Самолёт без хвоста. от чертежей к первым прототипам. Части самолета: конструктивное значение и особенности эксплуатации Как называются части самолета

Если вам приснилось, что хвост вырос у вас, это означает, что вы испытаете разочарование там, где рассчитывали найти наслаждение.

Отработать сновидение можно, представив, что хвост - не настоящий, а часть маскарадного костюма. Вы снимаете его. Если вы во сне пытались поймать за хвост какого-то зверя - не гонитесь за выгодой: вместе с ней вы получите множество проблем. Лучше в этот раз уступить другим.

Видеть зверя, стоящего к вам задом и виляющего хвостом - удача отвернется от вас.

В этом случае представьте, что зверь поворачивается к вам мордой и вы угощаете его лакомством.

Видеть, как ящерица откидывает хвост, - узнаете об измене жены, однако доказать вам ничего не удастся.

Представьте, что ящерицу ловит сова и съедает ее на ваших глазах. От ящерицы даже хвоста не остается.

Рубить хвост какому-то животному (например, собаке или кошке) - охлаждение в отношениях с друзьями.

Представьте, что опытный ветеринар пришил хвост на прежнее место - и все зажило.

Если вам приснился роскошный павлиний хвост - поверите красивым обещаниям и будете обмануты. Если хвост облезлый и некрасивый - свяжетесь с явным мошенником, причем по собственной инициативе.

Представьте, что вы убиваете павлина (см. Убивать).

Обгладывать рыбий хвост - вам придется заняться грязной работой, которая не принесет ни пользы, ни удовлетворения.

Представьте, что вы выбрасываете хвост в помойку и берете целую жирную рыбу.

Использовать хвост пушного зверя в качестве воротника - получите финансовую прибыль, но при этом станете причиной чьих-то страданий.

Представьте, что воротник сделан из искусственного меха очень хорошего качества.

Правообладатель иллюстрации Thinkstock

Советский биплан Ан-2, о котором недавно напомнили публике новостные сообщения из Северной Кореи, способен на невероятные трюки, пишет корреспондент .

В начале апреля северокорейские СМИ новую схему раскраски одного из основных самолетов на вооружении современных ВВС КНДР. Государственное телевидение даже показало верховного лидера страны, Ким Чен Ына, сидящим за штурвалом одного из свежепокрашенных самолетов. Причем речь шла не о современном реактивном истребителе, а о биплане 1940-х годов, внешне напоминающем крылатый автобус. Однако эксперты полагают, что эти тихоходные машины, которые трудно засечь радаром, могут скрытно пересечь границу на малой высоте и десантировать группы спецназа на территории соседней Южной Кореи.

Ан-2 в новом камуфляже, с гордостью продемонстрированном северокорейскими военными, выкрашен в зеленый цвет сверху и в голубой – снизу. Такая цветовая схема делает биплан малозаметным как для наблюдателей на земле, так и для самолетов, пролетающих сверху. Почему же в наши дни КНДР все еще эксплуатирует воздушное судно, которому впору сниматься в исторических приключенческих фильмах об Индиане Джонсе?

Ан-2, созданный конструкторским бюро имени Антонова (а в то время и под его непосредственным руководством), впервые поднялся в воздух в 1947 г. Советский Союз тогда восстанавливал экономику, разрушенную в ходе Великой Отечественной войны. Даже для своего времени новый самолет выглядел слегка архаичным: эпоха реактивной авиации уже наступила. Но конструкция Ан-2 оказалось исключительно удачной: за несколько десятилетий серийного производства были выпущены многие тысячи самолетов этого типа, которые экспортировались по всему миру, а некоторые из них до сих пор в строю. В дополнение к потрясающим взлетно-посадочным характеристикам (для взлета и посадки требуется очень короткая дистанция), у Ан-2 есть одно уникальное отличие от большинства самолетов: он может лететь хвостом вперед.

