е. Жуковский показал, что крыльевой профиль можно заменить эквивалентным вихрем или вращающимся цилиндром. Направление вращения вихря (цилиндра) такое, что нижняя половина движется навстречу потоку, а верхняя по потоку. Данный эффект носит название «Эффект Магнуса». Желающие могут изготовить воздушный винтороторный (или «вингроторный»; «вингротор» в переводе с английского — «вращающееся крыло») змей «Ротоплан» и лично убедиться в существовании аналогии (рис.  3).

Кроме этого, из подобной аналогии следует, что каждое крыло рождает вихрь, стекающий с конца крыла. Энергия вихря рассеивается в пространстве. Например, вихрь можно обнаружить, если самолет пролетает в облачности.

Другие варианты «Змеев Магнуса» и инструкции по их изготовлению можно найти здесь.

Центром давления (ЦД, рис. 2) называется точка приложения равнодействующей сил давления воздуха, распределенных по всей поверхности крыла. Иными словами, все силы, действующие со стороны воздуха на самолет, можно теоретически заменить одной силой, приложенной к самолету в точке, называемой центр давления. При этом характер движения самолета от такой замены не изменится.

Центровкой называется взаимное расположение центра тяжести и центра давления. Обычно применяется «передняя центровка», то есть центр тяжести стараются расположить перед центром давления (рис. 4 и 5). Но иногда центр тяжести располагают за центром давления (рис.  6 и 7). Такая конструкция называется «уткой».

Для устойчивости полета необходимо, чтобы при малом повороте корпуса самолета в вертикальной плоскости возникал «возвращающий» момент сил, который бы возвращал самолет в исходное положение, причем такая «саморегуляция» должна проходить в автоматическом режиме, без участия пилота.

Эту задачу решает хвостовое «оперение» самолета, которое называется стабилизатором. При небольшом отклонении хвоста самолета вверх или вниз в стабилизаторе возникает дополнительная сила, поворачивающая самолет в исходное состояние.

Летательный аппарат имеет шесть степеней свободы: три перемещения (вверх-вниз, вправо-влево, вперед-назад) и три вращательных движения (курс — в горизонтальной плоскости, тангаж — в вертикальной плоскости, крен — в плоскости, перпендикулярной оси летательного аппарата).

По мере развития авиации видоизменялись как очертания самолета, так и механизмы управления самолетом. Назовем важнейшие из них.

Элероны — поверхности на задней кромке крыла, способные отклоняться на небольшой угол относительно поверхности крыла. Служат для выполнения разворотов в плоскости, перпендикулярной оси самолета.

Рули высоты — поверхности на задней кромке стабилизаторов, также способные отслоняться на небольшой угол служат для выполнения разворотов в вертикальной плоскости.

Руль направления — поверхность на задней кромке киля самолета, служит для выполнения разворотов в горизонтальной плоскости.

Известны следующие типы крыльев самолета (геометрии крыла): «прямое», «стреловидное», «треугольное» и «интегрированное».

Прямое крыло — характерно для первых самолетов, а также современных самолетов, летающих на скоростях меньше 700 км/ч. Для самолетов со скоростью движения меньше 160 км/ч применялись и применяются до сих пор парные прямые крылья, расположенные одно над другим, — так называемый «биплан», а иногда и три прямые крыла, расположенные одно над другим, — так называемый «триплан».

Стреловидное крыло — появилось при приближении скорости полета к величинам порядка 800–900 км/ч. Стреловидные крылья напоминают наконечник стрелы, то есть крылья образуют с корпусом самолета острые углы. Современные самолеты, летающие с большими скоростями, например Ту-160, выполняются с крылом изменяемой стреловидности, что позволяет развивать большую скорость в полете со «сложенными крыльями» и иметь низкую взлетно-посадочную скорость с прямыми крыльями.

Треугольное крыло — в настоящее время редко применяемая схема, использовавшаяся на самолетах со скоростью полета около 2000 км/ч. Треугольные крылья по форме напоминают треугольник.

В современных аппаратах применяется «интегрированное» крыло, когда корпус самолета является частью аэродинамической поверхности и также создает подъемную силу.

Этапы развития аппаратов тяжелее воздуха

Можно выделить следующие этапы развития аппаратов тяжелее воздуха.

1. Аппараты с грубыми аэродинамическими формами

Этап охватывает период со дня первого полета самолета братьев Райт до некоторой условной границы — 20–30-е годы XX века.

Понимание того, какие требования нужно предъявлять к конструкции и форме самолета, чтобы осуществить желание человека перемещаться в пространстве быстро и в любом направлении, пришло к конструкторам и испытателям самолетов не сразу. В процессе развития авиации пришлось придать самолету «аэродинамические формы», то есть убрать все выступающие части (такие, например, как шасси) и сделать обтекаемыми те детали, которые убрать не представляется возможным. Наконец, потребовалось создать для летчика комфортные условия полета. Для всего этого авиации пришлось проделать долгий и небезопасный путь.

2. «Эра поршневых двигателей»

Этап характеризуется развитием военной и возникновением почтово-пассажирской авиации. Начался с окончанием Первой мировой войны.

Начиная с 1918 года были запущены два процесса. Первый — фактическое начало подготовки новой войны, что привело к стремительному качественному и количественному росту военно-воздушных сил крупнейших стран мира (Франции, Англии, США, позднее Германии). Достаточно сказать о таком параметре, как скорость полета, которая возросла со 140 км/ч, характерных для самолетов первого периода, до 300–400 км/ч, то есть в 2–3 раза.

Второй процесс — демилитаризации авиации. Начался во Франции. Для почтовых перевозок использовались сначала оставшиеся не у дел военные самолеты, а позднее — специально проектируемые. Вслед за почтовым сообщением появилось и пассажирское. На одной из почтовых линий в Северной Африке работал Антуан де Сент-Экзюпери.

3. Завершение развития самолетов с поршневыми двигателями, появление реактивной авиации

Этап начался условно с 1940 года. В это время в СССР, Германии и Англии проводились работы по реактивным летательным аппаратам. В СССР и Германии разрабатывали самолет с ракетным двигателем, а в Англии — с газотурбинным двигателем (ГТД). Позднее в Германии приступили к разработке своего самолета с ГТД.

Одновременно совершенствовались самолеты с поршневыми двигателями. Испытание новых скоростных самолетов выявило новые, неизвестные ранее, явления. Например, флаттер — возбуждение колебаний элементов конструкции самолета под действием аэродинамических сил, что приводило в ряде случаев к разрушению самолета в воздухе.

Неожиданный «сюрприз» преподнесли первые реактивные самолеты. При достижении некоторой скорости самолет произвольно переходил в пикирование, иначе говоря «опускал нос», и из этого положения аппарат вывести не удавалось. Потребовались дополнительные теоретические и экспериментальные исследования, в результате чего современные самолеты приобрели привычный для нас облик.

4. Реактивная эра

Современный этап развития. Появление реактивных двигателей привело к увеличению высот и скоростей полета в несколько раз — с предельной для самолетов второй мировой войны скорости 700 км/ч и высоты полета до 10 км до скорости более 2000 км/ч и высот полета более 20 км.

Был преодолен так называемый «звуковой барьер». Современные самолеты летают со скоростями, превышающими скорость звука в 2–3 раза (отношение скорости полета самолета к скорости звука, равной примерно 340 м/с, обычно обозначают М — «число Маха»).

Был преодолен «тепловой барьер», связанный с полетом на сверхзвуковой скорости, когда повышение температуры корпуса самолета оказывалось больше допустимого. Для решения проблемы потребовалось применение новых материалов и специальных мер. Например, на Ту-144 применялось охлаждение корпуса топливом.

Наконец, современные самолеты освоили космические высоты, ранее недостижимые для подобных летательных аппаратов.

Интересно, что…

• Первыми движение с шестью степенями свободы (как у самолета) освоили цирковые акробаты, у акробатов же была подсмотрена и знаменитая фигура высшего пилотажа — «Петля Нестерова».
• Совершенствование аэродинамики и применение оригинальных решений в управлении полетом рождает совершенно невообразимые фигуры, одна из них так и называется «Абракадабра».
• Как ни печально, но именно войны стимулировали развитие авиации.
• Введение брони в конструкцию самолета Ил-2 до сих пор считается блестящим примером инженерно-технического решения и включено во все учебники по Теории решения изобретательских задач (ТРИЗ).
• При преодолении самолетом звукового барьера раздается сильный хлопок, и можно видеть конус более плотного воздуха, сформированный ударной волной.
• Для каждого самолета существует своя высота, на которой он может развить максимальную скорость.

Далее: Первый реализованный проект, однако достоверных сведений о полете нет. Самолет Можайского (Россия), 1882 г.

Компоновочные схемы самолетов. Секреты авиалайнеров: Вперед и вверх

Через сто лет после своего рождения гражданская авиация стала совершенно будничной частью нашей жизни. Мы настолько привыкли к пассажирским самолетам, что почти утратили любопытство и уже не задумываемся: «а что там у них внутри?».

Поэтому для многих авиаперелет — это нечто сродни магии, со своими ритуалами поклонения таинственным богам, поднимающим в воздух больших железных птиц с людьми внутри. Поэтому «Популярная механика» решила развеять распространенные мифы и раскрыть некоторые секреты устройства пассажирских самолетов. И мы надеемся, что единственный вопрос, который останется у вас после прочтения этого материала, — это «почему самолеты летают, а крыльями не машут?». Впрочем, этот вопрос уже не раз был рассмотрен в прошлых номерах нашего журнала.

Посадка пассажиров

…Но вот прощальные объятия провожающих позади. Пассажиров просят пройти на посадку. Правда, не всех сразу. Довольно часто бывает, что первыми рассаживают тех, кто сидит в передней части салона, а затем — тех, кто сидит в хвосте. И это не прихоть авиакомпании — иначе самолет просто может перевернуться, даже не отъехав от терминала. Особенно это важно для тех самолетов, у которых двигатели находятся в хвосте и центр тяжести смещен далеко назад. Например, на Ил-62 для предотвращения опрокидывания была предусмотрена дополнительная хвостовая опора и даже, более того, балансировочный водяной бак в передней части самолета.

