Самолет - Aircraft

Из Википедии, бесплатной энциклопедии
МиГ-21 - самый массовый сверхзвуковой истребитель в мире.

Цессна 172 Скайхок является самым произведенный самолет в истории.

Самолет является транспортным средством , которое способно летать , получив поддержку со стороны воздуха . Это счетчики силы тяжести, используя либо статические подъемный или с помощью динамической подъемной силы в качестве несущей поверхности , или в нескольких случаях вниз тяг от реактивных двигателей . Общие примеры самолетов включают самолеты , вертолеты , дирижабли (включая дирижабли ), планеры , парамоторы и воздушные шары .

Человеческая деятельность, окружающая самолет, называется авиацией . Наука авиация, включая проектирование и строительство самолетов, называется воздухоплаванием . Самолеты с экипажем управляются бортовым пилотом , но беспилотные летательные аппараты могут управляться дистанционно или самостоятельно с помощью бортовых компьютеров . Самолеты могут быть классифицированы по разным критериям, таким как тип подъемной силы, тяга воздушного судна , использование и другие.

История

Летающие модели кораблей и истории пилотируемых полетов уходят в прошлое; однако первый пилотируемый подъем - и безопасный спуск - в наше время был осуществлен с помощью более крупных воздушных шаров, разработанных в 18 веке. Каждая из двух мировых войн привела к большим техническим достижениям. Следовательно, историю авиации можно разделить на пять эпох:

Способы подъема

Легче воздуха - аэростаты

Воздушные шары

Аэростаты используют плавучесть, чтобы парить в воздухе почти так же, как корабли плывут по воде. Они характеризуются одной или несколькими большими ячейками или навесами, заполненными газом с относительно низкой плотностью, таким как гелий , водород или горячий воздух , который менее плотен, чем окружающий воздух. Когда его вес добавляется к весу конструкции летательного аппарата, он складывается до того же веса, что и воздух, который вытесняется летательным аппаратом.

Небольшие воздушные шары, называемые небесными фонарями , были впервые изобретены в Древнем Китае до 3 века до нашей эры и использовались в основном в культурных праздниках, и были лишь вторым типом летательных аппаратов, первым из которых были воздушные змеи , которые впервые были изобретены в древний Китай более двух тысяч лет назад. (См. Династию Хань )

Дирижабль USS Akron над Манхэттеном в 1930-е годы

Шар был первоначально любой аэростат, в то время как термин дирижабль был использован для больших силовых конструкций самолетов - как правило , с неподвижным крылом. В 1919 году сообщалось, что Фредерик Хэндли Пейдж относился к «воздушным кораблям», а меньшие пассажирские типы - к «воздушным яхтам». В 1930-х годах большие межконтинентальные летающие лодки также иногда назывались «воздушными кораблями» или «летающими кораблями». - хотя ничего еще не было построено. Появление воздушных шаров с приводом, называемых дирижаблями, а затем и жестких корпусов, позволяющих значительно увеличивать размер, начало менять способ использования этих слов. Были произведены мощные аэростаты с жестким внешним каркасом и отдельной аэродинамической обшивкой, окружающей газовые баллоны. Цеппелины были самыми большими и известными. До сих пор не существовало самолетов с неподвижным крылом или нежестких аэростатов, достаточно больших, чтобы их можно было назвать дирижаблями, поэтому «дирижабль» стал синонимом этих самолетов. Затем несколько аварий, таких как катастрофа в Гинденбурге в 1937 году, привели к гибели этих дирижаблей. В настоящее время «воздушный шар» - это аэростат без двигателя, а «дирижабль» - это аэростат с двигателем.

Управляемый аэростат с приводом от двигателя называется дирижаблем . Иногда этот термин применяется только к нежестким воздушным шарам, а иногда дирижабль рассматривается как определение дирижабля (который в этом случае может быть жестким или нежестким). Для нежестких дирижаблей характерен умеренно аэродинамический газовый баллон со стабилизирующими килями сзади. Вскоре они стали известны как дирижабли . Во время Второй мировой войны эта форма широко использовалась для привязных воздушных шаров ; в ветреную погоду это снижает нагрузку на трос и стабилизирует воздушный шар. Прозвище дирижабль было принято вместе с формой. В наше время любой маленький дирижабль или дирижабль называют дирижаблем, хотя дирижабль может быть как без двигателя, так и без него.

Тяжелее воздуха - аэродины

Летательные аппараты тяжелее воздуха, такие как самолеты , должны найти способ вытолкнуть воздух или газ вниз, чтобы произошла реакция (по законам движения Ньютона), толкнувшая самолет вверх. Это динамическое движение по воздуху является источником термина « аэродин» . Есть два способа создания динамической тяги вверх - аэродинамическая подъемная сила и механическая подъемная сила в виде тяги двигателя.

