Компоновочная схема самолета. НОД «Летательные аппараты»
0Фюзеляж самолета состоит из каркаса и обшивки. Существуют фюзеляжи трех типов: ферменные, силовой каркас которых представляет собой пространственную ферму; балочные - их силовой каркас образован продольными и поперечными элементами и работающей обшивкой; смешанные, у которых передняя часть является ферменной, а хвостовая - балочной или наоборот.
Ферменные фюзеляжи. Как было указано выше, силовой частью ферменного фюзеляжа является каркас, представляющий собой пространственную ферму. Стержни фермы работают на расстяжение или сжатие, а обшивка служит лишь для придания фюзеляжу обтекаемой формы. Ферма образована (рис. 50) лонжеронами, расположенными на всей длине или части длины фюзеляжа, стойками и раскосами в вертикальной плоскости, распорками и расчалками в горизонтальной плоскости и диагоналями.
Вместо жестких раскосов и диагоналей широко практикуется установка проволочных или ленточных расчалок.
К каркасу фермы крепятся узлы, которые служат для присоединения к фюзеляжу крыла, оперения, шасси и других частей самолета. Фермы фюзеляжа, как правило, изготовляются сварными из труб и реже клепанными из дюралюминиевых профилей. Обшивка выполняется из полотна, фанеры или листов дюралюминия. Обтекаемую форму ферменному фюзеляжу придают специальные несиловые надстройки - обтекатели, называемые гаргротами.
Основными преимуществами ферменных фюзеляжей перед балочными являются простота изготовления и ремонта, удобство монтажа, осмотра и ремонта оборудования, размещенного в фюзеляже.
К недостаткам относятся несовершенство аэродинамических форм, малая жесткость, малый срок службы, невозможность полностью использовать внутренний объем для размещения грузов. В настоящее время ферменные конструкции применяются редко и в основном для легких самолетов.
Балочные фюзеляжи представляют собой балку обычно овального или круглого сечения, в которой на изгиб и кручение работают подкрепленная обшивка и элементы каркаса. Встречаются три разновидности балочных фюзеляжей: лонжеронно-балочный, стрингерно-балочный (полумонокок), скорлупно-балочный (монокок). Балочные конструкции фюзеляжей выгоднее ферменных, так как силовая часть у них образует обтекаемую поверхность, причем силовые элементы размещаются по периферии, оставляя внутреннюю полость свободной. Это дает возможность получить меньший мидель; жесткая работающая обшивка обеспечивает получение гладкой неискажаемой поверхности, что приводит к уменьшению лобового сопротивления. Балочные фюзеляжи выгоднее и в весовом отношении, так как материал конструкции более удален от нейтральной оси и, следовательно, лучше используется, чем у фюзеляжей ферменной конструкции.
Каркас лонжеронно-балочного фюзеляжа образуют лонжероны, стрингеры и шпангоуты. Каркас обшит дюралюминиевыми листами (обшивкой).
Каркас стрингерно-балочного фюзеляжа (рис. 51) состоит из часто поставленных стрингеров и шпангоутов, к которым
крепится металлическая обшивка большей, чем у лонжеронно-балочных фюзеляжей, толщины.
Скорлупно-балочный фюзеляж (рис. 52) не имеет элементов продольного набора и состоит из толстой обшивки, подкрепленной шпангоутами.
В настоящее время преобладающим типом фюзеляжей является стрингерно-балочный.
Стрингеры - это элементы продольного набора каркаса фюзеляжа, которые связывают между собой элементы поперечного набора - шпангоуты. Стрингеры воспринимают главным образом продольные силы и подкрепляют жесткую обшивку. По конструктивным формам стрингеры фюзеляжа подобны стрингерам крыла. Расстояние между стрингерами зависит от толщины обшивки и колеблется в пределах 80-250 мм. Размеры сечения стрингеров изменяются как по периметру контура, так и по длине фюзеляжа в зависимости от характера и величины нагрузки на каркас фюзеляжа.
Лонжероны - это также элементы продольного набора каркаса фюзеляжа, которые, работая на сжатие-растяжение, воспринимают (частично) моменты, изгибающие фюзеляж. Как видно по задачам и условию работы, лонжероны фюзеляжа подобны стрингерам.
Конструктивное выполнение лонжеронов чрезвычайно разнооб
разно. Они представляют собой гнутые или прессованные профили различных сечений, на самолетах большой грузоподъемности склепываются из нескольких профилей и листовых элементов.
Шпангоуты являются элементами поперечного набора фюзеляжа, они придают фюзеляжу заданную форму поперечного сечения, обеспечивают поперечную жесткость, а также воспринимают местные нагрузки.
В ряде случаев к шпангоутам крепятся перегородки, разделяющие фюзеляж на ряд отсеков и кабин.
Шпангоуты разделяются на нормальные и силовые. Силовые шпангоуты устанавливаются в местах приложения сосредоточенных нагрузок, например в местах крепления крыла к фюзеляжу, стоек шасси, частей оперения и т. п.
Нормальные шпангоуты (рис. 53) собираются из дуг, штампованных из металлического листа. Сечение нормальных шпангоутов чаще всего швеллерное, иногда Z-образное и реже тавровое. Силовые шпангоуты склепываются из отдельных профилей и листовых элементов. Иногда такие шпангоуты выпрессовываются на мощных прессах из алюминиевого сплава.
Расстояние между шпангоутами обычно колеблется в пределах 200-650 мм.
Обшивка выполняется из листов дюралюминия или титана различной толщины (от 0,8 до 3,5 мм) и крепится к элементам каркаса заклепками либо приклеивается. Листы обшивки соединяются между собой по стрингерам и шпангоутам или встык, или внахлест, без подсечки. В последнем случае каждый передний лист перекрывает нижний. Типовое соединение обшивки со стрингерами и шпангоутами показано на рис. 53.
Вырезы в обшивке фюзеляжа балочного типа резко уменьшают прочность конструкции. Поэтому для сохранения необходимой прочности обшивку у вырезов подкрепляют усиленными стрингерами и усиленными шпангоутами. Небольшие вырезы окантовываются кольцами из материала большей толщины, чем обшивка, иногда необходимая жесткость обеспечивается отбортовкой отверстия.
Фюзеляжи самолетов небольших размеров делают, как правило, неразъемными. У более крупных самолетов для упрощения производства, ремонта и эксплуатации фюзеляж расчленяют на несколько частей. Соединение частей фюзеляжа зависит от его конструктивной схемы. Соединение ферменных фюзеляжей производится стыковыми узлами, установленными на лонжеронах,
у балочных фюзеляжей крепление производится по всему контуру разъема.
На рис. 54 показаны типовые технологические разъемы фюзеляжа транспортного самолета. Фюзеляж состоит из трех частей, причем каждая из частей в свою очередь образована панелями, представляющими участки обшивки с элементами продольного набора. Панели, соединяясь со шпангоутами, собираются окончательно в сборочном стапеле. Соединение панелей неразъемное и производится заклепочным швом, отдельные части фюзеляжа соединяются болтами по всему периметру разъема. Стыковка осуществляется через фитинги, прикрепленные к стрингерам фюзеляжа (рис. 55).
Пол в кабинах самолета обычно рассчитывают на максимальную распределенную статическую нагрузку. На пассажирских самолетах эта нагрузка не превышает 500 кГ/м 2 , на грузовых достигает 750 и более кГ/м 2 . Каркас пола состоит из набора продольных и поперечных балок, стрингеров и соединяющих узлов.
