Что можно совершить на летательном аппарате
Персональные летательные аппараты. Понять и подождать
Последние 20 лет появляются интересные пилотируемые сверхлегкие летательные аппараты нетрадиционных схем – это квадракоптеры, гексокоптеры и пр. Они разрабатываются как машины для транспортировки людей или средство для полета в свое удовольствие. Это поиск новых решений, применение новых технологий, другими словами, естественный процесс развития легкой авиации.
Конструкторы стремятся создать компактный летательный аппарат, обеспечивающий простой доступ к небу с небольших площадок. К их особенностям я бы отнес:
Официально термин Персональный летательный аппарат (Personal air vehicle) был введен NASA в 2003 г. и предполагал предоставление быстрого транспортного решения клиенту «от двери до двери». Такой аппарат по мнению NASA должен был способен ездить по дорогам как автомобиль и летать, используя небольшие аэродромы или просто подходящие площадки.
Требования к персональному летательному аппарату от NASA (2003г).
Транспортные проблемы мегаполисов, а также мечта о полете со двора собственного дома, заставляли изобретателей развивать направление персонального авиатранспорта.
Семьдесят лет спустя, компания Airbus представила концепт городской модульной транспортной системы.
Надо отметить, что за семьдесят лет мир не увидел ни одной серийной машины, которую можно было бы отнести к персональном летательным аппаратам. Если убрать требование возможности передвижения по дорогам как автомобиль, к таким аппаратам с натяжкой можно отнести легкие вертолеты.
Но вертолеты не стали массовым «летающим такси». Прежде всего, отпугивает высокая стоимость предложения. Массовому потребителю это не по карману. Рынку нужны более дешевые решения.
Создание экономичного ЛА вертикального взлета с автономной системой управления может дать следующие преимущества:
Начнем с машин, которые я отнес бы к снарядам для активного отдыха.
1.1. GEN H-4
В 2000 году японская корпорация GEN Corporation представила ультралегкий вертолет соосной схемы. Силовая установка состоит из четырех двухцилиндровых двигателей. Отказ двух двигателей позволяет совершить безопасную посадку. Управление шагом винта (как общим, так и циклическим) не предусмотрено. Фактически, несущий винт – это воздушный винт неизменяемого шага. Управление вертолетом – балансирное.
1.2. Martin Jetpack
Новозеландская компания Martin Aircraft в 2008 году представила, пожалуй, единственный, на сегодняшний день, персональный аппарат вертикального взлета, готовый к серийному производству. Работа над проектом идет уже более 35 лет.
1.3. Aerofex Aero-X
Управление аппаратом происходит при помощи отклонения потока за воздушными винтами, для чего используется направляющий аппарат на выпускном отверстии кольцевых каналов.
Высота полета искусственно ограничена 3 метрами, для спасения пилота при столкновении с землей аппарат оснащен воздушными подушками.
1.4. Flyboard Air
Пожалуй один из самых компактных индивидуальных летательных аппаратов разработал Фрэнк Запата со своей командой — Flyboard Air.
1.5. ArcaBoard
Летающая доска от компании Arca space corporation оснащена 36 электромоторами с вентиляторами в кольцевых каналах, питание осуществляется от аккумуляторов.
2.1. CH-7 Kompress
(добавлен для сравнения) 
Итальянская компания Helisport в 1996 году приступила к серийному производству ультролегкого вертолета CH-7 «Kompress Charle». Плотная тандемная компоновка кабины малого миделя обеспечивает хорошие скоростные характеристики и дальность полета. На сегодняшний день изготовлено более 330 машин.
2.2. Volocopter VC200
Немецкие авиастроители из компании E-volo разработали двухместный мультикоптер оснащенный 18 независимыми электродвигателями с воздушными винтами неизменяемого шага.
Управляется аппарат за счет изменения оборотов двигателей. Система управления автоматически поддерживает заданные параметры полета, управляя индивидуальной скоростью вращения каждого двигателя.
2.3. Ehang 184
Китайская компания Ehang занимается разработкой одноместной электрической машины, напоминающей увеличенный квадрокоптер. По задумке создателей, это должен быть полностью автономный летательный аппарат (autonomous aerial vehicle), пассажиру остается просто указать пункт прибытия, весь полет от взлета до посадки обеспечит бортовая система управления.
