Разбор конструкции самолета — как он устроен и из чего состоит. Основные агрегаты самолета Строение пассажирского самолета

Ребёнок впервые увидел самолёт? Готовьтесь к каверзным вопросам! Зачем нужны крылья, почему он так шумит, и как вообще эта огромная штука летает? Вооружившись детской энциклопедией «Самолёты и авиация» , мы составили «авиационную шпаргалку» для маленьких авиаторов и их родителей.

Подняться в небо людей вдохновили птицы: наблюдая за ними, ученые постигли многие тайны полёта. Даже само слово «авиация» (все придуманные человеком механизмы, способные летать) произошло от латинского «avis» - птица.

Почему птица летит и не падает? Секрет в особой форме крыльев с выпуклой верхней частью. Из-за неё воздух над крылом течёт быстрее, чем снизу, теряя давление - словно «разжижаясь». Разница давлений тянет птицу вверх - этот удивительный эффект называется подъёмной силой. Рассчитать её смог в 1904 году выдающийся русский учёный Николай Жуковский, заложив основы новой «воздушной» науки - аэродинамики.

Конечно, у людей нет крыльев, зато есть ум и наблюдательность. «Человечество полетит, опираясь не на силу мускулов, а на силу разума!» - говорил Жуковский. И не ошибся. Люди придумали самолёты, использовав идею птичьих крыльев, создающих подъёмную силу. Хвост для самолёта также «подглядели» у птиц - он придает устойчивость в полёте.

Подъёмную силу легко ощутить, запуская в безветренный день воздушного змея - самый простой и древний летательный аппарат. Чтобы змей летел, нужно хорошо разбежаться и тянуть его за собой. Набрав скорость, змей взлетает и плывёт в потоке воздуха, словно в реке: над землёй его удерживает подъёмная сила. Но стоит остановиться, и змей упадёт на землю: чтобы подъёмная сила действовала, нужна определённая скорость.

Иллюстрации из книги.

Самолёт

Самолёт

летательный тяжелее воздуха с крылом, на котором при движении образуется аэродинамическая подъёмная сила, и силовой установкой, создающей тягу для полёта в атмосфере. Основные части самолёта: крыло (одно или два), оперение, (всё это вместе называется планёром самолёта), бортовое оборудование; военные самолёты имеют также авиационное вооружение.

Крыло – основная самолёта. Самолёты с одним крылом называются монопланами , с двумя – бипланами . Средняя часть крыла, присоединяемая к фюзеляжу или составляющая с ним одно целое, называется центропланом; к центроплану крепятся боковые отъёмные части крыла – консоли. На крыле располагаются (элероны , элевоны, интерцепторы) и устройства, с помощью которых регулируются крыла (закрылки, предкрылки и др.). В крыле размещаются топливные баки, различные агрегаты (напр., шасси), коммуникации и пр. На крыле или под ним (на пилонах) устанавливают двигатели. Вплоть до сер. 20 в. самолёты имели крылья трапециевидной формы (в плане). С появлением реактивных двигателей форма крыла изменилась, приобрела стреловидность. в сочетании с газотурбинным реактивным двигателем позволяет достичь скоростей полёта, вдвое и втрое превышающих . В 1960-70-х гг. были созданы самолёты с крылом изменяемой в полёте стреловидности: при взлёте и посадке, а также при полёте с дозвуковой скоростью лучше характеристики у прямого (традиционного) крыла; в полёте со сверхзвуковой скоростью поворачивается, приобретая стреловидность, что существенно улучшает его аэродинамику (МиГ-23, СССР; F-111, США).

Фюзеляж – это корпус самолёта, несущий крылья, оперение и шасси. В нём размещаются кабина экипажа и пассажирский салон, грузовые отсеки, оборудование. Иногда фюзеляж заменяют хвостовыми балками или объединяют с крылом. До 1930-х гг. большинство самолётов имело открытые кабины лётчиков. С увеличением скорости и высоты полётов кабины стали закрывать обтекаемым «фонарём». Полёты на больших высотах потребовали создания герметичных кабин с обеспечением в них давления и температуры, необходимых для нормальной жизнедеятельности человека. Обтекаемая сигарообразная форма фюзеляжа обеспечивает ему минимальное сопротивление воздушного потока в полёте. У сверхзвуковых самолётов фюзеляж делают с сильно заострённой носовой частью. Форма поперечного сечения фюзеляжа у современных самолётов может быть круглой, овальной, в виде пересечения двух окружностей, близкой к прямоугольной и пр. Создание в 1965-70-х гг. т. н. широкофюзеляжных самолётов с фюзеляжем диаметром 5.5–6.5 м позволило заметно повысить грузоподъёмность и воздушных судов (Ил-86, СССР; «Боинг-747», США). Конструкция фюзеляжа содержит из силовых элементов (лонжероны, стрингеры, шпангоуты) и обшивку. Силовые элементы изготовляют из лёгких и прочных конструкционных материалов (алюминиевые и титановые сплавы , композиционные материалы). на заре авиации была полотняной, затем из фанеры и с кон. 1920 г. – металлическая (алюминий и его сплавы). Подавляющее большинство самолётов выполнено по однофюзеляжной схеме, очень редко по двухбалочной, и лишь отдельные экспериментальные самолёты – безфюзеляжные, т. н. (ХВ-35, США).

Оперение обеспечивает устойчивость и управляемость самолёта в продольном и боковом движении. У большинства самолётов оперение располагается на хвостовой части фюзеляжа и состоит из стабилизатора и руля высоты (горизонтальное оперение), киля и руля направления (вертикальное оперение). сверхзвуковых самолётов может не иметь рулей высоты и направления из-за их малой эффективности на высоких скоростях. Их функции выполняют управляемые (цельноповоротные) и стабилизатор. Конструкция оперения аналогична конструкции крыла и в большинстве случаев повторяет его форму. Наиболее распространено однокилевое оперение, но создаются самолёты с разнесённым вертикальным оперением (Су-27, МиГ-31). Известны случаи создания V-образного оперения, сочетающего функции киля и стабилизатора («Бонанза-35», США). Немало сверхзвуковых самолётов, особенно военных, не имеют стабилизаторов («Мираж-2000», Франция; «Вулкан», Великобритания; Ту-144).

Шасси служит для перемещения самолёта по аэродрому при рулёжке и по взлётной полосе при взлёте и посадке. Наиболее распространено колёсное шасси. Зимой на лёгких самолётах могут устанавливаться лыжи. У гидросамолётов вместо колёс на шасси крепятся поплавки-лодки. Во время полёта колёсные шасси, чтобы уменьшить воздуха, убирают в крыло или фюзеляж. Спортивные, учебные и прочие лёгкие самолёты часто строятся с неубирающимися шасси, которые проще и легче убирающихся. Современные реактивные самолёты имеют шасси с передней опорой под носовой частью фюзеляжа и двумя опорами в районе центра тяжести самолёта под фюзеляжем или крылом. Такое трёхопорное шасси обеспечивает более безопасное на повышенных скоростях и устойчивое движение самолёта при разбеге и пробеге во время посадки. Тяжёлые пассажирские самолёты оборудуют многоопорными и многоколёсными шасси для снижения нагрузок и давления на . Все шасси оснащены жидкостно-газовыми или жидкостными амортизаторами для смягчения ударов, возникающих при посадке самолёта и его движении по аэродрому. Для руления самолёта передняя опора имеет поворачивающееся . Управление движением самолёта на земле осуществляется раздельным торможением колёс основных опор.

Силовая установка самолёта включает авиационные двигатели (от 1 до 4), воздушные винты, воздухозаборники, реактивные сопла, системы топливоподачи, смазки, контроля и пр. Почти до кон. 1940-х гг. основным типом двигателя был поршневой двигатель внутреннего сгорания, приводивший во вращение . С кон. 1940-х гг. на самолётах военной и гражданской авиации стали применять газотурбинные реактивные двигатели – турбореактивные и турбовентиляторные. Двигатели устанавливают в носовой части фюзеляжа (в основном на винтомоторных самолётах), встраивают в крыло, подвешивают на пилонах под крылом, устанавливают над крылом (гл. обр. у гидросамолётов), помещают на хвостовой части фюзеляжа. На пассажирских тяжёлых самолётах предпочтение отдаётся хвостовому расположению двигателей, поскольку таким образом снижается шума в пассажирском салоне.

1 – ; 2 – кабина экипажа; 3 – туалеты; 4.18 – гардероб; 5.14 – грузовой ; 6 – багажный ; 7 – первый пассажирский салон на 66 мест; 8 – двигателя; 9 – ; 10 – вертикальная законцовка крыла; 11 – внешний ; 12 – внутренний закрылок; 13 – второй пассажирский салон на 234 места; 15 – грузы на поддонах в сетях; 16 – аварийный выход; 17 – грузы в сетях; 19 – киль; 20 – руль направления; 21 – руль высоты; 22 – ; 23 – стабилизатор; 24 – фюзеляж; 25 – ; 26 – основная опора шасси; 27 – ; 28 – топливные отсеки; 29 – крыла; 30 – буфет с лифтом на нижнюю палубу; 31 – грузовой пол со сферическими опорами; 32 – входная дверь; 33 – носовая опора шасси

Оборудование самолёта обеспечивает самолёта, безопасность полёта, создание условий, необходимых для жизнедеятельности членов экипажа и пассажиров. Самолётовождение обеспечивает пилотажно-навигационное, радиотехническое и радиолокационное оборудование. Для повышения безопасности полёта предназначены противопожарные средства, аварийно-спасательное и внешнее , противообледенительные и прочие системы. В состав систем жизнеобеспечения входят установки кондиционирования воздуха и наддува кабин, и др. Использование микропроцессорной техники в системах управления самолётом позволило сократить численность экипажей пассажирских и транспортных воздушных судов до 2–3 человек. Управление самолётом в полёте осуществляется с помощью рулей высоты и руля направления (на задних кромках стабилизаторов и киля) и элеронов, отклоняемых в противоположные стороны. Управляют рулями и элеронами лётчики из кабины экипажа. При рейсовых полётах по трассе управление самолётом передаётся автопилоту, который не только выдерживает направление полёта, но и контролирует работу двигателей, поддерживает заданный режим полёта.

Вооружение самолётов военной авиации определяется их назначением и тем, какие задачи они решают в боевых действиях. Военная имеет на вооружении крылатые ракеты класса « – поверхность» и ракеты «воздух – воздух», авиационные пушки и пулемёты, авиационные бомбы, авиационные морские мины и торпеды.

Энциклопедия «Техника». - М.: Росмэн . 2006 .