Поперечный набор пола состоит из нижних балок шпангоутов. Пояса этих балок изготавливаются из фрезерованных или штампованных профилей. Панели, закрывающие каркас, изготавливают из листов прессованной фанеры толщиной 10-12 мм, из дюралюминиевых листов, усиленных прикрепленными снизу профилями
уголкового и швеллерного сечений или гофром из прессованных листов алюминиевого или магниевого сплава с последующей механической или химической обработкой. Для предупреждения скольжения панели пола имеют рифленую или шероховатую поверхность, а в некоторых случаях покрываются пробковой крошкой. На полу установлены гнезда для крепления пассажирских кресел, а на грузовых самолетах- кольца для крепления перевозимых грузов.
Окна пассажирской кабины делают прямоугольной или круглой формы. Все окна кабины, как правило, имеют двойные органические стекла. Очень часто в герметических кабинах внутреннее стекло является основным работающим стеклом и принимает на себя нагрузку от избыточного давления в кабине. Только в случае разрушения внутреннего стекла наружное стекло начинает воспринимать избыточное давление. Межстекольное пространство через осушительную систему, предотвращающую стекла от запотевания и замерзания, связано с полостью гермокабины. Уплотнение остекления выполняется с помощью мягкой морозоустойчивой резины, иногда - невысыхающей замазкой.
Застекленная часть фюзеляжа, обеспечивающая обзор экипажу, называется фонарем. Форма фонарей, их размещение и размеры выбираются из соображения обеспечения наилучшего обзора и наименьшего сопротивления. На рис. 56 показаны внешний вид фонаря штурмана и внешний вид фонаря кабины экипажа. Угол наклона козырька фонаря принимают равным 50-65° (в зависимости от величины V макс). Лобовые стекла фонаря, как правило, оборудуются электрообогревом для предотвращения их обледенения в полете. Фонарь состоит из каркаса, отлитого или отштампованного из алюминиевого или магниевого сплавов, и стекол. Стекла крепятся к каркасу болтами и прижимаются дюралюминиевой лентой. Герметизация стекол осуществляется резиновой прокладкой, уплотнительной лентой и замазкой (рис. 56, в).
Вырезы под входные двери транспортных самолетов чаще всего располагаются на боковой поверхности фюзеляжей, но в некоторых случаях устанавливаются и в нижней части. Ширина двери обычно не превышает 800 мм, а высота - 1 500 мм. Выбор размеров грузовых дверей (люков) и их размещение производятся с учетом габаритов грузов и минимальной затраты времени на загрузку (разгрузку) самолета. Открываются двери внутрь кабины либо сдвигаются вверх или в сторону. Двери делают обычно в виде клина, основанием которого является внутренняя поверхность створки двери. Избыточное давление в герметизированном фюзеляже прижимает створку двери к ее основанию. В закрытом положении дверь запирается замком. При открытой двери в кабине экипажа загорается сигнальная лампочка.
Вырезы под двери усиливаются установкой в месте выреза более мощных шпангоутов и стрингеров, установкой дополнительной обшивки. Окантовка дверей входит в силовой каркас фюзеляжа. Дверь - металлическая, состоит, как правило, из отштампованной из листового дюралюминия чаши, подкрепленной каркасом. Герметизация дверей осуществляется с помощью резиновых профилей.
Многие современные самолеты летают на больших высотах и для обеспечения нормальной жизнедеятельности людей, находящихся на борту такого самолета, потребовалось создание в кабинах необходимого давления. Кабина самолета, внутри которой в полете поддерживается повышенное (по сравнению с атмосферным) давление воздуха, называется герметической. Герметическая кабина, выполненная в виде обособленного силового агрегата и установленная в фюзеляже без включения ее в силовую схему, называется подвесной. Размеры такой кабины не зависят от размеров и обводов фюзеляжа, и поэтому она может быть выполнена с наивыгоднейшими с точки зрения прочности формами и минимальных размеров. Кабины пассажирских самолетов, как правило, представляют собой герметизированный отсек фюзеляжа и полностью включены в его силовую схему. Подобная кабина работает как сосуд под действием внутреннего давления, а также подвергается изгибу и кручению, как и обычный фюзеляж. По соображениям прочности наилучшей формой сооружения, нагруженного изнутри избыточным давлением, является шар, но в связи с несоответствием формы фюзеляжа и неудобствами размещения в такой кабине экипажа и пассажиров стремятся придать кабине форму цилиндрической оболочки, закрытой по концам сферическими днищами. Переход с цилиндрических стенок на днище по возможности должен быть плавным без переломов. При наличии переломов днище, нагруженное избыточным давлением, сжимает стенки цилиндра в направлении радиусов и тогда в этом месте необходимо ставить усиленный шпангоут. Особенно сильно нужно подкреплять плоские днища.
Для сохранения в кабине избыточного давления необходимо обеспечить ее герметичность. Разумеется, обеспечить полную герметичность кабины очень трудно, поэтому допускается некоторая утечка воздуха из кабины, не снижающая безопасности полета. Критерием герметичности может служить время падения давления с величины рабочего избыточного до значения 0,1 кГ/см 2 . Это время должно быть не менее 25-30 мин.
Герметизация кабин достигается: герметизацией обшивки и остекления люков и дверей, выводов из кабин тяг, тросов, валиков управления самолетом и двигателями, электропроводки, трубопроводов гидросистем и т. п.
Герметизация листов обшивки в месте их соединения и крепления к элементам каркаса фюзеляжа достигается применением многорядных швов, установкой специальных уплотнительных лент, закладываемых между листами обшивки и каркаса. С внутренней стороны кабины заклепочные швы покрываются герметизирующими замазками. Герметизация входных дверей, загрузочных люков, запасных выходов, подвижных частей фонаря, окон (остекления) и т. п. осуществляется резиновыми профилями и прокладками. Применяются следующие способы герметизации: уплотнение типа «нож по резине»; уплотнение резиновой прокладкой, имеющей сечение трубы; уплотнение с помощью пластинчатого клапана; уплотнение резиновой трубкой, надуваемой воздухом.
Люки и двери, открывающиеся внутрь кабины, герметизируются по первым трем указанным способам. При герметизации с помощью пластинчатого клапана полосу из пластинчатой резины укрепляют с внутренней стороны по контуру выреза, тогда избыточное давление прижимает края клапана к люку и тем самым герметизируются щели.
Сложней загерметизировать люки, открывающиеся наружу и имеющие относительно большие размеры, так как внутреннее избыточное давление будет отжимать люк. Такие люки герметизируются чаще всего резиновой трубкой, надуваемой воздухом.
Гермовыводы тяг и тросов управления, электрических проводов и других элементов существуют трех типов: одни из них рассчитаны на обеспечение возвратно-поступательного движения, другие обеспечивают герметизацию вращательного движения, а третьи герметизируют неподвижные детали.
Для обеспечения герметичности тяг с возвратно-поступательным движением часто используют гофрированный резиновый шланг цилиндрической или конической формы либо делают устройство, состоящее из корпуса, отлитого из магниевого сплава с запрессованными бронзовыми втулками, в которых перемещаются стальные тяги. Между тягами и втулками имеются войлочные и резиновые уплотнения. Внутренняя полость корпуса через специальное отверстие забивается консистентной смазкой.
