Типы самолетов гражданской авиации классификация. Классификация самолетов по назначению. Вопросы для самоконтроля

Знает очень большое количество летательной техники различных типов и видов. Все названия самолетов вряд ли удастся даже перечислить. Впрочем, основные модели охватить вполне реально. Давайте узнаем, как производится классификация самолетов, их виды, типы, названия тоже рассмотрим.

Наименования

Давайте взглянем на перечень наименований основных иностранных производителей самолетов по алфавиту. В списке представлены как ныне существующие компании, так и упраздненные:

• Aérospatiale (Франция).
• Airbus (ЕС).
• Boeing (США).
• British Aerospace (Великобритания).
• British Aircraft (Великобритания).
• Heinkel (Германия).
• Junkers (Германия).
• McDonnell Douglas (США).
• Messerschmitt (Германия).

Названия самолетов по алфавиту, выпускавшихся в СССР и странах постсоветского пространства, приведены ниже:

• Ан (Антонов).
• И (Поликарпов).
• Ла (Лавочкин).
• ЛаГГ (Лавочкин, Горбунов, Гудков).
• Ли (Лисунов).
• МиГ (Микоян и Гуревич).
• По (Поликарпов).
• Су (Сухой).
• Ту (Туполев).
• Як (Яковлев).

Как классифицируют самолеты?

Прежде всего, узнаем, какие бывают самолеты. Названия летательной техники могут рассказать о многом, но классификация поведает нам ещё больше. Как же классифицируются самолеты? Делают это по следующим параметрам:

• по назначению;
• скорости;
• числу двигателей;
• типу двигателей;
• типу шасси;
• массе;
• числу крыльев;
• размеру фюзеляжа;
• типу управления;
• форме взлета.

На некоторых из вышеперечисленных моментов мы сейчас остановимся подробнее.

Классификация по назначению

Она считается самой распространенной. По этому показателю все самолеты деялся на два крупных вида: военные и гражданские. Кроме того, у каждой из перечисленных групп существует собственное подразделение на более мелкие категории.

В соответствии с конкретной функциональной принадлежностью военные самолеты классифицируются по следующим профильным категориям: бомбардировщики, самолеты-перехватчики, авиационные истребители, штурмовики, военно-транспортные суда, истребители-бомбардировщики, а также разведчики.

В гражданской авиации аппараты для полетов разделяют на следующие категории: пассажирские, сельскохозяйственного назначения, транспортные, почтовые, экспериментальные и т. д.

Бомбардировщики

В задачи бомбардировщика входит поражение целей, находящихся на земле. Делают они это с помощью бомб и ракет.

Теперь давайте выясним названия военных самолетов. Среди бомбардировщиков можно выделить такие модели отечественного производства: Су-24, Ту-160, Су-34. В годы ВОВ особой известностью пользовался отечественный бомбардировщик Пе-2. Но самым первым можно назвать знаменитого «Илью Муромца» - творение великого конструктора Игоря Сикорского. Этот аппарат взлетел впервые в воздух ещё в 1913 году. В эпоху Первой мировой войны его переоборудовали под бомбардировщик. Самолеты «Илья Муромец» также использовались во время Гражданской войны.

Среди иностранных аппаратов можно выделить современные американские стратегические бомбардировщики Northrop B-2 Spirit, XB-70 Valkyrie, Rockwell B-1 Lancer, B-2, B-52 Stratofortress, самолеты производства США 30-х годов Boeing B-17 и Martin B-10, германские бомбардировщики эпохи Второй мировой войны Junkers Ju 86 и Heinkel He 111.

Истребители

Главной задачей этих аппаратов является уничтожение самолетов и других объектов, которые находятся в воздухе.

Названия самолетов-истребителей знатоку военного дела тоже скажут о многом. Наиболее известные советские модели периода Второй мировой войны - ЛаГГ-3, И-15 бис, МиГ-3, И-16, И-153, Як-1. В эту же эпоху мировую известность завоевали немецкие самолеты Bf.109, Bf.110 и Fw 190, а также реактивные Me.262, Me.163 Komet и He 162 Volksjager.

Среди советских истребителей более поздней эпохи следует выделить МиГ-31, Су-27 и МиГ-29. В настоящее время небо заполняют современные российские самолеты. Названия их прекрасно известны специалистам авиатехники. Это истребители поколения 4++ Су-35 и Миг-35.

Из современных американских моделей выделяются первый в мире истребитель поколения номер пять Boeing F-22, а также более ранние модели F-4 и F-15 Eagle.

Истребители-бомбардировщики

Они совмещают функции первых двух описанных нами категорий самолетов. То есть уничтожают как воздушные, так и наземные цели.

Первыми истребителями-бомбардировщиками считаются немецкий Me.262, модифицированная модель британского истребителя Supermarine Spitfire, De Havilland Mosquito, а также советский Як-9.

Первая из указанных выше моделей была выпущена в 1968 году, и к сегодняшнему дню является самой массовой из всех пассажирских летательных аппаратов. Boeing 747, произведенный годом позже, является пионером среди широкофюзеляжных авиалайнеров. Boeing 747-8 - пассажирский самолет с самой большой длиной. Он был выпущен в 2010 году. Сегодня на рынке пассажирской авиации наибольшую массовость обрел Boeing 777, выпускаемый с 1994 года. Самая новая модель корпорации на данный момент - Boeing 787 2009 года создания.

"Аэробус"

Как говорилось ранее, главным конкурентом Boeing на мировом рынке является европейская компания Airbus, центральный офис которой находится во Франции. Основана она была гораздо позже своего американского соперника - в 1970 году. Самые известные названия самолетов этой фирмы - A300, A320, А380 и A350 XWB.

Выпущенный в 1972 году, A300 является самым первым широкофюзеляжным самолетом на двух моторах. На A320 1988 года изготовления впервые в мире была применена электродистанционная форма управления. Самолет А380, который впервые взметнулся в небо в 2005 году, является самым крупным в мире. Он способен взять на свой борт до 480 пассажиров. Последней разработкой компании является A350 XWB. Его главной задачей было составить конкуренцию выпущенному ранее Boeing 787. И с этой задачей данный авиалайнер успешно справляется, обоходя своего соперника по экономичности.

На достойном уровне была представлена и советская пассажирская авиационная промышленность. Большинство моделей - это самолеты "Аэрофлота". Названия главных марок: Ту, Ил, Ан и Як.

Первым отечественным реактивным авиалайнером является выпущенный в 1955 году Ту-104. Ту-154, первый взлет которого был совершен в 1972 году, считается самым массовым советским пассажирским воздушным аппаратом. Ту-144 1968 года выпуска обрел легендарный статус, так как является первым в мире авиалайнером, который сумел пробить звуковой барьер. Он мог развивать скорость до 2,5 тыс. км/ч, и этот рекорд к нашему времени не побит. На данный момент последней действующей моделью авиалайнера, разработанной конструкторским бюро Туполева, является самолет Ту-204 1990 года выпуска, а также его модификация Ту-214.

Естественно, что кроме Ту существуют и другие самолеты "Аэрофлота". Названия самых популярных: Ан-24, Ан-28, Як-40 и Як-42.

Авиалайнеры других стран мира

Кроме указанных выше существуют достойные внимания модели и других производителей пассажирских самолетов.

Британский авиалайнер De Havilland Comet, выпущенный в 1949 году, является первым в мировой истории реактивным авиалайнером. Широкую известность приобрел французско-британский авиалайнер Concorde, разработанный в 1969 году. Он вошел в историю благодаря тому, что является второй удачной попыткой (после Ту-144) создания сверхзвукового пассажирского летательного аппарата. Причем до сих пор эти два авиалайнера в данном плане уникальны, так как пока больше никто не смог выпустить пригодный для массовой эксплуатации пассажирский самолет, способный перемещаться быстрее звука.

Транспортники

Главным предназначением самолетов транспортной авиации является перевозка грузов на большие расстояния.

Среди аппаратов данного вида нужно обозначить западные модели пассажирских самолетов, модифицированные под транспортные нужды: Douglas MD-11F, и Boeing 747-8F.

Но больше всех в производстве транспортных самолетов прославилось советское, а теперь украинское конструкторское бюро имени Антонова. Оно выпускает самолеты, которые постоянно бьют мировые рекорды по грузоподъемности: Ан-22 1965 г. (грузоподъемность - 60 т), Ан-124 1984 г. (грузоподъемность - 120 т), Ан-225 1988 г. (берет на борт 253,8 т). Последней модели принадлежит до сих пор не побитый рекорд по грузоподъемности. Кроме того, её планировали использовать для транспортировки советских шаттлов "Буран", но с развалом СССР проект так и остался нереализованным.

В Российской Федерации с транспортной авиацией все не так уж радужно. Названия самолетов России следующие: Ил-76, Ил-112 и Ил-214. Но проблема в том, что выпускаемый ныне Ил-76 был разработан ещё в советское время, в 1971 году, а остальные планируют запустить только в 2017-м.

Сельскохозяйственные самолеты

Существуют летательные аппараты, в задачи которых входит обработка полей пестицидами, гербицидами и другими химикатами. Данный тип авиационной техники называется сельскохозяйственным.

Из советских образцов этих аппаратов известны У-2 и Ан-2, которые из-за специфики применения в народе называли «кукурузниками».

Подразделение по скорости

Кроме классификации самолетов по назначению, которую мы подробно изучили выше, существуют и другие виды ранжирования. К ним относится и классификация по скорости полета. По данному признаку самолеты делятся на следующие категории: дозвуковые, трансзвуковые самолеты, сверхзвуковые воздушные суда и гиперзвуковые.

Нетрудно разобраться, что дозвуковые самолеты перемещаются медленнее звука. Трансзвуковые самолеты летают на скорости, приближенной к звуковой, сверхзвуковые преодолевают а гиперзвуковые превышают этот показатель более чем в пять раз.

