Загальний пристрій літака

Лабораторна робота № 4. Пристрій літака

4.1. Загальний пристрій літака

Сучасний повітряний лайнер - це складна система, для створення якої використані новітні досягнення будівельної механіки, високих технологій, радіоелектроніки, кібернетики. Тому спочатку краще познайомитися з пристроєм більш простий машини - одномісного спортивного літака (рис. 2) типу моноплан, тобто з одним крилом.

Основа конструкції - фюзеляж, або корпус, який з'єднує всі частини машини. У його тісних відсіках збожеволіє обладнання: радіостанція, акумулятори, пілотажно-навігаційні прилади, часто - баки для пального та мастила.

У польоті підйомну силу, що підтримує машину в повітрі, створює крило. У крила нижня поверхня плоска, а верхня опукла, тому повітря обтікає верхню поверхню з більшою швидкістю, ніж нижню. Над крилом виникає область зниженого тиску, яка «тягне» крило, а разом з ним і весь літак вгору. Так виникає підйомна сила. Збирають крило (рис. 1) з лонжеронів 5 (основних поздовжніх несучих балок), стрингерів 6 (поздовжніх елементів), нервюр 7 (поперечних елементів) і обшивки.

Мал. 1. Схема крила:
1 - елерон; 2 - двохщілистими закрилків; 3 - гальмівний щиток;
4 - вузли кріплення крила; 5 - лонжерон; 6 - стрінгер; 7 - нервюра;
8 - предкрилок; 9 - обшивка

До нижньої частини фюзеляжу (див. Рис. 2) кріпиться центроплан 2 (середня частина крила), а вже до центроплану - права і ліва консолі 3 (окремі частини крила), або несучі площини. Крило зазвичай нерухомо закріплюється на фюзеляжі, але іноді може повертатися щодо поперечної осі літака (наприклад, у літаків вертикального зльоту і посадки) або змінювати конфігурацію (стреловидность, розмах).

На задній кромці крила знаходяться елерони 4 - невеликі рухливі площині, за допомогою яких льотчик регулює крен машини (тому елерони іноді називають кермом крену). Якщо ручку управління перевести вліво, лівий елерон підніметься, правий опуститься, і літак накренився вліво. Якщо ручку перевести вправо, правий елерон підніметься, лівий опуститься, і машина накренився вправо.

На крилі (див. Рис. 1) розташовані щитки 3 і закрилки 2. Це відхиляються вниз поверхні, які призначені для підвищення стійкості і керованості машини під час зльоту і приземлення. При зльоті їх випускають на невеликий кут, а при посадці (щоб зменшити швидкість) - повністю.

Повітряний гвинт 6 (рис. 2), або пропелер (англ. Propeller, від лат. Propello - «жену», «штовхаю вперед»), обертається двигуном літака. Гвинт захоплює повітря і відкидає його назад, створюючи тягу, що штовхає машину вперед. На крилі при русі виникає підйомна сила. Число оборотів двигуна пілот регулює в залежності від режиму польоту.

У хвостовій частині фюзеляжу размешаются кіль 7, кермо повороту 9, стабілізатор 8 і кермо висоти 10. Всі разом ці елементи складають хвостове оперення. Воно потрібне, щоб літак був стійкий у польоті - НЕ куняв, що не завалювався вправо-вліво, чи не просідав на хвіст. До певної міри хвостове оперення можна порівняти з вагами. Поклав в потрібний момент потрібну гирьку - і шальки терезів зрівноважилися. Тільки у льотчика такими «гирями» служать керма, за допомогою яких він змінює величину аеродинамічних сил, що впливають на оперення.

Кермо повороту відхиляють ножними педалями. «Дав праву ногу» - кермо відхилився вправо, і літак розвернувся в ту ж сторону. «Дав ліву ногу» - літак повернув вліво.

Кермо висоти іноді ще називають кермом глибини. Коли ручка управління «взята на себе», кермо відхиляється вгору, і літак задирає ніс. Якщо ж «віддана від себе», кермо відхилений вниз, і літак опускається. Крутий спуск називається пікіруванням, пологий - плануванням.

