Для чего нужен хвост самолету
Как устроен самолет?
Планер состоит из крыла, фюзеляжа, оперения (стабилизатор и киль) и шасси. Сюда же относят и особый отсек, который часто выходит за пределы крыла или фюзеляжа и предназначается для установки двигателя. Этот отсек называется мотогондолой.
Крыло
Крыло — это собственно тот элемент конструкции, который помогает самолету взлететь. Сила, поднимающая самолет в воздух, образуется за счет разности давлений на нижнюю и верхнюю поверхности его крыла. А эта разность возникает из-за того, что длина верхнего профиля крыла больше, чем длина нижнего, и за равный промежуток времени верхнему потоку приходится преодолевать большее расстояние, чем нижнему. Верхний поток как бы «растягивается», становиться разреженным, и плотность его уменьшается. При уменьшении плотности верхнего потока уменьшается и сила, давящая на верхнюю часть крыла. Сила же, давящая на нижнюю часть крыла, по-прежнему остается большой, поэтому крыло как бы выталкивает вверх. Сила, возникающая за счет разности сил, давящих на нижнюю и верхнюю часть крыла, называется подъемной силой.
Величина этой силы зависит от очень многих факторов, начиная от площади крыла и заканчивая его профилем. Линия, которая соединяет две точки крыла, находящиеся на наибольшем удалении друг от друга, называется хордой крыла. Хорда крыла образует с потоком воздушных частиц, направленных навстречу крылу, особый угол — угол атаки. Его величина в значительной степени влияет на подъемную силу. Чем она больше, тем выше подъемная сила.
Фюзеляж
Тело самолета без крыла, оперения, мотогондолы и шасси называется фюзеляжем. Внутри него находятся экипаж самолета, его оборудование, грузовой или пассажирский отсеки — иными словами, все, что должно подниматься и переноситься на крыле.
Бывают, впрочем, и фюзеляжи, размещенные внутри самого крыла. Такая конструкция называется летающим крылом. Чаще всего фюзеляж представляет собой тело вращения, имеющее осесимметричную форму, которая позволяет достичь наименьшего веса и минимального сопротивления воздушному трению. Конструктивно фюзеляж представляет собой скелет из ребер, обтянутых снаружи тонкостенной оболочкой — обшивкой. На языке науки такая форма называется коробчатой балкой, а вся конструкция — балочной.
Оперение
Горизонтальное оперение состоит из неподвижного стабилизатора — двух плоских «крылышек», размещенных чаще всего в хвостовой части, и шарнирно подвешенного к нему руля высоты.
Вертикальное оперение обеспечивает машине устойчивость и неподвижность в поперечном направлении, то есть относительно ее продольной оси. Иначе говоря, оно необходимо, чтобы самолет не «завалился» в полете на крыло, как это произошло с первой машиной Можайского. Вертикальное оперение шарнирно, то есть подвижно, состоит из киля и подвешенного к нему руля направления, который позволяет изменить направление движения машины в воздухе.
Шасси
Еще один важный элемент конструкции любого самолета — шасси. Оно служит для передвижения аэроплана по земле или воде при рулении, взлете и посадке.
Что касается шасси велосипедного типа, то одна главная опора находится в передней части фюзеляжа, вторая — в задней, а две вспомогательные крепятся обычно на крыльях. Схема расположения лыжного шасси идентична, с той лишь разницей, что вместо колес используются лыжи. А вот с поплавковым шасси все немного по-другому.
Существуют следующие типы гидросамолетов: поплавковые, летающие лодки и самолеты-амфибии.
У поплавковых самолетов две основных схемы расположения шасси: первая — два основных поплавка крепятся по бокам фюзеляжа, вторая — основной поплавок крепится к фюзеляжу, а два вспомогательных — к крыльям.
У летающей лодки роль основного поплавка выполняет сам фюзеляж, имеющий форму лодки, а вспомогательные поплавки крепятся к крыльям.
Самолет-амфибия — это та же летающая лодка, но кроме поплавкового шасси у нее есть убирающееся колесное шасси.
Рассмотрим устройство колесного шасси более подробно.
Шасси современного самолета состоит из:
Для достижения хороших летных характеристик у большинства самолетов шасси после взлета убираются в фюзеляж либо крыло. Исключение составляют небольшие и тихоходные машины. Но даже неубирающиеся шасси закрывают обтекателями для снижения аэродинамического сопротивления.
Сердце самолета. Виды авиационных двигателей
Двигатель нужен, чтобы поднять самолет в воздух и удерживать его в небе, создавая подъемную силу. Его с полным правом можно назвать сердцем машины.