На данный момент самым скоростным в мире считается экспериментальный гиперзвуковой аппарат из США X-43A 2001 года. Он может набрать скорость 11 200 км/ч. На втором месте его соотечественник X-15, выпущенный ещё в далеком 1959 году. Скорость составляет 7273 км/ч. Если же говорить не об экспериментальных аппаратах, а о тех самолетах, которые выполняют конкретные задачи, то тут первенство у американца SR-71, способного развить скорость до 3530 км/ч. Среди отечественных аппаратов следует выделить сверхзвуковой МиГ-25. Его максимальный показатель скорости может добраться до 3000 км/ч.

В пассажирской авиации дела со скоростью обстоят намного хуже. На сегодняшний день выпущено всего два сверхзвуковых авиалайнера: отечественный Ту-144 (1968 год) и франко-английский Concorde (1969 год). Первый из них может развить скоростные показатели до 2,5 тыс. км/ч, что является рекордом гражданской авиации, но из самолетов всех назначений это только десятое место. Нужно также отметить, что на данный момент не существует ни одного сверхзвукового авиалайнера, который находится в эксплуатации, так как от использования Ту-144 отказались ещё в далеком 1978 году, а использование Concorde было остановлено в 2003 году.

Гиперзвуковых пассажирских самолетов вообще никогда не существовало. Правда, сейчас имеется несколько проектов как отечественных, так и зарубежных конструкторских бюро по производству гиперзвукового авиалайнера. Среди них наибольшей известностью пользуется европейский ZEHST. Данный самолет способен будет развивать скорость до 5,0 тыс. км/ч, но сроки его создания неясны. В России существует два подобных проекта - Ту-244 и Ту-444, но на данный момент оба они заморожены.

Другие виды классификации

По количеству двигателей у самолетов существует ранжирование от одно- до двенадцатидвигательных.

По типу двигателя самолеты делятся на следующие категории: с электрическим двигателем, поршневые, турбовинтовые, реактивные, ракетные, а также аппараты с комбинированным двигателем.

По типу шасси классификация у самолетов следующая: колесные, лыжные, на воздушной подушке, гусеничные, поплавковые, амфибии. Естественно, что наибольшее распространение имеют самолеты с колесным шасси.

По массе самолеты делятся на суперлёгкие, легкие аппараты, самолеты средней массы, тяжелые и супертяжелые.

По числу крыльев, в сторону уменьшения их количества, самолеты подразделяются на полипланы, трипланы, бипланы, полуторапланы и монопланы.

Существует также классификация по размеру фюзеляжа: узкофюзеляжные и широкофюзеляжные.

По классификации типа управления летательные аппараты подразделяются на пилотируемые и беспилотники.

По форме взлета все самолеты можно подразделить на следующие категории: с вертикальным взлетом, горизонтальным и коротким.

Многообразие

Мы узнали, что представляет собой классификация самолетов, их виды, типы, названия тоже рассмотрели. Как видим, представлено очень большое количество моделей, выполняющих различные функции, имеющих очень разные технические характеристики. Мир авиации действительно многогранен, и в одном обзоре не получится описать абсолютно все его стороны.

Тем не менее общее представление мы по данному вопросу дать можем, описав наиболее известные вошедшие в историю самолеты. Виды и названия, несмотря на свою многочисленность, все-таки реально систематизировать определенным образом, чтобы внести ясность в суть этой темы.

В соответствии с кодексом Международной авиационной федерации летательные аппараты делятся на классы, например:

Класс А - свободные аэростаты;

Класс В - дирижабли;

Класс С - воздушные суда, вертолеты, гидросамолеты и т.д;

Класс S - космические модели.

Помимо этого, класс С делится на четыре группы, в зависимости от силовой установки. Также, все гражданские воздушные суда группируют по классам в зависимости от их взлетной массы:

Класс первый - 75 т и более;

Класс второй - 30-75 т;

Класс третий - 10-30 т;

Класс четвертый - до 10 т.

Классификация по типам воздушных судов.

Воздушное судно - летательный аппарат, поддерживаемый в атмосфере за счет его взаимодействия с воздухом, отличным от взаимодействия с воздухом, отраженным от земной поверхности.

Самолет - летательный аппарат тяжелее воздуха для полетов в атмосфере с помощью силовой установки создающей тягу и неподвижного крыла, на котором при движении в воздушной среде образуется аэродинамическая подъемная сила.

Самолеты можно классифицировать по множеству признаков, однако они взаимосвязаны и образуют единую систему воздушных судов, которая находится в постоянном движении под воздействием множества рыночных факторов.

В зависимости от характера эксплуатации воздушные суда гражданской авиации можно классифицировать на:

1) воздушные суда авиации общего назначения (АОН);

2) воздушные суда авиации коммерческого назначения.

Воздушные судна, находящиеся в регулярной эксплуатации, то есть в сфере деятельности коммерческих авиакомпаний, осуществляющих перевозки пассажиров и грузов по расписанию относятся к коммерческой авиации. Использование же воздушного судна в личных или деловых целях относит его к категории авиации общего назначения.

Последние годы наблюдается рост популярности воздушных судов общего назначения, так как они способны выполнять задачи, несвойственные коммерческой авиации - перевозку небольших грузов, сельскохозяйственные работы, патрулирование, обучение пилотированию, авиационный спорт, туризм и т.д., а также существенно экономят время для пользователей. Последнее достигается за счет возможности летать вне расписания, способности использовать для взлета и посадки небольшие аэродромы и пользователь не тратит время на оформление и регистрацию авиабилетов и имеет возможность выбора прямого маршрута до места назначения. Как правило, воздушные суда АОН - воздушные суда, имеющие взлетную массу до 8,6 т. Однако возможно и использование большего воздушного судна.

В зависимости от назначения можно выделить две основные группы воздушных судов, не зависимо от условий эксплуатации - многоцелевые и специализированные воздушные суда.

Многоцелевые воздушные суда предназначены для решения широкого круга задач. Это достигается за счет переоборудования и переоснащения воздушного судна для решения конкретной задачи при минимальных конструктивных изменениях или без таковых. В зависимости от способности взлетать и садиться не только на аэродромы с искусственным покрытием, но и использовать для этих целей водную поверхность многоцелевые воздушные суда бывают наземного базирования и амфибийными.

Специализированные воздушные суда, ориентированы на выполнение какой-либо одной задачи.

Классификация воздушных судов возможна в зависимости от характеристики аэродинамической схемы, под которой понимают некоторую систему несущих поверхностей воздушного судна. В системе несущих поверхностей имеются главные поверхности - крылья, создающие основную долю аэродинамической подъемной силы, и вспомогательные поверхности - оперение, предназначенное для стабилизации воздушного суда и управления его полетом. Различают следующие виды аэродинамических схем, в соответствии с рисунком 2.10.

Рисунок 2.10 - Аэродинамические схемы воздушных судов

Воздушные суда по отдельным признакам аэродинамической схемы классифицируются в первую очередь по конструктивным характеристикам крыла, в соответствии с рисунком 2.11.

Также воздушные судна, возможно, классифицировать по схеме фюзеляжа - в зависимости от типа силовых элементов, в зависимости от конструктивных характеристик шасси - которые различают по расположению опор шасси, по силовой установке - в зависимости от типа двигателя, количества двигателей и их расположения.

Рисунок 2.11 - Конструктивные характеристики крыла воздушных судов

Особое значение для гражданской авиации имеет классификация воздушных судов в зависимости от их дальности полета, в соответствии с рисунком 2.12:

Ближнее магистральное (основных авиалиний) воздушное судно, с дальностью полета - 1000-2500 км;

Среднее магистральное воздушное судно, с дальностью полета - 2500-6000 км;

Дальнее магистральное воздушное судно, с дальностью полета свыше 6000 км.

Рисунок 2.12 - Классификация воздушных судов
в зависимости от зон дальности

Основные агрегаты самолета

Самолеты относятся к летательным аппаратам тяжелее воздуха, им характерен аэродинамический принцип полета. У само­летов подъемная сила Y создается за счет энергии воздушного по­тока, омывающего несущею поверхность, которая неподвижно закреплена от­носительно корпуса, а поступательное движение в заданном направ­лении обеспечивается тягой силовой установки (СУ) самолета.

Различные типы самолётов имеют одни и те же основные агрегаты (составные части): крыло , вертикальное (ВО) и горизонтальное (ГО) оперение , фюзеляж , силовую установку (СУ) и шасси (рис 2.1).

Рис. 2.1. Основные элементы конструкции самолета

Крыло самолета1 создает подъемную силу и обеспечивает попе­речную устойчивость самолету при его полете.

часто крыло является силовой базой для размещения шасси, двигателей, а его внутренние объемы используют для размещения топлива, оборудования, различных узлов и агрегатов функциональных систем.

Для улучшения взлетно-посадочных характеристик (ВПХ) современных самолетов на крыле устанавливаются средства механизации по передней и задней кромкам. По передней кромке крыла размещают предкрылки , а по задней - закрылки10 , интерцепторы12 и элероны-интерцепторы .

В силовом отношении крыло представляет собой балку сложной конструкции, опорами которой являются силовые шпангоуты фюзеляжа.

Элероны11 являютсяорганами поперечного управления. Они обеспечивают поперечную управляемость самолета.

В зависимости от схемы и скорости полета, геометрических па­раметров, конструкционных материалов и конструктивно-силовой схемы масса крыла может составлять до 9…14 % от взлетной массы само­лета.

Фюзеляж13 объединяет основные аг­регаты самолета в единое целое, т.е. обеспечивает замыкание сило­вой схемы самолета.

Внутренний объем фюзеляжа служит для размеще­ния экипажа, пассажиров, грузов, оборудования, почты, багажа, средств спасения людей на случай возникновения аварийных ситуа­ций. В фюзеляжах грузовых самолетов предусмотрены развитые погрузочно-разгрузочные системы, устройства быстрой и надежной швар­товки грузов.

Функцию фюзеляжа у гидросамолётов выполняет лодка, которая позволяет производить взлет и посадку на воду.

