Основні агрегати літака

Літаки відносяться до літальних апаратів важчих за повітря, їм характерний аеродинамічний принцип польоту. У літаків підйомна сила Y створюється за рахунок енергії повітряного потоку, що омиває несучу поверхню, яка нерухомо закріплена щодо корпусу, а поступальний рух у заданому напрямку забезпечується тягою силової установки (СУ) літака.

Різні типи літаків мають одні й самі основні агрегати (складові частини): крило , вертикальне (ВО) та горизонтальне (ГО) оперення , фюзеляж , силову установку (СУ) та шасі (Рис 2.1).

Рис. 2.1. Основні елементи конструкції літака

Крило літака1створює підйомну силу та забезпечує поперечну стійкість літака при його польоті.

Часто крило є силовою базою для розміщення шасі, двигунів, а його внутрішні обсяги використовують для розміщення палива, обладнання, різних вузлів та агрегатів функціональних систем.

Для поліпшення злітно-посадкових характеристик(ВПХ) сучасних літаків на крилі встановлюються засоби механізації по передній та задній кромках. По передній кромці крила розміщують передкрилки , а по задній - закрилки10 , інтерцептори12 і елерони-інтерцептори .

У силовому відношенні крило є балкою складної конструкції, опорами якої є силові шпангоути фюзеляжу.

Елерони11є органами поперечного управління. Вони забезпечують поперечну керованість літака.

Залежно від схеми та швидкості польоту, геометричних параметрів, конструкційних матеріалів та конструктивно-силової схеми маса крила може становити до 9…14 % від злітної маси літака.

Фюзеляж13об'єднує основні агрегати літака на єдине ціле, тобто. забезпечує замикання силової схеми літака.

Внутрішній обсяг фюзеляжу служить розміщення екіпажу, пасажирів, вантажів, устаткування, пошти, багажу, засобів порятунку людей випадок виникнення аварійних ситуацій. У фюзеляжах вантажних літаків передбачені розвинені вантажно-розвантажувальні системи, пристрої швидкого та надійного швартування вантажів.

Функцію фюзеляжу у гідролітаків виконує човен, який дозволяє проводити зліт та посадку на воду.

фюзеляж у силовому відношенні є тонкостінною балкою, опорами якої є лонжерони крила, з якими він пов'язаний через вузли силових шпангоутів.

маса конструкції фюзеляжу складає 9…15 % від злітної маси літака.

Вертикальне оперення5складається з нерухомої частини кіля4 і керма напряму (РН) 7 .

Кіль 4 забезпечує літаку колійну стійкість у площині X0Z, а РН - колійну керованість щодо осі 0y.

Тример РН 6 забезпечує зняття тривалих навантажень із педалей, наприклад, при відмові двигуна.

Горизонтальне оперення9включає нерухому або обмежено рухливу частину ( стабілізатор2 ) та рухому частину – кермо висоти (РВ) 3 .

Стабілізатор 2 надає літаку поздовжню стійкість, а РВ 3 - Поздовжню керованість. РВ може нести на собі тример 8 для розвантаження штурвальної колонки

Маса, конструкції ГО та ВО зазвичай не перевищує 1,3…3 % від злітної маси літака.

Шасілітака 16 відноситься до злітно-посадкових пристроїв (ВПУ), які забезпечують розбіг, зліт, посадку, пробіг та маневрування літака під час руху по землі.

Число опор та розташування їх відносно центру мас (ЦМ) літака залежить від схем шасі та особливостей експлуатації літака.

Шасі літака, показаного на рис.2.1, має дві основні опори16 і одну носову опору17 . Кожна опора включає силову стійку18 та опорні елементи - колеса15 . Кожна опора може мати кілька стійок та кілька коліс.

Найчастіше шасі літака роблять такими, що забираються в польоті, тому для його розміщення передбачають спеціальні відсіки у фюзеляжі. 13. Можливе прибирання та розміщення основних опор шасі у спеціальних гондолах (або мотогондолах), обтічниках14 .

Шасі забезпечує поглинання кінетичної енергії удару при посадці та енергії гальмування на пробігу, рулюванні та при маневруванні літака по аеродрому.

літаки-амфібіїможуть здійснювати зліт і посадку як з наземних аеродромів, так і з водної поверхні.

Рис.2.2. Шасі літак-амфібії.

на корпусі гідролітака встановлюють колісне шасі, а під крилом розміщують поплавки1 ,2 (Рис.2.2).

Відносна маса шасі зазвичай становить 4…6 % від злітної маси літака.

Силова установка 19 (Див.рис.2.1), забезпечує створення сили тяги літака. Вона складається з двигунів, а також систем та пристроїв, що забезпечують їх роботу в умовах льотної та наземної експлуатації літака.

У поршневих двигунів сила тяги створюється повітряним гвинтом, у турбогвинтових - повітряним гвинтом та частково реакцією газів, у реактивних - реакцією газів.

У СУ входять: вузли кріплення двигунів, гондола, управління СУ, вхідні та вихідні пристрої двигунів, паливна та масляна системи, системи запуску двигуна, протипожежна та протиобледенюча системи.

Відносна маса СУ залежно від типу двигунів та схеми розміщення їх на літаку може досягати 14…18 % від злітної маси літака.

2.2. Техніко-економічні та льотно-технічні
характеристики літаків

Техніко-економічними характеристиками літаків є:

Відносна маса корисного навантаження:

`m пн = m пн /m 0

де m пн – маса корисного навантаження;

m 0 – злітна маса літака;

Відносна маса максимального платного навантаження:

`m кнтах = m кнтах / m 0

де m кнтах маса максимального комерційного навантаження;

Максимальна годинна продуктивність:

Пгод = m кнтах ∙ v рейс

де v рейс - рейсова швидкість літака;

Витрата палива на одиницю продуктивності q Т

До основних льотно-технічних характеристик літаків відносять:

Максимальну крейсерську швидкість vкр.mах;

Крейсерську економічну швидкість Vдо p.;

Висоту крейсерського польоту Ндо p;

Дальність польоту з максимальним платним навантаженням L;

Середнє значення аеродинамічної якості До в польоті;

Швидкопідйомність;

Вантажопідйомність, що визначається масою пасажирів, вантажів, багажу, що перевозиться літаком при заданій польотній масі та запасі палива;

Злітно-посадкові характеристики (ВПХ) літака.

Основними параметрами, що характеризують ВПХ, є швидкість заходу на посадку - Vз.п; посадкова швидкість - Vпшвидкість відриву при зльоті - V omp; довжина розбігу при зльоті - lраз; довжина пробігу при посадці - l np; максимальне значення коефіцієнта підйомної сили в посадковій конфігурації крила - Зу max п;максимальне значення коефіцієнта підйомної сили у злітній конфігурації крила Зу max взл

Класифікація літаків

Класифікацію літаків проводять за багатьма критеріями.

Одним із основних критеріїв класифікації літаків є критерій за призначенням . цей критерій визначає льотно-технічні характеристики, геометричні параметри, компонування та склад функціональних систем літака.

За своїм призначенням літаки поділяють на цивільні і військові . Як перші, і другі літаки класифікують залежно від виду виконуваних завдань.

Нижче розглянуто класифікацію лише цивільних літаків.

Громадянські літакипризначені для перевезення пасажирів, пошти, вантажів, а також вирішення різноманітних народногосподарських завдань.

Літаки поділяють на пасажирські , вантажні , експериментальні , навчально-тренувальні , а також на літаки цільового народногосподарського призначення .

Пасажирськілітаки в залежності від дальності польоту та вантажопідйомності поділяють на:

- дальні магістральні літаки - дальність польоту L>6000 км;

- середні магістральні літаки - 2500 < L < 6000 км;

- найближчі магістральні літаки - 1000< L < 2500 км;

- літаки для місцевих повітряних ліній (МВЛ) - L <1000 км.

