الوحدات الرئيسية للطائرة

الطائرات هي طائرات أثقل من الهواء ، وتتميز بالمبدأ الديناميكي الهوائي للطيران. الطائرات لها رفع ص يتم إنشاؤه بسبب طاقة تدفق الهواء التي تغسل السطح المحمل ، والذي يتم تثبيته بشكل ثابت بالنسبة إلى الجسم ، ويتم توفير الحركة الانتقالية في اتجاه معين من خلال الدفع لمحطة توليد الطاقة (PU) للطائرة.

أنواع مختلفة من الطائرات لها نفس الوحدات (المكونات) الرئيسية: جناح , عمودي (VO) و عرضي (اذهب) ريش , جسم الطائرة , محطة توليد الكهرباء (SU) و الهيكل (الشكل 2.1).

أرز. 2.1. العناصر الهيكلية الرئيسية للطائرة

جناح الطائرات 1يخلق قوة رفع ويوفر ثباتًا جانبيًا للطائرة أثناء رحلتها.

غالبًا ما يكون الجناح قاعدة طاقة لوضع معدات الهبوط والمحركات وأحجامه الداخلية لاستيعاب الوقود والمعدات والمكونات والتجمعات المختلفة للأنظمة الوظيفية.

للتحسين خصائص الإقلاع والهبوط(VPH) للطائرات الحديثة ، يتم تثبيت معدات الميكنة على الجناح على طول الحواف الأمامية والخلفية. على الحافة الأمامية للجناح يقع الشرائح وعلى ظهره - اللوحات 10 , المفسدين 12 و المفسدين الجنيح .

من حيث القوة ، الجناح عبارة عن حزمة ذات تصميم معقد ، ودعائمها هي إطارات الطاقة لجسم الطائرة.

الجنيحات 11هي هيئات حكومية. أنها توفر التحكم الجانبي للطائرة.

اعتمادًا على المخطط وسرعة الطيران والمعلمات الهندسية والمواد الهيكلية ومخطط الطاقة الهيكلية ، يمكن أن تصل كتلة الجناح إلى 9 ... 14 % من وزن إقلاع الطائرة.

جسم الطائرة 13يجمع بين الوحدات الرئيسية للطائرة في وحدة واحدة ، أي يوفر دائرة لدائرة الطاقة للطائرة.

يستخدم الحجم الداخلي لجسم الطائرة لاستيعاب الطاقم والركاب والبضائع والمعدات والبريد والأمتعة ومعدات الإنقاذ في حالات الطوارئ. في جسم الطائرة طائرات الشحنأنظمة تحميل وتفريغ مطورة ، ويتم توفير أجهزة لرسو البضائع بشكل سريع وموثوق.

يتم تنفيذ وظيفة جسم الطائرة المائية بواسطة قارب يسمح لك بالإقلاع والهبوط على الماء.

جسم الطائرة من حيث القوة هو شعاع رقيق الجدران ، ودعاماته هي ساريات الجناح ، والتي يتم توصيلها من خلال عقد إطارات الطاقة.

كتلة جسم الطائرة 9… 15 % من وزن إقلاع الطائرة.

ريش عمودي 5يتكون من جزء ثابت عارضة 4 و الموجه (PH) 7 .

عارضة 4 يزود الطائرة بثبات اتجاهي في الطائرة X0Z، و РН - إمكانية التحكم في الاتجاه حول المحور 0 س.

الانتهازي RN 6 يضمن إزالة الأحمال الطويلة من الدواسات ، على سبيل المثال ، في حالة تعطل المحرك.

الذيل الأفقي 9يشمل جزء متحرك ثابت أو محدود ( استقرار 2 ) والجزء المتحرك - مصعد (RV) 3 .

مثبت 2 يعطي الطائرة استقرارًا طوليًا ، و RV 3 - التحكم الطولي. يمكن أن تحمل عربة سكن متنقلة ماكينة حلاقة 8 لتفريغ عمود التوجيه.

لا يتجاوز الوزن وتركيبات GO و VO عادة 1.3 ... 3 % من وزن إقلاع الطائرة.

الهيكلالطائرات 16 يشير إلى أجهزة الإقلاع والهبوط (TLU) ، والتي توفر إقلاع الطائرة وإقلاعها وهبوطها وتشغيلها ومناوراتها عند التحرك على الأرض.

عدد الدعامات وموقعها النسبي مركز الجاذبية (CM) للطائرة يعتمد على تخطيطات الهيكل وخصائص تشغيل الطائرة.

جهاز الهبوط للطائرة الموضح في الشكل 2.1 له اثنان يدعم 16 و واحد دعم القوس 17 . كل دعم يتضمن قوة رف 18 والعناصر الداعمة عجلات 15 . يمكن أن يحتوي كل دعم على عدة رفوف وعدة عجلات.

في أغلب الأحيان ، يكون جهاز الهبوط للطائرة قابلاً للسحب أثناء الطيران ، لذلك يتم توفير مقصورات خاصة في جسم الطائرة لوضعها. 13. من الممكن تنظيف معدات الهبوط الرئيسية ووضعها بشكل خاص الجندول (أو محرك nacelles) ، fairings14 .

يضمن الهيكل امتصاص الطاقة الحركية للصدمة أثناء الهبوط وطاقة الكبح أثناء الركض ، والسير بالطائرة ومناورتها في المطار.

الطائرات البرمائيةيمكن أن تقلع وتهبط من المطارات الأرضية ومن سطح الماء.

الشكل 2.2. معدات هبوط الطائرات البرمائية.

على الجسم طائرة مائية تثبيت هيكل بعجلات ، ووضعه تحت الجناح يطفو 1 ,2 (الشكل 2.2).

عادة ما تكون الكتلة النسبية للهيكل 4 ... 6 % من وزن إقلاع الطائرة.

عرض تقديمي 19 (انظر الشكل 2.1) ، يوفر إنشاء الدفع بالطائرة ، ويتكون من محركات وأنظمة وأجهزة تضمن تشغيلها أثناء الطيران والتشغيل الأرضي للطائرة.

بالنسبة للمحركات المكبسية ، يتم إنشاء قوة الدفع بواسطة المروحة ، بالنسبة للمحركات التوربينية - بواسطة المروحة وجزئيًا عن طريق تفاعل الغازات ، للمحركات النفاثة - عن طريق تفاعل الغازات.

يتضمن CS: نقاط ربط المحرك ، والكنسة ، والتحكم في CS ، وأجهزة إدخال وإخراج المحرك ، وأنظمة الوقود والزيوت ، وأنظمة بدء تشغيل المحرك ، وأنظمة الحريق وأنظمة مكافحة الجليد.

يمكن أن تصل الكتلة النسبية لنظام التحكم ، اعتمادًا على نوع المحركات وتخطيطها على متن الطائرة ، إلى 14 ... 18 % من وزن إقلاع الطائرة.

2.2. التقنية والاقتصادية والطيران الفني
خصائص الطائرات

الخصائص التقنية والاقتصادية للطائرة هي:

كتلة الحمولة النسبية:

`م mon = م الإثنين /م 0

أين م أحادي - كتلة الحمولة ؛

م 0 - وزن إقلاع الطائرة ؛

الكتلة النسبية للحمل الأقصى المدفوع:

`م knmax = م knmax / م 0

أين م كتلة knmax للحمولة القصوى ؛

الحد الأقصى للإنتاج بالساعة:

صح = م knmax ∙ الخامس طيران

أين الخامس طيران - سرعة طيران الطائرة

استهلاك الوقود لكل وحدة إنتاجية ف تي

تشمل خصائص أداء الطيران الرئيسية ما يلي:

السرعة القصوى للانطلاق الخامس cr.max;

السرعة الاقتصادية المبحرة الخامسل p .ek;

ارتفاع كروز حأعلى;

نطاق الرحلة مع أقصى حمولة مدفوعة إل;

متوسط ​​نسبة الرفع إلى السحب ل في الرحلة

معدل الصعود؛

القدرة الاستيعابية ، والتي تحددها كتلة الركاب والبضائع والأمتعة المحمولة على متن طائرة لكتلة طيران معينة وإمدادات الوقود ؛

خصائص الإقلاع والهبوط (TLC) للطائرة.

المعلمات الرئيسية التي تميز الهبوط الجوي هي سرعة الاقتراب - الخامس z.p.؛ سرعة الهبوط - الخامسص؛ سرعة الإقلاع - الخامس omp؛ طول تشغيل الإقلاع لبمجرد؛ طول تشغيل الهبوط - ل np؛ أقصى قيمة لمعامل الرفع في تكوين هبوط الجناح - معص كحد أقصى؛ القيمة القصوى لمعامل الرفع في تكوين الإقلاع للجناح معفي ماكس vzl

تصنيف الطائرات

يتم تصنيف الطائرات وفقًا للعديد من المعايير.

أحد المعايير الرئيسية لتصنيف الطائرات هو معيار التعيين . يحدد هذا المعيار مسبقًا أداء الرحلة والمعلمات الهندسية وتخطيط وتكوين الأنظمة الوظيفية للطائرة.

وفقًا للغرض منها ، يتم تقسيم الطائرات إلى مدني و جيش . يتم تصنيف كل من الطائرات الأولى والثانية حسب نوع المهام التي يتم تنفيذها.

يعتبر تصنيف الطائرات المدنية فقط أدناه.

الطائرات المدنية مصمم لنقل الركاب والبريد والبضائع وكذلك لحل مجموعة متنوعة من المشاكل الاقتصادية.

