Как устроен самолет: части самолета и их названия, классификация по конструктивным признакам

Как устроен самолет: названия частей самолета

Многие люди задаются вопросом: как устроен самолет? Ведь именно благодаря специальной конструкции такого транспортного средства и используемым материалам столь большие и тяжелые лайнеры способны подниматься в воздух. Основные составляющие:

  • крылья;
  • фюзеляж;
  • «оперение»;
  • взлетно-посадочное устройство;
  • силовая установка;
  • управляющие системы.

Каждая из этих составляющих имеет особое устройство и может содержать различные типы комплектующих элементов в зависимости от конкретной модели летательного аппарата. Подробное описание частей самолета позволит не только узнать, как он устроен, но и понять принцип, по которому удается осуществлять перелеты на высокой скорости.

Фюзеляж

Фюзеляж – это корпус, который включает в себя несколько составляющих. Он собирает в единую систему крылья, хвостовое оперение, силовую установки, шасси и прочие элементы. В корпусе размещаются пассажиры, если рассматривать устройство пассажирского самолета. Также в этой части размещают оборудование, топлива, двигатели и шасси. В этой части размещают любую полезную нагрузку, будь то пассажиры, багаж или транспортируемое оборудование/товары. Например, в военных воздушных судах в этой части располагают оружие и прочую военное снаряжение. Характерная обтекаемая каплеобразная форма корпуса позволяет минимизировать сопротивление во время движения воздушного судна.

Крылья

Перечисляя основные части самолета, нельзя не упомянуть крылья. Крыло летательного аппарата состоит из двух консолей: правой и левой. Главная функция этого элемента заключается в создании подъемной силы. В качестве дополнительной помощи для этих целей многие современные самолеты имеют фюзеляж с плоской нижней поверхностью.

Крылья самолета также оснащены необходимыми «органами» для управления во время полета, а именно для осуществления поворотов в ту или иную сторону. Для улучшения характеристик взлета и посадки крылья дополнительно оснащены взлетно-посадочными механизмами. Они регулируют движение самолета в момент взлета, пробега, а также осуществляют контроль взлетной и посадочной скоростей. В некоторых моделях устройство крыла самолета позволяет размещать в нем топливо.

Помимо двух консолей крылья также оснащены двумя элеронами. Это подвижные составляющие, благодаря которым удается управлять воздушным судном относительно продольной оси. Функционируют эти элементы синхронно. Однако отклоняются они в разные стороны. Если один наклоняется вверх, то второй – вниз. Подъемная сила на консоли, отклоненной вверх, уменьшается. За счет этого осуществляется вращение фюзеляжа.

Оперение

Устройство самолета также включает «хвостовое оперение». Это еще один значимый элемент конструкции, который включает киль и стабилизатор. Стабилизатор имеет две консоли, подобно крыльям летательного аппарата. Главная функция этой составляющей заключается в стабилизации движения воздушного судна. Благодаря этому элементу самолету удается сохранять требуемую высоту во время полета при различных атмосферных воздействиях.

Киль – составляющая «оперения», которая отвечает за сохранение нужного направления во время движения. Для смены направления или высоты предусмотрено два специальных руля, с помощью которых осуществляется управление этими двумя элементами «оперения».

Стоит учитывать, что части самолета названия могут иметь разные. Например, «хвостом» воздушного судна в некоторых случаях называют заднюю часть фюзеляжа и оперение, а иногда это понятие используют, чтобы обозначить исключительно киль.

Шасси

Эта часть воздушного судна также называется взлетно-посадочным устройством. Благодаря данной составляющей обеспечивается не только взлет, но и мягкая посадка. Шасси представляет собой целый механизм различных устройств. Это не просто колеса. Устройство взлетно-посадочного механизма намного сложнее. Одна лишь его составляющая (система уборки/выпуска) представляет собой непростую установку.

Силовая установка

Именно за счет работы двигателя авиалайнер приводится в движение. Силовая установка обычно располагается либо на фюзеляже, либо под крылом. Чтобы понять, как работает самолет, надо разобраться в устройстве его двигателя. Основные детали:

В начале турбины расположен вентилятор. Он обеспечивает сразу две функции: нагнетает воздух и охлаждает все составляющие мотора. За этим элементом находится компрессор. Под большим давлением он переносит поток воздуха в камеру сгорания. Здесь воздух перемешивается с топливом, и полученная смесь поджигается. После этого поток направляется в основную часть турбины, и она начинает вращаться. Устройство турбины самолета обеспечивает вращение вентилятора. Таким образом обеспечивается замкнутая система. Для работы двигателя требуется лишь постоянно подводить воздух и топливо.

Классификация воздушных судов

Все авиалайнеры подразделяются на две основные группы в зависимости от назначения: военные и гражданские. Главное отличие самолетов второго типа заключается в наличии салона, который оборудован специально для транспортировки пассажиров. Пассажирские воздушные суда, в свою очередь, делятся на магистральные ближние (летают на расстояния до 2000 км), средние (до 4000 км) и дальние (до 9000 км). Для перелетов на большие расстояния используются авиалайнеры межконтинентального типа. Также в зависимости от разновидности и устройства такие летательные аппараты различаются по весу.