Тросы герметизируются резиновыми пробками, имеющими сквозные отверстия диаметром меньшим, чем диаметр троса, и продольный разрез, позволяющий надевать пробку на трос. Для уменьшения силы трения трос на всей длине его хода покрывается незамерзающей смазкой, содержащей графит. Герметизация деталей, передающих вращательное движение, осуществляется резиновыми уплотнительными кольцами. Герметизация трубопроводов производится с помощью специальных переходников, закрепленных на гермоперегородке. К переходнику с одной и другой стороны при помощи накидных гаек крепятся трубопроводы. Электропроводка герметизируется при помощи специальных электровводов.
Используемая литература: "Основы авиации" авторы: Г.А. Никитин, Е.А. Баканов
Скачать реферат: У вас нет доступа к скачиванию файлов с нашего сервера.
ЛЯ ного различных типов самолетов можно увидеть те - *** перь в воздухе - от маленького ПО-2 до громадного турбовинтового пассажирского корабля ТУ-114. Но все самолеты имеют общие черты своего устройства, и для того чтобы получить представление об устройстве самолета, достаточно познакомиться с одним из типов.
На авиационных праздниках обычно участвуют самолеты ЯК-18 и ЯК-П. На рис. 1 показано звено самолетов ЯК-18 в полете, а на рис. 2 этот самолет изображен для наглядности в полуразобранном виде. Это двухмест-
;) От греческих слов «аэр» - воздух и «динамис» - сила.
Пая учебно-тренировочная машина. Самолет ЯК-11 изображен на обложке книги-это двухместный учебнотренировочный истребитель, развивающий значительно большую скорость, чем ЯК-18.
На этих самолетах советские летчики-спортсмены завоевали несколько рекордов.
Главными частями самолета являются: крыло с элеронами, фюзеляж, хвостовое оперение, силовая установка, шасси и хвостовое колесо, рулевое управление.
Крыло предназначено поддерживать, «нести» машину в воздухе. Оно состоит из центральной части (рис. 3), накрепко соединяемой с фюзеляжем, и так называемых консолей. Каркас крыла изготовлен из двух дюралюми-
Ниевых ) балок - лонжеронов, которые скреплены дюралюминиевыми ребрами - нервюрами. На задней части крыла имеются шарнирно соединенные с ним небольшие крылышки - элероны. С их помощью летчик может выправлять крен самолета или, наоборот, накренять машину.
Фюзеляж - это корпус самолета. К нему крепятся крылья и силовая установка. В нем размещены кабины
Экипажа и пассажиров, грузы, а также баки с горючим. Каркас фюзеляжа сделан из стальных труб.
Хвостовое оперение - горизонтальное и вертикальное- служит для изменения и сохранения равновесия самолета в полете. Рулем высоты летчик может изменять продольное положение самолета (наклонять самолет вниз и вверх), а руль направления играет примерно ту же роль, что и руль лодки. Стабилизатор и киль - неподвижные поверхности, они способствуют устойчивому равновесию самолета в воздухе.
Силовая установка на самолете ЯК-18 состоит из поршневого двигателя воздушного охлаждения и двухлопастного воздушного винта.
Шасси и хвостовое колесо дают возможность осуществлять взлет и посадку. Самолет ЯК-18, как и большинство современных самолетов, имеет убирающееся в полете шасси. Подъем и выпуск шасси летчик производит при помощи специального механизма.
Рулевое управление - «нервы» самолета. На самолете ЯК-18 рулевое управление позволяет управлять машиной из обеих кабин - инструктора и ученика (рис. 4). Перед сидением каждого летчика находится ручка рулевого управления 1 с ее помощью летчик действует рулем высоты и элеронами. Под ногами расположены педали 2; с их помощью летчик движет рулем направления.
Посмотрим, как летчик действует рулями (работу рулей объясним дальше).
Ручка рулевого управления с помощью кронштейна 3 соединена шарнирно с продольной вращающейся трубой 4 (расположенной на полу кабины). Благодаря этому летчик может наклонять ручку назад и вперед, вправо и влево. Когда он наклоняет ее назад, как говорят «берет ручку на себя», нижний конец ее отклоняется вперед и прикрепленным к нему тросом 5 при посредстве качалки 6 тянет верхний конец рычажка 8 руля высоты. В результате руль отклоняется вверх, и самолет поднимает нос; когда же летчик «дает ручку от себя», происходит обратное: руль высоты отклоняется вниз и самолет опускает нос.
Когда летчик отклоняет ручку вправо, продольная труба 4, к которой прикреплена ручка, вращается тоже вправо; это движение передается через качалки и тяги 9, 10 и 11 на элероны 12, причем правый элерон поднимается, а левый опускается, и самолет кренится вправо. Если летчик отклоняет ручку влево, то левый элерон поднимается, а правый опускается, и самолет кренится влево.
Педали 2 соединены тросами 7 с рычажком 13 руля направления. Когда летчик нажимает правую педаль, руль отклоняется вправо, и самолет начинает разворачиваться вправо. При нажиме на левую педаль руль отклоняется влево, и самолет начинает разворот влево.
Почему самолет может делать виражи) и фигуры? Какие силы заставляют тяжелую машину легко кувыркаться в воздухе? Как летчик управляет этими силами в криволинейном полете? Конечно, это все те же аэродинамические …
П Еред посадкой летчик выключает двигатель или убавляет его обороты до самых малых. Самолет начинает плавно снижаться по наклонной траектории. Такой спуск самолета называют планированием. Чтобы легче понять поведение самолета …
Лабораторная работа № 4. Устройство самолёта
4.1. Общее устройство самолёта
Современный воздушный лайнер - это сложная система, для создания которой использованы новейшие достижения строительной механики, высоких технологий, радиоэлектроники, кибернетики. Поэтому сначала лучше познакомиться с устройством более простой машины - одноместного спортивного самолёта (рис. 2) типа моноплан, т.е. с одним крылом.
Основа конструкции - фюзеляж, или корпус, который соединяет все части машины. В его тесных отсеках помешается оборудование: радиостанция, аккумуляторы, пилотажно-навигационные приборы, часто - баки для горючего и смазки.
В полёте подъёмную силу, поддерживающую машину в воздухе, создаёт крыло. У крыла нижняя поверхность плоская, а верхняя выпуклая, поэтому воздух обтекает верхнюю поверхность с большей скоростью, чем нижнюю. Над крылом возникает область пониженного давления, которая «тянет» крыло, а вместе с ним и весь самолёт вверх. Так возникает подъёмная сила. Собирают крыло (рис. 1) из лонжеронов 5 (основных продольных несущих балок), стрингеров 6 (продольных элементов), нервюр 7 (поперечных элементов) и обшивки.
Рис. 1. Схема крыла:
1 - элерон; 2 - двухщелевой закрылок; 3 - тормозной щиток;
4 - узлы крепления крыла; 5 - лонжерон; 6 - стрингер; 7 - нервюра;
8 - предкрылок; 9 - обшивка
К нижней части фюзеляжа (см. рис. 2) крепится центроплан 2 (средняя часть крыла), а уже к центроплану - правая и левая консоли 3 (отъёмные части крыла), или несущие плоскости. Крыло обычно неподвижно закрепляется на фюзеляже, но иногда может поворачиваться относительно поперечной оси самолёта (например, у самолётов вертикального взлёта и посадки) или изменять конфигурацию (стреловидность, размах).
