Główne części samolotu. Urządzenie lotnicze

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-17 10:38

Wynalezienie samolotu umożliwiło nie tylko urzeczywistnienie najstarszego marzenia ludzkości – podbój nieba, ale także stworzenie najszybszego środka transportu. W przeciwieństwie do balonów na ogrzane powietrze i sterowców, samoloty są w niewielkim stopniu zależne od kaprysów pogody i są w stanie pokonywać duże odległości z dużą prędkością. Elementy samolotu składają się z następujących grup konstrukcyjnych: skrzydło, kadłub, usterzenie ogonowe, urządzenia do startu i lądowania, elektrownia, systemy sterowania, różne wyposażenie.

Zasada działania

Samolot - samolot (LA) cięższy od powietrza, wyposażony w elektrownię. Za pomocą tej najważniejszej części samolotu tworzony jest ciąg niezbędny do lotu – działająca (napędzająca) siła, którą silnik (śmigło lub silnik odrzutowy) wytwarza na ziemi lub w locie. Jeśli śruba znajduje się przed silnikiem, nazywa się to ciągnięciem, a jeśli jest z tyłu, nazywa się to pchaniem. W ten sposób silnik tworzy ruch translacyjny samolotu względem otoczenia (powietrza). W związku z tym skrzydło porusza się również względem powietrza, co powoduje powstanie siły nośnej w wyniku tego ruchu do przodu. Dlatego urządzenie może pozostać w powietrzu tylko przy określonej prędkości.lot.

Jakie są nazwy części samolotu

Sprawa składa się z następujących głównych części:

• Kadłub jest głównym korpusem samolotu, łączącym skrzydła (skrzydło), upierzenie, system zasilania, podwozie i inne elementy w jedną całość. Kadłub pomieści załogę, pasażerów (w lotnictwie cywilnym), wyposażenie, ładowność. Może również pomieścić (nie zawsze) paliwo, podwozie, silniki itp.
• Silniki służą do napędzania samolotu.
• Skrzydło - powierzchnia robocza przeznaczona do tworzenia windy.
• Ogon pionowy został zaprojektowany z myślą o sterowności, wyważaniu i stabilności kierunkowej samolotu względem osi pionowej.
• Ogon poziomy został zaprojektowany z myślą o sterowności, wyważaniu i stabilności kierunkowej samolotu względem osi poziomej.

Skrzydła i kadłub

Główną częścią konstrukcji samolotu jest skrzydło. Stwarza warunki do spełnienia głównego wymogu możliwości lotu - obecności windy. Skrzydło jest przymocowane do nadwozia (kadłuba), które może mieć taką lub inną formę, ale jeśli to możliwe, z minimalnym oporem aerodynamicznym. W tym celu jest wyposażony w wygodnie opływowy kształt łezki.

Przód samolotu służy do umieszczenia kokpitu i systemów radarowych. Z tyłu znajduje się tak zwana jednostka ogonowa. Służy do zapewnienia kontroli podczas lotu.

Projektowanie upierzenia

Rozważ przeciętny samolot,część ogonowa wykonana według klasycznego schematu, charakterystycznego dla większości modeli wojskowych i cywilnych. W tym przypadku usterzenie poziome będzie zawierało część stałą - stabilizator (z łac. Stabilis, stabilny) oraz część ruchomą - windę.

Stabilizator służy do stabilizacji samolotu względem osi poprzecznej. Jeśli nos samolotu jest opuszczony, to odpowiednio podniesie się część ogonowa kadłuba wraz z upierzeniem. W takim przypadku ciśnienie powietrza na górnej powierzchni stabilizatora wzrośnie. Wytworzone ciśnienie spowoduje powrót stabilizatora (odpowiednio kadłuba) do pierwotnej pozycji. Gdy nos kadłuba zostanie podniesiony, ciśnienie przepływu powietrza na dolnej powierzchni statecznika wzrośnie i powróci on ponownie do swojej pierwotnej pozycji. W ten sposób zapewniona jest automatyczna (bez ingerencji pilota) stabilność samolotu w jego płaszczyźnie wzdłużnej względem osi poprzecznej.