الطائرات مقسمة إلى راكب , البضائع , تجريبي , تمرين وكذلك الطائرات الهدف الاقتصادي الوطني .

راكبتنقسم الطائرات ، اعتمادًا على مدى الطيران والقدرة الاستيعابية ، إلى:

- طائرات مسافات طويلة - مدى الرحلة إل> 6000 كم ؛

- طائرات مسافات متوسطة - 2500 < إل < 6000 км;

- طائرات مسافات قصيرة - 1000< إل < 2500 км;

- طائرات لشركات الطيران المحلية (MVL) - إل <1000 км.

طائرات مسافات طويلة(الشكل 2.3) بمدى طيران يزيد عن 6000 كم ، وعادة ما يكون مزودًا بنظام تحكم مكون من أربعة محركات توربينية أو محركات بروبوفان ، مما يحسن سلامة الطيران في حالة تعطل محرك أو محركين.

طائرات مسافات متوسطة(الشكل 2.4 ، الشكل 2.5) لديها نظام تحكم مكون من محركين أو ثلاثة محركات.

طائرات مسافات قصيرة(الشكل 2.6) مع مدى طيران يصل إلى 2500 كم ، لديهم نظام تحكم من محركين أو ثلاثة محركات.

طائرات الخطوط الجوية المحلية (LA)تعمل على طرق جوية بطول أقل من 1000 كم ، ويمكن أن يتكون نظام التحكم فيها من محركين أو ثلاثة أو حتى أربعة محركات. تعود الزيادة في عدد المحركات إلى أربعة إلى الرغبة في ضمان مستوى عالٍ من سلامة الطيران مع كثافة عالية للإقلاع والهبوط ، وهو أمر نموذجي للطائرات الدولية.

تشتمل طائرات MVL على طائرات إدارية مصممة لنقل 4 ... 12 راكبًا.

طائرات الشحنتوفير نقل البضائع. يمكن تقسيم هذه الطائرات ، اعتمادًا على نطاق الرحلة والقدرة الاستيعابية ، بشكل مشابه لطائرات الركاب. يمكن أن يتم نقل البضائع داخل مقصورة الشحن (الشكل 2.7) وعلى الرافعة الخارجية لجسم الطائرة (الشكل 2.8).

طائرات التدريبتوفير تدريب وتدريب طاقم الطيران في المؤسسات التعليمية ومراكز التدريب الطيران المدني(الشكل 2.9) غالبًا ما تكون هذه الطائرات مزدوجة (مدرب ومتدرب)

طائرات تجريبيةتم إنشاؤها لحل مشاكل علمية محددة ، لإجراء بحث شامل مباشرة أثناء الطيران ، عندما يكون ذلك ضروريًا للتحقق من الفرضيات والحلول البناءة.

طائرات للاقتصاد الوطنياعتمادًا على الاستخدام المقصود ، يتم تقسيمها إلى الزراعة ، والدوريات ، ومراقبة خطوط أنابيب النفط والغاز ، والغابات ، والمناطق الساحلية ، وحركة المرور ، والصحية ، واستطلاع الجليد ، والتصوير الجوي ، إلخ.

إلى جانب الطائرات المصممة خصيصًا لهذه الأغراض ، يمكن إعادة تجهيز طائرات MVL صغيرة السعة للقيام بمهام محددة.

أرز. 2.7. طائرة شحن

يعرف عددًا كبيرًا جدًا من الطائرات بمختلف أنواعها وأنواعها. من غير المحتمل أن يتم سرد جميع أسماء الطائرات. ومع ذلك ، فمن الممكن تغطية النماذج الرئيسية. دعونا نتعرف على كيفية تصنيف الطائرات وأنواعها وأنواعها وأسمائها.

الأسماء

دعونا نلقي نظرة على قائمة أسماء الشركات المصنعة للطائرات الأجنبية الرئيسية بترتيب أبجدي. تشمل القائمة الشركات الموجودة حاليًا والشركات الملغاة:

• ايروسباسيال (فرنسا).
• ايرباص (الاتحاد الأوروبي).
• بوينج (الولايات المتحدة الأمريكية).
• بريتيش ايروسبيس (بريطانيا العظمى).
• الطائرات البريطانية (بريطانيا العظمى).
• هينكل (ألمانيا).
• يونكرز (ألمانيا).
• ماكدونيل دوغلاس (الولايات المتحدة الأمريكية).
• Messerschmitt (ألمانيا).

أسماء الطائرات بالترتيب الأبجدي ، التي تم إنتاجها في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية وبلدان الفضاء ما بعد الاتحاد السوفياتي ، ترد أدناه:

• أن (أنتونوف).
• أنا (بوليكاربوف).
• لا (لافوشكين).
• LaGG (لافوشكين ، جوربونوف ، جودكوف).
• لي (ليسونوف).
• ميج (ميكويان وجورفيتش).
• بقلم (بوليكاربوف).
• سو (جاف).
• تو (توبوليف).
• ياك (ياكوفليف).

كيف يتم تصنيف الطائرات؟

بادئ ذي بدء ، دعنا نتعرف على ماهية الطائرات. يمكن أن تخبرنا أسماء الطائرات بالكثير ، لكن التصنيف سيخبرنا بالمزيد. كيف يتم تصنيف الطائرات؟ يفعلون ذلك وفقًا للمعايير التالية:

• بالميعاد؛
• سرعة؛
• عدد المحركات
• نوع المحركات
• نوع الهيكل
• الجماعية؛
• عدد الأجنحة
• حجم جسم الطائرة
• نوع الإدارة
• شكل الاقلاع.

سنناقش الآن بعض النقاط المذكورة أعلاه بمزيد من التفصيل.

التصنيف حسب الغرض

يعتبر الأكثر شيوعًا. وبحسب هذا المؤشر ، تم تقسيم جميع الطائرات إلى نوعين كبيرين: عسكري ومدني. بالإضافة إلى ذلك ، كل مجموعة من هذه المجموعات لها تقسيمها الخاص إلى فئات أصغر.

وفقًا للانتماء الوظيفي المحدد ، يتم تصنيف الطائرات العسكرية إلى الفئات المتخصصة التالية: القاذفات ، والطائرات الاعتراضية ، والطائرات المقاتلة ، والطائرات الهجومية ، وسفن النقل العسكرية ، والقاذفات المقاتلة ، وطائرات الاستطلاع.

في الطيران المدني ، تنقسم أجهزة الطيران إلى الفئات التالية: الركاب ، والزراعة ، والنقل ، والبريد ، والتجريبي ، إلخ.

قاذفات

مهمة المفجر هي تدمير الأهداف على الأرض. يفعلون ذلك بالقنابل والصواريخ.

الآن دعنا نتعرف على أسماء الطائرات العسكرية. من بين القاذفات ، يمكن تمييز النماذج التالية من الإنتاج المحلي: Su-24 ، Tu-160 ، Su-34. خلال الحرب العالمية الثانية ، كانت قاذفة القنابل المحلية من طراز Pe-2 مشهورة بشكل خاص. لكن الأول يمكن أن يسمى "إيليا موروميتس" الشهير - إنشاء المصمم العظيم إيغور سيكورسكي. انطلق هذا الجهاز لأول مرة في الهواء عام 1913. في عصر الحرب العالمية الأولى ، تم تحويلها إلى قاذفة. كما تم استخدام الطائرات "ايليا موروميتس" خلال الحرب الأهلية.

من بين الأجهزة الأجنبية ، يمكن للمرء أن يميز القاذفات الاستراتيجية الأمريكية الحديثة Northrop B-2 Spirit و XB-70 Valkyrie و Rockwell B-1 Lancer و B-2 و B-52 Stratofortress والطائرات الأمريكية الصنع من طراز Boeing B-17 و Martin الثلاثينيات. ب- 10 ، قاذفات القنابل الألمانية من الحرب العالمية الثانية Junkers Ju 86 و Heinkel He 111.

المقاتلون

المهمة الرئيسية لهذه الأجهزة هي تدمير الطائرات والأشياء الأخرى الموجودة في الهواء.

ستقول أسماء الطائرات المقاتلة الكثير أيضًا لمتذوق الشؤون العسكرية. أشهر النماذج السوفيتية في فترة الحرب العالمية الثانية هي LaGG-3 و I-15 bis و MiG-3 و I-16 و I-153 و Yak-1. في نفس الحقبة ، حازت الطائرات الألمانية Bf.109 و Bf.110 و Fw 190 ، وكذلك الطائرات النفاثة Me.262 و Me.163 Komet و He 162 Volksjager ، على شهرة عالمية.

من بين المقاتلين السوفييت في حقبة لاحقة ، يجب تمييز MiG-31 و Su-27 و MiG-29. حاليا ، السماء مليئة بالطائرات الروسية الحديثة. إن أسمائهم معروفة لدى المتخصصين في مجال الطيران. هؤلاء هم 4 ++ من مقاتلات الجيل Su-35 و MiG-35.

من بين الطرز الأمريكية الحديثة ، تبرز طائرة Boeing F-22 ، وهي أول مقاتلة من الجيل الخامس في العالم ، بالإضافة إلى طرازي F-4 و F-15 Eagle الأقدم.

قاذفات قنابل مقاتلة

إنها تجمع بين وظائف أول فئتين من الطائرات وصفناها. أي أنهم يدمرون الأهداف الجوية والبرية.

تعتبر الطائرة الألمانية Me.262 ، وهي نموذج معدل من المقاتلة البريطانية سوبر مارين Spitfire ، De Havilland Mosquito ، و Yak-9 السوفيتية أول قاذفات مقاتلة.