На задней кромке крыла находятся элероны 4 - небольшие подвижные плоскости, с помощью которых лётчик регулирует крен машины (поэтому элероны иногда называют рулями крена). Если ручку управления перевести влево, левый элерон поднимется, правый опустится, и самолёт накренится влево. Если ручку перевести вправо, правый элерон поднимется, левый опустится, и машина накренится вправо.
На крыле (см. рис. 1) расположены щитки 3 и закрылки 2. Это отклоняющиеся вниз поверхности, которые предназначены для повышения устойчивости и управляемости машины во время взлёта и приземления. При взлёте их выпускают на небольшой угол, а при посадке (чтобы уменьшить скорость) - полностью.
Воздушный винт 6 (рис. 2), или пропеллер (англ. propeller, от лат. propello - «гоню», «толкаю вперёд»), вращается двигателем самолёта. Винт захватывает воздух и отбрасывает его назад, создавая тягу, толкающую машину вперёд. На крыле при движении возникает подъёмная сила. Число оборотов двигателя пилот регулирует в зависимости от режима полёта.
В хвостовой части фюзеляжа размешаются киль 7, руль поворота 9, стабилизатор 8 и руль высоты 10. Все вместе эти элементы составляют хвостовое оперение . Оно нужно, чтобы самолёт был устойчив в полёте - не клевал носом, не заваливался вправо-влево, не проседал на хвост. В известной степени хвостовое оперение можно сравнить с весами. Положил в нужный момент нужную гирьку - и чаши весов уравновесились. Только у лётчика такими «гирями» служат рули, с помощью которых он изменяет величину аэродинамических сил, воздействующих на оперение.
Руль поворота отклоняют ножными педалями. «Дал правую ногу» - руль отклонился вправо, и самолёт развернулся в ту же сторону. «Дал левую ногу» - самолёт повернул влево.
Руль высоты иногда ещё называют рулём глубины. Когда ручка управления «взята на себя», руль отклоняется вверх, и самолёт задирает нос. Если же «отдана от себя», руль отклонён вниз, и самолёт опускается. Крутой спуск называется пикированием, пологий - планированием.
На элеронах, руле высоты и руле поворота у большинства самолётов расположены маленькие отклоняемые плоскости, именуемые триммерами (см. рис. 3). Триммер применяется на установившихся режимах полёта для удержания рулей в отклоненном состоянии длительное время.
Рис. 2. Конструкция спортивного самолёта:
1 - фюзеляж; 2 - центроплан; 3 - крыло; 4 - элерон; 5 - мотор;
6 - воздушный винт; 7 - киль; 8 - стабилизатор;
9 - руль поворота; 10 - руль высоты; 11 - кабина;
12 - шасси; 13 - кабина в разрезе с приборным щитком
Сами органы управления (ручка, педали, рычаг управления двигателем) и приборы находятся в кабине лётчика. Сверху кабина закрыта откидывающимся прозрачным колпаком, который принято называть фонарём .
И наконец, самолёт не может обойтись без шасси (фр. chassis, от лат. capsa - «ящик»): на нём самолёт разбегается при взлёте, катится после приземления, передвигается по аэродрому. В полёте шасси создаёт аэродинамическое сопротивление – снижает скорость. Поэтому практически все современные самолёты строят с убирающимся шасси. В воздухе колёса и стойки втягиваются в особые отсеки - купола, расположенные внутри фюзеляжа или центроплана, иногда - крыла (см. рис. 5). Вес конструкции шасси составляет около 4 – 7 % веса самолёта.
Все элементы спортивного самолёта, представленные на рисунке, есть и в воздушных лайнерах (рис. 5), и на современных истребителях (рис. 3). Это основные элементы устройства любого самолёта. Правда, на многих современных больших машинах нет воздушного винта, поскольку на них используются турбореактивные двигатели (будут изучаться в лабораторной работе № 5).
Рис. 3. Схема самолёта МиГ-15
Рис. 4. Катапультное кресло
Рис. 5. Турбореактивный пассажирский самолёт:
фюзеляж : 1 - фюзеляж; 2 - обтекатель радиолокатора; 3 - фонарь кабины экипажа;
крыло : 4 - центроплан; 5 - отъёмная часть крыла (ОЧК); 6 - предкрылки; 7 - элерон;
8 - триммер элерона; 9 - закрылки; 10 - щитки;
вертикальное оперение : 11 - киль; 12 - руль поворота; 13 - триммер руля поворота;
горизонтальное оперение : 14 - стабилизатор; 15 - руль высоты;
16 - триммер руля высоты;
шасси : 17 - передняя стойка шасси; 18 - основная стойка шасси;
силовая установка : 19 - двигатели; 20 - воздухозаборник
Итак, подведем итог. Основными частями конструкции самолёта являются:
Крыло создаёт подъёмную силу при движении самолёта. На крыле устанавливаются элерон ы (рули крена) и элементы механизации крыла (предкрылки, закрылки, щитки).
Фюзеляж служит для размещения экипажа, пассажиров, грузов и оборудования. Конструктивно фюзеляж связывает между собой крыло, оперение, иногда шасси и силовую установку.
Шасси предназначается для взлёта и посадки, а также для передвижения самолёта по аэродрому. На самолётах могут устанавливаться колёсные шасси, поплавки (на гидросамолётах), лыжи и гусеницы (у самолётов повышенной проходимости). Шасси бывают убирающимися в полёте и неубирающимися. Самолёты с убирающимися шасси имеет меньшее лобовое сопротивление, но тяжелее и сложнее по конструкции.
Оперение предназначается для обеспечения устойчивости, управляемости и балансировки самолёта в полёте.
4.2. Классификации самолётов
1. По назначению.
По назначению различают гражданские и военные самолёты.
К гражданским самолётам относятся:
Транспортные (пассажирские, грузопассажирские, грузовые),
Спортивные, рекордные (для установления рекордов скорости, скороподъёмности, высоты, дальности полёта и т.п.), учебно-тренировочные,
Туристические,
Административные,
Сельскохозяйственные,
Специального назначения (например, для спасательных работ, телеуправляемые),
Экспериментальные.
Рис. 6. Классификация пассажирских самолётов
Военные самолёты предназначены для поражения воздушных, наземных (морских) целей или для выполнения других боевых задач. Они подразделяются на:
Истребители – для ведения воздушного боя,
Бомбардировщики – для разрушения объектов в тылу противника и для бомбардировки войск и укреплений,
Разведчики,
Транспортные,
Самолёты связи,
Санитарные.
2. По конструкции.
В основу классификации самолётов по конструкции положены внешние признаки:
Число и расположение крыльев,
Форма и расположение оперения,
Расположение двигателей,
Тип шасси,
Тип фюзеляжа.
Схематично классификация самолётов по конструкции показана на рис. 7.
Рис. 7. Основные типы самолётов
В зависимости от числа крыльев различают:
Амфибии (гидросамолёты, оборудованные колёсными шасси).
По типу двигателей различают самолёты:
Винтомоторные,
Турбовинтовые,
Турбореактивные.
При выборе места установки двигателей, их числа и типа учитывают:
Аэродинамическое сопротивление, создаваемое двигателями,
Разворачивающий момент, возникающий при отказе одного из двигателей,
Сложность устройства воздухозаборников,
Возможность обслуживания и замены двигателей,
Уровень шума в пассажирском салоне и т.п.