Все авиационные двигатели делятся на воздушные и ракетные. Первым для приготовления рабочей смеси необходим атмосферный воздух, то есть действовать они могут только в земных условиях. Все требуемое для работы ракетных двигателей имеет на своем борту сам летательный аппарат. Это значит, что работать они могут и в безвоздушном пространстве.
Поршневой двигатель
Поршневой двигатель — это первый тип двигателя, который начали применять на воздушных судах, не считая, конечно, малоуспешных попыток взлететь с помощью парового мотора. Топливом для поршневого двигателя служит бензин. Полученная на его бензина рабочая смесь (воздух + бензин) подается в корпус цилиндра, где за счет системы зажигания воспламеняется и приводит в движение поршень.
Поршень через шатун, закрепленный подвижно внутри него, воздействует на вал, имеющий особую форму, составленную из многочисленных колен, и потому называемый коленчатым. Коленвал за счет воздействия поршня начинает вращаться.
Вал приводится во вращение через передаточный механизм. Это вращение передается тому самому винту, который заставляет самолет, разбежавшись, подняться над полем аэродрома. Вращаясь, винт создает тягу. Чем мощнее двигатель, тем больше эта тяга.
Самый простой способ повысить мощность двигателя — увеличить число цилиндров. Поэтому конструкторы все время пытались создать как можно более компактные двигатели с максимальным количеством цилиндров.
Сначала авиационные двигатели были рядными (цилиндры располагались в один ряд). Но рядные двигатели, в которых больше шести цилиндров, оказались трудными в изготовлении и слишком длинными для самолетов. Поэтому придумали V-образные 8- и 12-цилиндровые двигатели. Для сообщения винту как можно большей силы должно быть достаточно много поршней. Например, на двигателях «Мерлин» британской компании «Роллс-Ройс», выпускаемых до и после войны, их было 12. Для максимальной компактности цилиндры устанавливали под углом друг к другу, наподобие латинской буквы V. Двигатели, у которых цилиндры с поршнями располагаются таким образом, называются V-образными.
Однако мотор с наибольшим числом цилиндров можно получить, если разместить их вокруг коленчатого вала наподобие звезды. Двигатели с таким расположением цилиндров называются звездообразными. Количество цилиндров в них доходит до 24. И хотя такие двигатели получались существенно мощнее V-образных, это частично компенсировалось их огромным лобовым сопротивлением, так как площадь фронтального сечения звездообразного двигателя была гораздо большей по сравнению с V-образными. Поэтому во времена поршневой авиации активно применялись и тот и другой типы двигателей.
Турбовинтовой двигатель
Увеличение числа цилиндров, вращающих коленчатый вал, неизбежно ведет к увеличению массы мотора и, соответственно, ухудшению летных характеристик машины. Конструкторы решили эту задачу, разработав турбовинтовой двигатель, который при одинаковой с поршневым двигателем массе выдает гораздо большую мощность. Однако по сравнению с поршневым мотором он неэкономичен и применяется только там, где нужно поднимать в воздух значительный вес или где требуются более высокие скорости. В турбовинтовых двигателях винт приводится во вращение с помощью особого органа — турбины.
Воздушный поток, набегающий в полете на двигатель, попадает в компрессор, где происходит его сжатие. Сжатый воздух поступает в камеру сгорания, куда одновременно впрыскивается топливо. Воздух и топливо образуют специальную топливовоздушную смесь, которая, сгорая в камере, выпускает горячие газы, воздействующие на турбину. Она приходит во вращение и через редуктор приводит в движение воздушный винт.
Турбовинтовой двигатель проигрывает поршневому в экономичности, но превосходит его по мощности.
Турбореактивный двигатель
Данный двигатель по своему устройству напоминает турбовинтовой. Однако если у последнего подъемная сила создается за счет вращения воздушного винта, то у турбореактивного двигателя — посредством выходящей из сопла газовой струи.
Турбореактивный двигатель состоит из тех же частей, что и турбовинтовой: входного устройства, куда поступает встречный воздух; компрессора, где он сжимается; камеры сгорания, куда впрыскиваются частицы топлива и где образуется воздушная смесь.
Горячие газы приводят во вращение газовую турбину, а затем, вырываясь с огромной скоростью из сопла, создают тяговую силу. Такие двигатели позволяют получать большую мощность и скорость, чем турбовинтовые, но в три-четыре раза проигрывают им в экономичности.
Чтобы повысить экономичность, был изобретен двухконтурный турбореактивный двигатель, который теперь повсеместно применяется в пассажирской и транспортной авиации.
