Самолёт (аэроплан) — аэродинамический летательный аппарат для полётов в атмосфере при помощи двигателя и неподвижных крыльев (крыла). Самолёт способен перемещаться с высокой скоростью, используя подъёмную силу крыла для поддержания себя в воздухе. Неподвижное крыло отличает самолёт от махолёта, а наличие двигателя — от планера.
Приведенное определение является «классическим» и актуальным для самолетов, существовавших на заре авиации. По отношению к современным и перспективным разработкам в авиационной технике (интегральные и гиперзвуковые аэродинамические компоновки, использование изменяемого вектора тяги и др.) понятие «самолет» требует уточнения:
Самолёт — летательный аппарат плотнее воздуха для полётов в атмосфере (и космическом пространстве (напр. Орбитальный самолёт)), использующий аэродинамическую подъёмную силу планера для удержания себя в воздухе (при полёте в пределах атмосферы) и тягу силовой (двигательной) установки для маневрирования и компенсации потерь полной механической энергии на лобовое сопротивление.
Классификация самолётов может быть дана по различным признакам — по назначению, по конструктивным признакам, по типу двигателей, по лётно-техническим параметрам и т.д и т.п.
По взлётной массе
Класс самолёта связан с классом аэродрома, способного принять самолёт данного типа.
По типу и числу двигателей
Звездообразный двигатель в разрезе
Компрессор турбореактивного двигателя (ТРД)
(см. также Классификация самолётов по конструктивным признакам и силовой установке)
По компоновочной схеме
Классификация по данному признаку является наиболее многовариантной (см. также Классификация самолётов по конструктивным признакам и силовой установке). Предлагается часть основных вариантов:
По скорости полёта
Первые попытки построить самолёт предпринимались ещё в девятнадцатом веке, в частности, самолёт был построен русским инженером Можайским. Однако ни одна из этих конструкций не смогла подняться в воздух. Причинами этого служили: слишком высокая масса и неприспособленность тогдашних двигателей (паровых машин) к условиям авиации, отсутствие теории полёта, в связи с чем самолёты строились «наобум» и отсутствие инженерного опыта у многих пионеров авиации.
Первым самолётом, который смог самостоятельно оторваться от земли и совершить горизонтальный полёт, стал «Флайер», построенный братьями Орвилом и Уилбуром Райт в США. Первый полёт самолёта в истории был осуществлён 17 декабря 1903-го года. «Флайер» продержался в воздухе 59 секунд и пролетел 260 метров. Детище Райтов было официально признано первым в мире аппаратом тяжелее воздуха, который совершил пилотируемый полет с использованием двигателя.
Их аппарат представлял собой биплан типа «утка» — пилот размещался на нижнем крыле, руль направления сзади, руль высоты спереди. Двухлонжеронные крылья были обшиты тонким небелёным муслином. Двигатель «Флайера» был четырёхтактный, со стартовой мощностью 16 лошадиных сил и весил всего(или целых, если оценивать с современной точки зрения) 80 килограмм.
Аппарат имел два деревянных винта. Вместо колёсного шасси Райты использовали стартовую катапульту, состоящую из пирамидальной башни и деревянного направляющего рельса. Привод катапульты осуществлялся с помощью падающего массивного груза, связанного с самолётом тросом через систему специальных блоков.
В России практическое развитие авиации задержалось из-за ориентации правительства на создание воздухоплавательных летательных аппаратов. Основываясь на примере Германии, русское военное руководство делало ставку на развитие дирижаблей и аэростатов для армии и не оценило своевременно потенциальные возможности нового изобретения — самолёта.
Свою отрицательную роль в отношении летательных аппаратов тяжелее воздуха сыграла и история с «Аэромобилем» В. В. Татаринова. В 1909 г. изобретатель получил 50 тысяч рублей от Военного министерства для постройки вертолёта. Кроме того, было много пожертвований от частных лиц. Те, кто не мог помочь деньгами, предлагали бесплатно свой труд для воплощения замысла изобретателя. Россия возлагала большие надежды на это отечественное изобретение. Но затея закончилась полным провалом. Опыт и знания Татаринова не соответствовали сложности поставленной задачи, и большие деньги были выброшены на ветер. Этот случай отрицательно повлиял на судьбы многих интересных авиационных проектов — русские изобретатели не могли больше добиться государственных субсидий.
