К летательным аппаратам тяжелее воздуха относятся самолеты; планеры, самолеты-снаряды, ракеты, вертолеты, автожиры, орнитоптеры.
Самолет — летательный аппарат (ЛА) тяжелее воздуха для полетов в атмосфере с помощью двигателей и неподвижным относительно других частей аппарата крылом. Благодаря большой скорости, грузоподъемности и радиусу действия, надежности в эксплуатации, высокой маневренности, устойчивости и управляемости самолет стал основным средством передвижения в воздухе.
Основные части самолета: «рыло, фюзеляж, шасси, оперение, силовая установка.
Крыло создает подъемную силу при движении самолета. Оно обычно неподвижно закреплено на фюзеляже, но у некоторых самолетов может поворачиваться относительно поперечной оси (например, у caмoлeтoв вертикального взлета и посадки) или изменять конфигурацию (стреловидность, размах). На крыле установлены рули крена — элероны и элементы механизации крыла — устройства, способные увеличивать несущую способность и сопротивление крыла три посадке, взлете, маневре (щитки, закрылки, предкрылки и др.).
Фюзеляж служит для размещения экипажа, пассажиров, грузов и оборудования.
Шасси предназначено для передвижения самолета по аэродрому, поглощения энергии удара при посадке л, как правило, снабжается тормозами. Шасси бывают убирающимися в полете и неуби- рающимися. Самолеты с убирающимися шасси имеют меньшее лобовое сопротивление, но тяжелее и сложнее по конструкции.
Оперение служит для обеспечения устойчивости, управляемости и балансировки самолета. Обычно оно размещается лозади крыла и состоит из неподвижных и подвижных поверхностей. Неподвижная часть горизонтального оперения называется стабилизатором, а вертикального — килем. К стабилизатору шарнмрно крепится руль высоты, состоящий обычно из двух половин, а к килю — руль направления. Рули отклоняются с помощью штурвальной колонки
повышения безопасности полета пассажирскими самолетами обычно управляют два пилота, а в систему управления могут включаться автопилоты и бортовые вычислители. Уменьшение нагрузок, действующих на рычаги управления при отклонении рулей, достигается при помощи гидравлических, пневматических или электрических усилителей, а также устройствами аэродинамической компенсации. Управление самолетом, когда воздушные рули не эффективны (полет в сильно разреженной атмосфере, на самолетах вертикального взлета или посадки), осуществляется газовыми рулями. Систему управления воздушными рулями называют основной. Вспомогательные системы служат для управления двигателями, триммерами рулей, люками, шасси, тормозами.
Силовая установка самолета необходима для создания тяги* Она состоит из авиационных двигателей, а также систем и устройств, обеспечивающих их работу и изменение тяги. На самолетах гражданской авиации применяют главным образом турбореактивные и турбовинтовые двигатели. Встречаются еще самолеты поршневыми двигателями, у которых сила тяги создается воздушными винтами. У турбореактивных двигателей тяга возникает вследствие истечения с большой скоростью газов из реактивного сопла У турбовинтовых двигателей более 85% тяги создается воздушными винтами, а остальная часть — за счет истечения газов. Авиационные двигатели обычно размещают в гондолах. Работу двигателей обеспечивают системы: топливная, смазки (масляная), всасывания воздуха, газов, запуска, управления и автоматизированного контроля.
Оборудование самолета состоит из приборного, радио-, электро- оборудования, противообледенительных устройств, высотного, бортового и спецоборудования. Приборное оборудование в зависимости от назначения подразделяют на пилотажно-навигационное (вариометры, указатели скорости, авиагоризонты, компасы, автопилоты и т. п.), для контроля за работой двигателей (манометры, тepJ (мометры, расходомеры) и вспомогательное( например, амперметры, вольтметры). Электрооборудование самолета обеспечивает работу приборов, средств управления, радио, системы запуска авиадвигателей, освещения. Радиооборудование — это средства радиосвязи и радионавигации, радиолокационное оборудование, системы автоматического взлета и посадки. Для обеспечения безопасности и защиты человека при полете на больших высотах служит высотное оборудование (системы кондиционирования воздуха, кислородного питания и др.). Удобство размещения пассажиров и экипажа, комфорт во время полета обеспечиваются бытовым оборудованием, К специальному оборудованию относят устройства для размещения и распыления химикатов у самолетов сельхозавиации, для пе-ревозки больных и раненых на самолетах санитарной авиации, загрузки и
крепления крупногабаритных грузов у грузовых самолетов, аэрофотосъемки и т. п.