В зависимости от скорости полёта различают самолёты:
Дозвуковые (скорость самолёта соответствует числу Маха М < 1),
Сверхзвуковые (1 ≤ М < 5),
И гиперзвуковые (М ≥ 5),
Число Маха
М = V /a ,
где V – скорость набегающего потока (или скорость тела в потоке);
а – скорость звука в данном потоке.
Силовая установка самолёта состоит из:
Авиационных двигателей,
Различных систем и устройств:
Воздушных винтов,
Пожарного оборудования,
Топливной системы,
Систем запуска, смазки,
Систем всасывания воздуха, изменения направления тяги и др.
4.3. Системы управления и оборудование самолёта
Системы управления самолёта разделяются на:
Основные – системы управления воздушными рулями (руль высоты, руль поворота, элерон – руль крена),
Вспомогательные – системы управления двигателями, триммерами рулей, шасси, тормозами, люками, дверями и т. п.
Управление самолётом производится с помощью штурвальной колонки или ручки управления, педалей, переключателей и т. п., расположенных в кабине экипажа. Для облегчения пилотирования и повышения безопасности полёта в систему управления могут включаться автопилот ы и бортовые вычислители; управление делается двойным.
В системах управления самолётов для уменьшения усилий по отклонению рулей применяют гидравлические, пневматические или электрические усилители (называемые бустерами), а также устройства сервокомпенсации (т.е. вспомогательные поверхности относительно небольшой площади, размещаемые обычно на задней кромке основного воздушного руля; они отклоняются в сторону, противоположную отклонению воздушного руля; например, триммеры).
Управление самолётом в случае, когда воздушные рули неэффективны (полёт в сильно разреженной атмосфере, на самолётах вертикального взлёта и посадки), осуществляется газовыми рулями (которые по конструкции разнообразны: от пластин, изменяющих направление тяги газового потока, до сложного соплового аппарата).
Оборудование самолёта включает:
Приборное, радио- и электрооборудование,
Противообледенительные устройства,
Высотное, бытовое и специальное оборудование,
Для военных самолётов – также вооружение (пушки, ракеты, авиационные бомбы) и
бронирование.
Приборное оборудование в зависимости от назначения подразделяется на:
Пилотажно-навигационное (вариометр ы, авиагоризонт ы, компас ы, автопилоты и т. п.),
Для контроля за работой двигателей (манометры, расходомеры и т. п.),
Вспомогательное (амперметры, вольтметры и др.).
Электрооборудование самолёта обеспечивает работу приборов, средств управления, радио, системы пуска двигателей, освещения. Радиооборудование включает в себя:
Средства радиосвязи и радионавигации,
Радиолокационное оборудование,
Системы автоматического взлёта и посадки.
Высотное оборудование служит для обеспечения безопасности и защиты человека при полёте на больших высотах (системы кондиционирования воздуха, кислородного питания и др.).
Бытовое оборудование обеспечивает удобство размещения пассажиров и экипажа, их комфорт.
К специальному оборудованию относятся системы автоконтроля работы оборудования и конструкции самолёта, аэрофотосъёмки, оборудование для перевозки больных и раненых и т. п.
4.4. Самолёты вертикального взлёта и посадки (СВВП) и
самолёты короткого взлёта и посадки (СКВП).
Увеличение скоростей полёта самолётов приводит к росту взлётно-посадочных скоростей, в результате чего длина взлётно-посадочных полос достигает нескольких километров. В связи с этим создаются СКВП и СВВП.
СКВП имеют при высокой крейсерской скорости (600-800 км/ч) длину взлётно-посадочной дистанции не более 600-650 м. Сокращение взлётно-посадочной дистанции в основном достигается:
* применением мощной механизации крыла,
* управлением пограничным слоем (слой газа, образующийся у поверхности обтекаемого твёрдого тела и имеющий скорость течения много меньшую, чем скорость набегающего на тело потока),
* использованием ускорителей на взлёте и устройств для гашения скорости при посадке,
* отклонением вектора тяги маршевых (т.е. основных) двигателей.
Вертикальный взлёт и посадка СВВП обеспечиваются специальными подъёмными двигателями, либо отклонением реактивных сопел, либо поворотом основных двигателей, как правило, турбореактивных.
Типовые схемы СВВП показаны на рис. 9.
Рис. 9. Самолёты вертикального взлёта и посадки
Контрольные вопросы
1. Назвать и кратко охарактеризовать основные части конструкции самолёта.
2. Рассказать про силовую конструкцию крыла (рис.1).
3. Рассказать про элементы системы управления, расположенные на крыле (рис. 1 и 5).
4. Рассказать про хвостовое оперение самолёта (рис. 3 и 5).
5. Рассказать, какие бывают самолёты по типу (рис. 8) и расположению оперения.
6. Рассказать, как крепится крыло к фюзеляжу (с помощью чего – показать на рис. 3 и 5 и про подвижность).
7. Какие бывают самолёты по числу и расположению крыльев?
8. Рассказать про фюзеляж самолёта (назначение, что находится внутри, что такое фонарь).
9. Рассказать какие бывают самолёты по типу двигателей и что учитывают при выборе места установки, числа и типа двигателей.
10. Рассказать какие бывают самолёты по способу расположения двигателей.
11. Рассказать про шасси самолёта (назначение, вес, где находится во время полёта).
12. Рассказать какие бывают самолёты по типу шасси.
13. Рассказать про назначение и классификацию гражданских самолётов.
14. Рассказать про назначение и виды военных самолётов.
15. Назвать, какие существуют классификации самолётов по конструкции. Про одну из классификаций (по заданию преподавателя) рассказать подробнее.
16. Записать и пояснить формулу числа Маха. Какие бывают самолёты в зависимости от скорости полёта?
17. Охарактеризовать систему управления самолёта (виды, как экипаж воздействует на нее, что устанавливается для повышения безопасности полёта)?
18. Что применяют для уменьшения усилий по отклонению рулей самолёта? Рассказать, когда воздушные рули неэффективны, и что делают в этом случае?
19. Перечислить оборудование, имеющееся на самолёте.
20. Рассказать про приборное, высотное и бытовое оборудование.
21. Рассказать про специальное и электрооборудование.
22. Рассказать про СВВП и СКВП. Почему в настоящее время к ним проявляется высокий интерес?
23. Рассказать про типовые схемы СВВП (рис. 9).
24. Рассказать назначение и принцип действия катапультного кресла, схему катапультирования лётчика.
25. Рассказать конструкцию самолёта по рис. 3.
Нина Александровна Волкова
НОД «Летательные аппараты».
Рассказ педагога «Летательные аппараты».
Задачи. Рассказать детям о профессиях лётчик, бортпроводник, военный лётчик. Вызвать интерес детей к авиаконструкторам, создателям летательных аппаратов. Формировать представления детей о летательных аппаратах, их строение, назначении (пассажирский, транспортный, военный). Воспитывать чувство гордости за достижения российских авиаконструкторов.
Оборудование. Презентация, оборудование для демонстрации презентации.
Рассказ педагога.
Презентация «Летательные аппараты: самолёты и вертолёты».
Дети, с давних пор мечтали люди о полётах в небе. В сказках рассказывается об удивительных коврах–самолётах. Самолёт, значит сам летает. Но на таком самолёте некомфортно летать: холодно и сыро. Сейчас люди летают на самолётах – удивительных домах с крыльями, моторами. Дети, из каких частей состоит самолёт? (ответы детей).