Впрочем, заднее расположение двигателей имеет и свои плюсы. Во‑первых, это уменьшает уровень шума в салоне во время полета. Во‑вторых, такие двигатели стоят выше, чем те, которые расположены под крыльями, и менее подвержены «засасыванию» посторонних предметов с взлетно-посадочной полосы. И наконец, при отказе одного из двигателей самолет будет сохранять лучшую управляемость — за счет меньшего «плеча» его меньше разворачивает. Вместе с тем хвостовые двигатели имеют и достаточно серьезные минусы: их сложнее обслуживать (особенно в самолетах типа Ту-154 или MD-10, где двигатель размещен прямо в фюзеляже). Кроме того, в этом случае используется Т-образный стабилизатор, который при увеличении угла атаки может попасть в вихревой след крыла, что чревато потерей управления. Поэтому в современных самолетах двигатели стараются располагать под крыльями. Это дает серьезные преимущества — простой доступ к двигателям облегчает их обслуживание, а за счет равномерного распределения нагрузки можно упростить и облегчить конструкцию крыла.

Взлет

Пассажиры рассажены и пристегнуты, самолет выруливает к началу взлетной полосы, и пилоты получают разрешение на взлет. Посмотрите в иллюминатор: «распушенное» крыло производит незабываемое впечатление, хотя зрелище это — не для слабонервных. Выдвинутая механизация крыла изменяет его профиль, увеличивая подъемную силу и сокращая длину разбега. Почти сразу после того, как земля уходит вниз, отчетливо слышен негромкий гул: шасси убираются внутрь фюзеляжа или крыльев. Но сначала нужно остановить тяжелые колеса, которые после отрыва от земли еще вращаются: гироскопический эффект создает большую нагрузку на механизм уборки шасси. Затем самолет слегка «просаживается». Но пугаться не нужно — это происходит в момент, когда складываются выдвижные элементы механизации крыла. При этом уменьшается подъемная сила крыла и его сопротивление, что позволяет достичь больших скоростей.

Набор высоты

Во время набора высоты у пассажиров закладывает уши. Давление снаружи падает, и без кислородной маски уже на высоте больше 5−6 км (а полеты современных авиалайнеров проходят на высотах порядка 9−11 км) человек испытывает кислородное голодание, высотную декомпрессию и не способен выжить. Поэтому салон самолета относительно герметичен, но все равно его нужно постоянно «поддувать». Давление в салоне меньше, чем «на уровне моря» (но не ниже 0,75 атм., это соответствует давлению воздуха на уровне 2400 м над уровнем моря), — и именно поэтому при наборе высоты (и падении давления) у пассажиров закладывает уши. Чтобы преодолеть этот неприятный симптом, достаточно выровнять давление в полости среднего уха — сделать несколько глотательных движений. Именно с этим связана традиция перед взлетом раздавать пассажирам леденцы (именно леденцы, а не, скажем, шоколадные конфеты): при растворении их во рту выделяется слюна и глотательные движения происходят совершенно автоматически.

Почему нельзя облегчить жизнь пассажирам и поддерживать давление, соответствующее уровню моря? Это связано с прочностью материалов фюзеляжа. Один из первых пассажирских самолетов с герметичной кабиной — De Havilland Comet — наддувался почти до нормального атмосферного давления. Однако через некоторое время последовала череда необъяснимых аварий — 4 самолета буквально развалились в воздухе. Один из них упал в Средиземное море, и когда спасатели подняли со дна обломки, оказалось, что самый большой фрагмент имел размеры всего около полуметра. Проведенные исследования показали, что все эти катастрофы произошли из-за «усталости» металла: напряжения, возникающие из-за разницы давлений внутри и снаружи фюзеляжа, накапливаются и со временем способны разрушить самолет.

Однако прогресс не стоит на месте, и чем новее самолет, тем более совершенные материалы в нем использованы и тем ближе давление в салоне к нормальному. А в новом Boeing 787, в конструкции которого широко используются высокопрочные композиционные материалы, давление обещают поддерживать на «уровне моря» в течение всего полета.

Горизонтальный полет

Наконец гаснут таблички «пристегните ремни» и самолет переходит в горизонтальный полет — наиболее безопасную часть путешествия. Самое время встать с кресла, размять ноги, зайти в туалет. Кстати, хотим развеять широко распространенный «туалетный» миф. Отходы в современных авиалайнерах вовсе не сбрасываются наружу. Они поступают в бак, из которого уже на земле выкачиваются специальной ассенизационной машиной. Поэтому кадр из фильма «Невероятные приключения итальянцев в России», когда паспорт, выброшенный в унитаз, прилипает снаружи к иллюминатору, — лишь выдумка сценариста.

Разумеется, нельзя и «выйти наружу». Обычные двери, через которые происходит посадка и высадка, в полете заблокированы. А двери аварийных выходов, открывающиеся внутрь, надежно удерживаются разницей давлений.

Управлением в горизонтальном полете, как правило, заведует автопилот. Да и вообще ручной режим пилотирования для современных самолетов крайне нехарактерен. Впрочем, называть его «ручным» тоже будет не совсем точно. Крайним (авиаторы не любят слово «последний») российским самолетом с настоящим ручным управлением был Ил-62: там механические тяги управления шли через весь самолет. В дальнейшем управление стало дистанционным, с использованием гидравлики, но линейная зависимость (то есть прямая пропорциональность) между углом отклонения штурвала и углом отклонения управляющих плоскостей сохранилась. При этом летчик сам решает, насколько нужно повернуть штурвал, чтобы, скажем, наклонить самолет на тот или иной угол. В самолетах последнего поколения уже нет штурвала как такового — лишь джойстик, наклоном которого задается угол отклонения непосредственно самолета, а все промежуточные вычисления выполняет компьютер.

Посадка

Вновь загораются таблички «Пристегните ремни», и самолет начинает снижаться. Впереди — самый опасный (согласно статистике) этап полета — посадка. Вот уже видны огни аэродрома… Самолет снижает скорость, для сохранения подъемной силы выдвигаются элементы механизации крыла — в общем, все как на взлете, только в обратном порядке. Негромкий гул, самолет начинает легонько трясти — это выпущенное шасси создает нестабильность обтекания.

Вместе с шасси выдвигаются и автоматически зажигаются фары (обычно они установлены на стойках шасси). Казалось бы, зачем самолету фары? Авиаторы в шутку отвечают на этот вопрос так: «Чтобы пилот видел, куда лететь!» И хотя, разумеется, фары используются при посадке и рулежке, на самом деле основная их задача — отпугивать птиц. При попадании птицы в двигатель последний, скорее всего, выйдет из строя, и это может вызвать даже падение самолета. Поэтому птицы — серьезная опасность: по данным ИКАО (Международной организации гражданской авиации), столкновения птиц с самолетами ежегодно наносит ущерб около $1 млрд. Поэтому с птицами на аэродромах идет бескомпромиссная борьба: устанавливается аппаратура для отпугивания, специальные орнитологические службы занимаются отстрелом, в некоторых аэропортах (например, в Домодедово) даже используют специально обученных ловчих птиц. Этой же цели служат нарисованные на коках (обтекателях) вентиляторов двигателей белые «запятые» — при вращении они создают отпугивающий «мигающий» эффект: птицы принимают его за глаза хищника (как и фары).

Кроме фар самолет несет на себе аэронавигационные огни — для обозначения траектории полета и предотвращения опасного сближения с другими самолетами: на правом крыле — зеленый, на левом — красный, а на киле — белый. Запомнить такое расположение просто — летчики шутят, что существует мнемоническое правило: «Справа от опытного командира сидит зеленый второй пилот». Кроме того, на фюзеляже и крыльях располагаются красные или белые проблесковые световые маяки. А в последнее время авиакомпании стали при заходе на посадку подсвечивать и киль самолета — во‑первых, улучшается видимость (для других самолетов), а во-вторых, какая-никакая реклама.

И вот наконец колеса касаются полосы. Легкий дымок в первый момент сопровождает их переход от покоя к быстрому вращению. В этот момент пассажиры обычно аплодируют. Однако радоваться рано: самолет все еще двигается со скоростью около 250 км/ч, и ему нужно погасить эту скорость до того, как 2−2,5-километровая полоса закончится. Да и вообще, авиаторы — народ суеверный, и до завершения полета вряд ли уместно проявлять какие-то эмоции (лучше поблагодарить бортпроводников при выходе из самолета). Кстати, аплодисменты могут быть излишни еще по одной причине: при посадке пилот может и вовсе не участвовать в управлении! Современные авиалайнеры допускают полностью автоматическую посадку при нулевой видимости и автоматическое заруливание к терминалу (в аэропортах категории IIIC согласно стандартам ИКАО). Правда, в России таких аэропортов пока нет. Определить, кто посадил самолет, довольно просто. Очень мягкая посадка — характерный признак ручного управления: пилот аккуратно «притирает» самолет к земле. Автоматическая посадка — более жесткая, потому что автопилот должен просто уложиться в допуски по максимальной вертикальной скорости.

Чтобы затормозить, самолет оснащен сразу несколькими системами. Первая — это воздушные тормоза — аэродинамические щитки, которые самолет «распушает» для увеличения сопротивления. Вторая — реверс двигателей (хотя, например, на Як-42 его нет). Третья система — собственно колесные тормоза. Впрочем, были и более экзотические варианты: на некоторых старых самолетах (например, Ту-134 первых серий) использовались даже тормозные парашюты.

Колесные тормоза на старых пассажирских самолетах — колодочные (автомобилисты назвали бы их барабанными), а на новых — дисковые (на самых новых моделях используются даже диски из композиционных материалов, как в Формуле-1), с гидравлическим приводом. Причем шасси в обязательном порядке оснащается антиблокировочной системой ABS. Собственно, в автомобиль эта система пришла из авиации — для самолета неравномерное торможение чревато заносом и сходом с посадочной полосы.