Конструктивные особенности

Устройство авиалайнера может быть различны в зависимости от конкретного типа и предназначения. Самолеты, сконструированные по аэродинамической схеме, могут иметь разную геометрию крыльев. Чаще всего для пассажирских полетов используют воздушные судна, которые выполнены по классической схеме. Вышеописанная компоновка основных частей относится именно к таким авиалайнерам. У моделей этого типа укорочена носовая часть. Благодаря этому обеспечивается улучшенный обзор передней полусферы. Главным недостатком таких самолетов является относительно невысокое КПД, что объясняется необходимостью применения оперения большой площади и, соответственно, массы.

Еще одна разновидность самолетов носит наименование «утка» из-за специфической формы и расположения крыла. Основные части в этих моделях размещены не так, как в классических. Оперение горизонтальное (устанавливающееся в верхней части киля) расположено перед крылом. Это способствует увеличению подъемной силы. А также благодаря такому расположению удается уменьшить массу и площадь оперения. При этом оперение вертикальное (стабилизатор высоты) функционирует в невозмущенном потоке, что значительно повышает его эффективность. Самолеты этого типа более просты в управлении, чем модели классического типа. Из недостатков следует выделить уменьшение обзора нижней полусферы из-за наличия оперения перед крылом.


Разбор конструкции самолета — как он устроен и из чего состоит

Сколько ведь раньше не пытались придумать самолет, а ведь все дело оказалось именно в конструкции. Каким-то образом громадные авиалайнеры поднимаются в воздух, и очень важным моментом является безопасность пассажиров. В данной статье будет подробно рассмотрено строение самолета, а именно его основных частей.

Конструкция самолета включает в себя:

  • Фюзеляж
  • Крылья
  • Хвостовое оперенье
  • Взлетно-посадочное устройство
  • Двигательная установка
  • Управляющие системы, авионика

Каждая из этих частей жизненно необходима для быстрого и безопасного полета самолета. Так же разбор составляющих поможет понять, как устроен самолет, и почему сделано все именно так, а не иначе.

Фюзеляж

Данный элемент конструкции представляет собой некую основу самолета, несущую часть, к которой прикрепляются другие части летательного агрегата. Он собирает вокруг все основные части самолетов: хвостовое оперенье, шасси и двигательную установку, а каплеобразная форма отлично справляется с противодействующей силой во время его движения по воздуху. Внутренность корпуса рассчитана на перевоз ценного груза, будь то оружие или военная техника, или же пассажиры; так же здесь размещается различное оборудование и топливо.

Крылья

Очень сложно найти самолет, устройство которого не предусматривало бы размещение наиболее узнаваемой его части – крыльев. Этот элемент служит для формирования подъемной мощи, и в современных конструкциях для увеличения этого параметра крылья размещают в плоском основании фюзеляжа самолета.

Сами крылья предусматривают в своей конструкции наличие специальных механизмов, при поддержке которых исполняется поворот самолета в одну из сторон. Кроме того, данная часть летательного аппарата снабжается взлетно-посадочным устройством, что регулирует движение самолета в моменты взлетов и посадок, и оказывают помощь в контроле взлетной и посадочной скоростей. Нужно еще подметить, что некоторые конструкции самолетов предусматривают наличие топливных баков в крыльях.

Помимо того каждое крыло оснащено консолью. При помощи подвижных составляющих, именуемых элеронами, осуществляется управление судном относительно его продольной оси; функционирование этих элементов осуществляется полностью синхронно. Однако, когда один элемент поворачивается в одну сторону, другой будет идти в противоположную; именно поэтому и происходит вращение корпуса фюзеляжа.

Хвостовое оперенье

Данный элемент строения летательного аппарата является не менее важным элементом. Хвост самолета состоит из киля и стабилизатора. Стабилизатор так же, как и крылья, имеет две консоли – правую и левую; основным предназначением данного элемента является регулирование движения самолета и сохранение заданной высоты с учетом влияния различных погодных условий.

Киль так же является неотъемлемой составной частью хвостового оперенья, что несет ответственность за поддержание нужного направления самолета во время его полета. С целью произведения изменения высоты и направления были созданы два специальных руля, каждый из которых управляет своей частью хвостового оперенья. Важным моментом является то, что не всегда элементы воздушных судов могут называться именно такими именами: так, например, опереньем могут называть хвостовую часть фюзеляжа, а иногда таким именованием обозначают лишь киль.

Взлетно-посадочное устройство

Короткое название устройства – шасси, является главным устройством, благодаря которому осуществляется успешный взлет и плавная посадка. Не стоит недооценивать данный элемент летательного аппарата, так как его конструкция значительно сложнее, нежели просто колеса, выезжающие из фюзеляжа. Если присмотреться к одной системе выпуска и уборки, то уже становится понятно, что конструкция очень серьезная, и представляет собой целый набор различных механизмов и устройств.

Двигательная установка

Устройство является основной движущей силой, что толкает летательный аппарат вперед. Ее расположение чаще всего располагается либо под крылом, либо под фюзеляжем. Двигатель так же состоит из некоторых обязательных частей, без которых его функционирование не представляется возможным.

Основные детали двигателя:

  • Турбина
  • Вентилятор
  • Компрессор
  • Камера сгорания
  • Сопло

Размещающийся в самом начале турбины вентилятор служит нескольким функциям: нагнетает захватываемый воздух и занимается охлаждением элементов двигателя. Сразу же вслед за ним располагается компрессор, что принимает подаваемый вентилятором воздух и под сильным давлением запускает его в камеру сгорания. Теперь горючее смешивается с воздухом, и полученная в результате смешивания субстанция поджигается.