Летательный аппарат перемещается, используя тягу четырех соосных воздушных винтов неизменяемого шага. Управление осуществляется за счет изменения скорости вращения каждого из восьми независимых электродвигателей.
Сравнение
Ниже представлено сравнение перечисленных аппаратов с вертолетом. Сравнение проводилось по 3 критериям:
Выводы
1. Вертикальный взлет
Вертикально взлетающая машина с топливной эффективностью самолета позволит завоевать рынок ближних авиаперевозок. Однако, представленные ЛА очень далеки по летным характеристикам даже от классического вертолета.
На сегодняшний день нет конструктивного решения, позволяющего осуществлять вертикальный взлет, посадку и быть эффективнее вертолета.
небольшое отступление
Тут выглядит интересным демонстрационный образец, представленный агентством DARPA. Вертикально взлетающий аппарат XV-24A с поворотным крылом и разнесенной электрической двигательной установкой.
По заявлению разработчиков, эта машина будет эффективнее вертолета на 25…50% (имеется ввиду топливная эффективность). Импеллеры, разнесенные по длине крыла, позволяют управлять циркуляцией потока, а также препятсвуют срыву потока на больших углах атаки. Электропитание осуществляется от генератора на газотурбинном двигателе.
2. Источник питания
Появившиеся электрические двигатели (и контроллеры) с низкой удельной мощностью и возросшая энергоемкость аккумуляторов позволяют создавать полностью электрические машины. Однако, по экспертной оценке (работа проведена коллегами, не публиковалась), при увеличении энергоемкости аккумуляторов в 25-30 раз на единицу массы и снижении стоимости расходования ресурса батареи в 1,5-3 раза, по сравнению с сегодняшними показателями, применение полностью электрической транспортной авиации станет экономически оправданным. Так что, пока это вопрос неблизкого будущего.
Для примера, электрический самолет Airbus E-FAN созданный в 2014 г., имеет дальность полета около 150 км, тогда как его бензиновый одноклассник Cessna 150 летает на дальность 680 км.
3. Компактность
Создание компактного ЛА коммерчески оправдано — это небольшие размеры площадки для взлета и посадки, небольшая площадь для хранения и пр. Но, как можно видеть из сравнительной таблицы выше, замена несущего винта несколькими меньшего диаметра существенно снижает кпд двигательной установки и как следствие, приводит к падению дальности.
4. Автономное управление
Современный автопилот в связке с наземной инфраструктурой позволяет автоматизировать все этапы полёта.
Можно предположить, что система управления, обеспечивающая построение маршрута, управление ЛА, и даже подбор площадки для посадки могла бы быть построена в уже в ближайшее время.
В статье описано текущее положение дел. Технологии еще не созрели для создания персонального летательного аппарата, к которому проявит интерес массовый рынок. Возможно, потребуются десятилетия. Но, представленные аппараты вполне могут использоваться для развлечения или решения специальных задач, если не принимать во внимание их стоимость.
Про планеры
Аэропоезд из Ан-2 и двух Блаников на фалах
Марина Мытрова
Что такое планер?
Это летательный аппарат тяжелее воздуха, но при этом не имеющий двигательной установки. Он поддерживается в полёте за счёт аэродинамической подъёмной силы, создаваемой на крыле набегающим потоком воздуха и вместо маршевой силы двигателя использует гравитацию. В общем, планер превращает свою потенциальную энергию (высоту) в кинетическую (скорость) и наоборот. А ещё за счёт своего небольшого веса и больших крыльев может использовать восходящие воздушные потоки как лифт, чтобы пополнить запас потенциальной энергии.
Зачем они нужны?
На заре развития планеризма задача была одна – удержать безмоторный летательный аппарат тяжелее воздуха в полёте в течение более-менее продолжительного времени. Потом уже стали разбираться – а зачем? Задачи для планеров придумали такие:
А покататься?
Учебные планеры – двухместные, поэтому позволяют катать пассажиров. Такое развлечение дешевле, чем полёт на спортивном самолёте (ценник за ознакомительный полёт от 4000 рублей, основная составляющая цены – это стоимость буксировки самолётом). Посадка тандемом, один за другим. Спереди в кабине садится пассажир, сзади – инструктор. Задача катающегося – без разрешения ничего в кабине не трогать. Ну и вовремя предупредить, если укачало и хочется на землю.