Фюзеляж – это тело самолёта, его корпус. В нём живут люди, перевозят грузы. Два крыла удерживают самолёт в небе. Хвост самолёта, его оперение, помогают в управление самолётом в полёте. Шасси, колёса, нужны на земле: разбежаться для взлёта или приземлиться. Двигатели создают силу, с помощью которой самолёт отрывается от земли и летит в небе. Дети, кто придумал самолёты? (предположения детей).
Дети, самолёты придумывают и конструируют авиаконструкторы. Жил да был в России Андрей Николаевич Туполев, знаменитый русский авиаконструктор, генерал-полковник. Он сконструировал много самолётов военных и пассажирских. Поэтому многие самолёту России называют «Ту». Дети, я вам расскажу о пассажирских самолётах России. Вот пассажирский самолёт Ту-204. Он перевозит пассажиров. Пассажиры по специальной лестнице поднимаются в салон самолёта. В самолёте пассажиров встречают бортпроводники. Бортпроводники – это женщины и мужчины, которые помогают пассажиром во время полёта и отвечают за безопасность пассажиров. Поэтому все пассажиры должны слушаться бортпроводников, выполнять все их указания. В салоне самолёта кресла, в которых сидят пассажиры. При взлёте и посадке самолёта пассажиры обязательно пристёгиваются ремнями безопасности. Во время полёта пассажиры отдыхают, кушают, спят в креслах самолёта. Дети, кто из вас летал в самолёте? (ответы детей).
Самолёт ведут опытные лётчики. Самолётом управляет не один лётчик, а экипаж. Командир самолёта – это первый пилот. Есть ещё второй пилот, бортмеханик, радист и штурман. Кабина экипажа в носовой части самолёта. Здесь кресла для членов экипажа, рычаги управления и компьютеры. Дети, как вы думаете, каким должен быть лётчик? (предположения детей).
Лётчик, пилот – это человек, который умеет управлять воздушным транспортом. В лётчики принимают только здоровых, умных и ответственных людей. У лётчика крепкое здоровье, чтобы вести самолёт и днём, и ночью. Лётчик умеет читать показания различных приборов, знает иностранные языки. Лётчик отвечает за жизнь и здоровье пассажиров самолёта. Дети, как вы думаете, какой характер у командира самолёта? (предположения детей).
Командир самолёта человек терпеливый, выслушивает все просьбы пассажиров. Строгий, наказывает нарушителей правил поведения в самолёте.
Дети, пассажиров перевозят пассажирские самолёты, а какие самолёты перевозят грузы? (предположения детей).
Сергей Владимирович Илюшин – знаменитый русский авиаконструктор. В честь его назван транспортный самолёт Ил-76. Пассажирские самолёты перевозят пассажиров. Транспортные самолёты перевозят грузы. В транспортном самолёте нет кресел, иллюминаторов. В транспортном самолёте есть большие люки, через которые загружают груз. Другие транспортные самолёты Ил 76 помогают пожарным тушить пожары. Внутри самолёта цистерны с жидкостью. Дети, авиаконструктор Георгий Михайлович Бериев создал самолёт-амфибию. Самолёт, который может садиться на воду. В честь Бериева назвали самолёт Бе-200. Это уникальный самолёт. Такого самолёта нет в других странах. Самолёт Бе-200 взлетает как с земли, так и с водной поверхности. Самолёт Бе-200 охраняет моря и леса от браконьеров, тушит пожары, перевозит экспедиции (пассажиров и грузы, спасает людей.
Зрительная гимнастика «Полёт».
Дети, есть самолёты, которые защищают нашу Родину. Это военные самолёты. Знаменита Россия военными самолётами: истребителями, бомбардировщиками. Самолёты-истребители уничтожают воздушные цели противника. Истребитель МиГ назван в честь авиаконструкторов Микояна и Гуревича. Истребитель Су назван в честь авиаконструктора Павла Осиповича Сухого. В честь авиаконструктора Сухового назван и бомбардировщик. Бомбардировщик – это военные самолёт, который уничтожает цели, на земле, воде или под водой, бомбами или ракетами. Но самый знаменитый российский бомбардировщик Ту-160. Сверхзвуковой самолёт, летающий очень быстро, быстрее звука. Военные лётчики называют этот самолёт ласково – «белый лебедь». Каждому самолёту Ту 160 дают собственное имя. Это бомбардировщик Ту-160 «Илья Муромец». Дети, как вы думаете, какими должны быть военные лётчики? (предположения детей).
Военный лётчик – ответственная и опасная профессия. Военные лётчики работают командой, экипажем. Они управляют самолётами, выполняют приказы командиров. Военные лётчики сильные, занимаются спортом. Военные лётчики умные, разбираются в сложной технике. Сообразительные, в сложной ситуации принимают верные решения. Военные лётчики смелые, защищают нашу Родину. Военные лётчики управляют самолётами заправщиками и самолётами разведчиками. Учатся летать молодые лётчики на учебно-боевом самолёте Як-130. Назван Як в честь русского авиаконструктора и педагога Александра Сергеевича Яковлева. - Дети, лётчики управляют не только самолётами, но и вертолётами. Вертолёт – это летальный аппарат, летающий с помощью винтов. В России летают вертолёты Ми, сконструированные авиаконструктором Михаилом Леонтьевичем Миль и вертолёты Ка, сконструированные авиаконструктором Николаем Ильичом Камовым. Лётчики на вертолётах перевозят пассажиров и грузы. Пожарные с вертолёта тушат пожары. Спасатели на вертолётах спасают людей.
Дети, самолёты и вертолёты – это летательные аппараты. Летательные аппараты придумали и сконструировали авиаконструкторы. В России много знаменитых авиаконструкторов. Каких авиаконструкторов вы знаете? (ответы детей).
Андрей Николаевич Туполев, Сергей Владимирович Илюшин, Георгий Михайлович Бериев, Павел Осипович Сухой, Артём Иванович Микоян, Михаил Иосифович Гуревич, Александр Сергеевич Яковлев, Михаил Леонтьевич Миль, Николай Ильич Камов.
Дети, самолёты и вертолёты перевозят пассажиров и грузы, охраняют нашу Родину, наши моря и леса. Поднимают в небо самолёты и вертолёты лётчики. Дети, что вы можете рассказать о профессии лётчик? (ответы детей).
Через сто лет после своего рождения гражданская авиация стала совершенно будничной частью нашей жизни. Мы настолько привыкли к пассажирским самолетам, что почти утратили любопытство и уже не задумываемся: «а что там у них внутри?».
Поэтому для многих авиаперелет — это нечто сродни магии, со своими ритуалами поклонения таинственным богам, поднимающим в воздух больших железных птиц с людьми внутри. Поэтому «Популярная механика» решила развеять распространенные мифы и раскрыть некоторые секреты устройства пассажирских самолетов. И мы надеемся, что единственный вопрос, который останется у вас после прочтения этого материала, — это «почему самолеты летают, а крыльями не машут?». Впрочем, этот вопрос уже не раз был рассмотрен в прошлых номерах нашего журнала.
Посадка пассажиров
…Но вот прощальные объятия провожающих позади. Пассажиров просят пройти на посадку. Правда, не всех сразу. Довольно часто бывает, что первыми рассаживают тех, кто сидит в передней части салона, а затем — тех, кто сидит в хвосте. И это не прихоть авиакомпании — иначе самолет просто может перевернуться, даже не отъехав от терминала. Особенно это важно для тех самолетов, у которых двигатели находятся в хвосте и центр тяжести смещен далеко назад. Например, на Ил-62 для предотвращения опрокидывания была предусмотрена дополнительная хвостовая опора и даже, более того, балансировочный водяной бак в передней части самолета.
