Самолет

Cessna 172 Skyhawk — самый производимый самолет в истории.

Самолет , ( мн.: самолет) — транспортное средство , способное летать опираясь на поддержку с воздуха . Он противодействует силе тяжести, используя либо статическую подъемную силу , либо динамическую подъемную силу аэродинамического профиля . или, в некоторых случаях, прямая тяга двигателей вниз. Общие примеры самолетов включают самолеты , вертолеты , дирижабли (включая дирижабли ), планеры , парамоторы и воздушные шары .

Человеческая деятельность, связанная с самолетами, называется авиацией . Наука об авиации, включающая проектирование и строительство летательных аппаратов, называется воздухоплаванием . Самолетами с экипажем управляет бортовой пилот , тогда как беспилотные летательные аппараты могут управляться дистанционно или самостоятельно с помощью бортовых компьютеров . Воздушные суда можно классифицировать по различным критериям, таким как тип подъемной силы, двигательная установка самолета (если таковая имеется), использование и другие.

История

Основная статья: История авиации

См. Также: Хронология авиации.

Авиация в 19 веке

Летающие модели и истории пилотируемых полетов насчитывают много веков; однако первый пилотируемый подъем - и безопасный спуск - в наше время произошел на более крупных воздушных шарах, разработанных в 18 веке. Каждая из двух мировых войн привела к большим техническим достижениям. Следовательно, историю авиации можно разделить на пять эпох:

• Пионеры полета , от самых ранних экспериментов до 1914 года.
• Первая мировая война , 1914-1918 гг.
• Авиация между мировыми войнами , 1918-1939 гг.
• Вторая мировая война , 1939-1945 гг.
• Послевоенная эпоха , также называемая веком реактивных самолетов , с 1945 года по наши дни.

Методы подъема

Легче воздуха – аэростаты

Main article: Aerostat

Воздушные шары

Дирижабль USS Akron над Манхэттеном, 1930-е годы.

Аэростаты используют плавучесть , чтобы плавать в воздухе почти так же, как корабли плавают по воде. Они характеризуются одной или несколькими большими ячейками или куполами, заполненными газом относительно низкой плотности, таким как гелий , водород или горячий воздух , который менее плотен, чем окружающий воздух. Когда его вес прибавляется к весу конструкции самолета, он в сумме равен весу воздуха, вытесняемого самолетом.

Небольшие воздушные шары, называемые небесными фонариками , были впервые изобретены в древнем Китае до III века до нашей эры и использовались в основном на культурных праздниках и были лишь вторым типом летательных аппаратов, первым из которых были воздушные змеи , которые были впервые изобретены в Древний Китай более двух тысяч лет назад (см. Династия Хань ).

Первоначально воздушным шаром назывался любой аэростат, а термин «дирижабль» использовался для обозначения больших самолетов с двигателем, обычно с неподвижным крылом. Сообщалось, что в 1919 году Фредерик Хэндли Пейдж называл «воздушные корабли», а пассажиры меньшего типа называли «воздушными яхтами». В 1930-х годах большие межконтинентальные летающие лодки также иногда называли «воздушными кораблями» или «летающими кораблями». — хотя ни один еще не был построен. Появление воздушных шаров с приводом, называемых дирижаблями, а затем и жестких корпусов, позволяющих значительно увеличивать размеры, начало менять способ использования этих слов. Были произведены огромные аэростаты с двигателем, характеризующиеся жесткой внешней структурой и отдельной аэродинамической обшивкой, окружающей газовые баллоны, причем «Цеппелины» самыми крупными и известными были . Еще не существовало самолетов или нежестких аэростатов, достаточно больших, чтобы их можно было назвать дирижаблями, поэтому слово «дирижабль» стало синонимом этих самолетов. Затем несколько аварий, таких как катастрофа «Гинденбурга» в 1937 году, привели к гибели этих дирижаблей. Сегодня «воздушный шар» — это аэростат без двигателя, а «дирижабль» — с двигателем.

Управляемый аэростат с двигателем называется дирижаблем . Иногда этот термин применяется только к нежестким воздушным шарам, а иногда дирижабль рассматривается как определение дирижабля (который тогда может быть жестким или нежестким). Нежесткие дирижабли характеризуются умеренно аэродинамичной газовой камерой со стабилизирующими килями сзади. Вскоре они стали известны как дирижабли . Во время Второй мировой войны эта форма была широко принята для привязных воздушных шаров ; в ветреную погоду это снижает нагрузку на трос и стабилизирует воздушный шар. Прозвище « Дирижабль» было принято вместе с формой. В наше время любой небольшой дирижабль или дирижабль называют дирижаблем, хотя дирижабль может быть как без двигателя, так и с двигателем.