Самолет

(устаревшее - ) - тяжелее воздуха для полётов в атмосфере с помощью силовой установки, создающей тягу, и неподвижного крыла, на котором при движении в воздушной среде образуется аэродинамическая подъёмная сила. Неподвижность крыла, которая отличает С. от винтокрылых летательных аппаратов, имеющих «вращающееся крыло» (несущий винт), и от летательного аппарата с машущими крыльями (махолётов), в некоторой степени условна, так как в ряде конструкций С. крыло может изменять в полёте угол установки, и т. п. Концепция С., зародившаяся в конце XVIII - начале XIX вв. (Дж. Кейли) и предполагавшая осуществление полёта летательного аппарата с помощью разделённых по функциям движителя (воздушного винта) и несущей поверхности (крыла), в ходе развития летательной техники оказалась наиболее удачной по совокупности лётных характеристик и эксплуатационных качеств, и С. получил наибольшее распространение среди летательных аппаратов с различными принципами создания подъёмной силы и конструктивными способами их воплощения (см. также Авиация).
Классификация самолётов.
По назначению различают гражданские и военные С. К гражданским относятся пассажирские, грузовые и грузопассажирские, административные, спортивные, сельскохозяйственные и другие С. для народного хозяйства. Пассажирские С. подразделяются на магистральные самолёты и С. местных воздушных линий. Военные С. включают истребители (воздушного боя, истребители-бомбардировщики, истребители-перехватчики, многоцелевые), штурмовики, бомбардировщики (фронтовые, дальние, межконтинентальные), разведчики (тактические, оперативные, стратегические), военно-транспортные (лёгкие, средние, тяжёлые), противолодочные, С. боевого обеспечения (радиолокационного дозора и наведения, постановщики помех, воздушные пункты управления, заправщики топливом в полёте и др.). В состав военной и гражданской авиации входят учебные, учебно-тренировочные, санитарные, патрульные, поисково-спасательные. С. По типу движителя С. относят к винтовым или реактивным. В соответствии с типом двигателей С. часто называют поршневым, турбовинтовым, реактивным (в частности, ракетным), а по числу двигателей - например, двух-, трёх-, четырёхдвигательным. В зависимости от максимальной скорости полета С. подразделяют на дозвуковые ( полёта M(() 1) и гиперзвуковые (M(() > > 1; часто принимают M(() > > 4-5). По условиям базирования различают С. сухопутного базирования, корабельные С., гидросамолёты (летающие лодки или поплавковые) и С.-амфибии, а по требованиям к длине взлетно-посадочной полосы - С. вертикального, короткого и обычного взлёта и посадки. Различная способность к маневрированию (максимальное значение эксплуатационной перегрузки) отличает манёвренные, ограниченно манёвренные и неманёвренные С. По стадии освоения С. относят к экспериментальным, опытным и серийным, а по отличию от исходного образца - к модернизированным и модифицированным. С. с экипажем называют пилотируемыми, а без экипажа беспилотными. Для некоторых типов пилотируемых С. (истребителей, штурмовиков, учебных) часто указывают число членов экипажа (одно- или двухместный).
Многие названия С. определяются их конструктивным исполнением и аэродинамической схемой. По числу крыльев различают монопланы, бипланы (в том числе полуторапланы), трипланы и полипланы, а монопланы, в зависимости от расположения крыла относительно фюзеляжа, могут быть низкопланами, среднепланами и высокопланами. Моноплан без наружных подкрепляющих элементов крыла (подкосов) называется свободнонесущим, а с крылом, установленным на подкосах выше фюзеляжа, называется . С. с изменяемой в полёте стреловидностью крыла часто называют С. изменяемой геометрии, о зависимости от расположения оперения выделяют С. нормальной схемы (с хвостовым оперением), С. типа « » (горизонт, оперение отсутствует) и С. типа « » (с горизонтальным оперением, расположенным впереди крыла). По типу фюзеляжа С. может быть однофюзеляжным и двухбалочным, а С. без фюзеляжа называют «летающим крылом». С. с диаметром фюзеляжа более 5,5-6 м называют широкофюзеляжными. Свою классификацию имеют самолёты вертикального взлёта и посадки (с поворотными винтами, поворотным крылом, подъёмными или подъёмно-маршевыми двигателями и т. д.). Некоторые понятия классификации, такие, как, например, «лёгкий», «тяжёлый», «дальний» и т. п., являются условными, не всегда имеют строго очерченные границы и для С. различных типов (истребители, бомбардировщики, транспортные С.) могут соответствовать существенно отличающимся числовым значениям взлётной массы и дальности полёта.
Аэродинамика самолёта.
Подъёмная сила, поддерживающая С. в воздухе, образуется вследствие несимметричного обтекания крыла воздушным потоком, имеющего место при несимметричной форме профиля крыла, ориентации его под некоторым положительным углом атаки к потоку или под влиянием обоих этих факторов. В этих случаях скорость потока на верхней поверхности крыла больше, а давление (в соответствии с Бернулли уравнением) меньше, чем на нижней; вследствие этого создаётся разность давлений под крылом и над крылом и возникает подъёмная сила. Теоретические подходы к определению подъёмной силы профиля крыла (для идеальной несжимаемой жидкости) отражены в известной Жуковского теореме. Действующую на С. при его обтекании воздушным потоком полную аэродинамическую силу RA (её называют аэродинамической силой планёра) в скоростной системе координат можно представить в виде двух составляющих - аэродинамической подъёмной силы Ya и силы лобового сопротивления Xa (в общем случае возможно также наличие и боковой силы Za). Сила Ya определяется в основном подъёмными силами крыла и горизонт, оперения, а противоположно направленная по отношению к скорости полёта сила Xa обязана своим происхождением трению воздуха о поверхность С. (сопротивление трения), разности давлений, действующих на лобовые и кормовые части элементов С. (сопротивление давления, см. Профильное сопротивление, Донное сопротивление), и связанному с образованием подъёмной силы скосу потока за крылом (индуктивное сопротивление); кроме того, при больших скоростях полёта (около- и сверхзвуковых) добавляется , вызываемое образованием скачков уплотнения (см. Сопротивление аэродинамическое). Аэродинамическая сила планёра С. и её составляющие пропорциональны скоростному напору
q = V2/2
((() - плотность воздуха, V - скорость полёта) и некоторой характерной площади, в качестве которой обычно принимают S:
Ya = cyaqS,
Xa = cxaqS,
причём коэффициент пропорциональности (коэффициент подъёмной силы cya и коэффициент лобового сопротивления cxa) зависят в основном от геометрических форм частей С., ориентации его в потоке (угла атаки), Рейнольдса числа, а на больших скоростях и от числа M((). Аэродинамическое совершенство С. характеризуют отношением подъёмной силы к суммарной силе лобового сопротивления, называемой аэродинамическим качеством:
К = Ya/Xa = cya/cxa
В установившемся (V = const) горизонтальном полёте вес самолёта G уравновешивается подъёмной силой (Ya = G), а тяга Р силовой установки должна компенсировать лобовое сопротивление (P = Xa). Из получающегося соотношения G = KP следует, например, что реализация в конструкции С. более высокого значения К позволила бы при фиксированном значении G снизить для той же скорости полёта потребную тягу и, следовательно, а в некоторых других случаях (например, при том же значении Р) увеличить грузоподъёмность или на С. В ранний период (до начала 20-х гг.) С. имели грубые аэродинамические формы и значения аэродинамического качества у них были в пределах K = 4-7. На С. 30-х гг., имевших прямые крылья и скорость полёта 300-350 км/ч, были получены значения K = 13-15. Это было достигнуто в основном благодаря применению схемы свободнонесущего моноплана, усовершенствованных профилей крыла, фюзеляжей обтекаемой формы, закрытых кабин, жёсткой гладкой обшивки (взамен матерчатой или гофрированной металлической), уборке шасси, капотированию двигателей и т. д. При последующем создании более скоростных С. возможности повышения аэродинамического качества стали более ограниченными. Тем не менее на пассажирских С. 80-х гг. с большими дозвуковыми скоростями полёта и стреловидными крыльями максимальные значения аэродинамического качества составили K = 15-18. На сверхзвуковых С. для снижения волнового сопротивления применяют крылья тонкого профиля, с большой стреловидностью или др. формы в плане с малым удлинением. Однако у С. с такими крыльями на дозвуковых скоростях полёта меньше, чем у С. дозвуковых схем.
Конструкция самолёта.
Она должна обеспечивать высокие аэродинамические характеристики, обладать необходимыми прочностью, жёсткостью, живучестью, выносливостью (сопротивлением усталости), быть технологичной в производстве и обслуживании, иметь минимальную массу (это один из основных критериев совершенства С.). В общем случае С. состоит из следующих основных частей: крыла, фюзеляжа, оперения, шасси (все это вместе называют планёром С.), силовой установки, бортового оборудования; военные С. имеют также .
Крыло является основной несущей поверхностью С., а также обеспечивает его поперечную устойчивость. На крыле располагаются средства его механизации (закрылки, предкрылки и др.), органы управления (элероны , элевоны, интерцепторы), а при некоторых компоновках С. закрепляются также опоры шасси и устанавливаются двигатели. состоит из каркаса с продольным (лонжероны, стрингеры) и поперечным (нервюры) силовым набором и обшивки. Внутренний объём крыла используется для размещения топлива, различных агрегатов, коммуникаций и т. д. Важнейшими моментами в развитии С., связанными с конструкцией крыла, были завершившийся в 30-х гг. переход от схемы биплана к свободнонесущему моноплану и начавшийся в конце 40-х-начале 50-х гг. переход от прямого крыла к стреловидному. На тяжёлых С. с большой дальностью полёта, для которых важным является увеличение аэродинамического качества, схема моноплана позволила увеличить в этих целях , а для более энерговооруженных С. (истребителей) - использовать уменьшение площади крыла и лобового сопротивления для повышения скорости полёта. Создание свободнонесущих монопланов стало возможным благодаря успехам в строительной механике конструкции и профилировке крыла, а также применению высокопрочных материалов. Применение стреловидного крыла позволило реализовать потенциальные возможности дальнейшего увеличения скорости полёта при использовании газотурбинных двигателей. При достижении некоторой скорости полёта (критического числа М(()) на крыле образуются местные сверхзвуковые зоны со скачками уплотнения, что приводит к появлению волнового сопротивления. Для стреловидного крыла вследствие скольжения принципа возникновение таких неблагоприятных явлений отодвигается в область более высоких скоростей полёта (критическое число М(() больше, чем у прямого крыла); а при сверхзвуковом обтекании интенсивность образующихся скачков уплотнения более слабая. () крыла дозвукового С. обычно составляет 20-35(°), а у сверхзвукового С. достигает 40-60(°).
В 50-80-х гг. создано большое число С. различных типов с турбовинтовыми двигателями и турбореактивными двигателями, различающихся скоростью и профилем полёта, манёвренностью и другими свойствами. Соответственно этому на них нашли применение крылья, разнообразные по форме в плане, удлинению, относительной толщине, конструктивно-силовой схеме и т. д. Наряду со стреловидным широкое распространение получило треугольное крыло, сочетающее в себе благоприятные для больших сверхзвуковых скоростей полёта свойства большой стреловидности (() 55-70°), малого удлинения и малой относительной толщины профиля. В связи с возникшей необходимостью обеспечить для некоторых типов С. высокие аэродинамические характеристики в широком диапазоне скоростей полёта были созданы самолёты с крылом изменяемой в полёте стреловидности (()) 15-70°), на которых реализуются достоинства прямого крыла сравнительно большого удлинения (взлётно-посадочные режимы и на дозвуковых скоростях) и крыла большой стреловидности (полёт на сверхзвуковых скоростях). Разновидность этой схемы - цельноповоротное . На манёвренных С. нашло применение крыло с переменной стреловидностью по передней кромке, включающее трапециевидную часть с умеренной стреловидностью и корневые наплывы крыла большой стреловидности, которые улучшают несущие свойства крыла на больших углах атаки. Схема С. с крылом обратной стреловидности (КОС) не получила широкого распространения из-за аэроупругой неустойчивости (дивергенции) крыла при повышенных скоростях полёта. Появление композиционных материалов открыло возможности устранить этот недостаток путём обеспечения необходимой жёсткости крыла без заметного утяжеления конструкции, и КОС, обладающее благоприятными аэродинамическими характеристиками на больших углах атаки, стало в конце 70-х и в 80-х гг. объектом широких теоретических и экспериментальных исследований. С. различного скоростного диапазона отличаются удлинением крыла
(() = 12/S (l - размах крыла).
Для повышения аэродинамического качества увеличивают (), для снижения волнового сопротивления - уменьшают. Если удлинение дозвуковых стреловидных крыльев составляет обычно (-) = 7-8 для пассажирских и транспортных С. и () = 4-4,5 для истребителей, то у сверхзвуковых истребителей () = 2-3,5. Для обеспечения необходимой поперечной устойчивости С. консоли крыла устанавливаются (при виде спереди) под некоторым углом к горизонтальной плоскости (так называемое поперечное V крыла). Улучшение аэродинамических характеристик крыла во многом обязано совершенствованию его профиля. На различных этапах развития С. выбор профиля крыла определялся аэродинамическими или конструктивными требованиями и уровнем научных знаний. Плоское крыло встречалось в ранних проектах С., однако все первые летавшие С. уже имели профилированные крылья. Для получения большей подъёмной силы сначала применялись тонкие изогнутые крылья (С. раннего периода), а позднее - крылья с толстым профилем (свободнонесущие монопланы 20-х гг.). По мере увеличения скорости полёта использовались менее изогнутые и более тонкие профили. В конце 30-х гг. велись работы по так называемым ламинарным профилям малого сопротивления, однако большого распространения они не получили, так как обеспечение ламинарного обтекания предъявляло высокие требования к качеству отделки и чистоте поверхности крыла. В 70-х гг. для дозвуковых С. разработаны сверхкритические профили, позволяющие повысить значение критического числа М((). На С. с большой сверхзвуковой скоростью полёта для снижения волнового сопротивления применяются крылья с малой относительной толщиной профиля ((c) = 2-6%) и острой передней кромкой. Геометрические параметры крыла переменны вдоль его размаха: оно имеет сужение, значения с уменьшаются к концам крыла, используется аэродинамическая и геометрическая и т. п.
Важная характеристика С. - , равная
G/S = cyyV2/2.