Далекі магістральні літаки(рис. 2.3) з дальністю польоту понад 6000 км, як правило, оснащуються СУ з чотирьох ТРДД або гвинтовентиляторних двигунів, що дозволяє підвищити безпеку польоту у разі відмови одного або двох двигунів.

Середні магістральні літаки(рис. 2.4, рис. 2.5) мають СУ із двох-трьох двигунів.

Близькомагістральні літаки(Мал. 2.6) при дальності польоту до 2500 км мають СУ з двох-трьох двигунів.

Літаки місцевих повітряних авіаліній (МВЛ)експлуатуються на авіаційних трасах протяжністю менше 1000 км, які СУ може складатися з двох, трьох і навіть чотирьох двигунів. Збільшення числа двигунів до чотирьох зумовлене прагненням забезпечити високий рівень безпеки польотів за великої інтенсивності зльотів-посадок, характерних для літаків МВЛ.

До літаків МВЛ можна віднести адміністративні літаки, які розраховані на перевезення 4-12 пасажирів.

Вантажні літакизабезпечують перевезення вантажів. Ці літаки в залежності від дальності польоту та вантажопідйомності можуть поділятися аналогічно пасажирським. перевезення вантажів може здійснюватись як усередині вантажної кабіни (рис.2.7), так і на зовнішній підвісці фюзеляжу (рис. 2.8).

Навчально-тренувальні літакизабезпечують підготовку та тренування льотного складу у навчальних закладах та центрах підготовки цивільної авіації (рис.2.9) Такі літаки часто виготовляють двомісними (інструктор та стажер)

Експериментальні літакистворюються для вирішення конкретних наукових проблем, проведення натурних досліджень безпосередньо в польоті, коли необхідна перевірка гіпотез, що висуваються, і конструктивних рішень.

Літаки народногосподарського призначенняв залежності від цільового використання поділяються на сільськогосподарські, патрульні, спостереження за нафто- та газопроводами, лісовими масивами, прибережною зоною, дорожнім рухом, санітарні, льодової розвідки, аерофотозйомки та ін.

Поряд зі спеціально спроектованими для цього літаками під цільові завдання можуть переобладнатися літаки МВЛ малої вантажопідйомності.

Рис. 2.7. Грузовий літак

Відповідно до кодексу Міжнародної авіаційної федерації літальні апарати поділяються на класи, наприклад:

Клас А- вільні аеростати;

Клас У- дирижаблі;

Клас З- повітряні судна, гелікоптери, гідролітаки тощо;

Клас S- Космічні моделі.

Крім цього, клас Зділиться на чотири групи, залежно від силової установки. Також, усі цивільні повітряні судна групують за класами залежно від їхньої злітної маси:

Клас перший - 75 т і більше;

Клас другий - 30-75 т;

Клас третій - 10-30 т;

Клас четвертий – до 10 т.

Класифікація за типами повітряних суден.

Повітряне судно - літальний апарат, що підтримується в атмосфері за рахунок його взаємодії з повітрям, відмінним від взаємодії з повітрям, що відбивається від земної поверхні.

Літак - літальний апарат важчий за повітря для польотів в атмосфері за допомогою силової установки, що створює тягу і нерухомого крила, на якому при русі в повітряному середовищі утворюється аеродинамічна підйомна сила.

Літаки можна класифікувати за багатьма ознаками, проте вони взаємопов'язані і утворюють єдину систему повітряних суден, яка знаходиться в постійному русі під впливом безлічі ринкових факторів.

Залежно від характеру експлуатації повітряних суден цивільної авіації можна класифікувати на:

1) повітряні судна авіації загального призначення (АВН);

2) повітряні судна авіації комерційного призначення.

Повітряні судна, що у регулярної експлуатації, тобто у сфері діяльності комерційних авіакомпаній, здійснюють перевезення пасажирів і вантажів за розкладом ставляться до комерційної авіації. Використання повітряного судна в особистих або ділових цілях відносить його до категорії авіації загального призначення.

Останніми роками спостерігається зростання популярності повітряних суден загального призначення, оскільки вони здатні виконувати завдання, невластиві комерційній авіації – перевезення невеликих вантажів, сільськогосподарські роботи, патрулювання, навчання пілотуванню, авіаційний спорт, туризм тощо, а також суттєво економлять час для користувачів . Останнє досягається за рахунок можливості літати поза розкладом, здатністю використовувати для зльоту та посадки невеликі аеродроми та користувач не витрачає час на оформлення та реєстрацію авіаквитків та має можливість вибору прямого маршруту до місця призначення. Як правило, повітряні судна АОН - повітряні судна, що мають злітну масу до 8,6 т. Однак можливе використання більшого повітряного судна.

Залежно від призначення можна виділити дві основні групи повітряних суден, незалежно від умов експлуатації - багатоцільові та спеціалізовані повітряні судна.

Багатоцільові повітряні судна призначені на вирішення кола завдань. Це досягається за рахунок переобладнання та переоснащення повітряного судна для вирішення конкретного завдання за мінімальних конструктивних змін або без таких. Залежно від здатності злітати і сідати не тільки на аеродроми зі штучним покриттям, але й використовувати для цих цілей водну поверхню багатоцільові повітряні судна бувають наземного базування та амфібійними.

Спеціалізовані повітряні судна, орієнтовані виконання будь-якої однієї завдання.

Класифікація повітряних суден можлива залежно від характеристики аеродинамічної схеми, під якою розуміють деяку систему несучих поверхонь повітряного судна. У системі несучих поверхонь є головні поверхні - крила, що створюють основну частку аеродинамічної підйомної сили, і допоміжні поверхні - оперення, призначене для стабілізації повітряного судна та управління його польотом. Розрізняють такі види аеродинамічних схем, відповідно до рисунка 2.10.

Малюнок 2.10 - Аеродинамічні схеми повітряних суден

Повітряні судна за окремими ознаками аеродинамічної схеми класифікуються в першу чергу за конструктивними характеристиками крила відповідно до рисунка 2.11.

Також повітряні судна, можливо, класифікувати за схемою фюзеляжу - залежно від типу силових елементів, залежно від конструктивних характеристик шасі - які розрізняють розташування опор шасі, по силовій установці - залежно від типу двигуна, кількості двигунів і їх розташування.

Малюнок 2.11 – Конструктивні характеристики крила повітряних суден

Особливе значення для цивільної авіації має класифікація повітряних суден залежно від їхньої дальності польоту відповідно до малюнку 2.12:

Ближнє магістральне (основних авіаліній) повітряне судно, з дальністю польоту - 1000–2500 км;

Середнє магістральне повітряне судно, з дальністю польоту. 2500–6000 км;

Далеке магістральне повітряне судно, з дальністю польоту згори 6000 км.

Малюнок 2.12 - Класифікація повітряних суден
залежно від зон дальності

Представник ділової авіації.

Давно минули ті часи, коли літак (згодом літак) був просто . Як мовиться сам у собі та для себе. Потреби людей змінюються, технічний прогрес зовсім не стоїть на місці і літаки практично не літають заради інтересу, екстриму чи чогось подібного. Хоча, звичайно, заради справедливості варто сказати, що і це теж має місце. Однак все ж таки меркантильно-корисне застосування авіації переважає. Оскільки в сучасному світі областей її застосування вже досить багато, то й різноманітність її досить велика.

Отже, . Вони визначаються згідно з нормативними документами. Є такий серйозний (на вигляд:-)) документ: Повітряний кодекс РФ. Так ось у ньому визначено, що авіація має три види: громадянська, державнаі експериментальна . До цивільної належить власне цивільна, цивільна комерційна та авіація загального призначення. З першими двома, я думаю, зрозуміло, а «загальне призначення» — це всілякі корисні роботи, як-то: сільгоспроботи, медична допомога, допомога поліції, приватні та корпоративні перельоти, навчання тощо. Експериментальна авіація застосовується для проведення різних експериментальних робіт та випробувань техніки (в т.ч. та авіаційної). А державна – це військова авіація та державна авіація спеціального призначення , Така, як наприклад авіація МНС або є ще авіація МВС для виконання різних спецзадач. Цікаво, що як державна, так і експериментальна авіація також можуть бути використані з комерційною метою. Це визначено у вищезгаданому кодексі.

