Из каких частей состоит самолет. Части самолета: конструктивное значение и особенности эксплуатации. Если получили неудобное место

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 1,8м 3 , возможность отдыха в креслах в полулежащем положении.

Второй, или туристский класс характеризуется более плотным размещением пассажиров, удельным объемом, равным 1,5м 3 , отклонением спинки сидения до 36º.

Третий, экономический класс имеет еще более плотное размещение пассажиров с удельным объемом 0,9-1,2м 3 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.

Основные размеры пассажирских кресел

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 0,25м 3 на одного пассажира.

При полетах в зимнее время необходимо предусмотреть гардеробы. Площадь под гардеробы составляет 0,035-0,05м 2 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 0,1-0,2м 3 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.

Если Вы любите много и часто путешествовать, то наверняка проводите много времени в дороге, а именно — на борту самолета. Если полет длится недолго, то на небольшие неудобства внимания не обращаешь, но если лететь Вам нужно 8-10 часов, то комфорт имеет большое значение, и при прочих равных условиях я всегда выберу более удобные условия перелета.

Комфорт Вашего полета зависит от многих факторов — развлечений на борту, но самое главное — от удобства самого места, на котором Вы проведете практически весь путь. Сегодня я хочу рассказать о том, чем отличаются разные места на борту самолета, как узнать заранее, какой салон будет именно у Вашего рейса, и как выбрать понравившееся Вам место.

Чтобы выбрать лучшее место на борту самолета, нужно сначала узнать, на каком именно самолете Вы полетите. Причем даже одинаковые самолеты у разных авиакомпаний могут иметь различную компоновку кресел, поэтому Важно узнать не просто тип самолета, а конкретный самолет.

Сделать это можно еще до покупки билета на сайте авиакомпании (в расписании рейсов) или в поисковике билетов.

Например, при поиске билета на сразу в описании маршрута можно посмотреть название авиакомпании и номер рейса. Посмотрим на примере рейса Лондон-Нью-Йорк:

Первый сегмент полета будет осуществляться самолетом авиакомпании Norwegian Air, номер рейса DY-2802. Используя эту информацию, можно узнать больше о конкретном самолете на сайтах www.seatguru.com и www.seatexpert.com .

2. Где найти схему салона

Посмотреть схему салона можно также на специализированных сайтах.

Попробуем найти схему салона самолета для того же рейса Лондон-Нью-Йорк для первого сегмента полета на сайте www.seatguru.com .

Сначала на главной странице вводим необходимую информацию — название авиакомпании и номер рейса (их мы уже узнали на поисковике билетов или на сайте авиакомпании):

Открывается окошко, где можно посмотреть, какой будет самолет. Чтобы увидеть схему салона, нажимаем «View map»:

Открывается страница с подробной информацией о самолете, а также схема расположения кресел:

3. Особенности разных мест на борту самолета

Кроме подробного изучения схем, нужно помнить о некоторых особенностях разных мест на борту и подбирать самое лучшее место исходя из своих потребностей. Рассмотрим разные типы мест в самолете.

3.1. Места у аварийного выхода

Если Ваш рост — выше среднего, то эти места созданы специально для Вас! В ряду напротив аварийного выхода гораздо больше места для ног, чем на обычных местах. Но есть и ограничения — ручную кладь придется убрать на багажную полку, т.к. правила безопасности не разрешают ставить вещи в проходе к аварийному выходу. Так что ни под свое, ни под кресло впередисидящего пассажира ничего положить нельзя. Также к аварийным выходам не садят пассажиров с детьми, т.к. предполагается, что у аварийного выхода должен сидеть человек, который будет способен помочь стюардессам открыть аварийный выход и провести эвакуацию пассажиров.

Также учтите, что если ваше место расположено в ряду, который находится перед аварийным рядом, то спинку кресла Вы откинуть не сможете, чтобы не загораживать аварийный выход.

3.2. Места в начале самолета

• Чаще всего самый первый ряд бронируется для часто летающих пассажиров и для пассажиров с детьми. Так что учтите, что, возможно, поспать Вам не удастся из-за плачущего младенца. Хотя от этого Вы не застрахованы и на других местах, но здесь вероятность выше.
• Обслуживание начинается как раз с первых рядов, так что у Вас будет максимальный выбор блюд.
• До туалета придется пройтись, т.к. туалетом для бизнес-класса обычно пользоваться нельзя.
• После приземления, Вы сможете покинуть самолет в первых рядах, сразу после пассажиров первого и бизнес-класса.

3.3. Места в середине самолета

Эти места не обладают ярко выраженными недостатками или преимуществами. Когда выбираете место в середине самолета, обратите внимание, не будет ли крыло самолета загораживать Вам обзор, если планируете сидеть около иллюминатора.

3.4. Места в хвосте самолета

По статистике места, находящиеся в хвостовой части самолета, считаются наиболее безопасными, т.к. большинство пассажиров, выживших в авиакатастрофе, находились именно в хвостовой части.

Но абсолютно безопасных мест не бывает, поэтому давайте рассмотрим другие особенности данных мест:

• в хвостовой части находятся туалеты, что с одной стороны удобно — не нужно далеко идти, но с другой стороны, рядом с Вами всегда будут ходить люди, так что может быть очень шумно.
• на последних рядах не всегда бывают иллюминаторы, поэтому, если Вы хотите наслаждаться видами, заранее посмотрите схему самолета, на котором Вы полетите.
• также на последнем ряду может не откидываться спинка, т.к. дополнительное место не предусмотрено.
• если Вы любите фотографировать вид из иллюминатора, то учтите, что в хвостовой части может быть плохая видимость из-за шлейфа выхлопов.
• если самолет не забит под завязку, то большинство свободных мест обычно бывает именно в хвостовой части, так что можно будет занять сразу несколько кресел, удобно развалившись.
• если Вы летите с пересадкой, то лучше не садитесь в самый хвост самолета, т.к. выйти Вы сможете только самым последним, тем самым потеряете много времени.
• раздача еды обычно начинается с начала или середины самолета, поэтому если Вы не заказали спец.питание, каких-то блюд Вам уже может не хватить (например, Вы едите только рыбу, а останется только несколько порций с мясом).

3.5. Самые неудобные места

Кроме относительно удобных мест, которые имеют и преимущества, и недостатки, есть и такие места, на которые категорически не рекомендуется садиться, например:

• места в ряду, расположенном перед аварийным выходом. У Вас не будет возможность откинуть спинку.
• места в среднем ряду (если в самолете предусмотрено три ряда кресел, с компоновкой 3-3-3, 3-4-3, 2-5-2). Особенно если Вы сидите в середине этого ряда — сложно выбираться в туалет, возможно, самим придется пропускать пассажиров, также сложно достать что-нибудь с багажной полки, дольше всех выбираться после остановки самолета.
• места рядом с туалетом — может быть неприятный запах, а также снующие туда-сюда люди не дадут отдохнуть.