На елеронах, кермі висоти і кермі повороту у більшості літаків розташовані маленькі відхиляються площині, іменовані триммерами (див. Рис. 3). Тример застосовується на сталих режимах польоту для утримання керма у відхиленому стані тривалий час.

Мал. 2. Конструкція спортивного літака:
1 - фюзеляж; 2 - центроплан; 3 - крило; 4 - елерон; 5 - мотор;
6 - повітряний гвинт; 7 - кіль; 8 - стабілізатор;
9 - кермо повороту; 10 - кермо висоти; 11 - кабіна;
12 - шасі; 13 - кабіна в розрізі з приладовим щитком

Самі органи управління (ручка, педалі, важіль управління двигуном) і прилади знаходяться в кабіні льотчика. Зверху кабіна закрита відкидається прозорим ковпаком, який прийнято називати ліхтарем.

І нарешті, літак не може обійтися без шасі (фр. Chassis, від лат. Capsa - «ящик»): на ньому літак розбігається при зльоті, котиться після приземлення, пересувається по аеродрому. У польоті шасі створює аеродинамічний опір - знижує швидкість. Тому практично всі сучасні літаки будують з шасі. В повітрі колеса і стійки втягуються в особливі відсіки - купола, розташовані усередині фюзеляжу або центроплана, іноді - крила (див. Рис. 5). Вага конструкції шасі становить близько 4 - 7% ваги літака.

Всі елементи спортивного літака, представлені на малюнку, є і в повітряних лайнерах (рис. 5), і на сучасних винищувачах (рис. 3). Це основні елементи пристрою будь-якого літака. Правда, на багатьох сучасних великих машинах немає повітряного гвинта, оскільки на них використовуються турбореактивні двигуни (вивчатимуться в лабораторній роботі № 5).

Мал. 3. Схема літака МіГ-15

Мал. 4. крісла катапульти

Мал. 5. Турбореактивний пасажирський літак:

фюзеляж. 1 - фюзеляж; 2 - обтічник радіолокатора; 3 - ліхтар кабіни екіпажу;

крило. 4 - центроплан; 5 - окремих частин крила (ОЧК); 6 - предкрилки; 7 - елерон;

8 - триммер елерона; 9 - закрилки; 10 - щитки;

вертикальне оперення. 11 - кіль; 12 - кермо повороту; 13 - триммер керма повороту;

горизонтальне оперення. 14 - стабілізатор; 15 - кермо висоти;

16 - триммер керма висоти;

шасі. 17 - передня стійка шасі; 18 - основна стійка шасі;

силова установка. 19 - двигуни; 20 - повітрозабірник

Отже, підіб'ємо підсумок. Основними частинами конструкції літака є:

Крило створює підйомну силу при русі літака. На крилі встановлюються елерон и (рулі крену) і елементи механізації крила (предкрилки, закрилки, щитки).

Фюзеляж служить для розміщення екіпажу, пасажирів, вантажів і устаткування. Конструктивно фюзеляж пов'язує між собою крило, оперення, іноді шасі і силову установку.

Шасі призначається для зльоту і посадки, а також для пересування літака по аеродрому. На літаках можуть встановлюватися колісні шасі, поплавки (на гідролітаках), лижі і гусениці (у літаків підвищеної прохідності). Шасі бувають забираються в польоті і не вбирається. Літаки з шасі, що забираються має менший лобовий опір, але важче і складніше по конструкції.

Оперення призначається для забезпечення стійкості, керованості і балансування літака в польоті.

4.2. класифікації літаків

1. За призначенням.

За призначенням розрізняють цивільні і військові літаки.

До цивільних літаків відносяться:

• транспортні (пасажирські, вантажопасажирські, вантажні),

• спортивні, рекордні (для встановлення рекордів швидкості, Швидкопідйомність, висоти, дальності польоту і т.п.), навчально-тренувальні,

• спеціального призначення (наприклад, для рятувальних робіт, телекеровані),

Мал. 6. Класифікація пасажирських літаків

Військові літаки призначені для ураження повітряних, наземних (морських) цілей або для виконання інших бойових завдань. Вони поділяються на:

- винищувачі - для ведення повітряного бою,

- бомбардувальники - для руйнування об'єктів в тилу противника і для бомбардування військ і укріплень,

2. По конструкції.