К шинам и корду самолетных колес, в отличие от автомобильных, предъявляются повышенные прочностные требования. Кроме того, на стойках шины ставят обычно парами, чтобы разрыв или прокол одной не привел к аварийной ситуации. Шины самолета бескамерные, пневматические (с давлением 6−8 атмосфер) и нешипованные (даже зимой полосу чистят, так что необходимости в шипах нет).

Передняя стойка рулевая и управляется педалями. При этом поворачивается не вся стойка, а только нижняя ее часть — само колесо. Правда, такое управление используется только в процессе рулежки. В полете педали ведают рулем направления, расположенным на киле самолета.

Безопасность полетов

Современные реактивные авиалайнеры летают на достаточно больших высотах, и пассажиры не слишком часто жалуются на воздушные ямы (атмосферные неоднородности встречаются в основном при наборе высоты и снижении — на этих этапах пристегиваться ремнями обязательно). Однако иногда, в тропиках или при пересечении границы суша/океан, самолет даже в горизонтальном полете может попасть в сильный нисходящий поток и за несколько секунд потерять 3−4 км высоты. Такие «ямы» могут сильно травмировать пассажиров, и поэтому рекомендуется не расстегивать ремни лишний раз, даже когда таблички «пристегнитесь» погашены. Еще одну серьезную опасность представляют для самолета грозовые фронты. Каждый авиалайнер оснащен метеолокатором, способным обнаружить колебания плотности воздуха по курсу. Полет через грозу чреват для самолета попаданиями молний, что может привести даже к образованию в кабине шаровых молний или разрушению обтекателей антенн. Кроме того, при полете через грозовой фронт на самолете накапливается статическое электричество. Правда, от этого фактора защищают небольшие метелки на концах крыльев, через которые заряд стекает с самолета. Во всяком случае, теперь нам понятно, почему ведьмы летают именно на метлах — видимо, статический заряд для них тоже неприятен… (Некоторые эксперты высказывают мнение, что причина этого в другом: просто ведьмы используют ионный двигатель.)

Велика ли для самолетов вероятность столкновения с другим воздушным судном? Самый надежный способ предотвращения опасного сближения — правильная работа диспетчера, а для подстраховки используется система TCAS, наличие которой при полетах в Европу обязательно. Это небольшой экран на приборной панели, на котором отображаются метки находящихся поблизости самолетов. В случае опасного сближения система TCAS сама «разводит» борты, выдавая пилотам сигнал тревоги и указание (в том числе и речевое) на подъем высоты или снижение. Срабатывание TCAS имеет приоритет над указаниями диспетчера: именно этот ключевой момент стал причиной катастрофы над Боденским озером — башкирский экипаж начал снижение по команде диспетчера, вопреки сигналу TCAS «Climb, climb!». Тем не менее от визуального способа тоже никто не собирается отказываться: аэронавигационные огни и маяки — вещь достаточно дешевая, а шансов добавляет. К тому же огни полезны и при рулежках, интенсивность которых в больших аэропортах весьма велика. Правда, рулежки регулируются диспетчерами, но по сторонам смотреть тоже не мешает.

Если часть полета проходит над морем, под каждым креслом в авиалайнере обязательно находится спасательный жилет, и стюардессы перед полетом объясняют, как его использовать. Таковы международные правила. На самом деле это скорее историческая традиция и средство успокоения нервов — времена, когда самолеты могли безопасно сесть на воду, остались в далеком прошлом. Скорости современных самолетов таковы, что вероятность для самолета сесть на водную поверхность целым гораздо ниже, чем при посадке на брюхо на поле. В частности, одним из важных факторов является то, что на однородной поверхности воды нет визуальных ориентиров, по которым можно было бы определить высоту и вертикальную скорость (попросту говоря, глазу не за что зацепиться).

Почему же «для успокоения нервов» под кресла не кладут парашюты? Дело в том, что воспользоваться ими — выпрыгнуть из самолета при воздушной скорости (по давлению) около 400−500 км/ч — попросту невозможно. Один известный авиаконструктор даже выразил мнение относительно всех этих систем: «Единственным средством спасения современного пассажирского самолета является нормальное завершение полета на аэродроме, и задача конструкторов — в том, чтобы это средство работало лучше всего». Именно на этом и концентрируют свои усилия конструкторы современных пассажирских самолетов, и в итоге увеличение надежности оказывается дешевле различных катапульт и парашютов. Во всяком случае, несмотря на все «страшилки», воздушный транспорт сегодня считается самым безопасным: статистика утверждает, что вероятность попасть в автомобильную аварию по дороге в аэропорт намного выше, чем стать жертвой авиакатастрофы.

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

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

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

Вот как называются части самолета:

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

Устройство самолета.

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

Фюзеляж

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

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

Он состоит из продольных и поперечных элементов и обшивки.

Крылья

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

Крыло самолета.

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

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

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

Хвостовое оперение

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

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

Шасси

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

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

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

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

Двигатели

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

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

У самолета обычно по два двигателя.

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

Авионика

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

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

Классификация по конструктивным признакам

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

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

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

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

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

Вот что из себя представляет классификация самолетов по конструктивным признакам.

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.

Несмотря на разнообразие типов, все самолеты имеют одни и те же основные агрегаты *, выполняющие аналогичные функции. К таким агрегатам относятся: крыло, фюзеляж, горизонтальное и вертикальное оперение, шасси и силовая установка (рис. 1.2).

Рнс. 1.2. Основные агрегаты самолета:
фюзелям: 1—фюзеляж: 2—-обтекатель радиолокатора; 3—фонарь кабины экипажа: крыло: 4— центроплан; 5—отъемная часть крыла (ОЧК): 6— предкрылки; 7—э лерои:
5—-триммер элерона; 9— закрылки; 10—интерцепторы; вертикальное оперение: ll—КИЛЬ; 12— руль направления; 13—триммер руля направления; горизонтальное оперение: 14—стабилизатор: 15- руль высоты; 16—триммер руля высоты; шас-си: 17— передняя йога шасси; 18—главная нога шасси; 19—гондола шасси; силовая установка: 20—гоидола двигателя; 21—воздухозаборник

Рассмотрим назначение каждого из этих агрегатов и приведем необходимые сведения о них.
Крыло создает подъемную силу при движении самолета в воздухе. Вес конструкции крыла составляет примерно 10—14% взлетного веса самолета.
Кроме подъемной силы, крыло обеспечивает поперечную устойчивость самолета и несет на себе органы поперечного управления — элероны. К крылу часто крепятся двигатели, главные ноги шасси, подвесные топливные баки и вооружение, внутри крыла обычно размещается топливо. Крыло представляет балку сложной конструкции, нагруженную аэродинамическими силами и сосредоточенными грузами.
Самолеты с одним крылом (одной несущей плоскостью) называются монопланами (см. рис. 1.2), с двумя крыльями, расположенными друг над другом, — бипланами (рис. 1.3).
Крылья современных самолетов снабжаются закрылками, пред-крылками и другими устройствами (см. рис. 1.2), служащими для улучшения взлетно-посадочных характеристик самолета. Эти устройства принято называть средствами механизации крыла.
Фюзеляж, или корпус самолета, служит для размещения экипажа, пассажиров, грузов, иногда двигателей, передней ноги шасси и для соединения основных частей самолета в одно целое. Вес конструкции фюзеляжа составляет примерно 6—9% веса самолета.
У гидросамолетов роль фюзеляжа выполняет лодка, которая, кроме того, позволяет производить взлет и посадку на воду.
Горизонтальное оперение обеспечивает продольную устойчивость * (стабилизацию) и управление в плоскости хОу (относительно оси Oz, см. рис. 3.1). Оно состоит из неподвижной или ограниченно подвижной части — стабилизатора и подвижной — руля высоты.
Вертикальное оперение осуществляет путевую устойчивость и управление в плоскости xOz (относительно оси О у). Оно состоит из неподвижной части — киля и подвижной — руля направления.
На сверхзвуковых самолетах горизонтальное, а иногда и вертикальное оперение делают цельноповоротным, т. е. целиком управляемым.
Вес конструкции горизонтального и вертикального оперения составляет 1,5—3% веса самолета.
Шасси представляет собой систему опор на колесах (или лыжах), обеспечивающих самолету разбег при взлете, пробег после посадки и передвижение по сухопутному аэродрому. Во всех этих случаях шасси воспринимает статические и динамические нагрузки и предохраняет конструкцию самолета от разрушения.
Конструкция шасси должна иметь достаточно упругие элементы, смягчающие удары и поглощающие при этом кинетическую энергию самолета во время приземления и движения по аэродрому.
Вес конструкции шасси составляет около 4—7% веса самолета. В настоящее время почти у всех самолетов шасси убирается в полете.
Самолеты, совершающие взлет и посадку как с сухопутных, так и с водных аэродромов, называются амфибиями. Такие самолеты имеют колесные шасси и корпус в виде лодки с подкрыльными поплавками, позволяющими самолету в нормальном положении плавать на воде.
Силовая установка предназначена для создания силы тяги и представляет собой комплекс двигателей с агрегатами, системами и устройствами, обеспечивающими работу двигателей в различных условиях полета.
При поршневом двигателе тяга создается с помощью воздушных винтов; при турбовинтовом—с помощью воздушных винтов и частично реакцией газов, при реактивном и ракетном — реакцией газов.

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.

частей самолета

На этой странице показаны части самолета и их функции. Самолеты — это транспортные средства, которые предназначены для двигаться люди и грузы из одного места в другое. Самолеты бывают во многих разные формы и размеры в зависимости от предназначение самолета. Самолет, показанный на этот слайд представляет собой авиалайнер с турбинным двигателем, который был выбран в качестве представительский самолет.

Чтобы любой самолет мог летать, нужно поднимать вес. самого самолета, топлива, пассажиров и груза.В крылья создают большую часть подъемной силы держать самолет в воздухе. Для создания подъемной силы самолет должен быть проталкивается по воздуху. Воздух сопротивляется движению в форма аэродинамической тащить. Современные авиалайнеры используют крылышки на концах крыльев для уменьшения лобового сопротивления. Турбинные двигатели, которые расположены под крыльями, обеспечивают тягу преодолеть сопротивление и толкнуть самолет вперед по воздуху. Небольшие низкоскоростные самолеты используют пропеллеры для силовой установки система вместо газотурбинных двигателей.