Tył samolotu zawiera również pionowy ogon. Podobnie jak pozioma, składa się z części stałej - stępki oraz ruchomej - steru. Stępka zapewnia stabilność ruchu samolotu względem jego osi pionowej w płaszczyźnie poziomej. Zasada działania stępki jest zbliżona do działania stabilizatora - gdy nos odchyla się w lewo, stępka odchyla się w prawo, nacisk na jego prawą płaszczyznę wzrasta i przywraca stępkę (i cały kadłub) do poprzedniego stanu. pozycja.

W ten sposób, w odniesieniu do dwóch osi, stabilność lotu zapewnia upierzenie. Ale była jeszcze jedna oś - podłużna. Aby zapewnić automatycznestabilność ruchu względem tej osi (w płaszczyźnie poprzecznej) konsole skrzydeł szybowca są umieszczone nie poziomo, ale pod pewnym kątem względem siebie tak, że końce konsol odchylają się do góry. To umiejscowienie przypomina literę „V”.

Systemy sterowania

Powierzchnie sterowe to ważne części samolotu zaprojektowane do sterowania samolotem. Należą do nich lotki, stery i windy. Sterowanie odbywa się w odniesieniu do tych samych trzech osi w tych samych trzech płaszczyznach.

Podnośnik to ruchoma tylna część stabilizatora. Jeśli stabilizator składa się z dwóch konsol, to odpowiednio istnieją dwie windy, które odchylają się w górę lub w dół, obie synchronicznie. Dzięki niemu pilot może zmienić wysokość samolotu.

Ster to ruchoma tylna część kila. Kiedy jest odchylany w jednym lub drugim kierunku, powstaje na nim siła aerodynamiczna, która obraca samolot wokół pionowej osi przechodzącej przez środek masy, w kierunku przeciwnym do kierunku wychylenia steru. Obrót jest kontynuowany, dopóki pilot nie powróci do położenia neutralnego (nie wychylonego) i samolot poruszy się w nowym kierunku.

Lotki (z francuskiego Aile, skrzydło) to główne części samolotu, które są ruchomymi częściami konsol skrzydłowych. Służy do sterowania samolotem względem osi podłużnej (w płaszczyźnie poprzecznej). Ponieważ są dwie konsole skrzydłowe, są też dwie lotki. Działają synchronicznie, ale w przeciwieństwie do wind odbiegająnie w jednym kierunku, ale w różnych kierunkach. Jeśli jedna lotka odchyla się w górę, druga w dół. Na konsoli skrzydłowej, gdzie lotka odchylana jest do góry, siła nośna maleje, a tam, gdzie jest opuszczona, zwiększa się. A kadłub samolotu obraca się w kierunku podniesionej lotki.

Silniki

Wszystkie samoloty są wyposażone w elektrownię, która pozwala im rozwijać prędkość, a co za tym idzie, zapewnić wystąpienie siły nośnej. Silniki mogą znajdować się z tyłu samolotu (typowe dla samolotów odrzutowych), z przodu (pojazdy lekkie) oraz na skrzydłach (samoloty cywilne, transportowce, bombowce).

Są podzielone na:

• Jet - turboodrzutowy, pulsacyjny, dwuobwodowy, przepływ bezpośredni.
• Śmigło - tłokowe (śmigło), turbośmigłowe
• Rakieta - płynne, stałe paliwo.

Inne systemy

Oczywiście ważne są również inne części samolotu. Podwozie pozwala samolotom startować i lądować z wyposażonych lotnisk. Istnieją amfibie, w których zamiast podwozia używa się specjalnych pływaków - pozwalają one startować i lądować w dowolnym miejscu akwenu (morze, rzeka, jezioro). Modele lekkich samolotów wyposażonych w narty znane są z eksploatacji w obszarach o stabilnej pokrywie śnieżnej.