Транспортник АН-12

Всім відомий пасажирський Boeing 737

Отак воно все звучить офіційно. А тепер, незважаючи на нормативні документи, я ще дещо додам і від себе. З цивільною авіацією все більш-менш ясно. Це пасажирська, транспортна та вантажно-пасажирська. Їхні функції зрозумілі всім. А яскраві їхні представники – це, наприклад, трудяги ТУ-154 та Боїнг-737, Ан-12 та Іл-76.
Що стосується авіації загального призначення, то хоч у кодексі ця назва і прописана, але поряд з нею існують і інші визначення, і іноді не завжди зрозуміло, яке з них вміщує в собі інше. Розбиратися в цьому не будемо, просто я ще згадаю деякі, точніше їх назви, які зараз використовуються в авіаційній практиці.

Інтер'єр салону літака бізнес-авіації.

За кордоном вже досить давно існує, а в Росії тільки набирає обертів так звана ділова авіація або "Business aviation" в англо-американському варіанті. Це зазвичай спеціальні літаки (ну і, звісно, ​​комплекс їх технічного обслуговування) малої місткості, але дуже багато комфорту:-). Вони використовуються для індивідуальних та корпоративних польотів і, звичайно, для надання спеціальних послуг. Один із представників – це Gulfstream G500.

Літак Як-52.

Спортивний ЯК-55М

Спортивний СУ-26М.

Заслужений АН-2

Далі можна виділити спортивну авіацію та авіацію початкового навчання. Інакше кажучи аероклубівську. Це ті літаки та гелікоптери, на яких люди вчаться літати і далі вдосконалюють свої навички польоту. У Росії її система аероклубів у процесі революційних перетворень, починаючи з перебудови і далі, була грунтовно порушена. Але дещо залишилося і зараз навіть потихеньку розвивається. Представники цього виду авіації у нас це, в основному, ЯК-52, ЯК-55, СУ-26 та трудяга ЯК-18Т. Використовується, звичайно, у цій системі і АН-2 (в основному для допоміжних цілей, наприклад, для вивезення парашутистів). За кордоном це найчастіше Cessna-172, Piper PA-28 Warrior та Robinson R-22.

Piper PA-28 Warrior

Вертоліт Robinson R-22

Природно, всі ці літальні апарати використовуються також і в комерційних вантажних і пасажирських цілях. Адже аероклуби всі переважно приватні. Та й просто один літак може бути у приватному володінні. Тоді людина, яка має посвідчення приватного пілота, може літати на ньому у власних цілях (навіть просто для задоволення:). Але це, щоправда, більше стосується США та західних країн. У Росії цього поки немає ні законодавчої бази, ні технічних і фінансових можливостей. А шкода… Було б непогано мати такий «сімейний літачок» і літати на ньому вихідними в гості до іншого міста:-).

У зв'язку з вищезгаданим слід обов'язково сказати, що взагалі зараз сформувалося таке поняття, як мала авіація . Законодавчо це поняття чітко не визначено (хоча, на мій погляд, воно найближче до авіації загального призначення), але зазвичай літальні апарати малої авіації мають малу злітну вагу (зазвичай до 9000 кг) і беруть на борт не більше 18 пасажирів. Звісно до малої авіації належить і вся інфраструктура обслуговування, тобто. аеродроми, системи керування повітряним рухом, технічне обслуговування. Літальних апаратів малої авіації зараз у світі стає дедалі більше. У США, наприклад, їх зареєстровано вже понад 280 тисяч. Відповідно зростає і кількість злітних смуг та майданчиків. За статистикою понад 80% всього, що літає у світі, працює в малій авіації. Тобто мала авіація завойовує світ :-). Ось такі справи. Але дамо їй спокій і повернемося до серйозних :-).

Хоча я, власне, вже перерахував. Але обов'язково варто сказати, що деяким особняком від цього поділу варто військова авіація(Хоча вона і є частиною державної). Справа в тому, вона сама теж має види і крім того деякі з них ще й поділяються на роди. Досить цікавий поділ і це вже тема іншої статті, а точніше другої частини статті про види авіації.

Фотографії клікабельні.

План:

Вступ

• 1 Класифікація літаків
  • 1.1 За призначенням
  • 1.2 За злітною масою
  • 1.3 За типом і кількістю двигунів
  • 1.4 За компонувальною схемою
  • 1.5 За швидкістю польоту
  • 1.6 За родом посадкових органів
  • 1.7 За типом зльоту та посадки
  • 1.8 За родом джерел тяги
  • 1.9 За надійністю
  • 1.10 За способом керування
• 2 Конструкція літаків
• 3 Історія літаків
• 4 Цікаві факти
Література

Вступ

Літак(він же аероплан) - літальний апарат з аеродинамічним способом створення підйомної сили за допомогою двигуна та нерухомих крил (крила) і використовуваний для польотів в атмосфері Землі. (Далі у цій статті термін літактрактується лише у цьому сенсі.)

Літак здатний переміщатися з високою швидкістю, використовуючи підйомну силу крила підтримки себе в повітрі. Нерухливе крило відрізняє літак від орнітоптера (махолету) та вертольота, а наявність двигуна - від планера. Від дирижабля літак відрізняє аеродинамічний спосіб створення підйомної сили, - літакове крило в потоці повітря, що набігає, створює підйомну силу.

Наведене визначення є «класичним» і актуальним для літаків, що існували на зорі авіації. По відношенню до сучасних та перспективних розробок в авіаційній техніці (інтегральні та гіперзвукові аеродинамічні компонування, використання змінного вектора тяги та ін.) поняття «літак» вимагає уточнення: Літак- літальний апарат для польотів в атмосфері (і космічному просторі (напр. Орбітальний літак)), що використовує аеродинамічну підйомну силу планера для утримання себе в повітрі (при польоті в межах атмосфери) та тягу силової (рухової) установки для маневрування та компенсації втрат енергії на лобовий опір.

1. Класифікація літаків

Класифікація літаків може бути дана за різними ознаками - за призначенням, за конструктивними ознаками, за типом двигунів, за льотно-технічними параметрами і т.д.

1.1. По призначенню

1.2. За злітною масою

Легкомоторний літак МАІ-223

• 1-го класу (75 т і більше)
• 2-го класу (від 30 до 75 т)
• 3-го класу (від 10 до 30 т)
• 4-го класу (до 10 т)
• легкомоторні
• надлегкі (до 495 кг)

Клас літака пов'язані з класом аеродрому, здатного прийняти літак цього типу.

1.3. За типом і кількістю двигунів

Зіркоподібний двигун у розрізі

Компресор турбореактивного двигуна (ТРД)

• За типом силової установки:
  • поршневі (ПД) (Ан-2)
  • турбогвинтові (ТВД) (Ан-24)
  • турбореактивні (ТРД) (Ту-154)
  • з ракетними двигунами
  • з комбінованою силовою установкою (КСУ)
• За кількістю двигунів:
  • однорухові (Ан-2)
  • дворухові (Ан-24)
  • трирухові (Ту-154)
  • чотирирухові (Ан-124 «Руслан»)
  • п'ятирухові (He-111Z)
  • шестирухові (Ан-225 «Мрія»)
  • семирухові (К-7)
  • восьмирухові (АНТ-20, Boeing B-52)
  • десятирухові (Convair B-36J)
  • дванадцятирухові (Dornier Do X)

1.4. За компонувальною схемою

Класифікація за цією ознакою є найбільш багатоваріантною). Пропонується частина основних варіантів:

• За кількістю крил:
  • моноплани
  • півтораплани
  • біплани
  • триплани
  • поліплани
• За розташуванням крила (для монопланів):
  • високоплани
  • середньоплани
  • низькоплани
  • зонтик
• За розташуванням хвостового оперення:
  • нормальна аеродинамічна схема (оперення ззаду)
  • літаюче крило (безхвостий)
  • безхвостка
  • типу "качка" (оперення спереду);
• За типом та розмірами фюзеляжу:
  • однофюзеляжні;
    • вузькофюзеляжні;
    • широкофюзеляжні;
  • двобалочної схеми («рама»);
  • безфюзеляжні («літаюче крило»).
  • Двопалубний літак
• За типом шасі:
  • Сухопутні;
    • з колісним шасі;
      • з хвостовою опорою;
      • з передньою опорою;
      • велосипедного типу опорою;
    • з лижним шасі;
    • з гусеничним шасі;
  • Гідролітаки;
    • амфібії;
    • поплавцеві;
    • "літаючі човни".

