Состав самолета – устройство и конструкция. Название деталей самолета.

Основные части самолета. Устройство самолета

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 воздушным судном. 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 летательным аппаратам 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.

Современные самолеты 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 крыла (закрылков) 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 аэродинамическое сопротивление, 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

Устройство самолета, 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).

fb.ru

Основные части самолета и их назначение

Самолет принято расчленять на основные части или агрегаты, законченные в конструктивном или технологическом отношении. К таким частям относят крыло, фюзеляж, горизонтальное и вертикальное оперение, шасси, силовую установку, систему управления и оборудование.

Крыло самолета (рис. 2.2) создает подъемную силу и обеспечивает поперечную устойчивость и управляемость. К крылу часто крепятся двигатели, шасси, топливные баки, вооружение. Внутренние объемы крыла используются для расположения топлива, противообледенительных устройств и другого оборудования. Крылья самолетов снабжаются средствами механизации для улучшения взлетно-посадочных характеристик.

Рис. 2.2. Общий вид и компоновочная схема самолета

Фюзеляж или корпус служит для размещения экипажа, пассажиров или грузов, двигателей, передних ног шасси и соединяет все части самолета в одно целое.

Горизонтальное оперение обеспечивает продольную устойчивость, управляемость и балансировку. Оно состоит из неподвижной части – стабилизатора и подвижной – руля высоты.

Вертикальное оперение осуществляет путевую устойчивость, управляемость балансировку; состоит из неподвижной части – киля и подвижной – руля направления.

Шасси представляет систему опор, предназначенных для взлета, пробега после посадки, передвижения по аэродрому и стоянки. Конструкция шасси имеет упругие элементы, поглощающие кинетическую энергию самолета.

Силовая установка предназначена для создания силы тяги и включает комплекс двигателей с системами, обеспечивающими их работу, и воздушные винты (для самолетов с ТВД и ПД).

Система управления включает командные посты управления, проводку управления и органы управления (рули). Предназначена для управления самолетом по заданной траектории.

Оборудование самолетов представляет собой комплекс устройств, обеспечивающих безопасность полета самолета в сложных погодных условиях и на разных высотах. Включает в себя электрическое, гидравлическое, радиотехническое, пилотажно-навигационное, высотное и другое оборудование самолета.

Компоновка самолета

Компоновкой самолета называют процесс пространственной увязки частей самолета, размещение грузов, пассажиров, экипажа, топлива, оборудования. Общая компоновка самолета включает аэродинамическую, внутреннюю (или весовую) и конструктивно-силовую компоновку.

Аэродинамическая компоновка состоит в выборе схемы самолета, взаимного расположения частей и придания самолету аэродинамических форм. Поскольку аэродинамическая схема задана, то при выполнении лабораторной работы студенту необходимо выполнить внутреннюю компоновку, т.е. разместить экипаж, пассажиров, грузы, топливо и оборудование.

Кабина экипажа размещается в носовой части фюзеляжа и отделяется от остальных отсеков перегородкой. Размеры ее зависят от состава экипажа. На военных самолетах в зависимости от назначения может быть один или два члена экипажа, на пассажирских и транспортных в зависимости от веса и протяженности авиалиний в экипаж входит от двух до четырех человек: командира корабля, второго пилота, бортинженера, и штурмана.

Рис.2.3. Компоновка кабины экипажа

1,2 – кресла лётчиков; 3,4 – кресла для дополнительных членов экипажа.

Наиболее важным элементом компоновки кабины экипажа является размещение летчиков. При этом должен быть обеспечен хороший обзор летчику: вправо-влево 20-30º от линии визирования, вверх-вниз – 16-20º и оптимальное расстояние до приборной доски и командных постов управления.

Типовая компоновка кабины экипажа пассажирского самолета приведена на рис.2.3.

Размеры и компоновка пассажирских кабин зависит от количества пассажиров и класса пассажирского оборудования.

В настоящее время применяется три класса, отличающихся друг от друга комфортом и условиями обслуживания.

В первом, высшем классе обеспечивается наибольшее расстояние между рядами сидений, удельный объем кабины на одного пассажира до 1,8м³, возможность отдыха в креслах в полулежащем положении.

Второй, или туристский класс характеризуется более плотным размещением пассажиров, удельным объемом, равным 1,5м³, отклонением спинки сидения до 36º.