Кому контроль и маневрируйте, крылья меньшего размера расположены на хвост самолета. Хвост обычно имеет фиксированную горизонтальную часть, называется горизонтальным стабилизатором, а фиксированная вертикальная деталь, называемая вертикальный стабилизатор. Задача стабилизаторов — обеспечить устойчивость для самолета, чтобы он летел прямо. В Вертикальный стабилизатор предотвращает раскачивание носовой части самолета из стороны в сторону, что называется рыскание.Горизонтальный стабилизатор предотвращает движение носа вверх-вниз, которое называется подача. (На первом самолете брата Райта горизонтальный стабилизатор размещался перед крыльями. Такая конфигурация называется утка после французского слова «утка»).

В задней части крыльев и стабилизаторов есть небольшие подвижные секции. которые крепятся к неподвижным секциям на петлях. На рисунке эти движущиеся части окрашены в коричневый цвет.Изменение задняя часть крыла изменит величину силы, которая крыло производит. Способность изменять силы дает нам средство управление и маневрирование самолета. Навесная часть вертикальный стабилизатор называется рулем направления; Это используется для отклонения хвоста влево и вправо, если смотреть со стороны перед фюзеляжем. Откидная часть горизонтального стабилизатора называется лифтом; он используется для отклонения хвост вверх-вниз. Подвесная навесная часть крыла называется элерон; он привык к рулон крылья от бок о бок.Большинство авиалайнеров также можно катать из стороны в сторону. используя спойлеры. Спойлеры небольшие тарелки которые используются для нарушения обтекания крыла и изменения количества силы за счет уменьшения подъемной силы при раскрытии спойлера.

Крылья имеют дополнительные шарнирные задние части у корпуса, которые называются закрылками. Закрылки раскрыты вниз при взлете и приземление для увеличения силы, создаваемой крылом. На на некоторых самолетах передняя часть крыла также будет отклонить. Предкрылки используются при взлете и посадке для производства дополнительных сила. Спойлеры также используются во время приземляться, чтобы замедлить самолет и противодействовать закрылкам, когда самолет находится на земле. В следующий раз, когда ты полетишь на самолете, обратите внимание, как меняется форма крыла во время взлета и посадки.

фюзеляж или корпус самолета, держит все части вместе. Пилоты сидят в кабине в передней части фюзеляж.Пассажиры и груз перевозятся в задней части фюзеляж. Некоторые самолеты несут топливо в фюзеляже; другие несут топливо в крыльях.

Как уже упоминалось выше, конфигурация самолета на рисунке была выбрана только в качестве примера. Конфигурация отдельного самолета может отличаться от конфигурации этого авиалайнера. Братья Райт Флаер 1903 года имел толкающие винты и лифты в передней части самолета. В самолетах-истребителях реактивные двигатели часто находятся внутри фюзеляжа. вместо стручков висели под крыльями.Многие истребители также объединить горизонтальный стабилизатор и руль высоты в единый поверхность стабилизатора. Возможных конфигураций самолетов много, но любые конфигурация должна предусматривать четыре силы необходимо для полета.

---

Действия:

---

Экскурсии с гидом

• Частей самолета:
• Контрольные панели:

---

Навигация..

Руководство для начинающих Домашняя страница

Детали самолета

Обновлено 5 ноября 2019 г.

Части самолета — фюзеляж

Кузов самолета называется фюзеляжем. Кузов самолета называется фюзеляжем. НАСА

Различные части самолета.

Кузов самолета называется фюзеляжем. Обычно это длинная трубка. Колеса самолета называются шасси.По бокам от фюзеляжа самолета расположены два основных колеса. Затем есть еще одно колесо в передней части самолета. Тормоза для колес подобны тормозам для автомобилей. Они управляются педалями, по одной на каждое колесо. Большинство шасси можно сложить в фюзеляж во время полета и открыть для посадки.

Части самолета — Крылья

У всех самолетов есть крылья. Части самолета — крылья. НАСА

У всех самолетов есть крылья. Крылья имеют форму с гладкой поверхностью.Крылья имеют изгиб, который помогает выталкивать воздух вверх быстрее, чем под крылом. Когда крыло движется, воздух, проходящий через верхнюю часть крыла, должен двигаться дальше, и он движется быстрее, чем воздух под крылом. Значит, давление воздуха над крылом меньше, чем под ним. Это производит подъем вверх. Форма крыльев определяет, насколько быстро и высоко может лететь самолет. Крылья называются аэродинамическими профилями.

Части самолета — закрылки

Закрылки и элероны соединены с задней частью крыльев.

Поверхности управления на шарнирах используются для рулевого управления и управления самолетом. Закрылки и элероны соединены с задней частью крыльев. Закрылки сдвигаются назад и вниз, чтобы увеличить площадь крыла. Они также наклоняются вниз, чтобы увеличить изгиб крыла. Предкрылки выдвигаются из передней части крыльев, чтобы пространство крыла было больше. Это помогает увеличить подъемную силу крыла на более медленных скоростях, таких как взлет и посадка.

Детали самолета — элероны

Элероны навешиваются на крылья.

Элероны шарнирно закреплены на крыльях и движутся вниз, выталкивая воздух вниз и заставляя крылья наклоняться вверх. Это сдвигает самолет в сторону и помогает ему поворачиваться во время полета. После приземления интерцепторы используются как воздушные тормоза, чтобы уменьшить оставшуюся подъемную силу и замедлить самолет.

Части самолета — хвост

Хвостовая часть в задней части самолета обеспечивает устойчивость. Части самолета — хвост. НАСА

Хвостовая часть в задней части самолета обеспечивает устойчивость. Плавник — это вертикальная часть хвоста.Руль в задней части самолета перемещается влево и вправо, чтобы контролировать движение самолета влево или вправо. Лифты находятся в задней части самолета. Их можно поднимать или опускать, чтобы изменить направление носа самолета. Самолет будет подниматься или опускаться в зависимости от направления движения лифтов.

Детали самолета — двигатель

Части самолета — двигатели. НАСА

Хвосты и крылья самолета: все под контролем? — Урок

.

Быстрый просмотр

Уровень оценки: 6 (5-7)

Требуемое время: 45 минут

Зависимость уроков:

Тематические области: Физические науки

Подпишитесь на нашу рассылку новостей

Резюме

Учащиеся узнают об управляющих поверхностях на хвосте и крыльях самолета, а также о технических испытаниях, в которых одна переменная изменяется, а другие остаются неизменными.Посредством соответствующей деятельности они сравнивают характеристики одного бумажного самолетика, изменяя его форму, размер и положение закрылков. Эта инженерная программа соответствует научным стандартам нового поколения (NGSS).

Инженерное соединение

Проектирование систем управления самолетом сложнее, чем систем управления для большинства других транспортных средств, потому что самолет может не только двигаться влево и вправо (рыскание), но также может двигаться по тангажу и крену.Чтобы справиться с этими дополнительными размерами, инженеры создают элероны, рули направления и рули высоты, чтобы обеспечить адекватное управление самолетом. Инженеры создают малогабаритные модели самолетов с этими рулевыми поверхностями, а затем испытывают их в аэродинамических трубах, чтобы выяснить возможности их конструкций.

Цели обучения

После этого урока учащиеся должны уметь:

• Спроектировать и сконструировать модель самолета.
• Измените самолет, чтобы попытаться улучшить его полет.
• Свяжите части бумажного самолетика с частями настоящего самолета.
• Объясните, почему тестирование моделей является важным этапом в процессе проектирования и сборки.

Образовательные стандарты

Каждый урок или действие TeachEngineering соотносится с одним или несколькими научными предметами K-12, образовательные стандарты в области технологий, инженерии или математики (STEM).

Все 100000+ стандартов K-12 STEM, охватываемых TeachEngineering , собираются, обслуживаются и упаковываются сетью стандартов достижений (ASN) , проект D2L (www.achievementstandards.org).

В ASN стандарты иерархически структурированы: сначала по источникам; например , по штатам; внутри источника по типу; например , естественные науки или математика; внутри типа по подтипу, затем по классу, и т. д. .

NGSS: научные стандарты нового поколения — наука

Ожидаемые характеристики NGSS
MS-ETS1-4. Разработайте модель для генерации данных для итеративного тестирования и модификации предлагаемого объекта, инструмента или процесса, чтобы можно было достичь оптимального дизайна.(6-8 классы) Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!
Нажмите, чтобы просмотреть другие учебные программы, соответствующие этим ожиданиям от результатов.
Этот урок посвящен следующим аспектам трехмерного обучения NGSS:
Наука и инженерная практика	Основные дисциплинарные идеи	Сквозные концепции
Разработайте модель для генерации данных для проверки идей о разработанных системах, включая те, которые представляют входы и выходы. Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваш отзыв!	Для тестирования решений важны всевозможные модели. Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваш отзыв! Итерационный процесс тестирования наиболее многообещающих решений и модификации того, что предлагается на основе результатов тестирования, приводит к большей доработке и, в конечном итоге, к оптимальному решению. Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваш отзыв!

Международная ассоциация преподавателей технологий и инженерии — Технология

• Студенты разовьют понимание и смогут выбирать и использовать транспортные технологии.(Оценки К — 12) Подробнее

  Посмотреть согласованную учебную программу

  Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

• Многие изобретения и инновации развивались с использованием медленных и методичных процессов испытаний и усовершенствований.(Оценки 6 — 8) Подробнее

  Посмотреть согласованную учебную программу

  Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

ГОСТ Предложите выравнивание, не указанное выше

Какое альтернативное выравнивание вы предлагаете для этого контента?

Рабочие листы и приложения

Посетите [www.teachengineering.org/lessons/view/cub_airplanes_lesson07], чтобы распечатать или загрузить.

Больше подобной программы

Взлет бумажных самолетиков

Студенты знакомятся с искусством конструирования самолетов через конструкции бумажных самолетиков. Цель состоит в том, чтобы студенты узнали о важных аспектах конструкции самолета и о том, как инженеры должны изменять свои конструкции для достижения успеха.