На всех этапах развития С. она возрастала - на быстроходных С. вследствие уменьшения площади крыла в целях снижения сопротивления и повышения скорости полёта, а на тяжёлых С. из-за опережающего роста массы С. При увеличении удельной нагрузки на крыло соответственно увеличивается скорость на взлёте и посадке, возрастает потребная длина взлетно-посадочной полосы, а также усложняется пилотирование С. на посадке. Снижение скорости отрыва и посадочной скорости обеспечивается механизацией крыла, позволяющей при отклонении щитков и закрылков увеличить максимальные значения коэффициента cy, а для некоторых конструкций - также площадь несущей поверхности. Устройства механизации крыла начали разрабатываться в 20-х гг., а широкое распространение получили с 30-х гг. Сначала применялись простые и закрылки, позднее появились выдвижные и щелевые закрылки (в том числе двух- и трёхщелевые). Некоторые виды механизации крыла (предкрылки и др.) применяются также в полёте, при маневрировании С. Идея согласования формы профиля крыла с режимом полёта лежит в основе адаптивного крыла, В 50-х гг. для увеличения подъёмной силы крыла на малых скоростях полёта стало использоваться , в частности сдув пограничного слоя посредством выдувания отбираемого от двигателя воздуха на верхние поверхности носков крыла и закрылков. В 70-х гг. стали создаваться самолёты короткого взлёта и посадки (СКВП) с так называемой энергетической механизацией крыла, основанной на использовании энергии двигателя для увеличения подъёмной силы посредством обдувания крыла или закрылков реактивной струёй двигателей.
Фюзеляж служит для объединения в одно целое различных частей С. (крыла, оперения и др.), для размещения кабины экипажа, агрегатов и систем бортового оборудования, а также, в зависимости от типа и конструктивной схемы С., пассажирских салонов и грузовых кабин, двигателей, отсеков вооружения и шасси, топливных баков и т. д. На ранних этапах развития С. его крыло соединялось с оперением с помощью открытой фермы или ферменного фюзеляжа коробчатой формы, закрытого полотняной или жёсткой обшивкой. На смену ферменным фюзеляжам пришли так называемые балочные фюзеляжи с различными сочетаниями силового набора - продольного (лонжероны, стрингеры) и поперечного (шпангоуты) и «работающей» обшивкой. Такая конструкция позволила придавать фюзеляжу различные хорошо обтекаемые формы. Длительное время преобладали открытая или защищённая передним козырьком кабины экипажа, а на тяжёлых С. их вписывали в обводы фюзеляжа. С ростом скорости полёта кабины лёгких С. стали закрывать обтекаемым фонарём. Выполнение полётов на больших высотах потребовало создания герметичных кабин (на боевых и на пассажирских С.) с обеспечением в них параметров воздуха, необходимых для нормальной жизнедеятельности человека. На современных С. получили распространение различные формы поперечного сечения фюзеляжа - круглая, овальная, в виде пересечения двух окружностей и др. На фюзеляже с поперечным сечением, близким к прямоугольному, и со специально спрофилированным днищем можно получить некоторую дополнит, подъёмную силу (несущий фюзеляж). Площадь мигделевого сечения фюзеляжа лёгких С. определяется размерами кабины экипажа или габаритами двигателей (при установке их в фюзеляже), а на тяжёлых С. - размерами пассажирской или грузовой кабины, отсеков вооружения и т. п. Создание во второй половине 60-х гг. широкофюзеляжных С. с диаметром около 6 м позволило значительно повысить грузоподъёмность и пассажировместимость. Длина фюзеляжа определяется не только условием размещения перевозимой нагрузки, топлива, оборудования, но также требованиями, связанными с устойчивостью и управляемостью С. (обеспечение необходимого положения центра тяжести и расстояния от него до оперения). Для снижения волнового сопротивления фюзеляжи сверхзвуковых С. имеют большое удлинение, заострённую носовую часть, а иногда в зоне сопряжения с крылом фюзеляж «поджат» (при виде сверху) в соответствии с так называемым площадей правилом. Большинство С. выполнено по однофюзеляжной схеме. Двухбалочные С. строились сравнительно редко, ещё реже - бесфюзеляжные С.
Оперение обеспечивает продольную и путевую устойчивость, балансировку и управляемость С. Большинство созданных С., особенно дозвуковых, имело нормальную схему, то есть с хвостовым оперением, состоящим обычно из неподвижных и отклоняемых (управляющих) поверхностей: стабилизатор и руль высоты образуют (ГО), а киль и руль направления - (ВО). По конструктивно-силовой схеме оперение аналогично крылу, причём на скоростных С. ВО и ГО, как и крыло, выполняются стреловидными. На тяжёлых дозвуковых С. для облегчения балансировки стабилизатор иногда делают переставным, то есть с изменяемым углом установки в полёте. На сверхзвуковых скоростях полёта эффективность рулей уменьшается, поэтому на сверхзвуковых С. стабилизатор и киль могут быть управляемыми, в том числе цельноповоротными (ГО и ВО без рулей). Наиболее распространено однокилевое оперение, но создаются также С. с разнесенным ВО. Известна конструкция V-образного оперения, выполняющего функции ГО и ВО. Достаточно большое число С., особенно сверхзвуковых выполнено по схеме «бесхвостка» (ГО отсутствует). По схеме «утка» (с передним ГО) построено небольшое число С. однако она продолжает привлекать к себе внимание, в частности, благодаря преимуществу, состоящему в использовании для балансировки С. положительной подъёмной силы, создаваемой передним ГО.
Шасси служит для перемещения С. по аэродрому (при рулёжке, взлёте и посадке), а также для смягчения ударов, возникающих при посадке и движении С. Наиболее распространено колёсное шасси, однако на лёгких С. в зимних условиях иногда применяется лыжное шасси. Предпринимались попытки создания гусеничного шасси, оказавшегося слишком тяжёлым. Необходимая мореходность и устойчивость на воде гидросамолётов обеспечиваются поплавками или лодкой-фюзеляжем. Сопротивление шасси может достигать 40% лобового сопротивления С., поэтому в начале 40-х гг. для повышения скорости полета стали широко применять убирающееся шасси. В зависимости от конструкции фюзеляжа С. шасси убирается в крыло, фюзеляж, гондолы двигателей. С. с малой скоростью полета иногда строятся с неубирающимся шасси, которое легче и проще по конструкции. Для обеспечения устойчивого положения С. на земле его шасси включает не менее трёх опор. Ранее в основном применялось трёхопорное шасси с низкой хвостовой опорой, а реактивные С. оборудуются шасси с передней опорой, обеспечивающим более безопасное приземление на повышенных скоростях и устойчивое движение С. на разбеге и пробеге. Кроме того, горизонтальное положение фюзеляжа (при передней опоре) способствует снижению воздействия реактивной струи двигателей на аэродромное покрытие. На ряде С. применено с двумя основными опорами вдоль фюзеляжа и вспомогательными опорами на концах крыла. Одно из преимуществ такой схемы состоит в отсутствии на крыле гондол для уборки шасси, ухудшающих аэродинамические характеристики крыла. На тяжёлом бомбардировщике М-4 было применено «вздыбливание» передней стойки велосипедного шасси на взлёте, что увеличивало С. и сокращало длину разбега. Опора шасси обычно включает в себя стойку, жидкостно-газовый или жидкостный , подкосы, механизмы уборки-выпуска и колёса. Колёса основных опор, а иногда и передних опор оборудуются тормозами, которые используются для сокращения длины пробега после посадки С., а также для удержания С. на месте при работающих двигателях (перед разбегом на взлёте, при опробовании двигателей и т. п.). Для обеспечения руления С. передняя опора имеет ориентирующееся колесо. Управление движением С. на земле при малых скоростях обеспечивается раздельным торможением колёс основных опор, а также созданием несимметричной тяги двигателей. Когда такой способ малоэффективен или невозможен (велосипедное шасси , однодвигательная компоновка в сочетании с малой колеёй шасси и т. п.), передняя опора выполняется управляемой. Тяжёлые пассажирские и транспортные С. оборудуются многоопорными и многоколёсными шасси для снижения нагрузок и давлений на аэродромное покрытие. На расширение возможностей базирования С. направлен поиск новых, в частности неконтактных, взлётно-посадочных устройств (например, шасси на воздушной подушке).
Силовая установка самолета.
Создаёт необходимую тягу во всём диапазоне эксплуатационных условий и включает двигатели (см. Двигатель авиационный), воздушные винты, воздухозаборники, реактивные сопла, системы топливопитания, смазки, контроля и регулирования и др. Почти до конца 40-х гг. основным типом двигателя для С. был поршневой с воздушным или жидкостным охлаждением. Важные этапы в развитии силовых установок с поршневыми двигателями - создание винтов изменяемого шага (эффективных в широком диапазоне полётных режимов); повышение литровой мощности благодаря увеличению степени сжатия, что стало возможным после существенного повышения антидетонационных свойств авиационного бензина; обеспечение необходимой мощности двигателей на высоте путём их наддува с помощью специальных нагнетателей. На снижение аэродинамического сопротивления силовой установки было направлено закрытие звездообразных поршневых двигателей воздушного охлаждения кольцевыми профилирующими капотами, а также уборка радиаторов поршневых двигателей жидкостного охлаждения в тоннели крыла или фюзеляжа. Мощность авиационного поршневого двигателя была доведена до 3160 кВт, а скорость полёта С. с поршневым двигателем - до 700-750 км/ч. Однако дальнейшему росту скорости препятствовали резкое возрастание аэродинамического сопротивления самолёта и снижение КПД воздушного винта вследствие увеличивающегося влияния сжимаемости воздуха и связанный с этим рост потребной мощности двигателя, в то время как возможности уменьшения его массы и размеров были уже исчерпаны. Это обстоятельство стимулировало разработку и внедрение более лёгких и мощных газотурбинных двигателей (турбореактивных двигателей и турбовинтовых двигателей).
На боевых С. получили распространение турбореактивные двигатели, а на пассажирских и транспортных - турбовинтовые двигатели и турбореактивные двигатели. Ракетные двигатели (жидкостные ракетные двигатели) не получили широкого распространения из-за малой располагаемой продолжительности полёта (на борту С. необходимо иметь не только , но и окислитель), хотя они применялись на ряде экспериментальных С., на которых были достигнуты рекордные скорости полёта. Тяговые, экономические и авиационных газотурбинных двигателей непрерывно совершенствовались путём повышения параметров рабочего процесса двигателя, применения новых материалов, конструктивных решений и технологических процессов. Повышение скоростей полёта вплоть до больших сверхзвуковых (M(() = 3) было достигнуто при использовании турбореактивных двигателей, оснащённых форсажной камерой, позволяющей значительно (на 50% и более) увеличить тягу двигателя. На экспериментальных С. испытывались силовые установки, состоящие только из прямоточного воздушно-реактивных двигателей (старт с С.-носителя), а также комбинированные установки ( + прямоточный воздушно-реактивный двигатель). Силовые установки с прямоточного воздушно-реактивного двигателя обеспечивают дальнейшее расширение скоростного диапазона применения С. (см. Гиперзвуковой самолёт). На дозвуковых пассажирских и транспортных С. нашли применение экономичные турбореактивные двухконтурные двигатели сначала с малой, а позднее (в 60-70-х гг.) с большой степенью двухконтурности. Удельных расход топлива на сверхзвуковом С. достигает 0,2 кг/(Нкч) на полётных форсажных режимах, у дозвуковых С. на крейсерских режимах полёта доведён до 0,22-0,3 кг/(кВт ч) для турбовинтовых двигателей и 0,07-0,058 кг/(Н ч) для турбореактивных двухконтурных двигателей. Создание высоконагруженных воздушных винтов, сохраняющих высокий кпд до больших скоростей полёта (M(() 0,8), положено в основу разработки турбовинтовентиляторных двигателей, которые на 15-20% экономичнее турбореактивных двухконтурных двигателей. Двигатели пассажирского С. оборудуются устройствами реверсирования тяги на посадке для сокращения длины пробега и выполняются малошумными (см. Нормы шума). Число двигателей в силовой установке зависит главным образом от назначения С., его основных параметров и требований к лётным характеристикам. Суммарная мощность (тяга) силовой установки, определяемая необходимой стартовой энерговооружённостью (тяговооружённостью) С., выбирается исходя из условий непревышения заданной длины разбега при взлёте, обеспечения набора высоты при отказе одного двигателя, достижения максимальной скорости полёта при заданной высоте и т. д. Тяговооружённость современного сверхзвукового истребителей достигает 1,2, у дозвукового пассажирского С. обычно находится в пределах 0,22-0,35. Существуют различные варианты размещения двигателей на С. Поршневые двигатели обычно устанавливались на крыле и в носовой части фюзеляжа. Аналогично располагают двигатели на турбовинтовых С. На реактивных С. компоновочные решения более разнообразны. На лёгких боевых С. один или два турбореактивных двигателя обычно устанавливают в фюзеляже. На тяжёлых реактивных С. практиковалось размещение двигателей в корневой части крыла, но большее распространение получила схема подвески двигателей на пилонах под крылом. На пассажирском С. двигатели (2, 3 или 4) часто размещают на хвостовой части фюзеляжа, причём в трёхдвигательном варианте один двигатель помещают внутрь фюзеляжа, а его - в корневую часть киля. К преимуществам таких компоновок относятся снижение шума в пассажирской кабине, повышение аэродинамического качества за счёт «чистого» крыла. Трёхдвигательные варианты пассажирских С. выполняются также по схеме с двумя двигателями на пилонах под крылом и одним в хвостовой части фюзеляжа. На некоторых сверхзвуковых С. мотогондолы располагаются непосредственно на нижней поверхности крыла, при этом специальная профилировка внешних обводов гондол позволяет использовать систему образующихся скачков уплотнения (повышение давления) для получения дополнительной подъёмной силы на крыле. Установка двигателей сверху крыла применяется в схемах самолета короткого взлета и посадки с обдувом верхней поверхности крыла.
В авиационных двигателях используется жидкое - бензин в поршневых двигателях и так называемое (типа керосина) в газотурбинных двигателях (см. Топливо авиационное). В связи с истощением природных запасов нефти могут найти применение синтетические топлива, криогенные топлива (в 1988 в СССР создан экспериментальный самолёт Ту-155, использующий в качестве топлива и сжиженный газ), а также авиационные ядерные силовые установки. Создан ряд лёгких экспериментальных С., использующих энергию солнечных батарей (см. Солнечный самолёт), из которых наиболее известен «Солар » (США); на нём в 1981 был совершён перелёт Париж - Лондон. Продолжаются постройки демонстрационных С. с мускульным приводом воздушного винта (см. Мускулолёт). В 1988 дальность полёта на мускулолёте достигла около 120 км при скорости свыше 30 км/ч.
Оборудование самолёта.