Поток от взрыва данной топливной смеси выплескивается в основную часть турбины, что заставляет ее вращаться. Так же приспособление для кручения турбины обеспечивает постоянное вращение вентилятора, образуя подобным способом циклическую систему, что будет работать всегда, пока воздух и топливо будут поступать из камеры сгорания.

Управляющие системы

Авионика представляет собой электронный вычислительный комплекс из различных бортовых устройств системы самолета, что помогают считывать актуальную информацию во время навигации и ориентации подвижных объектов. Без этого обязательного компонента корректное и правильное управление любым летательным аппаратом типа лайнера было бы попросту невозможным. Так же эти системы обеспечивают бесперебойную работу самолета; сюда можно отнести такие функции, как автопилот, система противообледенения, бортовое электроснабжение и множество других.

Читайте также:  Самолет Ан-24: фото, технические характеристики, схема салона, количество мест

Классификация воздушных судов и особенности конструкции

Все без исключения воздушные суда можно разделить на две основные категории: гражданские и военные. Самым основным их отличием является наличие салона, что обустроен намеренно с целью перевозки пассажиров. Сами же пассажирские самолеты разделяются по вместительности на магистральные ближние (расстояние перелета до 2000 км), средние (до 4000 км) и дальние (до 9000 км)

Если дальность перелета еще больше, то для этого используются лайнеры межконтинентального типа. К тому же, разнотипные летательные аппараты имеют разницу в весе. Так же авиалайнеры могут различаться в связи с определенным типом и, непосредственно, предназначением.

Конструкция самолета зачастую может обладать разной геометрией крыльев. Для самолетов, что осуществляют пассажирские транспортировки, конструкция крыльев не отличается от классической, что характерно именно авиалайнерам. Модели самолетов данного вида обладают укороченной носовой составляющей, и из-за этого имеют относительно невысокий КПД.

Есть еще одна специфическая форма, что зовется «утка», благодаря своему расположению крыльев. Горизонтальное оперенье размещается перед крылом, что увеличивает подъемную силу. Недостатком такой конструкции можно назвать уменьшение зоны обзора нижней полусферы из-за присутствия перед самим крылом оперенья.

Вот мы и разобрались, из чего состоит самолет. Как Вы могли уже заметить, конструкция довольно непростая, и различные многочисленные детали должны работать слаженно, что бы самолет смог подняться в воздух и после ровного полета удачно приземлился. Конструкция часто бывает специфической, и может существенно разниться в зависимости от модели и назначения самолета.

Основные части самолёта и их назначение

Лекция 1

Основными частями самолета являются крыло, фюзеляж, оперение, шасси и силовая установка.

Крыло – несущая поверхность самолета, предназначенная для создания аэродинами­ческой подъемной силы.

Фюзеляж – основная часть конструкции самолета, служащая для соединения в одно целое всех его частей, а также для размещения экипажа, пассажиров, оборудования и грузов.

Оперение – несущие поверхности, предназначенные для обеспечения продольной и путевой устойчивости и управляемости.

Шасси – система опор самолета, служащая для взлета, посадки, передвижения и стоянки на земле, палубе корабля или на воде.

Силовая установка, основным элементом которой является двигатель, служит для создания тяги.

Кроме этих основных частей самолет имеет большое количество различного оборудования. На нем устанавливаются системы основного управления (управления рулевыми поверхностями: элеронами, рулями высоты и направления), вспомогательного управления (управление механизацией, уборкой и выпуском шасси, створками люков, агрегатами оборудования и т.п.), гидро- и пневмооборудование, электрооборудование, высотное, защитное оборудование и др.

Летные, геометрические и весовые характеристики, общая компоновка, применяемое оборудование, а также конструкция отдельных частей во многом определяются назначением самолета.

Классификация самолётов по схеме

Классификация самолетов по схеме производится с учетом взаимного расположения, формы, количества и типа отдельных составляющих самолет агрегатов.

Схема самолета определяется следующими признаками:

1) количеством и расположением крыльев;

2) типом фюзеляжа;

3) расположением оперения;

5) типом, количеством и расположением двигателей.

Полностью охарактеризовать схему самолета можно лишь на основании всех этих пяти признаков. Классификация же лишь по одному или нескольким из них не может дать полного представления о схеме.

По количеству крыльев все самолеты делятся на бипланы (рис.1, а) и монопланы, а последние в зависимости от взаимного расположения крыла и фюзеляжа – на низкопланы (рис. 1, б), среднепланы (рис.1, в) и высокопланы (рис.1, г).

Рис. 1. Схемы самолетов по количеству и расположению крыльев

По типу фюзеляжа самолеты делятся на однофюзеляжные (рис.2,а) и двухбалочные (рис. 2, б).

Рис.2 Схемы самолетов по типу фюзеляжа.

Расположение оперения на самолете в значительной степени определяет так называемую аэродинамическую схему самолета, зависящую от количества и взаимного расположения его несущих поверхностей.

По этому признаку современные самолеты-монопланы делятся на три схемы: схему нормальную или классическую (рис.3, а), схему с передним расположением горизонтального оперения – схему типа «утка» (рис.3, б) и схему без горизонтального опе­ре­­­ния – схему «бесхвостка» (рис.3, в). Очень тяжелые бесхвостые самолеты могут быть выполнены по схеме «летающее крыло» (рис.3, г).

Рис. 3. Схемы самолетов по расположению оперения

В зависимости от условий взлета и посадки самолеты могут иметь шасси колесное (рис. 4, а), лыжное (рис. 4, б), поплавковое (рис. 4, в). У гидросамолетов фюзеляж может выполнять функции и лодки (рис. 4, г). Встречаются смешанные схемы: колесно-лыжное шасси, лодка-амфибия.