Третий, экономический класс имеет еще более плотное размещение пассажиров с удельным объемом 0,9-1,2м³ отклонением спинки сидений до 25º.

Пассажирские сидения выполняются в виде блоков из двух или трех сидений. Размеры кресел зависят от класса пассажирской кабины. Основные размеры кресел приведены в таблице.

Пассажирские кабины по длине фюзеляжа обычно делятся на несколько салонов, разделяемых перегородками.

При компоновке пассажирских салонов следует избегать размещения пассажиров в плоскости вращения винтов и в зоне расположения двигателей. Эти объемы в фюзеляже используются для размещения кухонь, гардеробов или багажных помещений.

На больших самолетах для обслуживания пассажиров в состав экипажа включаются бортпроводники: на 30-50 пассажиров – один бортпроводник. Каждый бортпроводник обеспечивается откидным сидением в служебном помещении за кабиной экипажа или радом с входными дверями.

Таблица

Основные размеры пассажирских кресел

Класс пассажир- ских сидений	Расстояние между подлокотниками	Ширина подлокотника	Длина подушки сидения	Высота сидения над полом	Ширина спинки	Длина спинки от подушки сидения	Угол отклонения спинки от вертикали	Высота сидения	Ширина блока сидения		Расстояние между рядами сидений
Iй класс 2й(турист) 3й(эконом)	470 70 470 300 430 720 55 1100 1200 1420 960 440 50 450 320 430 700 36 1100 1030 1520 840 410 40 430 320 430 700 25 1100 970 1430 750

Пассажирские кабины по длине фюзеляжа обычно делятся на несколько салонов, разделяемых перегородками.

При компоновке пассажирских салонов следует избегать размещения пассажиров в плоскости вращения винтов и в зоне расположения двигателей. Эти объемы в фюзеляже используются для размещения кухонь, гардеробов или багажных помещений.

На больших самолетах для обслуживания пассажиров в состав экипажа включаются бортпроводники: на 30-50 пассажиров – один бортпроводник. Каждый бортпроводник обеспечивается откидным сидением в служебном помещении за кабиной экипажа или радом с входными дверями.

Багаж пассажиров располагается под полом пассажирских кабин или в специальных багажных отсеках в хвостовой части фюзеляжа из расчета 0,25м³ на одного пассажира.

При полетах в зимнее время необходимо предусмотреть гардеробы. Площадь под гардеробы составляет 0,035-0,05м² на одного пассажира. Рекомендуется гардеробы размещать вблизи входных дверей.

На самолетах с большой длительностью полета пассажиры обеспечиваются бесплатным питанием. Для размещения продуктов питания и соответствующего оборудования на самолете предусматривается буфет-кухня с объемом 0,1-0,2м³ на одного пассажира.

Количество туалетных помещений зависит от количества пассажиров и продолжительности полета. При продолжительности полета от 2 до 4 часов рекомендуется один туалет на 40 пассажиров. Площадь пола туалетных помещений должна быть не менее 1,5-1,6м^2. Туалетные помещения следует располагать в носовой и хвостовой частях фюзеляжа, вблизи входных дверей.

Оборудование самолетов принято объединять в блоки, комплексы и размещать в специальных технических отсеках. Сами технические отсеки располагаются в местах, к которым тяготеет определенная часть оборудования.

В качестве одного из вариантов можно привести следующую компоновку блоков оборудования.

В носовой части фюзеляжа перед герметической кабиной располагаются агрегаты радиолокационной станции (РЛС), аппаратура и антенны захода на посадку.

Подполом герметической кабины располагается гидравлическое оборудование и оборудование для систем управления самолетом.

В фюзеляже непосредственно за кабиной размещается кислородное, радиотехническое, электрооборудование и противопожарное оборудование;

в центроплане – оборудование, обслуживающее топливную систему, средства механизации, шасси; в хвостовой части фюзеляжа – оборудование для элементов управления самолетом и радиотехнические блоки.

studfiles.net

7.2.3. Состав системы управления самолетом

   Самолет как система представляет собой совокупность взаимосвязанных управляемых подсистем.