4. Как забронировать конкретное место на борту

Когда Вы определились с местом, которое хотите занять, необходимо забронировать его. Сделать это можно как заранее, так и непосредственно перед вылетом. При этом нужно понимать, что чем раньше Вы займетесь бронированием места, тем больше шансов будет занять именно то, что Вы хотите.

Итак, есть несколько вариантов бронирования места.

4.1. Бронирование при покупке билета

Если Вы , то скорее всего, можно будет сразу при покупке забронировать и место на борту. Сразу же узнавайте о возможности такой опции.

Особенности. Если Вы летите лоукостом, то, скорее всего, за бронирование конкретного места взимается дополнительная оплата. Так что смысла бронировать что-то заранее я не вижу, только если Вам действительно по каким-то причинам нужно определенное место (например, Вы едете с ребенком и хотите быть заранее уверены в том, что будете сидеть рядом или займете место в первом ряду). Если Вы не бронируете место заранее, то вполне вероятно, что сможете воспользоваться другой опцией выбора, об этом ниже.

4.2. Бронирование в личном кабинете

Если Вы купили билет у посредника (например, через или skyscanner ), то Вы можете управлять своим бронированием на сайте авиакомпании. Просто заходите на сайт авиакомпании, регистрируетесь (или сразу заходите в личный кабинет, если уже зарегистрированы) и в личном кабинете заходите в раздел «мои бронирования» или «управление бронированием». Там уже можно выбрать места (если есть такая опция) или, например, вставить номер карты для учета миль.

4.3. Выбор места во время он-лайн регистрации на рейс

Он-лайн регистрация начинается обычно за 24 часа до отправления самолета, но бывает открывается и раньше, нужно узнавать на сайте авиакомпании. Лучше всего регистрироваться сразу, в первые минуты после начала регистрации, так будет больше шансов, что Вы успеете забронировать нужное место. Чтобы не пропустить время, поставьте себе напоминание. Опять же, этот вариант не касается лоукост-компаний, т.к. там выбор места только за дополнительную плату.

4.4. Выбор места во время регистрации в аэропорту

Здесь тоже имеет смысл приезжать в аэропорт пораньше, чтобы пройти регистрацию в числе первых. Самые лучшие места уже бывают заняты, но Вы хотя бы сможете выбрать место у иллюминатора или в проходе, в средней части самолета или в конце. Если Вы прибегаете к стойке регистрации в последнюю минуту, то скорее всего выбрать место уже будет нельзя. Это касается рейсов на популярные направления в разгар сезона. Если Вы летите в низкий сезон и самолет полупустой, то ближе к конце регистрации можно, например, попросить место на свободном ряду, где рядом с Вами никого не будет.

4.5. Выбор места после завершения посадки на борт

Как только объявили о завершении посадки, Вы можете смело выбрать себе более удобное место. Это касается, в первую очередь, лоукостов, т.к. это единственная бесплатная возможность выбора места.

Также особенностью лоукостов является то, что билетов продают чуть больше, чем мест в самолете, т.к. по статистике около 10% пассажиров не приходят на рейс. Поэтому пассажиров, которые пришли самыми последними, часто могут посадить на лучшие места, даже иногда сажают в бизнес-класс (если он, конечно, предусмотрен в этом лоукосте).

Изобретение самолета позволило не только осуществить древнейшую мечту человечества - покорить небо, но и создать самый быстрый вид транспорта. В отличие от воздушных шаров и дирижаблей, самолеты мало зависят от капризов погоды, способны преодолевать большие расстояния на высокой скорости. Составные части самолета состоят из следующих конструктивных групп: крыла, фюзеляжа, оперения, взлетно-посадочных устройств, силовой установки, управляющих систем, различного оборудования.

Принцип действия

Самолет - летательный аппарат (ЛА) тяжелее воздуха, оборудованный силовой установкой. При помощи этой важнейшей части самолета создается необходимая для осуществления полета тяга - действующая (движущая) сила, которую развивает на земле или в полете мотор (воздушный винт или реактивный двигатель). Если винт расположен перед двигателем, он называется тянущим, а если сзади - толкающим. Таким образом, двигатель создает поступательное движение самолета относительно окружающей среды (воздуха). Соответственно, относительно воздуха движется и крыло, которое создает подъемную силу в результате этого поступательного движения. Поэтому аппарат может держаться в воздухе только при наличии определенной скорости полета.

Как называются части самолета

Корпус состоит из следующих основных частей:

• Фюзеляж - это главный корпус самолета, связывающий в единое целое крылья (крыло), оперения, силовую систему, шасси и другие составляющие. В фюзеляже размещаются экипаж, пассажиры (в гражданской авиации), оборудование, полезная нагрузка. Также может размещаться (не всегда) топливо, шасси, моторы и т. д.
• Двигатели используются для приведения в движение ЛА.
• Крыло - рабочая поверхность, призванная создавать подъемную силу.
• Вертикальное оперение предназначено для управляемости, балансировки и путевой устойчивости самолета относительно вертикальной оси.
• Горизонтальное оперение предназначено для управляемости, балансировки и путевой устойчивости самолета относительно горизонтальной оси.

Крылья и фюзеляж

Основная часть конструкции самолета - крыло. Оно создает условия для выполнения главного требования для возможности полета - наличие подъемной силы. Крыло крепится к корпусу (фюзеляжу), который может иметь ту или иную форму, но по возможности с минимальным аэродинамическим сопротивлением. Для этого ему предоставляют удобно обтекаемую каплеобразную форму.

Передняя часть самолета служит для размещения кабины пилотов и радиолокационных систем. В задней части находится так называемое хвостовое оперение. Оно служит для обеспечения управляемости во время полета.

Конструкция оперения

Рассмотрим среднестатистический самолет, хвостовая часть которого выполнена по классической схеме, характерной для большинства военных и гражданских моделей. В этом случае горизонтальное оперение будет включать неподвижную часть - стабилизатор (от латинского Stabilis, устойчивый) и подвижную - руль высоты.

Стабилизатор служит для придания устойчивости ЛА относительно поперечной оси. Если нос летательного аппарата опустится, то, соответственно, хвостовая часть фюзеляжа вместе с оперением поднимется вверх. В этом случае давление воздуха на верхней поверхности стабилизатора увеличится. Создаваемое давление вернет стабилизатор (соответственно, и фюзеляж) в исходное положение. При подъеме носа фюзеляжа вверх давление потока воздуха увеличится на нижней поверхности стабилизатора, и он снова вернется в исходное положение. Таким образом, обеспечивается автоматическая (без вмешательства пилота) устойчивость ЛА в его продольной плоскости относительно поперечной оси.

Задняя часть самолета также включает вертикальное оперение. Аналогично горизонтальному, оно состоит из неподвижной части - киля, и подвижной - руля направления. Киль придает устойчивость движения самолету относительно его вертикальной оси в горизонтальной плоскости. Принцип действия киля подобен действию стабилизатора - при отклонении носа влево киль отклоняется вправо, давление на его правой плоскости увеличивается и возвращает киль (и весь фюзеляж) в прежнее положение.