Рис. 4. Схемы самолетов по типу шасси

В качестве основных двигателей на современных самолетах применяются поршневые и газотурбинные двигатели. Наибольшее распространение в настоящее время получили газотурбинные двигатели, которые, в свою очередь, делятся на турбовинтовые, турбовентиляторные, турбореактивные, турбореактивные с форсажем и турбореактивные двухконтурные.
Выбор типа двигателей, их количества и расположения определяется в значительной степени назначением самолета и оказывает существенное влияние на его схему. На рис. 5 показаны типовые схемы расположения двигателей на самолете.

Рис.5. Типовые схемы расположения двигателей на самолете:
а, б – в фюзеляже; в – на хвостовой части фюзеляжа; г, д, е – на крыле.

|следующая лекция ==>
Метод проекций в геодезии|Требования к конструкции самолёта

Дата добавления: 2014-01-20 ; Просмотров: 3272 ; Нарушение авторских прав?

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Классификация самолетов по назначению

Летные геометрические и весовые характеристики, общая компоновка, применяемое оборудование, а также конструкция отдельных частей во многом определяются назначением самолета. По назначению все самолеты можно разделить на две большие группы: 1) гражданские и 2) военные.

Гражданские самолеты
Гражданские самолеты служат для перевозки пассажиров, грузов, почты и для обслуживания различных отраслей народного хозяйства. Они, в свою очередь, могут быть разделены на следующие основные типы.

1. Пассажирские самолеты, предназначенные для перевозки пассажиров, багажа и почты. В зависимости от дальности полета, количества перевозимых пассажиров, размеров и типа взлетно-посадочных полос эти самолеты делятся на магистральные и самолеты местных линии.

Магистральные самолеты в зависимости от дальности полета делятся на:
а) ближние с дальностью полета 1000…2000 км;
б) средние с дальностью полета 3000…4000 км;
в) дальние с дальностью полета 5000…11 000 км.

Самолеты местных линий подразделяются на:
а) тяжелые с числом пассажиров 50…55;
б) средние с числом пассажиров 24…30;
в) легкие с числом пассажиров 8…20.

2. Грузовые самолеты, основным назначением которых является перевозка различных грузов.

3. Самолеты специального назначения, применяемые в различных областях народного хозяйства. Это самолеты полярной, сельскохозяйственной, санитарной авиации, самолеты для геологической воздушной разведки, для охраны лесов от пожаров, для аэрофотосъемок и др.

4. Учебные самолеты, служащие для подготовки пилотов. Они подразделяются на самолеты первоначального обучения и переходные. Самолеты первоначального обучения — это двухместные самолеты, достаточно простые в освоении и технике пилотирования. Переходные самолеты служат, для обучения пилотов полетам на находящихся в эксплуатации серийных самолетах.

Военные самолеты служат для нанесения ударов с воздуха по военным объектам, коммуникациям, живой силе и технике противника в его тылу и в прифронтовой полосе, для защиты своих объектов .и войск от авиации противника, для высадки десантов, транспортировки войск, техники и грузов, для разведки, связи и л.

В зависимости от конкретного назначения военные самолеты можно разделить на следующие типы.
1. Бомбардировщики, назначением которых является нанесение бомбовых ударов по важнейшим объектам, узлам коммуникаций, местам сосредоточения техники и живой силы противника в его тылу.

2. Истребители, которые служат для борьбы с авиацией противника. Они, в свою очередь, могут быть разделены на несколько видов:
а) истребители сопровождения, предназначенные для защиты от авиации противника своих бомбардировщиков, выполняющих боевую задачу;
б) фронтовые истребители, обеспечивающие защиту своих войск от
авиации противника над полем боя и в прифронтовой полосе;
в) истребители противовоздушной- истребители перехватчики, назначением которых является перехват и уничтожение бомбардировщиков противника.

3. Истребители-бомбардировщики, снабженные бомбами, ракетным и пушечным вооружением и служащие для нанесения ударов по объектам в районе передовых позиций и в ближнем тылу противника и для уничтожения его авиации.

4. Военно-транспортные самолеты, используемые для высадки десантов, транспортировки войск, техники и различных, грузов.

5. Самолеты-разведчики, предназначенные для ведения воздушной разведки в тылу противника и над театром военных действий.

6. Вспомогательные самолеты, куда относятся самолеты-корректировщики, самолеты связи, санитарные и т.п.

Основные части самолета и их назначение
Основными частями самолета являются крыло, фюзеляж, оперение, шасси и силовая установка.

Крыло — несущая поверхность самолета, предназначенная для создания аэродинамической подъемной силы.

Фюзеляж — основная часть конструкции самолета, служащая для соединения в одно целое всех его частей, а также для размещения экипажа, пассажиров, оборудования и грузов.

Оперение — несущие поверхности, предназначенные для обеспечения продольной и путевой устойчивости и управляемости.

Шасси — система опор самолета, служащая для взлета, посадки, передвижения и стоянки на земле, палубе корабля или на воде.

Силовая установка, основным элементам которой является двигатель, служит для создания тяги.

Кроме этих основных частей самолет имеет большое количество различного оборудования. На нем устанавливаются системы основного управления (управления рулевыми поверхностями: элеронами, рулями высоты и направления), вспомогательного управления (управление механизацией, уборкой и выпуском шасси, створками люков, агрегатами оборудования и т.п.), гидро и пневмо оборудование, электро оборудование, высотное, защитное оборудование и др.

