Самолёт

Самолёт (устаревшее - аэроплан), летательный аппарат тяжелее воздуха для полётов в атмосфере с помощью двигателей и неподвижных, как правило, крыльев. Благодаря большой скорости, грузоподъёмности и радиусу действия, надёжности в эксплуатации, высокой манёвренности С. получил наибольшее распространение из всех типов летательных аппаратов и применяется для транспортирования пассажиров и грузов, а также для военных и специальных целей. Историю развития и основные данные С. см. в ст. Авиация.

Классификация самолётов. По назначению различают гражданские и военные С. К гражданским С. относятся: транспортные (пассажирские, грузопассажирские, грузовые), спортивные, рекордные (для установления рекордов скорости, скороподъёмности, высоты, дальности полёта и т. п.), туристические, административные, учебно-тренировочные, сельскохозяйственные, специального назначения (например, для спасательных работ, телеуправляемые) и экспериментальные. Военные С. предназначены для поражения воздушных, наземных (морских) целей или для выполнения других боевых задач; подразделяются на истребители-бомбардировщики, бомбардировщики, разведчики, транспортные, С. связи и санитарные. Подробнее см. в ст. Военно-воздушные силы, Истребительная авиация, Истребительно-бомбардировочная авиация, Бомбардировочная авиация, Разведывательная авиация, Военно-транспортная авиация.

В основу классификации С. по конструкции положены внешние признаки: число и расположение крыльев и двигателей, форма и расположение оперения и т. п. На рис. 1 показаны основные типы С. В зависимости от числа крыльев различают монопланы, т. е. С. с одним крылом, и бипланы - С. с двумя крыльями, находящимися одно над другим. Бипланы, у которых одно из крыльев короче другого, называются полуторапланами. Бипланы манёвреннее монопланов, но имеют большее лобовое сопротивление, что снижает скорость полёта С. Поэтому большинство современных С. выполняется по схеме моноплана. В зависимости от положения крыла относительно фюзеляжа С. делятся на низкопланы, среднепланы и высокопланы. По положению оперения различают С. классические схемы (оперение размещается позади крыла), С. типа "утка" (горизонтальное оперение располагается впереди крыла) и С. типа "бесхвостка" (оперение размещается на крыле). Классическая схема С. может быть с однокилевым оперением, разнесённым вертикальным (многокилевым) оперением и V-образным оперением. В зависимости от типа шасси С. подразделяют на сухопутные, гидросамолёты и амфибии (гидросамолёты, оборудованные колёсными шасси). По типу двигателей различают винтомоторные, турбовинтовые и турбореактивные С. В зависимости от скорости полёта различают С. дозвуковые (скорость С. соответствует Маха числу М < 1), сверхзвуковые (5 > М ³ 1) и гиперзвуковые (М ³ 5).