Таким образом, относительно двух осей устойчивость полета обеспечивается оперением. Но осталась еще одна ось - продольная. Для предоставления автоматической устойчивости движения относительно этой оси (в поперечной плоскости) консоли крыла планера размещают не горизонтально, а под некоторым углом относительно друг друга так, что концы консолей отклонены вверх. Такое размещение напоминает букву «V».

Системы управления

Рулевые поверхности - важные части самолета, предназначенные для управления К ним относятся элероны, рули направления и высоты. Управление обеспечивается относительно тех же трех осей в тех же трех плоскостях.

Руль высоты - это подвижная задняя часть стабилизатора. Если стабилизатор состоит из двух консолей, то соответственно есть и два руля высоты, которые отклоняются вниз или вверх, оба синхронно. С его помощью пилот может менять высоту полета летательного аппарата.

Руль направления - это подвижная задняя часть киля. При его отклонены в ту или иную сторону на нем возникает аэродинамическая сила, которая вращает самолет относительно вертикальной оси, проходящей через центр масс, в противоположную сторону от направления отклонения руля. Вращение происходит до тех пор, пока пилот не вернет руль в нейтральное (не отклоненное положение), и ЛА будет осуществлять движение уже в новом направлении.

Элероны (от франц. Aile, крыло) - основные части самолета, представляющие собой подвижные части консолей крыла. Служат для управления самолетом относительно продольной оси (в поперечной плоскости). Так как консолей крыла две, то и элеронов также два. Они работают синхронно, но, в отличие от рулей высоты, отклоняются не в одну сторону, а в разные. Если один элерон отклоняется вверх, то другой вниз. На консоли крыла, где элерон отклонен вверх, подъемная сила уменьшается, а где вниз - увеличивается. И фюзеляж ЛА вращается в сторону поднятого элерона.

Двигатели

Все самолеты оснащаются силовой установкой, позволяющей развить скорость, и, следовательно, обеспечить возникновение подъемной силы. Двигатели могут размещаться в задней части самолета (характерно для реактивных ЛА), спереди (легкомоторные аппараты) и на крыльях (гражданские самолеты, транспортники, бомбардировщики).

Они подразделяются на:

• Реактивные - турбореактивные, пульсирующие, двухконтурные, прямоточные.
• Винтовые - поршневые (винтомоторные), турбовинтовые.
• Ракетные - жидкостные, твердотопливные.

Прочие системы

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

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

Классификация

По назначению самолеты делятся на две большие группы: гражданские и военные. Основные части пассажирского самолета отличаются наличием оборудованного салона для пассажиров, занимающего большую часть фюзеляжа. Отличительной чертой являются иллюминаторы по бокам корпуса.

Гражданские самолеты подразделяются на:

• Пассажирские - местных авиалиний, магистральные ближние (дальность меньше 2000 км), средние (дальность меньше 4000 км), дальние (дальность меньше 9000 км) и межконтинентальные (дальность более 11 000 км).
• Грузовые - легкие (масса груза до 10 т), средние (масса груза до 40 т) и тяжелые (масса груза более 40 т).
• Специального назначения - санитарные, сельскохозяйственные, разведывательные (ледовая разведка, рыборазведка), противопожарные, для аэрофотосъемки.
• Учебные.

В отличие от гражданских моделей, части военного самолета не имеют комфортабельного салона с иллюминаторами. Основную часть фюзеляжа занимают системы вооружения, оборудование для разведки, связи, двигатели и другие агрегаты.

По назначению современные военные самолеты (учитывая боевые задачи, которые они выполняют), можно разделить на следующие типы: истребители, штурмовики, бомбардировщики (ракетоносцы), разведчики, военно-транспортные, специальные и вспомогательного назначения.

Устройство самолетов

Устройство летательных аппаратов зависит от аэродинамической схемы, по которой они выполнены. Аэродинамическая схема характеризуется количеством основных элементов и расположением несущих поверхностей. Если носовая часть самолета у большинства моделей похожа, то расположение и геометрия крыльев и хвостовой части могут сильно разниться.

Различают следующие схемы устройства ЛА:

• «Классическая».
• «Летающее крыло».
• «Утка».
• «Бесхвостка».
• «Тандем».
• Конвертируемая схема.
• Комбинированная схема.

Самолеты, выполненные по классической схеме

Рассмотрим основные части самолета и их назначение. Классическая (нормальная) компоновка узлов и агрегатов характерна для большинства аппаратов мира, будь-то военных либо гражданских. Главный элемент - крыло - работает в чистом невозмущенном потоке, который плавно обтекает крыло и создает определенную подъемную силу.

Носовая часть самолета является сокращенной, что приводит к уменьшению требуемой площади (а следовательно, и массы) вертикального оперения. Это потому, что носовая часть фюзеляжа вызывает дестабилизирующий путевой момент относительно вертикальной оси самолета. Сокращение носовой части фюзеляжа улучшает обзор передней полусферы.

Недостатками нормальной схемы являются:

• Работа горизонтального оперения (ГО) в скошенном и возмущенном крылом потоке значительно снижает его эффективность, что вызывает необходимость применения оперения большей площади (а, следовательно, и массы).
• Для обеспечения устойчивости полета вертикальное оперение (ВО) должно создавать негативную подъемную силу, то есть направленную вниз. Это снижает суммарный КПД самолета: из величины подъемной силы, которую создает крыло, надо отнять силу, которая создается на ГО. Для нейтрализации этого явления следует применять крыло увеличенной площади (а, следовательно, и массы).

Устройство самолета по схеме «утка»

При данной конструкции основные части самолета размещаются иначе, чем в «классических» моделях. Прежде всего, изменения коснулись компановки горизонтального оперения. Оно располагается перед крылом. По этой схеме построили свой ​​первый самолет братья Райт.

Преимущества:

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

Недостатки схемы «утка»:

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

Самолеты, выполненные по схеме «бесхвостка»

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

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

Недостатки:

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

«Летающее крыло»

При данной схеме фактически нет такой части самолета, как фюзеляж. Все объемы, необходимые для размещения экипажа, полезной нагрузки, двигателей, топлива, оборудования находятся в середине крыла. Такая схема имеет следующие преимущества:

• Наименьшее аэродинамическое сопротивление.
• Наименьшая масса конструкции. В этом случае вся масса приходится на крыло.
• Так как продольные размеры самолета небольшие (из-за отсутствия фюзеляжа), дестабилизирующий момент относительно его вертикальной оси является незначительным. Это позволяет конструкторам либо существенно уменьшить площадь ВО, либо вообще отказаться от него (у птиц, как известно, вертикальное оперение отсутствует).

К недостаткам относится сложность обеспечения устойчивости полета ЛА.