Читайте также:  Боинг (Boeing) 777 200 ER : лучшие места, схема салона

Классификация самолетов по схеме
Классификация самолетов по схеме производится с учетом взаимного расположения, формы, количества и типа отдельных составляющих самолет агрегатов. Схема самолета определяется следующими признаками:

1) количеством и расположением крыльев;
2) типом фюзеляжа;
3) расположением оперения
4) типом шасси;
5) типом, количеством и расположением двигателей.

Полностью охарактеризовать схему самолета можно лишь на основании всех этих пяти признаков. Классификация же лишь по одному или нескольким из них не может дать полного представления о схеме.

По количеству крыльев все самолеты делятся на бипланы и монопланы, а последние в зависимости от взаимного расположения крыла и фюзеляжа — на низко планы, среднепланы и высоко планы. По типу фюзеляжа самолеты делятся на одно фюзеляжные и двух балочные. В зависимости от условий взлета и посадки самолёты могут Иметь шасси колесное, лыжное, поплавковое. У гидросамолетов фюзеляж может выполнять функции и лодки. Встречаются смешанные схемы: колесно-лыжное шасси, лодка-амфибия.

В качестве основных двигателей на современных самолетах применяются поршневые и газотурбинные двигатели. Наибольшее распространение в настоящее время получили газотурбинные двигатели, которые, в свою очередь, делятся на турбовинтовые, турбореактивные, турбореактивные с форсажем и турбореактивные двухконтурные. Выбор типа двигателей, их количества и расположения определяется в значительной степени назначением самолета и оказывает существенное влияние на его схему.

Как устроен самолет?

Тело самолета, то есть все, что переносится его двигателем, за исключением самого двигателя, в авиации называется планером .

Планер состоит из крыла, фюзеляжа, оперения (стабилизатор и киль) и шасси. Сюда же относят и особый отсек, который часто выходит за пределы крыла или фюзеляжа и предназначается для установки двигателя. Этот отсек называется мотогондолой.

Крыло

Крыло — это собственно тот элемент конструкции, который помогает самолету взлететь. Сила, поднимающая самолет в воздух, образуется за счет разности давлений на нижнюю и верхнюю поверхности его крыла. А эта разность возникает из-за того, что длина верхнего профиля крыла больше, чем длина нижнего, и за равный промежуток времени верхнему потоку приходится преодолевать большее расстояние, чем нижнему. Верхний поток как бы «растягивается», становиться разреженным, и плотность его уменьшается. При уменьшении плотности верхнего потока уменьшается и сила, давящая на верхнюю часть крыла. Сила же, давящая на нижнюю часть крыла, по-прежнему остается большой, поэтому крыло как бы выталкивает вверх. Сила, возникающая за счет разности сил, давящих на нижнюю и верхнюю часть крыла, называется подъемной силой.

Величина этой силы зависит от очень многих факторов, начиная от площади крыла и заканчивая его профилем. Линия, которая соединяет две точки крыла, находящиеся на наибольшем удалении друг от друга, называется хордой крыла. Хорда крыла образует с потоком воздушных частиц, направленных навстречу крылу, особый угол — угол атаки. Его величина в значительной степени влияет на подъемную силу. Чем она больше, тем выше подъемная сила.

Крыло самолета может быть прямым , стреловидным , треугольным , трапециевидным , эллиптическим , с обратной стреловидностью и т. д. Каждое из них имеет свои достоинства и недостатки. Так, прямое крыло характеризуется высоким коэффициентом подъемной силы, но оно непригодно для сверхзвуковых скоростей из-за сильного лобового сопротивления потокам воздуха, а треугольное, отличаясь пониженным лобовым сопротивлением, имеет невысокую несущую способность.

Фюзеляж

Тело самолета без крыла, оперения, мотогондолы и шасси называется фюзеляжем. Внутри него находятся экипаж самолета, его оборудование, грузовой или пассажирский отсеки — иными словами, все, что должно подниматься и переноситься на крыле.

Бывают, впрочем, и фюзеляжи, размещенные внутри самого крыла. Такая конструкция называется летающим крылом. Чаще всего фюзеляж представляет собой тело вращения, имеющее осесимметричную форму, которая позволяет достичь наименьшего веса и минимального сопротивления воздушному трению. Конструктивно фюзеляж представляет собой скелет из ребер, обтянутых снаружи тонкостенной оболочкой — обшивкой. На языке науки такая форма называется коробчатой балкой, а вся конструкция — балочной.

Оперение

На фюзеляже размещено оперение, то есть все части, которые обеспечивают устойчивость и управляемость машины в небе. Оперение бывает горизонтальным и вертикальным . Первое придает самолету продольную устойчивость относительно невидимой линии, проведенной через крыло самолета. Оно закрепляется обычно в хвостовой части машины — либо на самом фюзеляже, либо наверху киля. Хотя возможно и расположение оперения в передней части самолета. Такая схема называется уткой.

Горизонтальное оперение состоит из неподвижного стабилизатора — двух плоских «крылышек», размещенных чаще всего в хвостовой части, и шарнирно подвешенного к нему руля высоты.

Вертикальное оперение обеспечивает машине устойчивость и неподвижность в поперечном направлении, то есть относительно ее продольной оси. Иначе говоря, оно необходимо, чтобы самолет не «завалился» в полете на крыло, как это произошло с первой машиной Можайского. Вертикальное оперение шарнирно, то есть подвижно, состоит из киля и подвешенного к нему руля направления, который позволяет изменить направление движения машины в воздухе.