Самолеты из бумаги: строительство, тестирование и улучшение. Берегись!

Студенты изучают различные части самолета, включая крыло, закрылки, элероны, фюзеляж, кабину, пропеллер, спиннер, двигатель, хвост, руль направления, руль высоты. Затем каждый из них строит одну из четырех различных (предоставленных) конструкций бумажных самолетиков (на самом деле, планеров) с инструкциями, которые они тестируют в трех испытаниях…

Использование тяги, веса и контроля: запускайте меня в космос

В рамках продолжающейся сюжетной линии отряда «Ракеты» этот урок более подробно рассматривает космонавта Рохана, космонавту Тесс, их дочь Майю и их проблемы с выходом в космос, установкой спутников и исследованием неизведанных вод с помощью каноэ.Студенты знакомятся с идеями тяги, …

Да пребудет с тобой сила: Лифт

Учащиеся вновь обращаются к принципу Бернулли (представленному в уроке 1 раздела «Самолеты») и узнают, как инженеры используют этот принцип для проектирования крыльев самолета. Крылья самолета создают подъемную силу, изменяя давление воздуха вокруг них.Это первый из четырех уроков, посвященных изучению четырех ключевых сил во …

Предварительные знания

Полезно, но не обязательно: Знакомство с летными частями самолета — крыльями, элеронами, хвостом, рулем направления, рулем высоты, киля, закрылками, фюзеляжем, кабиной — как показано в уроке 6 раздела «Самолеты».

Введение / Мотивация

Кто разработал и пилотировал бумажный самолетик? Как это получилось? Это далеко зашло или проделало трюки? Как сделать наши бумажные самолетики лучше? Что значит «лучше»? (Поощряйте дискуссии о том, как заставить самолеты летать дальше, быстрее, с лучшим контролем и т. Д.)

(Нарисуйте самолет на классной доске или сделайте прозрачное изображение на рисунке 1. Просмотрите различные части самолета, которые важны для полета: крылья, элероны, хвост, руль направления, руль высоты, киль, закрылки, фюзеляж и кабину экипажа. .Мы называем подвижные части крыла или хвоста самолета , управляющие поверхности , которые являются частями самолета, которыми пилот может управлять из кабины. Эти детали самолетов будут важны для нас сегодня, поскольку мы проектируем и модифицируем наши собственные бумажные самолетики, чтобы они могли двигаться дальше.

Инженеров обучают конструировать мелкомасштабные модели, а затем тестировать их, чтобы сделать их лучше. Обычно они делают это снова и снова, чтобы добиться желаемого результата. Студенты могут провести собственный цикл проектирования с изменением переменных в практическом задании «Лучше по дизайну».Важной частью этого процесса является отслеживание каждого изменения конструкции и его влияния на летно-технические характеристики самолета. Улетает ли самолет дальше при смене одной части крыльев? Или он улетает дальше, когда модифицируют одну часть хвоста без модификации крыла?

Инженеры, проектирующие самолеты, испытывают свои модели в мощной аэродинамической трубе, а затем тщательно записывают и анализируют их результаты. Аэродинамическая труба позволяет им определить, спроектировали ли они самолет, который будет летать в разных условиях и с разной скоростью.Аэродинамическая труба также помогает им различать, как небольшие модификации самолета влияют на его полет.

Сегодня мы будем использовать простую конструкцию бумажного самолетика, которую мы модифицируем, а затем протестируем и запишем, насколько хорошо он летает. Затем мы изменим определенные детали на наших самолетах и ​​запишем наши наблюдения за тем, как каждое изменение влияет на летные возможности самолета.

Предпосылки и концепции урока для учителей

Конструкция крыла

Конструкция крыла одинакова для всех типов самолетов.Ранние изобретатели исследовали и экспериментировали с различными материалами для конструкции крыла самолетов. Большинство современных самолетов имеют полностью металлические крылья, в то время как многие старые самолеты имеют крылья из дерева и ткани.

Большинство конструкций крыла имеют два лонжерона, передний и задний. Передний лонжерон находится рядом с передней кромкой, а задний — примерно на две трети расстояния до задней кромки. В зависимости от конструкции полетных нагрузок некоторые цельнометаллические крылья имеют до пяти лонжеронов.Ребра — это части крыла, которые поддерживают покрытие и придают форму крыла. Эти ребра называются формирующими ребрами, и их основная цель — придать форму. Некоторые из них могут иметь дополнительную цель — выдерживать напряжение полета, и они называются ребрами сжатия. На рисунке 2 показана конструкция крыла.

Рис. 2. Структура крыла. Copyright

Copyright © U.S. Centennial of Flight Commission http://www.centennialofflight.gov

Хвостовая конструкция

Передняя неподвижная часть горизонтального оперения называется горизонтальным стабилизатором и используется для предотвращения крена самолета вверх или вниз.Задняя часть называется элеватором и обычно шарнирно прикреплена к горизонтальному стабилизатору. Руль высоты представляет собой подвижный аэродинамический профиль, который управляет движением носа самолета вверх и вниз. См. Рисунок 1 для схемы поверхностей управления и устойчивости самолета.

Вертикальное оперение разделено на вертикальный стабилизатор и руль направления. Передняя часть называется вертикальным стабилизатором и используется для предотвращения рыскания самолета вперед и назад. Принцип его действия очень похож на принцип действия глубокого киля (брус в самом низу корпуса лодки, к которому прикреплена рама) на парусной лодке, который помогает лодке перекатываться из стороны в сторону.В легких самолетах с одним двигателем он также служит для компенсации тенденции самолета к качению в направлении, противоположном направлению вращения воздушного винта.

Задняя часть вертикальной конструкции — руль направления. Это подвижный аэродинамический профиль, который используется для поворота самолета. Инженеры должны знать конструкцию крыльев при тестировании своих проектов. При проектировании и испытании самолетов инженеры совершают несколько испытательных полетов с крыльями различной конструкции. Руль и хвост также важны в конструкции большинства самолетов, почти как хвост воздушного змея, поскольку эти два компонента также сильно влияют на летные возможности.

Сопутствующие мероприятия

• Лучшее по дизайну — это упражнение фокусируется на исследовании конструкции бумажных самолетиков и изменении / контроле переменных в конструкции.

Закрытие урока

(После завершения соответствующего действия проведите обсуждение в классе, используя следующие подсказки.) Расскажите о процессе инженерного проектирования. Какие шаги? (Ответ: мозговой штурм, проектирование, создание модели, тестирование, изменение дизайна, повторное тестирование, повторное изменение дизайна и т. Д.

(Обратитесь к эскизу самолета, нарисованному или изображенному на доске в классе.) Назовите мне части самолета, которые важны для его полета и управления его полетом.

Что мы изменили в наших самолетах, чтобы они летели по-другому? Какие изменения заставили одни самолеты летать дальше других? (Предложите студентам использовать словарные термины для описания частей бумажных самолетиков, которые они изменили.Ожидайте, что большинство студентов изменили и протестировали элероны, рули направления, закрылки и / или рули высоты, чтобы их самолеты летели дальше и с большей управляемостью.)

Словарь / Определения

элерон: подвижная наружу часть крыла самолета, которая используется для поворота. Элероны самолета движутся в противоположных направлениях (один вверх, один вниз).

кабина: пространство в фюзеляже самолета для пилота и пассажиров.В некоторых самолетах это просто пилот и второй пилот.

Руль высоты: подвижная горизонтальная часть хвостового оперения, которая заставляет нос самолета перемещаться вверх и вниз.

закрылок: подвижная часть крыла самолета, ближайшая к фюзеляжу. Закрылки самолета перемещаются в том же направлении (вниз), увеличивая подъемную силу крыла и позволяя самолету лететь медленнее, при этом создавая достаточную подъемную силу, чтобы оставаться в воздухе.

Фюзеляж: центральная часть корпуса самолета, в которой размещаются экипаж, пассажиры или груз.

горизонтальный стабилизатор: горизонтальная поверхность, прикрепленная к кормовой части фюзеляжа, которая используется для балансировки самолета.

шасси: часть самолета, которая поддерживает его на земле. Расположен под самолетом. Состоит из колес и амортизаторов. Часто перемещался внутри самолета во время полета.

пропеллер: вращающаяся лопасть, расположенная на передней части самолета. Двигатель вращает пропеллер, который впоследствии тянет самолет по воздуху.

руль направления: подвижная вертикальная часть хвостового оперения, контролирующая поперечное движение.

Крыло: часть самолета, которая обеспечивает подъемную силу и поддерживает большую часть (если не все) веса и содержимого самолета во время полета.

Оценка

Оценка перед уроком

Мозговой штурм: Предложите учащимся выдвинуть ряд возможных идей о конструкции самолета.Поощряйте все идеи и препятствуйте критике на этом этапе.

• Как сделать самолеты лучше? Что значит «лучше»? (Поощряйте дискуссии о том, как заставить самолеты летать дальше, быстрее, с лучшим контролем и т. Д.)

Оценка после введения

Вопрос / ответ: Задайте студентам вопросы и попросите их поднять руки, чтобы ответить. Напишите ответы на доске.

• Для чего авиакосмические инженеры используют аэродинамические трубы? (Ответ: Чтобы проверить конструкцию их самолетов, чтобы они лучше летали.)
• Какая часть самолета является фюзеляжем? (Ответ: Центральная часть корпуса самолета, в которой размещается экипаж, пассажиры или груз.)
• Всегда ли инженеры тестируют модель конструкции перед тем, как построить настоящую? (Ответ: Да, инженеры могут многократно тестировать модель, прежде чем довести ее конструкцию до их соответствия требованиям.)
• Какие части самолета вы можете изменить, если ваш самолет летит не так далеко, как необходимо? (Ответ: Любая часть. Примите все ответы от частей самолета, которые были рассмотрены на вводной диаграмме.Напомните учащимся, что они хотят изменять только одну часть за раз, чтобы они могли сделать логические выводы.)