1.5. За швидкістю польоту

• дозвукові (до 0,7-0,8 Маха)
• трансзвукові (від 0,7-0,8 до 1,2 М)
• надзвукові (від 1,2 до 5 М)
• гіперзвукові (понад 5 М)

1.6. За родом посадкових органів

• сухопутні
• корабельні
• гідролітаки
• Підводний човен, що літає

1.7. За типом зльоту та посадки

• вертикального (ВВП)
• короткого (КВП)
• звичайного зльоту та посадки

1.8. За родом джерел тяги

• гвинтові
• реактивні

1.9. За надійністю

• експериментальні
• досвідчені
• серійні

1.10. За способом керування

• пілотовані льотчиком
• безпілотні

2. Конструкція літаків

Основні елементи літального апарату:

• Крило створює при поступальному русі літака необхідну для польоту підйомну силу.
• Фюзеляж – є «тілом» літака.
• Оперення - несучі поверхні, призначені для забезпечення стійкості, керованості та балансування літака.
• Шасі - злітно-посадковий пристрій літака.
• Силові установки – створюють необхідну тягу.
• Системи бортового обладнання – різне обладнання, яке дозволяє виконувати польоти за будь-яких умов.

3. Історія літаків

Віктор Васнєцов «Килим-літак», 1880 р.

У давньоіндійській літературі описані літальні апарати вімани. Є також згадки літальних апаратів у фольклорі різних народів (килим-літак, ступа з Бабою Ягою).

Перші спроби побудувати літак робилися ще у ХІХ столітті. Першим літаком, побудованим у натуральну величину в 1882 році і запатентованим, є літак Можайського А. Ф. Крім того, літаки з паровими двигунами будували Адер та Максим. Однак жодна з цих конструкцій не змогла піднятися у повітря. Причинами цього служили: занадто висока злітна маса і низька питома потужність двигунів (парових машин), відсутність теорії польоту та управління, теорії міцнісних та аеродинамічних розрахунків. У зв'язку з цим літаки будувалися «наобум», «на око», незважаючи на наявність інженерного досвіду у багатьох піонерів авіації.

Першим літаком, який зміг самостійно відірватися від землі та здійснити керований горизонтальний політ, став «Флаєр-1», збудований братами Орвілом та Уїлбуром Райт у США. Перший політ літака в історії було здійснено 17 грудня 1903 року. "Флайєр" протримався в повітрі 59 секунд і пролетів 260 метрів. Дітище Райтов було офіційно визнано першим у світі апаратом важчим за повітря, який здійснив пілотований політ з використанням двигуна.

Їх апарат був біплан типу «качка» - пілот розміщувався на нижньому крилі, кермо напряму ззаду, кермо висоти спереду. Двохлонжеронні крила були обшиті тонким небілим мусліном. Двигун "Флайєра" був чотиритактний, зі стартовою потужністю 16 кінських сил і важив всього (або цілих, якщо оцінювати з сучасної точки зору) 80 кілограм.

Апарат мав два дерев'яні гвинти. Замість колісного шасі Райти використовували стартову катапульту, що складається з пірамідальної вежі та дерев'яної направляючої рейки. Привід катапульти здійснювався за допомогою масивного вантажу, що падає, пов'язаного з літаком тросом через систему спеціальних блоків.

У Росії її практичний розвиток авіації затрималося через орієнтацію уряду створення повітроплавних літальних апаратів. Ґрунтуючись на прикладі Німеччини, російське військове керівництво робило ставку на розвиток дирижаблів та аеростатів для армії і не оцінило своєчасно потенційні можливості нового винаходу - літака.

Свою негативну роль щодо літальних апаратів важче за повітря зіграла і історія з «Аеромобілем» В. В. Татаринова. В 1909 винахідник отримав 50 тисяч рублів від Військового міністерства для будівництва вертольота. Крім того, було багато пожертв від приватних осіб. Ті, хто не міг допомогти грошима, пропонували безплатно свою працю для втілення задуму винахідника. Росія покладала великі надії на цей вітчизняний винахід. Але витівка закінчилася повним провалом. Досвід та знання Татаринова не відповідали складності поставленого завдання, і великі гроші було викинуто на вітер. Цей випадок негативно вплинув на долі багатьох цікавих авіаційних проектів - російські винахідники не могли більше досягти державних субсидій.

У 1909 році російський уряд нарешті виявив інтерес до літаків. Було вирішено відхилити пропозицію братів Райт про купівлю їх винаходи та будувати літаки самотужки. Конструювати літаки доручили офіцерам-повітроплавцям М. А. Агапову, Б. В. Голубєву, Б. Ф. Гебауеру та А. І. Шабському. Вирішили будувати тримісні літаки різних типів, щоб потім вибрати найбільш вдалий. Ніхто з проектувальників не тільки не літав літаками, але навіть не бачив їх у натурі. Тому не доводиться дивуватися, що літаки зазнавали аварії ще під час пробіжок землею.

«Кудашев-1» - перший російський літак

Крилатий Бенц. Російський аероплан у кузові вантажівки на Кавказькому фронті першої світової. 1916 рік.

Перші успіхи російської авіації датуються 1910 роком. 4 червня професор Київського політехнічного інституту князь Олександр Кудашев пролетів кілька десятків метрів літаком-біпланом власної конструкції.

16 червня молодий київський авіаконструктор Ігор Сікорський вперше підняв свій літак у повітря, а ще через три дні відбувся політ літака інженера Якова Гаккеля незвичайної для того часу схеми біплан із фюзеляжем (бімоноплан).

4. Цікаві факти

• У 1901 році два професори одного з університетів США «довели», що літальний апарат важчий за повітря принципово ніколи не зуміє відірватися від землі, що це подібно до «перпетуум мобілі». Сенат США заборонив Пентагону фінансувати розробки, але за три роки літак братів Райт злетів, що дало дорогу авіаційним розробкам.
• Гіперзвуковий літак X-43A є найшвидшим літаком у світі. Апарат X-43A нещодавно встановив новий рекорд швидкості – 11230 км/год, тим самим перевищивши швидкість звуку у 9,6 раза. Для порівняння: реактивні винищувачі літають зі швидкістю звуку або перевищує її всього вдвічі.

Література

• Історія конструкцій літаків у СРСР – Вадим Борисович Шавров. Історія конструкцій літаків у СРСР 1938-1950 рр. // М. Машинобудування, 1994. ISBN 5-217-00477-0.
• "ТЕРНИСТИЙ ШЛЯХ У НІКУДИ. Записки авіаконструктора." Л.Л.Селяков

Основні агрегати літака

Літаки відносяться до літальних апаратів важчих за повітря, їм характерний аеродинамічний принцип польоту. У літаків підйомна сила Y створюється за рахунок енергії повітряного потоку, що омиває несучу поверхню, яка нерухомо закріплена щодо корпусу, а поступальний рух у заданому напрямку забезпечується тягою силової установки (СУ) літака.

Різні типи літаків мають одні й самі основні агрегати (складові частини): крило , вертикальне (ВО) та горизонтальне (ГО) оперення , фюзеляж , силову установку (СУ) та шасі (Рис 2.1).