Współczesne samoloty są wypchane sprzętem elektronicznym, urządzeniami do komunikacji i przesyłania informacji. Lotnictwo wojskowe wykorzystuje zaawansowane systemy uzbrojenia, wykrywanie celów i tłumienie sygnału.

Klasyfikacja

Zgodnie z przeznaczeniemsamoloty dzielą się na dwie duże grupy: cywilną i wojskową. Główne części samolotu pasażerskiego wyróżnia obecność wyposażonej kabiny dla pasażerów, która zajmuje większość kadłuba. Charakterystyczną cechą są iluminatory po bokach kadłuba.

Samolot cywilny dzieli się na:

• Pasażerowie - lokalne linie lotnicze, dalekiego zasięgu krótkiego (zasięg poniżej 2000 km), średniego (zasięg poniżej 4000 km), dalekiego zasięgu (zasięg poniżej 9000 km) i międzykontynentalnego (zasięg powyżej 11 000 km).
• Ładunek - lekki (waga ładunku do 10 ton), średni (waga ładunku do 40 ton) i ciężki (waga ładunku powyżej 40 ton).
• Specjalne przeznaczenie - sanitarne, rolnicze, rozpoznawcze (rozpoznanie lodowe, rozpoznanie ryb), gaszenie pożarów, do fotografii lotniczej.
• Edukacyjne.

W przeciwieństwie do modeli cywilnych, części samolotów wojskowych nie mają wygodnej kabiny z oknami. Główną część kadłuba zajmują systemy uzbrojenia, sprzęt wywiadowczy, komunikacja, silniki i inne jednostki.

Ze względu na cel, nowoczesne samoloty wojskowe (biorąc pod uwagę wykonywane przez nie misje bojowe) można podzielić na następujące typy: myśliwce, samoloty szturmowe, bombowce (nośniki rakiet), rozpoznanie, transport wojskowy, cele specjalne i pomocnicze.

Urządzenie samolotu

Projekt samolotu zależy od konstrukcji aerodynamicznej, według której są wykonane. Schemat aerodynamiczny charakteryzuje się liczbą podstawowych elementów i lokalizacją powierzchni nośnych. Jeśli nossamolot jest podobny dla większości modeli, położenie i geometria skrzydeł i ogona może się znacznie różnić.

Wyróżnia się następujące schematy urządzeń lotniczych:

• "Klasyczny".
• Latające Skrzydło.
• "Kaczka".
• "Bez ogona".
• "Tandem".
• Schemat konwertowalny.
• Schemat kombinacji.

Klasyczny samolot

Rozważmy główne części samolotu i ich przeznaczenie. Klasyczny (normalny) układ podzespołów i zespołów jest typowy dla większości urządzeń na świecie, zarówno wojskowych, jak i cywilnych. Główny element - skrzydło - działa w czystym, niezakłóconym przepływie, który płynnie opływa skrzydło i tworzy pewną siłę nośną.

Nos samolotu jest zmniejszony, co prowadzi do zmniejszenia wymaganej powierzchni (a co za tym idzie masy) ogona pionowego. Dzieje się tak, ponieważ przedni kadłub wywołuje destabilizujący moment odchylenia wokół pionowej osi samolotu. Zmniejszenie przedniego kadłuba poprawia widoczność przedniej półkuli.

Wady normalnego schematu to:

• Działanie usterzenia poziomego (HA) w skośnym i zaburzonym strumieniu skrzydeł znacznie zmniejsza jego wydajność, co wymusza zastosowanie upierzenia o większej powierzchni (i w konsekwencji masy).
• Aby zapewnić stabilność lotu, pionowy ogon (VO) musi wytworzyć ujemną siłę nośną, to znaczy skierowaną w dół. Zmniejsza to ogólną wydajność samolotu: odwielkość siły nośnej wytwarzanej przez skrzydło, konieczne jest odjęcie siły, która jest wytwarzana podczas ruchu. Aby zneutralizować to zjawisko należy zastosować skrzydło o zwiększonej powierzchni (a co za tym idzie masie).

