В. М. Корнеев
Конструкция и лётная эксплуатация воздушных судов. Особенности самолётов первоначального лётного обучения
© В. М. Корнеев, 2018
ISBN 978-5-4483-7107-3
Создано в интеллектуальной издательской системе Ridero
Классификация воздушных судов
Самолётом называется летательный аппарат тяжелее воздуха, подъёмная сила которого создается неподвижным относительно других частей летательного аппарата крылом при его поступательном движении в воздухе [1].
К основным частям самолёта относятся: крыло, фюзеляж, оперение, силовая установка, шасси.
Взаимное пространственное расположение частей самолёта и его различных устройств называется компоновкой самолёта.
Самолёт имеет ряд функциональных систем, которыми называется совокупность взаимосвязанных изделий, предназначенных для выполнения заданных общих функций. К основным функциональным системам самолетов гражданской авиации можно отнести:
– гидравлическую и воздушную системы;
– шасси;
– управление самолетом;
– топливную систему;
– системы кондиционирования и автоматического регулирования давления в гермокабине;
– противообледенительную систему;
– противопожарную систему;
– бытовое и сантехническое оборудование;
– погрузочно-швартовочное оборудование грузового самолета.
Все самолеты можно классифицировать по следующим конструктивным признакам:
– по числу и расположению крыльев;
– по типу фюзеляжа;
– по форме и расположению оперения;
– по типу, количеству и расположению двигателей;
– по типу и расположению шасси.
По количеству крыльев делят на монопланы, т.е. самолёты с одним крылом, и бипланы, т. е. самолёты с двумя крыльями, расположенными одно над другим.
По расположению крыла относительно фюзеляжа различают низкоплан, среднеплан и высокоплан.
По типу фюзеляжа делят на однофюзеляжные и двухбалочные. Фюзеляжи, не несущие оперения, называют гондолами. Оперение в этом случае поддерживается двумя балками, и самолёты при этом называют двухбалочными.
В зависимости от расположения оперения различают:
– самолёты стандартной схемы, у которых стабилизатор и киль размещаются в хвостовой части фюзеляжа;
– самолёты схемы «утка», у которых горизонтальное оперение расположено впереди крыла;
– самолёты типа «бесхвостка», у которых горизонтальное оперение отсутствует.
Большинство современных самолётов выполнено по первой схеме, которая имеет следующие конструктивные разновидности:
– однокилевое оперение;
– разнесенное вертикальное оперение;
– V-обpазное оперение;
– Т-образное оперение.
Переднее расположение горизонтального оперения при использовании схемы «утка» повышает его эффективность, исключая его затенение впереди находящимся крылом.
В зависимости от типа шасси различают сухопутные, гидросамолеты и амфибии.
Шасси сухопутных самолётов бывают колёсными и лыжными.
Гидросамолеты разделяются на лодочные и поплавковые.
По количеству опор шасси самолёты подразделяются на трёхопорные с передней опорой, трёхопорные с хвостовой опорой и «велосипедного» типа. Наиболее распространенной в настоящее время является трёхопорная схема с передней опорой, которая предотвращает капотирование и «козление» самолёта.
В полете на самолёт действуют следующие силы: тяга двигателя, сила тяжести, подъемная сила и лобовое сопротивление. Последние две силы относятся к аэродинамическим.
Разнообразные силы, действующие на самолет, делят:
– по характеру приложения на статические (не изменяющиеся в течение длительного периода времени) и динамические (быстро меняющиеся в процессе их действия на самолет);
– по характеру распределения на сосредоточенные (приложенные на небольшом участке конструкции, точечно) и распределенные по длине, поверхности и объему конструкции;
– по величине и направлению.
Удобно все силы, действующие на самолет, объединить в две группы – поверхностные и массовые. К поверхностным силам относятся аэродинамические силы и сила тяги, а к массовым – сила тяжести и инерционные силы.
Основной системой координат, используемой в динамике полета, является скоростная (подвижная) система координат, движущаяся вместе с самолетом. Начало этой системы координат находится в центре масс самолета. Силы обычно раскладываются по трём осям: х – по направлению движения, y – перпендикулярно оси «Ох» в плоскости симметрии самолета; z – перпендикулярно плоскости «хОy» и направлена по правому крылу.
При горизонтальном полёте с постоянной скоростью подъемная сила уравновешивает вес самолета, а сила тяги – силу сопротивления.
Если подъемная сила больше силы тяжести, самолет набирает высоту, если меньше – снижается.
Если тяга больше силы лобового сопротивления, самолет движется ускоренно, если меньше – замедленно.
Дополнительная аэродинамическая сила стабилизатора уравновешивает пикирующий момент вокруг центра тяжести, создаваемый подъёмной силой Y.
На других этапах полёта (взлёт, набор высоты, снижение, посадка) и при выполнении эволюций (манёвров) самолетом схема сил, действующих на него, будет сложнее.
Коэффициентом перегрузки, или просто перегрузкой, называют отношение суммы поверхностных сил к произведению массы самолета на ускорение свободного падения.
Перегрузка – величина векторная. Ее направление совпадает с направлением равнодействующей поверхностных сил. На практике обычно пользуются не полной перегрузкой, а её проекциями на оси системы координат.
Продольная перегрузка может быть как положительной, так и отрицательной. Положительная перегрузка, определяемая тяговооруженностью, для современных самолетов с турбореактивными двигателями обычно не превышает 0,7—0,8. Отрицательная перегрузка, определяемая сопротивлением, также может достигать значений, близких к единице, например при одновременном выпуске тормозных щитков и дросселировании двигателей в полете.
Тяговооруженностью самолёта называется отношение тяги силовой установки (суммарной тяги двигателей) к его весу. Тяговооруженность пассажирских воздушных судов составляет 0,3—0,35.
Для горизонтального полёта продольная перегрузка определяется разницей между силой тяги двигателей и силой аэродинамического сопротивления, деленной на вес ВС; вертикальная перегрузка – отношением подъемной силы к весу ВС; боковая перегрузка – боковой аэродинамической силой, деленной на вес самолета [1].
В горизонтальном прямолинейном полете с постоянной скоростью подъемная сила равна весу самолета, тяга равняется силе аэродинамического сопротивления, боковая аэродинамическая сила равна нулю, поэтому поперечная перегрузка равна единице, а продольная и боковая – нулю.
Сопротивляемость организма перегрузкам зависит от величины и направления последних, времени их воздействия, от физического состояния организма. Человек, прошедший специальную тренировку, переносит перегрузки значительно лучше, чем нетренированный. Человеческий организм по-разному переносит перегрузки, действующие в различных направлениях: лучше всего переносятся перегрузки в направлении грудь-спина или спина-грудь (n = 12), хуже – в направлении голова—ноги (n = 6) и совсем плохо – в направлении ноги—голова (n = 3), т. к. при этом кровь приливает к голове и вызывает быструю потерю сознания. Величина переносимых человеком перегрузок зависит от времени их воздействия. Если перегрузки кратковременны, то допустимая величина их значительно увеличивается.