Приятный бонус отсутствия двигателя – планер летит тихо.
Если хочется попробовать управление, на высоте можно и порулить. Инструктор покажет, что надо делать. Если понадобится – подправит (все органы управления дублируются). Самый популярный учебный планер (да и вообще самый распространённый планер в мире) – это Л-13 Бланик, разработанный чехословацкой фирмой LET. В большинстве клубов обучают и катают именно на нём.
Если хочется побольше адреналина, можно напроситься на пилотаж.
На Л-13 с пассажиром разрешено выполнять такие фигуры, как:
Поделиться
А вот бочку и перевёрнутый полёт с пассажиром на Л-13 выполнять нельзя.
Зато если хватит смелости, можно попросить показать штопор. На многих самолётах намеренный штопор выполнять запрещено, а вот для учебного планера это стандартное упражнение, которое должен уметь выполнять любой пилот.
Полёт
Чтобы планер начал парить самостоятельно, ему надо как-то набрать высоту. Это можно сделать несколькими способами:
Одна из самых важных характеристик планера – это его аэродинамическое качество (К). Не вдаваясь в подробности, можно сказать, что качество — это сколько метров в длину может пролететь летательный аппарат при потере одного метра высоты в штиль. То есть планер с качеством 30 может улететь на 30 метров, пока теряет метр высоты. Качество планеров может достигать 60 единиц и более.
Это достигается за счёт малого веса и удлиненного крыла. У самолётов оно значительно меньше. Например, у Бланика Л-13 максимальное качество Kmax=28,5, а у самолёта Ан-2, который этот планер может отбуксировать на высоту, Kmax=10.
Самолёт без двигателя не сможет продолжить маршрут «по-планерному», но и не свалится как кирпич – аэродинамического качества хватает, чтобы спокойно сесть на подобранную с воздуха площадку. Это относится и к многотонным пассажирским лайнерам. Например, у Аэробуса A320-214 аэродинамическое качество около 17, что позволило 15 января 2009 года после столкновения со стаей птиц и отказа обоих двигателей посадить его на Гудзон. Если заморочиться с летучестью самолёта и довести Кmax до 37, то можно получить Virgin Atlantic GlobalFlyer и пролететь на нём кругосветку без дозаправки.
Чтобы не просто планировать сверху-вниз, но и набирать высоту, планеристы используют восходящие воздушные потоки. Чаще всего используют термики (термические потоки). Они возникают в тех местах, где солнце лучше всего прогревает земную поверхность. Например, над дорогами и пашнями – они тёмные и хорошо нагреваются. Тёплый воздух от земли поднимается наверх и этим пользуются планеристы. Термики позволяют быстро набрать высоту, нужную для длительного планирования, так как имеют вертикальную скорость несколько метров в секунду и сами могут подниматься на километры. Высота термика зависит от разных факторов: он может достичь инверсионного слоя и там остановиться, может дойти до точки росы и образовать кучевое облако, а может просто постепенно раствориться, перемешавшись с окружающим воздухом.
Так как для полётов в термических потоках необходимо, чтобы прогревался воздух, в средних широтах такие полёты эффективны только весной и летом. Потоки обтекания возникают при взаимодействии воздушных масс с элементами рельефа. Например, когда ветер встречает склон холма. Сам по себе такой поток не может поднять планер выше, чем на несколько сотен метров над холмом, но может усиливаться термическим потоком от нагрева склона солнцем.
В горах можно встретить волновые потоки – они образуются при обтекании воздушной массой горных хребтов. Планер в таком потоке может подняться на высоту 15 км. Мировые рекорды по высоте подъема и дальности полёта были установлены благодаря волновым потокам.
Хочу стать пилотом
Во времена расцвета Осоавиахима и ДОСААФа планер был промежуточной ступенью от авиамоделизма к авиационному училищу. Многие летчики так и начинали – сначала авиамодельный кружок, потом планерный клуб ДОСААФ, потом самолётный ДОСААФ и авиационное училище. Планер позволяет ощутить полёт и разобраться с пилотированием до перехода на более сложную и тяжёлую авиационную технику.