Аэродинамическая подъемная сила с использованием крыльев является наиболее распространенной, при этом самолет с неподвижным крылом удерживается в воздухе за счет поступательного движения крыльев, а винтокрылый аппарат - за счет вращения крыльчатых несущих винтов, иногда называемых вращающимися крыльями. Крыло представляет собой плоскую горизонтальную поверхность, обычно имеющую в поперечном сечении форму крыла . Чтобы летать, воздух должен проходить над крылом и создавать подъемную силу . Гибкое крыло является крыло из ткани или тонкого листового материала, часто натянутой на жесткой раме. Воздушный змей привязан к земле и зависит от скорости ветра над его крыльями, которые могут быть гибкими или жесткими, фиксированными или вращающимися.

С помощью механизированной подъемной силы самолет направляет тягу двигателя вертикально вниз. Самолеты V / STOL , такие как Harrier Jump Jet и Lockheed Martin F-35B, взлетают и приземляются вертикально с использованием механической подъемной силы и переходят на аэродинамическую подъемную силу в устойчивом полете.

Чистая ракета обычно не рассматривается как аэродин, потому что ее подъемная сила не зависит от воздуха (и даже может лететь в космос); однако многие аэродинамические подъемники приводились в движение ракетными двигателями или им помогали. Ракеты с ракетными двигателями, которые получают аэродинамическую подъемную силу на очень высокой скорости за счет обтекания их телами воздуха, представляют собой крайний случай.

С неподвижным крылом

Ан Airbus A380 , самый большой в мире пассажирский лайнер

Предшественник самолета с неподвижным крылом - воздушный змей . В то время как самолет с неподвижным крылом полагается на свою поступательную скорость для создания воздушного потока над крыльями, воздушный змей привязан к земле и полагается на ветер, дующий через его крылья, чтобы обеспечить подъемную силу. Воздушные змеи были первым типом летательных аппаратов, которые были изобретены в Китае около 500 г. до н.э. До того, как стали доступны испытательные самолеты, аэродинамические трубы и программы компьютерного моделирования, было проведено много аэродинамических исследований с использованием воздушных змеев .

Первыми летательными аппаратами тяжелее воздуха, способными управлять свободным полетом, были планеры . Планер, спроектированный Джорджем Кэли, выполнил первый настоящий управляемый пилотируемый полет в 1853 году.

Практичный самолет с двигателем и неподвижным крылом ( самолет или самолет) был изобретен Уилбуром и Орвиллом Райтами . Помимо метода движения , самолеты с неподвижным крылом в целом характеризуются конфигурацией крыла . Наиболее важные характеристики крыла:

С изменяемой геометрией самолет может изменить его конфигурацию крыла во время полета.

У летающего крыла нет фюзеляжа, хотя на нем могут быть небольшие пузыри или капсулы. Противоположным этому является подъемное тело , которое не имеет крыльев, хотя может иметь небольшие стабилизирующие и управляющие поверхности.

Самолеты с эффектом крыла в земле обычно не считаются воздушными судами. Они эффективно «летают» близко к поверхности земли или воды, как обычные самолеты во время взлета. Примером может служить российский экраноплан по прозвищу « Каспийское чудовище ». Самолеты с двигателями человека также полагаются на влияние земли, чтобы оставаться в воздухе с минимальной мощностью пилота, но это только потому, что они настолько маломощны - фактически, планер способен летать выше.

Самолет припаркован на земле в Афганистане

Винтокрыл

Винтокрылые или винтокрылые летательные аппараты используют вращающийся винт с лопастями аэродинамической секции ( винтокрыл ) для обеспечения подъемной силы. Типы включают вертолеты , автожиры и различные гибриды, такие как гиродины и составные винтокрылые машины.

У вертолетов ротор вращается валом с приводом от двигателя. Ротор толкает воздух вниз для создания подъемной силы. Наклоняя ротор вперед, нисходящий поток отклоняется назад, создавая тягу для полета вперед. Некоторые вертолеты имеют более одного ротора, а у некоторых есть роторы, вращаемые газовыми струями на концах.

Автожиры имеют роторы без двигателя, с отдельной силовой установкой для обеспечения тяги. Ротор наклонен назад. Когда автожир движется вперед, воздух проходит через ротор вверх, заставляя его вращаться. Это вращение увеличивает скорость воздушного потока над ротором, обеспечивая подъемную силу. Роторные воздушные змеи - это автожиры без двигателя, которые буксируются для увеличения скорости движения или привязаны к статическому якорю при сильном ветре для полета на кайте.