В полете на оперение действуют те же нагрузки, что и на крыло самолета. Соответственно, и составлено оно из элементов, имеющих формы и профили, как у крыла. Оперение может быть трапециевидным , овальным , стреловидным и треугольным . Существуют схемы вообще без оперения. Они называются «бесхвостка» и «летающее крыло».

Шасси

Еще один важный элемент конструкции любого самолета — шасси. Оно служит для передвижения аэроплана по земле или воде при рулении, взлете и посадке.

Шасси может быть колесным , лыжным и поплавковым . Существуют три основные схемы расположения шасси: с хвостовым колесом , с передним колесом и велосипедного типа . В первом случае две главные опоры находятся ближе к передней части, а вспомогательная, хвостовая, — сзади. Во втором случае главные опоры расположены ближе к задней части, а в носовой части находится переднее колесо.

Что касается шасси велосипедного типа, то одна главная опора находится в передней части фюзеляжа, вторая — в задней, а две вспомогательные крепятся обычно на крыльях. Схема расположения лыжного шасси идентична, с той лишь разницей, что вместо колес используются лыжи. А вот с поплавковым шасси все немного по-другому.

Существуют следующие типы гидросамолетов: поплавковые, летающие лодки и самолеты-амфибии.

У поплавковых самолетов две основных схемы расположения шасси: первая — два основных поплавка крепятся по бокам фюзеляжа, вторая — основной поплавок крепится к фюзеляжу, а два вспомогательных — к крыльям.

У летающей лодки роль основного поплавка выполняет сам фюзеляж, имеющий форму лодки, а вспомогательные поплавки крепятся к крыльям.

Самолет-амфибия — это та же летающая лодка, но кроме поплавкового шасси у нее есть убирающееся колесное шасси.

Рассмотрим устройство колесного шасси более подробно.

Шасси современного самолета состоит из:

  • амортизационной стойки, которая обеспечивает плавность хода при взлете и передвижении самолета по аэродрому, а также смягчает удары при посадке;
  • бескамерных пневматических колес, снабженных тормозами;
  • тяг, раскосов и шарниров, которые служат для уборки и выпуска шасси и через которые амортизационные стойки крепятся к крылу.

Для достижения хороших летных характеристик у большинства самолетов шасси после взлета убираются в фюзеляж либо крыло. Исключение составляют небольшие и тихоходные машины. Но даже неубирающиеся шасси закрывают обтекателями для снижения аэродинамического сопротивления.

Сердце самолета. Виды авиационных двигателей

Двигатель нужен, чтобы поднять самолет в воздух и удерживать его в небе, создавая подъемную силу. Его с полным правом можно назвать сердцем машины.

Все авиационные двигатели делятся на воздушные и ракетные. Первым для приготовления рабочей смеси необходим атмосферный воздух, то есть действовать они могут только в земных условиях. Все требуемое для работы ракетных двигателей имеет на своем борту сам летательный аппарат. Это значит, что работать они могут и в безвоздушном пространстве.

Воздушные двигатели делятся на винтовые и реактивные. У винтового двигателя рабочим органом, заставляющим машину перемещаться по воздуху, служит винт. У реактивного все необходимое для полета находится в корпусе самого двигателя. К винтовым двигателям относятся поршневой и турбовинтовой . Оба поднимают машину в воздух с помощью винта, но отличаются способом, которым заставляют этот винт вращаться.

Поршневой двигатель

Поршневой двигатель — это первый тип двигателя, который начали применять на воздушных судах, не считая, конечно, малоуспешных попыток взлететь с помощью парового мотора. Топливом для поршневого двигателя служит бензин. Полученная на его бензина рабочая смесь (воздух + бензин) подается в корпус цилиндра, где за счет системы зажигания воспламеняется и приводит в движение поршень.

Поршень через шатун, закрепленный подвижно внутри него, воздействует на вал, имеющий особую форму, составленную из многочисленных колен, и потому называемый коленчатым. Коленвал за счет воздействия поршня начинает вращаться.

Вал приводится во вращение через передаточный механизм. Это вращение передается тому самому винту, который заставляет самолет, разбежавшись, подняться над полем аэродрома. Вращаясь, винт создает тягу. Чем мощнее двигатель, тем больше эта тяга.

Самый простой способ повысить мощность двигателя — увеличить число цилиндров. Поэтому конструкторы все время пытались создать как можно более компактные двигатели с максимальным количеством цилиндров.

Сначала авиационные двигатели были рядными (цилиндры располагались в один ряд). Но рядные двигатели, в которых больше шести цилиндров, оказались трудными в изготовлении и слишком длинными для самолетов. Поэтому придумали V-образные 8- и 12-цилиндровые двигатели. Для сообщения винту как можно большей силы должно быть достаточно много поршней. Например, на двигателях «Мерлин» британской компании «Роллс-Ройс», выпускаемых до и после войны, их было 12. Для максимальной компактности цилиндры устанавливали под углом друг к другу, наподобие латинской буквы V. Двигатели, у которых цилиндры с поршнями располагаются таким образом, называются V-образными.