«Тандем»

Схема «тандем», когда два крыла располагаются один за другим, применяется нечасто. Такое решение используется для увеличения площади крыла при тех же значениях его размаха и длины фюзеляжа. Это уменьшает удельную нагрузку на крыло. Недостатками такой схемы является большое увеличение момента инерции, особенно в отношении поперечной оси самолета. Кроме того, при увеличении скорости полета изменяются характеристики продольной балансировки самолета. Рулевые поверхности на таких самолетах могут располагаться как непосредственно на крыльях, так и на оперении.

Комбинированная схема

В этом случае составные части самолета могут комбинироваться с использованием различных конструкционных схем. Например, горизонтальное оперение предусмотрено и в носовой, и в хвостовой части фюзеляжа. На них может быть использовано так называемое непосредственное управление подъемной силой.

При этом носовое горизонтальное оперение совместно с закрылками создают дополнительную подъемную силу. Момент тангажа, который возникает в этом случае, будет направлен на увеличение угла атаки (нос самолета поднимается). Для парирования этого момента хвостовое оперение должно создать момент на уменьшение угла атаки (нос самолета опускается). Для этого сила на хвостовую часть должна быть направлена ​​также вверх. То есть происходит приращение подъемной силы на носовом ГО, на крыле и на хвостовом ГО (а следовательно, и на всем самолете) без поворота его в продольной плоскости. В этом случае самолет просто поднимается без всякой эволюции относительно своего центра масс. И наоборот, при такой аэродинамической компоновке самолета он может осуществлять эволюции относительно центра масс в продольной плоскости без изменения траектории своего полета.

Возможность осуществлять такие маневры значительно улучшают тактико-технические характеристики маневренных самолетов. Особенно в сочетании с системой непосредственного управления боковой силой, для осуществления которой самолет должен иметь не только хвостовое, а еще и носовое продольное оперение.

Конвертируемая схема

Построенного по конвертируемой схеме, отличается наличием дестабилизатора в носовой части фюзеляжа. Функцией дестабилизаторов является уменьшение в определенных пределах, а то и полное исключение смещения назад аэродинамического фокуса самолета на сверхзвуковых режимах полета. Это увеличивает маневренные характеристики ЛА (что важно для истребителя) и увеличивает дальность или уменьшает расход топлива (это важно для сверхзвукового пассажирского самолета).

Дестабилизаторы могут также использоваться на режимах взлета/посадки для компенсации момента пикирования, который вызывается отклонением взлетно-посадочной механизации (закрылков, щитков) или носовой части фюзеляжа. На дозвуковых режимах полета дестабилизатор скрывается в середине фюзеляжа или устанавливается в режим работы флюгера (свободно ориентируется по потоку).

Лабораторная работа № 4. Устройство самолёта

4.1. Общее устройство самолёта

Современный воздушный лайнер - это сложная система, для создания которой использованы новейшие достижения строительной механики, высоких технологий, радиоэлектроники, кибернетики. Поэтому сначала лучше познакомиться с устройством более простой машины - одноместного спортивного самолёта (рис. 2) типа моноплан, т.е. с одним крылом.

Основа конструкции - фюзеляж, или корпус, который соединяет все части машины. В его тесных отсеках помешается оборудование: радиостанция, аккумуляторы, пилотажно-навигационные приборы, часто - баки для горючего и смазки.

В полёте подъёмную силу, поддерживающую машину в воздухе, создаёт крыло. У крыла нижняя поверхность плоская, а верхняя выпуклая, поэтому воздух обтекает верхнюю поверхность с большей скоростью, чем нижнюю. Над крылом возникает область пониженного давления, которая «тянет» крыло, а вместе с ним и весь самолёт вверх. Так возникает подъёмная сила. Собирают крыло (рис. 1) из лонжеронов 5 (основных продольных несущих балок), стрингеров 6 (продольных элементов), нервюр 7 (поперечных элементов) и обшивки.

Рис. 1. Схема крыла:
1 - элерон; 2 - двухщелевой закрылок; 3 - тормозной щиток;
4 - узлы крепления крыла; 5 - лонжерон; 6 - стрингер; 7 - нервюра;
8 - предкрылок; 9 - обшивка

К нижней части фюзеляжа (см. рис. 2) крепится центроплан 2 (средняя часть крыла), а уже к центроплану - правая и левая консоли 3 (отъёмные части крыла), или несущие плоскости. Крыло обычно неподвижно закрепляется на фюзеляже, но иногда может поворачиваться относительно поперечной оси самолёта (например, у самолётов вертикального взлёта и посадки) или изменять конфигурацию (стреловидность, размах).

На задней кромке крыла находятся элероны 4 - небольшие подвижные плоскости, с помощью которых лётчик регулирует крен машины (поэтому элероны иногда называют рулями крена). Если ручку управления перевести влево, левый элерон поднимется, правый опустится, и самолёт накренится влево. Если ручку перевести вправо, правый элерон поднимется, левый опустится, и машина накренится вправо.

На крыле (см. рис. 1) расположены щитки 3 и закрылки 2. Это отклоняющиеся вниз поверхности, которые предназначены для повышения устойчивости и управляемости машины во время взлёта и приземления. При взлёте их выпускают на небольшой угол, а при посадке (чтобы уменьшить скорость) - полностью.

Воздушный винт 6 (рис. 2), или пропеллер (англ. propeller, от лат. propello - «гоню», «толкаю вперёд»), вращается двигателем самолёта. Винт захватывает воздух и отбрасывает его назад, создавая тягу, толкающую машину вперёд. На крыле при движении возникает подъёмная сила. Число оборотов двигателя пилот регулирует в зависимости от режима полёта.

В хвостовой части фюзеляжа размешаются киль 7, руль поворота 9, стабилизатор 8 и руль высоты 10. Все вместе эти элементы составляют хвостовое оперение . Оно нужно, чтобы самолёт был устойчив в полёте - не клевал носом, не заваливался вправо-влево, не проседал на хвост. В известной степени хвостовое оперение можно сравнить с весами. Положил в нужный момент нужную гирьку - и чаши весов уравновесились. Только у лётчика такими «гирями» служат рули, с помощью которых он изменяет величину аэродинамических сил, воздействующих на оперение.

Руль поворота отклоняют ножными педалями. «Дал правую ногу» - руль отклонился вправо, и самолёт развернулся в ту же сторону. «Дал левую ногу» - самолёт повернул влево.

Руль высоты иногда ещё называют рулём глубины. Когда ручка управления «взята на себя», руль отклоняется вверх, и самолёт задирает нос. Если же «отдана от себя», руль отклонён вниз, и самолёт опускается. Крутой спуск называется пикированием, пологий - планированием.

На элеронах, руле высоты и руле поворота у большинства самолётов расположены маленькие отклоняемые плоскости, именуемые триммерами (см. рис. 3). Триммер применяется на установившихся режимах полёта для удержания рулей в отклоненном состоянии длительное время.

