Самолеты

Авиалайнер Boeing 737 . является примером самолета с неподвижным крылом

Неподвижные крылья дельтавидного кайта не являются жесткими.

Самолет с неподвижным крылом тяжелее воздуха — это летательный аппарат , например самолет , который способен летать с использованием аэродинамической подъемной силы . Самолеты отличаются от вертолетов (у которых ротор, установленный на вращающемся валу, создает подъемную силу) и орнитоптеров (у которых крылья колеблются для создания подъемной силы). Крылья самолета не обязательно жесткие; Воздушные змеи, дельтапланы , самолеты с крылом изменяемой стреловидности и самолеты, использующие морфинг крыльев , все классифицируются как неподвижное крыло.

Планирующие самолеты, в том числе свободно летающие планеры и привязные воздушные змеи , могут использовать движущийся воздух для набора высоты. Самолеты с неподвижным крылом (самолеты), которые получают прямую тягу от двигателя, включают парапланы с двигателем , дельтапланы с двигателем и экранопланы . Большинство самолетов управляются пилотом , но некоторые из них являются беспилотными и управляются либо дистанционно , либо автономно.

История

Основные статьи: История авиации и ранние летательные аппараты.

Воздушные змеи

Воздушные змеи использовались примерно 2800 лет назад в Китае, где были доступны материалы для изготовления воздушных змеев. , воздушные змеи-листья могли запускаться и раньше на территории современного Сулавеси Судя по интерпретации наскальных рисунков на близлежащем острове Муна . По крайней мере, к 549 году нашей эры бумажные змеи летали, и, как записано в том году, бумажный змей использовался в качестве сообщения для спасательной миссии. Древние и средневековые китайские источники сообщают, что воздушные змеи использовались для измерения расстояний, проверки ветра, подъема людей, передачи сигналов и связи во время военных операций.

Дети запускают воздушного змея в Баварии , 1828 год , автор Иоганн Михаэль Вольц.

Истории о воздушных змеях были привезены в Европу Марко Поло в конце 13 века, а воздушные змеи были привезены моряками из Японии и Малайзии в 16 и 17 веках. Первоначально воздушные змеи считались диковинкой, но к XVIII и XIX векам они стали использоваться для научных исследований.

Планеры и приводные устройства

Считается, что около 400 г. до н.э. в Греции Архит спроектировал и построил первое самоходное летательное устройство, имеющее форму птицы и приводившееся в движение струей, вероятно, паровой, и, как говорят, пролетело около 200 м (660 футов). Эта машина могла быть приостановлена ​​во время полета.

Одна из первых попыток использования планеров была предпринята монахом 11-го века Эйлмером из Малмсбери , но она потерпела неудачу. В отчете 17 века говорится, что поэт 9 века Аббас ибн Фирнас предпринял аналогичную попытку, хотя ни в каких более ранних источниках это событие не упоминается.

Ле Брис и его планер Альбатрос II, фотография Надара , 1868 год.

В 1799 году сэр Джордж Кэли изложил концепцию современного самолета как самолета с неподвижным крылом и системами подъемной силы, движения и управления. Кэли строил и летал на моделях самолетов еще в 1803 году, а в 1853 году построил успешный пассажирский планер . В 1856 году француз Жан-Мари Ле Брис совершил первый полет с двигателем: его искусственный планер L'Albatros буксировал лошадь вдоль пляжа. В 1884 году американец Джон Дж. Монтгомери совершил управляемые полеты на планере, входящем в серию планеров, построенных им в период с 1883 по 1886 год. Другими авиаторами, совершившими подобные полеты в то время, были Отто Лилиенталь , Перси Пилчер и протеже Октава Шанюта .

В 1890-х годах Лоуренс Харгрейв провел исследование конструкции крыльев и разработал коробчатый воздушный змей , который поднимал вес человека. Его проекты получили широкое распространение. Он также разработал тип роторного авиационного двигателя, но не создал самолет с неподвижным крылом.

Моторизованный полет

Смотрите также: Авиация в эпоху пионеров

Сэр Хирам Максим построил корабль весом 3,5 тонны с размахом крыльев 110 футов (34 метра), оснащенный двумя паровыми двигателями мощностью 360 лошадиных сил (270 кВт), приводящими в движение два гребных винта. В 1894 году его машина была испытана с подвесными поручнями, чтобы предотвратить ее подъем. Испытания показали, что у него достаточно подъемной силы для взлета. Корабль оказался неуправляемым, и Максим отказался от работ на нем.

Райт Флайер III, пилотируемый Орвиллом Райтом над прерией Хаффман, 4 октября 1905 года.

Полеты братьев Райт в 1903 году на их Flyer I признаны Международной авиационной федерацией (FAI), органом по установлению стандартов и учету в области воздухоплавания , как «первый устойчивый и контролируемый полет на двигателе тяжелее воздуха». К 1905 году Wright Flyer III был способен осуществлять полностью управляемый и стабильный полет в течение длительного времени.

Сантос-Дюмона Самоходная 14-бис на старой открытке

В 1906 году бразильский изобретатель Альберто Сантос Дюмон спроектировал, построил и пилотировал самолет , который установил первый мировой рекорд, признанный Аэроклубом Франции , пролетев расстояние от 14 до 220 метров (720 футов) менее чем за 22 секунды. Полет был сертифицирован FAI.