Читайте также:  Боинг 767 300 Роял Флайт: схема салона и лучшие места, фото бизнес класса

Однако мотор с наибольшим числом цилиндров можно получить, если разместить их вокруг коленчатого вала наподобие звезды. Двигатели с таким расположением цилиндров называются звездообразными. Количество цилиндров в них доходит до 24. И хотя такие двигатели получались существенно мощнее V-образных, это частично компенсировалось их огромным лобовым сопротивлением, так как площадь фронтального сечения звездообразного двигателя была гораздо большей по сравнению с V-образными. Поэтому во времена поршневой авиации активно применялись и тот и другой типы двигателей.

Турбовинтовой двигатель

Увеличение числа цилиндров, вращающих коленчатый вал, неизбежно ведет к увеличению массы мотора и, соответственно, ухудшению летных характеристик машины. Конструкторы решили эту задачу, разработав турбовинтовой двигатель, который при одинаковой с поршневым двигателем массе выдает гораздо большую мощность. Однако по сравнению с поршневым мотором он неэкономичен и применяется только там, где нужно поднимать в воздух значительный вес или где требуются более высокие скорости. В турбовинтовых двигателях винт приводится во вращение с помощью особого органа — турбины.

Воздушный поток, набегающий в полете на двигатель, попадает в компрессор, где происходит его сжатие. Сжатый воздух поступает в камеру сгорания, куда одновременно впрыскивается топливо. Воздух и топливо образуют специальную топливовоздушную смесь, которая, сгорая в камере, выпускает горячие газы, воздействующие на турбину. Она приходит во вращение и через редуктор приводит в движение воздушный винт.

Турбовинтовой двигатель проигрывает поршневому в экономичности, но превосходит его по мощности.

Турбореактивный двигатель

Данный двигатель по своему устройству напоминает турбовинтовой. Однако если у последнего подъемная сила создается за счет вращения воздушного винта, то у турбореактивного двигателя — посредством выходящей из сопла газовой струи.

Турбореактивный двигатель состоит из тех же частей, что и турбовинтовой: входного устройства, куда поступает встречный воздух; компрессора, где он сжимается; камеры сгорания, куда впрыскиваются частицы топлива и где образуется воздушная смесь.

Горячие газы приводят во вращение газовую турбину, а затем, вырываясь с огромной скоростью из сопла, создают тяговую силу. Такие двигатели позволяют получать большую мощность и скорость, чем турбовинтовые, но в три-четыре раза проигрывают им в экономичности.

Чтобы повысить экономичность, был изобретен двухконтурный турбореактивный двигатель, который теперь повсеместно применяется в пассажирской и транспортной авиации.

Такие двигатели подразделяются на дозвуковые , сверхзвуковые и гиперзвуковые , служащие для создания скоростей, которые в разы превосходят скорость звука. Эти двигатели широко используются в военной авиации.

Реактивный прямоточный двигатель

В этом двигателе встречный воздух, поступающий во входное устройство, затормаживается специальным рабочим телом, что приводит к созданию в камере сгорания большого давления. Через форсунки туда же впрыскивается и топливо, которое нагревает воздух в камере. Заканчивается камера сгорания расширяющимся соплом, вырываясь из которого, воздух создает тяговую силу.

Такие двигатели подразделяются на дозвуковые, сверхзвуковые и гиперзвуковые, служащие для создания скоростей, которые в разы превосходят скорость звука. Эти двигатели широко используются в военной авиации.

Системы бортового оборудования

Все, что обеспечивает жизнь машины в воздухе и правильность ее поведения в полете — управляемость, безопасность, надлежащие условия для пассажиров и экипажа, исправное выполнение специальных функций, для которых, собственно, машина и создавалась, — называют системами бортового оборудования.

В 1970-х годах, когда на воздушные суда начали все шире проникать электронные устройства, для этих систем появился термин «авионика», совместивший в себе понятия «авиация» и «электроника». Оборудование летательных аппаратов подразделяют на собственно авиационное, радиоэлектронное и авиационное вооружение (для военных машин).

К авиационному оборудованию относится, прежде всего, электрика, в том числе системы энергоснабжения , светотехническое оборудование , системы управления силовыми установками (двигателями машины), системы кондиционирования , автоматические противопожарные средства , противообледенительные системы .

Система энергоснабжения обеспечивает электроэнергией все системы и аппараты машины, питаемые от электричества. В нее входят в первую очередь авиационные генераторы, отличающиеся от аналогичных наземных устройств меньшими размерами и весом.

Затем — преобразователи тока, изменяющие его род и характеристики при подаче к электрическим аппаратам. Аварийными источниками питания, которые применяются при выходе из строя основных, служат аккумуляторные батареи.

Наконец, сами электрические провода и коробки для их разветвления, а также разного рода реле, включающие и выключающие в нужный момент то или иное электрическое устройство.

Светотехническое оборудование самолета подразделяется на внешнее и внутреннее. Первое устанавливается на крыле, фюзеляже, хвостовом оперении. Оно служит для предотвращения столкновения с другими машинами, освещения взлетно-посадочной полосы, подсветки опознавательных знаков на борту и прочее. На консолях крыла, носу и хвосте находятся аэронавигационные огни, обозначающие габарит машины в темноте.

Внутреннее освещение применяется в самом самолете — в кабине пилотов, пассажирских отсеках. Оно же используется для подсветки приборных досок.

К приборному оборудованию самолета относятся устройства, осуществляющие измерения условий полета: атмосферное давление за бортом и высоту машины над землей, скорость полета и число Маха (то есть отношение скорости самолета к скорости звука), скорость ветра за бортом, температуру воздуха и прочее. Все приборы, контролирующие эти показатели, называют аэрометрическими.