Рис. 2.1. Основні елементи конструкції літака

Крило літака1створює підйомну силу та забезпечує поперечну стійкість літака при його польоті.

Часто крило є силовою базою для розміщення шасі, двигунів, а його внутрішні обсяги використовують для розміщення палива, обладнання, різних вузлів та агрегатів функціональних систем.

Для поліпшення злітно-посадкових характеристик(ВПХ) сучасних літаків на крилі встановлюються засоби механізації по передній та задній кромках. По передній кромці крила розміщують передкрилки , а по задній - закрилки10 , інтерцептори12 і елерони-інтерцептори .

У силовому відношенні крило є балкою складної конструкції, опорами якої є силові шпангоути фюзеляжу.

Елерони11є органами поперечного управління. Вони забезпечують поперечну керованість літака.

Залежно від схеми та швидкості польоту, геометричних параметрів, конструкційних матеріалів та конструктивно-силової схеми маса крила може становити до 9…14 % від злітної маси літака.

Фюзеляж13об'єднує основні агрегати літака на єдине ціле, тобто. забезпечує замикання силової схеми літака.

Внутрішній обсяг фюзеляжу служить розміщення екіпажу, пасажирів, вантажів, устаткування, пошти, багажу, засобів порятунку людей випадок виникнення аварійних ситуацій. У фюзеляжах вантажних літаків передбачені розвинені вантажно-розвантажувальні системи, пристрої швидкого та надійного швартування вантажів.

Функцію фюзеляжу у гідролітаків виконує човен, який дозволяє проводити зліт та посадку на воду.

фюзеляж у силовому відношенні є тонкостінною балкою, опорами якої є лонжерони крила, з якими він пов'язаний через вузли силових шпангоутів.

маса конструкції фюзеляжу складає 9…15 % від злітної маси літака.

Вертикальне оперення5складається з нерухомої частини кіля4 і керма напряму (РН) 7 .

Кіль 4 забезпечує літаку колійну стійкість у площині X0Z, а РН - колійну керованість щодо осі 0y.

Тример РН 6 забезпечує зняття тривалих навантажень із педалей, наприклад, при відмові двигуна.

Горизонтальне оперення9включає нерухому або обмежено рухливу частину ( стабілізатор2 ) та рухому частину – кермо висоти (РВ) 3 .

Стабілізатор 2 надає літаку поздовжню стійкість, а РВ 3 - Поздовжню керованість. РВ може нести на собі тример 8 для розвантаження штурвальної колонки

Маса, конструкції ГО та ВО зазвичай не перевищує 1,3…3 % від злітної маси літака.

Шасілітака 16 відноситься до злітно-посадкових пристроїв (ВПУ), які забезпечують розбіг, зліт, посадку, пробіг та маневрування літака під час руху по землі.

Число опор та розташування їх відносно центру мас (ЦМ) літака залежить від схем шасі та особливостей експлуатації літака.

Шасі літака, показаного на рис.2.1, має дві основні опори16 і одну носову опору17 . Кожна опора включає силову стійку18 та опорні елементи - колеса15 . Кожна опора може мати кілька стійок та кілька коліс.

Найчастіше шасі літака роблять такими, що забираються в польоті, тому для його розміщення передбачають спеціальні відсіки у фюзеляжі. 13. Можливе прибирання та розміщення основних опор шасі у спеціальних гондолах (або мотогондолах), обтічниках14 .

Шасі забезпечує поглинання кінетичної енергії удару при посадці та енергії гальмування на пробігу, рулюванні та при маневруванні літака по аеродрому.

літаки-амфібіїможуть здійснювати зліт і посадку як з наземних аеродромів, так і з водної поверхні.

Рис.2.2. Шасі літак-амфібії.

на корпусі гідролітака встановлюють колісне шасі, а під крилом розміщують поплавки1 ,2 (Рис.2.2).

Відносна маса шасі зазвичай становить 4…6 % від злітної маси літака.

Силова установка 19 (Див.рис.2.1), забезпечує створення сили тяги літака. Вона складається з двигунів, а також систем та пристроїв, що забезпечують їх роботу в умовах льотної та наземної експлуатації літака.

У поршневих двигунів сила тяги створюється повітряним гвинтом, у турбогвинтових - повітряним гвинтом та частково реакцією газів, у реактивних - реакцією газів.

У СУ входять: вузли кріплення двигунів, гондола, управління СУ, вхідні та вихідні пристрої двигунів, паливна та масляна системи, системи запуску двигуна, протипожежна та протиобледенюча системи.

Відносна маса СУ залежно від типу двигунів та схеми розміщення їх на літаку може досягати 14…18 % від злітної маси літака.

2.2. Техніко-економічні та льотно-технічні
характеристики літаків

Техніко-економічними характеристиками літаків є:

Відносна маса корисного навантаження:

`m пн = m пн /m 0

де m пн – маса корисного навантаження;

m 0 – злітна маса літака;

Відносна маса максимального платного навантаження:

`m кнтах = m кнтах / m 0

де m кнтах маса максимального комерційного навантаження;

Максимальна годинна продуктивність:

Пгод = m кнтах ∙ v рейс

де v рейс - рейсова швидкість літака;

Витрата палива на одиницю продуктивності q Т

До основних льотно-технічних характеристик літаків відносять:

Максимальну крейсерську швидкість vкр.mах;

Крейсерську економічну швидкість Vдо p.;

Висоту крейсерського польоту Ндо p;

Дальність польоту з максимальним платним навантаженням L;

Середнє значення аеродинамічної якості До в польоті;

Швидкопідйомність;

Вантажопідйомність, що визначається масою пасажирів, вантажів, багажу, що перевозиться літаком при заданій польотній масі та запасі палива;

Злітно-посадкові характеристики (ВПХ) літака.

Основними параметрами, що характеризують ВПХ, є швидкість заходу на посадку - Vз.п; посадкова швидкість - Vпшвидкість відриву при зльоті - V omp; довжина розбігу при зльоті - lраз; довжина пробігу при посадці - l np; максимальне значення коефіцієнта підйомної сили в посадковій конфігурації крила - Зу max п;максимальне значення коефіцієнта підйомної сили у злітній конфігурації крила Зу max взл

Класифікація літаків

Класифікацію літаків проводять за багатьма критеріями.

Одним із основних критеріїв класифікації літаків є критерій за призначенням . цей критерій визначає льотно-технічні характеристики, геометричні параметри, компонування та склад функціональних систем літака.

За своїм призначенням літаки поділяють на цивільні і військові . Як перші, і другі літаки класифікують залежно від виду виконуваних завдань.

Нижче розглянуто класифікацію лише цивільних літаків.

Громадянські літакипризначені для перевезення пасажирів, пошти, вантажів, а також вирішення різноманітних народногосподарських завдань.

Літаки поділяють на пасажирські , вантажні , експериментальні , навчально-тренувальні , а також на літаки цільового народногосподарського призначення .

Пасажирськілітаки в залежності від дальності польоту та вантажопідйомності поділяють на:

- дальні магістральні літаки - дальність польоту L>6000 км;

- середні магістральні літаки - 2500 < L < 6000 км;

- найближчі магістральні літаки - 1000< L < 2500 км;

- літаки для місцевих повітряних ліній (МВЛ) - L <1000 км.

Далекі магістральні літаки(рис. 2.3) з дальністю польоту понад 6000 км, як правило, оснащуються СУ з чотирьох ТРДД або гвинтовентиляторних двигунів, що дозволяє підвищити безпеку польоту у разі відмови одного або двох двигунів.

Середні магістральні літаки(рис. 2.4, рис. 2.5) мають СУ із двох-трьох двигунів.

Близькомагістральні літаки(Мал. 2.6) при дальності польоту до 2500 км мають СУ з двох-трьох двигунів.

Літаки місцевих повітряних авіаліній (МВЛ)експлуатуються на авіаційних трасах протяжністю менше 1000 км, які СУ може складатися з двох, трьох і навіть чотирьох двигунів. Збільшення числа двигунів до чотирьох зумовлене прагненням забезпечити високий рівень безпеки польотів за великої інтенсивності зльотів-посадок, характерних для літаків МВЛ.

