Основні частини літака. Пристрій літака

Винахід літака дозволило не тільки здійснити давню мрію людства - підкорити небо, але і створити найшвидший вид транспорту. На відміну від повітряних куль і дирижаблів, літаки мало залежать від примх погоди, здатні долати великі відстані на високій швидкості. Складові частини літака складаються з наступних конструктивних груп: крила, фюзеляжу, оперення, злітно-посадкових пристроїв, силової установки, керуючих систем, різного устаткування.

Принцип дії

Літак - літальний апарат (ЛА) важчий за повітря, обладнаний силовою установкою. За допомогою цієї найважливішої частини літака створюється необхідна для здійснення польоту тяга - діюча (рушійна) сила, яку розвиває на землі або в польоті мотор (повітряний гвинт або реактивний двигун). Якщо гвинт розташований перед двигуном, він називається тягне, а якщо позаду - штовхає. Таким чином, двигун створює поступальний рух літака щодо навколишнього середовища (повітря). Відповідно, щодо повітря рухається і крило, яке створює підйомну силу в результаті цього поступального руху. Тому апарат може триматися в повітрі тільки при наявності певної швидкості польоту.

Відео: ЩО БУДЕ ЯКЩО В ДВИГУН ЛІТАКА ПОТРАПИТЬ ПТАХ

Як називаються частини літака

Корпус складається з наступних основних частин:

Відео: Англійська розмовник # 39; ЛІТАК # 39;

• Фюзеляж - це головний корпус літака, що зв`язує в єдине ціле крила (крило), оперення, силову систему, шасі та інші складові. У фюзеляжі розміщуються екіпаж, пасажири (в цивільній авіації), обладнання, корисне навантаження. Також може розміщуватися (не завжди) паливо, шасі, мотори і т. Д.
• Двигуни використовуються для приведення в рух ЛА.
• Крило - робоча поверхня, покликана створювати підйомну силу.
• Вертикальне оперення призначене для керованості, балансування і шляхової стійкості літака щодо вертикальної осі.
• Горизонтальне оперення призначене для керованості, балансування і шляхової стійкості літака відносно горизонтальної осі.

Крила і фюзеляж

Основна частина конструкції літака - крило. Воно створює умови для виконання головної вимоги для можливості польоту - наявність підйомної сили. Крило кріпиться до корпусу (фюзеляжу), який може мати ту чи іншу форму, але по можливості з мінімальним аеродинамічним опором. Для цього йому надають зручно обтічну каплеподібну форму.

Передня частина літака служить для розміщення кабіни пілотів і радіолокаційних систем. У задній частині знаходиться так зване хвостове оперення. Воно служить для забезпечення керованості під час польоту.

конструкція оперення

Розглянемо середньостатистичний літак, хвостова частина якого виконана за класичною схемою, характерною для більшості військових і цивільних моделей. В цьому випадку горизонтальне оперення включатиме нерухому частину - стабілізатор (від латинського Stabilis, стійкий) і рухому - кермо висоти.

Стабілізатор служить для додання стійкості ЛА щодо поперечної осі. Якщо ніс літального апарату опуститься, то, відповідно, хвостова частина фюзеляжу разом з оперенням підніметься вгору. У цьому випадку тиск повітря на верхній поверхні стабілізатора збільшиться. Створюваний тиск поверне стабілізатор (відповідно, і фюзеляж) в початкове положення. При підйомі носа фюзеляжу вгору тиск потоку повітря збільшиться на нижній поверхні стабілізатора, і він знову повернеться в початкове положення. Таким чином, забезпечується автоматична (без втручання пілота) стійкість ЛА в його поздовжній площині щодо поперечної осі.

Задня частина літака також включає вертикальне оперення. Аналогічно горизонтальному, воно складається з нерухомої частини - кіля, і рухомий - керма напряму. Кіль надає стійкості руху літака щодо його вертикальної осі в горизонтальній площині. Принцип дії кіля подібний до дії стабілізатора - при відхиленні носа вліво кіль відхиляється вправо, тиск на його правій площині збільшується і повертає кіль (і весь фюзеляж) в попереднє положення.