В 1909 году русское правительство наконец проявило интерес к самолётам. Было решено отклонить предложение братьев Райт о покупке их изобретения и строить самолёты своими силами. Конструировать самолёты поручили офицерам-воздухоплавателям М. А. Агапову, Б. В. Голубеву, Б. Ф. Гебауеру и А. И. Шабскому. Решили строить трёхместные самолёты различных типов, чтобы потом выбрать наиболее удачный. Никто из проектировщиков не только не летал на самолётах, но даже не видел их в натуре. Поэтому не приходится удивляться, что самолёты терпели аварию ещё во время пробежек по земле.
«Кудашев-1» — первый российский летающий самолёт
Первые успехи русской авиации датируются 1910 г. 4 июня профессор Киевского политехнического института князь Александр Кудашев пролетел несколько десятков метров на самолёте-биплане собственной конструкции.
16 июня молодой киевский авиаконструктор Игорь Сикорский впервые поднял свой самолёт в воздух, а ещё через три дня состоялся полет самолёта инженера Якова Гаккеля необычной для того времени схемы биплан с фюзеляжем (бимоноплан).
.
.
Самолёт (устаревшее аэроплан), летательный аппарат тяжелее воздуха, для полётов в атмосфере с помощью силовой установки и крыльев. Исторически самолётами принято называть летательные аппараты, управляемые экипажем или пилотом. Самолёт включает планёр (совокупность фюзеляжа, крыла, оперения, шасси), силовую установку, систему бортового оборудования (в том числе авионику). Для получения тепловой энергии, преобразующейся в силовой установке в тяговое усилие воздушного винта или в реактивную силу струи рабочего тела, используют авиационное топливо. Управление полётом самолёта производится аэродинамическими (воздушные рули, закрылки, несущие поверхности изменяемой геометрии и др.) или газодинамическими (изменение вектора тяги двигателя) органами управления.
Слово «самолёт» применил для обозначения управляемого аэростата в 1857 г. капитан 1 ранга Н. М. Соковнин. В значении, близком к современному, слово «самолёт» впервые в России употребил журналист и писатель А. В. Эвальд в статье «О воздухоплавании», напечатанной в 1863 г. в газете «Голос», где он предложил идею летательного аппарата тяжелее воздуха, использующего неподвижную (относительно других частей аппарата) несущую поверхность для создания подъёмной силы и архимедов винт, приводимый в движение располагающимся на борту двигателем, для создания тяги. Историческую справку см. в статье Авиация.
Классификация самолётов
Классификация самолётов производится по конструктивным признакам (в том числе по числу несущих поверхностей, аэродинамической схеме, силовой установке), лётно-техническим характеристикам, системе бортового оборудования, назначению (гражданские и военные) и др. Различают самолёты экспериментальные, опытные, серийные.
Конструктивные признаки
По конструктивным признакам самолёт должен обеспечивать высокие аэродинамические характеристики (максимальную подъёмную силу при минимальном лобовом сопротивлении), обладать необходимой прочностью, жёсткостью, живучестью и выносливостью при минимальном весе, быть технологичным в производстве и обслуживании. По числу несущих поверхностей (крыльев) различают моноплан (основной тип современного самолёта), биплан, полутораплан (биплан, площадь нижнего крыла которого значительно меньше площади верхнего), триплан (3 несущие поверхности расположены друг под другом) и полиплан (самолёт с 4 и более главными несущими поверхностями). В зависимости от взаимного расположения крыла и горизонтального оперения выделяют следующие основные аэродинамические схемы самолёта: нормальная аэродинамическая, «утка», «бесхвостка», летающее крыло. Силовая установка самолёта состоит из авиационного двигателя и движителя (винтового, реактивного), а также топливной, масляной, противопожарной систем и др. По типу двигателей в силовой установке различают: поршневые двигатели (см. Двигатель внутреннего сгорания); газотурбинные двигатели (в том числе турбовинтовые двигатели); воздушнореактивные двигатели (ВРД), в том числе прямоточные (ПВРД) и пульсирующие (ПуВРД), гиперзвуковые прямоточные (ГПВРД), турбореактивные двигатели. По числу двигателей самолёты бывают от однодвигательных (например, Ан-2, МАИ-890) до четырнадцатидвигательных (например, ВВА-14, вертикально-взлетающая амфибия, СССР).