Циклогир вращает свои крылья вокруг горизонтальной оси.

Составные винтокрылые летательные аппараты имеют крылья, которые обеспечивают часть или всю подъемную силу при прямом полете. В настоящее время они классифицируются как типы подъемников с механическим приводом, а не как винтокрылые. Конвертопланы (такие как Bell Boeing V-22 Osprey ), наклонно-винтовые , хвостовые и колеоптерные летательные аппараты имеют свои винты / винты горизонтально для вертикального полета и вертикально для полета вперед.

Другие методы подъема

Кузов подъемный Х-24Б.
  • Лифтинг тела является органом воздушного судна в форме , чтобы произвести лифт. Если есть какие-либо крылья, они слишком малы, чтобы обеспечивать значительную подъемную силу, и используются только для обеспечения устойчивости и управляемости. Подъемные тела неэффективны: они страдают от высокого сопротивления и должны двигаться с высокой скоростью, чтобы создать достаточную подъемную силу для полета. Многие из исследовательских прототипов, такие как Martin Marietta X-24 , который привел к космическому шаттлу , поднимали тела, хотя космический шаттл - нет, а некоторые сверхзвуковые ракеты получают подъемную силу от воздушного потока над трубчатым телом.
  • Типы лифта с механическим приводом полагаются на подъемную силу двигателя для вертикального взлета и посадки ( VTOL ). Большинство типов переходят на подъемник с неподвижным крылом для горизонтального полета. Классы силовых подъемников включают реактивные самолеты вертикального взлета и посадки (такие как Harrier Jump Jet ) и конвертопланы , такие как Bell Boeing V-22 Osprey и другие. Некоторые экспериментальные конструкции полностью полагаются на тягу двигателя для обеспечения подъемной силы на протяжении всего полета, включая персональные подвесные платформы и реактивные ранцы. В число исследовательских проектов вертикального взлета и посадки входит установка для измерения тяги Rolls-Royce .
  • Самолет Flettner использует вращающийся цилиндр вместо фиксированного крыла, получение подъемной силы от эффекта Магнуса .
  • В орнитоптере Получает засунул, махая крыльями.

Масштаб, размеры и скорость

Размеры

Самый маленький самолет - это игрушки / предметы для отдыха, а еще меньший - нано-самолет .

Самым большим самолетом по размерам и объему (по состоянию на 2016 год) является British Airlander 10 длиной 92 м (302 фута) , гибридный дирижабль с функциями вертолета и неподвижного крыла и, как сообщается, способный развивать скорость до 90 миль в час (140 км / ч). ч; 78 кН) и двухнедельный полет в воздухе с полезной нагрузкой до 22 050 фунтов (10 000 кг).

Самым большим по весу самолетом и самым большим из когда-либо построенных регулярных самолетов по состоянию на 2016 год является Антонов Ан-225 « Мрия» . Этот украинский шестидвигательный российский транспорт 1980-х годов имеет длину 84 м (276 футов) и размах крыла 88 м (289 футов). Он удерживает мировой рекорд полезной нагрузки после перевозки 428 834 фунтов (194 516 кг) грузов и недавно совершил коммерческие перевозки 100-тонных (220 000 фунтов) грузов. При максимальной загруженной массе 550–700 т (1 210 000–1 540 000 фунтов) это также самый тяжелый самолет, построенный на сегодняшний день. Он может путешествовать со скоростью 500 миль в час (800 км / ч; 430 узлов).

Самыми крупными военными самолетами являются украинский / российский Антонов Ан-124 Руслан (второй по величине самолет в мире, также используемый как гражданский транспорт) и американский транспортный самолет Lockheed C-5 Galaxy с массой груза более 380 т (840 000 фунтов). 8-моторный, поршневой / винтовой Hughes H-4 Hercules "Spruce Goose" - американская деревянная летающая лодка-транспорт времен Второй мировой войны с большим размахом крыла (94 м / 260 футов), чем у любого существующего самолета, и высотой хвоста, равной самому высокому (Airbus A380-800 на высоте 24,1 м / 78 футов) - в конце 1940-х годов пролетел всего один короткий прыжок и ни разу не вылетел из-за влияния земли .

Самыми крупными гражданскими самолетами, помимо упомянутых выше Ан-225 и Ан-124, являются грузовой транспортный вариант Airbus Beluga реактивного авиалайнера Airbus A300 , грузовой транспортный вариант Boeing Dreamlifter реактивного авиалайнера / транспортного самолета Boeing 747 (модель 747 -200B был на момент его создания в 1960-х годах самым тяжелым самолетом из когда-либо построенных, с максимальной массой более 400 т (880 000 фунтов), и двухэтажным реактивным авиалайнером Airbus A380 (самый большой пассажирский самолет в мире). авиалайнер).