Тяжелее воздуха – аэродины

Летательные аппараты тяжелее воздуха, такие как самолеты , должны найти какой-то способ толкать воздух или газ вниз, чтобы произошла реакция (по законам движения Ньютона), толкающая самолет вверх. Это динамическое движение по воздуху является источником термина. Существует два способа создания динамической подъемной тяги — аэродинамическая подъемная сила и механическая подъемная сила в виде тяги двигателя.

Аэродинамическая подъемная сила с участием крыльев является наиболее распространенной: самолеты с неподвижным крылом удерживаются в воздухе за счет движения крыльев вперед, а винтокрылые машины - в форме крыла, за счет вращения роторов которые иногда называют «вращающимися крыльями». Крыло представляет собой плоскую горизонтальную поверхность, обычно имеющую в поперечном сечении аэродинамическую форму . Чтобы летать, воздух должен обтекать крыло и создавать подъемную силу . — Гибкое крыло это крыло из ткани или тонкого листового материала, часто натянутое на жесткий каркас. Воздушный змей привязан к земле и зависит от скорости ветра над его крыльями, которые могут быть гибкими или жесткими, фиксированными или вращающимися.

При подъемной силе самолет направляет тягу двигателя вертикально вниз. Самолеты V/STOL , такие как прыжковый реактивный самолет Harrier и Lockheed Martin F-35B, взлетают и приземляются вертикально с использованием механической подъемной силы и переходят на аэродинамическую подъемную силу в устойчивом полете.

Чистая ракета обычно не рассматривается как аэродин, поскольку ее подъемная сила не зависит от воздуха (и она может даже летать в космос); тем не менее, многие аэродинамические подъемные машины приводились в движение ракетными двигателями или помогали им. Ракеты с ракетным двигателем, которые получают аэродинамическую подъемную силу на очень высокой скорости за счет потока воздуха над их корпусом, представляют собой маргинальный случай.

Самолет

Основная статья: Самолеты

Airbus A380 в мире. — крупнейший пассажирский авиалайнер

Предшественником самолетов является воздушный змей . В то время как самолет с неподвижным крылом полагается на свою поступательную скорость для создания воздушного потока над крыльями, воздушный змей привязан к земле и полагается на ветер , обдувающий его крылья, чтобы обеспечить подъемную силу. Воздушные змеи были первым типом летательных аппаратов, они были изобретены в Китае около 500 г. до н.э. с использованием воздушных змеев было проведено множество аэродинамических исследований До того, как стали доступны испытательные самолеты, аэродинамические трубы и программы компьютерного моделирования, .

Первыми летательными аппаратами тяжелее воздуха, способными управлять свободным полетом, были планеры . Планер, спроектированный Джорджем Кэли, совершил первый настоящий пилотируемый управляемый полет в 1853 году. Первый двигательный и управляемый самолет с неподвижным крылом ( самолет или аэроплан) был изобретен Уилбуром и Орвиллом Райт .

Помимо способа движения (если таковой имеется), самолеты обычно характеризуются конфигурацией крыла . Наиболее важные характеристики крыла:

• Количество крыльев — моноплан , биплан , триплан или мультиплан .
• Опора крыла — распорная или консольная, жесткая или гибкая.
• Форма крыла в плане — включая удлинение , угол стреловидности и любые изменения по размаху (включая важный класс треугольных крыльев ).
• Расположение горизонтального стабилизатора, если таковой имеется.
• Двугранный угол — положительный, нулевой или отрицательный (ангедральный).

Самолет с изменяемой геометрией может менять конфигурацию крыла во время полета.

не Летающее крыло имеет фюзеляжа, но может иметь небольшие волдыри или капсулы. Противоположностью этому является подъемный корпус , у которого нет крыльев, хотя он может иметь небольшие стабилизирующие и управляющие поверхности.

Экранопланы обычно не считаются самолетами. Они эффективно «летят» близко к поверхности земли или воды, как обычные самолеты при взлете. Примером может служить российский экраноплан по прозвищу « Каспийское чудовище ». Самолеты с пилотируемыми двигателями также полагаются на эффект земли , чтобы оставаться в воздухе с минимальными усилиями пилота, но это только потому, что у них слишком мало мощности — фактически, планер способен летать выше.

Винтокрылая машина

Основная статья: Винтокрылая машина

Ми -8 — самая массовая винтокрылая машина.