Лётно-технические характеристики
Лётно-технические характеристики представляют комплекс количественных показателей, определяющих возможности летательного аппарата выполнять своё целевое назначение, как то: скорость полёта, взлётно-посадочные характеристики, условия базирования, а также дальность и продолжительность полёта, скороподъёмность, манёвренность, высота полёта, пассажировместимость (в основном для пассажирских самолётов), грузоподъёмность (бомбовая нагрузка для военных самолётов), надёжность и др. По скорости полёта различают самолёты дозвуковые, максимальное полётное число Маха не более 0,8 (например, Ту-334), трансзвуковые – от 0,8 до 1,2 (Ту-22), сверхзвуковые – от 1,2 до 3 (Ту-144), гиперзвуковые – свыше 3 (Х-15, США). По длине взлётно-посадочной полосы бывают самолёты обычного взлёта и посадки (например, МиГ-29); вертикального взлёта и посадки (СВВП), способные взлетать и садиться при нулевой горизонтальной скорости, используя тягу двигателя, направленную вертикально (делятся на аппараты, использующие энергию газовой струи реактивного двигателя, например Як-38, РФ, McDonnell Douglas, США, и создающие вертикальную тягу посредством воздушных винтов различной конструкции); вертикально-ультракороткого взлёта и посадки (например, сверхзвуковой палубный Як-141); короткого взлёта и посадки (например, СУ-33, Ан-72, Боинг YC-14, Макдоннелл-Дуглас YC-15, США), отличающиеся меньшими скоростями отрыва и приземления и соответственно меньшими длинами разбега и пробега (требуемая длина взлётно-посадочной полосы 400–600 м). По условиям базирования различают самолёты, использующие для взлёта и посадки аэродром; авианесущий корабль – обычно СВВП и самолёт вертикального-ультракороткого взлёта (с разбегом на палубе и дальнейшим разгоном на воздушном участке после отрыва от палубы или от трамплина) и посадки (вертикальная, аэрофинишёром или с коротким пробегом); воду – гидросамолёты, амфибии и летающие лодки. Дальность полёта – наибольшее расстояние, которое самолёт может пролететь по прямой без пополнения запаса топлива; пассажирские и транспортные самолёты с турбореактивными и турбовинтовыми двигателями летают на 10 000 км и более; самолёт Фоссетт (США) 8–11 февраля 2006 г. на экспериментальном одноместном реактивном самолёте «Virgin Atlantic GlobalFlyer» совершил без дозаправок беспосадочный полёт вокруг земного шара, установив абсолютный рекорд дальности и продолжительности полёта без остановки – 41467,53 км за 76 ч 45 мин. Скороподъёмность – время набора самолётом заданной высоты (измеряется в м/с), зависит от величины вертикальной скорости подъёма; наибольшую скороподъёмность имеют истребители, для которых преимущество в вертикальном манёвре важно при ведении воздушного боя и при перехвате воздушных целей (например, МиГ-25 набирает высоту 25 000 м за 154,2 с, то есть скороподъёмность – 162,1 м/с).
Манёвренность – способность самолёта (особенно военного) в полёте выполнять тот или иной манёвр (разворот на 90° и 180°, разгон до максимальной скорости, вираж, спираль, фигуры высшего пилотажа и др.), характеризуется временем его выполнения, величиной перегрузки при изменении траектории и другими показателями. Высота полёта (практический потолок) – высота, на которой самолёт ещё обладает некоторой условно принятой вертикальной скоростью для набора высоты (ограничена обычно 8–12 км для пассажирских самолётов, 17–23 км и более для военных). Пассажировместимость – число пассажирских кресел в салонах самолёта; зависит от плотности компоновки салонов и класса устанавливаемых кресел; как правило, используется «смешанная» компоновка салонов (8–20 % кресел первого класса, остальные – экономкласса). Грузоподъёмность – вес грузов (вооружения, съёмного оборудования и др.), в том числе и пассажиров, перевозимых на самолёте при выполнении полёта; требования по грузоподъёмности предъявляются особо к тяжёлым и лёгким бомбардировщикам. Надёжность – свойство самолёта выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в заданных пределах, в течение требуемого промежутка времени или требуемой наработки.
Системы бортового оборудования
Гражданские самолёты делят:
Военные самолёты
Дата публикации: 17 ноября 2022 г. в 11:42 (GMT+3)
летательный аппарат тяжелее воздуха, для полётов в атмосфере с помощью силовой установки и крыльев. Исторически С. (старое назв. – аэроплан) принято называть ЛА, управляемые экипажем или пилотом. С. включает (совокупность , , , ), силовую установку, систему бортового оборудования (в т. ч. ). Для получения тепловой энергии, преобразующейся в силовой установке в тяговое усилие возд. винта или в реактивую силу струи рабочего тела, используют . Управление полётом С. производится аэродинамич. (возд. рули, закрылки, несущие поверхности изменяемой геометрии и др.) или газодинамич. (изменение вектора тяги двигателя) органами управления.