Ан-2 задумывался как сельскохозяйственный самолет – для распыления пестицидов и удобрений (отсюда его разговорное название - "кукурузник"), а также как многоцелевой и легкий военно-транспортный. КБ Антонова создало большой однодвигательный биплан с закрытой кабиной, способный перевозить до 12 пассажиров или чуть больше тонны груза. Ан-2 предназначался для эксплуатации с необорудованных аэродромов – не только с грунтовых полос без капитального покрытия, но и с проселочных дорог и лесных просек в малозаселенных регионах с отсутствием аэродромной инфраструктуры. Соответственно, был необходим конструкционно простой и прочный планер с укороченными дистанциями взлета и посадки, который к тому же был бы более неприхотлив в эксплуатации, чем технически сложные вертолеты.

Вплоть до 1991 г. в СССР и Польше было построено более 19 000 самолетов Ан-2, а Китай выпустил по лицензии еще несколько тысяч штук (мелкосерийное производство продолжается в Китае до сих пор).

Очень шумный самолет

"Ан-2 до сих пор эксплуатируется, потому что ему просто нет равных, - говорит авиационный эксперт Берни Лейтон, которому довелось полетать на этом биплане в Белоруссии. – Если вам нужно перевезти по воздуху с десяток солдат, коммерческих пассажиров или, скажем, коз из одного богом забытого места в другое, выбор у вас невелик – или Ан-2, или вертолет".

Лейтон продолжает: "Ощущения от полета на Ан-2 непохожи на то, что чувствуешь, находясь на борту любого другого современного самолета. Начать с того, что вместо носового шасси у него – хвостовая опора, поэтому на земле пол салона под весьма ощутимым углом наклонен в сторону хвоста. Кроме того, находясь внутри, очень хорошо чувствуешь все неровности взлетной полосы и любые манипуляции летчика с рулями управления. Следует, однако, помнить о том, что этот самолет строился не для комфорта пассажиров".

Лейтон отмечает высокий уровень шума в салоне, несмотря на то, что Ан-2 оборудован всего одним двигателем. "И все же в воздухе это потрясающая машина!" - говорит он.

Аэродинамическая схема типа "биплан" была выбрана неслучайно: два параллельных крыла создают больше подъемной силы, благодаря чему самолет может взлетать с очень коротких полос.

Кроме того, за счет увеличенной подъемной силы минимальная скорость Ан-2 чрезвычайно мала. Даже при скорости 40 км/ч самолет остается полностью управляемым. Для сравнения, популярные среди частных пилотов пропеллерные самолеты американской компании Cessna теряют управление при падении скорости до 80 км/ч. Как результат, Ан-2 широко используется школами подготовки парашютистов и скайдайверов. Кроме того, низкая скорость сваливания (скорость, при которой самолет больше не производит подъемную силу, достаточную для управляемого полета) подразумевает, что при определенных условиях самолет может буквально парить над землей. Летчики нередко демонстрируют этот трюк на авиашоу. Если встречный ветер достаточно силен, Ан-2 будет зависать относительно земли, а иногда даже двигаться хвостом вперед, при этом не теряя управляемости.

"Летучий" самолет

Казалось бы, такое невозможно. Спросим мнение Билла Лири, руководителя полетов британского клуба владельцев и ценителей Ан-2, базирующегося на аэродроме Попхэм рядом с городом Бейсингсток. Самолет, на котором Лири летает уже 14 лет, раньше эксплуатировался в Венгрии.

Ан-2 способен зависать над землей, а при определенных условиях и двигаться назад относительно земли, благодаря развитой механизации крыла. По передней кромке крыла расположены так называемые предкрылки – отклоняемые панели. Их обычно выпускают при посадке, поскольку в выпущенном положении они увеличивают лобовое сопротивление, что приводит к падению скорости. Схожие панели по задней кромке крыла –закрылки – также можно использовать для снижения скорости, но при этом их выпуск приводит к изменению профиля крыла, за счет чего увеличивается подъемная сила. На Ан-2 закрылки установлены по всей длине задней кромки нижнего крыла, а также на верхнем крыле. В совокупности они существенно увеличивают подъемную силу при очень низкой минимальной скорости.