Скорости

Самый быстрый записанное питание полет самолета и быстро записал самолет полет самолета с воздушным дыханием был из NASA X-43 A Pegasus , A ГПВРДА Приведено, гиперзвуковой , Фитрель экспериментального исследования воздушных суден, на Mach 9.6, ровно 3,292.8 м / с (11 854 км / ч; 6 400,7 узлов; 7 366 миль / ч). X-43A установил эту новую отметку и побил свой собственный мировой рекорд - 6,3 Маха, ровно 2160,9 м / с (7779 км / ч; 4200,5 узлов; 4834 миль / ч), установленный в марте 2004 года в своем третьем и последнем полете 16 марта. Ноябрь 2004 г.

До X-43A самым быстрым зарегистрированным полетом самолета с двигателем (и все еще рекордом для самого быстрого пилотируемого самолета с двигателем / самого быстрого пилотируемого самолета без космического корабля) был североамериканский самолет с ракетным двигателем X-15A-2 в 6,72 Маха, или 2 304,96 м / с (8 297,9 км / ч; 4 480,48 узлов; 5 156,0 миль / ч), 3 октября 1967 года. За один полет он достиг высоты 354 300 футов (108 000 м).

Самыми быстродействующими из известных серийных самолетов (кроме ракет и ракет), которые в настоящее время или ранее эксплуатируются (по состоянию на 2016 год), являются:

  • Самым быстрым самолетом с неподвижным крылом и самым быстрым планером является Space Shuttle , гибрид ракетно-планерного типа, который повторно вошел в атмосферу в качестве планера с неподвижным крылом со скоростью более 25 Махов, что соответствует 8575 м / с (30 870 км). / ч; 16,668 узлов; 19,180 миль / ч).
  • Самый быстрый военный самолет из когда-либо построенных: Lockheed SR-71 Blackbird , американский разведывательный реактивный самолет с неподвижным крылом, который, как известно, летает со скоростью выше 3,3 Маха, равной 1131,9 м / с (4075 км / ч; 2200,2 узлов; 2532 миль в час). 28 июля 1976 года SR-71 установил рекорд самого быстрого и высоколетящего действующего самолета с абсолютным рекордом скорости 2193 миль в час (3529 км / ч; 1906 узлов; 980 м / с) и абсолютным рекордом высоты 85 068 футов (25,929 м). На момент вывода на пенсию в январе 1990 года это был самый быстрый воздушно-реактивный самолет / самый быстрый реактивный самолет в мире, рекорд по состоянию на август 2016 года.
Примечание: некоторые источники называют вышеупомянутый X-15 «самым быстрым военным самолетом», потому что это частично был проект ВМС и ВВС США; однако X-15 не использовался в реальных военных операциях, не являющихся экспериментальными.
  • Самыми быстрыми военными самолетами на сегодняшний день являются советские / российские МиГ-25 Микояна-Гуревича,  способные развивать скорость 3,2 Маха, равную 1097,6 м / с (3951 км / ч; 2133,6 узлов; 2455 миль / ч) за счет повреждения двигателя, или Маха. 2,83, что равно 970,69 м / с (3494,5 км / ч; 1886,87 узлов; 2171,4 миль / ч), в норме - и российский МиГ-31 E Микояна (также способный нормально развивать скорость 2,83 Маха). Оба являются реактивными самолетами-истребителями-перехватчиками, находящимися в активной эксплуатации по состоянию на 2016 год.
  • Самый быстрый гражданский самолет из когда-либо построенных, и самый быстрый пассажирский авиалайнер из когда-либо построенных: кратковременно эксплуатируемый сверхзвуковой реактивный авиалайнер Туполев Ту-144 (2,35 Маха, 1600 миль / ч, 2587 км / ч), который, как полагали, летал со скоростью около 2,2 Маха. Ту-144 (официально эксплуатировавшийся с 1968 по 1978 год, закончившийся после двух аварий небольшого флота) пережил его соперник, Конкорд (2,23 Маха), французско-британский сверхзвуковой авиалайнер, летавший со скоростью 2,02 Маха (1,450 миль в час). , 2333 км / ч на крейсерской высоте), эксплуатировался с 1976 года до тех пор, пока небольшой флот Concorde не был окончательно остановлен в 2003 году после крушения одного из них в начале 2000-х годов.
  • Самый быстрый гражданский самолет в настоящее время летает: Cessna Citation X , американский бизнес-джет, способный развивать скорость 0,935 Маха или 320,705 м / с (1154,54 км / ч; 623,401 узлов; 717,40 миль / ч). Его соперник, американский бизнес-джет Gulfstream G650 , может развивать скорость 0,925 Маха или 317,275 м / с (1142,19 км / ч; 616,733 узлов; 709,72 миль / ч).
  • Самым быстрым авиалайнером в настоящее время является Boeing 747 , который, как утверждается, способен лететь со скоростью 0,885 Маха, 303,555 м / с (1092,80 км / ч; 590,064 узлов; 679,03 миль / ч). Ранее самыми быстрыми были проблемные и недолговечные российские (Советский Союз) Ту-144 SST (2,35 Маха; скорость 806,05 м / с (2901,8 км / ч; 1566,84 узлов; 1803,1 миль / ч)) и французско-британский Concorde. с максимальной скоростью 2,23 Маха или 686 м / с (2470 км / ч; 1333 узлов; 1530 миль / ч) и нормальной крейсерской скоростью 2 Маха или 320,705 м / с (1154,54 км / ч; 623,401 узлов; 717,40 миль / ч) . Перед ними реактивный авиалайнер Convair 990 Coronado 1960-х годов летал со скоростью более 600 миль в час (970 км / ч; 520 узлов; 270 м / с).