В основу класифікації літаків по конструкції покладені зовнішні ознаки:

• число і розташування крил,

• форма і розташування оперення,

Схематично класифікація літаків по конструкції показана на рис. 7.

Мал. 7. Основні типи літаків

Залежно від числа крил розрізняють:

- моноплан и - літаки з одним крилом,

- біплан и - літаки з двома крилами, що знаходяться одне над іншим,

- полутораплан - біплани, у яких одне з крил коротше іншого.

Біплани маневреність монопланів, але мають більшу лобове опір, що знижує швидкість польоту літака. Тому більшість сучасних літаків виконується за схемою моноплана.

Залежно від розташування крила щодо фюзеляжу моноплан и діляться на:

По розташуванню оперення розрізняють:

• літаки класичної схеми (оперення розміщується позаду крила) - рис. 8а,

• літаки типу «качка» (горизонтальне оперення розташовується попереду крила) - рис. 8б,

• літаки типу «бесхвостка» (оперення розміщується на крилі) - рис. 8в.

Мал. 8. Схеми розташування оперення

Класична схема літаків може бути:

- з однокільовим оперенням,

- з рознесеним вертикальним (многокілевим) оперенням,

- з V-подібним оперенням.

Залежно від типу шасі літаки поділяють на:

• амфібії (гідролітаки, обладнані колісними шасі).

За типом двигунів розрізняють літаки:

При виборі місця установки двигунів, їх числа і типу враховують:

- аеродинамічний опір, що створюється двигунами,

- розвертає, що виникає при відмові одного з двигунів,

- складність пристрою повітрозабірників,

- можливість обслуговування і заміни двигунів,

- рівень шуму в пасажирському салоні і т.п.

Залежно від швидкості польоту розрізняють літаки:

• дозвукові (швидкість літака відповідає числу Маха М <1),

• надзвукові (1 ≤ М <5),

• і гіперзвукові (М ≥ 5),

де V - швидкість набігаючого потоку (або швидкість тіла в потоці);

а - швидкість звуку в даному потоці.

Силова установка літака складається з:

• різних систем і пристроїв:

- систем запуску, мастила,

- систем всмоктування повітря, зміни напрямку тяги та ін.

4.3.Сістеми керування й устаткування літака

Системи управління літака поділяються на:

- основні - системи управління повітряними рулями (кермо висоти, кермо повороту, елерон - кермо крену),

- допоміжні - системи управління двигунами, триммерами рулів, шасі, гальмами, люками, дверима і т. п.

Управління літаком проводиться за допомогою штурвальної колонки або ручки управління, педалей, перемикачів і т. П. Розташованих в кабіні екіпажу. Для полегшення пілотування і підвищення безпеки польоту в систему управління можуть включатися автопілот и і бортові обчислювачі; управління робиться подвійним.

У системах управління літаків для зменшення зусиль щодо відхилення рулів застосовують гідравлічні, пневматичні або електричні підсилювачі (звані бустерами), а також пристрої сервокомпенсаціі (тобто допоміжні поверхні відносно невеликій площі, що розміщуються зазвичай на задній кромці основного повітряного керма, вони відхиляються в сторону , протилежну відхиленню повітряного керма; наприклад, тримери).

Управління літаком в разі, коли повітряні рулі неефективні (політ в сильно розрідженій атмосфері, на літаках вертикального зльоту і посадки), здійснюється газовими рулями (які по конструкції різноманітні: від пластин, що змінюють напрямок тяги газового потоку, до складного соплового апарату).

Устаткування літака включає:

• приладове, радіо- і електрообладнання,

• висотне, побутове та спеціальне обладнання,

• для військових літаків - також озброєння (гармати, ракети, авіаційні бомби) і

Приладове обладнання в залежності від призначення підрозділяється на:

- для контролю за роботою двигунів (манометри, витратоміри і т. п.),

- допоміжне (амперметри, вольтметри та ін.).