В винтокрылом аппарате, или винтокрылом самолете, используется вращающийся ротор с лопастями поперечного сечения аэродинамического профиля ( вращающееся крыло для обеспечения подъемной силы ). Типы включают вертолеты , автожиры и различные гибриды, такие как автожиры и составные винтокрылые машины.

Вертолеты имеют ротор, вращаемый приводным валом двигателя. Ротор толкает воздух вниз, создавая подъемную силу. При наклоне ротора вперед нисходящий поток наклоняется назад, создавая тягу для полета вперед. Некоторые вертолеты имеют более одного несущего винта, а некоторые имеют роторы, вращаемые на концах газовыми струями. Некоторые из них имеют хвостовой винт, который противодействует вращению несущего винта и помогает контролировать направление.

Автожиры имеют несущие винты без двигателя и отдельную силовую установку для обеспечения тяги. Ротор наклонен назад. Когда автожир движется вперед, воздух обдувает ротор вверх, заставляя его вращаться. Это вращение увеличивает скорость воздушного потока над ротором, обеспечивая подъемную силу. Роторные воздушные змеи представляют собой автожиры без двигателя, которые буксируются для придания им скорости движения или привязываются к статическому якорю при сильном ветре для полета на кайтах.

Составной винтокрылый аппарат имеет крылья, которые обеспечивают часть или всю подъемную силу в полете вперед. В настоящее время они классифицируются как подъемные машины с механическим приводом , а не как винтокрылые машины. Конвертопланы (такие как Bell Boeing V-22 Osprey ), самолеты с наклонным крылом , хвостовым сидением и колеоптеры имеют горизонтальные роторы/ пропеллеры для вертикального полета и вертикальные для полета вперед.

Другие способы подъема

Исследовательский аппарат для посадки на Луну опирается на механический подъемник .

• — Подъемный корпус это корпус летательного аппарата, предназначенный для создания подъемной силы. Если и есть крылья, то они слишком малы, чтобы обеспечить значительную подъемную силу, и используются только для обеспечения устойчивости и управления. Подъемные тела неэффективны: они страдают от высокого сопротивления и также должны двигаться с высокой скоростью, чтобы создать достаточную подъемную силу для полета. Многие из исследовательских прототипов, такие как Martin Marietta X-24 , который привел к созданию космического корабля "Шаттл" , были несущими телами, хотя космический корабль "Шаттл" таковым не является, а некоторые сверхзвуковые ракеты получают подъемную силу за счет воздушного потока над трубчатым корпусом.
• Типы подъемной силы с механическим приводом основаны на подъемной силе, создаваемой двигателем, для вертикального взлета и посадки ( VTOL ). Большинство типов переходят на подъемную силу с неподвижным крылом для горизонтального полета. Классы типов подъемной силы с механическим приводом включают реактивные самолеты вертикального взлета и посадки (например, прыжковый самолет Harrier ) и конвертопланы , такие как Bell Boeing V-22 Osprey , среди других. Несколько экспериментальных конструкций полностью полагаются на тягу двигателя для обеспечения подъемной силы на протяжении всего полета, включая персональные зависающие платформы с вентиляторным подъемником и реактивные ранцы. вертикального взлета и посадки В число исследовательских проектов входит установка для измерения тяги Rolls-Royce .
• В некоторых крыльях ротора используются крылья с горизонтальной осью, в которых поток воздуха, проходящий через вращающийся ротор, создает подъемную силу. В самолете Флеттнера используется вращающийся цилиндр, подъемная сила которого достигается за счет эффекта Магнуса . В FanWing используется вентилятор с поперечным потоком , в то время как механически более сложный цикложир состоит из нескольких крыльев, которые вместе вращаются вокруг центральной оси.
• Орнитоптер получает тягу , взмахивая крыльями.

Экстремальные размеры и скорость

Размер

Основная статья: Список больших самолетов

Самыми маленькими самолетами являются игрушки/предметы для отдыха и наносамолеты .

Самым большим самолетом по размерам и объему (по состоянию на 2016 год) является British Airlander 10 длиной 302 фута (92 м) , гибридный дирижабль с функциями вертолета и неподвижного крыла, который, как сообщается, способен развивать скорость до 90 миль в час (140 км/ч). ч; 78 узлов) и продолжительность полета две недели с полезной нагрузкой до 22 050 фунтов (10 000 кг).