"При достаточно сильном встречном ветре – скажем, в 30-40 км/ч – самолет может парить над землей, - говорит Лири. – Если выпустить все закрылки и предкрылки, повернуть самолет под углом в 40 градусов к набегающему потоку и вывести двигатель на максимальную мощность, можно удерживаться над одной точкой".

По его словам, пилотирование Ан-2 - захватывающее занятие, но от летчика требуется постоянная концентрация. Самолет очень чувствителен к движениям штурвала. Ан-2, на жаргоне летчиков, - довольно "летучая" машина, поэтому взлететь на нем не составляет особого труда. Но вот маневрирование в воздухе требует больших физических усилий. В отличие от современных авиалайнеров наподобие Boeing или Airbus, Ан-2 не оборудован ни компьютерами, которые управляли бы рулевыми поверхностями, ни даже гидроусилителями, позволяющими снижать физическое усилие на органы управления. "Все, что есть у летчика, - это механические тяги и собственная физическая сила, - отмечает Лири. – А силы нужно много. Необходимо в прямом смысле качать мускулы".

Если бы Ан-2 был сконструирован и построен по другую сторону "Железного занавеса", за счет своей надежной конструкции он мог бы получить гораздо большую известность. "Разбиться на Ан-2 можно только в случае очень глупой ошибки пилотирования, - говорит Лейтон. – Конструкция самолета настолько проста, что даже такие факторы, как усталость металла, не ведут к катастрофам. Если откажет двигатель, подобрать площадку для вынужденной посадки не составит труда. Ан-2, конечно, не самый комфортабельный самолет, но он исключительно безопасен".

Самолёт – воздушное судно, без которого сегодня представить перемещение людей и грузов на большие расстояния невозможно. Разработка конструкции современного самолета, а также создание отдельных его элементов представляется важной и ответственной задачей. К этой работе допускают только высококвалифицированных инженеров, профильных специалистов, так как небольшая ошибка в расчётах или производственный брак приведут к фатальным последствиям для пилотов и пассажиров. Не представляет секрет, что любой самолёт имеет фюзеляж, несущие крылья, силовой агрегат, систему разнонаправленного управления и взлетно-посадочные устройства.

Ниже изложенная информация об особенностях устройства составных частей самолёта будет интересна для взрослых и детей, занимающихся конструкторской разработкой моделей летательных аппаратов, а также отдельных элементов.

Фюзеляж самолёта

Основной частью самолета является фюзеляж. На нем закрепляются остальные конструктивные элементы: крылья, хвост с оперением, шасси, а внутри размещается кабина управления, технические коммуникации, пассажиры, грузы и экипаж воздушного судна. Корпус самолёта собирается из продольных и поперечных силовых элементов, с последующей обшивкой металлом (в легкомоторных версиях – фанерой или пластиком).

Требования при проектировании фюзеляжа самолёта предъявляется к весу конструкции и максимальным характеристикам прочности. Добиться этого позволяет использование следующих принципов:

1. Корпус фюзеляжа самолёта выполняется в форме, снижающей лобовое сопротивление воздушным массам и способствующей возникновению подъемной силы. Объем, габариты самолёта должны быть пропорционально взвешены;
2. При проектировании предусматривают максимально плотную компоновку обшивки и силовых элементов корпуса для увеличения полезного объема фюзеляжа;
3. Сосредотачивают внимание на простоте и надежности крепления крыловых сегментов, взлётно-посадочного оборудования, силовой установки;
4. Места крепления грузов, размещения пассажиров, расходных материалов должны обеспечивать надёжное крепление и баланс самолёта при различных условиях эксплуатации;

1. Место размещения экипажа должно предоставлять условия комфортного управления самолётом, доступ к основным приборам навигации и управления при экстремальных ситуациях;
2. В период обслуживания самолёта предусмотрена возможность беспрепятственно провести диагностику и ремонт вышедших из строя узлов и агрегатов.

