К летательным аппаратам тяжелее воздуха относятся: планеры, самолеты, самолеты-снаряды, ракеты, вертолеты, автожиры, винтокрылы, орнитоптеры.
Планер представляет собой бездвигательный аппарат тяжелее воздуха, подъемную силу которому создает неподвижное относительно корпуса крыло. Движение планера вперед создается действием составляющей его силы веса.
Взлет планера может производиться с помощью резинового амортизатора, лебедки, на барабан которой наматывается трос, прикрепленный к планеру, или с помощью самолета-буксировщика.
Самолет — летательный аппарат тяжелее воздуха, подъемная сила которого создается неподвижным относительно других частей аппарата крылом при его поступательном движении в воздухе. Необходимая для полета самолета тяга создается силовой установкой.
Самолет благодаря большой скорости, грузоподъемности и радиусу действия, надежности в эксплуатации, высокой маневренности, устойчивости и управляемости стал основным средством передвижения в воздухе. Основные части самолета показаны на рис. 31.
Самолеты-снаряды и ракеты относятся к беспилотным летательным аппаратам тяжелее воздуха. Первоначально такие аппараты были созданы для изучение работы ракетных двигателей и верхних слоев атмосферы. Достижения в области ракетной техники за последние десятилетия позволили создать многочисленные системы баллистических летательных аппаратов, ракет для запуска искусственных спутников Земли и пилотируемых космических кораблей.
Вертолет (геликоптер)—летательный аппарат тяжелее воздуха, у которого подъемная сила и тяга, необходимые для полета, создаются одним или несколькими несущими винтами, приводимыми во вращение поршневыми или реактивными двигателями.
Аппараты вертикального взлета и посадки (АВВП) представляют собой либо сочетание самолета с вертолетом, либо самолеты, у которых подъемная сила на взлете и посадке создается при помощи специальных реактивных двигателей, называемых подъемными.
В горизонтальном полете у таких аппаратов подъемная сила создается крылом, а тяга — обычными двигателями, которые называются маршевыми. При других схемах вертикальный взлет и посадка могут совершаться путем отклонения вектора тяги, что достигается либо поворотом двигателей, либо отклонением реактивной струи. При проектировании подобных аппаратов ставится задача совместить летные преимущества вертолета с высокой скоростью самолета.
Автожир — летательный аппарат тяжелее воздуха, у которого основной несущей поверхностью является ротор — несущий винт, вращающийся под действием встречного потока воздуха. Поступательное перемещение автожира обеспечивается в отличие от вертолета обычным воздушным винтом, вращаемым двигателем. Автожиры не получили широкого применения потому, что, значительно уступая самолетам в скорости полета, не решили задачи вертикального взлета и вертикальной посадки.
Орнитоптер — летательный аппарат тяжелее воздуха, у которого подъемную силу и тягу создают крылья, осуществляющие движения подобно крыльям птицы. Точное воспроизведение движения птицы настолько трудно осуществить, что создать такой летательный аппарат до сих пор не удалось, но при имитации подобных движений можно достигнуть некоторых успехов.
Требования, предъявляемые к самолетам
Самолет должен удовлетворять весьма разнообразным и жестким требованиям. Так, он должен иметь высокие летные данные, т. е. большую максимальную скорость при минимальной посадоч
ной, большие дальность полета, радиус действия и продолжительность полета, значительный потолок, хорошую устойчивость и управляемость, большую скороподъемность.
Как средство транспорта самолет должен иметь высокие экономические показатели, т. е. малую стоимость производства в целом, низкие эксплуатационные расходы, высокую весовую отдачу, большую продолжительность службы, обладать достаточной прочностью и жесткостью, высокой живучестью и надежностью.
От пассажирского самолета требуется, кроме того, удобство размещения пассажиров, обеспечение им комфорта, создание наиболее благоприятных условий для жизнедеятельности человеческого организма.
Легко видеть противоречивость многих из перечисленных требований: улучшение одних данных влечет за собой ухудшение других. Так, например, увеличение максимальной скорости полета приводит к росту посадочной скорости, к ухудшению маневренности самолета; требования прочности, жесткости и живучести противоречат требованию уменьшения веса конструкции и т. д. Невозможность одновременного выполнения противоречивых требований исключает создание многоцелевого самолета. Поэтому любой самолет конструируют для выполнения определенных задач.
Значительное влияние на летно-технические показатели самолета и безопасность полета на всех необходимых летных режимах оказывает его аэродинамическая компоновка. Под аэродинамической компоновкой понимают рациональный выбор внешних форм и взаимного расположения крыла, оперения, фюзеляжа и силовой установки для получения требуемых летно-технических свойств самолета.