Самый большой самолет по весу и самый большой регулярный самолет из когда-либо построенных по состоянию на 2016 год. Это был Ан-225 «Мрия» . советской постройки ( Украинская ССР Этот шестимоторный транспорт ) 1980-х годов имел длину 84 м (276 футов) и размах крыла 88 м (289 футов). Он является мировым рекордсменом по грузоподъемности: перевез 428 834 фунта (194 516 кг) грузов и совершил коммерческие перевозки грузов массой 100 т (220 000 фунтов). При максимальной загруженной массе 550–700 т (1 210 000–1 540 000 фунтов) это был также самый тяжелый самолет, построенный на сегодняшний день. Он мог двигаться со скоростью 500 миль в час (800 км/ч; 430 узлов). Самолет был уничтожен во время русско-украинской войны .

Крупнейшими военными самолетами являются украинский Ан-124 «Руслан» (второй по величине самолет в мире, также используемый в качестве гражданского транспорта), и американский транспортный самолет Lockheed C-5 Galaxy массой более 380 т (840 000 фунтов). 8-моторный поршневой пропеллер Hughes H-4 Hercules «Spruce Goose» — американская деревянная летающая лодка времен Второй мировой войны с большим размахом крыльев (94 м/260 футов), чем у любого современного самолета, и высотой хвоста, равной самому высокому (Airbus) А380-800 на высоте 24,1 м/78 футов) — в конце 1940-х годов совершил только один короткий прыжок и ни разу не вылетел из-под влияния земли .

Самыми крупными гражданскими самолетами, помимо отмеченных выше Ан-225 и Ан-124, являются грузовой транспортный вариант Airbus Beluga , производный от реактивного авиалайнера Airbus A300 , грузовой транспортный вариант Boeing Dreamlifter, производный от реактивного авиалайнера/транспорта Boeing 747 (747). -200B на момент своего создания в 1960-х годах был самым тяжелым самолетом из когда-либо построенных, с максимальным весом более 400 т (880 000 фунтов)). и двухэтажный реактивный авиалайнер Airbus A380 «супергигант» (крупнейший пассажирский авиалайнер в мире).

Скорости

Основная статья: Рекорд скорости полета

Самый быстрый самолет и самый быстрый планер — это космический шаттл , который снова вошел в атмосферу на скорости почти 25 Маха или 17 500 миль в час (28 200 км/ч).

Самый быстрый зарегистрированный полет самолета с двигателем и самый быстрый зарегистрированный полет самолета с воздушно-реактивным двигателем был у NASA X-43 A Pegasus , с прямоточным воздушно -реактивным двигателем гиперзвукового и подъемным корпусом экспериментального исследовательского самолета , на скорости 9,68 Маха или 6755 миль в час (10 870 км). /h) 16 ноября 2004 г.

До X-43A самым быстрым зарегистрированным полетом самолета с двигателем и до сих пор рекордом для самого быстрого самолета с пилотируемым двигателем был североамериканский самолет с ракетным двигателем X-15, развивавший скорость 6,7 Маха или 7274 км/ч (4520 миль в час). 3 октября 1967 года.

Самый быстрый пилотируемый воздушно-реактивный самолет — Lockheed SR-71 Blackbird , американский реактивный самолет- разведчик , достигший 28 июля 1976 года скорости 3530 км/ч (2193 миль в час).

Движение

Самолет без двигателя

Основная статья: Самолет без двигателя

Планер ( Ролладен-Шнайдер LS4 )

Планеры — это летательные аппараты тяжелее воздуха, которые в полете не используют двигательную установку. Взлет может осуществляться путем запуска вперед и вниз с высокой точки или путем подъема в воздух на буксирном тросе с помощью наземной лебедки или транспортного средства или самолета-буксировщика с двигателем. Чтобы планер сохранял скорость и подъемную силу вперед, он должен снижаться относительно воздуха (но не обязательно относительно земли). Многие планеры могут «парить», то есть набирать высоту за счет восходящих потоков, таких как тепловые потоки. Первый практичный, управляемый образец был спроектирован и построен британским ученым и пионером Джорджем Кэли , которого многие считают первым авиационным инженером. Распространенными примерами планеров являются планеры , дельтапланы и парапланы .

Воздушные шары дрейфуют по ветру, хотя обычно пилот может контролировать высоту, нагревая воздух или сбрасывая балласт, обеспечивая некоторый контроль направления (поскольку направление ветра меняется с высотой). Гибридный воздушный шар в форме крыла может скользить в определенном направлении при подъеме или падении; но у воздушного шара сферической формы такого управления направлением нет.