Итоги урока Оценка

Инженерный отчет: Попросите учащихся написать краткие отчеты своей «компании» о своих новых моделях бумажных самолетиков. Попросите их включить в свои отчеты следующее:

• Название их модели бумажного самолетика.
• Как далеко летит бумажный самолетик.
• Какие изменения они внесли в бумажный самолетик, чтобы улучшить его характеристики.
• Почему компании следует подумать о создании своей конструкции самолета.
• Фотография (рисунок) их самолета.

Pass the Buck: В группах по четыре человека попросите учащихся провести мозговой штурм, чтобы спроектировать идеальный бумажный самолетик. Сначала назначьте одного студента в группе записывающим. Тогда пусть кто-нибудь поделится идеей. Затем другой человек в группе предлагает идею, основанную на первой. Обойдите группу таким образом, пока все ученики не наберут достаточно идей, чтобы составить план.Когда они закончат, попросите их поделиться своими идеями с классом. (Это также может быть забавным упражнением для всего класса!)

Мероприятия по продлению урока

Раздайте учащимся раздаточный материал «Как управляется самолет», чтобы помочь им узнать больше о том, как управляют самолетом. Этот раздаточный материал содержит информацию о поверхностях управления и помогает учащимся модифицировать свои бумажные самолетики, заставляя их двигаться вверх / вниз и влево / вправо.

Предложите студентам исследовать самолеты в Интернете. Возможно, им захочется начать с Руководства по аэронавтике для начинающих Исследовательского центра Гленна НАСА по адресу http://www.grc.nasa.gov/WWW/K-12/airplane/.

Рекомендации

Нортингтон, Дэррил Б. Эволюция маленького самолета . http://vestibule13.20m.com/ezine/northington.htm

Левин, Дэвид и Харт, Дэн. Подъем и перетаскивание .Отправлено 30 сентября 2010 г. NOVA, PBS Online, автор: WGBH. http://www.pbs.org/wgbh/nova/xplanes/airborne.html

Стерн, Дэвид П. Основы авиации . Последнее обновление: 22 сентября 2004 г. (22c) Полет на самолете, Центр космических полетов Годдарда, НАСА. http://www-spof.gsfc.nasa.gov/stargaze/Sflight.htm

Авторские права

© 2004 Регенты Университета Колорадо

Авторы

Том Рутковски; Алекс Коннер; Джеффри Хилл; Малинда Шефер Зарске; Джанет Йоуэлл

Программа поддержки

Комплексная программа преподавания и обучения, Инженерный колледж, Университет Колорадо в Боулдере

Благодарности

Содержание этой учебной программы по электронной библиотеке было разработано за счет грантов Фонда улучшения высшего образования (FIPSE), U.S. Департамент образования и Национальный научный фонд (грант ГК-12 № 0338326). Однако это содержание не обязательно отражает политику Министерства образования или Национального научного фонда, и вам не следует предполагать, что оно одобрено федеральным правительством.

Последнее изменение: 19 января 2021 г.

G-V КАК мы назовем наш самолет?

Кому не нравится смотреть на самолет и узнавать его название, когда они собираются сесть в самолет? Многие наши клиенты любят отмечать все самолеты, на которых они летали, а энтузиасты с удовольствием обсуждают нашу регистрацию и необычные прозвища.Наши самолеты стали такой важной частью нашего бренда, что всякий раз, когда мы получаем новый самолет в нашем парке, его особая принадлежность привлекает много внимания. В эту субботу наш блестящий новый Airbus A350 прилетает с завода Airbus в Тулузе. Его регистрация — G-VLUX, и в соответствии с истинными традициями Virgin Atlantic, он также имеет уникальное имя; Красный вельвет. Мы поймем, что это значит через минуту. Но почему мы вообще даем названия нашим самолетам? И откуда взялась эта странная традиция, кто выбирает имена и как они связаны с регистрацией?

Что в имени?

Прежде чем мы перейдем к названию, давайте поговорим о регистрации самолетов.Они уникальны для каждого самолета, с британской регистрацией, начинающейся с G-, за которой следуют четыре буквы. На всех самолетах Virgin Atlantic буква V является первой из этих четырех букв, поэтому G-VXXX. Нашим самым первым самолетом, который поднялся в небо в июне 1984 года, был Boeing 747 с регистрационным номером G-VIRG. В то время гигантская надпись «Virgin», написанная на хвостовом плавнике, была самой крупной версией знаменитого логотипа, но Ричард также настоял на внесении еще одного штриха в ливрею. Будучи новичком в мире авиации, ему не нравилось, как все вокруг него называли G-VIRG «Romeo Golf»; стандартно наша отрасль относится к самолету (по двум последним буквам его регистрации).Он хотел привнести немного индивидуальности во флот и попросил назвать наш первый самолет Maiden Voyager. Намного лучше. Это небольшое прикосновение сохранилось на протяжении всей нашей истории, задолго до появления красных двигателей и нашей знаменитой иконы летающей леди.

Именование самолетов для нас не уникально. Несколько других авиакомпаний делают это, но они, как правило, называют свои имена в честь известных людей или достопримечательностей и городов своей страны. Мы всегда старались делать это с чуть большим размахом и весельем. В конце концов, наши самолеты будут летать по миру еще много лет, их увидят миллионы и появятся на бесчисленных фотографиях.

Чтобы узнать больше о процессе выбора названий самолетов, мы поговорили с Лиз Ист из нашей группы разработчиков. «Как только у нас будет подтвержденный заказ на новые самолеты, внутренней команде брендов будет дана задача изучить как потенциальные имена, так и регистрации. Это немного сложный процесс и не так просто, как просто придумать список забавных имен (хотя это помогает!). Как я уверен, вы заметили, мы всегда стараемся установить связь между регистрацией самолета и названием.Нет смысла придумывать красивое имя, если нет доступной регистрации, которая бы с ним работала.

При всех наших регистрациях, начиная с G-V, остается три буквы, с которыми можно играть. Иногда мы можем написать слово, начинающееся с буквы V — например, G-VAST, Божья коровка. Но в большинстве случаев у нас есть всего три буквы, чтобы связать имя. Кроме того, последние две буквы будут уникальным позывным самолета, поэтому не могут совпадать с двумя последними буквами любой другой регистрации во флоте Virgin Atlantic.Смотри, я же говорил тебе, что это сложно! »

Где все это началось?

Довольно много авиационного жаргона унаследовали от мира судоходства. Капитаны, левый, правый борт и галеры, и это лишь некоторые из них. Даже воздушные мосты, с которых вы садитесь, иногда называют причалами. И, конечно же, у всех кораблей есть имена, чаще всего женские. Никто не знает, когда и почему люди начали их называть. Вероятно, это было связано с количеством времени, проведенным моряками на борту, и эмоциональной привязанностью, которую они развили к своим временным домам.

Именование самолетов появилось очень рано из морского мира. Подумайте, Райт Флайер, Мемфис Белль или Дух Сент-Луиса. Для авиакомпаний практика присвоения имен самолетам также восходит к временам летающих лодок. В этот период Pan Am начала называть все свои самолеты «Клипперс»; традиция, которая продолжалась до тех пор, пока они не прекратили свою деятельность. Однако имена на самолетах не имеют никакого практического значения. На земле они по-прежнему известны по двум последним буквам регистрации, а когда они в пути, у них есть собственный позывной, который используется для идентификации и связи с авиадиспетчерской службой — обычно это некоторые вариации номера рейса.

Так зачем же продолжать называть наши самолеты? Мы невероятно привязаны к нашему самолету, точно так же, как некоторые привязываются к любимой машине или байку. У каждого есть своя история, особенности и воспоминания, и клиенты часто говорят нам название самолета, на котором они летели в медовый месяц или отпуск своей мечты. Они — дети-плакаты нашей авиакомпании, которые фигурируют в миллионах праздничных снимков и постов в Instagram. Это все так необходимое развлечение. Частично это пытается определить связь между регистрацией и именем.Иногда это просто; G-VSPY, мисс Манипенни. Иногда это не так очевидно; G-VMAP, West End Girl, названная в честь песни Pet Shop Boys и довольно слабая связь с компасом карты. А есть те, которые вообще не имеют смысла G-VXLG, Ruby Tuesday.

Наши имена вдохновлены музыкой, фильмами, литературой, едой, рифмованным сленгом кокни и многим другим, особенно если есть связь с британцами. Иногда мы оглядываемся на предыдущие названия списанных самолетов, которые слишком хороши, чтобы больше их не использовать.Обычно создается длинный список, затем мы проверяем, есть ли подходящие регистрации для сопоставления, прежде чем сузить его до тех, которые выделяются больше всего. Это может быть сложно, когда ты привязываешься к каким-то именам, но всегда есть следующий раз!