Сейчас планерных клубов не так много, как в СССР, взрослые пилоты оплачивают обучение из собственного кармана (для школьников возможны варианты), но планеризм всё ещё остаётся самым доступным по финансам способом обучения пилотированию. Никаких особых требований к курсанту для начала обучения нет (разве что ограничение по весу в 110кг), перед началом полётов нужно только пройти ВЛЭК – врачебно-лётную экспертную комиссию. Для планеристов она не так сурова, как для космонавтов или пилотов пассажирских лайнеров, надо просто запастись терпением и несколько раз съездить в соответствующее медучреждение, чтобы пройти всех специалистов.
Планерные клубы России готовят пилотов по стандартной программе (называется КУЛП-ПСБ-2013, что расшифровывается как «курс учебно-лётной подготовки на планерах и самолётах-буксировщиках»). Там расписано все, что предстоит изучить будущему пилоту-планеристу.
А изучить ему предстоит очень многое ещё до того, как он первый раз сядет в планер – перед началом практики обязателен курс теории. Это очень много тем, от конструкции планера и аэродинамики до метеорологии и авиационного права.
В какой клуб ни пойди – учиться скорее всего будешь на планере Л-13 Бланик. В распоряжении авиаклуба могут быть ещё другие планеры «для продвинутых».
Собери сам: из чего можно сделать свой летательный аппарат
По оценкам экспертов, легкая авиация в России доживает свой век с малопонятной перспективой. Авиаторам негде учиться – закрываются центры по подготовке пилотов, проблемы с регистрацией, обслуживанием и ремонтом летательных аппаратов.
Тем не менее, количество авиаторов-любителей за последние пять лет выросло в два раза, хотя далеко не всякий желающий может позволить себе купить и содержать воздушное судно. По статистике, почти каждый второй авиатор-любитель еще и конструктор-самодельщик – сам выбирает и ремонтирует свой летательный аппарат.
ВЕРТОЛЕТ ИЗ ПОДРУЧНЫХ СРЕДСТВ
Увлечение 75-летнего авиаконструктора-любителя из Баксана сыновья и супруга не поддерживают. Время и деньги на ветер, считают они. Но, несмотря на это, жизнь Сафарби Батыргова прекрасна. Он увлечен, взволнован и уверен, что обязательно добьется своей цели.
Для воплощения мечты в ход идет все, что под рукой: дизельный двигатель старенькой иномарки, шкив и ремень безопасности от стиральной машины. Чтобы увеличить обороты двигателя великолепно подойдут детали отделки железной кровати времен 50-х годов.
Корреспонденты программы «Специальный репортаж» узнали, как построить собственный самолет.
Он тянется к небу и авиации еще со школьной скамьи. Но жизнь сложилась так, что нужно было помогать семье. После десятилетки Сафарби пошел работать: сначала на стройках, потом из-за болезни ног устроился банщиком.
Свой первый вертолет, правда, деревянный, он сконструировал прямо во дворе бани. Но летать ему не позволили, а вертолет в целях безопасности изъяла милиция. С тех пор прошло тридцать лет. Теперь на смену деревянной пришла железная птица.
Однако вероятность того, что детище Сафарби хотя бы на полметра поднимется над землей, очень низка. Тем не менее, свой первый полет конструктор намерен осуществить во что бы то ни стало.
ЛЕТАЮЩИЙ ХЛАМ
А вот Андрей Саркисян из Пятигорска смог оторваться от земли на своем вертолете на полтора метра. Неважно, что этот аппарат приземлился на правый бок. Профессиональный певец и музыкант вечерами подрабатывает в местных ресторанах. Конструированием своеобразных летательных аппаратов увлекся восемь лет назад. За это время собрал четыре вертолета.
Двигатели от мотоциклов «Иж» и «Ява», крупные самодельные станки и станочки для резки металла и даже втулка от хвостового винта Ми-2 – в общем, грудой металла, железа пластика и непонятным обывателям материалом забиты двор, гараж и подвал мастера.
Ради того, чтобы летать на аппаратах собственной конструкции, Саркисян пытается получить удостоверение пилота.
ЧТО ТАКОЕ «БЕГОЛЕТ»
Профессиональный авиаконструктор Александр Бегак свой первый летательный аппарат сделал в шесть лет. Это была ракета, которая разнесла детскую комнату. Еще спустя шесть лет, Александр построил свой первый самолет.