фюзеляж в силовом отношении является тонкостенной балкой, опорами которой являются лонжероны крыла, с которыми он связан через узлы силовых шпангоутов.

масса констру­кции фюзеляжа составляет 9…15 % от взлетной массы самолета.

Вертикальное оперение5 состоит из неподвижной части киля4 и руля направления (РН) 7 .

Киль 4 обеспечивает самолету путевую устойчивость в плоскости X0Z , а РН - путевую управляемость относительно оси 0y .

Триммер РН 6 обеспечивает снятие длительных нагрузок с педалей, например, при отказе двигателя.

Горизонтальное оперение9 включает в себя неподвижную или ограниченно подвижную часть (стабилизатор2 ) и подвижную часть – руль высоты (РВ) 3 .

Стабилизатор 2 придает самолету продольную устойчивость, а РВ 3 - продольную управляемость. РВ может нести на себе трим­мер 8 для разгрузки штурвальной колонки.

Масса, конструкции ГО и ВО обычно не превышает 1,3…3 % от взлетной массы самолета.

Шасси самолета 16 относится к взлетно-посадочным устройствам (ВПУ), которые обеспечивают разбег, взлет, посадку, пробег и маневрирование само­лета при движении по земле.

Число опор и расположение их относительно центра масс (ЦМ) самолета за­висит от схем шасси и особенностей эксплуатации самолета.

Шасси самолета, показанного на рис.2.1, имеет две основные опоры16 и одну носовую опору17 . Каждая опора включает в себя силовую стой­ку18 и опорные элементы - колеса15 . Каждая опора может иметь несколько стоек и несколько колес.

Чаще всего шасси самолета дела­ют убирающимися в полете, поэтому для его размещения предусматри­вают специальные отсеки в фюзеляже 13. Возможна уборка и размещение основных опор шасси в специальных гондолах (или мотогондолах), обтекателях14 .

Шасси обеспечивает поглощение кинетической энергии удара при посадке и энергии торможения на пробеге, рулении и при маневрировании самолета по аэродрому.

самоле­ты-амфибии могут совершать взлет и посадку, как с наземных аэродромов, так и с водной поверхности.

Рис.2.2. Шасси самолета-амфибии.

на корпусе гидросамолета устанавливают колесно­е шасси, а под крылом размещают поплавки1 ,2 (рис.2.2).

Относительная масса шасси обычно составляет 4…6% от взлетной массы самолета.

Силовая установка 19 (см.рис.2.1), обеспечивает создание силы тяги самолета.Она состоит из двигателей, а также сис­тем и устройств, обеспечивающих их работу в условиях летной и наземной эксплуатации самолета.

У поршневых двигателей сила тяги создается воздушным винтом, у турбовинтовых - воздушным винтом и частично реакцией газов, у реактивных - реакцией газов.

В СУ входят: узлы крепления двигателей, гондола, управление СУ, входные и выходные устройства двигателей, топливная и масляная системы, системы запуска двигателя, противопожарная и противообледенительная системы.

Относительная масса СУ в зависимости от типа двигателей и схе­мы размещения их на самолете может достигать 14…18 % от взлетной мас­сы самолета.

2.2. Технико-экономические и летно-технические
характеристики самолетов

Технико-экономическими характеристиками самолетов являются:

Относительная масса полезной нагрузки:

`m пн = m пн /m 0

где m пн - масса полезной нагрузки;

m 0 - взлетная масса самолета;

Относительная масса максимальной платной нагрузки:

`m кнmах = m кнmах / m 0

где m кнmах масса максимальной коммерческой нагрузки;

Максимальная часовая производительность:

П ч = m кнmах ∙v рейс

где v рейс - рейсовая скорость самолета;

Расход топлива на единицу производительности q Т

К основным летно-техническим характеристикам самолетов отно­сят:

Максимальную крейсерскую скорость v кр.mах ;

Крейсерскую экономическую скорость V к p .эк ;

Высоту крейсерского полета Н к p ;

Дальность полета с максимальной платной нагрузкой L ;

Среднее значение аэродинамического качества К в полете;

Скороподъемность;

Грузоподъемность, которая определяется массой пассажиров, грузов, багажа, перевозимой на самолете при заданной полетной мас­се и запасе топлива;

Взлетно-посадочные характеристики (ВПХ) самолета.

Основными параметрами, характеризующими ВПХ, являются ско­рость захода на посадку - V з.п ; посадочная скорость - V п ;скорость отрыва при взлете - V omp ; длина разбега при взле­те - l раз ; длина пробега при посадке - l np ; максимальное значение коэффициента подъемной силы в посадочной конфигура­ции крыла - С у max п ;максимальное значение коэффициента подъемной силы во взлетной конфигурации крыла С у max взл

Классификация самолетов

Классификацию самолетов проводят по многим критериям.

Одним из основных критериев классификации самолетов являет­ся критерий по назначению . этот критерий предопределяет летно-технические характеристики, геометрические параметры, компоновку и состав функциональных систем самолета.

По своему назначению самолеты подразделяют на гражданские и военные . Как первые, так и вторые самолеты классифицируют в зависимости от вида выполняемых задач.

Ниже рассмотрена классификация только гражданских самолетов.

Гражданские самолеты предназначены для перевозки пассажиров, почты, грузов, а также для решения разнообразных народнохозяйственных задач.

Самолеты под­разделяют на пассажирские , грузовые , экспериментальные , учебно-тренировочные , а также на самолеты целевого народнохозяйствен­ного назначения .

Пассажирские самолеты в зависимости от дальности полета и грузоподъемности подразделяют на:

- дальние магистральные самолеты – дальность полета L >6000 км;

- средние магистральные самолеты - 2500 < L < 6000 км;

- ближние магистральные самолеты - 1000< L < 2500 км;

- самолеты для местных воздушных линий (МВЛ) - L <1000 км.

Дальние магистральные самолеты (рис. 2.3) с дальностью поле­та более 6000 км, обычно, оснащаются СУ из четырех ТРДД или винтовентиляторных двигателей, что позволяет повысить безопас­ность полета в случае отказа одного или двух двигателей.

Средние магистральные самолеты (рис. 2.4, рис. 2 .5) имеют СУ из двух-трех двигателей.

Ближнемагистральные самолеты (рис. 2.6) при дальности полета до 2500 км имеют СУ из двух-трех двигателей.

Самолеты местных воздушных авиалиний (МВЛ) эксплуатируются на авиационных трассах протяжен­ностью менее 1000 км, а их СУ может состоять из двух, трех и да­же четырех двигателей. Увеличение числа двигателей до четырех обу­словлено стремлением обеспечить высокий уровень безопасности поле­тов при большой интенсивности взлетов-посадок, характерных для са­молетов МВЛ.

К самолетам МВЛ можно отнести административные само­леты, которые рассчитаны на перевозку 4…12 пассажиров.

Грузовые самолеты обеспечивают перевозку грузов. Эти самолеты в зависимости от дальности полета и грузоподъемности могут подразделяться аналогично пассажирским. перевозка грузов может осуществляться как внутри грузовой кабины (рис.2.7), так и на внешней подвеске фюзеляжа (рис. 2.8).

Учебно-тренировочные самолеты обеспечивают подготовку и тренировку летного состава в учебных заведениях и центрах подготовки гражданской авиации (рис.2.9)Такие самолеты часто изготовляют двухместными (инструктор и стажер)

Экспериментальные самолеты создаются для решения конкретных научных проблем, проведения натурных исследований непосредственно в полете, когда необходима проверка выдвигаемых гипотез и конструктивных решений.

Самолеты народнохозяйственного назначения в зависимости от целевого использования разделяются на сельскохозяйственные, патрульные, наблюдения за нефте- и газопроводами, лесными массивами, прибрежной зоной, дорожным движением, санитарные, ледовой разведки, аэрофотосъемки и др.

Наряду со специально спроектированными для этих целей самолетами под целевые задачи могут переоборудоваться самолеты МВЛ малой грузоподъемности.

Рис. 2.7. Грузовой самолет

Рис. 2.8. Перевозка грузов на внешней подвеске

Рис. 2.9. Учебно-тренировочный самолет

Рис. 2.10. Самолет народнохозяйственного назначения

Аэродинамическую компоновку самолета характеризует число, внешняя форма несущих поверхностей и взаимное расположение крыла, оперения и фюзеляжа.

В основу классификации аэродинамических компоновок положено два признака:

- форма крыла ;

- расположение оперени я.

В соответствии с первым признаком выделяют шесть типов аэродинамических компоновок:

- с прямым и трапециевидным крылом;

- со стреловидным крылом;

- с треугольным крылом;

- с прямым крылом малого удлинения;

- с кольцевым крылом;

- с круглым крылом .

Для современных гражданских самолетов практически использу­ют первые два и частично третий тип аэродинамических компоновок.

Согласно второму типу классификации выделяют следующие три варианта аэродинамических компоновок самолетов:

Нормальной (классической) схемы;

Схемы " утка " ;

Схема "бесхвостка".

Разновидностью схемы "бесхвостка" является схема "летающее крыло".

Самолеты нормальной схемы (см.рис.2.5, 2.6) имеют ГО, расположенное за крылом. Эта схема получила господствующее распространение на самолетах гражданской авиации.

Основные достоинства нормальной схемы:

Возможность эффективного использования механизации крыла;

Легкое обеспечение балансировки самолета с выпущенными закрылками;

Уменьшение длины но­совой части фюзеляжа. Это улучшает обзор пило­ту и уменьшает площадь ВО, так как укороченная носовая часть фюзеляжа вызывает появление меньшего дестабилизирующего путевого момента;

Возможность уменьшения площадей ВО и ГО, так как плечи ГО и ВО значительно больше, чем у других схем.

недоста­тки нормальной схемы:

ГО создает отрицательную подъемную силу практически на всех режимах полета. Это приводит к уменьшению подъемной силы само­лета. Особенно на переходных режимах полета при взлете и посадке;

ГО находится в возмущенном воздушном потоке за кры­лом, что отрицательно сказывается на его работе.