Рис. 2. Конструкция спортивного самолёта:
1 - фюзеляж; 2 - центроплан; 3 - крыло; 4 - элерон; 5 - мотор;
6 - воздушный винт; 7 - киль; 8 - стабилизатор;
9 - руль поворота; 10 - руль высоты; 11 - кабина;
12 - шасси; 13 - кабина в разрезе с приборным щитком

Сами органы управления (ручка, педали, рычаг управления двигателем) и приборы находятся в кабине лётчика. Сверху кабина закрыта откидывающимся прозрачным колпаком, который принято называть фонарём .

И наконец, самолёт не может обойтись без шасси (фр. chassis, от лат. capsa - «ящик»): на нём самолёт разбегается при взлёте, катится после приземления, передвигается по аэродрому. В полёте шасси создаёт аэродинамическое сопротивление – снижает скорость. Поэтому практически все современные самолёты строят с убирающимся шасси. В воздухе колёса и стойки втягиваются в особые отсеки - купола, расположенные внутри фюзеляжа или центроплана, иногда - крыла (см. рис. 5). Вес конструкции шасси составляет около 4 – 7 % веса самолёта.

Все элементы спортивного самолёта, представленные на рисунке, есть и в воздушных лайнерах (рис. 5), и на современных истребителях (рис. 3). Это основные элементы устройства любого самолёта. Правда, на многих современных больших машинах нет воздушного винта, поскольку на них используются турбореактивные двигатели (будут изучаться в лабораторной работе № 5).

Рис. 3. Схема самолёта МиГ-15

Рис. 4. Катапультное кресло

Рис. 5. Турбореактивный пассажирский самолёт:

фюзеляж : 1 - фюзеляж; 2 - обтекатель радиолокатора; 3 - фонарь кабины экипажа;

крыло : 4 - центроплан; 5 - отъёмная часть крыла (ОЧК); 6 - предкрылки; 7 - элерон;

8 - триммер элерона; 9 - закрылки; 10 - щитки;

вертикальное оперение : 11 - киль; 12 - руль поворота; 13 - триммер руля поворота;

горизонтальное оперение : 14 - стабилизатор; 15 - руль высоты;

16 - триммер руля высоты;

шасси : 17 - передняя стойка шасси; 18 - основная стойка шасси;

силовая установка : 19 - двигатели; 20 - воздухозаборник

Итак, подведем итог. Основными частями конструкции самолёта являются:

Крыло создаёт подъёмную силу при движении самолёта. На крыле устанавливаются элерон ы (рули крена) и элементы механизации крыла (предкрылки, закрылки, щитки).

Фюзеляж служит для размещения экипажа, пассажиров, грузов и оборудования. Конструктивно фюзеляж связывает между собой крыло, оперение, иногда шасси и силовую установку.

Шасси предназначается для взлёта и посадки, а также для передвижения самолёта по аэродрому. На самолётах могут устанавливаться колёсные шасси, поплавки (на гидросамолётах), лыжи и гусеницы (у самолётов повышенной проходимости). Шасси бывают убирающимися в полёте и неубирающимися. Самолёты с убирающимися шасси имеет меньшее лобовое сопротивление, но тяжелее и сложнее по конструкции.

Оперение предназначается для обеспечения устойчивости, управляемости и балансировки самолёта в полёте.

4.2. Классификации самолётов

1. По назначению.

По назначению различают гражданские и военные самолёты.

К гражданским самолётам относятся:

Транспортные (пассажирские, грузопассажирские, грузовые),

Спортивные, рекордные (для установления рекордов скорости, скороподъёмности, высоты, дальности полёта и т.п.), учебно-тренировочные,

Туристические,

Административные,

Сельскохозяйственные,

Специального назначения (например, для спасательных работ, телеуправляемые),

Экспериментальные.

Рис. 6. Классификация пассажирских самолётов

Военные самолёты предназначены для поражения воздушных, наземных (морских) целей или для выполнения других боевых задач. Они подразделяются на:

Истребители – для ведения воздушного боя,

Бомбардировщики – для разрушения объектов в тылу противника и для бомбардировки войск и укреплений,

Разведчики,

Транспортные,

Самолёты связи,

Санитарные.

2. По конструкции.

В основу классификации самолётов по конструкции положены внешние признаки:

Число и расположение крыльев,

Форма и расположение оперения,

Расположение двигателей,

Тип шасси,

Тип фюзеляжа.

Схематично классификация самолётов по конструкции показана на рис. 7.

Рис. 7. Основные типы самолётов

В зависимости от числа крыльев различают:

Амфибии (гидросамолёты, оборудованные колёсными шасси).

По типу двигателей различают самолёты:

Винтомоторные,

Турбовинтовые,

Турбореактивные.

При выборе места установки двигателей, их числа и типа учитывают:

Аэродинамическое сопротивление, создаваемое двигателями,

Разворачивающий момент, возникающий при отказе одного из двигателей,

Сложность устройства воздухозаборников,

Возможность обслуживания и замены двигателей,

Уровень шума в пассажирском салоне и т.п.

В зависимости от скорости полёта различают самолёты:

Дозвуковые (скорость самолёта соответствует числу Маха М < 1),

Сверхзвуковые (1 ≤ М < 5),

И гиперзвуковые (М ≥ 5),

Число Маха

М = V /a ,

где V – скорость набегающего потока (или скорость тела в потоке);

а – скорость звука в данном потоке.

Силовая установка самолёта состоит из:

Авиационных двигателей,

Различных систем и устройств:

Воздушных винтов,

Пожарного оборудования,

Топливной системы,

Систем запуска, смазки,

Систем всасывания воздуха, изменения направления тяги и др.

4.3. Системы управления и оборудование самолёта

Системы управления самолёта разделяются на:

Основные – системы управления воздушными рулями (руль высоты, руль поворота, элерон – руль крена),

Вспомогательные – системы управления двигателями, триммерами рулей, шасси, тормозами, люками, дверями и т. п.

Управление самолётом производится с помощью штурвальной колонки или ручки управления, педалей, переключателей и т. п., расположенных в кабине экипажа. Для облегчения пилотирования и повышения безопасности полёта в систему управления могут включаться автопилот ы и бортовые вычислители; управление делается двойным.

В системах управления самолётов для уменьшения усилий по отклонению рулей применяют гидравлические, пневматические или электрические усилители (называемые бустерами), а также устройства сервокомпенсации (т.е. вспомогательные поверхности относительно небольшой площади, размещаемые обычно на задней кромке основного воздушного руля; они отклоняются в сторону, противоположную отклонению воздушного руля; например, триммеры).

Управление самолётом в случае, когда воздушные рули неэффективны (полёт в сильно разреженной атмосфере, на самолётах вертикального взлёта и посадки), осуществляется газовыми рулями (которые по конструкции разнообразны: от пластин, изменяющих направление тяги газового потока, до сложного соплового аппарата).

Оборудование самолёта включает:

Приборное, радио- и электрооборудование,

Противообледенительные устройства,

Высотное, бытовое и специальное оборудование,

Для военных самолётов – также вооружение (пушки, ракеты, авиационные бомбы) и

бронирование.