Реактивный прямоточный двигатель
В этом двигателе встречный воздух, поступающий во входное устройство, затормаживается специальным рабочим телом, что приводит к созданию в камере сгорания большого давления. Через форсунки туда же впрыскивается и топливо, которое нагревает воздух в камере. Заканчивается камера сгорания расширяющимся соплом, вырываясь из которого, воздух создает тяговую силу.
Такие двигатели подразделяются на дозвуковые, сверхзвуковые и гиперзвуковые, служащие для создания скоростей, которые в разы превосходят скорость звука. Эти двигатели широко используются в военной авиации.
Системы бортового оборудования
Все, что обеспечивает жизнь машины в воздухе и правильность ее поведения в полете — управляемость, безопасность, надлежащие условия для пассажиров и экипажа, исправное выполнение специальных функций, для которых, собственно, машина и создавалась, — называют системами бортового оборудования.
В 1970-х годах, когда на воздушные суда начали все шире проникать электронные устройства, для этих систем появился термин «авионика», совместивший в себе понятия «авиация» и «электроника». Оборудование летательных аппаратов подразделяют на собственно авиационное, радиоэлектронное и авиационное вооружение (для военных машин).
Система энергоснабжения обеспечивает электроэнергией все системы и аппараты машины, питаемые от электричества. В нее входят в первую очередь авиационные генераторы, отличающиеся от аналогичных наземных устройств меньшими размерами и весом.
Затем — преобразователи тока, изменяющие его род и характеристики при подаче к электрическим аппаратам. Аварийными источниками питания, которые применяются при выходе из строя основных, служат аккумуляторные батареи.
Наконец, сами электрические провода и коробки для их разветвления, а также разного рода реле, включающие и выключающие в нужный момент то или иное электрическое устройство.
Светотехническое оборудование самолета подразделяется на внешнее и внутреннее. Первое устанавливается на крыле, фюзеляже, хвостовом оперении. Оно служит для предотвращения столкновения с другими машинами, освещения взлетно-посадочной полосы, подсветки опознавательных знаков на борту и прочее. На консолях крыла, носу и хвосте находятся аэронавигационные огни, обозначающие габарит машины в темноте.
Внутреннее освещение применяется в самом самолете — в кабине пилотов, пассажирских отсеках. Оно же используется для подсветки приборных досок.
К приборному оборудованию самолета относятся устройства, осуществляющие измерения условий полета: атмосферное давление за бортом и высоту машины над землей, скорость полета и число Маха (то есть отношение скорости самолета к скорости звука), скорость ветра за бортом, температуру воздуха и прочее. Все приборы, контролирующие эти показатели, называют аэрометрическими.
Отдельная приборная система следит за работой силовых установок: проверяет температуру и давление в рабочих камерах двигателей, предупреждает о сбоях в управляющих системах. Специальные пилотажно-навигационные приборы сверяют движение машины с заданным курсом.
К авиационному оборудованию относят и средства объективного контроля, следящие как за оборудованием машины, так и за поведением ее экипажа, причем делающие это независимо от него. Такие средства, называемые черными ящиками, нужны для выяснения причин аварий. В эту же группу входят и всем известные автопилоты — средства, позволяющие вести машину по заданному курсу в автоматическом режиме. Система предупреждения о столкновении «обозревает» пространство вокруг машины, передает сигналы встречным воздушным судам, сообщает о появлении других машин своему пилоту.
П.М.Стефановский. «Триста неизвестных»
Нужен ли самолету хвост?
Этот летательный аппарат все работники НИИ ВВС называли «курицей». Кто дал ему такое прозвище — неизвестно. Однако оно оказалось довольно точным. Слово «самолет» к нему никак не подходило — аппарат не летал. Михаил Александрович Нюхтиков совершал на нем лишь рулежки и подскоки.
Официально «курица летчика Нюхтикова» именовалась ДБЛК-2. Куцый, неказистый самолет не имел хвоста. Сконструировал его один из видных инженеров ЦАГИ — профессор Виктор Николаевич Беляев. В результате длительных расчетов, многочисленных исследований и продувок аналогичной модели планера в аэродинамической трубе профессор пришел к выводу — самолет может летать без столь привычного хвоста и при этом обретет более высокие аэродинамические качества. Он и построил такую машину — двухмоторный бомбардировщик— летающее крыло (ДБЛК).