2. Классификация и схемы самолетов
Гражданские самолеты предназначены для обслуживания различных нужд народного хозяйства. Они подразделяются на транспортные, специального применения и учебные.
Транспортные самолеты предназначены для перевозки пассажиров, почты и различных грузов, а поэтому подразделяются на пассажирские и грузовые. Часто один и тот же самолет бывает грузовым и пассажирским, отличаясь только различным оборудованием.
При проектировании пассажирских самолетов конструкторы решают три основные задачи:
обеспечение безопасности полета;
получение высоких экономических и эксплуатационных показателей;
обеспечение пассажирам необходимых удобств в полете.
Грузовые самолеты от пассажирских отличаются отсутствием бытового оборудования, увеличенными размерами грузовых помещений, наличием больших грузовых дверей, более прочным полом, установкой на борту устройств, механизирующих погрузку и разгрузку самолета.
Эти самолеты должны обладать большой грузоподъемностью и экономичностью.
Самолеты специального применения выполняют самые различные задачи в сельском и лесном хозяйстве, обслуживают геологические и другие экспедиции, занимаются аэрофотосъемкой, разведкой рыбы и зверя, исследованиями атмосферы и т. п. Эти самолеты отличаются от транспортных особым оборудованием и в отдельных случаях большой емкостью топливных баков.
Учебные самолеты предназначены для обучения технике пилотирования и самолетовождению пилотов и других членов экипажа.
Все самолеты можно объединить в отдельные группы, различающиеся по следующим конструктивным признакам:
а) числу и расположению крыльев;
б) типу фюзеляжа;
в) форме и расположению оперения;
г) типу, количеству и расположению двигателей;
д) конструкции и расположению шасси.
Схема самолетов в большой степени влияет на летные, весовые, эксплуатационные качества самолета.
В зависимости от числа крыльев различают монопланы, т. е. самолеты с одним крылом, и бипланы — самолеты с двумя крыльями, расположенными одно над другим (рис. 32). Бипланы, у которых одно из крыльев короче другого, получили название полуторапланов. На заре развития авиации встречались самолеты с тремя несущими поверхностями (трипланы). Биплан маневреннее моноплана, так как при одинаковой площади крыльев размах их и длина оказываются меньшими у биплана. Основным недостатком биплана является большее, чем у моноплана, лобовое сопротивление, которое затрудняло дальнейший рост скоростей полета. В современной авиации самолеты-бипланы встречаются очень редко.
Подавляющее большинство современных самолетов выполняется по схеме моноплана. В зависимости от положения крыла относительно фюзеляжа самолеты делятся на самолеты с низким (низкоплан), средним (среднеплан) и высоким (высокоплан) расположением крыла.
При низком расположении крыла конструктивно проще расположить хвостовое оперение выше крыла и тем самым вывести его из зоны затенения воздушным потоком, сбегающим с крыла. Кроме того, при таком расположении крыла высота стоек шасси получается небольшой, что позволяет уменьшить вес шасси. Однако низкоплан с аэродинамической точки зрения из-за взаимного влияния крыла и фюзеляжа (интерференции) является менее выгодным. К тому же нижнее расположение крыла дает плохой обзор вниз из окон пассажирских кабин.
Самолеты со средним расположением крыла в современной авиации получают все большее распространение, так как у них взаимное влияние крыла и фюзеляжа, определяющее общее сопротивление самолета, наименьшее. Недостатком самолета со средним расположением крыла является необходимость пропускать продольные силовые элементы крыла через фюзеляж, затрудняя размещение в этом месте грузов, оборудования и пассажиров.
Самолеты с высокорасположенным крылом отличаются следующими преимуществами: высокое размещение двигателей от поверхности ВПП, что уменьшает возможность засорения двигателей твердыми частицами, находящимися на поверхности аэродрома; простота загрузки и разгрузки самолета; хороший обзор вниз из окон пассажирских кабин. Для летающих лодок высокое расположение крыла наиболее рационально. К недостаткам схемы относятся: трудность уборки шасси в крыло; утяжеление конструкции шасси и фюзеляжа (для обеспечения безопасности при посадке с убранным шасси), сложность обслуживания двигателей, крыла; сложность заправки топливных и масляных баков. Самолеты с высокорасположенным крылом получили широкое распространение в транспортной авиации для перевозки грузов.