تم إصدار أول طراز من الطرازات المذكورة أعلاه في عام 1968 ، وهو اليوم الأكبر بين جميع طائرات الركاب. تعد طائرة بوينج 747 ، التي تم إنتاجها بعد عام ، رائدة بين الطائرات ذات البدن العريض. طائرة بوينج 747-8 هي أطول طائرة ركاب. تم إصداره في عام 2010. اليوم ، أصبحت طائرة Boeing 777 ، التي تم إنتاجها منذ عام 1994 ، الأكثر شعبية في سوق طيران الركاب. أحدث طراز للشركة في الوقت الحالي هو طائرة بوينج 787 لعام 2009.

"ايرباص"

كما ذكرنا سابقًا ، فإن المنافس الرئيسي لشركة Boeing في السوق العالمية هي شركة Airbus الأوروبية ، ومقرها في فرنسا. تم تأسيسها في وقت متأخر عن منافستها الأمريكية - في عام 1970. أشهر أسماء الطائرات لهذه الشركة هي A300 و A320 و A380 و A350 XWB.

تم إطلاق A300 في عام 1972 ، وهي أول طائرة ذات جسم عريض بمحركين. كانت طائرة A320 ، التي تم تصنيعها في عام 1988 ، هي الأولى في العالم التي تستخدم شكلاً من أشكال التحكم في الطيران بالسلك. طائرة A380 ، التي حطت السماء لأول مرة في عام 2005 ، هي الأكبر في العالم. إنه قادر على استيعاب ما يصل إلى 480 راكبًا. أحدث تطور للشركة هو A350 XWB. كانت مهمتها الرئيسية هي التنافس مع طائرة بوينج 787 التي تم إصدارها سابقًا. وتتأقلم هذه الطائرة بنجاح مع هذه المهمة ، متجاوزة منافستها من حيث الاقتصاد.

تم تمثيل صناعة طيران الركاب السوفيتية أيضًا على مستوى لائق. معظم النماذج من طائرات ايروفلوت. أسماء الماركات الرئيسية: Tu و Il و An و Yak.

أول طائرة ركاب محلية هي Tu-104 ، وتم إصدارها في عام 1955. تعتبر Tu-154 ، التي تم إقلاعها لأول مرة في عام 1972 ، أكبر طائرة ركاب سوفيتية ضخمة. اكتسبت الطائرة طراز Tu-144 طراز 1968 مكانة أسطورية كأول طائرة في العالم تكسر حاجز الصوت. يمكن أن يصل إلى سرعات تصل إلى 2.5 ألف كم / ساعة ، وهذا الرقم القياسي لم يتم كسره في عصرنا. في الوقت الحالي ، أحدث طراز تشغيلي لطائرة ركاب طوره مكتب تصميم Tupolev هو طائرة Tu-204 لعام 1990 ، بالإضافة إلى تعديلها Tu-214.

بطبيعة الحال ، إلى جانب Tu ، هناك طائرات إيروفلوت أخرى. أشهر الأسماء هي An-24 و An-28 و Yak-40 و Yak-42.

طائرات دول العالم الأخرى

بالإضافة إلى ما سبق ، هناك نماذج جديرة بالملاحظة من الشركات المصنعة الأخرى لطائرات الركاب.

تم إطلاق طائرة الخطوط الجوية البريطانية دي هافيلاند كوميت عام 1949 ، وهي أول طائرة ركاب نفاثة في تاريخ العالم. اكتسبت طائرة كونكورد الفرنسية البريطانية ، التي تم تطويرها في عام 1969 ، شعبية واسعة. لقد دخل التاريخ بسبب حقيقة أنه المحاولة الثانية الناجحة (بعد Tu-144) لإنشاء طائرة ركاب تفوق سرعة الصوت. وحتى الآن ، تعتبر هاتان الطائرتان فريدتان في هذا الصدد ، حيث لم يتمكن أي شخص آخر حتى الآن من إنتاج طائرة ركاب مناسبة للعملية الجماعية ، وقادرة على التحرك أسرع من الصوت.

عمال النقل

الغرض الرئيسي من طائرات النقل هو نقل البضائع لمسافات طويلة.

من بين الأجهزة من هذا النوع ، من الضروري تعيين النماذج الغربية لطائرات الركاب المعدلة لاحتياجات النقل: Douglas MD-11F و Boeing 747-8F.

ولكن الأهم من ذلك كله في إنتاج طائرات النقل ، اشتهر مكتب التصميم السوفياتي والآن مكتب التصميم الأوكراني الذي سمي باسم أنتونوف. وهي تنتج الطائرات التي تحطم باستمرار الأرقام القياسية العالمية من حيث القدرة الاستيعابية: An-22 1965 (القدرة الاستيعابية - 60 طنًا) ، An-124 1984 (القدرة الاستيعابية - 120 طنًا) ، An-225 1988 (تحمل 253 ، 8 أطنان) ). أحدث طراز يحمل حتى الآن سجل سعة الحمولة غير المنكسر. بالإضافة إلى ذلك ، كان من المخطط استخدامه لنقل المكوكات السوفيتية Buran ، ولكن مع انهيار الاتحاد السوفيتي ، ظل المشروع غير محقق.

في الاتحاد الروسي مع طيران النقل ، كل شيء ليس ورديًا. أسماء الطائرات الروسية هي كما يلي: Il-76 و Il-112 و Il-214. لكن المشكلة هي أن Il-76 المنتج حاليًا تم تطويره مرة أخرى في الحقبة السوفيتية ، في عام 1971 ، والباقي مخطط لإطلاقه فقط في عام 2017.

الطائرات الزراعية

هناك طائرات تشمل مهامها معالجة الحقول بالمبيدات الحشرية ومبيدات الأعشاب والمواد الكيميائية الأخرى. هذا النوع من الطائرات يسمى الزراعية.

من بين العينات السوفيتية لهذه الأجهزة ، عُرفت U-2 و An-2 ، والتي ، نظرًا لخصائص استخدامها ، أطلق عليها الناس اسم "الذرة".

تقسيم السرعة

بالإضافة إلى تصنيف الطائرات حسب الغرض الذي درسناه بالتفصيل أعلاه ، هناك أنواع أخرى من الترتيب. وتشمل هذه التصنيف حسب سرعة الرحلة. على هذا الأساس ، يتم تقسيم الطائرات إلى الفئات التالية: الطائرات دون سرعة الصوت ، والطائرات التي تفوق سرعة الصوت ، والطائرات الأسرع من الصوت ، والطائرات التي تفوق سرعة الصوت.

من السهل أن نفهم أن الطائرات التي تقل سرعة الصوت تتحرك أبطأ من الصوت. تحلق الطائرات العابرة للأصوات بسرعات تقترب من سرعة الطائرات الصوتية الأسرع من الصوت وتتجاوز سرعة الصوت هذا الرقم بأكثر من خمس مرات.

في الوقت الحالي ، تعتبر أسرع مركبة تفوق سرعتها سرعة الصوت في العالم مركبة تجريبية تفوق سرعة الصوت من الولايات المتحدة الأمريكية X-43A 2001. يمكن أن تصل سرعتها إلى 11200 كم / ساعة. في المرتبة الثانية يأتي مواطنه X-15 ، الذي تم إطلاقه مرة أخرى في عام 1959. السرعة 7273 كم / ساعة. إذا لم نتحدث عن المركبات التجريبية ، ولكن عن تلك الطائرات التي تؤدي مهامًا محددة ، فإن الطائرة الأمريكية SR-71 ، القادرة على سرعات تصل إلى 3530 كم / ساعة ، لها البطولة. من بين المركبات المحلية ، يجب تمييز MiG-25 الأسرع من الصوت. يمكن أن تصل سرعتها القصوى إلى 3000 كم / ساعة.

في طيران الركاب ، تكون الأمور أسوأ بكثير مع السرعة. حتى الآن ، تم إنتاج طائرتين فقط أسرع من الصوت: الطائرة المحلية من طراز Tu-144 (1968) وطائرة الكونكورد الفرنسية الإنجليزية (1969). أولهم يمكن أن يطور مؤشرات سرعة تصل إلى 2.5 ألف كم / ساعة ، وهو رقم قياسي للطيران المدني ، ولكن هذا هو المركز العاشر فقط بين الطائرات من جميع الأغراض. وتجدر الإشارة أيضًا إلى أنه في الوقت الحالي لا توجد طائرة ركاب أسرع من الصوت تعمل ، حيث تم التخلي عن استخدام طراز Tu-144 مرة أخرى في عام 1978 ، وتم إيقاف استخدام طائرة الكونكورد في عام 2003.

طائرة ركاب تفوق سرعتها سرعة الصوت لم تكن موجودة على الإطلاق. صحيح ، يوجد الآن العديد من مشاريع مكاتب التصميم المحلية والأجنبية لإنتاج طائرة تفوق سرعة الصوت. من بينها ، الأكثر شهرة هو ZEHST الأوروبي. ستكون هذه الطائرة قادرة على الوصول إلى سرعات تصل إلى 5.0 ألف كم / ساعة ، لكن توقيت إنشائها غير واضح. يوجد في روسيا مشروعان متشابهان - Tu-244 و Tu-444 ، ولكن في الوقت الحالي تم تجميد كلاهما.

أنواع التصنيف الأخرى

من خلال عدد المحركات ، تتمتع الطائرات بترتيب من واحد إلى اثني عشر محركًا.