Таким чином, щодо двох осей стійкість польоту забезпечується оперенням. Але залишилася ще одна вісь - поздовжня. Для надання автоматичної стійкості руху щодо цієї осі (в поперечної площині) консолі крила планера розміщують не горизонтально, а під деяким кутом відносно один одного так, що кінці консолей відхилені вгору. Таке розміщення нагадує букву «V».

Системи управління

Кермові поверхні - важливі частини літака, призначені для управління повітряним судном. До них відносяться елерони, кермо напряму і висоти. Управління забезпечується щодо тих же трьох осей в тих же трьох площинах.

Кермо висоти - це рухлива задня частина стабілізатора. Якщо стабілізатор складається з двох консолей, то відповідно є і два керма висоти, які відхиляються вниз або вгору, обидва синхронно. З його допомогою пілот може міняти висоту польоту літального апарату.

Кермо напряму - це рухлива задня частина кіля. При його відхилені в ту чи іншу сторону на ньому виникає аеродинамічна сила, яка обертає літак щодо вертикальної осі, що проходить через центр мас, в протилежну сторону від напрямку відхилення керма. Обертання відбувається до тих пір, поки пілот не поверне кермо в нейтральне (не відхилення положення), і ЛА буде здійснювати рух вже в новому напрямку.

Елерони (від франц. Aile, крило) - основні частини літака, що представляють собою рухливі частини консолей крила. Служать для керування літаком щодо поздовжньої осі (в поперечної площині). Так як консолей крила дві, то і елеронів також два. Вони працюють синхронно, але, на відміну від рулів висоти, відхиляються не в одну сторону, а в різні. Якщо один елерон відхиляється вгору, то інший вниз. На консолі крила, де елерон відхилений вгору, підйомна сила зменшується, а де вниз - збільшується. І фюзеляж ЛА обертається в бік піднятого елерона.

двигуни

Всі літаки оснащуються силовою установкою, що дозволяє розвинути швидкість, і, отже, забезпечити виникнення підйомної сили. Двигуни можуть розміщуватися в задній частині літака (характерно для реактивних ЛА), спереду (легкомоторні апарати) і на крилах (цивільні літаки, транспортники, бомбардувальники).

Вони поділяються на:

• Реактивні - турбореактивні, пульсуючі, двоконтурні, прямоточні.
• Гвинтові - поршневі (гвинтомоторні), турбогвинтові.
• Ракетні - рідинні, твердопаливні.

Інші системи

Безумовно, інші частини літака також важливі. шасі дозволяють літальних апаратів злітати і сідати з обладнаних аеродромів. Існують літаки-амфібії, де замість шасі використовуються спеціальні поплавки - вони дозволяють здійснювати зліт і посадку в будь-якому місці, де є водойма (море, річка, озеро). Відомі моделі легкомоторних літаків, оснащених лижами, для експлуатації в районах зі стійким сніговим покривом.

Сучасні літаки напхані електронним обладнанням, пристроями зв`язку і передачі інформації. У військовій авіації використовуються складні системи озброєння, виявлення цілей і придушення сигналів.

Класифікація

За призначенням літаки поділяються на дві великі групи: цивільні та військові. Основні частини пасажирського літака відрізняються наявністю обладнаного салону для пасажирів, що займає більшу частину фюзеляжу. Відмінною рисою є ілюмінатори з боків корпусу.

Відео: Російський літак Аеробус А-321 підірваний бомбою потужністю в 1 кг тротилу

Цивільні літаки поділяються на:

• Пасажирські - місцевих авіаліній, магістральні ближні (дальність менше 2000 км), середні (дальність менше 4000 км), далекі (дальність менше 9000 км) і міжконтинентальні (дальність більше 11 000 км).
• Вантажні - легкі (маса вантажу до 10 т), середні (маса вантажу до 40 т) і важкі (маса вантажу більше 40 т).
• Спеціального призначення - санітарні, сільськогосподарські, розвідувальні (льодова розвідка, Риборозвідка), протипожежні, для аерофотозйомки.
• Навчальні.

На відміну від цивільних моделей, частини військового літака не мають комфортабельного салону з ілюмінаторами. Основну частину фюзеляжу займають системи озброєння, обладнання для розвідки, зв`язку, двигуни та інші агрегати.