До літаків МВЛ можна віднести адміністративні літаки, які розраховані на перевезення 4-12 пасажирів.

Вантажні літакизабезпечують перевезення вантажів. Ці літаки в залежності від дальності польоту та вантажопідйомності можуть поділятися аналогічно пасажирським. перевезення вантажів може здійснюватись як усередині вантажної кабіни (рис.2.7), так і на зовнішній підвісці фюзеляжу (рис. 2.8).

Навчально-тренувальні літакизабезпечують підготовку та тренування льотного складу у навчальних закладах та центрах підготовки цивільної авіації (рис.2.9) Такі літаки часто виготовляють двомісними (інструктор та стажер)

Експериментальні літакистворюються для вирішення конкретних наукових проблем, проведення натурних досліджень безпосередньо в польоті, коли необхідна перевірка гіпотез, що висуваються, і конструктивних рішень.

Літаки народногосподарського призначенняв залежності від цільового використання поділяються на сільськогосподарські, патрульні, спостереження за нафто- та газопроводами, лісовими масивами, прибережною зоною, дорожнім рухом, санітарні, льодової розвідки, аерофотозйомки та ін.

Поряд зі спеціально спроектованими для цього літаками під цільові завдання можуть переобладнатися літаки МВЛ малої вантажопідйомності.

Рис. 2.7. Грузовий літак

Рис. 2.10

Рис. 2.9

Рис.2.8

Рис. 2.8. Перевезення вантажів на зовнішній підвісці

Рис. 2.9. Навчально-тренувальний літак

Рис. 2.10. Літак народногосподарського призначення

Аеродинамічне компонуваннялітака характеризує число, зовнішня форма несучих поверхонь та взаємне розташування крила, оперення та фюзеляжу.

В основу класифікації аеродинамічних компоновок покладено дві ознаки:

- форма крила ;

- розташування оперені я.

Відповідно до першої ознаки виділяють шість типів аеродинамічних компоновок:

- з прямим та трапецієподібним крилом;

- зі стрілоподібним крилом;

- з трикутним крилом;

- із прямим крилом малого подовження;

- з кільцевим крилом;

- з круглим крилом.

Для сучасних цивільних літаків практично використовують перші два та частково третій тип аеродинамічних компоновок.

Відповідно до другого типу класифікації виділяють такі три варіанти аеродинамічних компоновок літаків:

Нормальної (класичної) схеми;

Схеми "качка";

Схема "безхвостка".

Різновидом схеми "безхвостка" є схема "крило, що літає".

Літаки нормальної схеми (див. рис.2.5, 2.6) мають ГО, розташоване за крилом. Ця схема набула панівного поширення на літаках цивільної авіації.

Основні переваги нормальної схеми:

Можливість ефективного використання механізації крила;

Легке забезпечення балансування літака із випущеними закрилками;

Зменшення довжини носової частини фюзеляжу. Це покращує огляд пілоту і зменшує площу ВО, так як укорочена носова частина фюзеляжу викликає появу меншого дорожнього моменту, що дестабілізує;

Можливість зменшення площ ВО та ГО, оскільки плечі ГО та ВО значно більші, ніж у інших схем.

недоліки нормальної схеми:

ГО створює негативну підйомну силу на всіх режимах польоту. Це призводить до зменшення підйомної сили літака. Особливо на перехідних режимах польоту при зльоті та посадці;

ГО знаходиться у обуреному повітряному потоці за крилом, що негативно позначається на його роботі.

Для виносу ГО з "аеродинамічної тіні" крила або "супутного струменя" закрилків на перехідних режимах польоту його зміщують щодо крила по висоті (рис.2.11, а), виносять його на середину кіля (рис.2.11;б) або на верх кіля (Рис.2.11, в).

Рис. 2.12

Рис. 2.11

Рис. 2.11 Схеми розміщення горизонтального оперення

а. ВО., Зміщене щодо крила по висоті;

б. ВО розташоване на середині кіля (хрестоподібне оперення);

в. Т-подібне оперення;

р v - образне оперення.

У практиці літакобудування відомі випадки використання літаком комбінованого, так званого v -подібного оперення (Рис. 2.12). функції ГО і У цьому випадку виконують дві поверхні, рознесені під кутом відносно один одного. Кермо, розміщені на цих поверхнях, при синхронному відхиленні вгору і вниз працюють як РВ, а при відхиленні одного керма вгору, а іншого вниз досягається керування літаком у дорожньому відношенні.

Досить часто на літаках може застосовуватися двокільове і навіть трикільове ВО.

При аеродинамічному компонуванні літака по схемою "качка" на ГО розміщують перед крилом на носовій частині фюзеляжу (рис.2.13)

Перевагами схеми "качка" є:

Розміщення ГО у незбуреному повітряному потоці;

Можливість зменшення розмірів крила, оскільки ГО стає несучим, тобто. бере участь у створенні підйомної сили літака;

Досить легке парування виникає пікіруючого моменту при відхиленні механізації крила відхиленням ГО;

Рис. 2.13 Компонування літака за схемою "качка"

Збільшення плеча ГО більше 30 %, ніж у нормальної схеми, що дозволяє зменшити площу крила;

При досягненні великих кутів атаки зрив потоку на ГО виникає раніше, ніж на крилі, що практично усуває небезпеку виходу літака на закриті кути атаки та звалювання його в штопор.

У літака, виконаного за схемою "качка", усунення положення фокусу назад при переході від М<1 к М>1 менше, ніж у літаків нормальної схеми, тому збільшення ступеня поздовжньої стійкості спостерігається меншою мірою.

Недоліками даної схеми є:

Зниження несучої здатності крила на 10-15 % через скос потоку від ГО;

Порівняно мале плече ВО, що призводить до збільшення площі ВО, а іноді і до встановлення двох кілів для збільшення колійної стійкості. Це компенсує дестабілізуючий момент, який створюється подовженою носовою частиною фюзеляжу.

Схема "безхвостка"характеризується відсутністю ГО (див. рис. 1.13), у своїй функції ГО перекладаються крило. Літаки, виконані за такою схемою, можуть не мати фюзеляжу, у цьому випадку їх називають "літаючим крилом". Для таких літаків характерний мінімальний лобовий опір.

Схема "безхвостка" має такі переваги:

Так як на таких літаках використовують трикутні крила, то при великих розмірах бортової нервюри можна зменшити відносну товщину профілю, забезпечивши раціональне використання об'єму крила для розміщення палива;

Відсутність навантажень ГО дозволяє полегшити хвостову частину фюзеляжу;

Зменшується вартість і маса планера, оскільки відсутня ГО, з цієї ж причини зменшується опір тертя літака через зменшення площі поверхні, що обтікається повітряним потоком;

Значні геометричні розміри бортової нервюри забезпечують можливість створити ефект повітряної подушки на режимі посадки літака;

Так як у схемі "безхвостка" застосовують крила подвійної стріловидності, то на злітному режимі відбувається суттєвіший приріст коефіцієнта підйомної сили.

Серед недоліків цієї схеми найістотнішим є:

Неможливість повного використання несучої здатності крила на посадці;

Зниження стелі літака через зменшення аеродинамічної якості, що пояснюється утриманням елевонів у верхньому відхиленому положенні для досягнення найбільшого кута атаки крила;

Складність, котрий іноді неможливість балансування літака при випущених закрилках;

Складність забезпечення дорожньої стійкості літака через малого плеча ВО, тому іноді встановлюють три кілі (див. рис. 1.13).

У практиці дослідного авіабудування можна натрапити на варіанти з комбінацією основних схем в одному літаку.