وفقًا لنوع المحرك ، يتم تقسيم الطائرات إلى الفئات التالية: بمحرك كهربائي ، ومكبس ، ومحرك توربيني ، ونفاث ، وصاروخ ، وأيضًا الأجهزة ذات المحرك المشترك.

وفقًا لنوع الهيكل ، يكون تصنيف الطائرات كما يلي: ذات عجلات ، تزلج ، حوامات ، مجنزرة ، عائمة ، برمائية. وبطبيعة الحال ، فإن الطائرات ذات معدات الهبوط ذات العجلات هي الأكثر شيوعًا.

حسب الوزن ، تنقسم الطائرات إلى مركبات خفيفة للغاية وخفيفة وطائرات متوسطة الوزن وثقيلة وثقيلة للغاية.

وفقًا لعدد الأجنحة ، في اتجاه تقليل عددها ، يتم تقسيم الطائرات إلى طائرات متعددة ، وثلاثية ، وطائرة ذات سطحين ، وطائرة ذات سطحين ، وطائرة أحادية السطح.

هناك أيضًا تصنيف وفقًا لحجم جسم الطائرة: ضيق الجسم وعريض الجسم.

وفقًا لتصنيف نوع التحكم ، يتم تقسيم الطائرات إلى مركبات جوية مأهولة وغير مأهولة.

وفقًا لشكل الإقلاع ، يمكن تقسيم جميع الطائرات إلى الفئات التالية: الإقلاع العمودي والأفقي والقصير.

المنوع

علمنا أيضا ماهية تصنيف الطائرات وأنواعها وأنواعها وأسمائها. كما ترى ، يتم تقديم عدد كبير جدًا من النماذج التي تؤدي وظائف مختلفة ولها خصائص تقنية مختلفة جدًا. إن عالم الطيران متعدد الأوجه حقًا ، وفي مراجعة واحدة لن يكون من الممكن وصف جميع جوانبه تمامًا.

ومع ذلك ، يمكننا إعطاء فكرة عامة عن هذه المسألة من خلال وصف أشهر الطائرات التي سقطت في التاريخ. الأنواع والأسماء ، على الرغم من عددها الكبير ، لا تزال منظمة حقًا بطريقة معينة لتوضيح جوهر هذا الموضوع.

· تجهيز مقاعد الركاب بكراسي مريحة وطاولات متحركة وإضاءة فردية وأنظمة تهوية وإنذار.

· عزل صوتي جيد للكبائن.

· أداء الرحلات على ارتفاعات تقل فيها إمكانية "الثرثرة" ؛

· تجهيز كبائن الركاب ببوفيهات وخزائن ومراحيض ومباني منزلية أخرى.

تنطبق المتطلبات الخاصة على طائرات الشحن. تشمل هذه المتطلبات:

· قدرة تحميل كبيرة ، وزيادة أحجام مقصورات الشحن ؛

توافر وسائل ربط (إرساء) البضائع ؛

توافر وسائل ميكنة التحميل والتفريغ داخل الطائرات.

يتعارض العديد من هذه المتطلبات مع بعضها البعض: تحسين بعض الخصائص يستلزم تدهور البعض الآخر. على سبيل المثال ، تؤدي زيادة سرعة الطيران القصوى إلى زيادة سرعة الهبوط وتدهور قدرتها على المناورة ؛ الامتثال لمتطلبات القوة والصلابة والقدرة على البقاء يتعارض مع متطلبات ضمان الحد الأدنى من كتلة الهيكل ؛ يتم تحقيق زيادة في نطاق الرحلة عن طريق تقليل كتلة البضائع المنقولة ، وما إلى ذلك. استحالة تلبية المتطلبات المتضاربة في نفس الوقت تجعل من المستحيل إنشاء طائرة أو هليكوبتر عالمية. تم تصميم كل طائرة أو طائرة هليكوبتر لأداء مهام محددة.

3.2 تصنيف الطائرات والمروحيات ومحركات الطائرات

3.2.1. تصنيف الطائرات

استدعى تنوع أنواع الطائرات واستخدامها في الاقتصاد الوطني تصنيفها وفق معايير مختلفة.

من بين الميزات العديدة التي يمكن تصنيف الطائرة من خلالها ، أهمها الغرض. تحدد هذه الميزة اختيار أداء الرحلة ، وحجم وتصميم الطائرة ، وتكوين المعدات الموجودة عليها ، وما إلى ذلك.

الغرض الرئيسي من الطائرات المدنية هو نقل الركاب والبريد والبضائع ، وأداء مختلف المهام الاقتصادية الوطنية. وفقًا لهذا الغرض ، تنقسم الطائرات إلى: النقل والأغراض الخاصة والتدريب. في المقابل ، تنقسم طائرات النقل إلى ركاب وبضائع. وفقًا لوزن الإقلاع الأقصى ، يتم تقسيم الطائرات إلى فئات ، جدول. 3.1

الجدول 3.1

فئات الطائرات

		نوع الطائرة
	75 وما فوق	Il-96 ، Il-86 ، Il-76T ، ايل 62 ، توبوليف 154 ، توبوليف 204
		An-12، Il-18، Il-114، Tu-134، Yak-42
		An-24، An-26، An-30، Il-14، Yak-40
		An-2، L-410، M-15

تستخدم طائرات التدريب لتدريب وتدريب طاقم الطيران في مختلف المؤسسات التعليمية للطيران المدني.

طائرات لأغراض خاصة: زراعية ، صحية ، لحماية الغابات من الحرائق والآفات ، للتصوير الجوي ، إلخ.

وفقًا لنطاق الطيران ، تنقسم الطائرات إلى طويلة المدى (أكثر من 6000 كم) ، ومتوسطة رئيسية (من 2500 إلى 6000 كم) ، ومدى قصير رئيسي (من 1000 إلى 2500 كم) وطائرات لشركات الطيران المحلية (حتى 1000) كم).

تتميز طائرات الشحن ، على عكس طائرات الركاب ، بأحجام داخلية كبيرة في جسم الطائرة ، مما يجعل من الممكن وضع حمولات مختلفة ، وأرضية أقوى ، ومجهزة بوسائل عمليات التحميل والتفريغ الآلية.

يظهر تصنيف الطائرات في الشكل. 3.1 من بين مجموعة متنوعة من ميزات التصميم ، يتم تحديد الميزات الرئيسية: عدد الأجنحة وموقعها ؛ نوع جسم الطائرة نوع المحركات وعددها وموقعها ؛ نوع الهيكل نوع الريش والموقع.

أرز. 3.1 تصنيف الطائرات

ضع في اعتبارك ميزات مخططات الطائرات ، بسبب عدد الأجنحة وترتيبها.

وفقًا لعدد الأجنحة ، تنقسم الطائرات إلى طائرات أحادية السطح ، أي طائرة ذات جناح واحد وطائرة ذات سطحين ، وهي طائرة ذات جناحين يقع أحدهما فوق الآخر. تعد ميزة الطائرات ذات السطحين أفضل ، مقارنةً بالطائرة أحادية السطح ، والقدرة على المناورة ، نظرًا لحقيقة أنه مع وجود مساحة جناح متساوية ، يكون امتدادها أصغر بالنسبة للطائرة ذات السطحين. ومع ذلك ، نظرًا للمقاومة الأمامية الكبيرة بسبب وجود دعامات وأقواس بين الأجنحة ، فإن سرعة طيران الطائرة ذات السطحين منخفضة. في الوقت الحاضر ، يتم تشغيل الطائرة An-2 ذات السطحين في مجال الطيران المدني.

تصنع معظم الطائرات الحديثة وفقًا لمخطط الطائرة أحادية السطح.

وفقًا لموقع الجناح بالنسبة إلى جسم الطائرة ، تتميز الطائرات ذات الأجنحة المنخفضة والمتوسطة والعالية الجناحين. كل من هذه المخططات لها مزاياها وعيوبها.

جناح منخفض- طائرة ذات جناح سفلي بالنسبة لجسم الطائرة. هذا المخطط هو الأكثر انتشارًا لطائرات الركاب ، نظرًا لمزاياه التالية:

· ارتفاع منخفض لمعدات الهبوط ، مما يقلل من وزنها ويسهل عملية التنظيف ويقلل من حجم المقصورات لاستيعاب الهيكل ؛

سهولة صيانة محركات الطائرات عند وضعها على الجناح ؛

يتم توفير طفو جيد أثناء الهبوط الاضطراري على الماء ؛

· أثناء الهبوط الاضطراري مع عدم تمديد جهاز الهبوط ، يحدث الهبوط على الجناح ، مما يقلل من الخطر على الركاب وطاقم الطائرة.

عيب هذا المخطط هو أنه في منطقة تقاطع الجناح وجسم الطائرة ، يتم إزعاج نعومة قطع الهواء وتنشأ مقاومة إضافية ، تسمى التداخل ، وبسبب التأثير المتبادل للجناح على جسم الطائرة. بالإضافة إلى ذلك ، يصعب في الجناح المنخفض حماية المحركات الموجودة على الجناح وتحت الجناح من الغبار والأوساخ من مدرج المطار.

سريدنيبلان- طائرة يقع جناحها في منتصف ارتفاع جسم الطائرة تقريبًا. الميزة الرئيسية لمثل هذا المخطط هي الحد الأدنى من السحب الديناميكي الهوائي.

تشمل عيوب المخطط صعوبة وضع الركاب والبضائع والمعدات في الجزء الأوسط من جسم الطائرة بسبب الحاجة إلى تمرير عناصر الطاقة الطولية للجناح هنا.