Обеспечивает пилотирование С., безопасность полёта, создание необходимых условий для жизнедеятельности чл. экипажа и пассажиров и выполнение задач, связанных с назначением С. Для самолётовождения используется пилотажно-навигационное, радиотехническое и радиолокационное оборудование. Для повышения безопасности полёта предназначены противопожарное, аварийно-спасательное, внешнее светотехническое оборудование, противообледенительные и другие системы. В состав системы жизнеобеспечения входят системы кондиционирования воздуха и наддува кабин, кислородное оборудование. Энергопитание систем и агрегатов С. обеспечивают системы электроснабжения, гидравлические и пневматические системы. Целевое оборудование определяется типом С. К нему, например, относятся агрегаты распыления химикатов на сельскохозяйственных С., бытовое оборудование пассажирских С., обзорно-прицельные системы боевых С., разведывательное, противолодочное, десантно-транспортное, поисково-спасательное оборудование, средства радиолокационного дозора и наведения, радиоэлектронной борьбы и т. д. (приборы, индикаторы, сигнализаторы) обеспечивает экипаж информацией, необходимой для выполнения полётного задания, контроля работы силовой установки и бортового оборудования. На ранних этапах развития С. оборудовались небольшим числом приборов, контролирующих основные параметры полёта (высоту, курс , крен, скорость) и частоту вращения вала двигателя, и могли совершать полёты в условиях визуальной видимости горизонта и наземных ориентиров. Расширение практического использования С., увеличение дальности и высоты полёта требовали создания бортового оборудования, позволяющего выполнять длительные полёты днём и ночью, в сложных метеорологических и гёографических условиях. В первой половине 30-х гг. были созданы гироскопические средства (авиагоризонт , гирополукомпас), обеспечившие при полёте в облаках, тумане, ночью, а также начали использоваться автопилоты, освободившие лётчика от утомительной работы по поддержанию заданного режима полёта на дальних маршрутах. В конце 20-х гг. начали внедряться самолётные приёмопередающие радиостанции. В 30-х гг. бортовые и наземные радиотехнические средства (радиокомпасы, радиопеленгаторы, радиомаяки, радиомаркёры) стали применяться для определения направления полёта, местонахождения С., а также в первых системах захода на посадку по приборам. Во Вторую мировую войну на боевых С. были применены радиолокаторы, которые использовались для обнаружения целей и навигации. В послевоенное годы значительно расширены функциональные возможности самолётного оборудования, повышены его и точность. Пилотажно-навигационное оборудование создаётся на основе использования разнообразных средств: комбинированных систем определения воздушно-скоростных параметров, доплеровских измерителей путевой скорости и угла сноса, курсовых систем с магнитными, гироскопическим и астрономическими датчиками, радиотехнических систем ближней и дальней навигации, высокоточных инерциальных систем, радиолокационных визиров для уточнения местоположения С. и определения метеорологической обстановки и т. д. Нашли применение более точные системы инструментального (по приборам) захода на посадку, а затем системы автоматической посадки. Для обработки информации и автоматизированного управления работой различных систем С. служат бортовые ЦВМ. На боевых С. бортовые радиолокационные станции широко используются в обзорно-прицельных системах для обнаружения воздушных и наземных целей и наведения на них управляемых ракет. В этих же целях применяются оптико-электронные системы, включающие теплопеленгаторы, лазерные локаторы и т. п. Возросла информативность средств индикации. Расширяется применение экранных индикаторов, а также индикаторов на лобовом стекле. Последние позволяют лётчику видеть проецируемую перед ним необходимую информацию, не отвлекаясь от обзора внекабинного пространства на ответственных режимах полёта. Экспериментально отрабатывались (конце 80-х гг.) экспертные системы помощи экипажу на основе искусственного интеллекта и системы речевого управления. На современных С. компоновка кабины экипажа, выбор оптимального состава и расположение средств отображения информации, пультов управления и т. п. производятся с учётом требований авиационной эргономики.
Вооружение.
Вооружение военных С. предназначено для поражения живой силы, воздушных, наземных, морских (подводных и надводных) целей и включает (в зависимости от назначения С.) пулемётно-пушечное, бомбардировочное, минно-торпедное, ракетное вооружение. При этом стрелковое и ракетное вооружение может быть наступательным или служить для обороны от истребителей противника (например, на бомбардировщиках, военно-транспортных С.). Становление основных боевых С. (истребителей и бомбардировщиков) относится к периоду Первой мировой войны. Первоначально использовались обычные (армейские) пулемёты. Важным явилось применение синхронизатора, позволяющего вести стрельбу через плоскость вращения воздушного винта. Истребители вооружались неподвижно закреплёнными синхронными пулемётами, а на бомбардировщиках пулемёты устанавливались на поворотных устройствах для организации круговой обороны. Родоначальником бомбардировочной авиации стал самолёт « » (1913). Его бомбовая нагрузка достигала 500 кг. В период между двумя мировыми войнами было создано специальное пулемётно-пушечное вооружение, отвечающее требованиям авиационного применения (малая масса и габариты, высокая , малая отдача, дистанционное управление стрельбой и перезарядкой и т. п.). Новым видом вооружения явились созданные в 30-х гг. неуправляемые . Вторая мировая война наглядно продемонстрировала большую роль С. как средства вооруженной борьбы. В первой половине 50-х гг. появились С., вооружённые управляемыми ракетами. Основу ракетного вооружения современные С. составляют управляемые ракеты классов «воздух - воздух» и «воздух - поверхность» с различной дальностью стрельбы и разнообразными методами наведения. Дальность пуска достигает 300 км у ракет «воздух - воздух» и у тактических ракет «воздух - поверхность» (см. Ракета авиационная).
В начале 80-х гг. бомбардировщики стали вооружаться стратегическими крылатыми ракетами «воздух - поверхность» с дальностью пуска до 2500 км. На лёгких С. ракеты подвешиваются на наружных держателях, а на тяжёлых могут размещаться и внутри фюзеляжа (в том числе на вращающихся барабанах).
Конструкционные материалы.
Основным материалом для изготовления каркаса большинства первых С. служила древесина, в качестве обшивки применялись ткани (например, перкаль) и , а металл использовался только для соединения различных узлов С., в шасси и в двигателях. В 1912-1915 были построены первые цельнометаллические С. В начале 20-х гг. получили широкое распространение , которые на долгие годы стали основным конструкционным материалом в самолётостроении, благодаря сочетанию важных для летательных аппаратов свойств высокой прочности и малого веса. В сильно нагруженных элементах конструкции (например, в шасси) использовались более прочные стали. Длительное время (вплоть до Второй мировой войны) создавались также С. смешанной (деревянно-металлической) конструкции. С ростом скорости полёта требования к конструкционным материалам возросли из-за повышенной (вследствие аэродинамического нагревания) рабочей температуры элементов конструкции. Она близка к температуре торможения воздуха, которая зависит от скорости полёта и определяется соотношением
T0 T(1 + 0,2M(()2),
где T - температура воздуха. При полете в нижней стратосфере (T = 216,65 К) числам M(() = 1, M(() = 2 и M(() = 3 будут соответствовать значения температуры торможения воздушного потока 260, 390, 607 К (или - 13, 117, 334(-)С). В конструкции самолётов с максимальной скоростью полёта, соответствующей числам M(() = 2-2,2, преобладают алюминиевые сплавы. При более высоких скоростях начинают использоваться и специальные стали. Освоение гиперзвуковых скоростей полёта требует применения жаропрочных сплавов, «горячих», теплозащищённых или охлаждаемых конструкций (например, с помощью жидководородного топлива, обладающего большим хладоресурсом). С 70-х гг. во вспомогательных конструкциях С. стали использовать , обладающие высокими характеристиками удельной прочности и жёсткости. Изготовление из них силовых элементов позволит существенно повысить весовое совершенство конструкции С. В 80-х гг. был создан ряд лёгких С., практически полностью изготовленных из композиционных материалов. В их числе рекордный самолёт « », на котором в 1986 выполнен беспосадочный кругосветный перелёт без дозаправки топливом в полёте.
Управление самолётом.
Было опробовано много схем и компоновок С., прежде чем он стал устойчивым и хорошо управляемым в полёте. Устойчивость и управляемость С. в широком диапазоне эксплуатационных условии обеспечивается соответствующим выбором геометрических параметров крыла, оперения, органов управления и его центровки, а также автоматизацией управления. Для поддержания заданного режима полёта и изменения траектории движения С. служат управляющие повети (рули управления), которые в традиционном случае включают руль высоты, руль направления и противоположно отклоняемые (см. также Органы управления). Управление осуществляется путём изменения аэродинамических сил и моментов при отклонении этих поверхностей. Для отклонения рулей управления перемещает установленные в кабине - ручку (или штурвал) управления и педали. С помощью ручки управления отклоняются руль высоты (продольное управление) и элероны (поперечное управление), а с помощью педалей - руль направления (путевое управление). связаны с рулями гибкой (тросовой) или жёсткой проводкой управления. На многих типах С. рычагами управления оборудованы рабочие места двух членов экипажа. Для уменьшения усилий на рычагах управления, необходимых для отклонения рулей, применяют различные виды компенсации возникающего на них шарнирного момента. На установившихся режимах полёта могут потребоваться отклонения рулей для балансировки С. В этом случае для компенсаций шарнирного момента используют вспомогательные рулевые поверхности - триммеры. При больших шарнирных моментах (на тяжёлых или сверхзвуковых С.) для отклонения рулей используют гидравлические рулевые приводы. В 70-х гг. нашла применение так называемая (ЭДСУ). На С. с ЭДСУ механическая проводка управления отсутствует (или является резервной), а передача сигналов от командных рычагов на исполнительные механизмы отклонения рулей осуществляется по электрокоммуникациям. ЭДСУ имеет меньшую массу и позволяет повысить надёжность путём резервирования линий связи. Электродистанционные системы применяются также в системах управления нового типа, основанных на использовании чувствительных датчиков, вычислительной техники и быстродействующих приводов. К ним относятся системы, позволяющие управлять статически неустойчивым С. (такие аэродинамических компоновки дают выигрыш в аэродинамических и весовых характеристиках), а также системы, предназначенные для снижения нагрузок, действующих на С. при маневрировании или в полёте в турбулентной атмосфере, для подавления флаттера и т. д. (см. Активные системы управления). Новые системы управления открывают возможности реализации необычных форм движения С. в вертикальной и горизонтальной, плоскостях благодаря непосредственному управлению подъёмной и боковой силами (без переходных процессов, связанных с предварительным изменением углового положения С. при традиционном управлении), что повышает быстродействие управления и точность пилотирования. В 80-х гг. созданы экспериментальные системы дистанционного управления с использованием волоконно-оптических каналов связи.
Эксплуатация самолёта.
Для подготовки С. к полёту и осуществления взлёта и посадки необходимы специально оборудованные аэродромы. В зависимости от взлётной массы, типа шасси и взлётно-посадочных характеристик С. может эксплуатироваться с аэродромов с естественный, искусственным покрытием и с различной длиной взлетно-посадочной полосы. Грунтовые аэродромы используются главным образом для С. местных воздушных линий, сельскохозяйственных С., боевых С. передового базирования (истребителей, штурмовиков и т. п.), а также военно-транспортных и грузовых С., имеющих шасси высокой проходимости (с малой удельной нагрузкой на грунт) и мощную механизацию крыла. Для некоторых типов С. (тяжёлых бомбардировщиков, магистральных пассажирских С. и др.) требуются бетонированные аэродромы, причём необходимая длина взлётной полосы может достигать 3000-4500 м. Подготовка С. к полету включает в себя проверку исправности систем и оборудования, заправку топливом, загрузку С., подвеску бомбардировочного и ракетного вооружения и т. п. Полёты пассажирских С. контролируются наземными службами УВД и совершаются по специально установленным воздушным трассам с необходимым эшелонированием. С. многих типов способны выполнять автономный полет. Экипаж С. по численности состава и функциям его членов разнообразен и определяется типом С. Кроме одного или двух пилотов в него могут входить штурман, бортинженер, бортрадист, стрелки и операторы бортового оборудования, бортпроводники (на пассажирских С.) Наибольшую численность экипажа имеют С., оснащённые специальным радиоэлектронным оборудованием (до 10-12 человек на противолодочных С., до 14-17 человек на С. дальнего радиолокационного обнаружения). Экипажам военных С. обеспечивается возможность аварийного покидания С. с помощью парашюта или посредством катапультирования. На некоторых типах С. для защиты членов экипажа от воздействия неблагоприятных факторов полёта применяется защитное снаряжение, например высотно-компенсирующие и противоперегрузочные костюмы и т. п. (см. Высотное снаряжение). обеспечивается комплексом разнообразных мероприятий, в том числе: надлежащим нормированием прочности и надёжности конструкции С. и его составных частей; оснащением С. специальными системами и оборудованием, повышающими надёжность его лётной эксплуатации; резервированием жизненно важных систем; выполнением необходимых лабораторных и стендовых испытаний систем и агрегатов, включая испытания натурных конструкций С. на прочность и усталость; проведением лётных испытаний на проверку соответствия С. техническим требованиям и Нормам лётной годности; тщательным техническим контролем в процессе производства; специальным отбором и высоким уровнем профессиональной подготовки лётного состава; разветвлённой сетью наземных служб УВД; систематическим проведением в процессе эксплуатации профилактических (регламентных) работ с углублённым контролем технического состояния двигателей, систем и агрегатов, заменой их в связи с выработкой установленного ресурса и т. п. - сущ., м., употр. часто Морфология: (нет) чего? самолёта, чему? самолёту, (вижу) что? самолёт, чем? самолётом, о чём? о самолёте; мн. что? самолёты, (нет) чего? самолётов, чему? самолётам, (вижу) что? самолёты, чем? самолётами, о чём? о самолётах… … Толковый словарь Дмитриева