Без малой авиации наша страна никак не сможет, считает конструктор. В советское время местные воздушные авиалинии обеспечивали полные покрытия как центра России, так и Дальнего Востока и Сибири. Тогда только пятигорский авиаотряд насчитывал более 350 малых самолетов. Сегодня на всю Россию таких аппаратов не больше трех тысяч, и все они в частных руках.
ТРУДНОСТИ ПОЛЕТА
Большинство пилотов не может позволить себе ремонтировать авиатехнику в специализированных салонах. Их по всей стране единицы. К тому же, это дорого. Ремонт небольшого самолета будет стоить, как новый автомобиль, поэтому пилоты стараются делать все своими силами.
Чтобы получить корочку пилота, сейчас надо выложить почти 700 тысяч рублей. При этом учиться особо негде – авиационных учебных центров почти не осталось. Позволить себе покупку летательного аппарата и получить сертификацию – тоже дорогое удовольствие. На всю страну всего один стол регистрации самолетов – в Москве.
Кроме этого, нужно каждый год продлевать ТО воздушного судна. Стоимость документа – порядка 150 тысяч рублей.
Пока вся малая авиация держится на энтузиазме тех, кто уже не может обойтись без неба. Авиаторам от этого нет никакой выгоды – сплошное удовольствие.
Все про полеты на Дельтаплане — обучение, оборудование, сколько стоит
Что такое дельтаплан
Дельтаплан — это летательный аппарат с гибким стреловидным крылом без мотора, хвоста и кабины пилота. Полет дельтаплана происходит за счет смещения центра тяжести и использования подъемной силы. Пилот управляет летательным аппаратом с помощью балансировки и смещения тела относительно подвески.
Полеты на дельтаплане — это удивительное, захватывающее дух занятие. Ощущение свободного полета, которое дарит полет на дельтаплане, невозможно забыть. Именно поэтому, попробовав один раз полетать, большинство спортсменов становятся заядлыми дельтапланеристами.
История дельтаплана
История создания дельтаплана начинается во второй половине 19 века. Именно тогда немецкий авиаинженер Отто Лилиенталем сконструировал и начал испытывать первый прообраз современного дельтаплана — балансирный планер.
В середине 20 века свой вклад в развитие дельтапланеризма внес американец Френсис Рогалло, с детства мечтавший о полетах. Так как мечте стать летчиком было не суждено сбыться, Рогалло отучился на авиаинженера в Стэндфордском Университете.
Френсис разработал модель крыла, состоявшего из трубчатого каркаса с тканевой обшивкой, которое легко складывалось и занимало совсем немного места. Изначально этот аппарат создавался для американской космической программы, а именно управляемого спуска космонавтов. Изобретение получило название в честь своего создателя – «крыло Рогалло».
О крыле Рогалло были напечатаны статьи в технических журналах. И один из инженеров-любителей Том Перселл самостоятельно построил конструкцию по представленной в журнале схеме. В 1965 году для испытаний летательного аппарата Перселл пригласил к себе изобретателя крыла Френсиса Рогалло, который и совершил первый полет на экспериментальном образце.
Проведение летных испытаний крыла привело к появлению новой спортивной дисциплины — дельтапланеризма. Название дельтаплан было выбрано за внешнее сходство летательного аппарата с буквой греческого алфавита «Дельта».
Дельтапланерный спорт был официально зарегистрирован Международной авиационной федерацией в 1974 году. При проведении соревнований оценивались продолжительность и дальность полета, точность приземления и скорость прохождения установленного маршрута.
Летательные аппараты
Мечта о покорении воздушного пространства человеком отображается в легендах и преданиях практически всех народов населяющих Землю. Первые документальные свидетельства попыток человека поднять в воздух летательный аппарат относятся к первому тысячелетию до нашей эры. Тысячи лет попыток, труда и размышлений привело к полноценному воздухоплаванию только в конце 18 века, вернее к его развитию. Сначала появились монгольфьер, а следом и шарльер. Это два вида летательного аппарата легче воздуха — аэростата, в дальнейшем развитие аэростатной техники привело к созданию — дирижаблей. А на смену этим воздушным левиафанам пришли и аппараты тяжелее воздуха.
Примерно в 400 году до н. э. в Китае массово стали применяться воздушные змеи не только для развлечения, но и в сугубо военных целей, в качестве средства сигнализации. Этот аппарат уже можно охарактеризовать как устройство тяжелее воздуха, имеющее жесткую конструкцию и использующее для поддержания в воздухе аэродинамическую подъемную силу набегающего потока за счет струйных воздушных течений.