فيسوكوبلانطائرة يتصل جناحها بأعلى جسم الطائرة.

المزايا الرئيسية للأجنحة العالية:

تدخل منخفض بين الجناح وجسم الطائرة ؛

وضع المحركات على ارتفاع عالٍ من سطح المدرج. مما يقلل من احتمالية حدوث ضرر عند السير على الأرض ؛

نظرة عامة جيدة على النصف السفلي من الكرة الأرضية.

· إمكانية الاستفادة القصوى من الأحجام الداخلية لجسم الطائرة وتجهيزها بوسائل ميكنة لتحميل وتفريغ البضائع الضخمة.

تشمل عيوب المخطط ما يلي:

صعوبة في سحب جهاز الهبوط إلى الجناح ؛

تعقيد محركات الخدمة الموجودة على الجناح ؛

· ضرورة تقوية هيكل الجزء السفلي من جسم الطائرة.

· وفقًا لنوع جسم الطائرة ، تنقسم الطائرات إلى جسم واحد ، وذراع مزدوج مع جندول و "جناح طائر".

تمتلك معظم الطائرات الحديثة جسمًا واحدًا يتصل به الجناح والذيل.

اعتمادًا على نوع الريش وموقعه ، هناك ثلاثة مخططات رئيسية:

· الترتيب الخلفي للريش.

الريش الأمامي (نوع الطائرة "بطة") ؛

طائرات عديمة الذيل من نوع "الجناح الطائر".

تصنع معظم الطائرات المدنية الحديثة وفقًا للمخطط مع وحدة الذيل. يحتوي هذا المخطط على الأصناف التالية:

· الموقع المركزي للعارضة الرأسية والموقع الأفقي للمثبت ؛

ريش عمودي متباعد

ريش على شكل حرف V بدون عارضة عمودية.

وفقًا لنوع الهيكل ، تنقسم الطائرات إلى طائرات برية وأخرى بحرية. عادة ما تكون معدات الهبوط للطائرات الأرضية عبارة عن عجلات ، وأحيانًا تزلج ، بينما تكون الطائرات المائية زورقًا أو عائمًا.

تتميز الطائرات أيضًا بنوع المحركات وعددها وموقعها. في الطائرات الحديثة ، يتم استخدام محركات المكبس (PD) ، والمحركات التوربينية (TVD) والمحركات التوربينية (TRD).

يعتمد موقع المحركات على الطائرة على نوعها وعددها وأبعادها والغرض منها.

في الطائرات متعددة المحركات ، يتم تثبيت محركات المروحة في الكرات أمام الجناح.

غالبًا ما توجد محركات Turbojet على أبراج أسفل الجناح أو في جسم الطائرة الخلفي.

مزايا الطريقة الأولى: التنسيب المباشر للمحركات في تدفق الهواء ، تفريغ الجناح من الانحناء وعزم الدوران ، سهولة صيانة المحركات. ومع ذلك ، يرتبط موقع المحركات بالقرب من الأرض بخطر سقوط أجسام غريبة عليها من سطح المدرج. تخلق الطائرات ذات هذا الترتيب من المحركات أيضًا صعوبات في القيادة بمحرك واحد فاشل (الطيران بدفع غير متماثل).

في الطريقة الثانية ، المزايا الرئيسية هي كما يلي:

يتمتع الجناح ، النظيف من الهياكل الفوقية ، بأفضل الخصائص الديناميكية الهوائية (هناك مساحة أكبر لاستيعاب معدات ميكنة الجناح) ؛

· لا توجد صعوبات أثناء الطيران بدفعة غير متكافئة ؛

انخفاض مستوى الضوضاء في كبائن الطائرات ؛

يحمي الجناح المحركات من الأوساخ عندما تتحرك الطائرة على الأرض ؛

يوفر صيانة مريحة للمحركات.

ومع ذلك ، فإن هذا الترتيب للمحركات له عيوب خطيرة:

· يجب رفع الريش الأفقي وتقوية العارضة.

· يجب تقوية جسم الطائرة في منطقة المحرك ؛

· محاذاة الطائرة أثناء احتراق الوقود تتحرك للخلف ، مما يقلل من ثبات الطائرة.

3.2.2. تصنيف طائرات الهليكوبتر

يتم تصنيف المروحيات وفقًا لمعايير مختلفة ، على سبيل المثال ، وفقًا لأقصى وزن للإقلاع (الجدول 3.2) ، وفقًا لنوع محرك الدوار الرئيسي ، وعدد وموقع الدوارات الرئيسية ، أو طريقة تعويض لحظة التفاعل من هذه المراوح.

الجدول 3.2

فصول طائرات الهليكوبتر

	الوزن الأقصى للإقلاع ، ر	نوع الهليكوبتر
	10 أو أكثر	Mi-6 و Mi-10K و Mi-26
		Mi-4 ، Mi-8 ، Ka-32
		كا 15 ، كا 18

في معظم طائرات الهليكوبتر الحديثة ، يتم تحريك الدوار الرئيسي من خلال ناقل الحركة من المحركات. أثناء الدوران ، يتعرض الدوار الرئيسي لعمل لحظة رد الفعل Mreact ، وهو تفاعل الهواء ويساوي Mcr - عزم الدوران على عمود الدوار الرئيسي. تميل هذه اللحظة إلى تدوير جسم المروحية في الاتجاه المعاكس لدوران المروحة. تحدد طريقة موازنة عزم الدوران التفاعلي للمروحة بشكل أساسي مخطط المروحية.

مخطط المروحية أحادية الدوار هو الأكثر شيوعًا حاليًا. طائرات الهليكوبتر في هذا المخطط لها ذيل دوار ، يتم تنفيذه على ذراع طويل الذيل خارج مستوى دوران الدوار الرئيسي. يجعل الدفع الناتج عن دوار الذيل من الممكن موازنة عزم الدوران التفاعلي للدوار الرئيسي. من خلال تغيير قيمة الدفع الدوار للذيل ، من الممكن إجراء التحكم في الاتجاه ، أي دوران المروحية حول المحور الرأسي.

تعتبر طائرات الهليكوبتر أحادية الدوار أسهل في التصنيع والتشغيل من غيرها ، وبالتالي تجعل من الممكن الحصول على تكلفة أقل نسبيًا لساعة طيران. هذه المروحيات مضغوطة ، ولها أجزاء قليلة بارزة في التدفق وتسمح لك بتحقيق سرعات طيران أعلى من المخططات الأخرى. في بعض الأحيان يمكن تركيب جناح على هذه المروحيات لزيادة السرعة. عند الاقتراب بسرعة أفقية ، يتم إنشاء قوة رفع على الجناح ، ونتيجة لذلك يتم تفريغ الجزء المتحرك الرئيسي جزئيًا.

تعتبر تكلفة الطاقة (8 ... 10٪) من المحرك لقيادة دوار الذيل ، بالإضافة إلى وجود ذراع طويل الذيل والدوار الرئيسي ذو القطر الكبير ، مما يزيد من أبعاد المروحية ، من عيوب هذا المخطط.

في طائرات الهليكوبتر ثنائية الدوار ، يتم تحقيق توازن عزم الدوران التفاعلي عن طريق توصيل مراوح مضادة للدوران. يمكن أن يكون للطائرات الهليكوبتر ثنائية الدوار ترتيبات دوارة مختلفة.

باستخدام مخطط محوري ، يمر عمود الجزء العلوي من الدوار عبر العمود المجوف للجزء السفلي. يتم فصل طائرات دوران المراوح عن بعضها البعض بمسافة تمنع حدوث تصادم بين ريش المراوح العلوية والسفلية في جميع أوضاع الطيران.

يتم توفير التحكم في اتجاه المروحية المحورية من خلال ضبط شفرات المراوح العلوية والسفلية على زوايا هجوم مختلفة. يؤدي اختلاف عزم الدوران الناتج على الدوارات إلى دوران المروحية في الاتجاه المطلوب. في بعض الأحيان ، لتحسين التحكم في الاتجاه ، يتم تجهيز هذه المروحيات بدفات ، يشبه عملها عمل الدفات المماثلة على متن طائرة. يتم التحكم في الطول والعرض عن طريق الميل المتزامن لطائرات دوران كلا الدوارين.

المروحيات ذات المراوح المحورية هي الأكثر إحكاما وقدرة على المناورة ، ولها عائد كبير في الوزن. ومع ذلك ، فإن تعقيد التصميم يزيد من تكلفة إنتاجها ويسبب صعوبات في التشغيل ، لا سيما في تعديل نظام الناقل.

مع مخطط طولي ، يتم تثبيت الدوارات في نهايات جسم الطائرة. تتم مزامنة المراوح المضادة للدوران بحيث تمر ريش أحد المروحة دائمًا بين ريش المروحة الأخرى أثناء الدوران.

تتمثل ميزة طائرات الهليكوبتر في هذا المخطط في وجود جسم طويل وواسع يمكن من خلاله نقل البضائع كبيرة الحجم. خلاف ذلك ، فهي أدنى من طائرات الهليكوبتر أحادية الدوار.

تحتوي المروحيات ذات المخطط العرضي على دوَّارين يقعان في نفس المستوى على جانبي جسم الطائرة ويدوران في اتجاهين متعاكسين. من وجهة نظر الديناميكا الهوائية ، فإن مثل هذا التصميم للدوارات هو الأنسب ، لكن الأجنحة ، التي تأخذ الحمل من الدوارات ، تزيد بشكل كبير من وزن هيكل الهليكوبتر.