Проект Блерио VIII 1908 года был ранней конструкцией самолета, имевшей современную моноплана конфигурацию тягача- . У него было подвижное хвостовое оперение, контролирующее как рыскание, так и тангаж, форма управления по крену, обеспечиваемая либо деформацией крыла, либо элеронами и управляемая пилотом с помощью джойстика и руля направления. Это был важный предшественник его более позднего самолета Bleriot XI, пересекавшего Ла-Манш , выпущенного летом 1909 года.

Летающая лодка Curtiss NC-4 после первого перелета через Атлантику в 1919 году, стоящая рядом с самолетом тяжелее воздуха.

Первая мировая война

Основная статья: Авиация в Первой мировой войне

Первая мировая война положила начало использованию самолетов в качестве оружия и наблюдательных платформ. Самая ранняя известная воздушная победа с использованием синхронного пулеметом вооруженного истребителя, , произошла в 1915 году, которым пилотировал немецкий Luftstreitkräfte лейтенант Курт Винтгенс . Появились асы-истребители ; величайшим (по числу воздушных побед) был Манфред фон Рихтгофен .

Олкок и Браун впервые пересекли Атлантику без остановок в 1919 году. Первые коммерческие рейсы совершились между Соединенными Штатами и Канадой в 1919 году.

Межвоенная авиация; «Золотой век»

Основная статья: Авиация между мировыми войнами

Так называемый Золотой век авиации произошел между двумя мировыми войнами, во время которого обновлялись интерпретации более ранних достижений. Инновации включают в себя Хьюго Юнкерса цельнометаллические планеры в 1915 году, которые привели к созданию многомоторных самолетов с размахом крыльев более 60 метров к началу 1930-х годов, принятие радиального двигателя преимущественно с воздушным охлаждением в качестве практической авиационной силовой установки наряду с V-12. авиационные двигатели с жидкостным охлаждением и более продолжительные полеты – как, например, самолет Vickers Vimy в 1919 году , за которым несколько месяцев спустя последовал трансатлантический полет ВМС США NC-4 ; кульминацией которого стал май 1927 года, когда Чарльз Линдберг совершил одиночный трансатлантический перелет на самолете « Дух Сент-Луиса», что стимулировало все более длительные попытки полета.

Вторая мировая война

Основная статья: Авиация во Второй мировой войне

Самолеты участвовали в крупнейших сражениях Второй мировой войны. Они были важным компонентом военных стратегий, таких как немецкий блицкриг или американские и японские авианосные кампании в Тихом океане.

Военные планеры были разработаны и использовались в нескольких кампаниях, но их эффективность была ограничена высоким уровнем потерь. Роторный змей Focke -Achgelis Fa 330 Bachstelze (Wagtail) 1942 года был известен тем, что использовался немецкими подводными лодками .

До и во время войны британские и немецкие конструкторы работали над реактивными двигателями . Первым реактивным самолетом , совершившим полет в 1939 году, был немецкий Heinkel He 178 . поступил первый действующий реактивный истребитель Messerschmitt Me 262 В 1943 году на вооружение немецких Люфтваффе . Позже во время войны британский Gloster Meteor поступил на вооружение, но так и не участвовал в боевых действиях - максимальная скорость полета для той эпохи достигала 1130 км / ч (700 миль в час), а в начале июля 1944 года был неофициально рекордный полет немецкой Me 163B V18. ракеты прототип истребителя.

Послевоенный

В октябре 1947 года Bell X-1 стал первым самолетом, превысившим скорость звука, на котором пилотировал Чак Йегер .

В 1948–49 самолеты перевозили припасы во время блокады Берлина . Новые типы самолетов, такие как B-52 , производились во время холодной войны .

Первый реактивный авиалайнер , De Havilland Comet , был представлен в 1952 году, за ним последовал советский Ту-104 в 1956 году. Боинг 707 , первый широко успешный коммерческий самолет, находился в коммерческой эксплуатации более 50 лет, с 1958 по 2010. Боинг 747 был самым большим пассажирским самолетом в мире с 1970 года, пока его не превзошел Airbus A380 в 2005 году. Самым успешным самолетом является Douglas DC-3 , средний двухмоторный пассажирский самолет, который находится в эксплуатации с 1936 года и до сих пор используется для прыжков с парашютом и других развлекательных полетов. Некоторые из тысяч версий нашли другое применение, например AC-47 , боевой корабль времен войны во Вьетнаме , который до сих пор используется в некоторых вооруженных силах.

Типы

Самолет/самолет

Основная статья: Самолет

Самолеты припаркованы на земле в Афганистане

Самолет (самолет или самолет) — летательный аппарат с неподвижным крылом, приводимый в движение тягой или реактивного двигателя воздушного винта . Самолеты бывают разных размеров, форм и конфигураций крыльев. Использование включает отдых, транспортировку товаров и людей, военные действия и исследования.

Гидросамолет

Основная статья: Гидросамолет

Гидросамолет (гидросамолет) способен взлетать и садиться (посаживаться) на воду. Гидросамолеты, которые также могут летать с суши, относятся к подклассу самолетов-амфибий . Гидросамолеты и амфибии делятся на две категории: поплавковые самолеты и летающие лодки .