Классификация летательных аппаратов
Летательный аппарат — это какое-либо техническое устройство, которое предназначается для полетов в воздушном или космическом пространстве. В общей классификации различают аппараты легче воздуха, тяжелее воздуха и космические. В последнее время все более широко развивается направления конструирования смежных аппаратов, особенно создания гибрида воздушно — космического аппарата.
Кратко о летательных аппаратах.
1. воздухоплавательные ЛА. Считаются летательные аппараты легче воздуха. Воздушная оболочка наполнена легким газом. К ним относятся дирижабли, аэростаты и гибридные ЛА. Вся конструкция данного типа аппаратов всецело остается тяжелее воздуха, но из за разности плотностей газовых масс в и вне оболочки, создается разность давлений и как итог — выталкивающая сила, так называемая сила Архимеда.
3. космические ЛА. Эти аппараты созданные специально для работы в безвоздушном пространстве с ничтожной гравитацией, а так же для преодоления силы притяжения небесных тел, для выхода в космическое пространство. К их числу относятся спутники, космические корабли, орбитальные станции, ракеты. Перемещение и подъемная сила создается за счет реактивной тяги, путем отбрасывания части массы аппарата. Рабочее тело так же образуется благодаря преобразованию внутренней массы аппарата, которая до начала полета еще состоит из окислителя и топлива.
Самые распространенные летательные аппараты — это самолеты. При классификации они подразделяются по многим признакам:
1,5 — поперечная схема, 2 — продольная схема, 3 — одновинтовая схема, 4 — соосная схема
Краткая история авиации и воздухоплавания
Люди, серьезно занимающиеся историей создания летательных аппаратов, определяют, что какое-то устройство является ЛА, в первую очередь исходя из способности подобного агрегата поднять человека в воздух.
Самый первый из известных в истории полетов относится к 559 году нашей эры. В одном из государств на территории Китая приговоренного к смерти человека закрепили на воздушном змее и после запуска он смог пролететь над городскими стенами. Этот змей был скорее всего первым планером конструкции «несущее крыло».
В конце первого тысячелетия нашей эры на территории мусульманской Испании арабский ученый Аббас ибн Фарнас сконструировал и построил деревянный каркас с крыльями, который имел подобие органов управления полетом. Он смог взлететь на этом прообразе дельтаплана с вершины небольшого холма, продержаться в воздухе около десяти минут и вернуться к месту старта.
1475 год — первыми серьезными с научной точки зрения чертежами летательных аппаратов и парашюта считаются эскизы сделанные Леонардо да Винчи.
1783 год — совершен первый полет с людьми на воздушном аэростате Монгольфье, в этом же году в воздух поднимается аэростат с гелиевым наполнением шара и выполняется первый прыжок с парашютом.
1852 год — первый дирижабль с паровым двигателем выполнил успешный полет с возвращением в точку старта.
1853 год — в воздух поднялся планер с человеком на борту.
1881 — 1885 года — профессор Можайский получает патент, строит и испытывает самолет с паровыми двигателями.
1900 год — построен первый дирижабль Цеппелина с жесткой конструкцией.
1903 год — братья Райт выполняют первые реально управляемые полеты на самолетах с поршневым двигателем.
1905 год — создана Международная авиационная федерация (ФАИ).
1909 год — созданный год назад Всероссийский аэроклуб вступает в ФАИ.
1910 год — с водной поверхности поднялся первый гидросамолет, в 1915 году русский конструктор Григорович дает старт летающей лодке М-5.
1913 год — в России создан родоначальник бомбардировочной авиации «Илья Муромец».
1918 год, декабрь — организован ЦАГИ, который возглавил профессор Жуковский. Этот институт многие десятилетия будет определять направления развития российской и мировой авиационной техники.
1921 год — зарождается российская гражданская авиация, перевозящая пассажиров на самолетах «Илья Муромец».
1925 год — совершает полет АНТ-4, двухдвигательный цельнометаллический самолет-бомбардировщик.
1928 год — принят к серийному производству легендарный учебный самолет У-2, на котором будет подготовлено не одно поколение выдающихся советских летчиков.