3.2.3. تصنيف محركات الطائرات

تم تصميم محطة توليد الكهرباء لخلق قوة جر. وهي تشمل المحركات والمراوح و nacelles المحرك وأنظمة الوقود والزيوت وأنظمة التحكم في المحرك والمروحة ، إلخ.

اعتمادًا على مخطط التصميم وطبيعة عملية التشغيل ، يتم تصنيف المحركات إلى مكبس (PD) وتوربينات غازية (GTE). بدورها ، تنقسم المحركات التوربينية الغازية إلى: turbojet (TRD) ، turboprop (TVD) ، التوربين التوربيني الجانبي (DTRD) والمروحة التوربينية ، التين. 3.2

أرز. 3.2 تصنيف محركات الطائرات

TRDs خفيفة الوزن ومدمجة وموثوقة ، وبالتالي تحتل موقعًا مهيمنًا على الطائرات طويلة المدى.

تتمتع HPTs بكفاءة أعلى في استهلاك الوقود مقارنة بالمحركات التوربينية النفاثة ، لكن تصميمها أثقل وتعقيدًا بشكل كبير بواسطة المروحة ، مما يتسبب أيضًا في حدوث ضوضاء واهتزازات إضافية. يتم تثبيت TVD على الجناح وفي الجزء الأمامي من جسم الطائرة. إن وجود مروحة على المسرح يقيد الخيارات الأخرى لموقعها على الطائرة.

يتم تثبيت المحرك التوربيني النفاث على الجناح ، أسفل الجناح على أبراج ، داخل جسم الطائرة ، على طول جوانبه في قسم الذيل. لكل تصميم مزاياه وعيوبه ويتم اختياره مع مراعاة نوع وعدد المحركات والديناميكية الهوائية والقوة والكتلة والميزات الأخرى للطائرة وظروف تشغيلها.

تعمل محركات المكبس على بنزين الطائرات من الدرجات B-70 و B-95/130. يتم تحويل الطاقة الحرارية للوقود المحروق في الأسطوانات إلى طاقة ميكانيكية ونقلها إلى المروحة ، مما يخلق قوة الدفع اللازمة للطيران. تعمل محركات توربينات الغاز على درجات كيروسين الطيران T-1 و TS-1 و RT-1 وما إلى ذلك.

أسئلة لضبط النفس

1. ما هي "سلامة الطيران" وكيف يتم ضمانها؟

2. ما الذي يحقق "اقتصاد التشغيل"؟

3. في أي مجالات يتم ضمان "راحة الركاب"؟

4. بأية علامات ومعايير تصنف الطائرات؟ عيوب ومزايا مخططات تصميم الطائرات المختلفة.

5. تصنيف طائرات الهليكوبتر. ما هي مزايا وعيوب تصاميم طائرات الهليكوبتر المختلفة؟

6. إعطاء تصنيف لمحركات الطائرات.

الفصل 4

الأداء الديناميكي الهوائي

الطائرات

ميكانيكا الهواء (ميكانيكا السوائل والغاز) هو علم يدرس قوانين الحركة وتوازن السوائل والغازات وتفاعلها مع الأجسام المبسطة والأسطح الحدودية. ميكانيكا الموائع تسمى الميكانيكا المائيةميكانيكا الجسم الغازي - مهندس طيران.

أثار تطور علم الطيران والطيران وعلوم الصواريخ اهتمامًا خاصًا بدراسة تفاعل القوة بين الهواء والوسائط الغازية الأخرى مع الأجسام المتحركة فيها (جناح الطائرة ، جسم الطائرة ، المروحة ، المنطاد ، الصواريخ ، إلخ).

يعتمد تصميم وحساب الطائرات (طائرات الهليكوبتر) على النتائج التي تم الحصول عليها من الدراسات الديناميكية الهوائية. مع مراعاة الديناميكا الهوائية ، من الممكن اختيار شكل خارجي منطقي للطائرة (مع مراعاة التأثير المتبادل لأجزائها) وإنشاء انحرافات مسموح بها في الشكل الخارجي والأبعاد وما إلى ذلك أثناء الإنتاج.

من أجل الحساب الديناميكي الهوائي للطائرة ، أي لتحديد النطاق المحتمل للسرعات والارتفاع ومدى الرحلة ، وكذلك لتحديد خصائص مثل استقرار الطائرة وإمكانية التحكم فيها ، من الضروري معرفة القوى واللحظات التي تعمل على الطائرة في الرحلة. لحساب القوة والموثوقية والمتانة للطائرة ، من الضروري معرفة حجم وتوزيع القوى الديناميكية الهوائية على سطح الطائرة. الجواب على هذه الأسئلة هو الديناميكا الهوائية.

من المهم جدًا تحديد الخصائص الديناميكية الهوائية للطائرة وأجزائها أثناء الطيران بسرعات تفوق سرعة الصوت ، حيث توجد في هذه الحالة مشكلة إضافية تتمثل في تحديد درجة الحرارة على سطح الجسم في جسم انسيابي وتبادل الحرارة بين الجسم والوسيط.

تلعب الديناميكا الهوائية دورًا مهمًا ليس فقط في تصميم وحساب طائرة (مروحية) ، ولكن أيضًا في اختبارات طيرانها. بمساعدة البيانات الديناميكية الهوائية واختبارات الطيران ، فإن القيم المسموح بها للتشوهات ، والسرعات للطائرة ، وكذلك أوضاع الطيران ، حيث تحدث الاهتزازات ، واهتزاز الطائرة ، وما إلى ذلك.

وفقًا لمبدأ التفاعل الميكانيكي للعديد من الأجسام المتحركة ، فإن القوى المؤثرة على الأجسام تعتمد على حركتها النسبية. جوهر الحركة النسبية هو كما يلي: إذا كان الجسم (على سبيل المثال ، طائرة في الهواء) يتحرك في خط مستقيم وبشكل موحد بسرعة V∞ ، فعندما يتم إعطاء الوسيط والطائرة في نفس الوقت سرعة عكسية V ، يتم الحصول على ما يسمى بالحركة "المعكوسة" ، أي أن تدفق الهواء يمر في جسم ثابت (على سبيل المثال ، تدفق الهواء في نفق رياح إلى نموذج طائرة ثابتة) ، بينما سرعة التدفق غير المضطربة يساوي V∞. في كلتا الحالتين ، ستكون المعادلات التي تصف الحركة النسبية للطائرة والهواء ثابتة. وبالتالي ، فإن القوى الديناميكية الهوائية تعتمد فقط على الحركة النسبية للجسم والهواء.

لتحديد الخصائص الديناميكية الهوائية للأجسام (على سبيل المثال ، الجناح وجسم الطائرة وأجزاء أخرى من الطائرة) يتم تبسيطها بواسطة تدفق الهواء ، يتم حاليًا استخدام توليف من الأساليب النظرية والتجريبية: الحسابات النظرية مع إدخال التصحيحات التجريبية أو الدراسات التجريبية مع الأخذ في الاعتبار التصحيحات النظرية (لتأثير الاختلافات في معايير التشابه ، وشروط الحدود ، وما إلى ذلك). في كلتا الحالتين ، يتم استخدام أجهزة الكمبيوتر على نطاق واسع لإجراء العمليات الحسابية ومعالجة البيانات التجريبية. بعد إنشاء الطائرة ، تكون المرحلة الأخيرة هي اختبارات الطيران - تجربة في الظروف الطبيعية. من الصعب قياس القوى الديناميكية الهوائية بشكل مباشر (على سبيل المثال ، في أنفاق الرياح) أثناء اختبارات الطيران. يتم تحديد الخصائص الديناميكية الهوائية من خلال معالجة معلمات حركة الطائرة بالنسبة للهواء المقاس أثناء الاختبارات. للحصول على كمية كافية من البيانات التجريبية ، يتم تنفيذ الرحلات في أوضاع مختلفة.

تنقسم الديناميكا الهوائية إلى قسمين: الديناميكا الهوائية منخفضة السرعة والديناميكا الهوائية عالية السرعة. الفرق الأساسي بين هذه الأقسام هو كما يلي. عندما تكون سرعات تدفق الغاز صغيرة مقارنة بسرعة انتشار الصوت ، يعتبر الغاز غير قابل للضغط عمليًا في الحسابات الديناميكية الهوائية ، ولا تؤخذ التغيرات في كثافة ودرجة حرارة الغاز داخل التدفق في الاعتبار. بسرعات تتناسب مع سرعة الصوت ، لا يمكن إهمال ظاهرة انضغاط الغاز.

تتمثل مهمة الديناميكا الهوائية في تحديد القوى الديناميكية الهوائية التي تعتمد عليها بيانات رحلة الطائرة.

تتطور الديناميكا الهوائية كعلم في اتجاهين: تجريبي ونظري. تجد الديناميكا الهوائية النظرية الحلول من خلال تحليل القوانين الأساسية للديناميكا المائية. ومع ذلك ، نظرًا لتعقيد العمليات التي تحدث عندما يتدفق تدفق الهواء حول الأجسام ، فإن الحلول في هذه الحالة تقريبية وتتطلب التحقق التجريبي. يتم إجراء الدراسات الديناميكية الهوائية التجريبية في أنفاق الرياح أو مباشرة أثناء اختبارات الطيران للطائرات. توفر اختبارات الطيران النتائج الأكثر موثوقية. يتم إجراؤها ، كقاعدة عامة ، بعد إجراء الاختبارات في أنفاق الرياح.