Для выноса ГО из "аэродинамической тени" крыла или из "спутной струи" закрылков на переходных режимах полета его смещают относительно крыла по высоте (рис.2.11, а), выносят его на середину киля (рис.2.11;б) или на верх киля (рис.2.11, в).

Рис. 2.11 Схемы размещения горизонтального оперения

а. ВО., смещенное относительно крыла по высоте;

б. ВО расположено на середине киля (крестообразное оперение);

в. Т- образное оперение;

г. v - образное оперение.

В практике самолетостроения известны случаи использования на самолете комбинированного, так назы­ваемого v -образного опе­рения (рис. 2.12). функции ГО и ВО в этом случае выполняют две поверхности, разнесенные под углом относительно друг друга. Рули, размещенные на этих поверхностях, при синхрон­ном отклонении вверх и вниз работают как РВ, а при отклонении одного руля вверх, а другого вниз достигается управление самоле­том в путевом отношении.

Достаточно часто на самоле­тах может применяться двухкилевое и даже трехкилевое ВО.

При аэродинами­ческой компоновке самолета по схеме "утка" на ГО разме­щают перед крылом на носовой части фюзеляжа (рис.2.13)

Достоинствами схемы "утка" являются:

Размещение ГО в невозмущенном воздушном потоке;

Возможность уменьшения размеров крыла, так как ГО стано­вится несущим, т.е. участвует в создании подъемной силы самоле­та;

Достаточно легкое парирование возникающего пикирующего мо­мента при отклонении механизации крыла отклонением ГО;

Рис. 2.13 Компоновка самолета по схеме "утка"

Увеличение плеча ГО на более 30 %, чем у нормальной схемы, что позволяет уменьшить площадь крыла;

При достижении больших углов атаки срыв потока на ГО воз­никает раньше, чем на крыле, что практически устраняет опасность выхода самолета на закритические углы атаки и сваливание его в штопор.

У самолета, выполненного по схеме "утка", смещение положе­ния фокуса назад при переходе от М <1 к М>1 меньше, чем у са­молетов нормальной схемы, поэтому увеличение степени продольной устойчивости наблюдается в меньшей мере.

Недостатками данной схемы являются:

Снижение несущей способности крыла на 10-15 % из-за ско­са потока от ГО;

Сравнительно малое плечо ВО, приводящее к увеличению пло­щади ВО, а иногда и к установке двух килей для увели­чения путевой устойчивости. Это компенсирует дестабилизирующий мо­мент, создаваемый удлиненной носовой частью фюзеляжа.

Схема "бесхвостка" характеризуется отсутстви­ем ГО (см. рис. 1.13), при этом функции ГО перекладываются на кры­ло. Самолеты, выполненные по такой схеме, могут не иметь фюзе­ляжа, в этом случае их называют "летающим крылом". Для таких са­молетов характерно минимальное лобовое сопротивление.

Схема "бесхвостка" имеет следующие достоинства:

Так как на таких самолетах используются треугольные крылья, то при больших размерах бортовой нервюры можно уменьшить относи­тельную толщину профиля, обеспечив рациональное использование объема крыла для размещения топлива;

Отсутствие нагрузок ГО позволяет облегчить хвостовую часть фюзеляжа;

Уменьшается стоимость и масса планера, так как отсутству­ет ГО, по этой же причине уменьшается сопротивление трения самолета из-за уменьшения площади обтекаемой воздушным потоком поверхности;

Значительные геометрические размеры бортовой нервюры обе­спечивают возможность создать эффект "воздушной подушки " на ре­жиме посадки самолета;

Так как в схеме "бесхвостка" применяют крылья двойной стреловидности, то на взлетном режиме происходит существенней прирост коэффициента подъемной силы.

Среди недостатков этой схемы наиболее существенным являются:

Невозможность полного использования несущей способности крыла на посадке;

Снижение потолка самолета из-за уменьшения аэродинамичес­кого качества, что объясняется удержанием элевонов в верхнем отклоненном положении для достижения наибольшего угла атаки кры­ла;

Сложность, а иногда и невозможность балансировки самоле­та при выпущенных закрылках;

Сложность обеспечения путевой устойчивости самолета из-за малого плеча ВО, поэтому иногда устанавливают три киля (см. рис. 1.13).

В практике опытного авиастроения можно встретить варианты с комбинацией основных схем в одном самолете.

Возможен вариант, когда на самолете применяют два ГО - одно перед крылом и второе за ним. При реализации схемы "тандем", самолет имеет почти соизмеримые по площади крыло и ГО. Схему "тандем" можно рассматривать как промежуточную между нормальной схемой и схемой "утка", благодаря чему расширяется эксплуатационный диапазон центровок при сравнительно малых потерях аэродинамического качества на ба­лансировку самолета.

Основными конструктивными признаками, по которым проводят классификацию самолетов, служат:

Число и расположение крыльев;

Тип фюзеляжа;

Тип двигателей, число и размещение их на самолете;

Схема шасси, характеризуемая количеством опор и их взаим­ным расположением относительно ЦМ самолета.

В зависимости от числа крыльев различают монопланы и бипланы.

Схема моноплана доминирует в самолетостро­ении, и большинство самолетов выполняется именно по этой схеме, что обусловлено меньшим лобовым сопротивлением моноплана и воз­можностью увеличения роста скоростей полета.

Самолеты схемы "биплан" (рис.2.16) отличаются высокой
маневренностью, но они тихоходны, поэтому данную схему реализуют для самолетов специального назначения, например, для сельскохозяйственных.

Рис 2. 16 Самолет схемы "биплан"

По расположению крыла относитель­но фюзеляжа самолеты могут выполняться по схеме "низкоплан" (рис.2.17, а), "среднеплан" (рис. 2.17, б) и "высокоплан" (рис.2.17, в).

Рис.2.17. Различные схемы расположения крыла

Схема "низкоплан" наименее выгодна в аэроди­намическом отношении, так как в зоне сопряжения крыла с фюзеля­жем нарушается плавность обтекания и возникает дополнительное сопротивление из-за интерференции системы "крыло-фюзеляж". Дан­ный недостаток можно существенно уменьшить постановкой зализов, обеспечивая устранение диффузорного эффекта.

Размещение ГТД в корневой части крыла позволя­ет использовать
эжекторный эффект от струи двигателя, который по­лучил название активного зализа.

Низкоплан имеет бо­лее высокое расположение нижнего обвода фюзеляжа над поверх­ностью земли. Это связано с необходимостью исключения касания концом крыла поверхности ВПП при посад­ке с креном, а также с обеспечением безопасной работы СУ при размещении двигателей на крыле. В этом случае усложняется процесс выгрузки-погрузки грузов, ба­гажа, а также посадку-высадку пассажиров. Этого недостатка можно избежать, если оснастить шасси самолета механизмом "при­седания".

Схему "низкоплан" наиболее часто используют для пассажирс­ких самолетов, так как она обеспечивает большую по сравнению с другими вариантами безопасность при аварийной посадке на грунт и воду. При аварийной посадке на грунт с убранным шасси крыло воспринима­ет энергию удара, защищая пассажирскую кабину. При посадке на воду самолет погружается в воду по крыло, которое сообщает фюзе­ляжу дополнительную плавучесть и упрощает организацию работ, связанных с эвакуацией пассажиров.

Важным достоинством схемы "низкоплан" является наименьшая масса конструкции, так как основные опоры шасси чаще всего свя­заны с крылом и их габариты и масса меньше, чем у высокоплана. В сравнении с высокопланом, имеющим шасси на фюзеляже, низкоплан имеет меньшую массу, так как не требуется утяжеления фюзеляжа, связанного с креплением к нему основных опор шасси.

Низкоплан с размещением основных опор на крыле сохраняет основное правило: опорой самолету служит несущая поверхность. Это правило выдер­живается на всех эксплуатационных режимах, как в полете, так и при взлете - посадке. Крыло в последнем случае опирается при пробеге и разбеге на шасси. Благодаря этому удается унифицировать силовую схему, определяющую пути передачи максимальных нагрузок, и снизить массу конструкции самолета в целом. Рассмотренные дос­тоинства стали причиной господствующего положения схемы "низко­план" на пассажирских самолетах.

Схема "среднеплан" (рис. 2. 17, б) для пассажирских и грузовых самолетов чаще всего не применяется, так как кессон крыла (его силовая часть) не может быть размещен в пассажирской или грузовой кабине.

С ростом взлетных масс и параметров самолетов появляется возможность приблизить компоновку крыла широкофюзеляжных самолетов к среднеплану. Крыло в этом случае поднимают до уровня пола пассажирского салона или грузовой кабины, как эти сделано на самолетах А-300, и Боинг-747", Ил-96 и др. Благодаря такому решению удается значительно улучшить аэродинамические характеристики.

В чистом виде схема "среднеплан" может быть реализована на двухпалубных самолетах, где крыло практиче­ски не мешает использованию объемов фюзеляжа для размещения пассажирских салонов, грузовых помещений и оборудования.

Схема "высокоплан" (рис.2.17,в) широко исполь­зуется для грузовых самолетов, а также находит применение на самолетах МВЛ. В этом случае удается получить наименьшее рассто­яние от нижнего обвода фюзеляжа до поверхности ВПП, так как вы­соко расположенное крыло не влияет на выбор высоты фюзеляжа от­носительно земли.

При использовании схемы "высокоплан" появляется возможность свободного маневрирования спецавтотранспорта при техническом об­служивании самолета.

Транспортная эффективность грузовых самоле­тов повышается из-за самого низкого положения пола грузовой ка­бины, позволяющего обеспечить быстроту и легкость погрузки-выгрузки крупногабаритных грузов, самоходной техники, различных мо­дулей и др.

Ресурс двигателей увеличивается, так как они находят­ся на значительном удалении от земли и вероятность попадания твердых частиц с поверхности ВПП в воздухозаборники резко умень­шается.