Планер — бездвигательный аппарат тяжелее воздуха, подъемную силу которого создает неподвижное относительно корпуса крыло. Движение планера вперед создается действием составляющей веса. Планер взлетает с помощью резинового амортизатора, лебедки, на барабан которой наматывается трос, прикрепленный к планеру, или с помощью самолета-буксировщика. Полет в спокойной атмосфере происходит с Постоянным снижением под некоторым углом к горизонту. При наличии в атмосфере восходящих потоков воздуха воз-можен полет с набором высоты. Планеры, как правило, бывают одно- и двухместные. Конструкторами отечественных планеров являются О. К.Антонов, Б. О. Корвялис, Б. И. Ошкинис, В. Ф. Спи- вак и др. При рекордных полетах планер набирал высоту до 14 км и совершал полеты с дальностью свыше 1000 км. Основные летно- технические данные современных планеров: скорость снижения 0,4—0,8 м/с, скорость полета при наибольшем аэродинамическом качестве 80—100 км/ч, размах крыла 29 м, удлинение крыла 20— 36, наибольшее аэродинамическое качество 40—53.
Самолеты-снаряды и ракеты относятся к беспилотным летательным аппаратам тяжелее воздуха. Первоначально они были созданы для изучения работы ракетных двигателей и верхних слоев атмосферы. Достижения в области ракетной техники за последние десятилетия позволили создать многочисленные системы баллистических летательных аппаратов, ракет для запуска искусственных спутников Земли и пилотируемых космических кораблей.
Вертолет (геликоптер)—летательный аппарат тяжелее воздуха, у которого подъемная сила и тяга, необходимые для полета, создаются одним или несколькими несущими винтами, вращающимися в горизонтальной или почти горизонтальной плоскости . Несущие винты приводятся во ©ращение поршневыми или реактивными двигателями через редуктор и вертикальный вал. Созданы вертолеты, у которых вращение несущего винта осуществляется от реактивных двигателей или насадок, установленных на лопастях. К насадкам подается сжатый воздух от компрессора. Вертолеты с таким приводом несущих винтов называют реактивными. В отличие от самолета, подъемная сила на крыле которого создается только при поступательном движении, несущий винт вертолета может создавать подъемную силу без поступательного перемещения аппарата. Несущий винт вертолета заменяет ему не только крыло, Но и тянущий винт (тягу реактивного двигателя), позволяя аппа- Рату двигаться вперед, назад и в стороны, подниматься и снижаться под различными углами к горизонту, неподвижно висеть в возду- е и поворачиваться вокруг
вертикальной оси. Это достигается на
клоном тяги несущего винта в сторону полета. Несущий винт вертолета обладает еще одним исклкь чительным свойством — в случае отказа двигателя в полете он может создавать подъемную силу, вращаясь под действием набега-ющего воздушного потока (авторотация). Это позволяет вертолету совершать планирующий или парашютирующий спуск и посад- Рис. 1.3. АвтожирКу. Конструкцию вертолета любой
схемы образуют фюзеляж, шасси, несущий винт, органы управления, приборное, радио-, электрооборудование, силовая установка с системами, обеспечивающими ее работу (топливной, масляной, всасывания воздуха, охлаждения,« управления и т. п.), трансмиссия, включающая редукторы, валы,] муфты включения трансмиссии, тормоз несущих винтов. Для уве-; лнчения скорости полета некоторые вертолеты имеют небольшое^ крыло, разгружающее несущий винт. Одновинтовые вертолеты с механическим приводом несущего винта, кроме того, имеют хвосто-! вой винт и систему управления им. Некоторые конструкции верто*! летов снабжены вертикальным и горизонтальным оперением.
Аппараты вертикального взлета и посадки (АВВП) представляют собой либо сочетание самолета с вертолетом, либо самолеты,, у которых подъемная сила на взлете и посадке создается пр-и помощи реактивных двигателей, называемых подъемными. В горизон-; тальном полете у таких аппаратов подъемная сила создается крылом, а тяга—обычными двигателями, которые называются маршевыми. При других схемах вертикальный взлет и посадка могут1 совершаться путем отклонения вектора тяги, что достигается либо поворотом двигателей, либо отклонением реактивной струи. При проектировании подобных аппаратов ставится задача совместить преимущества вертолета с высокой скоростью самолета. Однако перспектива применения таких аппаратов, очевидно, будет полностью завысить от экономических показателей: более сложная и дорогая конструкция должна иметь высокую производительность.
Автожир — летательный аппарат тяжелее воздуха, у которого основной несущей поверхностью является ротор — несущий винт, вращающийся под действием встречного потока воздуха. Поступательное перемещение автожира обеспечивается в отличие от вертолета обычным воздушным винтом, вращаемым двигателем (рис. 1.3).
Автожиры не полумили широкого применения потому, что, значительно уступая самолетам в скорости полета, не могут вертикально взлетать и осуществлять вертикальную посадку.
движений можно достигнуть известных успехов.