В конце двадцатых годов был сконструирован и успешно испытан первый советский автожир — винтокрылый летательный аппарат.
Тридцатые годы прошлого века — это период различных мировых рекордов установленных на ЛА разного типа.
1946 год — в гражданской авиации появляются первые вертолеты.
В 1948 году рождается советская реактивная авиация — самолеты МиГ-15 и Ил-28, в этом же году появляется первый турбовинтовой самолет. Через год в серийное производство запускается МиГ-17.
Вплоть до середины сороковых годов XX столетия основным строительным материалом для ЛА были дерево и ткань. Но уже в первые годы второй мировой войны на смену деревянным конструкциям приходят цельнометаллические конструкции из дюралюминия.
Конструкция самолета
У всех летательных аппаратов есть схожие конструкционные элементы. Для воздушных аппаратов легче воздуха — одни, для аппаратов тяжелее воздуха — другие, для космических — третьи. Самая развитая и многочисленная ветка летательных аппаратов — это устройства тяжелее воздуха для полетов в атмосфере Земли. Для всех летательных аппаратов тяжелее воздуха есть основные общие черты, так как все аэродинамическое воздухоплавание и дальнейшие полеты в космос исходили с самой первой конструктивной схемы — схемы аэроплана, самолета по другому.
Конструкция такого ЛА как самолет, независимо от его типа или предназначения, имеет ряд общих элементов, обязательных для того, чтобы это устройство могло летать. Классическая схема выглядит следующим образом.
Планер самолета.
Этим термином называют цельную конструкцию, состоящую из фюзеляжа, крыльев и хвостового оперения. На самом деле — это отдельные элементы, имеющие разные функции.
а) Фюзеляж — это основная силовая конструкция самолета, к которой крепятся крылья, хвостовое оперение, двигатели и взлетно-посадочные устройства.
Корпус фюзеляжа собранный по классической схеме состоит из:
— носовой части;
— центральной или несущей части;
— хвостовой части.
В носовой части этой конструкции, как правило, располагается радиолокационное и радиоэлектронное самолетное оборудование и кабина экипажа.
Центральная часть несет основную силовую нагрузку, к ней крепятся крылья самолета. Кроме того, в ней располагаются основные топливные баки, проложены центральные электрические, топливные, гидравлические и механические магистрали. В зависимости от предназначения ЛА внутри центральной части фюзеляжа могут располагаться салон для перевозки пассажиров, транспортный отсек для размещения перевозимых грузов или отсек для размещения бомбового и ракетного вооружения. Возможны также варианты для топливозаправщиков, самолетов разведчиков или других специальных ЛА.
Хвостовая часть имеет также мощную силовую конструкцию, так как она предназначена для крепления к ней хвостового оперения. В некоторых модификациях самолетов на ней располагаются двигатели, а у бомбардировщиков типа ИЛ-28, ТУ-16 или ТУ-95 в этой части может располагаться кабина воздушного стрелка с пушками.
С целью уменьшения сопротивления трения фюзеляжа о набегающий воздушный поток выбирается оптимальная форма фюзеляжа с заостренными носом и хвостом.
Учитывая большие нагрузки на эту часть конструкции во время полета, он выполняется цельнометаллическим из металлических элементов по жесткой схеме. Основным материалом при изготовлении этих элементов является дюралюминий.
Основными элементами конструкции фюзеляжа являются:
— стрингеры — обеспечивающие жесткость в продольном отношении;
— лонжероны — обеспечивающие жесткость конструкции в поперечном отношении;
— шпангоуты — металлические элементы швеллерного типа, имеющие вид замкнутой рамы разного сечения, скрепляющие стрингеры и элероны в заданную форму фюзеляжа;
— внешняя обшивка — заранее заготовленные по форме фюзеляжа металлические листы из дюралюминия или композиционных материалов, которые крепятся на стрингеры, лонжероны или шпангоуты в зависимости от конструкции ЛА.
В зависимости от заданной конструкторами формы фюзеляж может создавать подъемную силу от двадцати до сорока процентов всей подъемной силы ЛА.
Подъемная сила, за счет которой ЛА тяжелее воздуха держится в атмосфере — это реально существующая физическая сила, образующаяся при обтекании набегающим воздушным потоком крыла, фюзеляжа и других элементов конструкции ЛА.