Отмеченные достоинства высокоплана объясняют то господст­вующее положение, которое заняла данная схема на самолетах тран­спортной авиации в отечественной (Ан-22, Ан-124, Ан-225), зару­бежной (C-141, С-5А, С-17 (США) и др.) практике.

Схема "высокоплан" легко обеспечивает получение нормируемого безопасного расстояния от поверхности ВПП до конца лопасти воздушного винта или нижнего обвода воздухозаборника ГТД. Этим объясняется достаточно частое использование этой схемы на пассажирских самолетах МВЛ (Ан-28 (Украина), F-27 (Голландия), Шорт-360 (Англия), АТР 42, АТР-72 (Франция-Италия)).

Несомненным достоинством схемы "высокоплан" является бо­лее высокое значение С у max благодаря сохранению над фюзеля­жем полностью или частично аэродинамически чистой верхней поверх­ности крыла, большей эффективности механизации крыла за счет снижения концевого эффекта на закрылках, так как борт фюзеляжа и мотогондола играют роль концевых "шайб".

Однако большая масса конструкции планера по сравнению с дру­гими схемами отрицательно сказывается или на полезной нагрузке, или на запасе топлива и дальности полета. Утяжеление конструкции планера объясняется:

Необходимостью увеличения площади ВО на 15-20 % из-за по­падания части ее в зону затенения от крыла;

Возрастанием массы фюзеляжа на 15-20% вследствие увели­чения числа усиленных шпангоутов в зоне крепления основных опор шасси, усиления конструкции зоны нижнего обвода фюзеляжа на слу­чай аварийной посадки с невыпущенным шасси и за счет упрочнений гермокабины.

При креплении основных опор шасси к силовой базе фюзеляжа возникают сложности с обеспечением требуемой колеи.

Малая колея шасси увеличивает нагрузку на одну бетонную плиту,
что может потребовать для эксплуатации самолета более высокий класс аэродрома.

Стремление обеспечить приемлемую колею часто заставляет уве­личивать габаритную ширину усиленных шпангоутов в зоне размеще­ния основных опор, формировать выступающие гондолы шасси и увели­чивать мидель самолета, а значит, и его аэродинамическое сопроти­вление. Как показывает статистика, в этом случае лобовое сопро­тивление гондол шасси может достигать 10-15 % от общего сопроти­вления фюзеляжа.

Меньшая безопасность высокоплана при аварийной посадке на воду и сушу делает иногда невозможным использование этой схемы на самолетах большой пассажировместимости, так как при аварийной посадке на грунт крыло своей массой вместе с двигателями стремится раздавить фюзеляж и пассажирскую кабину. При посадке на воду наблюдается погружение фюзеляжа до нижних обводов крыла и пассажирский салон может оказаться под водой. В этом случае организация работ по спасению пассажиров значитель­но осложняется и эвакуация людей возможна лишь через аварийные люки в верхней части фюзеляжа.

По типу фюзе­ляжа самолеты подразде­ляются на обычные, т.е. выполненные по однофюзеляжной схеме (рис.2.18,а); по двухфюзеляжной схеме и схеме "гондола" (рис.2.18,б).

Рис. 2.18 Классификация самолетов по типу фюзеляжа

Наибольшее распространение получила однофюзеляжная схема, позволяющая получить наиболее выгодную конфигурацию формы фюзе­ляжа с аэродинамической точки зрения, так как лобовое сопротивление в этом случае будет наименьшим по сравнению с другими типами.

При размещении оперения самолета не на фюзеляже, а на двух балках (рис.2.18,б) или замене фюзеляжа гондолой происходит увеличе­ние лобового сопротивления. Для схемы "гондола" (рис. 2.18,б) ха­рактерна плохая обтекаемость гондол, что может привести к неус­тойчивости самолета на больших углах атаки. Поэтому двухбалочная схема "гондола" в практике самолетостроения реализуется редко, в основном, на транспортных самолетах, где вопросы транспортной эф­фективности становятся первостепен­ными. Примером такого решения может служить грузовой самолет "Аргоси" фирмы "Хоукер Сидли".

Рис.2.19 Самолет "Эджи Эркрафт"

По типу двигателей различают самолеты с ПД, ТРД, ТВлД и др.

По числу двигателей самолеты подразделяют на одно-, двух-, трех-, четырех-, шестидвигательные.

На пассажир­ских самолетах из условия обеспечения безопасности полетов число двигателей не должно быть менее двух. Увеличение числа двигателей свыше шести оказывается неоправданным из-за сложностей, связан­ных с обеспечением синхронизации работы отдельных СУ и увеличением времени и трудоемкости работ при техничес­ком обслуживании.

По расположению двигателей дозвуко­вые пассажирские самолеты могут классифицироваться на четыре ос­новные группы: двигатели - на крыле (рис. 2.20, а), двигатели - в корневой части крыла, двигатели - на хвостовой части фюзеляжа (б) и смешанный вариант (в) компоновки двигателей.

При выборе места установки двигателей учитывают особенности общей компоновки самолета, условия эксплуата­ции и обеспечения максимального ресурса двигателей, стремятся получить наименьшее лобовое сопротивление СУ, свести к минимуму потери воздуха в воздухозаборниках.

Так, на самолетах с тремя двигателями целесообразно применять смешанный вариант компоновки (рис.2.20): два двигателя под крылом и третий - в хвостовой части фюзеляжа или на киле.

Рис. 2.20 Схемы установки двигателей на самолетах

На самолетах с двумя двигателями СУ размещают на крыле или на хвостовой части фюзеляжа.

С увеличением степени двухконтурности двигателя его диаметр увеличивается. Поэтому при компоновке двигателей под крылом необхо­димо увеличивать высотушасси для обеспечения нормируемого рас­стояния от обвода мотогондолы до поверхности земли. Это приводит к увеличению массы конструкции самолета и порож­дает ряд проблем, связанных с пассажирами, багажом и техничес­ким обслуживанием. Прежде всего, это касается самолетов МВЛ, ко­торые часто эксплуатируются с аэродромов, не имеющих специально­го оборудования. В то же время эффект разгрузки крыла в полете из-за размещения на нем двигателей значительно снижается, так как с увеличением степени двухконтурности удельная масса ТРД уменьшается.

На рис.2.21 показаны два самолета, конструкция которых соз­давалась исходя из одинаковых требований к платной нагрузке, даль­ности, ВПХ, миделю фюзеляжа и др. На рис.2.21 видно различие между двумя самолетами по высоте расположения относительно земли крыла и фюзеляжа.

Рис.2.21 Влияние двухконтурности двигателей на компоновку самолета

По типу опор шас­си их подразделяют на колесное, лыжное, поплавковое (для гидросамолетов), гусенич­ное и шасси на воздушной подуш­ке.

Преимущественное распрост­ранение получило колесное шас­си, и довольно часто применяют поплавковое.

По схеме шасси самолеты подразделяются на трехопорные и
двухопорные.

Трехопорная схема выполняется в двух вариантах: трехопорная схема с носовой опорой и трехопорная схема с хвостовой опорой. В большинстве случаев на самолетах применяется трехопорная схе­ма с носовой опорой . Второй вариант этой схемы встречается на легких самолетах.

Двухопорная схема шасси на гражданских самолетах практичес­ки не используется.

На тяжелых, особенно транспортных, самолетах получило расп­ространение многоопорная схема шасси. Например, на самолете "Боинг-747" используется пятистоечное шасси, на самолете Ан-225 -шестнадцатистоечное, а на пассажирском Ил-86 - четырехстоечное.

2.4. ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К КОНСТРУКЦИИ
САМОЛЕТОВ

Все требования, предъявляемые к конструкции са­молетов, подразделяют на общие , обязательные для всех агрегатов планера, и специальные .

К общим требованиям относят аэродинамические, прочностные и жесткостные, надежности и живучести самолетов, эксплуатационные, ремонтопригодности, технологичности производства самоле­тов, экономические и требования, минимальной массы конструкции планера и функциональных систем.

Аэродинамические требования сводятся к то­му, чтобы влияние формы самолета, его геометрические и проект­ные параметры соответствовали заданным летным данным, полученным при наименьших энергетических затратах. Реализация этих тре­бований предусматривает обеспечение минимального сопротивления самолета, потребных характеристик устойчивости и управляемости, высоких ВПХ, показателей крейсерского режима полета.

Выполнение аэродинамических требований достигается выбором оптимальных зна­чений параметров отдельных агрегатов (частей) самолета, их раци­ональной взаимной компоновкой и высоким уровнем удельных пара­метров.

Прочностные и жесткостные требования предъявляются к каркасу планера и его обшивке, которые должны воспринимать все виды эксплуатационных нагрузок без разрушения, при этом деформации не должны приводить к изменению аэродинами­ческих свойств самолета, не должны возникать опасные вибрации, не должны появляться значительные остаточные деформации. Выпол­нение этих требований обеспечивается выбором рациональной сило­вой схемы и площадей поперечных сечений силовых эле­ментов, а также подбором материалов.

Требования надежности и живучести самолета предусматривают разработку и реализацию конструктивных мероприятий, направленных на обеспечение безопасности по­летов.

Надежность самолета представляет собой способность констру­кции выполнять свои функции с сохранением эксплуатационных пока­зателей в течение установленного срока межрегламентного перио­да, ресурса или другой единицы измерения времени функционирования. Характеристиками надежности являются налет часов на один отказ, количество отказов на один час налета и др.

Повысить надежность самолета можно подбором надежных элементов конструкции, их дублированием (резервированием).

Живучесть самолета определяется способностью конструкции выполнять свои функции при наличии повреждений. Для обеспечения этого требования необходимы конструктивные мероприятия, например, применение статически неопределимых силовых схем, эффективных противопожарных меро­приятий и, главным образом, резервирования. Эти требования особенно важны для обеспечения заданного уровня безопасности поле­тов .

Эксплуатационные требования пре­дусматривают создание таких
конструкций, которые позволяют в сжатые сроки обеспечивать техническое
обслуживание самолетов при минимальных ма­териально-технических затратах.