Впрочем, заднее расположение двигателей имеет и свои плюсы. Во‑первых, это уменьшает уровень шума в салоне во время полета. Во‑вторых, такие двигатели стоят выше, чем те, которые расположены под крыльями, и менее подвержены «засасыванию» посторонних предметов с взлетно-посадочной полосы. И наконец, при отказе одного из двигателей самолет будет сохранять лучшую управляемость — за счет меньшего «плеча» его меньше разворачивает. Вместе с тем хвостовые двигатели имеют и достаточно серьезные минусы: их сложнее обслуживать (особенно в самолетах типа Ту-154 или MD-10, где двигатель размещен прямо в фюзеляже). Кроме того, в этом случае используется Т-образный стабилизатор, который при увеличении угла атаки может попасть в вихревой след крыла, что чревато потерей управления. Поэтому в современных самолетах двигатели стараются располагать под крыльями. Это дает серьезные преимущества — простой доступ к двигателям облегчает их обслуживание, а за счет равномерного распределения нагрузки можно упростить и облегчить конструкцию крыла.
Взлет
Пассажиры рассажены и пристегнуты, самолет выруливает к началу взлетной полосы, и пилоты получают разрешение на взлет. Посмотрите в иллюминатор: «распушенное» крыло производит незабываемое впечатление, хотя зрелище это — не для слабонервных. Выдвинутая механизация крыла изменяет его профиль, увеличивая подъемную силу и сокращая длину разбега. Почти сразу после того, как земля уходит вниз, отчетливо слышен негромкий гул: шасси убираются внутрь фюзеляжа или крыльев. Но сначала нужно остановить тяжелые колеса, которые после отрыва от земли еще вращаются: гироскопический эффект создает большую нагрузку на механизм уборки шасси. Затем самолет слегка «просаживается». Но пугаться не нужно — это происходит в момент, когда складываются выдвижные элементы механизации крыла. При этом уменьшается подъемная сила крыла и его сопротивление, что позволяет достичь больших скоростей.
Набор высоты
Во время набора высоты у пассажиров закладывает уши. Давление снаружи падает, и без кислородной маски уже на высоте больше 5−6 км (а полеты современных авиалайнеров проходят на высотах порядка 9−11 км) человек испытывает кислородное голодание, высотную декомпрессию и не способен выжить. Поэтому салон самолета относительно герметичен, но все равно его нужно постоянно «поддувать». Давление в салоне меньше, чем «на уровне моря» (но не ниже 0,75 атм., это соответствует давлению воздуха на уровне 2400 м над уровнем моря), — и именно поэтому при наборе высоты (и падении давления) у пассажиров закладывает уши. Чтобы преодолеть этот неприятный симптом, достаточно выровнять давление в полости среднего уха — сделать несколько глотательных движений. Именно с этим связана традиция перед взлетом раздавать пассажирам леденцы (именно леденцы, а не, скажем, шоколадные конфеты): при растворении их во рту выделяется слюна и глотательные движения происходят совершенно автоматически.
Почему нельзя облегчить жизнь пассажирам и поддерживать давление, соответствующее уровню моря? Это связано с прочностью материалов фюзеляжа. Один из первых пассажирских самолетов с герметичной кабиной — De Havilland Comet — наддувался почти до нормального атмосферного давления. Однако через некоторое время последовала череда необъяснимых аварий — 4 самолета буквально развалились в воздухе. Один из них упал в Средиземное море, и когда спасатели подняли со дна обломки, оказалось, что самый большой фрагмент имел размеры всего около полуметра. Проведенные исследования показали, что все эти катастрофы произошли из-за «усталости» металла: напряжения, возникающие из-за разницы давлений внутри и снаружи фюзеляжа, накапливаются и со временем способны разрушить самолет.
Однако прогресс не стоит на месте, и чем новее самолет, тем более совершенные материалы в нем использованы и тем ближе давление в салоне к нормальному. А в новом Boeing 787, в конструкции которого широко используются высокопрочные композиционные материалы, давление обещают поддерживать на «уровне моря» в течение всего полета.
Горизонтальный полет
Наконец гаснут таблички «пристегните ремни» и самолет переходит в горизонтальный полет — наиболее безопасную часть путешествия. Самое время встать с кресла, размять ноги, зайти в туалет. Кстати, хотим развеять широко распространенный «туалетный» миф. Отходы в современных авиалайнерах вовсе не сбрасываются наружу. Они поступают в бак, из которого уже на земле выкачиваются специальной ассенизационной машиной. Поэтому кадр из фильма «Невероятные приключения итальянцев в России», когда паспорт, выброшенный в унитаз, прилипает снаружи к иллюминатору, — лишь выдумка сценариста.
Разумеется, нельзя и «выйти наружу». Обычные двери, через которые происходит посадка и высадка, в полете заблокированы. А двери аварийных выходов, открывающиеся внутрь, надежно удерживаются разницей давлений.
Управлением в горизонтальном полете, как правило, заведует автопилот. Да и вообще ручной режим пилотирования для современных самолетов крайне нехарактерен. Впрочем, называть его «ручным» тоже будет не совсем точно. Крайним (авиаторы не любят слово «последний») российским самолетом с настоящим ручным управлением был Ил-62: там механические тяги управления шли через весь самолет. В дальнейшем управление стало дистанционным, с использованием гидравлики, но линейная зависимость (то есть прямая пропорциональность) между углом отклонения штурвала и углом отклонения управляющих плоскостей сохранилась. При этом летчик сам решает, насколько нужно повернуть штурвал, чтобы, скажем, наклонить самолет на тот или иной угол. В самолетах последнего поколения уже нет штурвала как такового — лишь джойстик, наклоном которого задается угол отклонения непосредственно самолета, а все промежуточные вычисления выполняет компьютер.
Посадка
Вновь загораются таблички «Пристегните ремни», и самолет начинает снижаться. Впереди — самый опасный (согласно статистике) этап полета — посадка. Вот уже видны огни аэродрома… Самолет снижает скорость, для сохранения подъемной силы выдвигаются элементы механизации крыла — в общем, все как на взлете, только в обратном порядке. Негромкий гул, самолет начинает легонько трясти — это выпущенное шасси создает нестабильность обтекания.
Вместе с шасси выдвигаются и автоматически зажигаются фары (обычно они установлены на стойках шасси). Казалось бы, зачем самолету фары? Авиаторы в шутку отвечают на этот вопрос так: «Чтобы пилот видел, куда лететь!» И хотя, разумеется, фары используются при посадке и рулежке, на самом деле основная их задача — отпугивать птиц. При попадании птицы в двигатель последний, скорее всего, выйдет из строя, и это может вызвать даже падение самолета. Поэтому птицы — серьезная опасность: по данным ИКАО (Международной организации гражданской авиации), столкновения птиц с самолетами ежегодно наносит ущерб около $1 млрд. Поэтому с птицами на аэродромах идет бескомпромиссная борьба: устанавливается аппаратура для отпугивания, специальные орнитологические службы занимаются отстрелом, в некоторых аэропортах (например, в Домодедово) даже используют специально обученных ловчих птиц. Этой же цели служат нарисованные на коках (обтекателях) вентиляторов двигателей белые «запятые» — при вращении они создают отпугивающий «мигающий» эффект: птицы принимают его за глаза хищника (как и фары).