Електрообладнання літака забезпечує роботу приладів, засобів управління, радіо, системи пуску двигунів, освітлення. Радіоустаткування включає в себе:

- засоби радіозв'язку і радіонавігації,

- системи автоматичного зльоту і посадки.

Висотна обладнання служить для забезпечення безпеки і захисту людини при польоті на великих висотах (системи кондиціонування повітря, кисневого харчування та ін.).

Побутове обладнання забезпечує зручність розміщення пасажирів і екіпажу, їх комфорт.

До спеціального устаткування відносяться системи автоконтролю роботи обладнання і конструкції літака, аерофотозйомки, обладнання для перевезення хворих і поранених і т. П.

4.4. Літаки вертикального зльоту і посадки (СВВП) і

літаки короткого зльоту і посадки (СКВП).

Збільшення швидкостей польоту літаків призводить до зростання злітно-посадочних швидкостей, в результаті чого довжина злітно-посадкових смуг досягає декількох кілометрів. У зв'язку з цим створюються СКВП і СВВП.

СКВП мають при високій крейсерській швидкості (600-800 км / ч) довжину злітно-посадкової дистанції не більше 600-650 м. Скорочення злітно-посадкової дистанції в основному досягається:

* Застосуванням потужної механізації крила,

* Управлінням прикордонним шаром (шар газу, що утворюється у поверхні обтічного твердого тіла і має швидкість течії багато меншу, ніж швидкість набігаючого на тіло потоку),

* Використанням прискорювачів на злеті і пристроїв для гасіння швидкості при посадці,

* Відхиленням вектора тяги маршових (тобто основних) двигунів.

Вертикальний зліт і посадка СВВП забезпечуються спеціальними піднімальними двигунами, або відхиленням реактивних сопел, або поворотом основних двигунів, як правило, турбореактивних.

Типові схеми СВВП показані на рис. 9.

Мал. 9. Літаки вертикального зльоту і посадки

1. Назвати і коротко охарактеризувати основні частини конструкції літака.

2. Розповісти про силову конструкцію крила (рис.1).

3. Розповісти про елементи системи управління, розташовані на крилі (рис. 1 і 5).

4. Розповісти про хвостове оперення літака (рис. 3 і 5).

5. Розповісти, які бувають літаки по типу (рис. 8) і розташуванню оперення.

6. Розповісти, як кріпиться крило до фюзеляжу (за допомогою чого - показати на рис. 3 і 5 і про рухливість).

7. Які бувають літаки по числу і розташуванню крил?

8. Розповісти про фюзеляж літака (призначення, що знаходиться всередині, що таке ліхтар).

9. Розповісти які бувають літаки за типом двигунів і що враховують при виборі місця установки, числа і типу двигунів.

10. Розповісти які бувають літаки за способом розташування двигунів.

11. Розповісти про шасі літака (призначення, вага, де знаходиться під час польоту).

12. Розповісти які бувають літаки за типом шасі.

13. Розповісти про призначення та класифікацію цивільних літаків.

14. Розповісти про призначення та види військових літаків.

15. Назвати, які існують класифікації літаків по конструкції. Про одну з класифікацій (за завданням викладача) розповісти докладніше.

16. Записати і пояснити формулу числа Маха. Які бувають літаки в залежності від швидкості польоту?

17. Охарактеризувати систему управління літака (види, як екіпаж впливає на неї, що встановлюється для підвищення безпеки польоту)?

18. Що застосовують для зменшення зусиль щодо відхилення рулів літака? Розповісти, коли повітряні рулі неефективні, і що роблять в цьому випадку?

19. Перерахувати обладнання, наявне на літаку.

20. Розповісти про приладове, висотне і побутове обладнання.

21. Розповісти про спеціальне і електрообладнання.

22. Розповісти про СВВП і СКВП. Чому в даний час до них проявляється високий інтерес?

23. Розповісти про типові схеми СВВП (рис. 9).

24. Розповісти призначення і принцип дії крісла катапульти, схему катапультування льотчика.

25. Розповісти конструкцію літака по рис. 3.