Движение

Самолет без двигателя

Планеры - это летательные аппараты тяжелее воздуха, которые не используют двигательную установку после полета. Взлет может быть осуществлен путем запуска вперед и вниз с высоты или путем подъема в воздух на буксирном тросе с помощью наземной лебедки или транспортного средства, или летательного аппарата-буксира с двигателем. Чтобы планер мог поддерживать скорость и подъемную силу вперед, он должен снижаться по отношению к воздуху (но не обязательно по отношению к земле). Многие планеры могут «парить», т. Е. Набирать высоту, от восходящих течений, таких как тепловые потоки. Первый практичный управляемый образец был разработан и построен британским ученым и пионером Джорджем Кэли , которого многие считают первым авиационным инженером. Распространенными примерами планеров являются планеры , дельтапланы и парапланы .

Воздушные шары дрейфуют с ветром, хотя обычно пилот может контролировать высоту, либо нагревая воздух, либо выпуская балласт, давая некоторый контроль направления (поскольку направление ветра меняется с высотой). Гибридный воздушный шар в форме крыла может направленно скользить при взлете или падении; но шар сферической формы не имеет такого управления направлением.

Воздушные змеи - это летательные аппараты, которые привязаны к земле или другому объекту (стационарному или мобильному), который поддерживает натяжение троса или троса воздушного змея ; они полагаются на виртуальный или реальный ветер, который дует над и под ними, чтобы создать подъемную силу и сопротивление. Кайтуны - это гибриды воздушного шара и воздушного змея, которые имеют форму и привязаны для получения отклонений от кайтинга и могут быть легче воздуха, нейтрально плавучей или тяжелее воздуха.

Самолет с двигателем

Самолеты с приводом от двигателя имеют один или несколько бортовых источников механической энергии, обычно авиационные двигатели, хотя также использовались резина и рабочая сила. Большинство авиационных двигателей представляют собой легкие поршневые двигатели или газовые турбины . Топливо для двигателей хранится в баках, обычно в крыльях, но у более крупных самолетов также есть дополнительные топливные баки в фюзеляже .

Винтовой самолет

Винтовые самолеты используют один или несколько пропеллеров (воздушных винтов) для создания тяги в прямом направлении. Пропеллер обычно устанавливается перед источником питания в конфигурации трактора, но может быть установлен сзади в конфигурации толкателя . Варианты компоновки пропеллера включают воздушные винты встречного вращения и канальные вентиляторы .

Для привода гребных винтов использовались многие виды силовых установок. Ранние дирижабли использовали человеческую силу или паровые двигатели . Более практичный поршневой двигатель внутреннего сгорания использовался практически на всех самолетах с неподвижным крылом до Второй мировой войны и до сих пор используется во многих самолетах меньшего размера. Некоторые типы используют газотурбинные двигатели для привода воздушного винта в виде турбовинтового или пропеллерного двигателя . Полет с использованием энергии человека был осуществлен, но не стал практическим средством передвижения. В беспилотных самолетах и ​​моделях также использовались такие источники энергии, как электродвигатели и резиновые ленты.

Реактивный самолет

Реактивные самолеты используют воздушно-реактивные двигатели , которые забирают воздух, сжигают с ним топливо в камере сгорания и ускоряют выхлоп в обратном направлении для обеспечения тяги.