Еще несколько фактов о названиях наших самолетов:

• Почему женщины? Это также относится к доставке. Большинство лодок имеют женские имена и упоминаются в женском роде (она отправляется в плавание). Это могло произойти из европейских языков, где предметам часто дается пол.Но опять же, на самом деле никто не знает, поэтому мы списываем это на традицию.
• Хотя мы не проводим щедрых церемоний разбивания бутылок шампанского, как в судоходной отрасли, два наших самолета были названы королевскими особами. В 1993 году принцесса Диана присоединилась к Ричарду в нашем ангаре в Хитроу, чтобы представить Airbus A340-300 Lady in Red. А в 2004 году, посетив завод Airbus в Тулузе, королева назвала G-VEIL Королевой небес.
• Когда G-VWOW был назван Cosmic Girl в 2001 году, мы не могли предсказать, как это имя станет популярным 14 лет спустя.После ухода из службы пассажирских перевозок Cosmic Girl стала платформой для запуска спутников Virgin Orbit.
• Единственным самолетом, который не соответствовал образцу G-Vxx, был G-TKYO, Maiden Japan, один из наших первых Боинг 747
Номер
• G-VATL был назван в результате внутреннего конкурса сотрудников. Выигрышное имя, мисс Китти.
• В 2006 году мы провели аукцион eBay, чтобы назвать один из наших самолетов Airbus A340-600 сроком на год. Выигравшая ставка была на сумму 10 000 фунтов стерлингов, и Хини назвал самолет Эммелин Хини в честь своей новорожденной дочери.Это оказалось хорошей инвестицией, потому что это имя все еще украшает самолет 13 лет спустя. Мы будем рады услышать от Эммелин, если кто-нибудь ее знает. G-VYOU должен выйти на пенсию в конце этого года.
• За эти годы было несколько временных переименований самолетов в целях рекламы. Клаудия Шиффер переименовала G-VSHY в Cloudia Nine. У нас были Spice One, названные Spice Girls, и «Остин Пауэрс», 747-й, названный в честь киногероя Остина Пауэрса.
• Все воздушные суда — самолеты, вертолеты и воздушные шары — имеют регистрацию, и после того, как регистрация была использована, ее уже нельзя будет использовать снова, даже если самолет списан.
• Единственным самолетом, которому присвоено мужское имя, был Spirit of Sir Freddie, чтобы признать помощь и совет, которые сэр Фредди Лейкер дал Ричарду во время скандала с грязными уловками BA.
• У нас есть два имени в память о коллегах, которых больше нет с нами — Forever Young и Olivia-Rae
• Четыре рок-н-ролла уделили честь присвоить имена двум самолетам. «Битлз» с Пенни Лейн и Земляничными полями; Abba с Dancing Queen и (вскоре) Mamma Mia; The Rolling Stones с Руби Вторник и Женщина Хонкитонк и Дэвид Боуи с Леди Стардаст и Мечтой Джинни.
• В идеале ни одно из двух воздушных судов во флоте не должно иметь одинаковые последние буквы регистрации, так как это приведет к путанице с позывными. У нас есть G-VNAP и G-VMAP, поэтому их можно назвать «Alpha Papa». Однако один из них — это Боинг 787, а другой — А340, который вскоре должен выйти из эксплуатации, что решит проблему.
• У каждого в авиакомпании есть любимое название самолета. Наш любимый? Рубиновый вторник. В нем есть все: рок-н-ролльная песня, всплеск красного цвета и, конечно же, название нашего блога.Другой Руби во флоте — G-VYUM, Руби Мюррей (Руби была очень успешной певицей из Белфаста в 1950-х годах, имя которой стало известно как рифмованный сленг для карри).

Итак, вернемся к нашему новому Airbus G-VLUX Red Velvet. Неужели это название не в честь корейской девичьей группы? Конечно, нет. Вместо «LUX» читать «роскошь», а затем думать о чем-то красном и роскошном. Его можно выбрать примерно в три часа дня, он назван в честь восхитительного угощения — красного бархатного торта.Еще неизвестно, создаст ли Эрик Ланлард специальную версию для полетов на борту. Нам не терпится узнать, что придумает наша команда дизайнеров дальше.

Отметьте один из наших самолетов из своего списка, посетив наш веб-сайт, чтобы забронировать рейс. Наши первые два великолепных новых Airbus A350, Red Velvet и Mamma Mia, теперь доступны для бронирования на рейсах в Нью-Йорк.

самолет | Определение, типы, механика и факты

На самолет, выполняющий прямой и горизонтальный безускоренный полет, действуют четыре силы.(При повороте, нырянии или полете с набором высоты в игру вступают дополнительные силы.) Эти силы являются подъемной силой, направленной вверх; лобовое сопротивление, замедляющая сила сопротивления подъемной силе и трению летательного аппарата, движущегося по воздуху; вес — нисходящее влияние гравитации на самолет; и тяга — сила, действующая вперед, создаваемая двигательной установкой (или, в случае летательного аппарата без двигателя, за счет силы тяжести для преобразования высоты в скорость). Сопротивление и вес — это элементы, присущие любому объекту, включая самолет.Подъемная сила и тяга — это искусственно созданные элементы, которые позволяют летательному аппарату летать.

Чтобы понять подъемную силу, сначала необходимо понять аэродинамический профиль, который представляет собой конструкцию, предназначенную для получения реакции на его поверхность со стороны воздуха, через который он движется. Ранние аэродинамические поверхности обычно имели немного больше, чем слегка изогнутую верхнюю поверхность и плоскую нижнюю поверхность. С годами профили были адаптированы для удовлетворения меняющихся потребностей. К 1920-м годам крыловые профили обычно имели закругленную верхнюю поверхность, причем наибольшая высота достигалась в первой трети хорды (ширины).Со временем как верхняя, так и нижняя поверхности изгибались в большей или меньшей степени, а самая толстая часть профиля постепенно отодвигалась назад. По мере роста воздушной скорости возникла потребность в очень плавном прохождении воздуха над поверхностью, что было достигнуто в аэродинамическом профиле с ламинарным потоком, где изгиб был дальше назад, чем требовала современная практика. Сверхзвуковой самолет потребовал еще более радикальных изменений формы крыла, некоторые из них утратили округлость, которая раньше ассоциировалась с крылом, и имели форму двойного клина.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишись сейчас

При движении вперед в воздухе профиль крыла получает полезную для полета реакцию от воздуха, проходящего над его поверхностью. (В полете аэродинамический профиль крыла обычно создает наибольшую подъемную силу, но пропеллеры, хвостовые поверхности и фюзеляж также функционируют как аэродинамические поверхности и создают различную подъемную силу.) В 18 веке швейцарский математик Даниэль Бернулли обнаружил, что если скорость воздуха увеличивается над определенной точкой профиля, давление воздуха уменьшается.Воздух, текущий по изогнутой верхней поверхности аэродинамической поверхности крыла, движется быстрее, чем воздух, текущий по нижней поверхности, уменьшая давление сверху. Более высокое давление снизу толкает (поднимает) крыло вверх в область более низкого давления. Одновременно воздух, протекающий по нижней стороне крыла, отклоняется вниз, обеспечивая равную и противоположную реакцию Ньютона и внося свой вклад в общую подъемную силу.

Подъемная сила, создаваемая аэродинамическим профилем, также зависит от его «угла атаки», то есть его угла относительно ветра.И подъемную силу, и угол атаки можно сразу же, если грубо продемонстрировать, высунув руку в окно движущегося автомобиля. Когда рука развернута к ветру, ощущается сильное сопротивление и создается небольшая «подъемная сила», так как за кистью имеется турбулентная область. Отношение подъемной силы к лобовому сопротивлению низкое. Когда руку держат параллельно ветру, сопротивление гораздо меньше и создается умеренная подъемная сила, турбулентность сглаживается и соотношение подъемной силы и сопротивления становится лучше.Однако, если руку слегка повернуть так, чтобы ее передний край был поднят до большего угла атаки, подъемная сила увеличится. Это благоприятное увеличение отношения подъемной силы к лобовому сопротивлению создаст тенденцию для руки «взлетать» вверх и снова. Чем больше скорость, тем больше будет подъемная сила и сопротивление. Таким образом, общая подъемная сила связана с формой крыла, углом атаки и скоростью, с которой крыло движется по воздуху.

Вес — это сила, действующая противоположно подъемной силе.Таким образом, конструкторы стараются сделать самолет как можно более легким. Поскольку все конструкции самолетов имеют тенденцию к увеличению веса в процессе разработки, у современного персонала аэрокосмической техники есть специалисты в этой области, контролирующие вес с самого начала проектирования. Кроме того, пилоты должны контролировать общий вес, который разрешено перевозить воздушному судну (с учетом пассажиров, топлива и груза), как по количеству, так и по местоположению. Распределение веса (т. Е. Контроль центра тяжести летательного аппарата) так же важно с аэродинамической точки зрения, как и величина переносимого веса.

Тяга, сила, действующая вперед, противоположна сопротивлению, так как подъемная сила противоположна весу. Тяга достигается за счет ускорения массы окружающего воздуха до скорости, превышающей скорость самолета; равная и противоположная реакция — это движение самолета вперед. В самолетах с возвратно-поступательным или турбовинтовым двигателем тяга возникает из движущей силы, вызванной вращением винта, а остаточная тяга создается выхлопом. В реактивном двигателе тяга возникает из движущей силы вращающихся лопастей турбины, сжимающей воздух, который затем расширяется за счет сгорания введенного топлива и выпускается из двигателя.В самолетах с ракетными двигателями тяга возникает за счет равной и противоположной реакции на горение ракетного топлива. В планере высота, достигнутая механическими, орографическими или тепловыми методами, преобразуется в скорость посредством силы тяжести.

Противодействие тяговому усилию оказывает сопротивление, которое состоит из двух элементов. Паразитное сопротивление — это сопротивление формы (из-за формы), трение кожи, интерференция и все другие элементы, которые не способствуют подъемной силе; индуцированное сопротивление — это сопротивление, создаваемое в результате создания подъемной силы.

Паразитное сопротивление увеличивается с увеличением воздушной скорости. Для большинства полетов желательно свести к минимуму лобовое сопротивление, и по этой причине значительное внимание уделяется оптимизации формы самолета путем устранения как можно большего количества элементов, вызывающих сопротивление (например, закрывая кабину навесом, убирая шасси с помощью клепки заподлицо, а также покраски и полировки поверхностей). Некоторые менее очевидные элементы сопротивления включают относительное расположение и площадь поверхностей фюзеляжа и крыла, двигателя и оперения; пересечение поверхностей крыла и оперения; непреднамеренная утечка воздуха через конструкцию; использование лишнего воздуха для охлаждения; и использование индивидуальных форм, вызывающих локальное разделение воздушного потока.

Индуцированное сопротивление возникает из-за того, что элемент воздуха, отклоненный вниз, не является вертикальным по отношению к траектории полета, а слегка наклонен назад от нее. Чем больше угол атаки, тем больше и сопротивление; в критической точке угол атаки может стать настолько большим, что воздушный поток прерывается над верхней поверхностью крыла, и подъемная сила теряется, а сопротивление увеличивается. Это критическое состояние называется срывом.

Подъемная сила, лобовое сопротивление и сваливание по-разному зависят от формы крыла в плане.Эллиптическое крыло, подобное тому, которое использовалось на истребителе Supermarine Spitfire времен Второй мировой войны, например, в то время как аэродинамически идеальное для дозвукового самолета, имеет более нежелательный рисунок сваливания, чем простое прямоугольное крыло.

