Літальні апарати

  1. Класифікація літальних апаратів
  2. Коротко про літальних апаратах.
  3. Коротка історія авіації та повітроплавання
  4. конструкція літака
  5. Планер літака.
  6. Злітно-посадкові пристрої.
  7. Рухові силові установки.

Мрія про підкорення повітряного простору людиною відображається в легендах і переказах практично всіх народів що населяють Землю. Перші документальні свідчення спроб людини підняти в повітря літальний апарат відносяться до першого тисячоліття до нашої ери. Тисячі років спроб, праці і роздумів призвело до повноцінного повітроплавання тільки в кінці 18 століття, вірніше до його розвитку. Спочатку з'явилися монгольф'єр, а слідом і шарльєр. Це два види літального апарату легший за повітря - аеростата, в подальшому розвиток аеростатної техніки призвело до створення - дирижаблів. А на зміну цим повітряним левіафанів прийшли і апарати важче повітря.

Приблизно в 400 році до н. е. в Китаї масово стали застосовуватися повітряні змії не тільки для розваги, але і в суто військових цілей, як засіб сигналізації. Цей апарат вже можна охарактеризувати як пристрій важчий за повітря, що має жорстку конструкцію і використовує для підтримки в повітрі аеродинамічну підйомну силу потоку, що набігає за рахунок струменевих повітряних течій.

Класифікація літальних апаратів

Літальний апарат - це будь-яке технічний пристрій, який призначається для польотів в повітряному або космічному просторі. У загальній класифікації розрізняють апарати легше повітря, важчий за повітря і космічні. Останнім часом все більш широко розвивається напрямки конструювання суміжних апаратів, особливо створення гібрида повітряно - космічного апарату.

ЛА класифікуватися можуть і інакше, наприклад за такими ознаками:

  • за принципом дії (польоту);
  • за принципом управління;
  • по призначенню і сферам застосування;
  • за типом двигунів, встановлених на ЛА;
  • за конструктивними особливостями, що стосуються фюзеляжу, крил, оперення і шасі.

за принципом дії (польоту);   за принципом управління;   по призначенню і сферам застосування;   за типом двигунів, встановлених на ЛА;   за конструктивними особливостями, що стосуються фюзеляжу, крил, оперення і шасі

Коротко про літальних апаратах.

1. повітроплавні ЛА. Вважаються літальні апарати легше повітря. Повітряна оболонка наповнена легким газом. До них відносяться дирижаблі, аеростати та гібридні ЛА. Вся конструкція даного типу апаратів цілком залишається важчий за повітря, але з за різниці щільності газових мас в і поза оболонкою, створюється різниця тисків і як підсумок - виштовхуюча сила, так звана сила Архімеда.

2. ЛА, що використовують аеродинамічну підйомну силу. Даний тип апаратів вважається вже важчий за повітря. Підйомна сила у них створюється вже за рахунок геометричних поверхонь - крил. Крила починають підтримувати ЛА в повітряному середовищі тільки після того як навколо їх поверхонь починають утворюватися повітряні потоки. Таким чином крила починають працювати після досягнення ЛА певної мінімальної швидкості «спрацьовування» крил. На них починає утворюватися підйомна сила. Тому, наприклад, щоб піднятися літаку в повітря або опуститися з нього на землю, потрібен пробіг.

  • Планери, літаки, екранольоти і крилаті ракети - це апарати, у яких підйомна сила утворюється при обтіканні крила;
  • Вертольоти і їм подібні агрегати, у них підйомна сила утворюється за рахунок обтікання лопатей несучого гвинта;
  • ЛА, мають несучий корпус, створений за схемою «літаюче крило»;
  • Гібридні - це апарати вертикального зльоту і посадки, як літаки, так і гвинтокрилих, а також пристрої поєднують якості аеродинамічних і космічних ЛА;
  • Апарати на динамічної повітряної подушці типу екраноплан;

3. до сміческіе ЛА. Ці апарати створені спеціально для роботи в безповітряному просторі з незначною гравітацією, а так само для подолання сили тяжіння небесних тіл, для виходу в космічний простір. До їх числа відносяться супутники, космічні кораблі, орбітальні станції, ракети. Переміщення і підйомна сила створюється за рахунок реактивної тяги, шляхом відкидання частини маси апарату. Робоче тіло так само утворюється завдяки перетворенню внутрішньої маси апарату, яка до початку польоту ще складається з окислювача і палива.