• Поплавковый самолет похож на самолет наземного базирования. Фюзеляж не специализированный. Колеса заменены/покрыты поплавками , что позволяет кораблю оставаться на плаву при посадке на воду.
• — Летающая лодка гидросамолет с водонепроницаемым корпусом в нижних (подфюзеляжных) частях фюзеляжа. Фюзеляж приземляется, а затем опирается прямо на поверхность воды, удерживаемый на плаву корпусом. Ему не нужны дополнительные поплавки для обеспечения плавучести, хотя небольшие подкрыльевые поплавки или спонсоны, для его стабилизации можно использовать установленные на фюзеляже. Большие гидросамолеты обычно представляют собой летающие лодки, воплощающие в себе большинство классических конструкций самолетов-амфибий.

Моторизованные планеры

Основная статья: Планер с двигателем

Многие формы планера могут включать небольшую силовую установку. К ним относятся:

• Моторный планер - обычный планер или планер со вспомогательной силовой установкой, который можно использовать в полете для повышения летно-технических характеристик.
• Моторный дельтаплан — добавлен дельтаплан с силовой установкой.
• Парашют с приводом - парашют парапланного типа со встроенным планером, сиденьем, шасси и подвешенной под ним силовой установкой.
• Моторный параплан или парамотор – параплан с силовой установкой, подвешенной за пилотом.

Экраноплан

Основная статья: Экраноплан

Экраноплан (GEV) летает близко к местности, используя эффект земли – взаимодействие крыльев с поверхностью. Некоторые GEV при необходимости могут летать выше, вне зоны влияния земли (OGE) — они классифицируются как самолеты с двигателем.

Планер

Планер (планер) запускается лебедкой

Основная статья: Планер (самолет)

Планер — летательный аппарат тяжелее воздуха, для свободного полета которого не требуется двигатель. Планер — это планер с неподвижным крылом, предназначенный для парения — набора высоты с использованием восходящих потоков воздуха и длительных полетов.

Планеры в основном используются для отдыха, но нашли применение и в таких целях, как исследования аэродинамики, военные действия и восстановление космических кораблей.

Моторные планеры оснащены ограниченной силовой установкой для взлета или для увеличения продолжительности полета.

Как и в случае с самолетами, планеры бывают разных форм с разными крыльями, аэродинамической эффективностью, расположением пилота и органами управления.

Большие планеры чаще всего поднимаются в воздух с помощью буксира или лебедки . Военные планеры использовались в бою для доставки войск и техники, а специализированные — в атмосферных и аэродинамических исследованиях. Самолеты с ракетными двигателями и космические самолеты совершали посадку без двигателя, как на планере.

Планеры и планеры, используемые в планерном спорте, обладают высокой аэродинамической эффективностью. Наивысшее аэродинамическое качество составляет 70:1, хотя часто встречается 50:1. После взлета дополнительную высоту можно набрать за счет умелого использования поднимающегося воздуха. Осуществлены полеты на тысячи километров со средней скоростью более 200 км/ч.

Одним из небольших примеров планера является бумажный самолетик. Обычный лист бумаги довольно легко сложить в аэродинамическую форму; его малая масса по отношению к площади поверхности уменьшает необходимую подъемную силу для полета, позволяя ему планировать на некоторое расстояние.

Планеры и планеры имеют много общих элементов конструкции и аэродинамических принципов с самолетами с двигателем. Например, Horten H.IV представлял собой бесхвостый планер с летающим крылом , а с треугольным крылом орбитальный аппарат космического корабля «Шаттл» планировал на этапе спуска. Многие планеры используют те же поверхности управления и инструменты, что и самолеты.

Типы

Продолжительность: 21 секунда. 0:21

Видеоклип планера, пролетающего над префектурой Гунма, Япония.

Основное применение современных планеров – спорт и отдых.

Планер

Основная статья: Планер (планер)

Планеры были разработаны в 1920-х годах для развлекательных целей. Когда пилоты начали понимать, как использовать поднимающийся воздух, были разработаны планеры с высоким аэродинамическим качеством . Это позволило кораблю планировать к следующему источнику « подъемной силы », увеличивая дальность полета. Это привело к появлению популярного вида спорта - планеризма .

Ранние планеры изготавливались в основном из дерева и металла, которые позже были заменены композитными материалами, включающими стекло, углеродные или арамидные волокна. Чтобы минимизировать сопротивление , эти типы имеют обтекаемый фюзеляж и длинные узкие крылья с большим удлинением . Доступны одноместные и двухместные планеры.

Первоначально обучение проводилось короткими «прыжками» на основных планерах , у которых нет кабины и минимум инструментов. Поскольку вскоре после Второй мировой войны обучение проводится на двухместных планерах с двойным управлением, однако высокопроизводительные двухместные самолеты могут совершать длительные полеты. Первоначально для посадки использовались полозья, позже замененные колесами, часто убирающимися. Планеры, известные как моторные планеры, предназначены для полета без двигателя, но могут использовать поршневые , роторные , реактивные или электрические двигатели . Планеры классифицируются ФАИ для соревнований по классам для соревнований по планерам, главным образом, на основе размаха крыльев и закрылков.