Реа­лизация таких требований возможна при обеспечении удобного дос­тупа к агрегатам, стандартизации и унификации уз­лов, агрегатов, частей самолета и разъемов, применении встроенных систем автоматического контроля техничес­кого состояния систем и агрегатов самолета, эффективных систем поиска неисправностей и их устранения, увеличении ресурса и межрегламентных сроков службы.

Требования ремонтопригодности предопределяют возможность быстрого и дешевого восстановления отказавших (поврежденных) частей ВС, оперативного поддержива­ния численности самолетомоторного парка. Значимость этих требований возрастает в связи с постоянным усложнением самолетов и средств н

· оборудованием пассажирских мест удобными креслами, съемными столи-ками, индивидуальным освещением, вентиляцией и сигнализацией;

· хорошей звукоизоляцией кабин;

· выполнением полетов на высотах, где «болтанка» менее возможна;

· оборудованием пассажирских кабин буфетами , гардеробами, туалетами и другими бытовыми помещениями.

Особые требования предъявляются к грузовым самолетам. К числу таких требований относятся:

· большая грузоподъемность, увеличенные размеры грузовых отсеков;

· наличие средств крепления (швартовки) грузов;

· наличие внутрисамолетных средств механизации погрузки-разгрузки.

Многие из перечисленных требований находятся в противоречии друг с другом: улучшение одних характеристик влечет ухудшение других. Например, увеличение максимальной скорости полета вызывает увеличение посадочной скорости и ухудшение его маневренных свойств; выполнение требований прочности, жесткости и живучести входит в противоречие с требованием обеспечения минимальной массы конструкции; увеличение дальности полета достигается за счет снижения массы перевозимого груза и т. п. Невозможность одновременного выполнения противоречивых требований делает невозможным создание универсального самолета или вертолета . Каждый самолет или вертолет проектируется для выполнения конкретных задач.

3.2. Классификация самолетов, вертолетов и авиадвигателей

3.2.1. Классификация самолетов

Многообразие типов самолетов и их использование в народном хозяйстве обусловило необходимость классификации их по различным признакам.

Среди многочисленных признаков, по которым можно классифицировать самолет, наиболее важным является назначение. Этот признак определяет выбор летно-технических характеристик, размеры и компоновку самолета, состав оборудования на нем и пр.

Основное назначение гражданских самолетов – перевозка пассажиров, почты и грузов, выполнение различных народнохозяйственных задач. В соответствии с этим по назначению самолеты подразделяются на: транспорт-ные, специального назначения и учебные. В свою очередь, транспортные самолеты подразделяются на пассажирские и грузовые. По максимальной взлетной массе самолеты разбиваются на классы, табл. 3.1.

Таблица 3.1

Классы самолетов

Учебные самолеты служат для подготовки и тренировки летного состава в различных учебных заведениях гражданской авиации.

Самолеты специального назначения: сельскохозяйственные, санитарные, для охраны лесов от пожаров и вредителей, для аэрофотосъемочных работ и др.

По дальности полета самолеты подразделяются на магистральные дальние (свыше 6000 км), магистральные средние (от 2500 до 6000 км), магистральные ближние (от 1000 до 2500 км) и самолеты местных воздушных линий (до 1000 км).

Грузовые самолеты в отличие от пассажирских имеют большие внутренние объемы в фюзеляже, позволяющие размещать различные грузы, более прочный пол, оснащены средствами механизации погрузо-разгрузочных работ.

Классификация самолетов приведена на рис. 3.1. Из всего многообразия конструктивных признаков выделены основные: количество и расположение крыльев; тип фюзеляжа; тип двигателей, их количество и расположение; тип шасси; тип и расположение оперения.

Рис. 3.1. Классификация самолетов

Рассмотрим особенности схем самолетов, обусловленные количеством и расположением крыльев.

По количеству крыльев самолеты подразделяются на монопланы, то есть самолеты с одним крылом, и бипланы – самолет с двумя крыльями, распо-ложенными одно над другим. Достоинством бипланов является лучшая, по сравнению с монопланом, маневренность, благодаря тому, что при равной площади крыльев размах их у биплана оказывается меньшим. Однако в следствие большого лобового сопротивления из-за наличия межкрыльевых стоек и расчалок, скорость полета биплана невелика. В настоящее время в гражданской авиации эксплуатируется самолет – биплан Ан-2.

Большинство современных самолетов выполнено по схеме моноплана.

По расположению крыла относительно фюзеляжа различают низкопланы, среднепланы и высокопланы. Каждая из этих схем имеет свои достоинства и недостатки.

Низкоплан – самолет с нижним расположением крыла относительно фюзеляжа. Именно такая схема получила наибольшее распространение для пассажирских самолетов, благодаря следующим ее достоинствам:

· небольшая высота стоек шасси, что уменьшает их вес, упрощает уборку и уменьшает объемы отсеков для размещения шасси;

· удобство обслуживания авиадвигателей при размещении их на крыле;

· при аварийной посадке на воду обеспечивается хорошая плавучесть;

· при аварийной посадке с невыпущенными шасси приземление происхо-дит на крыло, что создает меньше опасности для пассажиров и экипажа.

Недостатком такой схемы является то, что в зоне стыка крыла и фюзеляжа нарушается плавность отсекания воздуха и возникает дополнительное сопротивление, называемое интерференцией, и обусловленное взаимным влиянием крыла на фюзеляж. Кроме того, на низкоплане трудно защитить двигатели, расположенные на крыле и под крылом, от попадания пыли и грязи с взлетно-посадочной полосы аэродрома.

Среднеплан – самолет, у которого крыло расположено примерно по середине высоты фюзеляжа. Основное преимущество такой схемы – минимальное аэродинамическое сопротивление.

К недостаткам схемы относится трудность с размещением пассажиров, грузов и оборудования в средней части фюзеляжа в связи с необходимостью пропускать здесь продольные силовые элементы крыла.

Высокоплан – самолет, у которого крыло крепится к верхней части фюзеляжа.

Основные преимущества высокоплана:

· малая интерференция между крылом и фюзеляжем;

· размещение двигателей высоко от поверхности взлетно-посадочной полосы. Что уменьшает вероятность их повреждения при рулении по земле;

· хороший обзор нижней полусферы;

· возможность максимального использования внутренних объемов фюзеляжа, оборудования его средствами механизации загрузки и выгрузки крупногабаритных грузов.

К недостаткам схемы относятся:

· трудность уборки шасси в крыло;

· сложность обслуживания двигателей, расположенных на крыле;

· необходимость усиления конструкции нижней части фюзеляжа.

· По типу фюзеляжа самолеты разделяются на однофюзеляжные, двухбалочные с гондолой и «летающее крыло».

· Большинство современных самолетов имеет один фюзеляж, к которому крепятся крыло и хвостовое оперение.

· В зависимости от типа и расположения оперения различают три основные схемы:

· заднее расположение оперения;

· переднее расположение оперения (самолет типа «утка»);

· бесхвостые самолеты типа «летающее крыло».

Большинство современных гражданских самолетов выполнено по схеме с хвостовым оперением. Эта схема имеет следующие разновидности:

· центральное расположение вертикального киля и горизонтальное расположение стабилизатора;

· разнесенное вертикальное оперение;

· V – образное оперение без вертикального киля.

По типу шасси самолеты подразделяются на сухопутные и гидросамолеты. Шасси у сухопутных самолетов, как правило, колесное, иногда – лыжное, а у гидросамолетов – лодочное или поплавковое.

Самолеты различают также по типу, числу и расположению двигателей. На современных самолетах применяются поршневые (ПД), турбовинтовые (ТВД) и турбореактивные (ТРД) двигатели.

Расположение двигателей на самолете зависит от их типа, количества, габа-ритов и назначения самолета.

У многомоторных самолетов двигатели с воздушными винтами устанав-ливаются в гондолах перед крылом.

Турбореактивные двигатели располагаются чаще всего на пилонах под крылом или в хвостовой части фюзеляжа.

Достоинства первого способа: непосредственное размещение двигателей в потоке воздуха, разгрузка крыла от изгибающих и крутящих моментов, удобство обслуживания двигателей. Однако близкое от земли расположение двигателей связано с опасностью попадания в них посторонних предметов с поверхности ВПП. На самолетах с таким расположением двигателей создаются также трудности в пилотировании с одним отказавшим двигателем (полет с несимметричной тягой).

При втором способе основными достоинствами являются следующие:

· чистое от надстроек крыло имеет лучшие аэродинамические характе-ристики (имеется больше места для размещения средств механизации крыла);

· не возникает сложностей при полете с нессиметричной тягой;

· уменьшается уровень шума в кабинах самолета;

· крыло защищает двигатели от грязи при движении самолета по земле;

· обеспечивается удобное обслуживание двигателей.

Однако такая схема размещения двигателей имеет и серьезные недостатки:

· горизонтальное оперение необходимо переносить вверх и усиливать киль;

· фюзеляж в зоне расположения двигателей необходимо усиливать;

· центровка самолета по мере выгорания топлива перемещается назад, уменьшая устойчивость самолета.

3.2.2. Классификация вертолетов

Классифицируются вертолеты по различным признакам, например, по величине максимальной взлетной массы (табл. 3.2), по виду привода несущего винта, количеству и расположению несущих винтов или способу компенсации реактивного момента этих винтов.

Таблица 3.2

Классы вертолетов

У большинства современных вертолетов несущий винт приводится во вращение через трансмиссию от двигателей. Несущий винт при вращении испытывает действие реактивного момента Мреакт, являющегося реакцией воздуха и равного Мкр – крутящему моменту на валу несущего винта. Этот момент стремится вращать фюзеляж вертолета в сторону, противоположную вращению винта. Способ уравновешивания реактивного момента крутящего винта в основном определяет схему вертолета.