Самолёт, самолёты, самолёта, самолётов, самолёту, самолётам, самолёт, самолёты, самолётом, самолётами, самолёте, самолётах (

Хотя конструктивно различные самолёты могут сильно отличаться друг от друга, в большинстве случаев они состоят из одних и тех же основных компонентов (рис. 2-4). Как правило, конструкция самолёта включает в себя фюзеляж, крылья, хвостовое оперение, шасси и силовую установку.

Фюзеляж. Фюзеляж является центральной частью самолета и предназначен для размещения экипажа, пассажиров и груза. Он также обеспечивает структурную связность крыльев и хвостового оперения. В прошлом при конструировании самолёта использовали открытую ферменную структуру, изготовленную из дерева, стали или алюминиевых трубок (рис. 2-5). Самые популярные типы конструкций фюзеляжа современных самолётов — монокок (по-французски «единая оболочка») и полумонокок. Более подробно эти типы конструкций обсуждаются ниже в настоящей главе.

Крылья. Крылья -— это аэродинамические поверхности, прикреплённые к обеим сторонам фюзеляжа. Они обеспечивают подъемную силу, поддерживающую самолёт во время полёта. Существует множество конструкций крыльев, различных по форме и размерам. Механика создания крылом подъёмной силы рассмотрена в главе 4, «Аэродинамика полёта».

Крылья могут прикрепляться к верхней, средней или нижней частям фюзеляжа. Такие конструкции носят названия «высоко-», «средне-» и «низкоплан» соответственно. Число крыльев также может варьироваться. Самолёты с единственным набором крыльев называются монопланами, а с двумя наборами крыльев — бипланами (рис. 2-6).

Многие самолёты с высокорасположенным крылом снабжены внешними стяжками, или подкосами, которые во время полёта и приземления передают нагрузку на фюзеляж. Поскольку стяжки располагаются примерно посередине крыла, такой тип конструкции называется полуконсольным крылом. Некоторые самолёты с высокорасположенным и большинство самолётов с низкорасположенным крылом имеют крылья консольной, или свободнонесущей, конструкции, которые способны нести нагрузку без внешних подкосов.

Принципиальными структурными частями крыльев являются лонжерон, рёбра жёсткости и стрингеры (рис. 2-7). Они усиливаются фермами, двутавровыми балками, тюбингом или другими средствами (включая обшивку). Конфигурация рёбер жёсткости крыла определяет форму и толщину крыла (его аэродинамический профиль). В большинстве современных самолётов топливные баки являются составной частью структуры крыла либо представляют собой гибкие контейнеры, встроенные внутрь него.

К задней кромке крыла прикрепляются два типа управляющих поверхностей: элероны и закрылки. Элероны располагаются примерно от середины каждого крыла до его конца и двигаются в противоположных направлениях, создавая аэродинамические силы, заставляющие самолёт испытывать крен. Закрылки располагаются от фюзеляжа примерно до середины каждого крыла. При полёте в крейсерском режиме они обычно совпадают с поверхностью крыла. Во время взлёта и посадки закрылки выдвигаются, увеличивая подъёмную силу крыла (рис. 2-8).

Альтернативные типы крыльев. Некоторое время назад Федеральное управление граж-данской авиации США (FAA) расширило номенклатуру сертифицируемых им ЛА, добавив категорию «сверхлёгких ЛА». В конструкции этих летательных аппаратов для управления полётом и создания подъёмной силы могут использоваться самые различные методы. Они подробно рассмотрены в главе 4, «Аэродинамика полёта», описывающей воздействие средств управления на подъёмные поверхности разного типа (как крыла обычной конфигурации, так и предусматривающего изгиб либо перенос веса). Так, крыло ЛА, управляемого переносом веса, имеет сильно изогнутую форму, и управление полётом обеспечивается изменением положения тела пилота (рис. 2-9).

Хвостовое оперение. Хвостовое оперение включает в себя всю хвостовую группу и состоит как из неподвижных поверхностей (вертикальный и горизонтальный стабилизаторы), так и подвижных (руль направления, руль высоты и один или несколько триммеров) (рис. 2-10).

Руль направления прикрепляется к задней части вертикального стабилизатора. Во время полёта он используется для перемещения носа самолёта влево или вправо, в то время как руль высоты, прикреплённый к задней части горизонтального стабилизатора, перемещает нос самолёта вверх или вниз. Триммеры — это небольшие движущиеся части задней кромки управляющей поверхности, позволяющие снизить управляющее воздействие на рычаги управления. Триммеры могут устанавливаться на элероны, руль направления и/или руль высоты и контролируются из кабины пилота.

