Конструирование самолетов с вертикальным взлетом и посадкой сопряжено с большими трудностями, связанными с необходимостью создания легких двигателей, управляемостью на околонулевых скоростях и др.
В настоящее время известно много проектов схем самолетов вертикального взлета и посадки, многие из которых уже воплощены в реальные аппараты.
Несущие винты. На вертолетах применяют три типа несущих винтов, различие которых заключается в способах крепления лопасти к втулке и втулки к валу:
несущий винт с креплением каждой лопасти к втулке при помощи горизонтального, вертикального и осевого шарниров. Такой винт называют несущим винтом с шарнирным креплением лопастей;
Если для большинства типов самолетов установилась монопланная схема, то для вертолетов из большого разнообразия различных схем практика до сих пор не отобрала наиболее рациональную.
Классифицировать схемы вертолетов можно по самым различным признакам, например по виду привода несущего винта, по числу винтов, по их расположению и т. д., однако удобнее всего исходить из метода компенсации реактивного момента несущего винта. По этому признаку можно назвать шесть основных схем: одновинтовая схема с рулевым (хвостовым) винтом; двухвинтовая соосная схема; двухвинтовая продольная схема; двухвинтовая поперечная схема; многовинтовая схема;
схема с реактивными двигателями (или соплами), установленными на лопастях несущего винта.
Известно, что организм человека способен поддерживать нормальную жизнедеятельность в течение длительного времени только при сохранении определенных условий окружающего микроклимата. С подъемом на высоту уменьшается давление воздуха, понижается его температура и плотность и, хотя процентное содержание кислорода в атмосферном воздухе почти не меняется, его парциальное давление падает. При кислородном голодании появляется
головная боль, уменьшается быстрота реакции, ухудшается деятельность органов слуха и зрения, нарушается процесс пищеварения и т. п. При значительном и длительном кислородном голодании возможны обморок и смерть.
Образование во время полета на поверхности различных частей самолета ледяных наростов представляет большую опасность. Обледенение уменьшает подъемную силу самолета и увеличивает его лобовое сопротивление, мешает работе органов управления, ухудшает пилотам видимость, увеличивает вибрацию и нагрузку отдельных элементов планера. Вызывая увеличение потребной для полета мощности, обледенение приводит к снижению располагаемой мощности вследствие уменьшения проходного сечения воздухозаборников двигателей и значительных потерь скоростного напора воздуха, поступающего в двигатель.
В зависимости от вида применяемой энергии наибольшее распространение получили системы, использующие:
электрическую энергию (электродвигательный привод, электромагнитный привод);
энергию сжатого воздуха (пневматический привод); энергию жидкости, подаваемой под давлением (гидравлический привод).
Кроме того, могут быть применены энергия взрыва (пиротехнический привод), энергия встречного потока воздуха, энергия натяжения пружин, запас кинетической энергии и пр.
В ряде случаев возможно применение смешанных систем, в которых используются одновременно различные виды энергии, например, в электропневматическом приводе используется энергия сжатого воздуха и электрическая.
На всех летательных аппаратах широкое применение находит электрическая энергия. Достаточно указать, что мощность, потребная для одновременного приведения в действие электрооборудования современного тяжелого самолета, достигает нескольких сот киловатт, общая длина проводов — до 100 км, а общий вес — нескольких тонн.
Широкое применение электрической энергии вызвано тем, что ее легко передавать на расстояние и распределять между потребителями, легко преобразовывать в другой вид энергии, например в энергию тепла, света, механическую. Электропривод позволяет легко решать вопросы дистанционного управления и автоматизации, дает возможность бесступенчато и ступенями регулировать скорость электропередач в значительных диапазонах. Эксплуатационная живучесть проводки высокая, можно просто локализовать повреждения отдельных участков системы путем установки предохранителей.
Радиотехническое оборудование самолета занимает одно из ведущих мест в общем комплексе устанавливаемого оборудования. Оно служит для обеспечения самолетовождения, посадки, связи и выполнения полетного задания.
Большинство приборов самолетовождения и контроля за работой силовых установок размещается на так называемых приборных досках. Так как на современных самолетах устанавливается большое количество приборов (80—100 шт.), то важно рационально разместить их; появляется своеобразное противоречие между необходимостью иметь данное число «информаторов», указывающих командиру положение самолета в пространстве, его скорость, направление движения, режим работы двигателей, состояние всех систем и т. д. и способностью человека «переварить» весь поток информации.
Манометры применяются на самолете для измерения давления топлива, масла, наддува (в поршневых двигателях) и т. д.
В качестве чувствительных элементов в манометрах используются мембранные коробки или манометрические трубчатые пружины. Мембранные коробки представляют собой соединение двух или большего числа гофрированных металлических мембран таким образом, что между ними образуется полость, сообщаемая с измеряемым давлением. К серединам мембран припаиваются жесткие центры, связанные через передаточный механизм со стрелкой указателя манометра.
Манометрическая трубка представляет собой плавно изогнутую по дуге окружности полую трубку овального сечения, один конец которой жестко закреплен и сообщается с измеряемой средой, a второй — свободно перемещается под действием сил давления. Свободный конец трубчатой пружины также связан через передаточный механизм со стрелкой манометра.
Все летательные аппараты в настоящее время имеют комплекс необходимого приборного оборудования, обеспечивающего экипажу выполнение полета, контроль за работой силовых установок и других систем. Приборы позволяют летчику производить контроль взлета и посадки, снижения и набора высоты, различных эволюций при выполнении полета. Даже самые первые самолеты имели на борту указатели скорости, высотомеры и компасы. Без приборов фактически невозможен полет любого летательного аппарата.
Авиационные приборы, устанавливаемые на борту самолета, классифицируются по назначению и принципу действия.