Найпоширеніші літальні апарати - це літаки. При класифікації вони поділяються за багатьма ознаками:

При класифікації вони поділяються за багатьма ознаками:

На другому місці за поширеністю знаходяться вертольоти. Вони також класифікуються за різними ознаками наприклад, по кількості і розташуванню несучих гвинтів:

  • мають Одногвинтові схему, яка передбачає наявність додаткового рульового гвинта;
  • співісна схема - коли два несучих гвинта знаходяться на одній осі один над одним і обертаються в різні боки;
  • поздовжня - це коли несучі гвинти знаходяться на осі руху один за одним;
  • поперечна - гвинти розташовуються з боків від фюзеляжу вертольота.

1,5 - поперечна схема, 2 - поздовжня схема, 3 - Одногвинтові схема, 4 - співісна схема

Крім того вертольоти можна класифікувати за призначенням:

  • для пасажирських перевезень;
  • для бойового застосування;
  • для застосування в якості транспортних засобів під час перевезення вантажів різного призначення;
  • для різних сільськогосподарських потреб;
  • для потреб медичного забезпечення та пошуково-рятувальних робіт;
  • для застосування в якості повітряно-кранових пристроїв.

Коротка історія авіації та повітроплавання

Люди, які серйозно займаються історією створення літальних апаратів, визначають, що якийсь пристрій є ЛА, в першу чергу виходячи з можливості подібного агрегату підняти людину в повітря.

Найперший з відомих в історії польотів відноситься до 559 року нашої ери. В одній з держав на території Китаю засудженого до смерті людини закріпили на повітряному змії і після запуску він зміг пролетіти над міськими стінами. Цей змій був швидше за все першим планером конструкції «несе крило».

В кінці першого тисячоліття нашої ери на території мусульманської Іспанії арабський учений Аббас ібн Фарнас сконструював і побудував дерев'яний каркас з крилами, який мав подобу органів управління польотом. Він зміг злетіти на цьому прообраз дельтаплана з вершини невеликого пагорба, протриматися в повітрі близько десяти хвилин і повернутися до місця старту.

1475 рік - першими серйозними з наукової точки зору кресленнями літальних апаратів і парашута вважаються ескізи зроблені Леонардо да Вінчі.

1783 рік - здійснений перший політ з людьми на повітряному аеростаті Монгольф'є, в цьому ж році в повітря піднімається аеростат з гелієвим наповненням кулі і виконується перший стрибок з парашутом.

1852 рік - перший дирижабль з паровим двигуном виконав успішний політ з поверненням в точку старту.

1853 рік - в повітря піднявся планер з людиною на борту.

1881 - 1885 року - професор Можайський отримує патент, будує і відчуває літак з паровими двигунами.

1900 рік - побудований перший дирижабль Цепеліна з жорсткою конструкцією.

1903 рік - брати Райт виконують перші реально керовані польоти на літаках з поршневим двигуном.

1905 рік - створена Міжнародна авіаційна федерація (ФАІ).

1909 рік - створений рік тому Всеросійський аероклуб вступає в ФАІ.

1910 рік - з водної поверхні піднявся перший гідролітак, в 1915 році російський конструктор Григорович дає старт літаючому човні М-5.

1913 рік - в Росії створено родоначальник бомбардувальної авіації «Ілля Муромець».

1918 рік, грудень - організований ЦАГІ, який очолив професор Жуковський. Цей інститут багато десятиліть буде визначати напрямки розвитку російської та світової авіаційної техніки.

1921 рік - зароджується російська цивільна авіація, що перевозить пасажирів на літаках «Ілля Муромець».

1925 рік - здійснює політ АНТ-4, дводвигуновий суцільнометалевий літак-бомбардувальник.