Прочность корпуса самолёта обязана обеспечивать противодействие нагрузкам при различных полётных условиях, в том числе:

• нагрузки в местах крепления основных элементов (крылья, хвост, шасси) в режимах взлёта и приземления;
• в полётный период выдерживать аэродинамическую нагрузку, с учётом инерционных сил веса самолёта, работы агрегатов, функционирования оборудования;
• перепады давления в герметически ограниченных отделах самолёта, постоянно возникающие при лётных перегрузках.

К основным типам конструкции корпуса самолёта относят плоский, одно,- и двухэтажный, широкий и узкий фюзеляж. Положительно зарекомендовали себя и используются фюзеляжи балочного типа, включающие варианты компоновки, которые носят название:

1. Обшивочные – конструкция исключает продольно расположенные сегменты, усиление происходит за счёт шпангоутов;
2. Лонжеронные – элемент имеет значительные габариты, и непосредственная нагрузка ложится именно на него;
3. Стрингерные – имеют оригинальную форму, площадь и сечение меньше, чем в лонжеронном варианте.

Важно! Равномерное распределение нагрузки на все части самолёта осуществляется за счёт внутреннего каркаса фюзеляжа, который представлен соединением различных силовых элементов по всей длине конструкции.

Конструкция крыла

Крыло – один из основных конструктивных элементов самолёта, обеспечивающий создание подъёмной силы для полёта и маневрирования в воздушных массах. Крылья используют для размещения взлётно-посадочных устройств, силового агрегата, топлива и навесного оборудования. От правильного сочетания веса, прочности, жёсткости конструкции, аэродинамики, качества изготовления зависят эксплуатационные и лётные характеристики самолёта.

Основными частями крыла называется следующий перечень элементов:

1. Корпус, сформированный из лонжеронов, стрингеров, нервюров, обшивки;
2. Предкрылки и закрылки, обеспечивающие плавный взлёт и посадку;
3. Интерцепторы и элероны – посредством них осуществляется управление самолётом в воздушном пространстве;
4. Щитки тормозные, предназначенные для уменьшения скорости движения во время посадки;
5. Пилоны, необходимые для крепления силовых агрегатов.

Конструктивно-силовая схема крыла (наличие и расположение деталей при нагрузочном воздействии) должна обеспечивать устойчивое противодействие силам кручения, сдвига и изгиба изделия. К ней относятся продольные, поперечные элементы, а также внешняя обшивка.

1. К поперечным элементам относят нервюры;
2. Продольный элемент представлен лонжеронами, которые могут быть в виде монолитной балки и представлять ферму. Располагаются по всему объёму внутренней части крыла. Участвуют в придании жёсткости конструкции, при воздействии сгибающей и поперечной силы на всех этапах полёта;
3. Стрингер также относят к продольным элементам. Его размещение – вдоль крыла по всему размаху. Работает как компенсатор осевого напряжения нагрузок изгиба крыла;
4. Нервюры – элемент поперечного размещения. В конструкции представлены фермами и тонкими балками. Придаёт профиль крылу. Обеспечивает жесткость поверхности при распределении равномерной нагрузки во время создания полётной воздушной подушки, а также крепления силового агрегата;
5. Обшивка придаёт форму крылу, обеспечивая максимальную аэродинамическую подъёмную силу. Вместе с другими элементами конструкции увеличивает жёсткость крыла и компенсирует действие внешних нагрузок.

Классификация крыльев самолёта осуществляется в зависимости от конструктивных особенностей и степени работы наружной обшивки, в том числе:

1. Лонжеронного типа. Характеризуются незначительной толщиной обшивки, образующей замкнутый контур с поверхностью лонжеронов.
2. Моноблочного типа. Основная внешняя нагрузка распределяется по поверхности толстой обшивки, закреплённой массивным набором стрингеров. Обшивка может быть монолитной или состоять из нескольких слоёв.