Можливий варіант, коли на літаку застосовують два ГО – одне перед крилом та друге за ним. При реалізації схеми "тандем" літак має майже порівняні за площею крило і ГО. Схему "тандем" можна розглядати як проміжну між нормальною схемою та схемою "качка", завдяки чому розширюється експлуатаційний діапазон центрувань при порівняно малих втратах аеродинамічної якості на балансування літака.

Основними конструктивними ознаками, за якими проводять класифікацію літаків, є:

Число та розташування крил;

Тип фюзеляжу;

Тип двигунів, число та розміщення їх на літаку;

Схема шасі, що характеризується кількістю опор та їх взаємним розташуванням щодо ЦМ літака.

Залежно від кількості крил розрізняють моноплани та біплани.

Схема моноплану домінує у літакобудуванні, і більшість літаків виконується саме за цією схемою, що обумовлено меншим лобовим опором моноплану та можливістю збільшення зростання швидкостей польоту.

Літаки схеми "біплан" (Рис.2.16) відрізняються високою
маневреністю, але вони тихохідні, тому цю схему реалізують для літаків спеціального призначення, наприклад, для сільськогосподарських.

Рис 2. 16 Літак схеми "біплан"

За розташуванням крила щодо фюзеляжу літаки можуть виконуватися за схемою "низкоплан" (рис.2.17, а), "середньоплан" (рис. 2.17, б) і "високоплан" (рис.2.17, в).

Рис.2.17. Різні схеми розташування крила

Схема "низькоплан" найменш вигідна в аеродинамічному відношенні, так як у зоні сполучення крила з фюзеляжем порушується плавність обтікання та виникає додатковий опір через інтерференцію системи "крило-фюзеляж". Цей недолік можна суттєво зменшити постановкою залізів, забезпечуючи усунення дифузорного ефекту.

Розміщення ВМД у кореневій частині крила дозволяє використовувати
ежекторний ефект від струменя двигуна, який отримав назву активного заліза.

Низькоплан має вищу розташування нижнього обводу фюзеляжу над поверхнею землі. Це пов'язано з необхідністю виключення торкання кінцем крила поверхні ВПП при посадці з креном, а також із забезпеченням безпечної роботи СУ при розміщенні двигунів на крилі. В цьому випадку ускладнюється процес вивантаження-навантаження вантажів, багажу, а також посадку-висадку пасажирів. Цього недоліку можна уникнути, якщо оснастити шасі літака механізмом "присідання".

Схему "низькоплан" найчастіше використовують для пасажирських літаків, так як вона забезпечує більшу в порівнянні з іншими варіантами безпеку при аварійній посадці на ґрунт та воду. При аварійній посадці на ґрунт із прибраним шасі крило сприймає енергію удару, захищаючи пасажирську кабіну. При посадці на воду літак занурюється у воду по крило, яке повідомляє фюзеляжу додаткову плавучість та спрощує організацію робіт, пов'язаних із евакуацією пасажирів.

Важливою перевагою схеми "низькоплан" є найменша маса конструкції, так як основні опори шасі найчастіше пов'язані з крилом та їх габарити і маса менша, ніж у високоплану. У порівнянні з високопланом, що має шасі на фюзеляжі, низькоплан має меншу масу, так як не потрібно обтяження фюзеляжу, пов'язаного з кріпленням до нього основних опор шасі.

Низькоплан з розміщенням основних опор на крилі зберігає основне правило: опорою літаку служить поверхня, що несе. Це правило витримується на всіх експлуатаційних режимах як у польоті, так і при зльоті - посадці. Крило в останньому випадку спирається при пробігу та розбігу на шасі. Завдяки цьому вдається уніфікувати силову схему, що визначає шляхи передачі максимальних навантажень, та знизити масу конструкції літака загалом. Розглянуті переваги спричинили панівне становище схеми "низькоплан" на пасажирських літаках.

Схема "середньоплан" (рис. 2. 17, б) для пасажирських та вантажних літаків найчастіше не застосовується, оскільки кесон крила (його силова частина) не може бути розміщений у пасажирській чи вантажній кабіні.

Зі зростанням злітних мас та параметрів літаків з'являється можливість наблизити компонування крила широкофюзеляжних літаків до середньоплану. Крило в цьому випадку піднімають до рівня підлоги пасажирського салону або вантажної кабіни, як ці зроблено на літаках А-300, і Боїнг-747", Іл-96 та ін. Завдяки такому рішенню вдається значно покращити аеродинамічні характеристики.

У чистому вигляді схема "середньоплан" може бути реалізована на двопалубних літаках, де крило практично не заважає використанню обсягів фюзеляжу для розміщення пасажирських салонів, вантажних приміщень та обладнання.

Схема "високоплан" (рис.2.17, в) широко використовується для вантажних літаків, а також знаходить застосування на літаках МВЛ. У цьому випадку вдається отримати найменшу відстань від нижнього обводу фюзеляжу до поверхні ЗПС, оскільки високо розташоване крило не впливає на вибір висоти фюзеляжу щодо землі.

При використанні схеми "високоплан"з'являється можливість вільного маневрування спецавтотранспорту під час технічного обслуговування літака.

Транспортна ефективність вантажних літаків підвищується через найнижче положення статі вантажної кабіни, що дозволяє забезпечити швидкість і легкість навантаження-вивантаження великогабаритних вантажів, самохідної техніки, різних модулів та ін.

Ресурс двигунів збільшується, тому що вони знаходяться на значному віддаленні від землі і ймовірність попадання твердих частинок з поверхні ЗПС у повітрозабірники різко зменшується.

Відзначені переваги високоплану пояснюють те панівне становище, яке зайняла дана схема на літаках транспортної авіації у вітчизняній (Ан-22, Ан-124, Ан-225), зарубіжній (C-141, С-5А, С-17 (США) та ін. .) практиці.

Схема "високоплан" легко забезпечує отримання нормованої безпечної відстані від поверхні ЗПС до кінця лопаті повітряного гвинта або нижнього обведення повітрозабірника ВМД. Цим пояснюється досить часто використання цієї схеми на пасажирських літаках МВЛ (Ан-28 (Україна), F-27 (Голландія), Шорт-360 (Англія), АТР 42, АТР-72 (Франція-Італія)).

Безперечною перевагою схеми "високоплан" є більш високе значення З у max завдяки збереженню над фюзеляжем повністю або частково аеродинамічно чистої верхньої поверхні крила, більшої ефективності механізації крила за рахунок зниження кінцевого ефекту на закрилках, оскільки борт фюзеляжу та мотогондолу відіграють роль кінцевих "шайб".

Однак велика маса конструкції планера в порівнянні з іншими схемами негативно позначається або на корисному навантаженні, або на запас палива і дальності польоту. Обтяження конструкції планера пояснюється:

Необхідністю збільшення площі на 15-20 % через влучення частини її в зону затінення від крила;

Зростанням маси фюзеляжу на 15-20 % внаслідок збільшення числа посилених шпангоутів у зоні кріплення основних опор шасі, посилення конструкції зони нижнього обводу фюзеляжу на випадок аварійної посадки з невипущеним шасі та за рахунок зміцнень гермокабіни.

При кріпленні основних опор шасі до силової бази фюзеляжу виникають складності із забезпеченням необхідної колії.

Мала колія шасі збільшує навантаження на одну бетонну плиту,
що може вимагати для експлуатації літака вищого класу аеродрому.

Прагнення забезпечити прийнятну колію часто змушує збільшувати габаритну ширину посилених шпангоутів в зоні розміщення основних опор, формувати гондоли шасі, що виступають, і збільшувати мідель літака, а значить, і його аеродинамічний опір. Як показує статистика, у цьому випадку лобовий опір гондол шасі може досягати 10-15 % від загального опору фюзеляжу.

Менша безпека високоплану при аварійній посадці на воду і сушу робить іноді неможливим використання цієї схеми на літаках великої пасажиромісткості, тому що при аварійній посадці на ґрунт крило своєю масою разом із двигунами прагне роздавити фюзеляж та пасажирську кабіну. При посадці на воду спостерігається занурення фюзеляжу до нижніх обводів крила та пасажирський салон може опинитися під водою. У цьому випадку організація робіт із порятунку пасажирів значно ускладнюється і евакуація людей можлива лише через аварійні люки у верхній частині фюзеляжу.