Силовая установка ДБЛК-2 состояла из двух очень мощных моторов того времени — М-87, по 1050 лошадиных сил каждый. На самолете имелось много оригинальных конструкторских новинок. Крыло тонкое, с большим удлинением. В плане оно напоминало трапецию с резким сужением на консолях. Передняя кромка крыла не прямая, а со стреловидным отклонением, только не назад, как было принято в самолетостроении, а вперед. В центральной части задней кромки крыла возвышался высокий киль. На его верхней трети располагался руль глубины без стабилизатора. Руль поворота находился сверху руля глубины и позади киля. Слишком большая площадь оперения кое-кого пугала, но оказалось, что рассчитана она удачно: плечо получилось ничтожным.
В довершение всего на самолете совершенно отсутствовал. фюзеляж. Рабочие места находились в моторных гондолах: слева — пилотская, справа — штурманская. Стрелки располагались в конусообразных окончаниях мотогондол. У каждого из них было по два пулемета с круговым обстрелом.
Испытателям института уже приходилось иметь дело с необычными самолетами. Но такого, как этот, они еще не встречали.
Михаил Нюхтиков, ведущий испытатель ДБЛК-2, технически грамотный, одаренный летчик, любил подтрунивать над своим патроном профессором Беляевым. Однажды он заявил, что в авиации появился новый, доселе неведомый вид. конструкторов-фантастов. Только они заставляют нас летать не в воображении, а на самом деле.
К ДБЛК-2 мы отнеслись с опаской. Даже Нюхтиков. Он рулил, делал разбеги и подскоки, но взлетать не решался. Испытатель выявил ряд существенных недостатков самолета и потребовал переделок. Профессор Беляев, уверенный в непогрешимости своих расчетов, горячо возражал. Примирить их было невозможно, и командование НИИ ВВС назначило специальную комиссию, в которую вошли наиболее опытные летчики.
Перед нами поставили задачу определить целесообразность переделок, требуемых Нюхтиковым. «Поскольку члены комиссии проверяли рекомендации Нюхтикова не в воздухе, а на рулежках и подскоках, их работу остряки нарекли «обрулом курицы».
Комиссия пришла к тем же выводам, что и Михаил Александрович Нюхтиков. В переделке нуждались и органы управления самолета, и система амортизации шасси. С последним требованием не соглашался лишь инженер-летчик А. И. Филин. Он утверждал, что шасси выполнены отлично. Свое особое мнение член комиссии решил тут же подтвердить на практике. Управляемый им самолет отделился от земли, сделал несколько гигантских козлов и. сломал левую стойку шасси. Потом Александру Ивановичу пришлось восстанавливать в глазах товарищей и начальников свой резко пошатнувшийся авторитет.
Однако Филин этим полетом принес и некоторую пользу делу. Ремонт сломанной стойки затянулся, и у конструктора оказалось достаточно времени на выполнение рекомендованных нами переделок.
По окончании всех работ Михаил Александрович снова запустил моторы и вырулил самолет на полосу. Заводские самолетостроители и институтские ремонтники, как всегда, столпились на краю летного поля. «Курица» начала делать всем надоевшие скачки. Один из них почему-то сильно затянулся. Самолет поравнялся с верхушками росших невдалеке деревьев.
— Неужто наконец решился? — заволновались возбужденные зрители.
Решился! Самолет уверенно набирал высоту. Поднявшись метров на сто пятьдесят, он сделал плавный разворот и, подгоняемый попутным ветром, благополучно приземлился.
Неожиданный для всех взлет «курицы» Нюхтикова кардинально изменил ее дальнейшую судьбу. Ведь руководство ВВС смотрело на ДБЛК-2 как на неудачный эксперимент талантливого инженера. У кого не бывает ошибок! В тот осенний день, когда самолет поднялся в воздух, в Москве уже готовилось решение о прекращении его испытаний.
Командование института потребовало от летчика-нарушителя подробнейшего отчета в содеянном. Погода стояла явно нелетная — низкая облачность, сильная дымка. Разрешения на полет Нюхтиков ни от кого не получал.
Михаил Александрович дал такое объяснение. Во время подскоков — они же не запрещались — старался выяснить поведение машины при возрастании скорости. Увлекся. И вдруг заметил, что для пробега полосы не хватит. Не ломать же опять самолет. Попробовал перевести его в набор высоты. «Курица» послушно пошла вверх. Поднялся метров на сто пятьдесят. Одумался — горизонтальной видимости нет, облачность низкая. Выполнил разворот на 180 градусов и пошел на посадку. Сел.
Нюхтикову сделали соответствующее внушение, о совершившемся факте доложили в Москву. Оттуда поступило распоряжение продолжать испытания.