Совокупность бортовых устройств, обеспечивающих управление системами и агрегатами самолета, а также управление самолетом в целом, называют системой управления самолетом.    Обычно в системе управления выделяют относительно самостоятельные подсистемы: управление рулевыми поверхностями, управление двигателем, управление шасси, управление механизацией крыла и т. д.    Комплекс бортовых систем и устройств, обеспечивающих балансировку самолета в установившемся полете и маневрирование (реализацию различных траекторий, определенных в ТЗ), называют основным управлением или просто управлением. Остальную часть системы называют вспомогательным управлением.    Для обеспечения балансировки в установившемся полете и маневрирования самолета летчику необходимо отклонять рулевые поверхности (рули высоты и направления, элероны).    Простейшая система управления самолетом показана на рис. 7.31.

Рис. 7.31. Простейшая система управления самолетом (пример)

Летчик отклоняет рулевые поверхности (органы управления) с помощьюручного управления — ручки (или штурвала для тяжелых самолетов) и ножного управления — педалей, размещенных в кабине экипажа.
Ручное управление служит для отклонения рулей высоты и элеронов, ножное — для отклонения руля направления.
Командный пост управления самолетом (ручка или штурвал и педали) соединен с рулевыми поверхностями таким образом, чтобы движение самолета при отклонении командных рычагов (ручки и педалей) соответствовало естественным рефлекторным движениям летчика при сохранении равновесия и маневрировании.
При отклонении ручки «на себя» увеличивается угол атаки самолета за счет отклонения рулей высоты (алгоритм процесса управления при отклонении рулевых поверхностей приведен в разделах 7.2.1 и 7.2.2).
При отклонении ручки «от себя» угол атаки уменьшается.
При отклонении ручки влево за счет отклонения элеронов самолет кренится на левое крыло, и наоборот, при отклонении ручки вправо самолет кренится на правое крыло.
При движении вперед левой педали (при «даче левой ноги») за счет отклонения руля направления самолет начинает движение влево, и наоборот, при «даче правой ноги» самолет начинает движение вправо.
Проводка управления обеспечивает связь командных рычагов с органами управления и в простейшей системе управления включает в себя тяги, тросы, качалки, секторы, направляющие, ролики и другие элементы.
Система управления современного самолета (элементы конструкции ее рассматриваются в главе 12) — это сложнейший комплекс электромеханических и гидравлических устройств, электроники и автоматики.

7.2.4. Показатели управляемости самолета

   Для надежной, устойчивой работы любой технической управляемой системы (рис. 7.32) требуется наличие обратных связей, которые позволяют корректировать управляющее воздействие на систему по промежуточному или конечному результату управления.

Рис. 7.32. Принципиальная блок-схема управляемой системы

Рис. 7.33. Укрупненная блок-схема управления самолетом

Обратная связь — это фактически информация о реакции системы на входной сигнал, на основании которой вырабатывается управляющее воздействие.
Необходимость обратной связи вызвана тем, что на управляемую систему действуют внешние возмущения (помехи), носящие в общем случайный характер. Кроме того, имеются определенные отклонения параметров управляемой системы и входного сигнала.
Укрупненная блок-схема управления самолетом представлена на рис. 7.33.

Летчик через систему управления воздействует на самолет для получения определенных параметров траектории движения в соответствии с потребной программой полета. Движение командных рычагов (ручки или штурвала, педалей) летчик задает и корректирует в связи с той информацией о реальных параметрах траектории движения, которую он получает. Такой информацией (обратная связьА) является визуальная информация о положении самолета в пространстве и информация, выдаваемая на приборную доску летчика пилотажно-навигационной системой (скорость, высота, курс, линия горизонта и т. д.).
Существенную роль в управлении самолетом играют перегрузки, ощущаемые летчиком при движении самолета (обратная связьА), а также усилия на командных рычагах управления (обратная связь Б).
Понятие управляемости самолета, таким образом, связано с его реакцией на действия летчика, и показатели управляемости самолета можно представить в следующем виде:

   В качестве показателей управляемости при движении в вертикальной плоскости (продольной управляемости) можно указать, например, Pⁿ — градиент усилий на ручке (штурвале) по перегрузке и xⁿ — градиент хода ручки по перегрузке:

Pⁿ = dP/dn, xⁿ = dx/dn,

где	dP	—	изменение усилий на ручке для соответствующего изменеия перегрузки dn;
	dx	—	изменение перемещения хода ручки для соответсвующего изменения перегрузки dn;