За призначенням сучасні військові літаки (з огляду на бойові завдання, які вони виконують), можна розділити на наступні типи: винищувачі, штурмовики, бомбардувальники (ракетоносці), розвідники, військово-транспортні, спеціальні та допоміжного призначення.

пристрій літаків

Пристрій літальних апаратів залежить від аеродинамічної схеми, за якою вони виконані. Аеродинамічна схема характеризується кількістю основних елементів і розташуванням несучих поверхонь. Якщо носова частина літака у більшості моделей схожа, то розташування і геометрія крил і хвостовій частині можуть сильно відрізнятися.

Розрізняють такі схеми пристрою ЛА:

• «Класична».
• «Літаючого крила».
• «Качка».
• «Бесхвостка».
• «Тандем».
• Конвертована схема.
• Комбінована схема.

Відео: Винищувач МіГ-15

Літаки, виконані за класичною схемою

Розглянемо основні частини літака і їх призначення. Класична (нормальна) компоновка вузлів і агрегатів характерна для більшості апаратів світу, будь-то військових або цивільних. Головний елемент - крило - працює в чистому невозмущенном потоці, який плавно обтікає крило і створює певну підйомну силу.

Носова частина літака є скороченою, що призводить до зменшення необхідної площі (а отже, і маси) вертикального оперення. Це тому, що носова частина фюзеляжу викликає дестабілізуючий шляховий момент щодо вертикальної осі літака. Скорочення носової частини фюзеляжу покращує огляд передньої півсфери.

Недоліками нормальної схеми є:

• Робота горизонтального оперення (ГО) в скошеному і возмущенном крилом потоці значно знижує його ефективність, що викликає необхідність застосування оперення більшої площі (а, отже, і маси).
• Для забезпечення стійкості польоту вертикальне оперення (ВО) має створювати негативну підйомну силу, тобто спрямовану вниз. Це знижує сумарний ККД літака: з величини підйомної сили, яку створює крило, треба відняти силу, яка створюється на ГО. Для нейтралізації цього явища слід застосовувати крило збільшеної площі (а, отже, і маси).

Пристрій літака за схемою «качка»

При даній конструкції основні частини літака розміщуються інакше, ніж в «класичних» моделях. Перш за все, зміни торкнулися компановки горизонтального оперення. Воно розташовується перед крилом. За цією схемою побудували свій перший літак брати Райт.

переваги:

• Вертикальне оперення працює в невозмущенном потоці, що підвищує його ефективність.
• Для забезпечення стійкості польоту оперення створює позитивну підйомну силу, тобто вона додається до підйомної сили крила. Це дозволяє зменшити його площу і, відповідно, масу.
• Природна «протівоштопорние» захист: можливість перекладу крил на закритические кути атаки для «качок» виключена. Стабілізатор встановлюється так, що він отримує більший кут атаки в порівнянні з крилом.
• Переміщення фокуса літака назад при збільшенні швидкості при схемі «качка» відбувається в меншій мірі, ніж при класичному компонуванні. Це призводить до менших змін ступеня поздовжньої статичної стійкості літака, в свою чергу, спрощує характеристики його управління.

Недоліки схеми «качка»:

• При зриві потоку на оперення відбувається не тільки вихід літака на менші кути атаки, але і його «просідання» внаслідок зменшення його загальної підйомної сили. Це особливо небезпечно в режимах зльоту і посадки через близькість землі.
• Наявність в носовій частині фюзеляжу механізмів оперення погіршує огляд нижньої півсфери.
• Для зменшення площі переднього ГО довжина носової частини фюзеляжу робиться значною. Це призводить до збільшення дестабілізуючого моменту щодо вертикальної осі, і, відповідно, до збільшення площі і маси конструкції.

Літаки, виконані за схемою «бесхвостка»

У моделях даного типу немає важливою, звичної частини літака. Фото літальних апаратів «бесхвосток» ( «Конкорд», «Міраж», «Вулкан») показує, що у них відсутня горизонтальне оперення. Основними перевагами такої схеми є:

• Зменшення лобового аеродинамічного опору, що особливо важливо для літаків з великою швидкістю, зокрема, крейсерській. При цьому зменшуються витрати палива.
• Велика твердість крила на кручення, що покращує його характеристики аеропружності, досягаються високі характеристики маневреності.