Воздушные змеи - это самолеты которые привязаны к земле или другому объекту (стационарному или мобильному), который поддерживает натяжение троса или стропы кайта ; они полагаются на виртуальный или реальный ветер, дующий над ними и под ними, для создания подъемной силы и сопротивления. Кайтуны - это гибриды воздушного змея и воздушного змея, форма которых и привязана так, чтобы обеспечить отклонение кайтинга, и могут быть легче воздуха, с нейтральной плавучестью или тяжелее воздуха.

Самолет с двигателем

Основная статья: Самолет с двигателем

Самолеты с двигателем имеют один или несколько бортовых источников механической энергии, обычно авиационные двигатели, хотя также используются резина и рабочая сила. Большинство авиационных двигателей представляют собой либо легкие поршневые двигатели , либо газовые турбины . Топливо двигателя хранится в баках, обычно в крыльях, но у более крупных самолетов также есть дополнительные топливные баки в фюзеляже .

Пропеллерный самолет

Основная статья: Самолеты с двигателем § Винтовые самолеты

двигателем с турбовинтовым , DeHavilland Twin Otter адаптированный как гидросамолет.

Пропеллерные самолеты используют один или несколько пропеллеров (винтов) для создания тяги в прямом направлении. Пропеллер обычно устанавливается перед источником энергии в конфигурации трактора , но может быть установлен сзади в конфигурации толкача . Варианты компоновки пропеллеров включают пропеллеры противоположного вращения и канальные вентиляторы .

Для привода винтов использовались многие виды силовых установок. Первые дирижабли использовали человеческую силу или паровые двигатели . Более практичный поршневой двигатель внутреннего сгорания использовался практически на всех самолетах до Второй мировой войны и до сих пор используется во многих самолетах меньшего размера. Некоторые типы используют газотурбинные двигатели для привода воздушного винта в виде турбовинтового или винтового вентилятора . Полет с помощью человека был достигнут, но не стал практическим средством транспорта. Беспилотные самолеты и модели также используют источники энергии, такие как электродвигатели и резиновые ленты.

Реактивный самолет

Основная статья: Реактивный самолет

Локхид Мартин F-22A Раптор

Реактивные самолеты используют воздушно-реактивные двигатели , которые всасывают воздух, сжигают вместе с ним топливо в камере сгорания и ускоряют выхлопные газы назад, чтобы обеспечить тягу.

Различные конфигурации реактивных двигателей включают турбореактивный и турбовентиляторный двигатели , иногда с добавлением форсажной камеры . К двигателям без вращающихся турбомашин относятся импульсные и прямоточные воздушно-реактивные двигатели . Эти механически простые двигатели не производят тяги в неподвижном состоянии, поэтому самолет необходимо запускать на скорость полета с помощью катапульты, как, например, летающая бомба Фау-1 , или ракеты. Другие типы двигателей включают реактивный двигатель и двухтактный двигатель Pratt & Whitney J58 .

По сравнению с двигателями, использующими пропеллеры, реактивные двигатели могут обеспечить гораздо более высокую тягу, более высокие скорости и, на высоте примерно 40 000 футов (12 000 м), большую эффективность. Они также гораздо более экономичны, чем ракеты . Как следствие, почти все большие, высокоскоростные и высотные самолеты используют реактивные двигатели.

Винтокрылая машина

Основная статья: Винтокрылая машина

Некоторые винтокрылые аппараты, такие как вертолеты , имеют вращающееся крыло или несущий винт с приводом , где диск несущего винта может быть слегка наклонен вперед, так что часть его подъемной силы направлена ​​вперед. Ротор, как и гребной винт, может приводиться в движение различными способами, например, от поршневого двигателя или турбины. В экспериментах также использовались реактивные сопла на концах лопастей несущего винта .

Другие типы самолетов с двигателями

• самолетами с ракетными двигателями Время от времени экспериментировали с , а истребитель Messerschmitt Me 163 Komet даже участвовал в боевых действиях во Второй мировой войне. С тех пор они были ограничены исследовательскими самолетами, такими как North American X-15 , который отправился в космос, где воздушно-реактивные двигатели не могут работать (ракеты несут собственный окислитель). Ракеты чаще использовались в качестве дополнения к основной силовой установке, обычно для взлета с помощью ракеты тяжелонагруженных самолетов, а также для обеспечения возможности высокоскоростного рывка в некоторых гибридных конструкциях, таких как Saunders-Roe SR.53. .
• Орнитоптер получает тягу , взмахивая крыльями. Он нашел практическое применение в модели ястреба , который замораживал животных-жертв, чтобы их можно было поймать, а также в игрушечных птицах.

Проектирование и строительство

Самолеты проектируются с учетом многих факторов, таких как требования клиентов и производителей, протоколы безопасности , а также физические и экономические ограничения. Для многих типов самолетов процесс проектирования регулируется национальными органами по летной годности.

Ключевые части самолета обычно делятся на три категории:

• Конструкция » ( планер « ) включает в себя основные несущие элементы и сопутствующее оборудование, а также органы управления полетом.
• Двигательная установка (« силовая установка » ) (если на него подается питание) включает источник питания и связанное с ним оборудование, как описано выше.
• Авионика включает в себя электрические и электронные системы управления, навигации и связи.

Структура

Подход к проектированию конструкции широко варьируется в зависимости от типа самолета. Некоторые из них, например парапланы, состоят только из гибких материалов, которые действуют на растяжение и удерживают свою форму за счет аэродинамического давления. Воздушный шар аналогичным образом зависит от внутреннего давления газа, но под ним может быть подвешена жесткая корзина или гондола для перевозки полезного груза. В ранних самолетах, в том числе дирижаблях , часто использовалось гибкое легированное тканевое покрытие, обеспечивающее достаточно гладкую аэродинамическую оболочку, натянутую на жесткий каркас. В более поздних самолетах применялась технология полумонокока , при которой обшивка самолета была достаточно жесткой, чтобы выдерживать большую часть полетных нагрузок. В настоящем монококе не остается внутренней структуры.

Ключевые конструктивные элементы самолета зависят от того, какого он типа.

Воздушные шары

Main article: Aerostat

Типы легче воздуха характеризуются одной или несколькими газовыми камерами, обычно с несущей конструкцией из гибких тросов или жесткой рамой, называемой корпусом. К несущей конструкции также могут быть прикреплены другие элементы, такие как двигатели или гондола.

Аэродины

Схема планера AgustaWestland AW101 вертолета

Типы тяжелее воздуха характеризуются одним или несколькими крыльями и центральным фюзеляжем . Фюзеляж обычно также имеет хвостовое оперение или хвостовое оперение для обеспечения устойчивости и управления, а также шасси для взлета и посадки. Двигатели могут располагаться на фюзеляже или крыльях. У самолетов с неподвижным крылом крылья жестко прикреплены к фюзеляжу, а у винтокрылых - к вращающемуся вертикальному валу. В конструкциях меньшего размера иногда для части или всей конструкции используются гибкие материалы, удерживаемые на месте либо жесткой рамой, либо давлением воздуха. Неподвижные части конструкции составляют планер .

Власть

Основная статья: Движение

Источник движущей силы самолета обычно называется силовой установкой и включает в себя двигатель или мотор , воздушный винт или несущий винт (если таковые имеются), реактивные сопла и реверсоры тяги (если таковые имеются), а также аксессуары, необходимые для функционирования двигателя или мотора. (например: стартер , система зажигания , система впуска , система выпуска , топливная система , система смазки , система охлаждения двигателя и органы управления двигателем ).

Самолеты обычно имеют двигатели внутреннего сгорания ( поршневые). или турбина ) сжигание ископаемого топлива -- обычно бензина ( авиационного газа ) или топлива для реактивных двигателей . Очень немногие из них питаются от ракетной энергии , прямоточного воздушно- реактивного двигателя, электродвигателей , двигателей внутреннего сгорания других типов или других видов топлива. Очень немногие из них во время коротких полетов питались энергией человеческих мышц (например, Паутинный кондор ).

Авионика

Основная статья: Авионика

В состав авионики входят любые электронные системы управления полетом самолета и сопутствующее оборудование, включая электронные приборы кабины , системы навигации, радиолокации , мониторинга и связи .

Летные характеристики

Конверт полета

Основная статья: Конверт полета

Диапазон полета самолета относится к его утвержденным конструктивным возможностям с точки зрения воздушной скорости , коэффициента загрузки и высоты. Этот термин может также относиться к другим оценкам характеристик самолета, таким как маневренность. Когда с самолетом злоупотребляют, например, пикируя на слишком высокой скорости, говорят, что он вылетел за пределы допустимого диапазона , что считается безрассудным, поскольку оно вышло за пределы проектных ограничений, установленных производителем. Выход за пределы конверта может иметь известный результат, такой как флаттер или вход в невосстановимое вращение (возможные причины границы).

Диапазон

Boeing 777-200LR — один из самых дальнемагистральных авиалайнеров, способный совершить перелеты более чем на полмира.

Основная статья: Диапазон (аэронавтика)

Дальность — это расстояние, которое самолет может пролететь между взлетом и посадкой , ограниченное временем, в течение которого он может оставаться в воздухе.

Для самолета с двигателем предел времени определяется запасом топлива и скоростью его расхода.

Для самолета без двигателя максимальное время полета ограничено такими факторами, как погодные условия и выносливость пилота. Многие типы самолетов ограничены дневным светом, а воздушные шары ограничены запасом подъемного газа. Дальность можно рассматривать как среднюю скорость относительно земли, умноженную на максимальное время в воздухе.

Airbus A350-900ULR является одним из самых дальнемагистральных авиалайнеров.

Динамика полета

Основная статья: Динамика полета (самолеты)

Динамика полета — это наука об ориентации и управлении летательным аппаратом в трех измерениях. Три критических параметра динамики полета — это углы поворота вокруг трех осей транспортного средства которые проходят через центр тяжести , известные как тангаж , крен и , рыскание .

• Крен — это вращение вокруг продольной оси (эквивалентное крену или крену корабля), вызывающее движение законцовок крыла вверх-вниз, измеряемое углом крена или крена.
• Тангаж — это вращение вокруг горизонтальной оси вбок, вызывающее движение носа самолета вверх-вниз, измеряемое углом атаки .
• Рыскание — это вращение вокруг вертикальной оси, вызывающее движение носа из стороны в сторону, известное как боковое скольжение.

Динамика полета связана со стабильностью и контролем вращения самолета вокруг каждой из этих осей.

Стабильность

Хвостовое оперение Боинга 747-200

Неустойчивый самолет имеет тенденцию отклоняться от намеченной траектории полета, и поэтому им трудно управлять. Очень устойчивый самолет имеет тенденцию оставаться на траектории полета, и им трудно маневрировать. Поэтому для любой конструкции важно достичь желаемой степени устойчивости. С момента широкого распространения цифровых компьютеров конструкции все чаще становятся нестабильными по своей сути и полагаются на компьютеризированные системы управления для обеспечения искусственной стабильности.

Неподвижное крыло обычно нестабильно по тангажу, крену и рысканию. Для обеспечения устойчивости по тангажу и рысканью обычных конструкций неподвижного крыла требуются горизонтальные и вертикальные стабилизаторы . которые действуют аналогично перьям стрелы. Эти стабилизирующие поверхности обеспечивают равновесие аэродинамических сил и стабилизируют динамику полета по тангажу и рысканию. Они обычно устанавливаются на хвостовой части ( опере ), хотя в схеме «утка » основное кормовое крыло заменяет носовую часть «утка» в качестве стабилизатора тангажа. с тандемным крылом и Самолеты бесхвостки используют одно и то же общее правило для достижения устойчивости: кормовая поверхность является стабилизирующей.

Поворотное крыло обычно нестабильно по рысканию, поэтому требуется вертикальный стабилизатор.

Воздушный шар обычно очень стабилен по тангажу и крену благодаря тому, что полезная нагрузка подвешивается под центром подъемной силы.

Контроль

Поверхности управления полетом самолета позволяют пилоту управлять положением в полете и обычно являются частью крыла или установлены на соответствующей стабилизирующей поверхности или составляют ее единое целое с ней. Их разработка стала важнейшим достижением в истории самолетов, которые до этого момента были неуправляемыми в полете.

Инженеры аэрокосмической отрасли разрабатывают системы управления ориентацией (положением) транспортного средства относительно его центра масс . Системы управления включают в себя исполнительные механизмы, которые оказывают силы в различных направлениях и генерируют вращательные силы или моменты вокруг аэродинамического центра летательного аппарата и, таким образом, вращают летательный аппарат по тангажу, крену или рысканию. Например, момент тангажа — это вертикальная сила, приложенная на расстоянии вперед или назад от аэродинамического центра самолета, заставляющая самолет крениться вверх или вниз. Системы управления также иногда используются для увеличения или уменьшения сопротивления, например, для замедления самолета до безопасной скорости для приземления.

Две основные аэродинамические силы, действующие на любой самолет, — это подъемная сила, поддерживающая его в воздухе, и сопротивление, препятствующее его движению. Поверхности управления или другие методы также могут использоваться для прямого воздействия на эти силы, не вызывая вращения.

Воздействие на окружающую среду

Основная статья: Воздействие авиации на окружающую среду

Самолеты позволяют путешествовать на большие расстояния с высокой скоростью и в некоторых обстоятельствах могут быть более экономичным видом транспорта. Однако воздействие самолетов на окружающую среду и климат выходит за рамки соображений топливной эффективности . Они также относительно шумны по сравнению с другими видами путешествий, а самолеты, находящиеся на большой высоте, оставляют инверсионные следы , которые, как показывают экспериментальные данные, могут изменить погодные условия .