Одновинтовая схема вертолета в настоящее время является наиболее распространенной. Вертолеты такой схемы имеют рулевой винт, который выносится на длинной хвостовой балке за плоскость вращения несущего винта. Тяга, создаваемая рулевым винтом, позволяет уравновесить реактивный крутящий момент несущего винта. Изменяя величину тяги рулевого винта, можно осуществлять путевое управление, то есть поворот вертолета относительно вертикальной оси.

Вертолеты одновинтовой схемы проще других в изготовлении и эксплуатации и поэтому позволяют получить относительно меньшую стоимость летного часа. Такие вертолеты компактны, имеют мало выступающих в поток частей и позволяют достигать большей чем при других схемах скорости полета. Иногда для увеличения скорости на таких вертолетах может устанавливаться крыло. При подлете с горизонтальной скоростью на крыле создается подъемная сила, в результате чего несущий винт частично разгружается.

Затраты мощности (8…10%) двигателя на привод рулевого винта, а также наличие длинной хвостовой балки и несущего винта большого диаметра, увели-чивающих габариты вертолета, являются недостатками данной схемы.

У вертолетов двухвинтовой схемы уравновешивание реактивного крутящего момента достигается сообщением винтам противоположного вращения. Двухвинтовые вертолеты могут иметь различное расположение несущих винтов.

При соосной схеме вал верхнего несущего винта проходит через полый вал нижнего. Плоскости вращения винтов удалены друг от друга на такое расстояние, что бы исключить столкновение между лопастями верхнего и нижнего винтов на всех режимах полета.

Путевое управление вертолета соосной схемы обеспечивается за счет установки лопастей верхнего и нижнего винтов на разные углы атаки. Возникающая при этом разность крутящих моментов на несущих винтах вызывает поворот вертолета в требуемую сторону. Иногда для улучшения путевого управления такие вертолеты снабжают рулями поворота, действие которых подобно действию аналогичных рулей на самолете. Продольное и поперечное управление осуществляется одновременным наклоном плоскостей вращения обоих несущих винтов.

Вертолеты с соосными винтами наиболее компактны и маневренны, имеют высокую весовую отдачу. Однако сложность конструкции удорожает их произ-водство и вызывает трудности при эксплуатации, особенно в регулировке несущей системы.

При продольной схеме несущие винты устанавливаются на концах фюзеляжа. Винты, вращающиеся в противоположные стороны, синхронизи-рованы так, что лопасти одного винта при вращении всегда проходят между лопастями другого.

Достоинством вертолетов такой схемы является длинный, емкий фюзеляж, внутри которого можно перевозить крупногабаритные грузы. В остальном они уступают вертолетам одновинтовой схемы.

Вертолеты поперечной схемы имеют два несущих винта, расположенных в одной плоскости по бокам фюзеляжа и вращающихся в противоположные стороны. С точки зрения аэродинамики такая схема расположения несущих винтов является наиболее целесообразной, но крылья, воспринимающие нагрузки от несущих винтов, значительно утяжеляют конструкцию вертолета.

3.2.3. Классификация авиадвигателей

Силовая установка предназначена для создания тяги. Она включает в себя двигатели, воздушные винты, гондолы двигателей, топливную и масляную системы, системы управления двигателями и винтами и др.

В зависимости от конструктивной схемы и характера рабочего процесса двигатели классифицируются на поршневые (ПД) и газотурбинные (ГТД). В свою очередь газотурбинные двигатели подразделяются на: турбореактивные (ТРД), турбовинтовые (ТВД), двухконтурные турбореактивные (ДТРД) и турбо-вентиляторные, рис. 3.2.

Рис. 3.2. Классификация авиационных двигателей

ТРД имеют малую массу, компактные и надежные, поэтому занимают доминирующее положение на магистральных самолетах.

ТВД по сравнению с турбореактивными имеют более высокую топливную эффективность, однако их конструкция существенно утяжелена и усложнена воздушным винтом, вызывающим к тому же дополнительные шумы и вибрации. ТВД устанавливают на крыле и в носовой части фюзеляжа. Наличие воздушного винта на ТВД ограничивает другие варианты их расположения на самолете.

ТРД устанавливают на крыле, под крылом на пилонах, внутри фюзеляжа, по его бортам в хвостовой части. Каждая схема размещения имеет свои преимущества и недостатки и выбирается с учетом типа и числа двигателей, аэродинамических, прочностных, массовых и других особенностей самолетов, условия их эксплуатации.

Поршневые двигатели работают на авиационном бензине марок Б-70 и Б-95/130. Тепловая энергия сгоревшего в цилиндрах топлива преобразуется в механическую и передается воздушному винту, который создает необходимую для полета тягу. Газотурбинные двигатели работают на авиационном керосине марок Т-1, ТС-1, РТ-1 и др.

Вопросы для самоконтроля

1. Что такое «безопасность полетов» и чем она обеспечивается?

2. Чем достигается «экономичность эксплуатации»?

3. По каким направлениям обеспечивается «комфорт пассажиров»?

4. По каким признакам и критериям классифицируются самолеты? Недостатки и преимущества различных конструктивных схем самолетов.

5. Классификация вертолетов. Каковы преимущества и недостатки различных конструктивных схем вертолетов?

6. Дайте классификацию авиационных двигателей.

ГЛАВА 4

АЭРОДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

САМОЛЕТОВ

Аэрогидромеханика (механика жидкости и газа) – наука, изучающая законы движения и равновесия жидкостей и газов и их силового взаимодействия с обтекаемыми телами и граничными поверхностями. Механика жидкого тела называется гидромеханикой , механика газообразного тела – аэромеханикой .

Развитие воздухоплавания, авиации и ракетостроения вызывало особый интерес к исследованиям силового взаимодействия воздуха и других газообразных сред с движущимися в них телами (крылом самолёта, фюзеляжем, винтом, дирижаблем, ракетами и др.).

Проектирование и расчёт самолетов (вертолетов) основываются на результатах, полученных при аэродинамических исследованиях. С учетом аэродинамики можно выбрать рациональную внешнюю форму самолета (принимая во внимание взаимное влияние его частей) и установить допустимые отклонения во внешней форме, размерах и т. д. при производстве.

Для аэродинамического расчета самолета, т. е. для определения возможного диапазона скоростей, высоты и дальности полета, а также для определения таких характеристик, как устойчивость и управляемость самолета, необходимо знать силы и моменты, действующие на самолет в полете. Для расчета летательного аппарата на прочность, надежность и долговечность необходимо знать величины и распределение аэродинамических сил по поверхности летательного аппарата. Ответ на эти вопросы дает аэродинамика .

Очень важным является определение аэродинамических характеристик летательного аппарата и его частей при полете со сверхзвуковыми скоростями, так как в этом случае возникает дополнительная задача определения температуры на поверхности обтекаемого тела и теплообмена между телом и средой.

Аэродинамика играет большую роль не только при проектировании и расчете самолета (вертолета), но и при его летных испытаниях. С помощью данных аэродинамики и летных испытаний устанавливают допустимые для самолета величины деформаций, скоростей, а также режимы полета, при которых имеют место вибрации, тряска самолета и т. д.

Согласно принципу механического взаимодействия нескольких движущихся тел силы, действующие на тела, зависят от их относительного движения. Суть относительного движения заключается в следующем: если в неподвижной воздушной среде тело (например, самолет в воздухе) движется прямолинейно и равномерно со скоростью V∞, то при одновременном сообщении среде и самолету обратной скорости V∞ получается так называемое «обращённое» движение, т. е. на неподвижное тело набегает воздушный поток (например, поток воздуха в аэродинамической трубе на неподвижную модель самолета), при этом скорость невозмущенного потока равна V∞. И в том, и в другом случае уравнения, описывающие относительное движение самолета и воздуха, будут инвариантными. Таким образом, аэродинамические силы зависят только от относительного движения тела и воздуха.

Для определения аэродинамических характеристик тел (например, крыла, фюзеляжа и других частей летательного аппарата), обтекаемых воздушным потоком, в настоящее время используется синтез теоретических и экспери-ментальных методов: теоретические расчеты с введением экспериментальных поправок или экспериментальные исследования с учетом теоретических поправок (на влияние вариации критериев подобия, граничных условий и т. д.). И в том, и в другом случаях для расчетов и обработки экспериментальных данных широко используются ЭЦВМ. После создания летательного аппарата завершающим этапом являются летные испытания – эксперимент в натурных условиях. Непосредственно измерить аэродинамические силы (как, например, в аэродинамических трубах) при летных испытаниях затруднительно. Аэродинамические характеристики определяются путем обработки измеренных во время испытаний параметров движения летательного аппарата относительно воздуха. Для получения достаточного количества опытных данных полеты производятся на различных режимах.

Аэродинамика подразделяется на два раздела: аэродинамику малых скоростей и аэродинамику больших скоростей. Принципиальное различие этих разделов состоит в следующем. Когда скорости течения газа невелики по сравнению со скоростью распространения звука, при аэродинамических расчетах газ считается практически несжимаемым и изменения плотности и температуры газа внутри потока не учитываются. При скоростях, соизмеримых со скоростью звука, явлением сжимаемости газа пренебречь нельзя.

Задача аэродинамики – определение аэродинамических сил, от которых зависят летные данные летательных аппаратов.

Аэродинамика как наука развивается в двух направлениях: экспериментальном и теоретическом. Теоретическая аэродинамика находит решения путём анализа основных законов гидроаэродинамики. Однако из-за сложности процессов, происходящих при обтекании тел потоком воздуха, решения при этом получаются приближенными и требуют экспериментальной проверки. Экспериментальные аэродинамические исследования проводятся в аэродинамических трубах или непосредственно в ходе летных испытаний летательных аппаратов. Летные испытания позволяют получить наиболее достоверные результаты. Они проводятся, как правило, уже после того, как проведены испытания в аэродинамических трубах.

Аэродинамическими трубами называются устройства, в которых искус-ственно создается воздушный поток, обдувающий изучаемые тела.