По типу фюзеляжа самолеты подразделяются на несколько видов (см. рис. 32). Подавляющее большинство современных самолетов имеет фюзеляжи, которые служат не только для размещения экипажа, пассажиров, оборудования и груза, но и для крепления крыла и оперения. Фюзеляжи, не несущие оперения, называют гондолами. Оперение в этом случае поддерживается двумя балками и самолеты при этом иногда называют двухбалочными. Такая схема удобна для грузовых самолетов, так как в задней части гондолы можно сделать большие люки для погрузки крупногабаритных грузов.
У самолетов могут быть два фюзеляжа и может не быть фюзеляжа совсем. Самолет без фюзеляжа называется «летающим крылом». Фюзеляж в таком случае заменяет вмонтированная в крыло гондола, если вес самолета небольшой и не удается разместить все грузы в толще крыла. Если же самолет имеет большие размеры, то функции фюзеляжа выполняет само крыло.
В зависимости от расположения оперения различают (см. рис. 32):
самолеты нормальной схемы, т. е. такие, у которых оперение (горизонтальное — стабилизатор я руль высоты, вертикальное — киль и руль поворота) размещается позади крыла;
самолеты типа «утка», у которых горизонтальное оперение располагается впереди крыла;
самолеты бесхвостые и «летающие крылья», у которых оперение размещается на крыле.
Большинство современных самолетов выполняется по первой схеме, которая имеет такие конструктивные разновидности:
однокилевое оперение;
разнесенное вертикальное оперение;
V-образное оперение.
Наибольшее распространение в настоящее время получило однокилевое оперение.
Самолеты в зависимости от типа шасси подразделяются на сухопутные, гидросамолеты и амфибии (см. рис. 32). Шасси сухопутных самолетов бывает колесным, лыжным и гусеничным. Последнее встречается очень редко. Иногда в конструкции шасси предусматривается возможность замены колес лыжами. Так как шасси необходимо только при взлете и посадке, то в полете для уменьшения лобового сопротивления желательно убирать его в крыло или фюзеляж.
Гидросамолеты разделяются на две группы: лодочные и поплавковые.
У гидросамолетов лодочной схемы фюзеляж служит для размещения экипажа, пассажиров, грузов и оборудования, а также для взлета с водной поверхности и посадки на нее. У гидросамолетов поплавковой схемы для взлета и посадки служат специальные поплавки.
Сухопутные самолеты с колесными шасси могут быть выполнены по следующим схемам: с хвостовой опорой и с передней опорой; велосипедного типа.
Преимущества и недостатки этих схем будут рассмотрены в главе «Шасси».
Самолеты различаются так же по типу, количеству и расположению двигателей. По типу двигателей самолеты можно разделить на поршневые, турбовинтовые и реактивные. По количеству двигателей самолеты разделяются на одно-, двух-, трех-, четырех-, шести- и восьмидвигательные. Тип и количество двигателей определяют их размещение на самолете. Важно так разместить двигатели, чтобы не нарушались нужные аэродинамические формы крыла и фюзеляжа, а изменение тяги не оказывало бы существенного влияния на балансировку самолета и его устойчивость.
Размещение двигателя должно обеспечивать хороший подход к его агрегатам при обслуживании, а также простоту замены.
Поршневые и турбовинтовые двигатели чаще всего располагаются на крыле (у многомоторных самолетов), в носовой части фюзеляжа и над фюзеляжем (на гидросамолетах, где требуется удалить двигатель и винт от поверхности воды).
Реактивные двигатели могут располагаться внутри фюзеляжа, внутри крыла либо под крылом, в хорошо обтекаемых гондолах и на фюзеляже. Размещение двигателя полностью внутри крыла возможно только на самолетах больших размеров и с не очень тонким крылом. При размещении двигателей внутри крыла у самолета могут быть сохранены достаточно хорошие аэродинамические формы.
Большое количество проектируемых самолетов имеет двигатели, расположенные с боков фюзеляжа в хвостовой его части. Такое расположение двигателей имеет ряд преимуществ по сравнению с расположением двигателей в крыле, а именно: уменьшается величина разворачивающего момента при отказе части двигателей; крыло, лишенное надстроек, имеет высокое аэродинамическое качество; значительно снижается шум в пассажирской кабине, так как основной источник шумов — двигатели удалены назад по полету.
Недостатками такого расположения двигателей являются: более усиленная, а значит, и более тяжелая хвостовая часть фюзеляжа; удлиняются коммуникации управления двигателем.
Используемая литература: "Основы авиации" Авторы - Г.А. Никитин, Е.А. Баканов
Скачать реферат:
Пароль на архив: privetstudent.com