Важно! Стыковка частей крыльев, последующее их крепление должны обеспечивать передачу, распределение изгибающего и крутящего моментов, возникающих при различных режимах эксплуатации.

Авиадвигатели

Благодаря постоянному совершенствованию авиационных силовых агрегатов продолжается развитие современного самолётостроения. Первые полёты не могли быть длительными и совершались исключительно с одним пилотом именно потому, что не существовало мощных двигателей, способных развить необходимую тяговую силу. За весь прошедший период авиацией использовались следующие типы двигателей самолёта:

1. Паровые. Принцип работы заключался в преобразовании энергии пара в поступательное движение, передающееся на винт самолёта. Из-за низкого коэффициента полезного действия использовался непродолжительное время на первых авиамоделях;
2. Поршневые – стандартные двигатели с внутренним сгоранием топлива и передачей крутящего момента на винты. Доступность изготовления из современных материалов позволяет их использование до настоящего времени на отдельных моделях самолётов. КПД представлен не более 55.0%, но высокая надежность и неприхотливость в обслуживании делают двигатель привлекательным;

1. Реактивные. Принцип действия основан на преобразовании энергии интенсивного сгорания авиационного топлива в необходимую для полёта тягу. Сегодня такой тип двигателей наиболее востребован в авиастроительстве;
2. Газотурбинные. Работают по принципу пограничного нагрева и сжатия газа сгорания топлива, направленного на вращение турбинного агрегата. Получили широкое распространение в авиации военного назначения. Используются в самолётах типа Су-27, МиГ-29, F-22, F-35;
3. Турбовинтовые. Один из вариантов газотурбинных двигателей. Но полученная при работе энергия преобразовывается в приводную для винта самолёта. Небольшая её часть используется для образования реактивной толкающей струи. Применяют, в основном, в гражданской авиации;
4. Турбовентиляторные. Характеризуются высоким КПД. Применяемая технология нагнетания дополнительного воздуха для полного сгорания топлива обеспечивает максимальную эффективность работы и высокую экологическую безопасность. Такие двигатели нашли своё применение при создании больших авиалайнеров.

Важно! Перечень двигателей, разрабатываемых авиаконструкторами, вышеуказанным перечнем не ограничивается. В разное время неоднократно принимались попытки создавать различные вариации силовых агрегатов. В прошлом веке даже велись работы по конструированию атомных двигателей в интересах авиации. Опытные образцы были опробованы в СССР (ТУ-95, АН-22) и США (Convair NB-36H), но были сняты с испытания в связи с высокой экологической опасностью при авиационных катастрофах.

Органы управления и сигнализации

Комплекс бортового оборудования, командные и исполнительные устройства самолёта называют органами управления. Команды подаются из пилотной кабины, а выполняются элементами плоскости крыла, оперением хвоста. На разных типах самолётов используются различные типы систем управления: ручная, полуавтоматическая и полностью автоматизированная.

Органы управления, независимо от типа системы управления, разделяют следующим образом:

1. Основное управление, включающее в себя действия, отвечающие за регулировку лётных режимов, восстановление продольного баланса самолёта в заранее заданных параметров, они включают:

• рычаги, непосредственно управляемые пилотом (штурвал, рули высоты, горизонта, командные панели);
• коммуникации для соединения управляющих рычагов с элементами исполнительных механизмов;
• непосредственные исполняющие устройства (элероны, стабилизаторы, сполерные системы, закрылки, предкрылки).

1. Дополнительное управление, используемое при взлётном или посадочном режимах.

При применении ручного или полуавтоматического управления воздушным судном пилота можно считать неотъемлемой частью системы. Только он может проводить сбор и анализ информации о положении самолёта, нагрузочных показателях, соответствии направления полёта с плановыми данными, принимать соответствующее обстановке решение.