Urządzenie samolotu według schematu „kaczka”

Dzięki tej konstrukcji główne części samolotu są rozmieszczone inaczej niż w „klasycznych” modelach. Przede wszystkim zmiany wpłynęły na układ ogona poziomego. Znajduje się przed skrzydłem. Zgodnie z tym schematem bracia Wright zbudowali swój pierwszy samolot.

Korzyści:

• Pionowy ogon pracuje w niezakłóconym przepływie, co zwiększa jego wydajność.
• Aby zapewnić stabilność lotu, usterzenie sterowe generuje siłę nośną, czyli dodaje się ją do siły nośnej skrzydła. Pozwala to zmniejszyć jego powierzchnię, a tym samym masę.
• Naturalna ochrona "antyspinowa": możliwość przeniesienia skrzydeł do nadkrytycznych kątów natarcia dla "kaczek" jest wykluczona. Stabilizator jest zainstalowany tak, że uzyskuje wyższy kąt natarcia w porównaniu do skrzydła.
• Przesuwanie punktu skupienia samolotu z rosnącą prędkością w schemacie „kaczki” występuje w mniejszym stopniu niż w układzie klasycznym. Skutkuje to mniejszymi zmianami stopnia wzdłużnej stateczności statycznej samolotu, co z kolei upraszcza charakterystykę jego sterowania.

Wady schematu „kaczki”:

• Podczas przeciągania na usterzeniu samolot nie tylko osiąga niższe kąty natarcia, ale także „ugina się” z powodu zmniejszenia całkowitego wzniosu. Jest to szczególnie niebezpieczne wtryby startu i lądowania ze względu na bliskość ziemi.
• Obecność mechanizmów upierzenia w przedniej części kadłuba pogarsza widoczność dolnej półkuli.
• Aby zmniejszyć obszar przedniej OB, długość przedniego kadłuba jest znacząca. Prowadzi to do wzrostu momentu destabilizującego względem osi pionowej, a tym samym do wzrostu powierzchni i masy konstrukcji.

Samolot bezogonowy

W modelach tego typu nie ma ważnej, znajomej części samolotu. Zdjęcie samolotów bezogonowych (Concorde, Mirage, Vulcan) pokazuje, że nie mają one ogona poziomego. Główne zalety tego schematu to:

• Zmniejszenie przedniego oporu aerodynamicznego, co jest szczególnie ważne w przypadku samolotów z dużą prędkością, w szczególności podczas przelotów. Zmniejsza to koszty paliwa.
• Większa sztywność skrętna skrzydła, co poprawia jego właściwości aeroelastyczne i zapewnia wysoką manewrowość.

Wady:

• W celu wyważenia w niektórych trybach lotu, część środków mechanizacji krawędzi spływu skrzydła (klapy) i powierzchni sterowych musi być odchylona w górę, co zmniejsza ogólną siłę nośną samolotu.
• Kombinacja sterów samolotu względem osi poziomej i wzdłużnej (ze względu na brak windy) pogarsza właściwości jego obsługi. Brak specjalistycznego upierzenia sprawia, że powierzchnie sterowe znajdujące się na krawędzi spływu skrzydła sprawują się (przyniezbędne) dyżury i lotki oraz windy. Te powierzchnie sterujące nazywane są elevonami.
• Używanie części wyposażenia mechanizacji do zrównoważenia samolotu pogarsza jego osiągi podczas startu i lądowania.

