Классификация воздушных судов
Самолётом называется летательный аппарат тяжелее воздуха, подъёмная сила которого создается неподвижным относительно других частей летательного аппарата крылом при его поступательном движении в воздухе [1].
К основным частям самолёта относятся: крыло, фюзеляж, оперение, силовая установка, шасси.
Взаимное пространственное расположение частей самолёта и его различных устройств называется компоновкой самолёта.
Самолёт имеет ряд функциональных систем, которыми называется совокупность взаимосвязанных изделий, предназначенных для выполнения заданных общих функций. К основным функциональным системам самолетов гражданской авиации можно отнести:
– гидравлическую и воздушную системы;
– шасси;
– управление самолетом;
– топливную систему;
– системы кондиционирования и автоматического регулирования давления в гермокабине;
– противообледенительную систему;
– противопожарную систему;
– бытовое и сантехническое оборудование;
– погрузочно-швартовочное оборудование грузового самолета.
Все самолеты можно классифицировать по следующим конструктивным признакам:
– по числу и расположению крыльев;
– по типу фюзеляжа;
– по форме и расположению оперения;
– по типу, количеству и расположению двигателей;
– по типу и расположению шасси.
По количеству крыльев делят на монопланы, т.е. самолёты с одним крылом, и бипланы, т. е. самолёты с двумя крыльями, расположенными одно над другим.
По расположению крыла относительно фюзеляжа различают низкоплан, среднеплан и высокоплан.
По типу фюзеляжа делят на однофюзеляжные и двухбалочные. Фюзеляжи, не несущие оперения, называют гондолами. Оперение в этом случае поддерживается двумя балками, и самолёты при этом называют двухбалочными.
В зависимости от расположения оперения различают:
– самолёты стандартной схемы, у которых стабилизатор и киль размещаются в хвостовой части фюзеляжа;
– самолёты схемы «утка», у которых горизонтальное оперение расположено впереди крыла;
– самолёты типа «бесхвостка», у которых горизонтальное оперение отсутствует.
Большинство современных самолётов выполнено по первой схеме, которая имеет следующие конструктивные разновидности:
– однокилевое оперение;
– разнесенное вертикальное оперение;
– V-обpазное оперение;
– Т-образное оперение.
Переднее расположение горизонтального оперения при использовании схемы «утка» повышает его эффективность, исключая его затенение впереди находящимся крылом.
В зависимости от типа шасси различают сухопутные, гидросамолеты и амфибии.
Шасси сухопутных самолётов бывают колёсными и лыжными.
Гидросамолеты разделяются на лодочные и поплавковые.
По количеству опор шасси самолёты подразделяются на трёхопорные с передней опорой, трёхопорные с хвостовой опорой и «велосипедного» типа. Наиболее распространенной в настоящее время является трёхопорная схема с передней опорой, которая предотвращает капотирование и «козление» самолёта.
В полете на самолёт действуют следующие силы: тяга двигателя, сила тяжести, подъемная сила и лобовое сопротивление. Последние две силы относятся к аэродинамическим.
Разнообразные силы, действующие на самолет, делят:
– по характеру приложения на статические (не изменяющиеся в течение длительного периода времени) и динамические (быстро меняющиеся в процессе их действия на самолет);
– по характеру распределения на сосредоточенные (приложенные на небольшом участке конструкции, точечно) и распределенные по длине, поверхности и объему конструкции;
– по величине и направлению.
Удобно все силы, действующие на самолет, объединить в две группы – поверхностные и массовые. К поверхностным силам относятся аэродинамические силы и сила тяги, а к массовым – сила тяжести и инерционные силы.
Основной системой координат, используемой в динамике полета, является скоростная (подвижная) система координат, движущаяся вместе с самолетом. Начало этой системы координат находится в центре масс самолета. Силы обычно раскладываются по трём осям: х – по направлению движения, y – перпендикулярно оси «Ох» в плоскости симметрии самолета; z – перпендикулярно плоскости «хОy» и направлена по правому крылу.
При горизонтальном полёте с постоянной скоростью подъемная сила уравновешивает вес самолета, а сила тяги – силу сопротивления.
Если подъемная сила больше силы тяжести, самолет набирает высоту, если меньше – снижается.
Если тяга больше силы лобового сопротивления, самолет движется ускоренно, если меньше – замедленно.
Дополнительная аэродинамическая сила стабилизатора уравновешивает пикирующий момент вокруг центра тяжести, создаваемый подъёмной силой Y.
На других этапах полёта (взлёт, набор высоты, снижение, посадка) и при выполнении эволюций (манёвров) самолетом схема сил, действующих на него, будет сложнее.
Коэффициентом перегрузки, или просто перегрузкой, называют отношение суммы поверхностных сил к произведению массы самолета на ускорение свободного падения.
Перегрузка – величина векторная. Ее направление совпадает с направлением равнодействующей поверхностных сил. На практике обычно пользуются не полной перегрузкой, а её проекциями на оси системы координат.