Михаил Александрович летал много, с увлечением. Не раз и мне доводилось подниматься на ДБЛК-2. По технике пилотирования он мало чем отличался от обычных самолетов. Был несколько неустойчив в путевом отношении лишь на разбеге и пробеге: сказывалась короткая база между колесами шасси и костылем.
Окрыленный конструктор внимательно прислушивался к каждому замечанию летчиков, охотно шел на переделки и усовершенствования конструкции. Испытания завершились успешно. ДБЛК-2 показал хорошие летные качества, намного лучшие, нежели у находившегося на вооружении бомбардировщика с такими же моторами. Единственно, что помешало самолету Беляева пойти в серию, — это недостаточность обзора у летчика и штурмана при выходе на цель. Они находились за мотогондолами и впереди себя почти ничего не видели.
ДБЛК-2 явился первой попыткой создания боевого самолета принципиально новой конструкции. И этот эксперимент удался.
Copyright © 1998-2021 =SB=
© Все права на фотографии и информацию принадлежат их авторам.
© All rights on the images and information reserved to their authors.
Почему лучше доплатить за места в «хвосте» самолёта, и Зачем стюардессы всегда берут в полёт кеды
Получайте на почту один раз в сутки одну самую читаемую статью. Присоединяйтесь к нам в Facebook и ВКонтакте.
Наши бабушки и дедушки даже представить не могли, что авиаперелёты станут доступны каждому, а попасть на противоположный конец света можно будет за каких-то 12-14 часов. Когда некоторые авиабилеты стоят дешевле, чем ужин в хорошем ресторане, то мир становится как-то меньше и уютнее. Но подняться в небо – это вам не в метро спуститься. Тут есть свои нюансы. Почему лучше брать билеты поближе к «хвосту» и всегда лететь в кедах, разбираем в этом обзоре.
Как бы нас ни пугали фильмы-катастрофы про крушения, заложников и прочих инопланетян, статистически самым опасным видом транспорта является вовсе не самолёт. А обыкновенный автомобиль. И, всё же, перспектива непредвиденных ситуаций в небе пугает гораздо сильнее. Чтобы даже в случае самого экстремального ЧП повысить свои шансы на выживание, никогда не брезгуйте вот этими советам от бортэкипажа. Они могут стать по-настоящему спасительными.
1. Старайтесь выбирать места за крыльями самолёта
Эксперты научно-популярного издания Popular Mechanics проанализировали 20 крупных крушений пассажирских авиалайнеров. И вывели любопытную закономерность: у тех, кто сидит в задней части самолёта (за крыльями), шансы на выживание составляют 69%. А вот у пассажиров спереди, включая бизнес-класс – всего лишь 49%. Ещё одна причина не тратить лишнее на «шикарные» билеты.
2. Обувайтесь правильно
Что в переводе с профессионального значит: никаких каблуков или вьетнамок. Первые могут стать причиной дополнительного травматизма во время всеобщей паники (не говоря уже о том, что шпильки + перепады давления = опасное сочетание для вен и сосудов), а вторые значительно снижают вашу скорость и мобильность. Идеальный и самый безопасный выбор для полёта – кроссовки или кеды. Да и сосуды на ногах точно скажут «спасибо».
3. Никакой синтетики
Даже выбор одежды перед полётом может оказаться фатальным. Согласно статистике, 68% травм после аварии самолёта случаются из-за возгорания. Именно по этой причине никогда не надевайте в дорогу синтетику (нейлон, акрил, полиэстер) – она легко воспламеняется. Вместо этого отдайте предпочтение натуральным тканям: льну, шерсти и шёлку.
4. Надевайте кислородную маску сразу же
Не ждите и не раздумывайте: резкое снижение уровня кислорода во время аварийной посадки может привести к обмороку уже через каких-то 20 секунд. Так что действовать нужно быстро.
5. В случае резкого снижения обхватите колени руками и прижмите к ним голову
И, естественно, не забудьте пристегнуть ремень безопасности. Эта позиция защищает голову и внутренние органы. Именно благодаря ей спаслись дюжины людей во время крушения Боинга в 2015-ом.
6. Забудьте о багаже
В случае чрезвычайной ситуации последнее, что должно вас беспокоить – это багаж. Забудьте о рюкзаке или чемодане сверху: спасайте единственную ценность – вашу жизнь.
Пускай каждый полёт будет безопасным и всегда заканчивается хорошо. А на всякий случай узнайте ещё, что значат «треугольники» в салоне самолёта и почему лучше выбирать места поближе к ним.
Понравилась статья? Тогда поддержи нас, жми: