Железные Монстры России - FAQ-общее о летательных аппаратах
Меню сайта
Статистика
Наша кнопка

 
Реклама:
 
Вторник, 28.03.2017, 09:19

FAQ-общее о летательных аппаратах

Что такое самолёт?
Самолёт – это самостоятельный летательный аппарат тяжелее воздуха, двигающийся в атмосфере за счёт мотора(двигателя).

Что представляет собой самолёт?
Самолёт (летательный аппарат) как правило, имеет фюзеляж (основное тело), две консоли крыла(далее-крылья), хвостовое оперение и двигатель.

Почему самолёт летает в атмосфере?
Самолёт двигается по воздуху, за счёт подъёмной силы, создаваемой его крыльями. Крылья самолёта (консоли крыла) держат фюзеляж.

Почему крылья самолёта, создают подъёмную силу?
Крыло летательного аппарата, представляет собой особую аэродинамическую форму (у птиц смысл тот же), которая обтекается в полёте, потоком набегающего воздуха. За счёт формы крыла, на его поверхности, создаётся область пониженного давления, при обтекании воздуха. Воздух сверху, бежит быстрее, чем внизу. Этим создаётся эффект присасывания верхней поверхности, а значит её тянет вверх.

Что такое хвостовое оперение?
Хвостовое оперение представляет собой три консоли, называемые стабилизаторами. Две горизонтальные консоли стабилизатора, левая и правая, крепятся по бокам хвоста фюзеляжа. Третья, вертикальная консоль, крепится сверху хвоста фюзеляжа. Однако на практике, встречаются самолёты без боковых консолей хвостового оперения. Так называется схема «бесхвостка».

Что представляет собой «Бесхвостка»?
Всё тоже самое, только отсутствуют хвостовые боковые консоли стабилизаторов.

Чем «Бесхвостка» лучше обычной схемы?
Обычно, такая схема применяется на сверхзвуковых самолётах, так как она обладает меньшим сопротивлением. Для примера, самолёты: пассажирский  ТУ-144, бомбардировщик Т-4 «Сотка», истребитель «Тайфун», бомбардировщик «Вулкан», истребитель «Мираж». Но на практике встречается редко, особенно у дозвуковых самолётов.

Что такое фюзеляж самолёта?
Фюзеляж – основное тело летательного аппарата, в котором размещается полезная нагрузка. Экипаж (кабина пилотов), пассажиры, грузы, оборудование. В военных самолётах располагаются боеприпасы: бомбы, ракеты, пушка. Так же в фюзеляже располагается некоторое количество топлива, элементы шасси. В разных вариантах, в зависимости от конструкции самолёта, в фюзеляже располагается двигатель или крепится к нему.
Какие основные функции выполняет хвостовое оперение?
С помощью хвостового оперения, самолёт может выполнять манёвры (руление) в двух плоскостях геометрии, по сям X,Y. По оси X, спуск вниз-вверх , это так называемое «Тангаж». По оси Y,
повороты влево-вправо, это «Рысканье».

Как хвостовое оперение выполняет эти функции?
На трёх плоскостях стабилизаторов, имеются специальные рули. На вертикальном стабилизаторе (киль) имеется руль направления(рысканье), а на консолях горизонтального оперения рули высоты(тангаж).

А если самолёт «Бесхвостка», то как выполняется тангаж?
Для этого на крыльях имеются комбинированные элементы управления, так называемые «Элевоны». Они могут выполнять как наклоны машины(крен), так и руление по высоте(тангаж).

Что такое планер?
Планер – летательный аппарат тяжелее воздуха, летающий в атмосфере за счёт поднимающихся воздушных потоков и встречного ветра. Особенность планера в том, что он не использует двигатель. Так же понятие «Планер», входит в обозначение несущей конструкции любого самолёта, то есть крыло-фюзеляж.

Как планер взлетает, если у него нет двигателя?
Обычно для этого используют либо буксир, либо взлёт с крутой горы, либо с обрыва. Но чаще всего планеры буксируют по встречному ветру.

Где применяются планеры?
Планеры и «Планеризм» это в основном вид воздушного спорта. Создаются специальные планеры для соревнований. В качестве пассажирского транспорта не применяются, в военных целях крайне редко.

Чем принципиально отличается планер от самолёта?
Как уже описывалось выше, самолёт это самостоятельный летательный аппарат, так как у него есть двигатель. Планер для полёта, использует силу ветра и восходящих потоков воздуха. Внешне он такой же как самолёт, только отсутствует двигатель. Смысл его крыльев и хвостового оперения тот же самый, что и у самолёта. Характерный вид планеров – длинные крылья.

Может ли обычный самолёт лететь без двигателя?
Теоретически да, но на практике всё гораздо хуже. Дело в том, что планер, это чётко построенная конструкция, для полётов без двигателя. Самолёт же, как правило, рассчитывается только на полёт с двигателем. При выключении двигателя, машина какое-то время может лететь по ветру, но современные самолёты очень тяжёлые и их крылья не рассчитаны на создание такой мощной подъёмной силы, при низких скоростях. Грубо говоря, планер может лететь даже при нулевой скорости(при определённой скорости ветра), относительно поверхности земли. Достаточная подъёмная сила на крыльях современных, тяжёлых самолётов, появляется только при определённой скорости, ниже которой машина будет падать. Так же на крыльях планера, для создания достаточной подъёмной силы, нужная определённая скорость встречного ветра. Но на планерах она не высока, а потому его легче запустить в воздух.

На крыльях самолётов имеются элементы или органы управления, для чего они нужны?
В вышеописанном было упомянуто понятие «Крен». Это третья ось Z, управления самолётом, то есть наклоны вправо-влево. На обычных самолётах, хвостовое оперение не может выполнять эти функции, но есть исключения: для примера самолёты СУ-27, МИГ-25(31). Для выполнения крена, на крыльях самолётов имеются элероны. При отклонении их в разные стороны, на определённую величину, будет соответствующий крен, то есть начнётся вращение машины по оси Z. Интенсивность вращения, будет зависеть от угла отклонения элеронов. При бесхвостой схеме, как описано выше, имеются элевоны, выполняющие как крен, так и тангаж.
Так же имеются «Закрылки», «Предкрылки» и «Интерцепторы».

Для чего служит остальная механизация?
Закрылки и предкрылки – увеличивают площадь крыла на взлёте и посадке, для создания большей подъёмной силы при малых скоростях полёта.
Интерцепторы (иногда спойлеры) – управляют подъёмной силой крыла. В основном применяются на посадке. После касания самолётом взлётно-посадочной полосы(ВПП), отклоняются вверх на максимальный угол, тем самым гасится подъёмная сила крыла. Машина быстрее гасит скорость движения по ВПП, за счёт аэродинамического сопротивления набегающего воздуха.

Что такое взлётная и посадочная скорости?
Взлётная скорость характеризует именно ту, при которой на крыльях летательного аппарата создаётся достаточная для отрыва, подъёмная сила.
Посадочная скорость, как правило, характеризует минимальную безопасную скорость для касания летательного аппарата ВПП. При такой скорости, машина ещё не полностью теряет возможность парировать в воздухе. Обычно эти скорости зависят от погодных условий.

Что такое знаменитое определение «Угол атаки»?
В аэродинамике под этим понимается тот угол, при котором набегающий поток воздуха, соударяется с поверхностью элементов летательного аппарата. Чем больше этот угол, например для крыла, тем больше подъёмная сила. Однако есть предел, при котором произойдёт срыв воздушного потока и крыло потеряет возможность держать машину. Так же на этот угол, отклоняются элементы управления самолётом по крену, тангажу и рысканью.  Как правило, их угол отклонения, ограничен конструкцией самолёта.
Именно закрылки и предкрылки, увеличивают площадь крыла и угол атаки. Их угол регулируется, в зависимости от режима полёта(взлёт или посадка).

Для чего на концах крыльев крупных пассажирских самолётов, имеются вертикальные законцовки?
Это так называемые «противофлаттерные» гребни. На конце крыльев возникают неравномерные закручивающиеся воздушные течения. Они начинают болтать крыло вверх-вниз. Слишком сильные колебания, чреваты разрушением части крыла. Что бы устранить данное явление, аэродинамики иногда приходят к такому решению. Но оно применяется далеко не везде, тут есть зависимость от площади в конце крыла и общей длинны крыла. Подробности изучайте в книгах по аэродинамике.

Что такое «шасси» самолёта?
Шасси это опоры летательного аппарата, для пребывания его на поверхности земли и движения по аэродрому. Обычно представляют собой опоры с резиновыми колёсами, похожими на автомобильные. После взлёта опоры убираются в фюзеляж или крылья машины.

Насколько много может быть колёс у самолёта?
Это зависит от конструктивной компоновки шасси. Типичный пример простейшего шасси реактивного самолёта (например военного), это три стойки: передняя и две задних. Задние стойки, как правило, являются основными, то есть воспринимающие основной вес машины. Передняя стойка вспомогательная, что бы самолёт всё таки стоял вертикально и не «чиркал» своими элементами о землю. У первых самолётов, было всё с точностью наоборот. Две передних стойки были основными, а задняя маленькая, была как опора. Зачастую там даже не было колеса, а просто лыжа. При этом машина стояла с сильным наклоном назад. Изредка такую схему, можно встретить и по сей день. Она применяется на спортивных самолётах, например СУ-26.
На сверхтяжёлых самолётах, таких как Боинг-747 и А-380, применяются 5 стоек. 4 основные и одна передняя. Так же особое боковое расположение небольших колёс, имеют самолёты АН-124 и АН-225.

Слышал понятие «велосипедная» схема шасси, что это?
Велосипедная схема шасси применялась на некоторых типах самолётов, например бомбардировщик 3М, М-4, М-50. Так же самолёты вертикального взлёта, советский ЯК-36 и английский «Хариер». Ну а ещё знаменитый бомбардировщик США Б-52. Такая схема, обладает как рядом преимуществ, так и недостатков. К преимуществам можно отнести отсутствие лишних гондол на крыле под шасси и возможно, проще уборка в фюзеляж. Лично я, вижу в этой схеме одни недостатки. К тому же такая схема, заставляла прибегать к установке специальных маленьких колёсных опор, на концах крыльев.

Может ли самолёт приземлиться, если шасси по каким-то причинам не выпускаются?
Может, но далеко не любой. Понятно, что винтовой самолёт тут же погнёт все винты. Тяжёлым пассажирским лайнерам это трудно, сильно мешают их мотогондоллы двигателей. Известен случай с истребителем СУ-27, когда у него не вышли все стойки шасси и лётчик посадил машину на пилоны под мотогондоллами двигателей. При этом самолёт практически не повредился и вскоре снова взлетел.

Что такое «Пилон»?
Пилон это специальный элемент конструкции самолёта. На военных самолётах, под ним подразумевается подвеска боевых ракет и бомб. На крупных самолётах, на пилонах крепятся двигатели. Обычно под крылом.

Какие варианты крепления двигателей бывают на реактивных самолётах?
На военных самолётах (истребители, бомбардировщики, штурмовики, перехватчики) как правило, двигатель располагается в фюзеляже самолёта. Иногда встречаются особые схемы, такие как например на штурмовике СУ-25:  мотогондоллы двигателей одной стороной крепятся к фюзеляжу, другой к ним крепятся крылья. Особый пример заслуживают легендарный истребитель СУ-27 (и семейство), а так же свежая разработка опытного истребителя 5 поколения ПАК ФА «Т-50». Имея особую интегральную, аэродинамическую компоновку, их мотогондоллы располагаются наполовину под фюзеляжем, на половину в нём. В военных самолётах в основном, преследуются особые цели, такие как: компактность, простота конструкции, удобство обслуживания, малые сечения фюзеляжей и тому подобное. На самых разных остальных самолётах, двигательная компоновка бывает самая различная. Например, очень интересная компоновка двигателей самолёта Локхид-L-1011 «Трайстар». У него три двигателя, два из которых подвешены на пилонах под крылом, а третий располагается в хвосте фюзеляжа, имея S-образный воздухозаборник.

Чем объясняется количество двигателей на самолётах?
Количество двигателей и их расположение, определяется вместе с компоновкой аэродинамической схемы самолёта. На пассажирских лайнерах важное качество имеет топливная эффективность, экономичность и хорошая удельная тяга двигателя. Несомненно покажется, что чем больше двигателей, тем безопаснее. Однако почти все крупные, широкофюзеляжные пассажирские лайнеры, как это ни странно, строятся по двухдвигательной компоновке. Это объясняется наличием современных высокоэкономичных, мощных турбовентиляторных двигателей. То есть при установке 4-х таких двигателей, тяга конечно возрастёт, однако она будет чрезмерно высока для конкретно такого лайнера и топливно-неэффективна. Хватает вполне двух. В 21 веке это самая обычная компоновка пассажирского самолёта, практически любой дальности.
Однако в 60-70 годы прошлого столетия, в мире, находились самые разные компоновки. Самая распространённая так и была двухдвигательной, но встречались изыски. Например уже упомянутый L-1011 «Трайстар», так же Дуглас DC-10, Боинг-727, отечественный ТУ-154, ЯК-40, ЯК-42 и некоторые «бизнес-самолёты». Тогда это объяснялось, возможно, недостаточно мощными двигателями и их недостаточной надёжностью. Конструктора прибегали к оптимальной компоновке по трёхдвигательной схеме, вместо лишних четырёх и ненадёжной двухдвигательной. Так же в 80-х, пошёл пик создания экономичных двухдвигательных пассажирских самолётов, чем особо славятся компании Boeing и Airbus. Кстати, при создании самолёта ТУ-204, в самом конце 80-х, туполевцы сначала планировали применить трёхдвигательную схему, аналогично L-1011. Но так как появились надёжные и мощные двигатели ПС-90А, от неё отказались.

Возможно ли было сделать пятидвигательную компановку, с расположением пятого мотора в хвосте машины?
Даже если бы такую схему рассматривали на четырёхмоторной, поместив пятый двигатель в хвост, то она вряд ли бы существенно увеличивала тягу. Наоборот, появится лишний вес и лишний расход  топлива. А это опять же скажется на топливной эффективности самолёта. Поэтому возможно, подобные схемы рассматривали в некоторых конструкторских бюро (КБ), но не сочли их перспективными.

Почему зачастую, стараются вынести двигатели в хвост самолёта?
Этим снижается шум в передних салонах пассажирских лайнеров. Однако при проектировании, так же создаёт некоторые недостатки. Например, хвостовая часть становится слишком тяжёлой. На самолёте ИЛ-62, для этого имеется специальная маленькая колёсная опора. Большинство современных крупных, пассажирских авиалайнеров, проектируется по двухдвигательной схеме, на пилонах под крылом.

Почему на DC-10, решили сделать второй двигатель (центральный), вмонтированным в киль, а в L-1011, пошли по схеме S-образного воздухозаборника?
Это индивидуальный подход КБ. Возможно «МакДонелл Дуглас», сочли эту схему более простой, с точки зрения обслуживания двигателя. Хотя наоборот, он располагается очень высоко.

Что такое сверхзвуковой, дозвуковой самолёты и как их отличить?
Дозвуковой самолёт – летательный аппарат с максимальными скоростями, близкими к звуковым, то есть 950-1000 км/ч.
Сверхзвуковой самолёт – летательный аппарат с максимальными скоростями гораздо большими, чем скорость звука, то есть от 1200 до 3000 км/ч.
Отличить дозвуковую машину, от сверхзвуковой, очень легко. Сверхзвуковой самолёт (обычно военные) имеет характерную острую лезвеевидную компоновку планера и крыльев. Дозвуковые самолёты зачастую, бывают самых различных компоновок, не имеющих какие либо острые аэродинамические кромки.

Почему сверхзвуковые самолёты, имеют столь особую аэродинамическую конструкцию?
Распространение звука в воздухе, особое свойство в аэродинамике. Казалось бы, какое отношение звуковые волны, имеют к обтеканию поверхностей воздухом? Но нет, в расцвете попыток разгонять самолёты до сверхзвуковых скоростей, авиаторы столкнулись с рядом особых явлений. Так например у дозвуковых самолётов, при достижении скоростей, близких к скоростям звука, начиналась тряска, срывы потоков и уплотнения не дающие пересечь некую черту. Спустя время, после ряда экспериментов в аэродинамических трубах, конструктора поняли, что для пробивания звукового барьера, нужно изменить аэродинамический профиль крыла. Сделать фюзеляж как можно тоньше, крылья как можно острее, что бы уменьшить сопротивление. Иными словами, сверхзвуковое обтекание поверхности, обладает совсем другими законами и явлениями.

Где в основном применяется сверхзвуковая авиация?
Только военные самолёты.

Существуют ли сверхзвуковые пассажирские лайнеры?
Да, это знаменитый отечественный ТУ-144 и европейский «Конкорд».

Почему до сих пор, в 21 веке, нет современных сверхзвуковых пассажирских лайнеров?
Дело в том, что сверхзвуковой полёт требует очень много энергии. Двигатели таких самолётов, должны давать сверхзвуковые газовые струи, а это довольно большое количество топлива. На военных самолётах это не имеет особого значения, так как здесь основная задача – это выполнить некое задание, целью которого является догнать неприятеля (перехватить) и принять меры. Топливо на военные цели никогда не жалеют. А вот с пассажирскими перевозками, дело куда сложнее. Выше уже упоминалось, что в современных пассажирских самолётах, главная задача это высокая топливная эффективность, экономичность и удельная тяга. Такие машины как ТУ-144 и «Конкорд», потребляли огромное количество керосина, при этом не имея сверхдальности, аналогичной современным лайнерам.  То есть их топливная эффективность, была в разы ниже, а следовательно и эксплуатация слишком дорогой. Сказывался и опыт двигателестроения 60-70х годов, когда ещё не был разработан надёжный, высокоэффективный ГТД, способный при малом расходе топлива, разгонять самолёт до огромных скоростей.

Есть ли перспективы создания сверхзвуковых пассажирских лайнеров 21 века?
Возможно и есть, но двигатели таких самолётов, должны быть на принципиально другом виде топлива. Например – водород. Некие проекты таких самолётов, прорабатывались в ОКБ Туполева, но дальше простых эскизов, дело не дошло. Снова сказывается экономическая политика многих стран в 21 веке.

Сверхзвуковой полёт порождает ударную волну, так ли это?
Именно так. При полёте на скорости быстрее звука, звуковые волны не испускаются самолётом вперёд, а отбрасываются позади. То есть можно представить как бы звуковой треугольник с носа самолёта, внутри (позади полёта) граней которого, звук есть, а снаружи (впереди полёта) отсутствует. Это объясняется полётом быстрее скорости звука, волны не успевают идти вперёд. Чем выше число М полёта, тем острее будет представляемый треугольник. Тем самым пролетая над нами со сверхзвуком, самолёт сначала пролетит сам, а уж потом мы услышим взрыв звука за ним. На нас «наступит» граница звукового треугольника, острота которого, растёт с числом М полёта.

Что такое число М полёта?
Число Маха М (учёный Эрнст Мах) это отношение течения воздушного потока к местной скорости звука (по крайне мере, так трактуется в некоторой литературе, позже попавшей на просторы интернета), простыми словами - это скорость звука в обычной атмосфере. Скорость звука в стандартной атмосфере, составляет примерно 1200 км/ч, что соответствует числу М=1. Соответственно двойная скорость звука, это в два раза быстрее, то есть 2400, что будет М=2. Опять таки это простейший образный ответ, подробности рассматривайте в спецлитературе.

Насколько опасна ударная волна пролетающего на низкой высоте самолёта, на сверхзвуковой скорости?
По этой тематике много работали конструкторы ОКБ Туполева, во время создания ТУ-144. Эта проблема носила характер «Звуковой удар». Даже была создана специальная комиссия, в которую входили и иностранные специалисты. Они исследовали влияние звукового удара на людей, животных, поверхности, строения и тому подобное. В итоге вывод был сделан – ничего сверхопасного эта волна не представляет. Единственное чем она вредна, это скачок давления при звуковом ударе, возможное разрушение ветхий построек и оконных стёкол. У населения вызовет лишь лёгкий испуг от внезапности. Но стоит подчеркнуть, что сейчас, полёты со скоростью выше М=1 на низких высотах, запрещены. Самый максимум, это проводится только в научных целях, с привлечением истребителей. Самолёт летящий со сверхзвуком на высоте около 10000 метров, практически не произведёт звукового удара на земле. Наблюдатель может услышать лишь глухой раскат грома.
Поиск
Календарь
«  Март 2017  »
ПнВтСрЧтПтСбВс
  12345
6789101112
13141516171819
20212223242526
2728293031
Друзья сайта
Клуб железнодорожников и игр ЖД TrainSim.ru
ZDSim.com - Клуб железнодорожников
Фотоэнциклопедия железнодорожного транспорта
Мультиплееры MSTS|МСТС
MS Train Simulator: УЖД
Перекраски, фотографии и просто всякая всячина
Виртуальные поезда Росметрострой