Второй тип хвостового оперения вообще не предполагает наличия руля высоты. Вместо этого оно включает в себя единый горизонтальный стабилизатор, вращающийся на центральном шарнире. Такая конструкция носит название «цельноповоротный стабилизатор». Стабилизатор, как и руль высоты, приводится в действие штурвалом управления. Например, когда шарнир отводится назад, цельноповоротный стабилизатор поворачивается таким образом, что задняя его кромка поднимается вверх. Цельноповоротные стабилизаторы снабжены антикомпенсатором, который устанавливается вдоль их задней кромки (рис. 2-11).

Антикомпенсатор перемещается в том же направлении, что и задняя кромка стабилизатора, и делает стабилизатор менее чувствительным. Помимо этого, антикомпенсатор работает в качестве триммера, снижая управляющее усилие и помогая сохранять цельноповоротный стабилизатор в желаемом положении.

Шасси. Шасси обеспечивает поддержку самолёта во время пар-ковки, руления, взлёта и посадки. Самый распростра-нённый тип шасси - колёсный, но самолёты также мо-гут оборудоваться поплавками для посадки на воду или лыжами для посадки на снег (рис. 2-12).

Шасси состоит из трёх колёс — двух основных и третьего, расположенного либо спереди, либо в задней части самолёта. Шасси с задним колесом носит название «шасси обычной схемы».

Самолёты с шасси обычной схемы иногда называют «самолетами с хвостовым колесом». Когда третье колесо располагается на носу самолёта, его называют «носовым колесом», а вся конструкция носит название «трёхколёсное шасси». Управляемое носовое или хвостовое колесо позволяет контролировать движение самолёта на земле. Большинство самолётов — как с носовым, так и с хвостовым колесом — управляется с помощью педалей руля направления. Некоторые самолёты могут управляться посредством тормозов с раздельным приводом на правое и левое основные колеса.

Силовая установка. Силовая установка включает в себя двигатель и воз-душный винт. Основная функция двигателя — обеспечивать вращение воздушного винта. Он также вырабатывает электроэнергию, является источником вакуума для некоторых бортовых инструментов, а в большинстве одномоторных самолётов — источником тепла для пилота и пассажиров (рис. 2-13).

Двигатель закрывается обтекателем или мотогондолой (различные типы кожуха). Назначение обтекателя или мотогондолы — снижать лобовое сопротивление самолета, а также обеспечивать охлаждение двигателя, направляя поток воздуха вокруг двигателя и цилиндров.

Воздушный винт, устанавливаемый перед двигателем, превращает момент вращения двигателя в тягу — тянущую вперед силу, которая позволяет перемещать самолёт в воздухе. Воздушный винт может также устанавливаться в задней части ЛА (винт толкающего типа). Воздушный винт — это вращающаяся аэродинамическая поверхность, которая обеспечивает тягу посредством создания аэродинамической силы. За поверхностью винта образуется область низкого давления, а перед ней — высокого. Разница давлений толкает воздух сквозь винт, и самолёт движется вперёд.

Эффективность воздушного винта определяется двумя параметры:
- угол установки лопасти винта, измеряемый между хордой лопасти и плоскостью вращения винта;
- шаг винта, определяемый как расстояние, которое проходит винт вперед за одно обращение (как бы ввинчиваясь в твердое тело).

Две эти величины, вместе взятые, позволяют оценить эффективность работы воздушного винта. Винты обычно подбираются к определенной комбинации конструкции и силовой установки ЛА таким образом, чтобы можно было достичь максимального кпд двигателя. Они могут тянуть или толкать ЛА (в зависимости от расположения двигателя).

Субкомпоненты. Субкомпонентами ЛА являются планер, электросистема, система управления полётом и тормозная система.

Планер — базовая структура ЛА, сконструированная таким образом, чтобы выдерживать все аэродинамические нагрузки, а также напряжения, связанные с весом топлива, экипажа и груза. Основная функция электросистемы ЛА — вырабатывать, регулировать и распределять электроэнергию внутри него. Электросистема может питаться от различных источников: например, генераторов переменного тока с приводом от двигателя, вспомогательных блоков питания или внешних источников. Она используется для питания навигационных приборов жизненно важных агрегатов (таких, как антиобледенительная система и т.д.), а также для обслуживания пассажиров (например, для освещения кабины).

Система управления полётом объединяет в себе устройства и системы, управляющие положением ЛА: воздухе и, в результате, траекторией его полёта. В большинстве самолётов обычной схемы используются тонкокромочные управляющие поверхности на шарнирах называемые рулями высоты (для тангажа), элеронами (для крена) и рулями направления (для рыскания). Поверхности контролируются из кабины ЛА, пилотем или автопилотом.

На самолёты обычно устанавливаются гидравлические тормозные системы с дисковыми или барабанными тормозами, аналогичными автомобильным. Дисковый тормоз состоит из нескольких пластин (колодок), которые оказывают давление на располагающийся между ними вращающийся диск, жестко связанный со ступицей колеса. В результате увеличения трения между диском и колодками колёса постепенно замедляют вращение, вплоть до полной остановки. Диски и колодки изготавливаются либо из стали (как в автомобилях), либо из углеродного материала, который легче и способен поглощать больше энергии. Тормозные системы самолётов используются, главным образом, на этапе посадки, поглощая при этом огромное количество энергии, поэтому продолжительность их жизни измеряется в количестве посадок, а не в километрах.

Для того чтобы поближе познакомиться с устройством самолета, мы не будем сразу жеподниматься на борт сверхзвукового лайнера, а рассмотрим конструкцию попроще: например, устройство легкого тренировочного самолета. Он имеет небольшие размеры и простую конструкцию и, тем не менее, содержит все основные части современного летательного аппарата.

На легких самолетах, как правило, устанавливаются поршневые двигатели воздушного охлаждения. В 20—30-е гг. практически у всех легких самолетов, как впрочем и у остальных моделей, была открытая кабина пилота. В настоящее время кабины закрываются неподвижным либо съемным куполом, изготавливаемым из прозрачного материала — фонарем. У самолетов с высоко расположенным крылом (такие аппараты называются высокопланами) пилотская кабина содержит одну или две двери. У моделей со стандартным расположением крыла — низкопланов, — фонарь сдвигается в сторону или откидывается.

Современные легкие самолеты изготавливают из алюминиевых сплавов, но некоторые части могут быть выполнены из дерева или специальных пластмасс. Их кабины оборудованы навигационными приборами, сложной электросистемой, приемо-передающими радиостанциями.

Знакомство с основными составными частями самолета мы начнем с фюзеляжа.

Фюзеляж — это корпус самолета. К нему крепятся все остальные части конструкции. Однако первые самолеты вообще не имели фюзеляжа, но очень скоро появилась деревянная рама, выполняющая его роль. Первоначально фюзеляж частично обтягивали тканью, но уже в 30-х гг. XX в. большинство самолетов строили с металлическим каркасом и металлической обшивкой.

Из истории абсолютных мировых рекордов высоты полета. После окончания второй мировой войны «за дело» взялись английские пилоты. 23 марта 1948 г. Дж. Каннингхэм на самолете, получившем название «Vampire», поднялся на 18 119 м. Велел за ним дважды отличился пилот У. Ф. Гибб. 4 мая 1953 г. его самолет достиг отметки 19406 м, а 29 августа 1955 г. — 20083 м. Через два года (28 августа 1957 г.) этот результат увеличил англичанин М. Ранлрап — 21 430 м.

Скоростные самолеты делали цельнометаллическими, при этом панели обшивки фюзеляжа тщательно подгоняли друг к другу для того, чтобы получить хорошо обтекаемую поверхность.

Для усиления конструкции в некоторых моделях самолетов, например большегрузных, каркас фюзеляжа изготавливают методом усиления промежуточных стоек дополнительными. На чертеже такой каркас выглядит как сплошное переплетение металлических стержней, по узору напоминающее геодезическую сетку.

Фюзеляжи реактивных самолетов, появившихся в конце 40-х гг. XX в., должны были обеспечивать в пилотской кабине на больших высотах полета нормальное давление воздуха при пониженном давлении за бортом. Такие фюзеляжи должны были выдерживать нагрузки на растяжение и сжатие и при этом сохранять герметичность. На практике это достигалось применением многослойной обшивки и установкой дополнительных поперечных брусов из металла.

Из истории абсолютных мировых рекордов высоты полета. Начиная с 1 958 г. рекорд высоты увеличивался уже не на десятки и даже не на сотни метров. Каждое появление в небе новых моделей самолетов поднимало планку рекорда на несколько километров. 18 апреля 1958 г. американец Г.К. Ваткинс на самолете «Grumman F11F-1» («Tiger») поднялся на высоту 23 449 м. 2 мая 1958 г. французский пилот Е. Карпантье, управляя «SO-9050» — «Tridan» («F-ZWUM»), достиг отметки 24 217 м. Через пять дней американец Г.К. Джонсон на аппарате фирмы «Lockheed» «F-104A» («Starfighter») поднялся до 27 811 м. 14 июля 1959 г. в таблице рекордов появилась первая фамилия советского пилота. В. Ильюшин поднял в воздух самолет конструкции П. О. Сухого « Т-431» и достиг высоты 28 852 м. А американский пилот Л. Флинт 6 декабря 1959 г. на самолете «McDonnell-Douglas» («F-4», «Phantom II») преодолел отметку в 30 км — 30 040 м.

В наши дни не только специальные, но даже обыкновенные пассажирские самолеты совершают полеты на высотах, превышающих 10 000 м. Как известно, воздух на таких высотах сильно разрежен, а температура его опускается до минус 50°С или даже еще ниже. Поэтому в самолетах такого класса герметичной делают не только кабину пилотов, но и весь пассажирский салон. Установленная на пассажирских лайнерах система кондиционирования во время полета поддерживает в салоне нормальные наземные давление, температуру и влажность. Интересную конструкцию имеют стекла пилотской кабины и пассажирского салона. Специальную прозрачную пленку закладывают между двумя слоями стекол. Стекла от этого не теряют прозрачности, а пропускаемый по пленке электрический ток разогревает их и не дает запотевать на любой высоте.

У большинства моделей самолетов с поршневым двигателем в передней части фюзеляжа расположена подмоторная рама, Она получила такое название, потому что на ней устанавливается мотор самолета.

Мотор самолета вращает воздушный винт. Часто его называют пропеллером. Авиационный винт при вращении захватывает воздух и отбрасывает его назад подобно тому, как винт корабля загребает воду. Отброшенные массы воздуха создают тягу, движущую самолет вперед.

У самолетов, построенных по схеме моноплана-низкопла-на, в нижней части фюзеляжа расположен центроплан — центральная часть крыла. Центроплан имеет специальные приспособления для крепления крыльев, называемых в авиастроении консолями, или плоскостями. В зависимости от конструкции самолета они могут быть съемными или жесткозакрепленными. Съемные плоскости позволяют беспрепятственно транспортировать самолет наземным или морским путем.

Пожалуй, практически всем летательным аппаратам нужны крылья, разве что аэростаты и дирижабли могут обходиться без них. Даже лопасти вертолета это не что иное, как вращающиеся крылья. Ведь именно при обтекании крыла воздухом создается подъемная сила — необходимое условие для полета.

Теоретически самолетное крыло является продолжением развития самой древней на земле летающей конструкции — воздушного змея, только устроено оно более сложно.