Слово «С.» применил для обозначения управляемого аэростата в 1857 капитан 1 ранга Н. М. Соковнин. В значении, близком к современному, слово «С.» впервые в России употребил журналист и писатель А. В. Эвальд в ст. «О воздухоплавании», напечатанной в 1863 в газ. «Голос», где он предложил идею ЛА тяжелее воздуха, использующего неподвижную (относительно др. частей аппарата) несущую поверхность для создания подъёмной силы и архимедов винт, приводимый в движение располагающимся на борту двигателем, для создания тяги. Историч. справку см. в ст. .
производится по конструктивным признакам (в т. ч. по числу несущих поверхностей, аэродинамич. схеме, силовой установке), лётно-технич. характеристикам, системе бортового оборудования, назначению (гражданские и военные) и др.; различают С. экспериментальные, опытные, серийные.
По конструктивным признакам С. должен обеспечивать высокие аэродинамич. характеристики (макс. подъёмную силу при миним. лобовом сопротивлении), обладать необходимой прочностью, жёсткостью, живучестью и выносливостью при миним. весе, быть технологичным в произ-ве и обслуживании. По числу несущих поверхностей (крыльев) различают (осн. тип совр. С.), , полутораплан (биплан, площадь нижнего крыла которого значительно меньше площади верхнего), триплан (3 несущие поверхности расположены друг под другом) и полиплан (С. с 4 и более главными несущими поверхностями). В зависимости от взаимного расположения крыла и горизонтального оперения (ГО) выделяют следующие осн. С.: нормальная аэродинамич., «утка», «бесхвостка», летающее крыло (см. рис. при ст. летательного аппарата). С. состоит из и (винтового, реактивного), а также топливной, масляной, противопожарной систем и др. По в силовой установке различают: поршневые двигатели (см. в ст. Двигатель внутреннего сгорания); (в т. ч. ); (ВРД), в т. ч. прямоточные (ПВРД) и пульсирующие (ПуВРД), гиперзвуковые прямоточные (ГПВРД), . По С. бывают от однодвигательных (напр., Ан-2, МАИ-890) до четырнадцатидвигательных (напр., ВВА-14, вертикально-взлетающая амфибия, СССР).
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,
• специального назначения (например, для спасательных работ, телеуправляемые),
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,
— самолёты связи,
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:
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:
• амфибии (гидросамолёты, оборудованные колёсными шасси).
По типу двигателей различают самолёты:
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),
• и гиперзвуковые (М ≥ 5),
М = V/a,
где V – скорость набегающего потока (или скорость тела в потоке);
а – скорость звука в данном потоке.
Силовая установка самолёта состоит из:
• авиационных двигателей,
• различных систем и устройств:
-систем запуска, смазки,
-систем всасывания воздуха, изменения направления тяги и др.
Классификация воздушных судов
Существуют различные подходы к классификации самолетов. В учебном пособии рассматриваются классификации по назначению, взлетной массе, дальности полета, аэродинамической схеме и конструктивным признакам.
По назначению самолеты делятся на гражданские, государственные и экспериментальные. Гражданские самолеты предназначены для перевозки пассажиров и груза (в целях обеспечения потребностей граждан и экономики), государственные – для выполнения государственных задач (для осуществления военной, пограничной, милицейской, таможенной и другой государственной службы), экспериментальные – для проведения опытно-конструкторских, научно-исследовательских и других работ.
По взлетной массе различают большой (крупногабаритный) и небольшой самолеты. Большой самолет – самолет, у которого максимальная сертифицированная взлетная масса свыше 5700 кг; небольшой самолет – максимальная сертифицированная взлетная масса 5700 кг или меньше. Классификация по классам (1, 2, 3, 4) считается устаревшей.
По дальности полета самолеты подразделяются на магистральные и самолеты местных воздушных линий. Магистральные самолеты могут быть: дальние (6000 км и более), средние (от 2500 до 6000 км) и ближние (от 1000 до 2500 км). Самолеты местных воздушных линий имеют дальность до 1000 км.
Подробная классификация самолетов по конструктивным признакам показана на рис. 2.
Пример. Конструктивные признаки самолетов Як-42 и DA 40.
Самолет DA 40 конструктивно выполнен в виде четырехместного однодвигательного моноплана с низкорасположенным свободнонесущим крылом и Т-образным хвостовым оперением (рис. 3).