Приборное оборудование в зависимости от назначения подразделяется на:

Пилотажно-навигационное (вариометр ы, авиагоризонт ы, компас ы, автопилоты и т. п.),

Для контроля за работой двигателей (манометры, расходомеры и т. п.),

Вспомогательное (амперметры, вольтметры и др.).

Электрооборудование самолёта обеспечивает работу приборов, средств управления, радио, системы пуска двигателей, освещения. Радиооборудование включает в себя:

Средства радиосвязи и радионавигации,

Радиолокационное оборудование,

Системы автоматического взлёта и посадки.

Высотное оборудование служит для обеспечения безопасности и защиты человека при полёте на больших высотах (системы кондиционирования воздуха, кислородного питания и др.).

Бытовое оборудование обеспечивает удобство размещения пассажиров и экипажа, их комфорт.

К специальному оборудованию относятся системы автоконтроля работы оборудования и конструкции самолёта, аэрофотосъёмки, оборудование для перевозки больных и раненых и т. п.

4.4. Самолёты вертикального взлёта и посадки (СВВП) и

самолёты короткого взлёта и посадки (СКВП).

Увеличение скоростей полёта самолётов приводит к росту взлётно-посадочных скоростей, в результате чего длина взлётно-посадочных полос достигает нескольких километров. В связи с этим создаются СКВП и СВВП.

СКВП имеют при высокой крейсерской скорости (600-800 км/ч) длину взлётно-посадочной дистанции не более 600-650 м. Сокращение взлётно-посадочной дистанции в основном достигается:

* применением мощной механизации крыла,

* управлением пограничным слоем (слой газа, образующийся у поверхности обтекаемого твёрдого тела и имеющий скорость течения много меньшую, чем скорость набегающего на тело потока),

* использованием ускорителей на взлёте и устройств для гашения скорости при посадке,

* отклонением вектора тяги маршевых (т.е. основных) двигателей.

Вертикальный взлёт и посадка СВВП обеспечиваются специальными подъёмными двигателями, либо отклонением реактивных сопел, либо поворотом основных двигателей, как правило, турбореактивных.

Типовые схемы СВВП показаны на рис. 9.

Рис. 9. Самолёты вертикального взлёта и посадки

Контрольные вопросы

1. Назвать и кратко охарактеризовать основные части конструкции самолёта.

2. Рассказать про силовую конструкцию крыла (рис.1).

3. Рассказать про элементы системы управления, расположенные на крыле (рис. 1 и 5).

4. Рассказать про хвостовое оперение самолёта (рис. 3 и 5).

5. Рассказать, какие бывают самолёты по типу (рис. 8) и расположению оперения.

6. Рассказать, как крепится крыло к фюзеляжу (с помощью чего – показать на рис. 3 и 5 и про подвижность).

7. Какие бывают самолёты по числу и расположению крыльев?

8. Рассказать про фюзеляж самолёта (назначение, что находится внутри, что такое фонарь).

9. Рассказать какие бывают самолёты по типу двигателей и что учитывают при выборе места установки, числа и типа двигателей.

10. Рассказать какие бывают самолёты по способу расположения двигателей.

11. Рассказать про шасси самолёта (назначение, вес, где находится во время полёта).

12. Рассказать какие бывают самолёты по типу шасси.

13. Рассказать про назначение и классификацию гражданских самолётов.

14. Рассказать про назначение и виды военных самолётов.

15. Назвать, какие существуют классификации самолётов по конструкции. Про одну из классификаций (по заданию преподавателя) рассказать подробнее.

16. Записать и пояснить формулу числа Маха. Какие бывают самолёты в зависимости от скорости полёта?

17. Охарактеризовать систему управления самолёта (виды, как экипаж воздействует на нее, что устанавливается для повышения безопасности полёта)?

18. Что применяют для уменьшения усилий по отклонению рулей самолёта? Рассказать, когда воздушные рули неэффективны, и что делают в этом случае?

19. Перечислить оборудование, имеющееся на самолёте.

20. Рассказать про приборное, высотное и бытовое оборудование.

21. Рассказать про специальное и электрооборудование.

22. Рассказать про СВВП и СКВП. Почему в настоящее время к ним проявляется высокий интерес?

23. Рассказать про типовые схемы СВВП (рис. 9).

24. Рассказать назначение и принцип действия катапультного кресла, схему катапультирования лётчика.

25. Рассказать конструкцию самолёта по рис. 3.

Современные пассажирские и грузовые перевозки просто невозможно представить без самолетов. А ведь за комфортностью и мобильностью этих «железных птиц» стоят десятилетия разработок и тысячи неудачных попыток. Проектированием самолетов и их строительством занимаются лучшие умы авиастроения. Цена ошибки на этом поприще может быть слишком большой. Сегодня мы с вами немного окунемся в мир авиастроения и узнаем, из каких элементов состоит конструкция самолета.

Общая характеристика

В классическом варианте самолет представляет собой планер (фюзеляж, крылья, хвостовое оперение, мотогондолы), оснащенный силовой установкой, шасси и системами управления. Кроме того, неотъемлемой частью современных самолетов является авионика (авиационная электроника), призванная контролировать все органы и системы воздушного судна и в значительной степени упрощать участь пилотов.

Бывают и другие конструктивные схемы, однако они встречаются гораздо реже и, как правило, в военном авиастроении. Так, к примеру, бомбардировщик В-2 сконструирован по схеме «летающее крыло». А яркий представитель самолетостроения в России - истребитель Миг-29 - выполнен по «несущей схеме». В ней понятие «фюзеляж» заменено на «корпус».

В зависимости от назначения, самолеты делятся на две крупные группы: гражданские и военные. Гражданские модели подразделяются на пассажирские, грузовые, учебные и машины специального использования.

Пассажирские версии отличаются тем, что большую часть их фюзеляжа занимает специально оборудованный салон. Внешне их можно узнать по большому количеству иллюминаторов. Пассажирские воздушные суда подразделяются на: местные (летают на дистанции менее 2 тыс. км); средние (2-4 тыс. км); (дальние 4-9 тыс. км); и межконтинентальные (более 11 тыс. км).

Грузовые воздушные суда бывают: легкими (до 10 т груза), средними (10-40 т груза) и тяжелыми (более 40 т груза).

Самолеты специального назначения могут быть: санитарными, сельскохозяйственными, разведывательными, противопожарными и предназначенными для аэрофотосъемки.

Учебные модели, соответственно, необходимы для обучения начинающих пилотов. В их конструкции могут отсутствовать вспомогательные элементы, такие как кресла пассажирского салона и прочее. То же самое касается и опытных версий, которые используются при испытаниях самолетов новой модели.

Военные самолеты, в отличие от гражданских, не имеют комфортного салона и иллюминаторов. Все пространство фюзеляжа в них занято системами вооружения, оборудованием для разведки, системами связи и прочими агрегатами. Боевые самолеты подразделяются на: истребители, бомбардировщики, штурмовики, разведчики, транспортные, а также всяческие машин специального назначения.