На рис. 4.1 показана схема аэродинамической трубы. Вентилятор – 2 приво-дится во вращение электродвигателем – 1, позволяющим менять обороты вентилятора и скорость воздушного потока. Воздух, всасываемый венти-лятором, пройдя через обратный канал – 4, поступает через сужающееся сопло – 7 в рабочую часть – 6, где помещается испытуемая модель – 5. Для потерь энергии воздуха и предотвращения появления вихрей при поворотах потока служат направляющие лопатки – 9, а для создания равномерного потока в рабочей зоне – спрямляющая решетка – 8. Расширяющийся диффузор - 3 уменьшает скорость и соответственно повышает давление воздушного потока, что позволяет уменьшить энергию, необходимую для вращения вентилятора.

Рис. 4.1. Схема аэродинамической трубы: 1 – электродвигатель; 2 – венти-лятор; 3 – диффузор; 4 – обратный канал; 5 – испытуемая модель; 6 – рабочая часть аэродинамической трубы; 7 – сопло; 8 – спрямляющая решетка; 9 – на-правляющие лопатки

Для определения аэродинамических сил, действующих на испытываемую модель, применяются аэродинамические весы. Давление на различных участках поверхности модели измеряются через специальные отверстия, соединенные с манометрами.

4.2. Характеристика воздушной среды

Атмосферой называется газообразная оболочка, окружающая земной шар и вращающаяся вместе с ним. Верхняя часть атмосферы состоит из ионизиро-ванных частиц, захваченных магнитным полем Земли. Атмосфера плавно переходит в космическое пространство и её точную высоту установить трудно. Условно высота атмосферы принимается равной 2500 км: на этой высоте плотность воздуха близка к плотности космического пространства. Исследование состояния атмосферы представляет большой интерес для авиации, так как от свойств атмосферы зависят летно-технические характе-ристики летательных аппаратов. Особенно большое влияние на летные качес-тва самолетов оказывают метеорологические условия.

С увеличением высоты падают давление и плотность воздуха. Параметры атмосферного воздуха зависят от координат места и изменяются с течением времени в определенных пределах. Значительное воздействие на состояние атмосферы оказывает солнечное излучение. Атмосфера находится в непрерывном взаимодействии с космосом и землей.

Атмосфера состоит из нескольких слоев: тропосферы, стратосферы, химосферы, ионосферы, мезосферы и экзосферы, каждый их которых характеризуется различным изменением температуры в зависимости от высоты.

В тропосфере температура уменьшается с высотой в среднем на 6,5оС через каждые 1000 м. В стратосфере температура остается почти постоянной. В химосфере теплый слой воздуха лежит между двумя холодными слоями, поэтому там существуют два температурных градиента: внизу в среднем +4оС на 1000 м, а вверху - 4,5оС на 1000 м. В ионосфере температура возрастает с высотой в среднем на 10оС через каждые 1000 м. В мезосфере температура уменьшается в среднем на 3оС через каждые 1000 м.

Все слои отделяются друг от друга зонами толщиной 1…2 км, называемыми паузами: тропопаузой, стратопаузой, химопаузой, ионопаузой, мезопаузой.

Наибольший интерес для авиации в настоящее время представляют нижние слои атмосферы, в частности, тропосфера и стратосфера.

Многолетние наблюдения состояния атмосферы в различных местах земного шара показали, что значения температуры, давления и плотности воздуха изменяются в зависимости от времени и координат в весьма широких пределах, что не позволяет точно предсказывать состояние атмосферы в мо-мент полета. Например, в Сибири температура воздуха зимой на уровне океана иногда достигает 2130 К, а летом 3030 К, т. е. в течение года она изменяется на 900К. В средних широтах температура изменяется примерно на 700К. В изме-нениях температуры на различных высотах также наблюдаются значительные колебания.

Значителен диапазон колебаний давления: в средних широтах на уровне океана оно изменяется от 1,04 до 0,93 бар (1 бар = 105 Н/м2). Соответственно изменяется и плотность воздуха (в пределах ±10%).

Отсутствие определенности в состоянии атмосферы у Земли и в изменении ее состояния с увеличением высоты создает серьезные затруднения при аэроди-намических расчетах летных характеристик самолетов, которые, как уже отме-чалось, существенно зависят от состояния атмосферы. Необходимость унифи-кации расчетов, связанных с летательными аппаратами, при решении прак-тических задач, например, единообразное градуирование различных летных приборов (измерители скорости, махометры и т. п.), пересчет летных характе-ристик самолетов, полученных в конкретных атмосферных условиях, на другие привела к созданию условных характеристик атмосферы – стандартов. Такие характеристики были введены в форме условной стандартной атмосферы (СА), которая имеет вид таблицы численных значений физических параметров атмосферы для ряда высот.

4.3. Общие сведения о законах аэродинамики

Аэродинамика дает качественное объяснение природы возникновения аэро-динамических сил и с помощью специальных уравнений позволяет получить их количественную оценку.

При изучении движения газов исходят из предположения, что эти среды являются сложными с непрерывным распределением вещества в пространстве. Поток газа (в дальнейшем – воздуха) в аэродинамике принято представлять в виде отдельных элементарных струек – замкнутых контуров в виде трубок, через боковую поверхность которых воздух перетекать не может, рис. 4.2. Если в любой точке пространства скорость, давления и другие характерные величи-ны постоянны по времени, то такое движение называется установившимся.

Применим к течению воздуха в струйке два наиболее общих закона приро-ды: закон сохранения массы и закон сохранения энергии.

Для случая установившегося движения закон сохранения массы сводится к тому, что через каждое поперечное сечение струйки в единицу времени проте-кает одна и таже масса воздуха, то есть:

ρ1f1V1= ρ2f2V2=const,

где: ρ – массовая плотность воздуха в соответствующих сечениях струйки;

f – площадь сечения струйки;

V – скорость воздуха.

Это уравнение называется уравнением неразрывности струи.

Произведение ρfV представляет собой секундный массовый расход возду-ха, проходящего через каждое поперечное сечение струйки.

Для малых скоростей течения (М < 0,3), когда сжимаемостью воздуха мож-но пренебречь, то есть когда ρ1 = ρ2 = const, уравнение неразрывности прини-мает вид:

f1V1= f2V2=const.

Из этого уравнения видно, что при М < 0,3 скорость течения в струйке обратно пропорциональна площади ее поперечного сечения.

По мере увеличения скорости она начинает все заметнее влиять на изменение плотности. Например, при скоростях, соответствующих М > 1, рост скорости возможен лишь при увеличении площади поперечного сечения струйки.

https://pandia.ru/text/78/049/images/image012_75.gif" width="29" height="38 src=">, а потенциальная энергия, равная работе силы тяжести относительно некоторого условного уровня, – mgh1. Помимо этого воздух, находящийся выше первого сечения, производит работу, продвигая находя-щуюся впереди массу воздуха. Эта работа определяется как произведение силы давления P1f1 на путь V1Δτ. Таким образом, энергия воздуха, передаваемая за время Δτ через сечение I-I, составит:

Таким образом, на основании уравнения Бернулли можно сделать вывод, что при установившемся движении сумма статического давления и динамичес-кого давления есть величина постоянная.

1. По назначению.

По назначению различают гражданские и военные самолёты.

К гражданским самолётам относятся:

Транспортные (пассажирские, грузопассажирские, грузовые),

Спортивные, рекордные (для установления рекордов скорости, скороподъёмности, высоты, дальности полёта и т.п.), учебно-тренировочные,

Туристические,

Административные,

Сельскохозяйственные,

Специального назначения (например, для спасательных работ, телеуправляемые),

Экспериментальные.

Рис. 6. Классификация пассажирских самолётов

Военные самолёты предназначены для поражения воздушных, наземных (морских) целей или для выполнения других боевых задач. Они подразделяются на:

Истребители – для ведения воздушного боя,

Бомбардировщики – для разрушения объектов в тылу противника и для бомбардировки войск и укреплений,

Разведчики,

Транспортные,

Самолёты связи,

Санитарные.

2. По конструкции.

В основу классификации самолётов по конструкции положены внешние признаки:

Число и расположение крыльев,

Форма и расположение оперения,

Расположение двигателей,

Тип шасси,

Тип фюзеляжа.

Схематично классификация самолётов по конструкции показана на рис. 7.

Рис. 7. Основные типы самолётов

В зависимости от числа крыльев различают:

Монопланы – самолёты с одним крылом,

Бипланы – самолёты с двумя крыльями, находящимися одно над другим,

Полуторапланы – бипланы, у которых одно из крыльев короче другого.

Бипланы манёвреннее монопланов, но имеют большее лобовое сопротивление, что снижает скорость полёта самолёта. Поэтому большинство современных самолётов выполняется по схеме моноплана.

В зависимости от расположения крыла относительно фюзеляжа монопланы делятся на:

Низкопланы,

Среднепланы,

Высокопланы.

По расположению оперения различают:

Самолёты классической схемы (оперение размещается позади крыла) – рис. 8а,

Самолёты типа «утка» (горизонтальное оперение располагается впереди крыла) – рис. 8б,

Самолёты типа «бесхвостка» (оперение размещается на крыле) – рис. 8в.

Рис. 8. Схемы расположения оперения

Классическая схема самолётов может быть:

С однокилевым оперением,

С разнесённым вертикальным (многокилевым) оперением,

С V-образным оперением.

В зависимости от типа шасси самолёты подразделяют на:

Сухопутные,

Гидросамолёты,

Амфибии (гидросамолёты, оборудованные колёсными шасси).

По типу двигателей различают самолёты:

Винтомоторные,

Турбовинтовые,

Турбореактивные.

При выборе места установки двигателей, их числа и типа учитывают:

Аэродинамическое сопротивление, создаваемое двигателями,

Разворачивающий момент, возникающий при отказе одного из двигателей,

Сложность устройства воздухозаборников,

Возможность обслуживания и замены двигателей,

Уровень шума в пассажирском салоне и т.п.

В зависимости от скорости полёта различают самолёты:

Дозвуковые (скорость самолёта соответствует числу Маха М < 1),

Сверхзвуковые (1 ≤ М < 5),