Использование для самолетов

Самолеты производятся в нескольких различных типах, оптимизированных для различных целей; военные самолеты , включающие не только боевые типы, но и многие типы самолетов поддержки, и гражданские самолеты , включающие все невоенные типы, экспериментальные и модельные.

Военный

Боинг B-17E в полете

Основная статья: Военный самолет

Военный самолет — это любой самолет, эксплуатируемый законными или повстанческими вооруженными силами любого типа. Военные самолеты могут быть как боевыми, так и небоевыми:

• Боевые самолеты — самолеты, предназначенные для поражения техники противника собственным вооружением. Боевые самолеты в целом делятся на истребители и бомбардировщики , а также несколько промежуточных типов, таких как истребители-бомбардировщики и штурмовики , включая ударные вертолеты .
• Небоевые самолеты не предназначены для боевых действий в качестве своей основной функции, но могут нести оружие для самообороны. Небоевые функции включают поиск и спасение, разведку, наблюдение, транспортировку, обучение и дозаправку в воздухе . Эти самолеты часто являются вариантами гражданских самолетов.

Большинство военных самолетов имеют двигатели тяжелее воздуха. Другие типы, такие как планеры и воздушные шары, также использовались в качестве военных самолетов; например, воздушные шары использовались для наблюдения во время Гражданской войны в США и Первой мировой войны , а военные планеры использовались во время Второй мировой войны для высадки десанта.

Гражданский

Agusta A109 Вертолет швейцарской воздушно-спасательной службы

Основная статья: Гражданская авиация

Гражданские самолеты делятся на коммерческие и общие типы, однако есть некоторые совпадения.

К коммерческим самолетам относятся типы, предназначенные для регулярных и чартерных рейсов авиакомпаний, перевозящих пассажиров, почту и другие грузы . Более крупными пассажироперевозочными типами являются авиалайнеры, крупнейшими из которых являются широкофюзеляжные самолеты . Некоторые из меньших типов также используются в авиации общего назначения , а некоторые из более крупных типов используются в качестве самолетов VIP .

Авиация общего назначения — это всеобъемлющий комплекс, охватывающий другие виды частного (когда пилоту не платят за время или расходы) и коммерческого использования, а также включающий широкий спектр типов воздушных судов, таких как бизнес-джеты (биджеты) , учебно-тренировочные самолеты , самодельные самолеты , планеры , боевые птицы и воздушные шары, и это лишь некоторые из них. Подавляющее большинство самолетов сегодня относятся к типам авиации общего назначения.

Экспериментальный

Основная статья: Экспериментальный самолет

Экспериментальный самолет — это самолет, который не был полностью проверен в полете или имеет специальный сертификат летной годности , который на языке США называется «экспериментальным сертификатом». Это часто означает, что самолет тестирует новые аэрокосмические технологии, хотя этот термин также относится к самолетам любительской постройки и комплектным самолетам, многие из которых основаны на проверенных конструкциях.

Модель самолета весом шесть граммов.

Модель

Основная статья: Модели самолетов

Модель самолета — это небольшой беспилотный тип, предназначенный для полетов ради развлечения, для статической демонстрации, аэродинамических исследований или для других целей. Масштабная модель — это точная копия более крупной конструкции.

См. также

Списки

• Ранние летающие машины
• Рекорд высоты полета
• Список самолетов
• Список гражданских самолетов
• Список истребителей
• Список отдельных самолетов
• Список больших самолетов
• Список авиационных, аэрокосмических и авиационных терминов

Темы

• Угон самолета
• Споттинг самолетов
• Управление воздушным движением
• Аэропорт
• Летающая машина
• Личный летательный аппарат
• Парашют с приводом
• Космический корабль
• Космический самолет

Ссылки

• Ганстон, Билл (1987). Аэрокосмический словарь Джейн, 1987 . Лондон, Англия: Jane's Publishing Company Limited. ISBN  978-0-7106-0365-4 .

Внешние ссылки

История

• Эволюция современных самолетов (НАСА). Архивировано 27 декабря 2007 года в Wayback Machine.
• Виртуальный музей
• Смитсоновский музей авиации и космонавтики - онлайн-коллекция, посвященная истории самолетов и космических кораблей.
• Удивительные ранние летающие машины. Архивировано 13 декабря 2009 года на Wayback Machine слайд-шоу Life . журнала

Информация

• Airliners.net
• Авиационный словарь - бесплатные авиационные термины, фразы и жаргоны
• нового ученого Авиационная страница