Для получения объективной информации о лётной обстановке, состоянии узлов самолёта пилот использует группы приборов, назовем основные:

1. Пилотажные и используемые для навигационных целей. Определяют координаты, горизонтальное и вертикальное положение, скорость, линейные отклонения. Контролируют угол атаки по отношению к встречному потоку воздуха, работу гироскопических устройств и многие не менее значимые параметры полёта. На современных моделях самолётов объединены в единый пилотажно-навигационный комплекс;
2. Для контроля работы силового агрегата. Обеспечивают пилота информацией о температуре и давлении масла и авиационного топлива, расход рабочей смеси, количество оборотов коленчатых валов, вибрационный показатель (тахометры, датчики, термометры и подобное);
3. Для наблюдения за функционированием дополнительного оборудования и авиационных систем. Включают в себя комплекс измерительных приборов, элементы которого размещены практически во всех конструктивных частях самолёта (манометры, указателя расходования воздуха, перепада давления в герметических закрытых кабинах, положения закрылков, стабилизирующих устройств и тому подобное);
4. Для оценки состояния окружающей атмосферы. Основными измеряемыми параметрами являются температура наружного воздуха, состояние атмосферного давления, влажность, скоростные показатели перемещения воздушных масс. Используются специальные барометры и другие адаптированные измерительные приборы.

Важно! Измерительные приборы, используемые для мониторинга состояния машины и внешней среды, специально разработаны и адаптированы для сложных условий эксплуатации.

Взлётно-посадочные системы 2280

Взлёт и посадку считают ответственными периодами при эксплуатации самолёта. В этот период возникают максимальные нагрузки на всю конструкцию. Гарантировать приемлемый разгон для поднятия в небо и мягкое касание поверхности посадочной полосы могут только надёжно сконструированные стойки шасси. В полете они служат дополнительным элементом придания жесткости крыльям.

Конструкция наиболее распространённых моделей шасси представлена следующими элементами:

• подкос складной, компенсирующий лотовые нагрузки;
• амортизатор (группа), обеспечивает плавность хода самолёта при движении по взлетно-посадочной полосе, компенсирует удары во время контакта с землёй, может устанавливаться в комплекте с демпферами-стабилизаторами;
• раскосы, выполняющие роль усилителя жесткости конструкции, могут называться стержнями, располагаются диагонально по отношению к стойке;
• траверсы, крепящиеся к конструкции фюзеляжа и крыльям стойки шасси;
• механизм ориентирования – для управления направлением движения на полосе;
• замочные системы, обеспечивающие крепление стойки в необходимом положении;
• цилиндры, предназначенные для выпуска и убирания шасси.

Сколько колес размещено у самолета? Количество колёс определяется в зависимости от модели, веса и назначения воздушного судна. Наиболее распространённым считают размещение двух основных стоек с двумя колёсами. Более тяжёлые модели – трёх стоечные (размещены под носовой частью и крыльях), четырёх стоечные – две основные и две дополнительные опорные.

Видео

Описанное устройство самолета даёт лишь общее представление об основных конструктивных составляющих, позволяет определить степень важности каждого элемента при эксплуатации воздушного судна. Дальнейшее изучение требует глубокой инженерной подготовки, наличия специальных знаний аэродинамики, сопротивления материалов, гидравлики и электрооборудования. На производственных предприятиях авиастроения этими вопросами занимаются люди, прошедшие обучение и специальную подготовку. Самостоятельно изучить все этапы создания самолёта можно, только для этого следует запастись терпением и быть готовым к получению новых знаний.

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).

Всем доброго времени суток! Опять я загорелся бесхвостыми самолётами, а конкретнее бесхвостыми истребителями. Кили не принимают участия в подъёмной силе, но создают при этом сопротивление и повышают заметность для радаров. Казалось бы убрать их да и всё! Но без вертикального оперения не будет путевой устойчивости, без которой полёт самолёта практически не возможен. Вот тут и начинается головокружительная карусель плюсов и минусов.

X-36

Если посмотреть на существующие реальные самолёты выполненные без хвостового оперения, то мы увидим в основном аэродинамическую схему "летающее крыло" с применением интерцепторов на концах крыла, при помощи которых осуществляется стабилизация в канале рыскания и управление по курсу. При этом интерцепторы в разной степени приоткрываются и по принципу торможения одной из сторон, как гусеница на танке или как весло на лодке, происходит изменение направления полёта самолёта.

Минусы тут заключается в том, что интерцепторы, выполненные в виде тормозных щитков на концах крыла, создают сопротивление и, временами, даже по более чем кили, т.е. улучшить аэродинамическое качество заменив кили на интерцепторы не получится. Также схема с щитками требует тонкого управления, а лучше чтобы контроль осуществлялся в автоматическом режиме по средством компьютера, но даже компьютеризированное управление не даст широких возможностей для пилотажа бесхвостой схеме, т.к. аэродинамические возможности интерцепторов сильно ограничены и не могут сравниться с возможностями вертикального оперения.

Ну вот, в данном случае из полюсов остаётся только снижение заметности для радаров. Именно поэтому пока так и не создано ни одного реального истребителя без килей. Всё, что есть - это бомбардировщики и беспилотники от которых не требуется интенсивного маневрирования.

X-31

В настоящее время одними из самых известных и ярких попыток исследовать и реализовать бесхвостую схему на реактивных сверхзвуковых истребителях являются эксперименты с моделью самолёта X-36 и самолётом X-31.

X-36

Одной из причин к данным исследованиям стало появление технической возможности сделать отклоняемый вектор тяги в двух плоскостях. О точных результатах испытаний этих летательных аппаратов мы наверное ещё долго не узнаем, но думаю, что не всё гладко и ждать в ближайшее время появление бесхвостых истребителей не стоит. Но не смотря на мой пессимизм, почти все картинки перспективных истребителей следующего, так сказать 6-го (хотя с 5-м пока ещё толком не разобрались), поколения отражают концепции бесхвостых схем с широким применением технологий "Стелс" и вихревой аэродинамики.

Сколько я ни пробовал делать модели без килей, как ни крути, но добиться от них хороших пилотажных характеристик не видится возможным, даже с применением электронных систем стабилизации полёта. Есть в интернете пример копирования модели X-36, и там также наблюдался жёсткий дефицит пилотажных характеристик. Что же делать, как же быть? Возможностей щитков не хватает, отклонение вектора тяги эффективно только когда двигатель выдаёт определённую тягу, а это не всегда происходит в полёте, ведь часто приходится сбавлять обороты, чтобы снизить скорость и т.д. и т.п. В общем решил я пойти своим путём, хотя может кто-то где-то уже и пробовал так делать. Идея в следующем: Полностью отказываться от килей не стоит, нужно просто их как-то прятать при необходимости. К этой идее я давно присматривался, когда ещё делал свой загадочный S-61, а за тем S-67, а за тем AL-601 и каждый раз о ней думаю, когда вижу фотографии YF-23. И вот так появились эскизы в рамках проекта AL-615.

С компоновкой двигателей, воздухозаборников и ещё кое чем пока не определился, но точно будет два блока стаблизатор-киль, которые выполняют функции элевонов, интерцепторов и вертикального оперения. При этом стабилизатор-киль может менять углы как по вдоль, так и поперёк. Также на основной плоскости стабилизатора работают интерцепторы в виде пары щитков, симметрично раскрывающихся верх и вниз. Вся эта система имеет соответствующий режим работы на каждый полётный режим, например: пилотаж, невидимка, максимальная дальность. Теперь осталось дождаться когда появится время на реализацию данного концепта. Всем удачи до новых встреч!