Supermarine Spitfire

Supermarine Spitfire, лучший британский истребитель с 1938 года до Второй мировой войны.

Quadrant / Flight

Аэродинамика сверхзвукового полета сложна. Воздух сжимаем, и по мере увеличения скорости и высоты скорость воздушного потока над летательным аппаратом начинает превышать скорость летательного аппарата по воздуху.Скорость, с которой эта сжимаемость влияет на самолет, выражается как отношение скорости самолета к скорости звука, называемое числом Маха в честь австрийского физика Эрнста Маха. Критическое число Маха для летательного аппарата определяется как такое, при котором в некоторой точке самолета воздушный поток достигает скорости звука.

При числах Маха, превышающих критическое число Маха (то есть скорости, при которых воздушный поток превышает скорость звука в определенных точках планера), происходят значительные изменения сил, давления и моментов, действующих на крыло и фюзеляж вызван образованием ударных волн.Одним из наиболее важных эффектов является очень сильное увеличение сопротивления, а также уменьшение подъемной силы. Первоначально конструкторы стремились достичь более высоких критических чисел Маха, создавая самолеты с очень тонкими профилями крыла и горизонтальных поверхностей, а также обеспечивая как можно более высокое отношение тонкости (длины к диаметру) фюзеляжа. Соотношение толщины крыла (толщина крыла, деленная на его ширину) составляло от 14 до 18 процентов на типичных самолетах 1940–45 годов; в более поздних струях это соотношение было уменьшено до менее 5 процентов.Эти методы задерживали локальный воздушный поток, достигающий 1,0 Маха, что позволяло несколько более высокие критические числа Маха для самолета. Независимые исследования, проведенные в Германии и США, показали, что достижение критического значения Маха можно отложить еще больше, если отвести крылья назад. Стреловидность крыла была чрезвычайно важна для разработки немецкого Мессершмитта Me 262 времен Второй мировой войны, первого действующего реактивного истребителя, а также для послевоенных истребителей, таких как североамериканский F-86 Sabre и советский МиГ-15. Эти истребители работали на высоких дозвуковых скоростях, но конкурентное давление на разработку требовало самолетов, которые могли бы работать на околозвуковых и сверхзвуковых скоростях.Мощность реактивных двигателей с форсажными камерами делала эти скорости технически возможными, но конструкторам все еще мешал огромный рост лобового сопротивления в околозвуковой области. Решение заключалось в увеличении объема фюзеляжа перед крылом и за ним и его уменьшении возле крыла и хвоста, чтобы создать площадь поперечного сечения, которая более приближалась к идеальной площади для ограничения трансзвукового сопротивления. Раннее применение этого правила привело к появлению «осиной талии», как у Convair F-102. В более поздних реактивных самолетах применение этого правила не так очевидно в плане самолета.

Реактивный истребитель F-86

Североамериканская авиация Реактивный истребитель F-86, вступивший в строй в 1949 году. Во время корейской войны F-86 противостояли МиГ-15 советской постройки в первом крупномасштабном боевом истребителе в истории.

Музей ВВС США

Боинг: маленькие хвосты, большие открытия

Испытания могут привести к изменениям конструкции, повышению топливной экономичности

15 мая 2015 г.

в области Окружающая среда, Технологии

Технология, называемая активным управлением потоком, которая тестируется на самолете ecoDemonstrator 757 (показан здесь), может привести к уменьшению вертикального оперения.Белые насадки на хвосте представляют собой конусы с расширением в виде кисточки, что позволяет исследователям увидеть, насколько плавным является поток воздуха вокруг хвоста.

Боинг

Хвост самолета безошибочен: элегантный, большой и часто неповоротливый. Но что, если уменьшение его размера может привести к более эффективному авиаперелету?

Серия тестов ecoDemonstrator 757, завершившихся в прошлом месяце, пытается ответить на этот вопрос.

«Это самая крутая часть — это действительно может оказать большое влияние на наши продукты», — сказал Эд Уэлен, менеджер проекта Boeing Research & Technology.«Благодаря этой технологии в конструкции самолета могут произойти значительные изменения, и мы фактически демонстрируем это».

Испытания являются результатом многолетней совместной работы компаний Boeing и NASA в рамках проекта экологически ответственной авиации. За исключением запатентованной технологии Boeing, знания НАСА, полученные в сотрудничестве с Boeing в результате исследований ecoDemonstrator, будут доступны для общественного пользования.

Испытания, посвященные технологии, называемой активным контролем потока, проводятся в рамках программы Boeing ecoDemonstrator.Программа тестирует и ускоряет технологии, которые улучшают экологические показатели авиации за счет снижения расхода топлива, выбросов углерода и шума.

В апреле шесть полетов ecoDemonstrator 757 тестировали активное управление потоком — технологию, которая, по словам представителей программы, может привести к уменьшению хвостовой части на 17 процентов. Это снизит лобовое сопротивление примерно на 0,5 процента, а также уменьшит вес хвостовой части, что снизит расход топлива и выбросы углерода самолетом.

Технология проверяет теорию о том, что возбуждение воздушного потока над рулем с помощью небольших струй воздуха увеличит его эффективность и что меньший руль направления может быть столь же эффективным, как и больший, в будущем, если самолет будет использовать эту систему воздушного потока.

Вертикальное оперение самолета используется для управления самолетом, особенно во время взлета, посадки и в редких случаях отказа двигателя. Когда он усердно работает в таких ситуациях, воздух проходит через хвост, но не может течь по поверхности, когда угол поворота хвоста или руля становится слишком крутым, что приводит к разделению воздуха. Это приводит к сопротивлению и меньшей боковой силе для управления направлением. Значительно меньшего размера хвоста достаточно для обеспечения устойчивости и управляемости во время крейсерского полета.

«Вы всегда платите штраф за лобовое сопротивление и вес, чтобы эта конструкция была в самолете», — сказал Уэлен. «Идея активного управления потоком состоит в том, что вы могли бы физически сделать хвост меньше и при этом получить ту же производительность, что и больший хвост».

Активный контроль потока проверяет, может ли он предотвратить разделение воздуха, создавая меньшее сопротивление, большую подъемную силу и более эффективную поездку.

Технология, установленная на правой стороне хвостового оперения, состоит из уникальной системы воздушного потока, разработанной Boeing и NASA.В нем используется вспомогательная силовая установка, которая заставляет воздух подниматься и опускаться по бокам хвоста и над рулем направления. Это предотвращает ухудшение характеристик или отделение воздуха при больших отклонениях руля направления.

Система может быть непрактичной для самолета, находящегося в эксплуатации, но испытания, проведенные на разных высотах и ​​в различных условиях полета, успешно продемонстрировали основную концепцию. Boeing и NASA изучат обширные данные, чтобы определить следующие шаги и будущую жизнеспособность технологии.

Помимо этого приложения, активное управление потоком изучается для нескольких других приложений, включая системы с высоким подъемом, лопасти ротора и впускные отверстия.

С 2011 года в рамках программы ecoDemonstrator было протестировано более 40 новых технологий на самолетах 737-800 American Airlines в 2012 году, 787 Dreamliner, принадлежащем Boeing, в 2014 году и 757.

Кэтрин Земцефф и Брет Йенсен

На этом изображении показаны два крупным планом конусов на хвосте ecoDemonstrator. Слева конусы трепещут из-за турбулентного потока воздуха над ними. Справа, после включения активного управления потоком, конусы выстраиваются в линию, отражая более плавный воздушный поток, создаваемый активным управлением потоком.

Боинг Самолет

: части самолета

Самолет состоит из шести основных частей: фюзеляжа, крыльев, стабилизатора (или хвостового оперения), руля направления, одного или нескольких двигателей и шасси. Фюзеляж — это основной корпус машины, обычно обтекаемой формы. Обычно он содержит оборудование управления, а также место для пассажиров и груза. Крылья являются основными опорными поверхностями. Современные самолеты представляют собой монопланы (самолеты с одним крылом) и могут быть с высокорасположенным, средним или низкорасположенным крылом (относительно нижней части фюзеляжа).На задней кромке крыльев расположены вспомогательные шарнирные поверхности, известные как элероны, которые используются для получения бокового управления и поворота самолета.

Подъемная сила самолета или сила, поддерживающая его в полете, в основном является результатом прямого воздействия воздуха на поверхности крыльев, которое вызывает ускорение воздуха вниз. Подъемная сила меняется в зависимости от скорости, при этом существует минимальная скорость, на которой можно поддерживать полет. Это известно как скорость сваливания. Поскольку скорость так важна для поддержания подъемной силы, объекты, такие как топливные баки и двигатели, которые выносятся за пределы фюзеляжа, заключены в конструкции, называемые гондолами или гондолами, чтобы уменьшить сопротивление воздуха (тормозящая сила воздуха, когда самолет движется через него. ).

Курсовая устойчивость обеспечивается хвостовым оперением, неподвижным вертикальным профилем в задней части самолета. Стабилизатор, или хвостовое оперение, представляет собой неподвижный горизонтальный профиль в задней части самолета, используемый для подавления нежелательных движений по тангажу. К задней части стабилизатора обычно навешиваются рули высоты, подвижные вспомогательные поверхности, которые используются для создания управляемой качки. Руль направления, обычно в задней части хвостового оперения, представляет собой подвижный вспомогательный аэродинамический профиль, который обеспечивает рыскание (поворот вокруг вертикальной оси) в нормальном полете.Задний набор аэродинамических поверхностей называется оперением или хвостовым оперением. У некоторых самолетов есть дополнительные закрылки рядом с элеронами, которые можно опустить во время взлета и посадки, чтобы увеличить подъемную силу за счет увеличения сопротивления. На некоторых самолетах шарнирные органы управления заменены интерцепторами, которые представляют собой выступы, выступающие из профилей.

Двигатели самолетов могут быть классифицированы как винтовые, реактивные, турбореактивные или ракетные. Большинство двигателей изначально были поршневыми двигателями внутреннего сгорания с воздушным или жидкостным охлаждением.

No related posts.