Подъемная сила прямо пропорциональна плотности среды, в которой образуется воздушный поток, квадрату скорости с которым движется ЛА и углу атаки, который образуют крыло и другие элементы относительно набегающего потока. Она также пропорциональна площади ЛА.
Самое простое и популярное объяснение возникновения подъемной силы это образование разницы давлений в нижней и верхней части поверхности.
б) Крыло самолета — это конструкция имеющая несущую поверхность для образования подъемной силы. В зависимости от типа самолета крыло может быть:
— прямым;
— стреловидным;
— треугольным;
— трапециевидным;
— с обратной стреловидностью;
— с переменной стреловидностью.
Крыло имеет центроплан, а также левую и правую полуплоскости, еще их можно называть консолями. В случае, если фюзеляж выполнен в виде несущей поверхности как у самолета типа Су-27, то имеются только левая и правая полуплоскости.
По количеству крыльев могут быть монопланы (это основная конструкция современных самолетов) и бипланы (примером может служить Ан-2) или трипланы.
По расположению относительно фюзеляжа крылья классифицируются как низкорасположенные, среднерасположенные, верхнерасположенные, «парасоль» (то есть крыло расположено над фюзеляжем). Основными силовыми элементами конструкции крыла являются лонжероны и нервюры, а также металлическая обшивка.
К крылу крепится механизация, обеспечивающая управление самолетом — это элероны с триммерами, а также имеющая отношение к взлетно-посадочным устройствам — это закрылки и предкрылки. Закрылки после их выпуска увеличивают площадь крыла, изменяют его форму, увеличивая возможный угол атаки на малой скорости и обеспечивают увеличение подъемной силы на режимах взлета и посадки. Предкрылки — это устройства для выравнивания воздушного потока и недопущения завихрений и срыва струи на больших углах атаки и малых скоростях. Кроме того, на крыле могут интерцепторы-элероны — для улучшения управляемости ЛА и интерцепторы-спойлеры — как дополнительная механизация уменьшающая подъемную силу и тормозящая ЛА в полете.
Подвижные элементы крыла
Внутри крыла могут размещаться топливные баки, например как у самолета МиГ-25. В законцовках крыла располагаются сигнальные огни.
в) Хвостовое оперение.
К хвостовой части фюзеляжа самолета крепятся два горизонтальных стабилизатора — это горизонтальное оперение и вертикальный киль — это вертикальное оперение. Эти элементы конструкции ЛА обеспечивают стабилизацию самолета в полете. Конструктивно они выполнены также как и крылья, только имеют значительно меньший размер. К горизонтальным стабилизаторам крепятся рули высоты, а к килю — руль поворота.
Взлетно-посадочные устройства.
а) Шасси — основное устройство относящиеся к этой категории.
Стойка шасси. Задняя тележка
Шасси самолета — это специальные опоры предназначенные для взлета, посадки, руления и стоянки ЛА.
Конструкция их достаточно проста и включает стойку с амортизаторами или без них, систему опор и рычагов обеспечивающих устойчивое положение стойки в выпущенном положении и быструю уборку ее после взлета. Также имеются колеса, поплавки или лыжи в зависимости от типа самолета и взлетно-посадочной поверхности.
В зависимости от расположения на планере возможны различные схемы:
— шасси с передней стойкой (основная схема для современных самолетов);
— шасси с двумя основными стойками и хвостовой опорой (примером может служить Ли-2 и Ан-2, в настоящее время практически не применяется);
— велосипедное шасси (такое шасси установлено на самолете Як-28);
— шасси с передней стойкой и выпускающейся при посадке задней штангой с колесиком.
Самой распространенной схемой для современных самолетов является шасси с передней стойкой и двумя основными. На очень тяжелых машинах основные стойки имеют многоколесные тележки.
б) Тормозная система. Торможение самолета после посадки осуществляется с помощью тормозов в колесах, спойлеров-интерцептеров, тормозных парашютов и реверса двигателей.
Двигательные силовые установки.
Они предназначены для придания самолету необходимой скорости, достаточной для взлета, выполнения требуемых задач в полете и посадки ЛА. Современные двигатели подразделяются на:
— поршневые;
— турбовинтовые;
— турбореактивные.
Самолетные двигатели могут размещаться в фюзеляже, подвешены на крыльях с помощью пилонов или размещены в хвостовой части самолета.