Кроме фар самолет несет на себе аэронавигационные огни — для обозначения траектории полета и предотвращения опасного сближения с другими самолетами: на правом крыле — зеленый, на левом — красный, а на киле — белый. Запомнить такое расположение просто — летчики шутят, что существует мнемоническое правило: «Справа от опытного командира сидит зеленый второй пилот». Кроме того, на фюзеляже и крыльях располагаются красные или белые проблесковые световые маяки. А в последнее время авиакомпании стали при заходе на посадку подсвечивать и киль самолета — во‑первых, улучшается видимость (для других самолетов), а во-вторых, какая-никакая реклама.
И вот наконец колеса касаются полосы. Легкий дымок в первый момент сопровождает их переход от покоя к быстрому вращению. В этот момент пассажиры обычно аплодируют. Однако радоваться рано: самолет все еще двигается со скоростью около 250 км/ч, и ему нужно погасить эту скорость до того, как 2−2,5-километровая полоса закончится. Да и вообще, авиаторы — народ суеверный, и до завершения полета вряд ли уместно проявлять какие-то эмоции (лучше поблагодарить бортпроводников при выходе из самолета). Кстати, аплодисменты могут быть излишни еще по одной причине: при посадке пилот может и вовсе не участвовать в управлении! Современные авиалайнеры допускают полностью автоматическую посадку при нулевой видимости и автоматическое заруливание к терминалу (в аэропортах категории IIIC согласно стандартам ИКАО). Правда, в России таких аэропортов пока нет. Определить, кто посадил самолет, довольно просто. Очень мягкая посадка — характерный признак ручного управления: пилот аккуратно «притирает» самолет к земле. Автоматическая посадка — более жесткая, потому что автопилот должен просто уложиться в допуски по максимальной вертикальной скорости.
Чтобы затормозить, самолет оснащен сразу несколькими системами. Первая — это воздушные тормоза — аэродинамические щитки, которые самолет «распушает» для увеличения сопротивления. Вторая — реверс двигателей (хотя, например, на Як-42 его нет). Третья система — собственно колесные тормоза. Впрочем, были и более экзотические варианты: на некоторых старых самолетах (например, Ту-134 первых серий) использовались даже тормозные парашюты.
Колесные тормоза на старых пассажирских самолетах — колодочные (автомобилисты назвали бы их барабанными), а на новых — дисковые (на самых новых моделях используются даже диски из композиционных материалов, как в Формуле-1), с гидравлическим приводом. Причем шасси в обязательном порядке оснащается антиблокировочной системой ABS. Собственно, в автомобиль эта система пришла из авиации — для самолета неравномерное торможение чревато заносом и сходом с посадочной полосы.
К шинам и корду самолетных колес, в отличие от автомобильных, предъявляются повышенные прочностные требования. Кроме того, на стойках шины ставят обычно парами, чтобы разрыв или прокол одной не привел к аварийной ситуации. Шины самолета бескамерные, пневматические (с давлением 6−8 атмосфер) и нешипованные (даже зимой полосу чистят, так что необходимости в шипах нет).
Передняя стойка рулевая и управляется педалями. При этом поворачивается не вся стойка, а только нижняя ее часть — само колесо. Правда, такое управление используется только в процессе рулежки. В полете педали ведают рулем направления, расположенным на киле самолета.
Безопасность полетов
Современные реактивные авиалайнеры летают на достаточно больших высотах, и пассажиры не слишком часто жалуются на воздушные ямы (атмосферные неоднородности встречаются в основном при наборе высоты и снижении — на этих этапах пристегиваться ремнями обязательно). Однако иногда, в тропиках или при пересечении границы суша/океан, самолет даже в горизонтальном полете может попасть в сильный нисходящий поток и за несколько секунд потерять 3−4 км высоты. Такие «ямы» могут сильно травмировать пассажиров, и поэтому рекомендуется не расстегивать ремни лишний раз, даже когда таблички «пристегнитесь» погашены. Еще одну серьезную опасность представляют для самолета грозовые фронты. Каждый авиалайнер оснащен метеолокатором, способным обнаружить колебания плотности воздуха по курсу. Полет через грозу чреват для самолета попаданиями молний, что может привести даже к образованию в кабине шаровых молний или разрушению обтекателей антенн. Кроме того, при полете через грозовой фронт на самолете накапливается статическое электричество. Правда, от этого фактора защищают небольшие метелки на концах крыльев, через которые заряд стекает с самолета. Во всяком случае, теперь нам понятно, почему ведьмы летают именно на метлах — видимо, статический заряд для них тоже неприятен… (Некоторые эксперты высказывают мнение, что причина этого в другом: просто ведьмы используют ионный двигатель.)
Велика ли для самолетов вероятность столкновения с другим воздушным судном? Самый надежный способ предотвращения опасного сближения — правильная работа диспетчера, а для подстраховки используется система TCAS, наличие которой при полетах в Европу обязательно. Это небольшой экран на приборной панели, на котором отображаются метки находящихся поблизости самолетов. В случае опасного сближения система TCAS сама «разводит» борты, выдавая пилотам сигнал тревоги и указание (в том числе и речевое) на подъем высоты или снижение. Срабатывание TCAS имеет приоритет над указаниями диспетчера: именно этот ключевой момент стал причиной катастрофы над Боденским озером — башкирский экипаж начал снижение по команде диспетчера, вопреки сигналу TCAS «Climb, climb!». Тем не менее от визуального способа тоже никто не собирается отказываться: аэронавигационные огни и маяки — вещь достаточно дешевая, а шансов добавляет. К тому же огни полезны и при рулежках, интенсивность которых в больших аэропортах весьма велика. Правда, рулежки регулируются диспетчерами, но по сторонам смотреть тоже не мешает.
Если часть полета проходит над морем, под каждым креслом в авиалайнере обязательно находится спасательный жилет, и стюардессы перед полетом объясняют, как его использовать. Таковы международные правила. На самом деле это скорее историческая традиция и средство успокоения нервов — времена, когда самолеты могли безопасно сесть на воду, остались в далеком прошлом. Скорости современных самолетов таковы, что вероятность для самолета сесть на водную поверхность целым гораздо ниже, чем при посадке на брюхо на поле. В частности, одним из важных факторов является то, что на однородной поверхности воды нет визуальных ориентиров, по которым можно было бы определить высоту и вертикальную скорость (попросту говоря, глазу не за что зацепиться).
Почему же «для успокоения нервов» под кресла не кладут парашюты? Дело в том, что воспользоваться ими — выпрыгнуть из самолета при воздушной скорости (по давлению) около 400−500 км/ч — попросту невозможно. Один известный авиаконструктор даже выразил мнение относительно всех этих систем: «Единственным средством спасения современного пассажирского самолета является нормальное завершение полета на аэродроме, и задача конструкторов — в том, чтобы это средство работало лучше всего». Именно на этом и концентрируют свои усилия конструкторы современных пассажирских самолетов, и в итоге увеличение надежности оказывается дешевле различных катапульт и парашютов. Во всяком случае, несмотря на все «страшилки», воздушный транспорт сегодня считается самым безопасным: статистика утверждает, что вероятность попасть в автомобильную аварию по дороге в аэропорт намного выше, чем стать жертвой авиакатастрофы.