Важными показателями управляемости являются также максимальные перемещения рычагов управления и усилия на них для выполнения предельно допустимых маневров.
Обеспечение при проектировании самолета и системы управления определенных показателей управляемости позволяет дать летчику «чувство управления», когда он по перемещениям рычагов управления и усилиям на них может судить об интенсивности маневра самолета, и создать летчику приемлемые условия работы для обеспечения необходимой «плотности хода» самолета и его способности «ходить за рычагами» в процессе пилотирования. 7.2.5. Некоторые мероприятия по увеличению эффективности аэродинамической компоновки

  В полетной (крейсерской) конфигурации самолет представляет собой устойчивую в полете и управляемую сложную техническую систему, включающую в себя в традиционных компоновочных решениях крыло, горизонтальное и вертикальное оперение, фюзеляж и мотогондолы. Основная задача проектировщика при формировании крейсерской конфигурации заключается в создании самолета, обладающего на крейсерских (основных) режимах полета максимально возможным аэродинамическим качеством К = Y/X, где

Y = Y_кр ± Y_г.о + Y_ф + Y_м.г ± Y_инт, X = X_кр + X_г.о+ X_в.о+ X_ф+ X_м.г ± X_инт.

Здесь	Yкр и Xкр	—	сосответственно подъемная сила и лобовое сопротивление крыла;
	Yг.о и Xг.о	—	подъемная сила и лобовое сопротивление горизонтального оперения;
	Xв.о	—	лобовое сопротивление вертикального оперения;
	Yф и Xф	—	подъемная сила и лобовое сопротивление фюзеляжа;
	Yм.г и Xм.г		подъемная сила и лобовое сопротивление мотогондол;
	Yинт и Xинт	—	дополнительная подъемная сила и лобовое спротивление от взаимного влияния (интерференции) частей самолета.

Как это ни парадоксально, но общее лобовое сопротивление самолета может быть меньше суммы сил сопротивления отдельных его частей (полученных в результате расчетов или продувки в аэродинамических трубах), а подъемная сила — больше за счет удачной взаимной увязки агрегатов, создания зализов, т. е. плавных переходов в местах стыковки агрегатов и т. д.    Необходимо рассматривать все возможные пути обеспечения высокого аэродинамического совершенства проектируемого самолета.    Противоречивость многих требований, предъявляемых к аэродинамической компоновке ЛА, не позволяет выработать однозначный критерий оценки ее совершенства. Тем не менее достижения теоретической и экспериментальной аэродинамики, развитие методов аэродинамического расчета и обработки результатов эксперимента дают возможность разрабатывать рациональные формы ЛА в зависимости от его назначения и режимов полета.    Для грузопассажирских самолетов, у которых основным (крейсерским) режимом является длительный горизонтальный установившийся полет, увеличение скорости или аэродинамического качества позволяет увеличить дальность полета (см. раздел 6.4) и, следовательно, производительность при сохранении неизменными других параметров (полетной массы, параметров силовой установки и запасов топлива).    Главным препятствием к увеличению скорости полета является наступление волнового кризиса на несущих поверхностях самолета.    Несущая поверхность стреловидной формы в плане позволяет отодвинуть начало волнового кризиса до скоростей, соответствующих числам М_крит = 0,80,95 (при условии выбора соответствующих профилей), за счет того, что, в отличие от прямого крыла, обтекание стреловидного крыла имеет пространственный характер.    Стреловидное крыло с углом стреловидности χ по передней кромке (рис. 7.34) можно рассматривать как составленное из профилей 1 прямое крыло, передняя кромка которого расположена под углом скольжения β=π/2-χ к направлению невозмущенного потока.    При обтекании такого крыла невозмущенный поток со скоростью V_ раскладывается на два потока: текущий по нормали к передней кромке со скоростью V_n = V_cosχ и текущий вдоль размаха со скоростью V_τ = V_sinχ. Поток со скоростью V_τ, которая не изменяется вдоль размаха, не будет влиять на распределение давления по крылу и вызовет только поверхностное трение.    Поток со скоростью V_n, которая будет изменяться вследствие торможения и разгона при обтекании профиля, будет определять и поверхностное трение, и распределение давления по сечению крыла, т. е. несущую способность стреловидного крыла.    Так как скорость этого потока V_n всегда меньше скорости набегающего потока V_, то волновое сопротивление у стреловидного крыла появится на больших скоростях набегающего потока V_, чем у прямого.