أنفاق الرياح عبارة عن أجهزة يتم فيها إنشاء تدفق الهواء بشكل مصطنع ، وينتشر حول الأجسام قيد الدراسة.

على التين. يوضح الشكل 4.1 رسمًا تخطيطيًا لنفق الرياح. يتم تشغيل المروحة - 2 بواسطة محرك كهربائي - 1 ، مما يسمح لك بتغيير سرعة المروحة وسرعة تدفق الهواء. الهواء الذي تمتصه المروحة ، بعد مروره عبر قناة العودة - 4 ، يدخل من خلال فوهة متقاربة - 7 في جزء العمل - 6 ، حيث يتم وضع نموذج الاختبار - 5. لفقد طاقة الهواء ومنع ظهور الدوامات عندما يتحول التدفق ، يتم استخدام دوارات التوجيه - 9 ، ولإنشاء تدفق موحد في منطقة العمل - شبكة توجيه - 8. موزع موزع - 3 يقلل السرعة ، وبالتالي يزيد من ضغط تدفق الهواء ، والذي يقلل من الطاقة المطلوبة لتدوير المروحة.

أرز. 4.1 مخطط نفق الرياح: 1 - محرك كهربائي ؛ 2 - مروحة 3 - ناشر 4 - قناة العودة ؛ 5 - نموذج تم اختباره ؛ 6 - جزء العمل من نفق الرياح ؛ 7 - فوهة 8 - استقامة صريف. 9 - مرشد الريش

يتم استخدام التوازن الديناميكي الهوائي لتحديد القوى الديناميكية الهوائية التي تعمل على النموذج الذي يتم اختباره. يتم قياس الضغط في أجزاء مختلفة من سطح النموذج من خلال ثقوب خاصة متصلة بمقاييس الضغط.

4.2 خصائص بيئة الهواء

الغلاف الجويتسمى القشرة الغازية التي تحيط بالكرة الأرضية وتدور معها. يتكون الجزء العلوي من الغلاف الجوي من جزيئات مؤينة تم التقاطها بواسطة المجال المغناطيسي للأرض. يمر الغلاف الجوي بسلاسة إلى الفضاء الخارجي ومن الصعب تحديد ارتفاعه الدقيق. تقليديًا ، يُفترض أن ارتفاع الغلاف الجوي يبلغ 2500 كيلومتر: عند هذا الارتفاع ، تكون كثافة الهواء قريبة من كثافة الفضاء الخارجي. تعتبر دراسة حالة الغلاف الجوي ذات أهمية كبيرة للطيران ، لأن أداء طيران الطائرة يعتمد على خصائص الغلاف الجوي. تؤثر الأحوال الجوية بشكل خاص على أداء طيران الطائرات.

مع زيادة الارتفاع ، ينخفض ​​ضغط الهواء وكثافته. تعتمد معلمات الهواء الجوي على إحداثيات المكان وتتغير بمرور الوقت ضمن حدود معينة. للإشعاع الشمسي تأثير كبير على حالة الغلاف الجوي. الغلاف الجوي في تفاعل مستمر مع الفضاء والأرض.

يتكون الغلاف الجوي من عدة طبقات: طبقة التروبوسفير ، والستراتوسفير ، والغلاف الكيميائي ، والأيونوسفير ، والميزوسفير ، والغلاف الخارجي ، وتتميز كل منها بتغير مختلف في درجة الحرارة حسب الارتفاع.

في طبقة التروبوسفير ، تنخفض درجة الحرارة مع الارتفاع بمتوسط ​​6.5 درجة مئوية كل 1000 متر.في طبقة الستراتوسفير ، تظل درجة الحرارة ثابتة تقريبًا. في الغلاف الكيميائي ، توجد طبقة دافئة من الهواء بين طبقتين باردتين ، لذلك هناك متدرجان لدرجة الحرارة: في الأسفل ، في المتوسط ​​، + 4 درجات مئوية لكل 1000 متر ، وفي الأعلى - 4.5 درجة مئوية لكل 1000 متر. في طبقة الأيونوسفير ، تزداد درجة الحرارة مع الارتفاع بمعدل 10 درجات مئوية كل 1000 متر ، وتنخفض درجة الحرارة في الغلاف الجوي المتوسط ​​بمعدل 3 درجات مئوية كل 1000 متر.

يتم فصل جميع الطبقات عن بعضها البعض من خلال مناطق بسماكة 1 - 2 كم ، تسمى التوقفات المؤقتة: تروبوبوز ، ستراتوبوز ، الكيموبوز ، الأيونوبوز ، الميزوبوز.

تعتبر الطبقات الدنيا من الغلاف الجوي ، ولا سيما طبقة التروبوسفير والستراتوسفير ، ذات أهمية قصوى للطيران في الوقت الحالي.

أظهرت الملاحظات طويلة المدى لحالة الغلاف الجوي في أجزاء مختلفة من الكرة الأرضية أن قيم درجة الحرارة والضغط وكثافة الهواء تختلف باختلاف الوقت والإحداثيات على نطاق واسع جدًا ، مما لا يسمح بالتنبؤ الدقيق بالحالة. من الغلاف الجوي لحظة الطيران. على سبيل المثال ، في سيبيريا ، تصل درجة حرارة الهواء عند مستوى المحيط في الشتاء أحيانًا إلى 2130 كلفن ، وفي الصيف 3030 كلفن ، أي خلال العام تتغير بمقدار 900 كلفن. في خطوط العرض الوسطى ، تتفاوت درجة الحرارة بحوالي 700 كلفن. كما لوحظت تقلبات كبيرة في التغيرات في درجات الحرارة على ارتفاعات مختلفة.

نطاق تقلبات الضغط كبير: في خطوط العرض الوسطى على مستوى المحيط ، يتراوح من 1.04 إلى 0.93 بار (1 بار = 105 نيوتن / متر مربع). وفقًا لذلك ، تتغير كثافة الهواء أيضًا (في حدود ± 10٪).

إن الافتقار إلى اليقين في حالة الغلاف الجوي بالقرب من الأرض وفي التغير في حالته مع زيادة الارتفاع يخلق صعوبات خطيرة في الحسابات الديناميكية الهوائية لخصائص الطيران للطائرة ، والتي ، كما لوحظ بالفعل ، تعتمد بشكل كبير على حالة الغلاف الجوي. أدت الحاجة إلى توحيد الحسابات المتعلقة بالطائرات عند حل المشكلات العملية ، على سبيل المثال ، المعايرة المنتظمة لأدوات الطيران المختلفة (عدادات السرعة ، ومقاييس الماكينة ، وما إلى ذلك) ، وإعادة حساب خصائص طيران الطائرات التي تم الحصول عليها في ظروف جوية محددة ، في حالات أخرى ، إلى خلق الخصائص المشروطة للغلاف الجوي - المعايير. تم إدخال هذه الخصائص في شكل جو معياري شرطي (SA) ، والذي يحتوي على شكل جدول القيم العددية للمعلمات الفيزيائية للغلاف الجوي لعدد من الارتفاعات.

4.3 معلومات عامة عن قوانين الديناميكا الهوائية

تقدم الديناميكا الهوائية شرحًا نوعيًا لطبيعة حدوث القوى الديناميكية الهوائية ، وبمساعدة المعادلات الخاصة ، تجعل من الممكن الحصول على تقييمها الكمي.

عند دراسة حركة الغازات ، ينطلق المرء من افتراض أن هذه الوسائط معقدة مع التوزيع المستمر للمادة في الفضاء. عادةً ما يتم تمثيل تدفق الغاز (فيما يلي - الهواء) في الديناميكا الهوائية على شكل نفاثات أولية منفصلة - خطوط مغلقة على شكل أنابيب ، عبر السطح الجانبي الذي لا يمكن للهواء أن يتدفق ، الشكل. 4.2 إذا كانت السرعة والضغوط والكميات المميزة الأخرى ثابتة في أي نقطة في الفضاء ، فإن هذه الحركة تسمى ثابتة.

دعونا نطبق على تدفق الهواء في هزيلة اثنين من أكثر قوانين الطبيعة عمومية: قانون الحفاظ على الكتلة وقانون الحفاظ على الطاقة.

في حالة الحركة الثابتة ، يتم تقليل قانون حفظ الكتلة إلى حقيقة أن نفس كتلة الهواء تتدفق عبر كل مقطع عرضي للتيار لكل وحدة زمنية ، أي:

ρ1f1V1 = ρ2f2V2 = ثوابت ،

حيث: ρ هي كثافة كتلة الهواء في الأقسام المقابلة من التيار ؛

f هي مساحة المقطع العرضي للقطر ؛

V هي سرعة الهواء.

تسمى هذه المعادلة بمعادلة استمرارية الطيران.

المنتج ρfV هو معدل تدفق الكتلة في الثانية للهواء الذي يمر عبر كل مقطع عرضي للطائرة.

لسرعات التدفق المنخفضة (M< 0,3), когда сжимаемостью воздуха мож-но пренебречь, то есть когда ρ1 = ρ2 = const, уравнение неразрывности прини-мает вид:

f1V1 = f2V2 = const.

يمكن أن نرى من هذه المعادلة أنه بالنسبة لـ M.< 0,3 скорость течения в струйке обратно пропорциональна площади ее поперечного сечения.

مع زيادة السرعة ، تبدأ في التأثير على التغيير في الكثافة بشكل ملحوظ أكثر فأكثر. على سبيل المثال ، عند السرعات المقابلة لـ M> 1 ، لا يمكن زيادة السرعة إلا بزيادة مساحة المقطع العرضي للطائرة.

https://pandia.ru/text/78/049/images/image012_75.gif "width =" 29 "height =" 38 src = "> ، والطاقة الكامنة التي تساوي عمل الجاذبية بالنسبة لبعض المستويات الشرطية هي mgh1 بالإضافة إلى ذلك ، يعمل الهواء فوق القسم الأول عن طريق تحريك كتلة الهواء إلى الأمام ، ويُعرَّف هذا العمل بأنه ناتج قوة الضغط P1f1 والمسار V1Δτ ، وبالتالي ، تنتقل طاقة الهواء بمرور الوقت Δτ من خلال القسم I-I سوف أكون:

وبالتالي ، بناءً على معادلة برنولي ، يمكننا أن نستنتج أنه في حركة ثابتة يكون مجموع الضغط الساكن والضغط الديناميكي قيمة ثابتة.

وفقًا لرمز الاتحاد الدولي للطيران ، يتم تقسيم الطائرات إلى فئات ، على سبيل المثال:

فصل لكن- بالونات مجانية

فصل في- المناطيد.

فصل مع- الطائرات والمروحيات والطائرات البحرية وما إلى ذلك ؛

فصل س- نماذج الفضاء.

بالإضافة إلى ذلك ، الطبقة معمقسمة إلى أربع مجموعات حسب محطة توليد الكهرباء. أيضًا ، يتم تجميع جميع الطائرات المدنية في فئات وفقًا لوزن إقلاعها:

الدرجة الأولى - 75 ر وأكثر ؛

الصف الثاني - 30-75 ر ؛

الدرجة الثالثة - 10-30 ر ؛

الدرجة الرابعة - تصل إلى 10 ر.

تصنيف النوع الطائرات.

الطائرات - الطائراتيتم الحفاظ عليها في الغلاف الجوي بسبب تفاعلها مع الهواء والتي تختلف عن التفاعل مع الهواء المنعكس من سطح الأرض.

الطائرة هي طائرة أثقل من الهواء للرحلات الجوية في الغلاف الجوي بمساعدة محطة طاقة تخلق قوة دفع وجناح ثابت ، حيث تتشكل قوة رفع ديناميكية هوائية عند التحرك في الهواء.

يمكن تصنيف الطائرات بعدة طرق ، لكنها مترابطة وتشكل نظامًا واحدًا من الطائرات ، وهي في حالة حركة مستمرة تحت تأثير العديد من عوامل السوق.

اعتمادًا على طبيعة العملية ، يمكن تصنيف طائرات الطيران المدني إلى:

1) طائرات الطيران العامة (GA) ؛

2) طائرات تجارية.

يتم تصنيف الطائرات التي تعمل بشكل منتظم ، أي في مجال نشاط الخطوط الجوية التجارية التي تنقل الركاب والبضائع وفقًا لجدول زمني ، على أنها طيران تجاري. إن استخدام الطائرة لأغراض شخصية أو تجارية يصنفها على أنها طائرة طيران عامة.

في السنوات الأخيرة ، كانت هناك زيادة في شعبية الطائرات ذات الأغراض العامة ، لأنها قادرة على أداء مهام غير معتادة بالنسبة للطيران التجاري - نقل الشحنات الصغيرة ، والأعمال الزراعية ، والدوريات ، وتدريب الطيارين ، ورياضات الطيران ، والسياحة ، إلخ. . ، وكذلك توفير الوقت بشكل كبير للمستخدمين. يتحقق هذا الأخير بسبب القدرة على الطيران خارج الجدول الزمني ، والقدرة على استخدام المطارات الصغيرة للإقلاع والهبوط ، ولا يضيع المستخدم الوقت في إصدار وتسجيل تذاكر الطيران ولديه القدرة على اختيار طريق مباشر إلى الوجهة . كقاعدة عامة ، طائرات GA هي طائرات وزن إقلاعها يصل إلى 8,6 م ومع ذلك ، من الممكن أيضًا استخدام طائرة أكبر.

اعتمادًا على الغرض ، يمكن التمييز بين مجموعتين رئيسيتين من الطائرات ، بغض النظر عن ظروف التشغيل - الطائرات متعددة الأغراض والمتخصصة.

تم تصميم الطائرات متعددة الأغراض لحل مجموعة واسعة من المهام. يتم تحقيق ذلك من خلال إعادة تجهيز الطائرة وإعادة تجهيزها لمهمة محددة مع تغييرات بسيطة أو معدومة في التصميم. اعتمادًا على القدرة على الإقلاع والهبوط ليس فقط في المطارات ذات الأسطح الاصطناعية ، ولكن أيضًا لاستخدام سطح الماء لهذه الأغراض ، يمكن أن تكون الطائرات متعددة الأغراض أرضية وبرمائية.

طائرات متخصصة ، تركز على أداء أي مهمة واحدة.

يمكن تصنيف الطائرة اعتمادًا على خصائص التكوين الديناميكي الهوائي ، والذي يُفهم على أنه نظام معين لأسطح تحمل الطائرة. يوجد في نظام الأسطح المحمل أسطح رئيسية - أجنحة ، تخلق الجزء الرئيسي من قوة الرفع الديناميكية الهوائية ، والأسطح المساعدة - ريش مصمم لتثبيت الطائرة والتحكم في طيرانها. هناك الأنواع التالية من المخططات الهوائية ، وفقًا للشكل 2.10.

الشكل 2.10 - مخططات الديناميكا الهوائية للطائرات

يتم تصنيف الطائرات ، وفقًا للسمات الفردية للمخطط الديناميكي الهوائي ، في المقام الأول حسب خصائص تصميم الجناح ، وفقًا للشكل 2.11.

من الممكن أيضًا تصنيف الطائرات وفقًا لمخطط جسم الطائرة - اعتمادًا على نوع عناصر الطاقة ، اعتمادًا على خصائص تصميم الهيكل - والتي تتميز بموقع جهاز الهبوط ، بواسطة محطة الطاقة - اعتمادًا على النوع من المحرك وعدد المحركات وموقعها.

الشكل 2.11 - الخصائص الهيكلية لجناح الطائرة

من الأهمية بمكان بالنسبة للطيران المدني تصنيف الطائرات اعتمادًا على نطاق رحلاتها ، وفقًا للشكل 2.12:

طائرات قصيرة المدى (شركات الطيران الرئيسية) ، مع مجموعة طيران من - 1000-2500 كم ؛

طائرات متوسطة المدى ، بمدى طيران - 2500-6000 كم ؛

طائرات رئيسية بعيدة المدى ، مع مدى طيران يزيد عن 6000 كم.

الشكل 2.12 - تصنيف الطائرات
حسب مناطق النطاق

يمكن تصنيف الطائرات وفقًا لمعايير مختلفة - وفقًا للغرض ، وفقًا للتكوين الديناميكي الهوائي ، وفقًا لنوع المحركات ، وفقًا لمعايير أداء الرحلة ، إلخ.

(مخطط الديناميكي الهوائي للطائرة ، مخطط الجناح ، مخطط الريش ، مخطط معدات الهبوط ، مخطط جسم الطائرة ، محطة توليد الكهرباء).

يتم تحديد صفات الطائرة وكفاءتها من خلال عدد من الخصائص والمعايير ،

ومن أهمها ما يلي:

خلع الوزن،

كتلة الحمولة ،

السرعة القصوى،

سرعة الانطلاق ،

السقف،

نطاق الرحلة ،

معدل الصعود،

القدرة على المناورة

الإقلاع والهبوطمميزات،

موثوقية وسلامة العملية ،

الموارد.

يجب أن يفي تصميم الطائرة بالعديد من المتطلبات التي تم تطويرها على أساس سنوات عديدة من الخبرة.

تصميم وتصنيع وتشغيل الطائرات. الشرط الرئيسي سيكون دائما هو الشرط

ضمان الكفاءة العالية للطائرة مع

تكاليف معينة لتطويرها وإنشائها وتشغيلها. تم استيفاء هذا الشرط

مستوى عال من الكمال الأيروديناميكي و

الكمال في محطة توليد الكهرباء والطيران والمعدات الإلكترونية اللاسلكية للطائرة ، كافية

قوة وصلابة الهيكل ، موثوقية عالية ،

البقاء على قيد الحياة وسلامة الطيران لمورد طائرات معين ، وأدائه الجيد ، فضلاً عن مستوى عالٍ من قابلية التصميم للتصميم. يجب تلبية كل هذه المتطلبات بأصغر كتلة للهيكل والطائرة ككل. الشرط الأخير هو الأهم لأي طائرة لأنه. تؤدي زيادة وزن الهيكل دائمًا إلى زيادة

الكتلة الكلية للطائرة وتقليل كفاءتها.

خريطة الطريق للطائرة من طراز Il-96-300.

Tu-204 خريطة طريق الطائرات

عند دراسة أقسام المجمع ، يمكنك أيضًا استخدام المصادر:

Zhitomirsky G. I. تصميم الطائرات - M: Mashinostroenie ، 1995. - 416 ص.

غريبينكوف أ. تصميم الطائرات. - م: Mashinostroenie ، 1984. - 238 ص.

Yeger S.M.، Mishin V.F.، Liseytsev N.K. تصميم الطائرات. - م: Mashinostroenie ، 1983. - 616 ص.

شولزينكو م. تصميم الطائرات - M: Mashinostroenie ، 1971. - 416 ص. وإلخ.