Из истории абсолютных мировых рекордов скорости полета. Первый зафиксированный рекорд скорости полета был установлен французским пилотом Полем Тиссанлье 20 мая 1909 г. Развитая его самолетом скорость равнялась 54,77 км/ч. Август этого же гола оказался особо «урожайным». 23 августа 1909 г. американец Глен Кертис разогнал свой биплан «Herring-Curtiss» до 69,75 км/ч, а затем француз Луи Блерио на моноплане фирмы «Bleriot» дважды увеличил этот результат: 24 августа 1909 г. — 74,30 км/ч и 28 августа 1909 г.—76,99 км/ч.

Из истории абсолютных мировых рекордов высоты полета. 14 декабря 7959 г. американский пилот Дж.Б. Джордан на самолете фирмы «Lockheed»— «F-104C» («Starfighter») поднялся на высоту 31 513 м. В дальнейшем советские пилоты увеличивали этот результат на несколько километров. 28 апреля 1961 г. Г. Мосолов на самолете конструкции А.И. Микояна «Е-66А» достиг отметки 34 714 м. 25 июля 1973 г. после высотного полета пилота А. Федотова рекорд стал равен 36 240 м. В настоящий момент абсолютный рекорд высоты полета равен 37 650 м. Принадлежит он замечательному советскому пилоту А. Федотову, fro рекордный полет был осуществлен 31 августа 1977 г. на самолете «Е-266М» конструкции А.И. Микояна.

Крыло собирают из лонжеронов — основных продольных несущих балок, нервюр — поперечных элементов и обшивки. Лонжероны и нервюры придают крылу необходимые форму и жесткость и в авиастроении называются силовым набором крыла, или каркасом.

Силовой набор (каркас) крыла современных самолетов имеет еще более сложную конструкцию. Ведь во многих случаях крылья перестали выполнять только роль авиационной плоскости, создающей подъемную силу. В наши дни довольно часто можно встретить самолеты, конструкция которых предусматривает установку на крыльях авиационных двигателей, вооружения, шасси или даже размещения во внутренних полостях крыла топливных баков.

Для придания дополнительной прочности крылу такого самолета его силовой набор изготавливают из прочного металла и усиливают дополнительными распорками. Обшивку таких крыльев изготавливают из хорошо подогнанных друг к другу металлических листов или синтетических материалов, произведенных химическим путем, например, углепластика.

Первые самолеты имели крылья, изготовленные из дерева и обтянутые тканью. Для того чтобы придать ткани прочность и уберечь конструкцию самолета от воздействия атмосферных осадков, ткань пропитывали специальным авиационным лаком. Чтобы выполнить во время полета поворот или вираж, пилот изгибал такие крылья при помощи проволочных тяг. С 30-х гг. XX в. на многих моделях самолетов начали устанавливать цельнометаллические крылья. Изогнуть в полете такое крыло пилоту было бы не под силу. Но и в этом случае конструкторы нашли выход. Оказалось, что для обеспечения маневренности нет необходимости изгибать все крыло — вполне достаточно сделать подвижной лишь его небольшую часть. На задней кромке крыла начали устанавливать подвижные плоскости — элероны, изменяя угол которых пилот мог накренять самолет влево и вправо, или наоборот, устранять непроизвольный крен.

Из истории абсолютных мировых рекордов скорости полета. 10 июля 1910г. французский пилот Леон Маран впервые «переступил» через сотую отметку. Его моноплан фирмы «Bleriot» разогнался до 106,50 км/ч. 6 дальнейшем французские пилоты прочно заняли таблицу рекордов скорости. 29 октября 1910 г. Альфрел Леблан, управляя монопланом «Bleriot», смог достичь скорости 109,73 км/ч. 11 мая 1911 г. Эдуард Ньюпор, управляя бипланом собственной конструкции, достиг скорости 119,74 км/ч, однако уже 12 июня 1911 г. А. Леблан вновь вышел в лидеры — 124,99 км/ч.

Из истории абсолютных мировых рекордов скорости полета. 16 июня 7977 г. француз Эдуард Ньюпор вновь выхолит в лидеры. Биплан «Nieuport» пол его управлением разогнался ло 130,04 км/ч. Через пять дней он закрепил свое достижение — 7 33,11 км/ч. до конца года Ньюпор оставался рекордсменом, но в следующем году в таблице рекордов можно было встретить лишь одну фамилию — француза Жюля Велрине. 13 января 1912 г. моноплан марки «Deperdussin» пол его управлением достиг скорости 145,13 км/ч, 22 февраля 1912 г.— 161,27 км/ч, 29 февраля 1912 г. — 162,53 км/ч, 1 марта 1912 г. — 166,79 км/ч, 13 июля 1912 г. — 170,75 км/ч и 9 сентября 1912г.— 174,06 км/ч.

Несколько позже на задней кромке крыла рядом с элероном появилась еще одна подвижная плоскость — закрылок. Это было сделано для увеличения аэродинамических показателей крыла и самолета в целом. При взлете отклонение закрылков придает самолету дополнительную подъемную силу, а при посадке усиливает сопротивление и укорачивает его посадочный путь.

Дальнейшим шагом по пути увеличения аэродинамических характеристик крыла стало появление на его передней кромке узкой, но длинной подвижной плоскости — предкрылка. Изменяя угол, под которым предкрылок расположен относительно плоскости крыла, пилот может обеспечить более плавное обтекание последнего воздушными массами.

Крыло первых самолетов чаще всего было плоским и это позволяло ему создавать лишь минимальную подъемную силу, но зато снижало сопротивление встречным потокам воздуха. Лишь после становления аэродинамики как серьезной и самостоятельной науки и появления исследовательских институтов, в распоряжении которых были аэродинамические трубы, была доказана низкая эффективность крыла такого сечения (профиля).

Продувая различные предметы в аэродинамической трубе, ученые заметили, что шар, оказывается, создает встречному потоку воздуха гораздо меньшее сопротивление, чем куб. А еще меньшее сопротивление создавал предмет, по форме напоминающий веретено. Кроме этого эксперименты показали, что если даже плоскую пластинку поставить под углом к несущемуся потоку воздуха, то часть воздушных масс, встретив такую преграду, устремится вниз, подталкивая саму пластинку вверх, — возникала подъемная сила. Оказалось, что если изогнуть пластинку выпуклостью вверх, то подъемная сила значительно увеличивается, а «идеальное» сечение — сечение в виде сильно вытянутой капли. Оно создает минимальное сопротивление воздушному потоку и максимальную подъемную силу.

Так как в силовом наборе крыла нервюра является основным поперечным элементом, следовательно, она и придает всему крылу профиль.

Но сечение — это еще не самый главный показатель аэродинамического качества крыла. Оказывается, недостаточно создать такое крыло, которое бы обладало большой подъемной силой и малым сопротивлением. При постройке самолета встает множество других проблем. Основной из них является правильный выбор соотношения массы всего самолета и площади крыла. Кроме этого самолет в полете должен быть устойчивым — резкое изменение его положения в воздухе недопустимо. И, наконец, в целом весь самолет должен быть достаточно прочным, но не тяжелым.

Перед проектированием самолета определяется его назначение, его скорость, грузоподъемность, высота и протяженность полета. После этого можно приступать к выбору размеров самолета и расчету одной из важнейших его характеристик — площади крыла.

Самолет с изменяемой стреловидностью крыла в полете. а. Крылья расправлены — самолет совершает полеты на большие расстояния, а также выполняет взлет и посадку на небольших площадях. б. Крылья прижаты к фюзеляжу. В таком положении самолет способен развить максимальную скорость.

По мере увеличения скорости полета крыло должно уменьшать угол атаки для того, чтобы подъемная сила оставалась равной силе тяжести. Аэродинамическое сопротивление при этом будет постепенно уменьшаться. Эксперименты показали, что минимальным оно будет при угле атаки, равном 3—5°. Однако дальнейшее увеличение скорости требует еще меньших углов атаки, а сопротивление при этом все равно увеличивается.

Конструкторы нашли выход из сложившейся ситуации — оказывается, в этом случае достаточно уменьшить площадь крыла. Каждой части его площади будет соответствовать большая часть веса самолета, и тогда для того, чтобы получить необходимую подъемную силу, надо будет вновь увеличить угол атаки. В результате аэродинамическое сопротивление опять уменьшится.

Таким образом, при конструировании самолета тщательно рассчитывается величина, получившая название «удельная нагрузка на крыло». Она показывает, какое количество веса самолета «приходится» на 1 м2 поверхности его крыла.

Из истории абсолютных мировых рекордов скорости полета. В годы первой мировой войны рекорды на скорость полета не регистрировались, но уже с 1920 г. пилоты Франции вновь подтверждают свое лидерство. 7 февраля 1920 г. Сади Лекуэнт разогнал самолет марки «Nieuport-Delage» до 275,22. км/ч, 28 февраля 1920 г. пилот Жан Казаль—до 283,43 км/ч. 9 октября 1920 г. барон де Романе разгоняет биплан фирмы «SPAD» до 292,63 км/ч. 10 октября 1920г. вновь в лидеры выхолит Сади Лекуэнт — 296,94 км/ч, и 20 октября 1920 г. — 302,48 км/ч. 4 ноября 1920 г. барон де Романе снова на первом месте — 308,96 км/ч, но не надолго. И 72 декабря 7 920 г. опять Сади Лекуэнт — 313,00 км/ч.

Однако вскоре оказалось, что уменьшение площади крыла не сможет решить всех проблем. Например, взлетную и посадочную скорости желательно иметь как можно меньше. А для этого удельная нагрузка на крыло так же должна быть минимальной — следовательно, надо увеличивать площадь крыла. В результате конструкторам постоянно приходится решать вопрос — какой площади должно быть крыло? Сделаешь его небольшим — придется идти на определенный риск, взлетая и садясь на большой скорости. Да и не каждый аэропорт имеет достаточно длинные взлетно-посадочные полосы. Сделаешь крыло большой площади — появится необходимость устанавливать на самолет более мощный двигатель. А это в свою очередь повлечет увеличение запасов топлива и, как следствие, общего веса самолета.

В наши дни выход из создавшейся ситуации был найден. Для того чтобы увеличить подъемную силу крыла на малых скоростях, некоторые модели самолетов начали строить с крылом изменяющейся стреловидности. При взлете или посадке крыло будет большой площади и большого размаха — в таком виде он похож на обыкновенный дозвуковой самолет. При переходе к сверхзвуковой скорости крыло «складывается», перемещаясь с помощью специального устройства, и уменьшает создаваемое сопротивление.

Теперь обратим внимание на заднюю часть самолета — хвост. Здесь расположены киль, руль поворота, стабилизатор и руль высоты. Эти четыре элемента составляют хвостовое оперение и предназначены для сохранения устойчивого полета и управления самолетом. Руль поворота является подвижной деталью киля и с его помощью пилот может изменить направление горизонтального полета. А для изменения высоты полета стабилизатор хвостового оперения тоже имеет подвижную деталь — руль высоты. Кроме этого рули хвостового оперения позволяют летчику выполнять маневры в воздухе и фигуры высшего пилотажа.

Какие только модели самолетов не появлялись в небе в первые годы авиастроения. Встречались даже такие, у которых горизонтальное оперение (стабилизатор с рулем высоты) размещалось спереди. Крыло при этом смещали назад. Такая схема самолета получила название «утка». Однако вертикальное оперение всегда должно быть расположено сзади. Это придает самолету устойчивость в полете. Кстати, воздушный змей устроен таким же образом — роль вертикального оперения у него играет веревочный хвост. Так что без хвоста далее змей летать не будет.

По конструкции хвостовое оперение практически ничем не отличается от крыла. Оно так же состоит из силового набора (каркаса), в который входят лонжероны и нервюры. Правильно рассчитанные размеры деталей хвостового оперения существенно влияют на устойчивость самолета. А когда летательный аппарат устойчив и хорошо управляем, на нем можно легко и безопасно совершать различные маневры.