Рис. 7.34. Влияние стреловидности на аэродинамику крыла

Однако несущая способность стреловидного крыла меньше, чем у прямого, поскольку в создании подъемной силы у стреловидного крыла участвует только составляющая потока V_n, текущая по нормали к передней кромке.
Кроме того, специфика пространственного обтекания стреловидного крыла на больших околозвуковых скоростях полета, свойственное ему стекание пограничного слоя вдоль размаха к концевым сечениям крыла и срыв потока на концах крыла (концевой срыв) приводят к росту лобового сопротивления (и, как следствие, к снижению аэродинамического качества), а также оказывают неблагоприятное влияние на устойчивость и управляемость самолета со стреловидным крылом.
Для снижения этих неблагоприятных явлений на стреловидных крыльях применяется геометрическая и аэродинамическая крутка.
Тонкаяаэродинамическая перегородка 1 на верхней поверхности крыла (рис. 7.35,а) или генераторы вихрей на передней кромке (выступ, или «зуб», 1 на рис. 7.35,б или «запил» 1 на рис. 7.35,в) формируют постоянный вихревой шнур 2 на поверхности крыла.

Рис. 7.35. Аэродинамические перегородки и генераторы вихрей

Пограничный слой «наматывается» на вихревой жгут и стекает вместе с ним, не накапливаясь на концевых участках крыла, что снижает тенденцию к концевому срыву.
Концевые крылышки разнообразной формы (крылышки или законцовки Уиткомба, названные так по имени американского аэродинамика Р. Уиткомба) (рис. 7.36), представляющие собой разновидность концевых аэродинамических шайб, устанавливаются на концах стреловидных крыльев и увеличивают эффективное

Рис. 7.36. Концевые крылышки

удлинение крыла, препятствуя перетеканию потока и выравниванию давлений на нижней и верхней поверхности крыла, т. е. увеличивают его несущую способность. Установленные под определенным углом к вектору скорости набегающего потока, они создают тянущую силу (подобно парусу, позволяющему яхте двигаться против ветра), т. е. уменьшают силу лобового сопротивления. Кроме того, они ослабляют мощный концевой вихрь, разбивая его на несколько вихрей меньшей интенсивности и снижая таким образом индуктивное сопротивление, что увеличивает аэродинамическое качество.
К повышению критического числаМ полета и уменьшению сопротивления интерференции приводит проектирование дозвукового самолета с использованием правила площадей. Для трансзвуковых (близких к скорости звука) скоростей полета это правило может быть сформулировано следующим образом: чтобы обеспечить минимальное сопротивление, эпюра 1 площадей поперечных сечений ΣS_i всех элементов самолета (рис. 7.37)

Рис. 7.37. К объяснению правила площадей

по длине самолета должна соответствовать эпюре эквивалентного тела вращения наименьшего сопротивления (сигарообразного тела большого удлинения). Практическая реализация правила площадей сводится к тому, что в зонах присоединения к фюзеляжу крыла, мотогондол, оперения площадь поперечного сечения фюзеляжа уменьшается на величину, равную сумме площадей агрегатов, расположенных в том же сечении. В результате в зоне крепления крыла фюзеляж имеет довольно сильное «поджатие» («осиную талию»).
Для сверхзвукового самолета наиболее рациональной по критерию максимального аэродинамического качества
К_{a max} формой крыла в плане является близкое к треугольному крыло малого удлинения с большой стреловидностью по передней кромке (рис. 7.38). Обтекание такого крыла имеет существенно пространственный характер и характеризуется интенсивным перетеканием воздуха с нижней поверхности на верхнюю через передние кромки. В вихревых жгутах (рис. 7.39), образующихся при этом, давление по сравнению с атмосферным понижено, что создает дополнительную подъемную силу.