За типом фюзеляжулітаки поділяються на звичайні, тобто. виконані за однофюзеляжною схемою (рис.2.18 а); за двофюзеляжною схемою та схемою "гондола" (рис.2.18,б).

Рис. 2.18 Класифікація літаків на кшталт фюзеляжу

Найбільшого поширення набула однофюзеляжна схема, що дозволяє отримати найбільш вигідну конфігурацію форми фюзеляжу з аеродинамічної точки зору, так як лобовий опір у цьому випадку буде найменшим порівняно з іншими типами.

При розміщенні оперення літака не так на фюзеляжі, але в двох балках (рис.2.18,б) чи заміні фюзеляжу гондолою відбувається збільшення лобового опору. Для схеми "гондола" (рис. 2.18,б) характерна погана обтічна гондол, що може призвести до нестійкості літака на великих кутах атаки. Тому двобалкова схема "гондола" у практиці літакобудування реалізується рідко, переважно, на транспортних літаках, де питання транспортної ефективності стають першорядними. Прикладом такого рішення може бути вантажний літак "Аргосі" фірми "Хоукер Сідлі".

Рис.2.19 Літак "Еджі Еркрафт"

За типом двигунів розрізняють літаки з ПД, ТРД, ТВлД та ін.

За кількістю двигунівлітаки поділяють на одно-, дво-, три-, чотири-, шестирухові.

На пасажирських літаках з умови забезпечення безпеки польотів кількість двигунів не повинна бути меншою за два. Збільшення числа двигунів понад шість виявляється невиправданим через складнощі, пов'язані із забезпеченням синхронізації роботи окремих СУ та збільшенням часу та трудомісткості робіт при технічному обслуговуванні.

За розташуванням двигунівдозвукові пасажирські літаки можуть класифікуватися на чотири основні групи: двигуни - на крилі (рис. 2.20 а), двигуни - в кореневій частині крила, двигуни - на хвостовій частині фюзеляжу (б) і змішаний варіант (в) компонування двигунів.

При виборі місця установки двигунів враховують особливості загального компонування літака, умови експлуатації та забезпечення максимального ресурсу двигунів, прагнуть отримати найменший лобовий опір СУ, звести до мінімуму втрати повітря в повітрозабірниках.

Так, на літаках з трьома двигунами доцільно застосовувати змішаний варіант компонування (рис.2.20): два двигуни під крилом та третій – у хвостовій частині фюзеляжу або на кілі.

Рис. 2.20 Схеми встановлення двигунів на літаках

На літаках із двома двигунами СУ розміщують на крилі або на хвостовій частині фюзеляжу.

Зі збільшенням ступеня двоконтурності двигуна його діаметр збільшується. Тому при компонуванні двигунів під крилом необхідно збільшувати висоту шасі для забезпечення нормованої відстані від обведення мотогондоли до поверхні землі. Це призводить до збільшення маси конструкції літака та породжує низку проблем, пов'язаних з пасажирами, багажем та технічним обслуговуванням. Насамперед це стосується літаків МВЛ, які часто експлуатуються з аеродромів, які не мають спеціального обладнання. У той же час ефект розвантаження крила в польоті через розміщення на ньому двигунів значно знижується, оскільки зі збільшенням ступеня двоконтурності питома маса ТРД зменшується.

На рис.2.21 показані два літаки, конструкція яких створювалася виходячи з однакових вимог до платного навантаження, дальності, ВПХ, міделю фюзеляжу та ін. На рис.2.21 видно різницю між двома літаками по висоті розташування відносно землі крила та фюзеляжу.

Рис.2.21 Вплив двоконтурності двигунів на компонування літака

За типом опор шасіїх поділяють на колісне, лижне, поплавкове (для гідролітаків), гусеничне та шасі на повітряній подушці.

Переважне поширення отримало колісне шасі, і досить часто застосовують поплавцеве.

За схемою шасілітаки поділяються на триопорні та
двоопорні.

Трихопорна схема виконується у двох варіантах: триопорна схема з носовою опорою та триопорна схема з хвостовою опорою. Найчастіше на літаках застосовується триопорна схема з носовою опорою. Другий варіант цієї схеми трапляється на легких літаках.

Двохпірна схема шасі на цивільних літаках практично не використовується.

На важких, особливо транспортних, літаках набула поширення багатоопорна схема шасі. Наприклад, на літаку "Боїнг-747" використовується п'ятистоєчний шасі, на літаку Ан-225 -шістнадцятистоєчний, а на пасажирському Іл-86 - чотиристоїчне.

2.4. ВИМОГИ, ЩО ПРЕД'ЯВЛЯЮТЬСЯ ДО КОНСТРУКЦІЇ
ЛІТАКІВ

Всі вимоги до конструкції літаків поділяють на загальні , обов'язкові для всіх агрегатів планера, та спеціальні .

До загальних вимог відносять аеродинамічні, міцнісні та жорсткі, надійності та живучості літаків, експлуатаційні, ремонтопридатності, технологічності виробництва літаків, економічні та вимоги, мінімальної маси конструкції планера та функціональних систем.

Аеродинамічні вимогизводяться до того, щоб вплив форми літака, його геометричні та проектні параметри відповідали заданим льотним даним, отриманим при найменших енергетичних витратах. Реалізація цих вимог передбачає забезпечення мінімального опору літака, потрібних характеристик стійкості та керованості, високих ВПХ, показників крейсерського режиму польоту.

Виконання аеродинамічних вимог досягається вибором оптимальних значень параметрів окремих агрегатів (частин) літака, їх раціональним взаємним компонуванням та високим рівнем питомих параметрів.

Міцні та жорсткі вимогипред'являються до каркасу планера та його обшивці, які повинні сприймати всі види експлуатаційних навантажень без руйнування, при цьому деформації не повинні призводити до зміни аеродинамічних властивостей літака, не повинні виникати небезпечні вібрації, не з'являтися значні залишкові деформації. Виконання цих вимог забезпечується вибором раціональної силової схеми та площ поперечних перерізів силових елементів, а також підбором матеріалів.

Вимоги надійності та живучостілітака передбачають розробку та реалізацію конструктивних заходів, спрямованих на безпеку польотів.

Надійність літакає здатністю конструкції виконувати свої функції із збереженням експлуатаційних показників протягом встановленого терміну міжрегламентного періоду, ресурсу або іншої одиниці виміру часу функціонування. Характеристиками надійності є наліт годин на одну відмову, кількість відмов на одну годину нальоту та ін.

Підвищити надійність літака можна підбором надійних елементів конструкції, їх дублювання (резервування).

Живість літакавизначається здатністю конструкції виконувати свої функції за наявності ушкоджень. Для забезпечення цієї вимоги необхідні конструктивні заходи, наприклад застосування статично невизначених силових схем, ефективних протипожежних заходів і, головним чином, резервування. Ці вимоги є особливо важливими для забезпечення заданого рівня безпеки польотів .

Експлуатаційні вимогипередбачають створення таких
конструкцій, які дозволяють у стислий термін забезпечувати технічне
обслуговування літаків за мінімальних матеріально-технічних витрат.

Реалізація таких вимог можлива при забезпеченні зручного доступу до агрегатів, стандартизації та уніфікації вузлів, агрегатів, частин літака та роз'ємів, застосування вбудованих систем автоматичного контролю технічного стану систем та агрегатів літака, ефективних систем пошуку несправностей та їх усунення, збільшення ресурсу та міжрегламентних термінів служби.

Вимоги ремонтопридатностізумовлюють можливість швидкого та дешевого відновлення частин, що відмовили (пошкоджених) ЗС, оперативного підтримування чисельності літакомоторного парку. Значимість цих вимог зростає у зв'язку з постійним ускладненням літаків та засобів н