1928 рік - прийнятий до серійного виробництва легендарний навчальний літак У-2, на якому буде підготовлено не одне покоління видатних радянських льотчиків.

В кінці двадцятих років був сконструйований і успішно випробуваний перший радянський автожир - гвинтокрилий літальний апарат.

Тридцяті роки минулого століття - це період різних світових рекордів встановлених на ЛА різного типу.

1946 рік - в цивільній авіації з'являються перші вертольоти.

У 1948 році народжується радянська реактивна авіація - літаки МіГ-15 і Іл-28, в цьому ж році з'являється перший турбогвинтовий літак. Через рік в серійне виробництво запускається МіГ-17.

Аж до середини сорокових років XX століття основним будівельним матеріалом для ЛА були дерево і тканину. Але вже в перші роки Другої світової війни на зміну дерев'яним конструкціям приходять суцільнометалеві конструкції з дюралюмінію.

конструкція літака

конструкція літака

У всіх літальних апаратів є схожі конструкційні елементи. Для повітряних апаратів легше повітря - одні, для апаратів важче повітря - інші, для космічних - треті. Найрозвиненіша і численна гілка літальних апаратів - це пристрої важчий за повітря для польотів в атмосфері Землі. Для всіх літальних апаратів, важчих за повітря є основні загальні риси, так як все аеродинамічний повітроплавання і подальші польоти в космос виходили з найпершої конструктивної схеми - схеми аероплана, літака по іншому.

Конструкція такого ЛА як літак, незалежно від його типу або призначення, має ряд спільних елементів, обов'язкових для того, щоб цей пристрій міг літати. Класична схема виглядає наступним чином.

Планер літака.

Цим терміном називають цільну конструкцію, що складається з фюзеляжу, крил і хвостового оперення. Насправді - це окремі елементи, що мають різні функції.

а) Фюзеляж - це основна силова конструкція літака, до якої кріпляться крила, хвостове оперення, двигуни і злітно-посадочні пристрої.

а) Фюзеляж - це основна силова конструкція літака, до якої кріпляться крила, хвостове оперення, двигуни і злітно-посадочні пристрої

Корпус фюзеляжу зібраний за класичною схемою складається з:
- носової частини;
- центральної або несучої частини;
- хвостовій частині.

У носовій частині цієї конструкції, як правило, розташовується радіолокаційне та радіоелектронне літакове обладнання і кабіна екіпажу.

Центральна частина несе основну силове навантаження, до неї кріпляться крила літака. Крім того, в ній розташовуються основні паливні баки, прокладені центральні електричні, паливні, гідравлічні і механічні магістралі. Залежно від призначення ЛА усередині центральної частини фюзеляжу можуть розташовуватися салон для перевезення пасажирів, транспортний відсік для розміщення вантажів, що перевозяться або відсік для розміщення бомбового і ракетного озброєння. Можливі також варіанти для паливозаправників, літаків розвідників або інших спеціальних ЛА.

Хвостова частина має також потужну силову конструкцію, так як вона призначена для кріплення до неї хвостового оперення. У деяких модифікаціях літаків на ній розташовуються двигуни, а у бомбардувальників типу ІЛ-28, ТУ-16 або ТУ-95 в цій частині може розташовуватися кабіна повітряного стрілка з гарматами.

З метою зменшення опору тертя фюзеляжу про набігає повітряний потік вибирається оптимальна форма фюзеляжу з загостреними носом і хвостом.

З огляду на великі навантаження на цю частину конструкції під час польоту, він виконується цельнометаллическим з металевих елементів за жорсткою схемою. Основним матеріалом при виготовленні цих елементів є дюралюміній.

Основними елементами конструкції фюзеляжу є:
- стрингери - забезпечують жорсткість в поздовжньому відношенні;
- лонжерони - забезпечують жорсткість конструкції в поперечному відношенні;
- шпангоути - металеві елементи швеллерного типу, мають вигляд замкнутої рами різного перетину, що скріплюють стрингери і елерони в задану форму фюзеляжу;
- зовнішня обшивка - заздалегідь заготовлені за формою фюзеляжу металеві листи з дюралюмінію або композиційних матеріалів, які кріпляться на стрингери, лонжерони або шпангоути в залежності від конструкції ЛА.