Фюзеляж

Фюзеляж воздушного судна является основной частью, выполняющей несущую функцию. Именно на него крепятся все элементы конструкции самолета. Снаружи это: крылья с мотогондолами, оперение и шасси, а изнутри - кабина управления, технические помещения и коммуникации, а также грузовой или пассажирский отсек, в зависимости от принадлежности судна. Каркас фюзеляжа собирается из продольных (лонжероны и стрингеры) и поперечных (шпангоуты) элементов, которые впоследствии обшиваются металлическими листами. В легких самолетах вместо металла используется фанера или пластик.

Пассажирские машины могут быть узко- и широкофюзеляжными. В первом случае диаметр поперечного сечения корпуса составляет в среднем 2-3 метра, а во втором - от шести метров. Широкофюзеляжные самолеты имеют, как правило, две палубы: верхнюю - для пассажиров, и нижнюю - для багажа.

При проектировании фюзеляжа особое внимание уделяют прочностным характеристикам и весу конструкции. В этой связи имеют место такие меры:

1. Форма самолета проектируется таким образом, чтобы подъемная сила была максимальной, а лобовое сопротивление воздушным массам - минимальным. Объем и габариты машины должны идеально соотноситься друг с другом.
2. Для увеличения полезного объема корпуса, при проектировании предусматривается максимально плотная компоновка обшивки и несущих элементов фюзеляжа самолета.
3. Крепления силовой установки, взлетно-посадочных элементов и крыловых сегментов стараются сделать максимально простыми и надежными.
4. Места размещения пассажиров и крепления грузов или расходных материалов проектируются таким образом, чтобы в разных условиях эксплуатации самолета его баланс оставался в пределах допустимого отклонения.
5. Места для размещения экипажа должны обеспечивать комфортное управление воздушным судном, доступ к главным приборам навигации и максимально эффективное управление в случае непредвиденных ситуаций.
6. Компоновка самолета выполняется таким образом, чтобы при его обслуживании мастера имели возможность беспрепятственно продиагностировать необходимые узлы и агрегаты самолета и при необходимост, провести их ремонт.

Фюзеляж самолета должен быть достаточно прочным, чтобы противостоять нагрузкам, возникающим в разных полетных условиях, а именно:

1. Нагрузкам, возникающим в точках крепления основных элементов корпуса (крылья, оперение, шасси) во время взлета и приземления.
2. Аэродинамическим нагрузкам, возникающим во время полета, с учетом работы агрегатов, инерционных сил и функционирования вспомогательного оборудования.
3. Нагрузкам, связанным с перепадами давления, которые возникают при летных перегрузках в герметически ограниченных отсеках самолета.

Крыло

Важным конструктивным элементом любого самолета являются крылья. Они создают подъемную силу, необходимую для полета, и позволяют осуществлять маневрирование. Кроме того, крыло самолета используют для размещения силового агрегата, топливных баков, навесного оборудования и взлетно-посадочных устройств. Правильное соотношение веса, жесткости, прочности, аэродинамики и качества изготовления этого конструктивного элемента обуславливает надлежащие летные и эксплуатационные характеристики самолета.

Крыло самолета состоит из таких частей:

1. Корпус, который состоит из каркаса (лонжероны, стрингеры и нервюры) и обшивки.
2. Предкрылки и закрылки, которые обеспечивают взлет и посадку самолета.
3. Интерцепторы и элероны, с помощью которых пилот может менять направление полета самолета.
4. Тормозные щитки, служащие для более быстрой остановки самолета в момент посадки.
5. Пилоны, на которые крепятся силовые установки.

К фюзеляжу крыло крепится через центроплан - элемент, соединяющий правое и левое крыло и частично проходящий через фюзеляж. У низкопланов центроплан располагается в нижней части фюзеляжа, а у высокопланов - в верхней. У боевых машин он может и вовсе отсутствовать.

Во внутренних полостях крыла (у больших судов) обычно устанавливаются баки для топлива. У легких самолетов-истребителей дополнительные топливные баки могут подвешиваться на специальных консольных креплениях.

Конструктивно-силовая схема крыла

Конструктивно-силовая схема крыла должна обеспечивать противодействие силам сдвига, кручения и изгиба, возникающим во время полета. Ее надежность обуславливается использованием прочного каркаса из продольных и поперечных элементов, а также прочной обшивки.

Продольные элементы каркаса крыла представлены лонжеронами и стрингерами. Лонжероны выполняются в виде фермы или монолитной балки. Они размещаются по всему внутреннему объему крыла с определенным интервалом. Лонжероны придают конструкции жесткость и нивелируют воздействие поперечных и сгибающих сил, возникающих на той или иной стадии полета. Стрингеры играют роль компенсатора осевого усилия сжатия и растяжения. Они также нивелируют местные аэродинамические нагрузки и повышают жесткость обшивки.

Поперечные элементы каркаса крыла представлены нервюрами. В данной конструкции они могут выполняться в виде ферм или тонких балок. Нервюры обуславливают профиль крыла и придают его поверхности жесткость, необходимую при распределении нагрузки в момент формирования полетной воздушной подушки. Также они служат для более надежного крепления силовых агрегатов.

Обшивка не только придает крылу необходимую форму, но и обеспечивает максимальную подъемную силу. Наравне с другими элементами каркаса, она увеличивает жесткость конструкции и нивелирует воздействие внешних нагрузок.

Крылья самолетов могут отличаться по конструктивным особенностям и функциональности обшивки. Выделяют два главных типа:

1. Лонжеронные. Отличаются небольшой толщиной обшивки, которая образует замкнутый контур с ребрами лонжеронов.
2. Моноблочные. Основное количество внешней нагрузки распределяется по поверхности толстого слоя обшивки, закрепленного набором стрингеров. В таком случае обшивка может быть как монолитной, так и состоять из нескольких слоев.

Говоря о конструкции крыла, стоит отметить, что его стыковка и последующее крепление должны выполняться таким образом, чтобы в конечном итоге обеспечивалась передача и распределение крутящего и изгибающего моментов, которые могут возникнуть в разных режимах эксплуатации самолетов.

Оперение

Оперение самолета позволяет менять траекторию его движения. Оно может быть хвостовым и носовым (используется реже). В большинстве случаев хвостовое оперение представлено вертикальным килем (или же несколькими килями, обычно их два) и горизонтальным стабилизатором, по конструкции напоминающим крыло уменьшенного размера. Благодаря килю регулируется путевая устойчивость самолета, то есть устойчивость по оси движения, а благодаря стабилизатору - продольная (по тангажу). Горизонтальное оперение может устанавливаться на фюзеляж или поверх килей. Киль, в свою очередь, ставится на фюзеляж. Существуют разные вариации компоновки хвостового оперения, но в большинстве случаев она выглядит именно так.

Некоторые военные самолеты дополнительно оснащаются носовым оперением. Это необходимо для обеспечения должной путевой устойчивости на сверхзвуковых скоростях.