Простейшим маневром в воздухе является разворот или вираж. Выполняя эту фигуру пилотажа, летчик наклоняет самолет в сторону поворота — и составляющие подъемной силы развернут самолет в ту же сторону. Но чтобы при этом он не потерял высоту, надо увеличить подъемную силу. Пилот одновременно с отклонением ручки управления влево тянет ее на себя и тем самым увеличивает угол атаки.

Фигура высшего пилотажа — мертвая петля — является очень сложной для выполнения. Считается, что высший пилотаж зародился в 1913 г. именно с выполнения этой фигуры русским пилотом П.Н. Нестеровым. В те годы, когда скорость, развиваемая самолетом, была достаточно низкой, высший пилотаж применяли не только на тренировках и спортивных праздниках, но и во время воздушных боев с истребителями противника.

Наиболее опасной фигурой высшего пилотажа является штопор. Угол атаки при введении самолета в штопор нередко достигает 70°. Плавное обтекание крыла воздушными массами при этом нарушается и отклонение рулей управления становится малоэффективным. Поэтому выйти из штопора часто бывает очень трудно.

Из истории абсолютных мировых рекордов скорости полета. 20 сентября 1922 г., почти после двухлетнего перерыва, французский пилот Сади Лекуэнт «бьет» собственный рекорд. На этот раз самолет марки «Nieuport-Delage» разгоняется до 330,23 км/ч. 13 октября 1922 г. американский пилот У.Э. Митчелл сделал попытку отобрать у французов первенство. Его результат — 358,77 км/ч. Но Лекуэнт вновь выхолит вперед: 15 февраля 1923 г.—374,95 км/ч.

Американский самолет-разведчик «SR-71» способен развить скорость, превышающую 3,5 тыс. км/ч. для полетов на таких скоростях крылья самолета конструктивно были совмещены с горизонтальным оперением.

В наши дни выполнение фигур высшего пилотажа является доказательством исключительного мастерства пилота и связано с определенным риском. И это не удивительно — увеличение скоростей полета предъявляет пилоту и самолету новые требования. Взять, например, тот же разворот. При увеличении скорости полета его радиус значительно увеличивается. При скорости в 500 км/ч радиус разворота примерно равен 600 м, а при скорости в 1 800 км/ч он уже достигает 8 км.

В заключение следует остановиться еще на одной немаловажной детали конструкции самолета — шасси. Это устройство появилось уже на первых самолетах и во все времена было предназначено для передвижения самолета по земле и смягчения толчков, возникающих при посадке и взлете.

В первые годы самолетостроения переднее шасси обычно состояло из колес со спицами, которые при помощи деревянных стоек крепились к фюзеляжу. Заднее шасси было бесколесным и представляло собой обыкновенный хвостовой костыль, выполненный из дерева. Амортизаторов в современном понимании этого слова первые шасси не имели. Их роль выполняли резиновые ленты на колесах, которые поглощали удары о землю при посадке, а длинный искривленный полоз впереди шасси предохранял самолет от капотирования — переворачивания на нос.

В наши дни, когда конструкция самолета значительно увеличилась в весе, потребовались новые конструкции шасси. Теперь они состоят из штампованных стальных колес, мягких шин, металлических стоек, изготовленных из особо прочных материалов, пружинных или гидравлических амортизаторов.

Из истории абсолютных мировых рекордов скорости полета: В 1923 г. американская фирма «Curtiss» выпускает серию новых самолетов, летные характеристики которых позволяют пилотам Соединенных Штатов Америки установить несколько рекордов: 29 марта 1923 г. — пилот Р.Л. Моган (самолет «Curtiss К-6») — 380,67 км/ч; 2 ноября 1923 г. — пилот Э. Браун (самолет «Curtiss HS D-12») — 411,04 км/ч; 4 ноября 1923 г. — пилот Алфорл Дж. Уильямс (самолет «Curtiss R-2C-1») — 429,96 км/ч.

Шасси первых самолетов было неубирающимся. Во время полета это создавало дополнительное сопротивление и существенно снижало аэродинамические показатели аппарата. В 30-х гг. XX в. впервые появились конструкции самолетов, шасси которых убирались во время полета в специальные закрывающиеся ниши, расположенные обычно в крыльях.

На современных реактивных лайнерах-тяжеловозах приходится устанавливать многоколесные особо укрепленные шасси. Они представляют собой тележки, на каждую стойку которых приходится до 10 колес. Кроме этого снова вернулись к использованию носового шасси. Практически с самого начала авиастроения от него отказались, но в наши дни конструкторы считают, что именно оно обеспечивает более плавную и безопасную посадку.

К сожалению, никому не известно, когда человек впервые поднял голову к небу и обратил внимание на его пугающие размеры и вместе с тем фантастическую красоту. Не известно нам и то время, когда человек впервые заметил парящих в воздухе птиц и в голове его возникла мысль последовать за ними. Как любой, даже самый длинный путь начинается с…

Пожалуй, Российская империя пострадала в этот период сильнее остальных государств. Первая мировая война закончилась для нее социалистической революцией, которая в свою очередь переросла в кровопролитную гражданскую войну. Для страны наступило время голода, разрухи, хаоса. Не лучше обстояло дело и в области воздухоплавания и авиации. Первая попытка создания советского летательного аппарата была предпринята еще в годы…

Если кому-нибудь из вас приходилось стрелять в тире из винтовки, то вы знаете, что обозначает термин «отдача». Для остальных поясню. Вы, наверно, не раз видели, как ныряльщик, прыгая в воду с лодки, отталкивает ее в противоположном направлении. По такому же, но более сложному принципу летает ракета, а упрощенный вариант этого процесса как раз и представляет…

«Куда мы плывем? — думали моряки, с тревогой вглядываясь в даль. — Не встретим ли мы на своем пути неожиданное препятствие — рифы, мели, неприятеля?» Но много ли увидишь с палубы качающегося на волнах корабля? Вот если бы можно было подняться повыше… Вскоре на верхушке самой высокой мачты начали устраивать наблюдательный пост. Обзор стал гораздо…

В годы второй мировой войны конструкторы фашистской Германии добились неплохих результатов в области вертолетостроения. И это не случайно, ведь немецкие генералы, считая, что победа в войне во многом зависит от техники, требовали от авиаконструкторов создания самых разнообразных машин — от реактивных самолетов до ракет «U-2», от летающих монстров до загадочных винтокрылов. Перед самым началом войны…

Готов поспорить, мало кто догадывается, что знакомый каждому воздушный змей является самым старым летательным аппаратом на Земле и, следовательно, самым первым. А построен первый воздушный змей был очень изобретательными людьми, населяющими Древний Китай. Они дали человечеству бумагу, порох, изобрели фейерверк, известный нам как салют, построили Великую китайскую стену и еще множество полезных вещей, среди которых…

Рассказывая о летательных аппаратах, рожденных инженерной мыслью Н.Н. Поликарпова, нельзя не остановиться на самолете первоначального обучения «По-2» («У-2») — самолете-легенде. Это был самолет, на котором совершали свой первый полет практически все пилоты СССР в 20—30-х гг. XX в. О его надежности, летных характеристиках и безотказности ходят легенды, а рассказы о его применении в годы второй…

В начале 20-х гг. в СССР была предпринята попытка создать первый истребитель собственной конструкции — «И-1» («Ил-400»). Проектирование нового самолета поручили авиаконструктору Н.Н. Поликарпову. Первый же полет самолета закончился неудачей — аппарат после взлета упал на хвост. Специалистам ЦАГИ после длительных исследований удалось найти «болезнь», которой болел новый самолет — у истребителя центр парусности не…

Строительство лодочных гидросамолетов в России началось в 1913 г. под руководством Д.П. Григоровича, который, последовательно совершенствуя схему однодвигательного лодочного гидросамолета, разработал вполне работоспособную модель. На основе этой модели, построенной по схеме многостоечного биплана с толкающим воздушным винтом, весной 1915 г. конструктор создал очень удачную двухместную летающую лодку «М-5». Летающая лодка «М-5» значительно отличалась от своего…

Плечом к плечу с ведущими вертолетчиками Советского Союза Б.Н. Юрьевым, Н.К. Скржинским и И.П. Братухиным создавали свои, ставшие позже знаменитыми на весь мир винтокрылые машины конструкторы А.С. Яковлев, М.Л. Миль и Н.И. Камов. Опытно-конструкторское бюро М.Л. Миля было создано в 1947 г. К этому времени коллектив ОКБ завершил работу над проектом одновинтового летательного аппарата, первый…

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 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 взлетать и садиться с оборудованных аэродромов. Существуют самолеты-амфибии, где вместо шасси используются специальные поплавки - они позволяют осуществлять взлет и посадку в любом месте, где есть водоем (море, река, озеро). Известны модели легкомоторных самолетов, оснащенных лыжами, для эксплуатации в районах с устойчивым снежным покровом.

Напичканы электронным оборудованием, устройствами связи и передачи информации. В военной авиации используются сложные системы вооружения, обнаружения целей и подавления сигналов.

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.

Преимущества:

  • Вертикальное оперение работает в невозмущенном потоке, что повышает его эффективность.
  • Для обеспечения устойчивости полета оперение создает положительную подъемную силу, то есть она добавляется к подъемной силе крыла. Это позволяет уменьшить его площадь и, соответственно, массу.
  • Естественная «противоштопорная» защита: возможность перевода крыльев на закритические углы атаки для «уток» исключена. Стабилизатор устанавливается так, что он получает больший угол атаки по сравнению с крылом.
  • Перемещение фокуса самолета назад при увеличении скорости при схеме «утка» происходит в меньшей степени, чем при классической компоновке. Это приводит к меньшим изменениям степени продольной статической устойчивости самолета, в свою очередь, упрощает характеристики его управления.

Недостатки схемы «утка»:

  • При срыве потока на оперениях происходит не только выход самолета на меньшие углы атаки, но и его «проседания» вследствие уменьшения его общей подъемной силы. Это особенно опасно в режимах взлета и посадки из-за близости земли.
  • Наличие в носовой части фюзеляжа механизмов оперения ухудшает обзор нижней полусферы.
  • Для уменьшения площади переднего ГО длина носовой части фюзеляжа делается значительной. Это приводит к увеличению дестабилизирующего момента относительно вертикальной оси, и, соответственно, к увеличению площади и массы конструкции.

Самолеты, выполненные по схеме «бесхвостка»

В моделях данного типа нет важной, привычной части самолета. Фото летательных аппаратов «бесхвосток» («Конкорд», «Мираж», «Вулкан») показывает, что у них отсутствует горизонтальное оперение. Основными преимуществами такой схемы являются:

  • Уменьшение лобового аэродинамического сопротивления, что особенно важно для самолетов с большой скоростью, в частности, крейсерской. При этом уменьшаются затраты топлива.
  • Большая жесткость крыла на кручение, что улучшает его характеристики аэроупругости, достигаются высокие характеристики маневренности.

Недостатки:

  • Для балансировки на некоторых режимах полета часть средств механизации задней кромки и рулевых поверхностей надо отклонять вверх, что уменьшает общую подъемную силу самолета.
  • Совмещение органов управления ЛА относительно горизонтальной и продольной осей (вследствие отсутствия руля высоты) ухудшает характеристики его управляемости. Отсутствие специализированного оперения заставляет рулевые поверхности находятся на задней кромке крыла, выполнять (при необходимости) обязанности и элеронов, и рулей высоты. Эти рулевые поверхности называются элевоны.
  • Использование части средств механизации для балансировки самолета ухудшает его взлетно-посадочные характеристики.

«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 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

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).

Щука