Рис. 7.38. Зависимость максимального аэродинамического качества от числа M для различных форм крыльев в плане	Рис. 7.39. Вихревые жгуты при обтекании треугольного крыла

   Такое крыло, рациональное для сверхзвуковых режимов полета, существенно уступает по К_{a max} в околозвуковом и, особенно, дозвуковом диапазоне скоростей стреловидному и прямому крыльям.    При выборе аэродинамической компоновки сверхзвукового самолета в зависимости от конкретных параметров технического задания на проектирование приходится решать вопрос, какому из режимов полета, оговоренных ТЗ (дозвуковому или сверхзвуковому), отдать предпочтение.    Поэтому облик сверхзвукового пассажирского самолета, для которого крейсерский полет на сверхзвуковой скорости является определяющим, существенным образом отличается от облика боевых высокоманевренных самолетов, которые должны обладать высокой эффективностью в широком диапазоне чисел М и углов атаки.

Рис. 7.40. Управление пограничным слоем

Использование сложной профилировки несущих поверхностей, корневых наплывов крыла, проектирование самолета с учетом сверхзвукового, дифференциального правила площадей, когда площади поперечных сечений изменяются по определенному закону не только по длине, но и по высоте самолета, переход к интегральным компоновкам — эти и другие конструктивно-компоновочные мероприятия позволяют уменьшить неблагоприятные изменения аэродинамических характеристик и характеристик устойчивости и управляемости при полете на сверхзвуковых скоростях.
Рисунки, отражающие аэродинамическую компоновку некоторых таких самолетов, приведены в разделе 20.2.
Весьма эффективным средством получения потребных ЛТХ самолетов могут оказатьсяэнергетические методы

Рис. 7.41. Выдув струи вдоль размаха

непосредственного воздействия на характер обтекания (например, несущих поверхностей) с помощью газовых струй, дополнительно создаваемых на обтекаемых поверхностях.
Так, сдувание (сдув) или отсос пограничного слоя (рис. 7.40) через щели (или перфорацию) 1 в обшивке интенсифицирует течение в пограничном слое и позволяет сохранить ламинарное течение на значительной части поверхности крыла. Управление пограничным слоем (УПС) или управление ламинарным обтеканием (УЛО) позволяет существенно снизить сопротивление трения, затянуть срыв потока на большие углы атаки, повысить аэродинамическое качество несущей поверхности.
Соответствующим выбором положения щелей на поверхности и количества выдуваемого (или отсасываемого) воздуха можно обеспечить такое взаимодействие газовых струй2 с основным потоком 3, которое приведет к образованию суперциркуляции (дополнительной циркуляции потока), сущность которой состоит в дополнительном разгоне (или торможении) потока и, соответственно, уменьшении (или увеличении) давления на отдельных участках несущей поверхности с целью получения приращения подъемной силы.

Рис. 7.42. Классификация самолетов по взаимному расположению крыла и фюзеляжа

Рис. 7.43. Классификация самолетов по расположению двигателей

Рис. 7.44. Классификация самолетов по взаимному расположению г.о. и в.о.

   Поперечный выдув струи 1 вдоль размаха (рис.. 7.41) на крыльях малого удлинения 3, например на верхней поверхности, формирует устойчивый вихрь 2 вдоль передней кромки, что приводит к значительному возрастанию разрежения над крылом.
Следует отметить, что эффективность энергетических методов резко падает при увеличении скорости полета.
Естественно, что реализация энергетических методов повышения аэродинамических характеристик требует отбора энергии от основных двигателей или наличия дополнительной силовой установки для создания газовых струй, усложняет и утяжеляет конструкцию несущих поверхностей, затрудняет техническое обслуживание по поддержанию работоспособности таких систем.
Кроме того, повышение несущей способности энергетическими методами заметно изменяет момент тангажа, что требует дополнительных мер по обеспечению продольной балансировки (увеличения размеров горизонтального оперения или использования на нем таких же эффективных энергетических методов управления циркуляцией).
Существенное влияние на полетную конфигурацию и общую компоновку самолета оказывает выбор типа и числа двигателей, обеспечивающих потребную для полета тяговооруженность и, как следствие, основные летно-технические характеристики самолета.
Расположение двигателей, форма и расположение воздухозаборников, размещение потребного запаса топлива влияют на распределение площадей поперечных сечений и, как следствие, на аэродинамические характеристики самолета.
Таким образом, процесс аэродинамической компоновки неразрывно связан с оценкой не только летных, но и других (весовых, технологических, эксплуатационных) технических характеристик проектируемого самолета.
Поскольку существуют объективные законы взаимодействия самолета с потоком воздуха, самолеты, проектируемые по сходным ТЗ, будут иметь практически одинаковые компоновочные признаки (аэродинамическую схему, геометрические параметры основных агрегатов и их взаимную увязку).