Силовые установки

Двигатель является важнейшим элементом в конструкции самолета, ведь без него воздушное судно не сможет даже взлететь. Первые самолеты летали совсем недолго и могли вмещать всего лишь одного пилота. Причина тому проста - маломощные моторы, не позволяющие развить достаточную тяговую силу. Чтобы самолеты научились перевозить сотни пассажиров и неподъемные грузы, конструкторам всего мира пришлось немало потрудиться.

За всю эволюцию «железных птиц» было использовано немало типов моторов:

1. Паровые. Принцип работы таких двигателей основан на превращении энергии пара в движение, которое передается на винт самолета. Так как паровые моторы имели низкий коэффициент полезного действия, они использовались авиационной промышленностью совсем недолго.
2. Поршневые. Это стандартные моторы внутреннего сгорания, по конструкции напоминающие двигатели автомобилей. Принцип их работы заключается в передаче тепловой энергии в механическую. Простота в изготовлении и доступность материалов обуславливают использование таких силовых установок на некоторых моделях самолетов до настоящего времени. Несмотря на небольшой КПД (около 55%), эти моторы пользуются определенной популярностью благодаря своей неприхотливости и надежности.
3. Реактивные. Такие моторы преобразуют энергию интенсивного сгорания топлива в тягу, необходимую для полета. На сегодняшний день реактивные двигатели используются в строительстве самолетов наиболее широко.
4. Газотурбинные. Принцип работы этих двигателей основан на пограничном нагреве и сжатии газа сгорания топлива, направленного на вращение турбины. Они используются преимущественно в военных типах самолетов.
5. Турбовинтовые. Это один из подвидов газотурбинных моторов. Отличие состоит в том, что энергия, полученная при работе, преобразуется в приводную и вращает винт самолета. Незначительная часть энергии идет на формирование толкающей реактивной струи. Такие моторы применяют главным образом в гражданской авиации.
6. Турбовентиляторные. В этих двигателях реализовано нагнетание дополнительного воздуха, необходимого для полного сгорания горючего, благодаря чему удается достичь максимальной эффективности и экологической благоприятности силовой установки. Моторы такого типа широко применяются в строительстве крупных авиалайнеров.

Мы с вами познакомились с основными типами авиационных двигателей. Список моторов, которые авиаконструкторы когда-либо пытались установить на воздушные суда, рассмотренным перечнем не ограничивается. В разные времена предпринималась масса попыток по созданию всяческих инновационных силовых агрегатов. К примеру, в прошлом веке велись серьезные работы по созданию атомных авиационных моторов, которые не прижились из-за высокой экологической опасности, в случае крушения самолета.

Обычно двигатель устанавливается на крыло или фюзеляж самолета посредством пилона, через который к нему подводятся приводы, топливные трубки и прочее. В таком случае мотор облачают в защитную мотогондолу. Существуют также самолеты, в которых силовая установка находится непосредственно внутри фюзеляжа. На воздушных судах может быть от одного (Ан-2) до восьми (В-52) двигателей.

Управление

Органами управления самолета называют комплекс бортового оборудования, а также командные и исполнительные приборы. Подача команд происходит из кабины пилота, а выполняется элементами крыла и оперения. В разных самолетах могут использовать различные виды систем управления: ручная, автоматизированная и полуавтоматическая.

Независимо от вида системы, рабочие органы подразделяют на основные и дополнительные.

Основное управление . Включает в себя действия, которые отвечают за регулировку режимов полета и восстановление баланса судна в заранее установленных параметрах. К органам основного управления относятся:

1. Рычаги, которые непосредственно управляются пилотом (рули высоты, рули горизонта, штурвал, командные панели).
2. Коммуникации, служащие для соединения управляющих рычагов с исполнительными механизмами.
3. Исполнительные устройства (стабилизаторы, элероны, спойлерные системы, подкрылки и закрылки).

Дополнительное управление . Используется только при взлетном и посадочном режиме.

Независимо от того, ручное или автоматическое управление реализовано в конструкции самолета, только пилот может собирать и анализировать информацию о состоянии систем самолета, показателях нагрузки и соответствии траектории с планом. И что самое главное, только он способен принять решение, максимально эффективное в сложившейся обстановке.

Контроль

Для считывания объективной информации о состоянии воздушного судна и летной обстановки пилот пользуется приборами, разделенными на несколько основных групп:

1. Пилотажные и навигационные. Служат для определения координат, вертикального и горизонтального положения, скорости и линейных отклонений самолета. Кроме того, эти приборы контролируют угол атаки воздушного судна, работу гироскопических систем и другие важные параметры полета. На современных самолетах эти приборы представлены в виде единого пилотажно-навигационного комплекса.
2. Контролирующие работу силовой установки. Данная группа приборов обеспечивает пилота данными о температуре и давлении масла, расходе топливной смеси, частоте вращения коленчатых валов, а также вибрационных показателях.
3. Приборы для наблюдения за работой дополнительного оборудования и систем. Данный комплекс состоит и приборов, датчики которых можно встретить во всех элементах конструкции самолета. К ним относятся: манометры, указатели перепада давления в герметичных кабинах, указатели положения закрылков и прочее.
4. Приборы для оценки состояния окружающей среды. Служат для измерения температуры наружного воздуха, влажности, атмосферного давления, скорости ветра и прочего.

Все приборы, которые служат для контроля состояния самолета и внешней среды? адаптируются к работе в любых погодных условиях.

Взлетно-посадочные системы

Взлет и посадка являются довольно сложными и ответственными этапами полета. Они неизбежно сопряжены с сильными нагрузками, приходящимися на все элементы конструкции. Приемлемый разгон для поднятия многотонного судна в небо и мягкое касание посадочной полосы при его посадке обеспечивает надежно сконструированная взлетно-посадочная система (шасси). Данная система также необходима для стоянки машины и ее руления при езде по аэропорту.

Шасси самолета состоит из демпферной стойки, на которой закреплена колесная тележка (у гидропланов вместо нее используется поплавок). Конфигурация шасси зависит от массы самолета. Чаще всего встречаются такие варианты взлетно-посадочной системы:

1. Две основных стойки и одна передняя (А-320, Ту-154).
2. Три основных стойки и одна передняя (Ил-96).
3. Четыре основных стойки и одна передняя ("Боинг-747").
4. Две основных стойки и две передних (В-52).

На ранних самолетах устанавливали пару основных стоек и заднее вращающееся колесо без стойки (Ли-2). Необычную схему шасси также имела модель Ил-62, которая оснащалась одной передней стойкой, парой основных стоек и выдвигающейся штангой с парой колес в самом хвосте. На первых самолетах стойки не использовали вовсе, а колеса крепились на простые оси. Колесная тележка может иметь от одной (А-320) до семи (Ан-225) колесных пар.

Когда самолет находится на земле, его управление осуществляется посредством привода, которым оснащена передняя стойка шасси. У судов с несколькими двигателями для этих целей может использоваться дифференциация режима работы силовой установки. Во время полета шасси самолета убирается в специально оборудованные отсеки. Это необходимо для уменьшения аэродинамического сопротивления.