Latające Skrzydło

W tym schemacie w rzeczywistości nie ma takiej części samolotu jak kadłub. Wszystkie objętości niezbędne do pomieszczenia załogi, ładowności, silników, paliwa, wyposażenia znajdują się w środkowej części skrzydła. Ten schemat ma następujące zalety:

• Mniej przeciągania.
• Najmniejsza masa konstrukcji. W tym przypadku cała masa spada na skrzydło.
• Ponieważ wymiary podłużne samolotu są małe (ze względu na brak kadłuba), moment destabilizujący wokół jego osi pionowej jest znikomy. Pozwala to projektantom albo znacznie zmniejszyć obszar VO, albo nawet całkowicie go porzucić (ptaki, jak wiadomo, nie mają pionowego upierzenia).

Wady obejmują trudność w zapewnieniu stabilności lotu samolotu.

Tandem

Schemat „tandem”, w którym dwa skrzydła są umieszczone jedno po drugim, jest rzadko używany. Rozwiązanie to służy do zwiększenia powierzchni skrzydła przy tych samych wartościach jego rozpiętości i długości kadłuba. Zmniejsza to specyficzne obciążenie skrzydła. Wadą tego schematu jest duży opór aerodynamiczny, wzrost momentu bezwładności, zwłaszcza w stosunku do osi poprzecznej samolotu. Ponadto wraz ze wzrostem prędkości lotu zmieniają się charakterystyki wyważenia wzdłużnego samolotu. Powierzchnie kontrolne na takichsamolot może być umieszczony zarówno bezpośrednio na skrzydłach, jak i na upierzeniu.

Obwód kombinowany

W tym przypadku elementy samolotu można łączyć przy użyciu różnych schematów konstrukcyjnych. Na przykład ogon poziomy znajduje się zarówno w dziobie, jak iw ogonie kadłuba. Można na nich zastosować tak zwane bezpośrednie sterowanie windą.

W tym przypadku poziomy nosek wraz z klapami tworzą dodatkowe uniesienie. Moment pochylania występujący w tym przypadku będzie miał na celu zwiększenie kąta natarcia (nos samolotu unosi się). Aby sparować ten moment, ogon musi wytworzyć moment na zmniejszenie kąta natarcia (nos samolotu opada). Aby to zrobić, siła na ogonie musi być również skierowana do góry. Oznacza to, że następuje wzrost siły nośnej na nosie HE, na skrzydle i na ogonie HE (a w konsekwencji na całym samolocie) bez obracania go w płaszczyźnie podłużnej. W tym przypadku samolot po prostu wznosi się bez żadnej ewolucji względem swojego środka masy. I odwrotnie, przy tak aerodynamicznym układzie samolotu, może wykonywać ewolucje względem środka masy w płaszczyźnie podłużnej bez zmiany toru lotu.

Możliwość wykonywania takich manewrów znacznie poprawia charakterystykę osiągów samolotów zwrotnych. Zwłaszcza w połączeniu z systemem bezpośredniej kontroli siły bocznej, do realizacji którego samolot musi mieć nie tylko ogon, ale także upierzenie podłużne nosa.

Schemat konwertowalny

Urządzenie samolotu zbudowanego według schematu kabrioletu wyróżnia obecność destabilizatora w przednim kadłubie. Zadaniem destabilizatorów jest ograniczenie w określonych granicach, a nawet całkowite wyeliminowanie przemieszczenia do tyłu ogniska aerodynamicznego samolotu w trybach lotu naddźwiękowego. Zwiększa to zwrotność samolotu (co jest ważne dla myśliwca) i zwiększa zasięg lub zmniejsza zużycie paliwa (jest to ważne w przypadku naddźwiękowych samolotów pasażerskich).

Destabilizatory mogą być również używane w trybach startu/lądowania, aby skompensować moment nurkowania, który jest spowodowany odchyleniem mechanizacji startu i lądowania (klapy, klapy) lub przedniego kadłuba. W trybach lotu poddźwiękowego destabilizator jest schowany pośrodku kadłuba lub ustawiony na tryb wiatrowskazu (swobodnie orientowany wzdłuż przepływu).