Сверхлегкий планер «воздушное кресло» Goat 1

Класс сверхлегких планеров, в том числе некоторые из которых известны как планеры с микролифтом , а некоторые - как воздушные кресла, был определен FAI на основе веса. Они достаточно легкие, чтобы их можно было легко транспортировать, и в некоторых странах на них можно летать без лицензии. Сверхлегкие планеры имеют характеристики, аналогичные дельтапланам , но обеспечивают некоторую безопасность при столкновении, поскольку пилот может пристегнуться к вертикальному креслу внутри деформируемой конструкции. Посадка обычно осуществляется на одно или два колеса, что отличает эти летательные аппараты от дельтапланов. Большинство из них построены отдельными дизайнерами и любителями.

Военные планеры

, 1943 год. USAAF Waco CG-4 A

Военные планеры использовались во время Второй мировой войны для перевозки войск ( планёрной пехоты ) и тяжёлой техники в зоны боевых действий. Планеры буксировались в воздух и большую часть пути к цели транспортными самолетами, например, C-47 Dakota , или бывшими бомбардировщиками, которым была отведена второстепенная деятельность, например, Short Stirling . Преимущество перед десантниками заключалось в том, что можно было приземлить тяжелую технику и что войска быстро собирались, а не рассредоточивались по с парашютом зоне десантирования . Планеры считались одноразовыми и были изготовлены из недорогих материалов, таких как дерево, хотя некоторые из них использовались повторно. Ко времени Корейской войны транспортные самолеты стали больше и эффективнее, так что даже легкие танки можно было сбрасывать с парашютом, что привело к устаревшим планерам.

планеры

Даже после разработки самолетов с двигателем планеры продолжали использоваться для авиационных исследований . было Гибкое крыло НАСА «Паресев Рогалло» разработано для исследования альтернативных методов спасения космического корабля. Хотя от этой заявки отказались, гласность вдохновила любителей адаптировать аэродинамический профиль с гибким крылом для дельтапланов.

Первоначальные исследования многих типов самолетов, в том числе летающих крыльев и несущих тел, также проводились с использованием прототипов без двигателя.

Дельтаплан

Дельтапланеризм

Дельтаплан планерный — это летательный аппарат , в котором пилот подвешен на ремнях безопасности, подвешенных к раме планера , и осуществляет управление, перемещая вес тела относительно рамы управления. Дельтапланы обычно изготавливаются из крыльев из алюминиевого сплава или композитного тканевого каркаса. Пилоты могут парить часами, набирать тысячи метров высоты в восходящих потоках тепла , выполнять фигуры высшего пилотажа и планировать по пересеченной местности на сотни километров.

Параплан

Параплан — легкий, свободно летающий, запускаемый с ног планер, не имеющий жесткого корпуса. Пилот подвешивается на ремнях под полым тканевым крылом, форма которого определяется стропами подвески. Воздух поступает через вентиляционные отверстия в передней части крыла и аэродинамические силы воздуха, проходящего снаружи, приводят в действие корабль. Полеты на параплане чаще всего являются развлекательным занятием.

Беспилотные планеры

Бумажный самолет — это игрушечный летательный аппарат (обычно планер), сделанный из бумаги или картона.

Модели самолетов-планеров — это модели самолетов, в которых используются легкие материалы, такие как полистирол и пробковое дерево . Конструкции варьируются от простых самолетов-планеров до точных масштабных моделей , некоторые из которых могут быть очень большими.

Планирующие бомбы - это бомбы с аэродинамическими поверхностями, позволяющими летать по планирующей, а не по баллистической траектории. Это позволяет противостоящим самолетам атаковать цель на расстоянии.

Кайт

Воздушный змей в полете

Основная статья: Кайт

См. Также: Роторный змей.

Воздушный змей — это привязанный летательный аппарат, удерживаемый в воздухе ветром, обдувающим его крыло(а). Высокое давление под крылом отклоняет поток воздуха вниз. Это отклонение создает горизонтальное сопротивление в направлении ветра. Результирующему вектору силы, создаваемому компонентами подъемной силы и силы сопротивления, противодействует натяжение троса .

Воздушные змеи в основном используются в развлекательных целях, но имеют множество других применений. Ранние пионеры, такие как братья Райт и Дж. У. Данн, иногда управляли самолетом как воздушным змеем, чтобы подтвердить его летные характеристики, прежде чем добавлять двигатель и органы управления полетом.

Приложения

Китайский змей-дракон длиной более ста футов, который летал на фестивале воздушных змеев в Беркли, штат Калифорния , в 2000 году.

Военный

Воздушные змеи использовались для подачи сигналов, доставки боеприпасов и для наблюдения , поднимая наблюдателя над полем боя и используя воздушный змей для аэрофотосъемки .

и

Воздушные змеи использовались в научных целях, например, в знаменитом эксперименте Бенджамина Франклина, доказывающем, что молния — это электричество . Воздушные змеи были предшественниками традиционных самолетов и сыграли важную роль в развитии первых летательных аппаратов. Александр Грэм Белл экспериментировал с большими воздушными змеями, поднимающими человека , как и братья Райт и Лоуренс Харгрейв . Воздушные змеи сыграли историческую роль в подъеме научных инструментов для измерения атмосферных условий с целью прогнозирования погоды .