Самолеты, спроектированные по различным ТЗ, будут существенно различаться, что позволяет классифицировать их по отдельным компоновочным признакам (рис. 7.42, 7.43, 7.44).

studfiles.net

Летный состав гражданской авиации

 

 

Кадровый голод, который испытывает сегодня российская гражданская авиация, вызван многими факторами. Но основной причиной является сокращение специальных учебных заведений. В России осталось только два вуза и три училища, которые готовят пилотов гражданской авиации. Это в несколько раз меньше, чем было в начале 90-х. По данным авиакомпаний, для нормальной работы авиации в год необходимо, чтобы в год выпускали пять-шесть сотен новых летчиков. Сейчас количество выпускников — намного ниже. И не важно, что зарплаты летчиков в России уже достигают уровня мировых: если пилотов нет – то их нет.

 

Будущий летный состав гражданской авиации

 

Особенность ситуации заключается еще и в том, что летный состав гражданской авиации должен формироваться только гражданами России. Требование содержится в статье 56 (пункт 4) Воздушного кодекса Российской Федерации. По соображениям безопасности в экипажи гражданских воздушных судов РФ включать иностранцев запрещается.

С нехваткой кадров сталкиваются и за рубежом, но в России эта проблема стоит особенно остро. Неприятным следствием является напряженный график работы летного состава и минимальное время, выделяемое для отдыха между полётами. Порой, ситуация выглядит совершенно жутким образом: например, в некоторых авиакомпаниях день, следующий после ночного рейса, даже не относится к выходным.

Как пилоту, который не спал в ночь накануне, работать дальше днем? Непонятно. Учитывая, что у летного состава гражданской авиации рабочая неделя и так ненормированная, выходных получается еще меньше, чем у «офисного планктона». Летать в таких условиях чрезвычайно сложно.

Летный состав гражданской авиации

За рубежом, ситуация, в целом немного лучше, но и там похожие проблемы есть. Хотя, об этом не принято говорить, иногда летчики даже засыпают во время полета. Хорошо, хоть компьютеры на борту никогда не спят. В былое время, на старых самолётах, экипаж состоял из 4–5 человек, а в кабине современного лайнера находится всего два человека.

Согласно анонимным опросам, которые провела Британская ассоциация линейных пилотов, половина опрошенных сказала, что им доводилось засыпать в кабине. На усталость за штурвалом жалуются и шведы: подобный опрос у них дал похожие результаты. Вообще, немало зарубежных компаний практикуют так называемую процедуру «контролируемого сна», в период которого одному из пилотов позволяется вздремнуть. Другими способами в борьбе с сонливостью становятся  крепкий кофе, умывание холодной водой. Но это, скорее, лишь подчеркивает наличие проблемы, чем решает ее.

Avia.pro

avia.pro

Какие бывают самолёты и как они устроены? Инфографика | Инфографика | Вопрос-Ответ

15 августа в России отмечают День авиастроителя. В состав авиационной промышленности России сейчас входит около 250 предприятий. Россия является одним из крупнейших производителей авиационной техники и занимает третье место в мире по объёму выпуска после США и Евросоюза.

Авиастроители разных стран сегодня выпускают широкий спектр самолётов — от сверхлёгких летательных аппаратов до тяжёлых и сверхтяжёлых самолётов, способных перевозить более 500 пассажиров или 150–250 т грузов.

Из чего состоит самолёт и какие бывают типы самолётов, смотрите в инфографике АиФ.ru.

Устройство и типы самолетов. Инфографика: АиФ

Сколько самолётов строят в России?

В этом году российская авиастроительная отрасль намерена построить около 150 самолётов военного и гражданского назначения. Производство SSJ-100 должно вырасти с 24 до 40 машин. Четыре таких самолёта получит компания «Аэрофлот», которая стала первым перевозчиком, начавшим коммерческую эксплуатацию SSJ-100. Ещё 11 машин получит мексиканская компания Interjet, которая начала летать на этом самолёте в прошлом году. Предполагается, что ещё шесть самолётов получит «Газпром авиа», у которого в парке уже есть один SSJ-100, и столько же авиакомпания «Ютэйр». Остальные SSJ-100 отправятся госзаказчикам, в частности, один из них получит Минпромторг.В 2013 году в России было построено около 100 самолётов военного назначения и 32 гражданских, из которых 24 — это Sukhoi Superjet.