недоліки:

• Для балансування на деяких режимах польоту частина засобів механізації задньої кромки крила (закрилків) і рульових поверхонь треба відхиляти вгору, що зменшує загальну підйомну силу літака.
• Поєднання органів управління ЛА відносно горизонтальної і поздовжньої осей (внаслідок відсутності керма висоти) погіршує характеристики його керованості. Відсутність спеціалізованого оперення змушує кермові поверхні знаходяться на задній кромці крила, виконувати (при необхідності) обов`язки і елеронів, і рулів висоти. Ці кермові поверхні називаються елевони.
• Використання частини коштів механізації для балансування літака погіршує його злітно-посадочні характеристики.

«Літаючого крила»

При такій схемі фактично немає такої частини літака, як фюзеляж. Всі обсяги, необхідні для розміщення екіпажу, корисного навантаження, двигунів, палива, обладнання знаходяться в середині крила. Така схема має наступні переваги:

• Найменша аеродинамічний опір.
• Найменша маса конструкції. У цьому випадку вся маса доводиться на крило.
• Так як поздовжні розміри літака невеликі (через відсутність фюзеляжу), дестабілізуючий момент щодо його вертикальної осі є незначним. Це дозволяє конструкторам або істотно зменшити площу ВО, або взагалі відмовитися від нього (у птахів, як відомо, вертикальне оперення відсутній).

До недоліків відноситься складність забезпечення стійкості польоту ЛА.

«Тандем»

Схема «тандем», коли два крила розташовуються один за іншим, застосовується нечасто. Таке рішення використовується для збільшення площі крила при тих же значеннях його розмаху і довжини фюзеляжу. Це зменшує питоме навантаження на крило. Недоліками такої схеми є великий аеродинамічний опір, збільшення моменту інерції, особливо щодо поперечної осі літака. Крім того, при збільшенні швидкості польоту змінюються характеристики поздовжньої балансування літака. Кермові поверхні на таких літаках можуть розташовуватися як безпосередньо на крилах, так і на оперенні.

комбінована схема

В цьому випадку складові частини літака можуть комбінуватися з використанням різних конструкційних схем. Наприклад, горизонтальне оперення передбачено і в носовій, і в хвостовій частині фюзеляжу. На них може бути використано так зване безпосереднє управління підйомної силою.

При цьому носове горизонтальне оперення спільно з закрилками створюють додаткову підйомну силу. Момент тангажу, який виникає в цьому випадку, буде спрямований на збільшення кута атаки (ніс літака піднімається). Для парирування цього моменту хвостове оперення має створити момент на зменшення кута атаки (ніс літака опускається). Для цього сила на хвостову частину повинна бути спрямована також вгору. Тобто відбувається приріст підйомної сили на носовому ГО, на крилі і на хвостовому ГО (а отже, і на всьому літаку) без повороту його в поздовжній площині. В цьому випадку літак просто піднімається без всякої еволюції щодо свого центру мас. І навпаки, при такій аеродинамічній компоновці літака він може здійснювати еволюції щодо центру мас в поздовжній площині без зміни траєкторії свого польоту.

Можливість здійснювати такі маневри значно покращують тактико-технічні характеристики маневрених літаків. Особливо в поєднанні з системою безпосереднього управління бічний силою, для здійснення якої літак повинен мати не тільки хвостове, а ще й носове поздовжнє оперення.

конвертована схема

Пристрій літака, побудованого по конвертованій схемою, відрізняється наявністю дестабилизатора в носовій частині фюзеляжу. Функцією дестабілізаторів є зменшення в певних межах, а то і повне виключення зміщення назад аеродинамічного фокусу літака на надзвукових режимах польоту. Це збільшує маневрені характеристики ЛА (що важливо для винищувача) і збільшує дальність або зменшує витрату палива (це важливо для надзвукового пасажирського літака).

Дестабілізатори можуть також використовуватися на режимах зльоту / посадки для компенсації моменту пікірування, який викликається відхиленням злітно-посадкової механізації (закрилків, щитків) або носової частини фюзеляжу. На дозвукових режимах польоту дестабілізатор ховається в середині фюзеляжу або встановлюється в режим роботи флюгера (вільно орієнтується по потоку).