Различные конфигурации реактивных двигателей включают турбореактивный и турбовентиляторный , иногда с добавлением форсажной камеры . Те, у кого нет вращающегося турбомашинного оборудования, включают в себя струйный и прямоточный воздушно- реактивные двигатели . Эти простые с механической точки зрения двигатели не производят тяги в неподвижном состоянии, поэтому самолет должен быть запущен на летную скорость с помощью катапульты, такой как летающая бомба Фау-1 , или, например, ракеты. Другие типы двигателей включают в себя реактивный мотоцикл и двухтактный Pratt & Whitney J58 .

По сравнению с двигателями, использующими гребные винты, реактивные двигатели могут обеспечивать гораздо более высокую тягу, более высокие скорости и, на высоте более 12000 м, большую эффективность. Кроме того, они намного более экономичны, чем ракеты . Как следствие, почти все большие, высокоскоростные или высотные самолеты используют реактивные двигатели.

Винтокрыл

Некоторые винтокрылые летательные аппараты, такие как вертолеты , имеют вращающееся крыло или ротор с приводом , при этом диск несущего винта может быть немного наклонен вперед, так что часть его подъемной силы направляется вперед. Ротор, как и воздушный винт, может приводиться в движение различными способами, такими как поршневой двигатель или турбина. В экспериментах также использовались форсунки на концах лопастей ротора .

Другие типы двигателей самолетов

  • Иногда экспериментировали с самолетами с ракетными двигателями , а истребитель Messerschmitt Me 163 Komet даже участвовал в боевых действиях во время Второй мировой войны. С тех пор они были ограничены исследовательскими самолетами, такими как North American X-15 , которые летали в космос, где воздушные двигатели не могут работать (ракеты несут собственный окислитель). Ракеты чаще использовались в качестве дополнения к главной силовой установке, обычно для ракетного взлета тяжело загруженных самолетов, но также для обеспечения возможности быстрого рывка в некоторых гибридных конструкциях, таких как Saunders-Roe SR.53 .
  • В орнитоптере Получает засунул, махая крыльями. Он нашел практическое применение в модели ястреба, используемого для замораживания хищных животных в неподвижности, чтобы их можно было поймать, а также в игрушечных птицах.

Дизайн и конструкция

Самолеты проектируются с учетом многих факторов, таких как требования клиентов и производителей, протоколы безопасности , а также физические и экономические ограничения. Для многих типов самолетов процесс проектирования регулируется национальными властями по летной годности.

Основные части самолета обычно делятся на три категории:

  • В состав конструкции входят основные несущие элементы и сопутствующее оборудование.
  • Двигательная установка (если она приводится в действие) включает источник энергии и связанное с ним оборудование, как описано выше.
  • В бортовом оборудовании включает в себя управляющий, навигационные и коммуникационные системы, как правило , электрические в природе.

Состав

Подход к проектированию конструкции широко варьируется в зависимости от типа самолета. Некоторые из них, например парапланы, состоят только из гибких материалов, которые действуют при растяжении и опираются на аэродинамическое давление для сохранения своей формы. Шар аналогично полагается на внутреннем давлении газа, но может иметь жесткую корзину или гондолу перекинула под ним , чтобы нести его полезную нагрузку. Ранние самолеты, в том числе дирижабли , часто использовали гибкое легированное авиационное тканевое покрытие для создания достаточно гладкой аэрооболочки, натянутой на жесткую раму. В более поздних самолетах использовалась техника полумонокока , когда обшивка самолета достаточно жесткая, чтобы нести большую часть полетных нагрузок. В настоящей монококовой конструкции не остается внутренней конструкции. В связи с тем, что в последнее время делается упор на экологичность, конопля привлекла к себе некоторое внимание, поскольку имеет гораздо меньший углеродный след и в 10 раз прочнее стали, конопля может стать стандартом производства в будущем.

Основные конструктивные элементы самолета зависят от его типа.

Аэростаты

Типы легче воздуха характеризуются одним или несколькими газовыми баллонами, обычно с несущей конструкцией из гибких тросов или жестким каркасом, называемым его корпусом. К несущей конструкции также могут быть прикреплены другие элементы, такие как двигатели или гондола.

Аэродины

Планер - схема для AgustaWestland AW101 вертолета

Типы тяжелее воздуха характеризуются одним или несколькими крыльями и центральным фюзеляжем . Фюзеляж обычно также имеет хвостовое оперение для обеспечения устойчивости и управляемости и шасси для взлета и посадки. Двигатели могут располагаться на фюзеляже или крыльях. На самолетах с неподвижным крылом крылья жестко прикреплены к фюзеляжу, а на винтокрылах крылья прикреплены к вращающемуся вертикальному валу. В небольших конструкциях иногда используются гибкие материалы для части или всей конструкции, удерживаемые на месте жесткой рамой или давлением воздуха. Неподвижные части конструкции составляют планер .