Отдельная приборная система следит за работой силовых установок: проверяет температуру и давление в рабочих камерах двигателей, предупреждает о сбоях в управляющих системах. Специальные пилотажно-навигационные приборы сверяют движение машины с заданным курсом.

К авиационному оборудованию относят и средства объективного контроля, следящие как за оборудованием машины, так и за поведением ее экипажа, причем делающие это независимо от него. Такие средства, называемые черными ящиками, нужны для выяснения причин аварий. В эту же группу входят и всем известные автопилоты — средства, позволяющие вести машину по заданному курсу в автоматическом режиме. Система предупреждения о столкновении «обозревает» пространство вокруг машины, передает сигналы встречным воздушным судам, сообщает о появлении других машин своему пилоту.

Классификация самолетов и вертолетов по конструктивным признакам

Самолеты и вертолеты различают по конструктивным признакам:
– по количеству крыльев;
– размещению монопланного крыла относительно фюзеляжа;
– характеру крепления моноплана к фюзеляжу;
-типу двигателей и их размещению на самолете и вертолете;
-типу шасси и их компоновке;
– схемам уравновешивания реактивного момента несущего винта вертолета.

По количеству крыльев различают бипланы и монопланы. Бипланы имеют два крыла-два плана: верхний и нижний (рис. 1.3).


Достоинства бипланов: меньшая масса крыла за счет меньшего размаха консолей, планов (два плана вместо одного), наличие дополнительных опор планов, разгружающих их от изгибающих моментов. Недостаток: большое аэродинамическое сопротивление. Применяют бипланы для тихоходных самолетов. Моноплан имеет один план, состоящий из двух консолей – левой и правой. Его аэродинамическое сопротивление меньше, а масса – больше. Основная схема современных самолетов показана на рис. 1.4.


В подкосном моноплане (рис. 1.5) масса меньше, аэродинамическое сопротивление – больше. Применяется он для тихоходных самолетов (Ан-14).

По размещению монопланного крыла относительно фюзеляжа различают низкоплан, среднеплан и высокоплан (рис. 1.6).

Достоинства низкоплана: за счет эффекта экрана (поверхности аэродрома) возрастает , снижается , , меньше высота опор шасси и их масса, упрощенная их уборка;
возможность размещения средств механизации на подфюзеляжной части крыла; выше безопасность пассажиров и экипажа при аварийной посадке благодаря защите крылом;
выше плавучесть при аварийной посадке на водные акватории, что позволяет эвакуировать пассажиров и экипаж; простота обслуживания двигателей, расположенных на крыле.

Недостатки: значительно возрастает аэродинамическое сопротивление за счет интерференции (взаимного влияния крыла и фюзеляжа);
ухудшается обзор нижней полусферы;
в случае расположения двигателей на крыле необходимо защищать их от попадания в воздухозаборник посторонних предметов при движении по аэродрому;
при посадке с креном велика опасность касания двигателями поверхности аэродрома;
обеспечить отрицательное поперечное V затруднительно.

Достоинства высокоплана: меньшее сопротивление интерференции;
хороший обзор нижней полусферы для экипажа и пассажиров;
упрощенные погрузочно-разгрузочные работы транспортных самолетов;
упрощенная компоновка пассажирских салонов и грузовых отсеков внутри фюзеляжа;
верхняя поверхность крыла, создающая подъемную силу, в районе фюзеляжа свободна.

Недостатки: сложность размещения и уборки опор шасси;
небольшая колея опорных элементов шасси, закрепленных на фюзеляже;
для защиты экипажа и пассажиров при аварийной посадке необходимо усиливать нижнюю часть фюзеляжа;
сложность обслуживания двигателей, размещенных на крыле.

Высокоплан широко применяется на самолетах Ан и других. Среднеплан обладает наименьшим сопротивлением интерференции. Большинство военных самолетов имеют такую схему. Пассажирские и транспортные самолеты не могут иметь схему среднеплана, т.к. средняя часть крыла – центроплан, проходя в середине фюзеляжа, будет мешать созданию единых пассажирских или грузовых салонов и кабин.

По типу двигатели разделяются на поршневые, газотурбинные, ракетные и др. По типу компоновочных схем шасси различают:
трехопорное с хвостовой опорой;
трехопорное с передней опорой;
двухопорное (велосипедного типа);
многоопорное.

ЛА вертикального взлета и посадки могут осуществлять взлет и посадку без разбега. К ним относятся:
1. Вертолеты, но у них малая скорость полета.
2. Винтокрыл, который имеет несущие лопасти, как у вертолета, крыло, как у самолета. Скорость полета у винтокрыла выше, чем у вертолета, но ниже, чем у самолета.
3. Конвертоплан – самолет, у которого двигатели могут поворачиваться из горизонтального положения в вертикальное отдельно или вместе с крылом. Осуществить это сложно.
4. Реактивные самолеты вертикального взлета и посадки, у которых силовые установки комбинированные (включают подъемные и маршевые двигатели) или могут изменять направление вектора тяги за счет поворотных сопел.
5. Реактивные самолеты с усилителями тяги, когда выхлопные газы маршевого двигателя с помощью заслонок и каналов направляются к турбовентиляторным агрегатам (ТВА), создающим вертикальную тягу. Вектор тяги меняется заслонками и жалюзи в широком диапазоне.

В горизонтальном полете подвод газов к ТВА перекрывается. Трудности конвертопланов и самолетов вертикального взлета и посадки – обеспечение устойчивости и управляемости при посадке, взлете, висении, переходных режимах.

Ссылка на основную публикацию