Залежно від заданої конструкторами форми фюзеляж може створювати підйомну силу від двадцяти до сорока відсотків всієї підйомної сили ЛА.

Підйомна сила, за рахунок якої ЛА важчий за повітря тримається в атмосфері - це реально існуюча фізична сила, що утворюється при обтіканні набігаючим повітряним потоком крила, фюзеляжу і інших елементів конструкції ЛА.

Підйомна сила прямо пропорційна щільності середовища, в якій утворюється повітряний потік, квадрату швидкості з яким рухається ЛА і куту атаки, який утворюють крило та інші елементи щодо набігаючого потоку. Вона також пропорційна площі ЛА.

Найпростіше і популярне пояснення виникнення підйомної сили це утворення різниці тисків у нижній і верхній частині поверхні.

б) Крило літака - це конструкція має несучу поверхню для утворення підйомної сили. Залежно від типу літака крило може бути:
- прямим;
- стріловидним;
- трикутним;
- трапецієподібним;
- зі зворотним стреловидностью;
- з перемінної стрілкою.

Крило має центроплан, а також ліву і праву півплощині, ще їх можна називати консолями. У разі, якщо фюзеляж виконаний у вигляді несучої поверхні як у літака типу Су-27, то є тільки ліва і права півплощини.

За кількістю крил можуть бути моноплани (це основна конструкція сучасних літаків) і біплани (прикладом може служити Ан-2) або триплан.

По розташуванню щодо фюзеляжу крила класифікуються як низькорозташованим, среднерасположенним, верхньорозташованим, «парасоль» (тобто крило розташоване над фюзеляжем). Основними силовими елементами конструкції крила є лонжерони і нервюри, а також металева обшивка.

До крилу кріпиться механізація, що забезпечує керування літаком - це елерони з триммерами, а також має відношення до злітно-посадкових пристроїв - це закрилки і предкрилки. Закрилки після їх випуску збільшують площу крила, змінюють його форму, збільшуючи можливий кут атаки на малій швидкості і забезпечують збільшення підйомної сили на режимах зльоту і посадки. Предкрилки - це пристрої для вирівнювання повітряного потоку і недопущення завихрень і зриву струменя на великих кутах атаки і малих швидкостях. Крім того, на крилі можуть інтерцептори-елерони - для поліпшення керованості ЛА і інтерцептори-спойлери - як додаткова механізація зменшує підйомну силу і гальмує ЛА в польоті.

Рухливі елементи крила

Усередині крила можуть розміщуватися паливні баки, наприклад як у літака МіГ-25. У закінцівках крила розташовуються сигнальні вогні.

в) Хвостове оперення.

До хвостовій частині фюзеляжу літака кріпляться два горизонтальних стабілізатора - це горизонтальне оперення і вертикальний кіль - це вертикальне оперення. Ці елементи конструкції ЛА забезпечують стабілізацію літака в польоті. Конструктивно вони виконані також як і крила, тільки мають значно менший розмір. До горизонтальних стабілізаторів кріпляться керма висоти, а до кіля - кермо повороту.

Злітно-посадкові пристрої.

а) Шасі - основний пристрій відносяться до цієї категорії.

а) Шасі - основний пристрій відносяться до цієї категорії

Стійка шасі. задня візок

Шасі літака - це спеціальні опори призначені для зльоту, посадки, рулювання і стоянки ЛА.

Конструкція їх досить проста і включає стійку з амортизаторами або без них, систему опор і важелів забезпечують стійке положення стійки в випущеному положенні і швидку прибирання її після зльоту. Також є колеса, поплавці або лижі в залежності від типу літака і злітно-посадкової поверхні.

Залежно від розташування на планері можливі різні схеми:
- шасі з передньою стійкою (основна схема для сучасних літаків);
- шасі з двома основними стійками і хвостовою опорою (прикладом може служити Лі-2 і Ан-2, в даний час практично не застосовується);
- велосипедне шасі (таке шасі встановлено на літаку Як-28);
- шасі з передньою стійкою і випускається при посадці задньої штангою з коліщатком.

Найпоширенішою схемою для сучасних літаків є шасі з передньою стійкою і двома основними. На дуже важких машинах основні стійки мають багатоколісного візки.

б) Гальмівна система. Гальмування літака після посадки здійснюється за допомогою гальм в колесах, спойлерів-інтерцептеров, гальмівних парашутів і реверсу двигунів.

Рухові силові установки.

Вони призначені для додання літаку необхідної швидкості, достатньої для зльоту, виконання необхідних завдань в польоті і посадки ЛА. Сучасні двигуни поділяються на:
- поршневі;
- турбогвинтові;
- турбореактивні.

Літакові двигуни можуть розміщуватися в фюзеляжі, підвішені на крилах за допомогою пілонів або розміщені в хвостовій частині літака.

Конструктивні особливості інших літальних апаратів

  1. Гелікоптер. Здатність злітаті вертикально и крутити вокруг своєї осі, завісаті на місці и літаті боком и задом. Все це характеристики вертольоти и все це забезпечується Завдяк рухомий площіні, что створює підйомну силу - це гвинт, Який має аеродінамічну площинах. Гвинт постійно знаходиться в русі, не залежно від того з якою швидкістю і в якому напрямку відбувається політ безпосередньо вертольота.
  2. Гвинтокрил. Особливістю цього ЛА є те, що зліт апарату здійснюється за рахунок несучого гвинта, а набір швидкості і горизонтальний політ - за рахунок класично розташованого пропелера, встановленого на ТВД, як у літака.
  3. Конвертоплан. Цю модель ЛА можна віднести до апаратів з вертикальним зльотом і посадкою, які забезпечуються поворотними ТВД. Вони закріплені на кінцях крил і після зльоту повертаються в літакове положення, в якому створюється тяга для горизонтального польоту. Підйомна сила забезпечується крилами.
  4. Автожир. Особливість даного ЛА полягає в тому, що під час польоту він спирається на повітряну масу за рахунок вільно обертового гвинта в режиму авторотації. В даному випадку гвинти замінюють собою статичне крило. Але для підтримки польоту необхідно постійно обертати гвинт, а він обертається від набігаючого повітряного потоку, тому апарату, не дивлячись на гвинт необхідна мінімальна швидкість для польоту.
  5. Літак вертикального зльоту і посадки. Злітає і сідає при нульовій горизонтальній швидкості, використовуючи тягу реактивних двигунів, яка спрямована в вертикальному напрямку. У світовій авіаційній практиці це такі літаки як Харрієр і Як-38.
  6. Екраноплан. Це апарат здатний пересуватися на великій швидкості, використовуючи при цьому ефект аеродинамічного екрану, який дозволяє цьому ЛА триматися на висоті кількох метрів над поверхнею. При цьому площа крила у цього апарату менше, ніж у аналогічного літака. ЛА використовує цей принцип, але здатний підніматися на висоту в кілька тисяч метрів називається екранольоти. Особливістю його конструкції є більш широкі фюзеляж і крило. Такий апарат має велику вантажопідйомність і дальність польоту до тисячі кілометрів.
  7. Планер, дельтаплан, параплан. Це ЛА важчий за повітря, як правило безмоторні, які для польоту використовують підйомну силу за рахунок обтікання повітряним потоком крила або несучої поверхні.
  8. Дирижабль. Це апарат легший за повітря, який використовує для керованого руху двигун з гвинтом. Він може бути з м'якою, полужесткой і твердою оболонкою. В даний час використовується у військових і спеціальних цілях. Однак цілий ряд переваг, таких як дешевизна, велика вантажопідйомність і ряд інших, дають привід до дискусій про повернення цього виду транспорту в реальний сектор економіки.

© 2008 — 2012 offroad.net.ua . All rights reserved. by nucleart.net 2008