Авионика

Бортовое радиоэлектронное оборудование включает в себя системы управления полетом самолета и сопутствующее оборудование, включая приборы кабины , навигацию, радар , системы мониторинга и связи .

Летные характеристики

Конверт полета

Граница полета самолета относится к его утвержденным проектным возможностям с точки зрения воздушной скорости , коэффициента нагрузки и высоты. Этот термин может также относиться к другим оценкам летно-технических характеристик самолета, например маневренности. Когда самолет подвергается злоупотреблениям, например, путем пикирования на слишком высокой скорости, говорят, что он вылетает за пределы зоны действия , что считается безрассудством, поскольку он был выведен за пределы проектных ограничений, установленных производителем. Выход за пределы конверта может иметь известный результат, такой как флаттер или вход в невозвратное вращение (возможные причины границы).

Диапазон

Boeing 777-200LR является один из авиалайнеров длинной дальности, способные полетов более чем на полпути во всем мире.

Дальность - это расстояние, на которое самолет может пролететь между взлетом и посадкой , ограниченное временем, на которое он может оставаться в воздухе.

Для летательного аппарата с двигателем ограничение по времени определяется топливной загрузкой и нормой расхода.

Для самолета без двигателя максимальное время полета ограничено такими факторами, как погодные условия и выносливость пилота. Многие типы самолетов работают только в светлое время суток, а воздушные шары ограничены подачей подъемного газа. Дальность действия можно рассматривать как среднюю путевую скорость, умноженную на максимальное время нахождения в воздухе.

Airbus A350 в настоящее время самый длинный диапазон авиалайнера.

Динамика полета

Динамика полета с text.png

Динамика полета - это наука об ориентации и управлении воздушным транспортным средством в трех измерениях. Три критических параметры динамиков полета являются углами поворота вокруг три осей , проходящих через автомобиль центр тяжести , известный как тангаж , крен , и рыскание .

  • Крен - это вращение вокруг продольной оси (эквивалентное качению или крену корабля), дающее движение вверх-вниз законцовок крыла, измеряемое по крену или углу крена.
  • Шаг - это вращение вокруг горизонтальной оси вбок, обеспечивающее движение носа самолета вверх-вниз, измеренное по углу атаки .
  • Рыскание - это вращение вокруг вертикальной оси, дающее поперечное движение носа, известное как боковое скольжение.

Динамика полета связана с устойчивостью и контролем вращения самолета вокруг каждой из этих осей.

Стабильность

Летательный аппарат, который нестабилен, имеет тенденцию отклоняться от предполагаемой траектории полета, и поэтому летать с ним трудно. Очень устойчивый самолет имеет тенденцию оставаться на траектории полета и с ним трудно маневрировать. Поэтому важно, чтобы любая конструкция обеспечивала желаемую степень устойчивости. С момента широкого использования цифровых компьютеров все чаще конструкции становятся нестабильными по своей природе и полагаются на компьютеризированные системы управления для обеспечения искусственной стабильности.

Неподвижное крыло обычно нестабильно по тангажу, крену и рысканью. Стабильность по тангажу и рысканью обычных конструкций с неподвижным крылом требует наличия горизонтальных и вертикальных стабилизаторов , которые действуют аналогично перьям стрелы. Эти стабилизирующие поверхности позволяют уравновесить аэродинамические силы и стабилизировать динамику полета по тангажу и рысканью. Они, как правило , установленные на хвостовую части ( оперения ), хотя в переднем оперении макета, основное кормовая часть крыло заменяет в качестве переднего оперения носового руля высоты тона стабилизатора. Самолеты с тандемным крылом и бесхвостым летательным аппаратом полагаются на одно и то же общее правило для достижения устойчивости, причем задняя поверхность является стабилизирующей.

Вращающееся крыло обычно нестабильно на рысканье, поэтому требуется вертикальный стабилизатор.

Воздушный шар обычно очень стабилен по тангажу и крену из-за того, как полезная нагрузка подвешена под центром подъемной силы.

Контроль

Поверхности управления полетом позволяют пилоту управлять положением самолета в полете и обычно являются частью крыла или установлены на соответствующей стабилизирующей поверхности или составляют с ней единое целое. Их разработка была критическим прорывом в истории самолетов, которые до этого момента были неуправляемыми в полете.

Аэрокосмические инженеры разрабатывают системы управления ориентацией (ориентацией) транспортного средства относительно его центра масс . Системы управления включают в себя исполнительные механизмы, которые прикладывают силы в различных направлениях и создают вращающие силы или моменты вокруг аэродинамического центра летательного аппарата и, таким образом, вращают летательный аппарат по тангажу, крену или рысканью. Например, момент тангажа - это вертикальная сила, приложенная на расстоянии вперед или назад от аэродинамического центра летательного аппарата, заставляющая летательный аппарат подниматься или опускаться по тангажу. Системы управления также иногда используются для увеличения или уменьшения сопротивления, например, для замедления самолета до безопасной скорости для посадки.

Две основные аэродинамические силы, действующие на любой самолет, - это подъемная сила, поддерживающая его в воздухе, и сопротивление, препятствующее его движению. Поверхности управления или другие методы также могут использоваться для непосредственного воздействия на эти силы, не вызывая вращения.

Воздействие использования самолета

Самолеты позволяют путешествовать на большие расстояния с высокой скоростью и в некоторых случаях могут быть более экономичным видом транспорта. Однако воздушные суда оказывают воздействие на окружающую среду и климат помимо соображений топливной эффективности. Они также относительно шумны по сравнению с другими видами путешествий, а высотные самолеты создают инверсионные следы , которые, как показывают экспериментальные данные, могут изменять погодные условия .

Использование для самолетов

Самолеты производятся нескольких различных типов, оптимизированных для различных целей; военный самолет , который включает не только боевые типы, но и многие типы вспомогательных самолетов, и гражданские самолеты , которые включают все невоенные типы, экспериментальные и модельные.

Военный

Боинг B-17E в полете

Военный самолет - это любой самолет, который эксплуатируется легальной или повстанческой вооруженной службой любого типа. Военные самолеты могут быть как боевыми, так и небоевыми:

  • Боевые самолеты - самолеты, предназначенные для поражения техники противника с использованием собственного вооружения. Боевые самолеты в целом делятся на истребители и бомбардировщики с несколькими промежуточными типами, такими как истребители-бомбардировщики и штурмовики , включая ударные вертолеты .
  • Небоевые самолеты не предназначены для ведения боя в качестве их основной функции, но могут нести оружие для самообороны. Небоевые функции включают поиск и спасение, разведку, наблюдение, транспортировку, обучение и дозаправку в воздухе . Эти самолеты часто являются вариантами гражданских самолетов.

Большинство военных самолетов оснащено двигателями тяжелее воздуха. Другие типы, такие как планеры и воздушные шары, также использовались в качестве военных самолетов; например, воздушные шары использовались для наблюдений во время Гражданской войны в США и Первой мировой войны , а военные планеры использовались во время Второй мировой войны для высадки войск.

Гражданское

Гражданские самолеты делятся на коммерческие и общие , однако есть некоторые совпадения.

К коммерческим самолетам относятся типы, предназначенные для регулярных и чартерных рейсов авиакомпаний, перевозящих пассажиров, почту и другие грузы . Наиболее крупными пассажирскими типами являются авиалайнеры, самые большие из которых - широкофюзеляжные . Некоторые из более мелких типов также используются в авиации общего назначения , а некоторые из более крупных типов используются в качестве VIP-самолетов .

Авиация общего назначения - это комплексное решение, охватывающее другие виды частного (когда пилоту не оплачивают время или расходы) и коммерческого использования, а также включает в себя широкий спектр типов самолетов, таких как бизнес-джеты , тренажеры , самодельные самолеты , планеры и т. Д. боевые птицы и воздушные шары и многие другие. Подавляющее большинство самолетов сегодня относятся к типам авиации общего назначения.

Экспериментальный

Экспериментальный самолет - это самолет, который не был полностью проверен в полете или имеет специальный сертификат летной годности , который на языке США называется экспериментальным сертификатом. Это часто означает, что самолет испытывает новые аэрокосмические технологии, хотя этот термин также относится к самолетам любительской сборки и китам, многие из которых основаны на проверенных конструкциях.

Модель самолета, весом шесть грамм.

Модель

Модель самолета - это небольшой беспилотный самолет, созданный для того, чтобы летать для развлечения, для статической демонстрации, для аэродинамических исследований или для других целей. Масштабная модель является точной копией некоторой большей конструкции.

Смотрите также

Списки

Темы

Рекомендации

  • Ганстон, Билл (1987). Аэрокосмический словарь Джейн 1987 . Лондон, Англия: Джейнс Паблишинг Компани Лимитед. ISBN   978-0-7106-0365-4 .

Внешние ссылки

История

Информация