Аэродинамика самолёта. В результате воздействия на крыло воздушного потока возникает аэродинамическая сила R (см. Аэродинамические сила и момент). Вертикальная составляющая этой силы по отношению к потоку называется подъёмной силой Y, горизонтальная составляющая - силой лобового сопротивления Q (см. Аэродинамическое сопротивление). Лобовое сопротивление является суммой сил трения воздуха о поверхность крыла Q_тр, давления воздушного потока Q_давл (объединяемых общим название профильного сопротивления - Q_проф = Q_тр + Q_давл) и индуктивного сопротивления Q_инд, возникающего при наличии подъёмной силы на крыле. Q_инд обусловливается образованием на концах крыла вихрей воздуха вследствие перетекания его из области повышенного давления под крылом в область пониженного давления над крылом. При скорости полёта, близкой к скорости звука, может возникать волновое сопротивление Q_полн. Подъёмная сила С. обычно равна подъёмной силе крыла, лобовое сопротивление - сумме сопротивлений крыла, фюзеляжа, оперения и др. частей С., обтекаемых потоком воздуха, а также сопротивления интерференции (взаимного влияния этих частей) Q_инт. Отношение подъёмной силы к лобовому сопротивлению называется аэродинамическим качеством. Максимальное значение аэродинамического качества современного С. достигает 10-20.
Силовая установка самолёта состоит из авиационных двигателей и различных систем и устройств - воздушных винтов, пожарного оборудования, топливной системы, систем всасывания воздуха, запуска, смазки, изменения направления тяги и др. 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.
Конструкция самолёта. Основные части - крыло, фюзеляж, шасси и оперение самолёта. На рис. 2 показана компоновочная схема турбореактивного пассажирского С. Ил-62. Крыло создаёт подъёмную силу при движении С. Обычно неподвижно закрепляется на фюзеляже, но иногда может поворачиваться относительно поперечной оси С. (например, у С. вертикального взлёта и посадки) или изменять конфигурацию (стреловидность, размах). На крыле устанавливаются рули крена (элероны) и элементы механизации крыла. Фюзеляж служит для размещения экипажа, пассажиров, грузов и оборудования. Конструктивно связывает между собой крыло, оперение, иногда шасси и силовую установку. Шасси предназначается для взлёта и посадки, а также для передвижения С. по аэродрому. На С. могут устанавливаться колёсные шасси, поплавки (на гидросамолётах), лыжи и гусеницы (у С. повышенной проходимости). Шасси бывают убирающимися в полёте и неубирающимися. С. с убирающимися шасси имеет меньшее лобовое сопротивление, но тяжелее и сложнее по конструкции. Оперение предназначается для обеспечения устойчивости, управляемости и балансировки С.
Системы управления и оборудование. Системы управления С. разделяются на основные и вспомогательные. К основным принято относить системы управления воздушными рулями. Вспомогательные системы служат для управления двигателями, триммерами рулей, шасси, тормозами, люками, дверями и т. п. Управление С. 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 автопилоты и бортовые вычислители; управление делается двойным. Уменьшение нагрузок, действующих на рычаги управления при отклонении рулей, обеспечивается гидравлическими, пневматическими или электрическими усилителями (называемыми бустерами), устройствами сервокомпенсации. Управление С. в случае, когда воздушные рули неэффективны (полёт в сильно разреженной атмосфере, на С. вертикального взлёта и посадки), осуществляется газовыми рулями.
Оборудование С. включает приборное, радио-, электрооборудование, противообледенительные устройства, высотное, бытовое и специальное оборудование, а для военных С. также вооружение (пушки, ракеты, авиационные бомбы) и бронирование. Приборное оборудование в зависимости от назначения подразделяется на пилотажно-навигационное (вариометры, авиагоризонты, компасы, автопилоты и т. п.), для контроля за работой двигателей (манометры, расходомеры и т. п.) и вспомогательное (амперметры, вольтметры и др.). Электрооборудование С. 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. Для обеспечения безопасности и защиты человека при полёте на больших высотах служит высотное оборудование С. (системы кондиционирования воздуха, кислородного питания и др.). Удобство размещения пассажиров и экипажа, комфорт обеспечиваются бытовым оборудованием. К специальному оборудованию относятся системы автоконтроля работы оборудования и конструкции С., аэрофотосъёмки, оборудование для перевозки больных и раненых и т. п.
Самолёты вертикального взлёта и посадки (сввп) и самолёты короткого взлёта и посадки (сквп). Увеличение скоростей полёта С. 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 и управления пограничным слоем, использованием ускорителей на взлёте и устройств для гашения скорости при посадке, отклонением вектора тяги маршевых двигателей. Вертикальный взлёт и посадка СВВП обеспечиваются специальными подъёмными двигателями, отклонением реактивных сопел или поворотом основных двигателей, как правило, турбореактивных (ТРД). Типовые схемы СВВП показаны на рис. 3.
Лит.: Паленый Э. Г., Оборудование самолетов, М., 1968; Курочкин Ф. П., Основы проектирования самолетов с вертикальным взлетом и посадкой, М., 1970; Шульженко М. Н., Конструкция самолетов, 3 изд., М., 1971; Никитин Г. А., Баканов Е. А., Основы авиации, М., 1972; Проектирование самолетов, 2 изд., М., 1972; Шейнин В. М., Козловский В. И., Проблемы проектирования пассажирских самолетов, М., 1972; Schmidt Н. A. F., Lexikon Luftfahrt, В., 1971; Jane's, all the world's aircraft, L.,
1909-.
Г. А. Никитин, Е. А. Баканов.