Радиоантенны и световые маяки

Воздушные змеи можно использовать для перевозки радиоантенн. Этот метод был использован для приема станции первой трансатлантической передачи Маркони . Прикрепленные аэростаты могут быть более удобными для таких экспериментов, поскольку антенны на воздушном змее требуют сильного ветра, который не всегда доступен при наличии тяжелого оборудования и заземляющего проводника.

Воздушных змеев можно использовать для переноски источников света, таких как световые палочки или фонари на батарейках.

Кайтовая тяга

Кайт с четырьмя стропами, обычно используемый в качестве источника энергии для кайтсерфинга.

Воздушных змеев можно использовать для перетаскивания людей и транспортных средств по ветру. Эффективные воздушные змеи типа фольги, такие как силовые, также могут использоваться для плавания против ветра по тем же принципам, что и другие парусные суда, при условии, что боковые силы на земле или в воде перенаправляются, как в случае с килями, центральными бортами, колесами и ледяные лопатки традиционного парусного судна. За последние два десятилетия кайтсерфинг стали популярны такие виды спорта, как , кайт-багги , кайтбординг , катание на лодках и кайтсерфинг. Сноукайтинг также популярен.

Кайтовый парусный спорт открывает несколько возможностей, недоступных в традиционном парусном спорте:

• Скорость ветра выше на больших высотах.
• Воздушными змеями можно маневрировать динамично, что значительно увеличивает доступную силу.
• Механические конструкции не нужны, чтобы противостоять изгибающим силам; транспортные средства/корпуса могут быть легкими или уничтоженными.

Производство электроэнергии

См. Также: Лестничная мельница и энергия высотного ветра.

В рамках научно-исследовательских проектов исследуются возможности использования воздушных змеев на большой высоте для выработки электроэнергии.

Культурное

Фестивали воздушных змеев — популярный вид развлечения во всем мире. Они включают в себя местные мероприятия, традиционные фестивали и крупные международные фестивали.

Дизайны

Дельта (треугольный) воздушный змей

Поезд связанных воздушных змеев

• Шорты с воздушным змеем
• Поклоненный воздушный змей , например Роккаку
• Сотовый или коробчатый воздушный змей
• Чапи-чапи
• Дельта-кайт
• Фойл , парафойл или луковый змей
• Ангел-коршун тоже увидел луну.
• Тетраэдрический воздушный змей

Типы

Основная статья: Типы воздушных змеев

• Воздушный змей из пенополистирола
• Боевой змей
• Крытый воздушный змей
• Надувной однолинейный змей
• В Кито
• Воздушный змей, поднимающий человека
• Рогалло-парашютный змей
• Каскадерский (спортивный) воздушный змей
• Водный змей

Характеристики

IAI Heron — беспилотный летательный аппарат (БПЛА) двухбалочной конфигурации.

Планер

Основная статья: Планер

Конструктивным элементом самолета является планер. Он варьируется в зависимости от типа самолета, назначения и технологии. Ранние планеры изготавливались из дерева с тканевым покрытием крыльев. Когда стали доступны двигатели для полетов с приводом, их крепления стали изготавливаться из металла. По мере увеличения скорости металл становился все более распространенным, пока к концу Второй мировой войны цельнометаллические (и стеклянные) самолеты не стали обычным явлением. В наше время композиционные материалы стали более распространенными.

К типичным конструктивным элементам относятся:

• Одно или несколько преимущественно горизонтальных крыльев, часто с аэродинамическим поперечным сечением. Крыло отклоняет воздух вниз по мере движения самолета вперед, создавая подъемную силу, поддерживающую его в полете. Крыло также обеспечивает боковую устойчивость, позволяющую удерживать самолет в горизонтальном положении в устойчивом полете. Другие функции — хранить топливо и монтировать двигатели.

Ан -225 «Мрия» , самый большой самолет в мире, мог нести 250-тонную полезную нагрузку, имел два вертикальных стабилизатора.

• Фюзеляж аэродинамически , обычно длинный, тонкий корпус, обычно с коническими или закругленными концами, чтобы сделать его форму скользкой . Фюзеляж присоединяется к остальным частям планера и содержит полезную нагрузку и летательные системы.
• Вертикальный стабилизатор или киль представляет собой жесткую поверхность, установленную в задней части самолета и обычно выступающую над ней. самолета Киль стабилизирует рыскание (поворот влево или вправо) и устанавливает руль направления , который управляет его вращением вдоль этой оси.
• Горизонтальный стабилизатор , обычно установленный в хвостовой части рядом с вертикальным стабилизатором. самолета Горизонтальный стабилизатор используется для стабилизации тангажа (наклон вверх или вниз) и на нем установлены рули высоты , обеспечивающие управление тангажем.
• Шасси — набор колес, полозьев или поплавков, поддерживающих самолет, пока он не находится в полете. На гидросамолетах нижняя часть фюзеляжа или поплавки (понтоны) поддерживают его на воде. На некоторых самолетах шасси убирается во время полета, чтобы уменьшить лобовое сопротивление.

Крылья

Крылья самолета представляют собой статичные плоскости, простирающиеся по обе стороны от самолета. Когда самолет движется вперед, воздух обтекает крылья, форма которых создает подъемную силу.