Подробней о том, какие самолёты производят в России, читайте >>

О том, сможет ли Россия заменить иностранные самолёты собственными, читайте >>

Проект «Рысачок»

Со следующего года Россия планирует наладить серийное производство нового российского регионального самолета «Рысачок» . Это лёгкий двухмоторный турбовинтовой самолёт, спроектированный ООО Научно-коммерческая фирма «Техноавиа». Производится на самарском предприятии «ЦСКБ-Прогресс».

«Рысачок» будет необходим местным авиакомпаниям, которые будут использовать самолёты малой авиации, способные садиться на малооборудованные аэродромы.

На самолёт устанавливаются чешские двигатели Walter и американская авионика. С 2016 года будет налажено производство отечественных двигателей.

Самолёт представлен в двух вариантах — для десяти и шестнадцати пассажиров. Дальность его полёта составляет 2000 км, крейсерская скорость — 250–400 км/ч.

aif.ru

САМОЛЁТ — ЧТО ТАКОЕ? КТО ТАКОЙ?

САМОЛЁТ — значит «сам летает».

Важнейшая его часть, без которой он не полетит,— крыло. Когда крылатая машина движется, воздух обтекает крыло. При этом под крылом воздух сжимается, а над крылом — разрежается. На большой скорости крыло может опереться на сжатый воздух и поддерживать самолёт в полёте.

Сзади у самолёта тоже есть крыло — поменьше. Называют его стабилизатор. Посредине — вертикальный киль. Всё это называется хвостовым оперением. Делают его, во-первых, чтобы машина была устойчивой в воздухе, а во-вторых, к стабилизатору и килю крепят рули высоты и руль направления. Опустит, например, пилот рули высоты вниз — на них сразу же начнёт сильно давить поток воздуха, хвост поднимется вверх, а самолёт начнёт опускаться к земле. То же самое с рулём направления: повернут его вправо — на него надавит воздушный поток, хвост повернётся влево, а машина — вправо.

И крыло, и хвостовое оперение прикрепляют к корпусу самолёта — фюзеляжу. В нём кабины лётчиков и пассажиров, грузовые отсеки, всякие приборы и механизмы. Если самолёт одномоторный, двигатель тоже устанавливают на фюзеляже. А если двигателей больше, их располагают на крыле. Но у некоторых самолётов двигатели прикреплены к задней части фюзеляжа, например у нашей новой пассажирской машины ИЛ-62.

Есть у самолёта ещё одна важная часть — его «ноги», или шасси. Это тележки с колёсами на толстых, упругих шинах. Без них невозможно ни взлететь, ни приземлиться. В полёте шасси втягиваются внутрь фюзеляжа или крыла, чтобы уменьшить сопротивление воздуха.

Сейчас на крылатых машинах ставят огромной мощности реактивные двигатели. Поэтому самолёты могут летать на высоте более 30 км, со скоростью свыше 3000 км в час. А без посадки они пролетают 18—20 тысяч километров.

Давай побываем на большом пассажирском самолёте ТУ-104.

Перед нами огромная серебристая машина с крылом, которое напоминает стрелу. В нём два реактивных двигателя. По широкой лестнице — трапу — мы поднимаемся на высоту чуть ли не третьего этажа и попадаем в вестибюль-гардероб. Здесь мы оставляем пальто и проходим в салон. Это — просторное помещение с рядами удобных мягких кресел. Спинку каждого из них можно откинуть и превратить его в спальное место. В карманах кресел есть вставные столики. У каждого места — своя лампочка, вентилятор, пепельница…

В самолёте есть буфет-кухня, умывальники, даже диваны и люльки для самых маленьких ребят. А багаж пассажиров помещают в специальном отделении на первом этаже гигантской машины.

Но самое интересное — это кабина экипажа. Здесь все стены и потолок в разнообразных приборах. Они помогают вести самолёт, сообщают о работе различных механизмов, автоматически управляют ими.

Много, очень много нужно знать, чтобы быть пилотом, штурманом, инженером, радистом такого воздушного корабля.

К будущим лётчикам обращается бывший летчик А. Маркуша в книгах «Вам взлёт!» и «33 ступеньки в небо».

 

www.what-who.com