Структура

Воздушные змеи, некоторые легкие планеры и самолеты имеют гибкие поверхности крыльев, которые натянуты поперек рамы и становятся жесткими за счет подъемной силы, действующей на них потоком воздуха. Более крупные самолеты имеют жесткие поверхности крыльев.

Будь то гибкие или жесткие, большинство крыльев имеют прочную раму, придающую им форму и передающую подъемную силу с поверхности крыла на остальную часть самолета. Основными элементами конструкции являются один или несколько лонжеронов, идущих от корня к законцовке, и нервюры, идущие от передней (передней) к задней (задней) кромке.

Основные компоненты жесткого крыла.

Ранние авиационные двигатели имели небольшую мощность, а малый вес имел решающее значение. Кроме того, ранние секции аэродинамического профиля были тонкими и не могли поддерживать прочную раму. До 1930-х годов большинство крыльев были настолько хрупкими, что к ним добавлялись внешние распорки и тросы. По мере увеличения мощности двигателя крылья можно было сделать достаточно тяжелыми и прочными, чтобы отпала необходимость в распорках. Такое нерасчалочное крыло называется свободнонесущим .

Конфигурация

Основные статьи: Конфигурация крыла и крыло

Захваченный моноплан Morane-Saulnier L с зонтиком на проволочных подкосах.

Количество и форма крыльев широко варьируются. В некоторых конструкциях крыло сочетается с фюзеляжем, тогда как чаще встречаются левое и правое крылья, разделенные фюзеляжем.

Иногда использовалось больше крыльев, например трехкрылый триплан времен Первой мировой войны. Четырехкрылые квадрупланы и другие конструкции многопланов не имели большого успеха.

Большинство самолетов представляют собой монопланы с одним или двумя параллельными крыльями. Бипланы и трипланы располагают одно крыло над другим. Тандемные крылья помещают одно крыло позади другого, возможно, соединяясь на концах. Когда в 1920-х и 1930-х годах доступная мощность двигателя увеличилась и распорки больше не требовались, наиболее распространенной формой стал нерасчалочный или консольный моноплан.

Форма в плане — это форма, если смотреть сверху/снизу. Для обеспечения аэродинамической эффективности крылья прямые, с большим размахом, но короткой хордой (большое удлинение ). Чтобы быть конструктивно эффективным и, следовательно, легким, размах крыльев должен быть как можно меньшим, но иметь достаточную площадь для обеспечения подъемной силы.

Для перемещения на околозвуковых скоростях крылья изменяемой геометрии меняют ориентацию, наклоняясь назад, чтобы уменьшить сопротивление от сверхзвуковых ударных волн. Крыло изменяемой стреловидности трансформируется из эффективной прямой конфигурации для взлета и посадки в стреловидную конфигурацию с низким сопротивлением для высокоскоростного полета. Испытывались и другие формы изменяемой формы плана, но ни одна из них не вышла за пределы стадии исследований. Стреловидное крыло представляет собой прямое крыло, стреловидное назад или вперед.

Два прототипа Dassault Mirage G , один со стреловидным крылом (вверху)

Дельта -крыло имеет треугольную форму и служит различным целям. Как гибкое крыло Рогалло , оно обеспечивает стабильную форму под действием аэродинамических сил и часто используется для воздушных змеев и других сверхлегких летательных аппаратов. Он способен развивать сверхзвук, сочетая высокую прочность с низким сопротивлением.

Крылья обычно полые и служат также топливными баками. Они оснащены закрылками , которые позволяют крылу увеличивать/уменьшать сопротивление/подъемную силу при взлете и посадке, а также, действуя в противовес, менять направление.

Фюзеляж

Основная статья: Фюзеляж

Фюзеляж обычно длинный и тонкий, обычно с коническими или закругленными концами, что делает его форму аэродинамически гладкой. Большинство самолетов имеют одинарный фюзеляж. Другие могут иметь несколько фюзеляжей, или фюзеляж может быть оснащен балками по обе стороны от хвостовой части, чтобы можно было использовать крайнюю заднюю часть фюзеляжа.

В фюзеляже обычно находится летный экипаж , пассажиры, груз, а иногда и топливо и двигатель(и). В планерах обычно нет топлива и двигателей, хотя в некоторых вариантах, таких как моторные планеры и ракетные планеры, они используются для временного или дополнительного использования.

Пилоты пилотируемых коммерческих самолетов управляют ими из кабины внутри фюзеляжа, обычно расположенной в передней / верхней части, оснащенной органами управления, окнами и приборами, отделенной от пассажиров безопасной дверью. В небольших самолетах пассажиры обычно сидят позади пилота(ов) в кабине. Иногда пассажир может сидеть рядом с пилотом или перед ним. Более крупные пассажирские самолеты имеют отдельную пассажирскую кабину или иногда каюты, которые физически отделены от кабины.

У самолетов часто есть два или более пилотов, один из которых находится под общим командованием («пилот»), а другой — «вторые пилоты». На более крупных самолетах штурман обычно также сидит в кабине. На некоторых военных или специализированных самолетах в кабине могут находиться и другие члены летного экипажа.

Крылья против тел

Летающее крыло

Основная статья: Летающее крыло

Произведенный в США B-2 Spirit , стратегический бомбардировщик способный выполнять межконтинентальные миссии, имеет конфигурацию «летающее крыло».

Летающее крыло — это бесхвостый летательный аппарат , не имеющий отдельного фюзеляжа , внутри которого размещаются экипаж, полезная нагрузка и оборудование.

Конфигурация летающего крыла широко изучалась в 1930-х и 1940-х годах, в частности, Джеком Нортропом и Честоном Л. Эшельманом в США, а также Александром Липпишем и братьями Хортен в Германии. После войны на основе концепции летающего крыла были основаны многочисленные экспериментальные разработки. Общий интерес продолжался и в 1950-е годы, но конструкции не давали большого преимущества в дальности полета и создавали технические проблемы. Летающее крыло наиболее практично для конструкций в диапазоне малых и средних скоростей и вызывает постоянный интерес как конструкция тактического авиалайнера .

Интерес к летающим крыльям вновь возник в 1980-х годах из-за их потенциально низкой радиолокационной эффективности . Технология «Стелс» основана на формах, которые отражают радиолокационные волны только в определенных направлениях, что затрудняет их обнаружение. Northrop B-2 Spirit Этот подход в конечном итоге привел к созданию бомбардировщика- невидимки (на фото). Аэродинамика летающего крыла не является главной заботой. управления с компьютерным управлением Системы дистанционного компенсировали многие аэродинамические недостатки, позволив создать эффективный и стабильный самолет дальнего действия.

крыла

Основная статья: Смешанное крыло

Компьютерная модель Boeing X-48.

Самолеты со смешанным корпусом крыла имеют уплощенный корпус в форме аэродинамического профиля, который создает большую часть подъемной силы, позволяющей ему оставаться в воздухе, а также отдельные и отдельные конструкции крыльев, хотя крылья сливаются с корпусом.

Самолеты со смешанным крылом сочетают в себе конструктивные особенности фюзеляжа и летающего крыла. Предполагаемые преимущества подхода со смешанным корпусом крыла - это эффективные крылья с высокой подъемной силой и широкий корпус аэродинамической формы. Это позволяет всему аппарату способствовать созданию подъемной силы с потенциально повышенной экономией топлива.

Подъемный кузов

компании Martin Aircraft Company X-24 был построен в рамках экспериментальной военной программы США 1963–1975 годов.

Основная статья: Подъемный кузов

Подъемное тело — это конфигурация, в которой тело создает подъемную силу . В отличие от летающего крыла , которое представляет собой крыло с минимальным обычным фюзеляжем или вообще без него , несущее тело можно рассматривать как фюзеляж с небольшим количеством обычного крыла или вообще без него. В то время как летающее крыло стремится максимизировать крейсерскую эффективность на дозвуковых скоростях за счет устранения ненесущих поверхностей, несущие тела обычно минимизируют сопротивление и структуру крыла для дозвукового, сверхзвукового и гиперзвукового полета или космического корабля входа в атмосферу . Все эти режимы полета создают проблемы для стабильности полета.

Несущие тела были основной областью исследований в 1960-х и 1970-х годах как средство создания небольших и легких пилотируемых космических кораблей. Для проверки этой концепции США построили ракетные самолеты с подъемным корпусом, а также несколько возвращаемых аппаратов ракетного базирования. Интерес угас, поскольку ВВС США потеряли интерес к пилотируемому полету, и основные разработки закончились в процессе проектирования космического корабля "Шаттл" , когда стало ясно, что фюзеляжи сложной формы затрудняют установку топливных баков.

Оперение и носовая часть

Основные статьи: Оперение и Канард (аэронавтика)

Классическое профильное крыло неустойчиво в полете. Самолеты с гибким крылом часто полагаются на якорный трос или вес пилота, висящего под ним, чтобы поддерживать правильное положение. В некоторых свободно летающих типах используется адаптированный устойчивый аэродинамический профиль или другие механизмы, включая электронную искусственную устойчивость.

Для достижения дифферента, устойчивости и управляемости большинство типов самолетов имеют оперение, состоящее из киля и руля направления, которые действуют горизонтально, а также хвостового оперения и руля высоты, которые действуют вертикально. Это настолько распространено, что известно как традиционная планировка. Иногда вдоль хвостового оперения располагаются два или более киля.

Канарды на Saab Viggen

Некоторые типы имеют горизонтальную носовую часть « утка » впереди основного крыла, а не позади него. Эта носовая часть может способствовать балансировке, устойчивости или управлению самолетом или нескольким из них.

Органы управления самолетом

Управление воздушным змеем

Воздушные змеи управляются одним или несколькими тросами.

Органы управления свободно летающим самолетом

Основная статья: Система управления полетом самолета

Планеры и самолеты имеют сложные системы управления, особенно если они пилотируемые.

Кабина типичного легкого самолета ( Cessna 150 M) с штурвалами управления.

Органы управления позволяют пилоту управлять самолетом в воздухе и на земле. Обычно это:

• Рычаг джойстик или управляет вращением самолета вокруг осей тангажа и крена. Коромысло напоминает руль. Пилот может наклонить самолет вниз, нажав на штурвал или джойстик, и наклонить самолет вверх, потянув за него. Перекат самолета осуществляется поворотом штурвала в направлении желаемого крена или наклоном джойстика в этом направлении.
• Педали руля направления управляют вращением самолета вокруг оси рыскания. Две педали поворачиваются так, что при нажатии одной вперед другая движется назад, и наоборот. Пилот нажимает правую педаль руля направления, чтобы самолет отклонился вправо, и нажимает левую педаль, чтобы самолет отклонился влево. Руль направления используется в основном для балансировки самолета при поворотах или для компенсации ветра или других эффектов, которые толкают самолет вокруг оси рыскания.
• На типах с двигателем - устройство управления остановкой двигателя (например, отключение топлива) и, обычно, рычаг дроссельной заслонки или тяги и другие элементы управления, такие как управление топливной смесью (для компенсации изменений плотности воздуха с изменением высоты).

Другие общие элементы управления включают в себя:

• Рычаги закрылков , служащие для управления положением отклонения закрылков на крыльях.
• Рычаги спойлеров , служащие для управления положением интерцепторов на крыльях, а также для включения их автоматического раскрытия в самолетах, предназначенных для их раскрытия при приземлении. Спойлеры уменьшают подъемную силу при посадке.
• Органы управления триммером , которые обычно имеют форму ручек или колесиков и используются для регулировки триммирования по тангажу, крену или рысканью. Они часто соединяются с небольшими аэродинамическими профилями на задней кромке рулей и называются «триммерами». Триммер используется для уменьшения давления на силы управления, необходимого для поддержания устойчивого курса.
• На колесных типах тормоза используются для замедления и остановки самолета на земле, а иногда и для разворотов на земле.

Судно может иметь два сиденья пилота с двойным управлением, что позволяет двоим работать по очереди.

Система управления может обеспечивать полную или частичную автоматизацию, например автопилот , выравниватель крыла или систему управления полетом . Беспилотный летательный аппарат не имеет пилота и управляется дистанционно или с помощью гироскопов, компьютеров/датчиков или других форм автономного управления.

Приборы кабины

На пилотируемых самолетах приборы предоставляют пилотам информацию, включая полет , двигатели , навигацию , связь и другие системы самолета, которые могут быть установлены.

Шесть основных летных инструментов.
Верхний ряд (слева направо): указатель воздушной скорости, указатель ориентации, высотомер.
Нижний ряд (слева направо): координатор поворота, указатель курса, указатель вертикальной скорости.

Шесть основных инструментов, иногда называемых пакетом из шести инструментов:

• Индикатор воздушной скорости (ASI) показывает скорость, с которой самолет движется в воздухе.
• Указатель ориентации (AI), иногда называемый искусственным горизонтом, указывает точную ориентацию самолета вокруг его осей тангажа и крена .
• Высотомер . показывает высоту или высоту самолета над средним уровнем моря (AMSL)
• Индикатор вертикальной скорости (VSI), или вариометр, показывает скорость, с которой самолет поднимается или снижается .
• Индикатор курса (HI), иногда называемый гироскопом направления (DG), показывает магнитному компасу ориентацию фюзеляжа по влияют . На направление ветровые условия и магнитное склонение .
• Координатор поворота управлять самолетом (TC), или индикатор поворота и крена, помогает пилоту скоординировано при повороте.

Другие инструменты кабины включают в себя:

• для Двусторонняя радиосвязь обеспечения связи с другими самолетами и диспетчерской службой воздушного движения .
• Индикатор горизонтальной ситуации (HSI) указывает положение и движение самолета, если смотреть сверху, относительно земли, включая курс/курс и другую информацию.
• Приборы, показывающие состояние двигателей самолета ( рабочая скорость , тяга , температура и другие переменные).
• Комбинированные системы отображения, такие как основные пилотажные дисплеи или навигационные средства .
• Информационные дисплеи, такие как бортовые метеорологические радары .
• Радиопеленгатор (RDF ) для указания направления одному или нескольким радиомаякам, который можно использовать для определения положения самолета.
• Система спутниковой навигации (satnav), обеспечивающая точное местоположение.

Некоторые или все эти инструменты могут отображаться на дисплее компьютера и управляться с помощью прикосновений, как на телефоне.

См. также

• Механик полета самолета
• Авиалайнер
• Авиация
• Авиация и окружающая среда
• История авиации
• Топливная эффективность
• Список рекордов высоты, достигнутых разными типами самолетов
• Скорость маневрирования
• Винтокрылая машина

Ссылки

Примечания

• В 1903 году, когда братья Райт использовали слово «самолет» ( британский английский термин, который также может означать самолет в американском английском ) означало крыло, а не весь самолет. См. текст их патента. Патент 821393 - Патент братьев Райт на «Летающую машину».

Библиография

• Блатнер, Дэвид. Книга о полетах: все, что вы когда-либо задумывались о полетах на самолетах . ISBN   0-8027-7691-4

Внешние ссылки

• Центр самолетов
• Airliners.net
• Aerospaceweb.org
• Как работают самолеты – Howstuffworks.com
• Веб-сайт Смитсоновского национального музея авиации и космонавтики «Как все летает»
• «Прыжки и полеты - перекличка ранних взлетов с двигателем», 1959 года. о полетах статья