Конструкция воздушного судна Конструкция воздушного судна

Конструкция воздушного судна

Конструкция воздушного судна

Основные части самолета и их назначение 1 крыло; 2 шасси; 3 фюзеляж; 4 руль высоты, 5 стабилизатор, руль направления, 7 киль, 8 силовая установка, 9 элероны

Крыло 1 служит для создания подъемной силы и обеспечения поперечной устойчивости самолета. Под поперечной устойчивостью понимают способность самолета восстанавливать без вмешательст ва летчика случайно нарушенное поперечное равновесие.

Шасси 2 — система опор самолета, необходимая для стоянки, движения по земле, взлета и посадки. Шасси современных сухопутных самолетов обычно имеют три опоры: две — главные (основные) и одну — вспомогательную. В зависимости от места расположения вспомогательной опоры различают шасси с хвостовой опорой и с но совой опорой. На скоростных самолетах применяются главным об разом шасси с носовой опорой.

Фюзеляж 3 самолета служит для крепления крыла и оперения, а также для размещения экипажа, оборудования и различных грузов. Оперение самолета состоит из горизонтального и вертикального оперения.

Горизонтальное оперение состоит из неподвижной части — стабилизатора 5 и подвижной части — руля высоты 4. Ста билизатор обеспечивает продольную устойчивость самолета, т. е. способность самолета самостоятельно восстанавливать случайно нарушенное продольное равновесие. Руль высоты является органом продольной управляемости самолета, т. е. служит для нарушения продольного равновесия самолета по воле летчика.

Beртикальное оперение также состоит из неподвижной части—киля 7 и подвижной — руля направления 6. Киль обеспечивает путевую устойчивость самолета, т. е. способность самолета самостоятельно восстанавливать случайно нарушенное путевое рав новесие. Руль направления является органом путевой управляемо сти, т. е. служит для нарушения путевого равновесия самолета по воле летчика.

Силовая установка 8 служит для создания силы тяги, необходимой для перемещения самолета. Реактивный двигатель преобразует энергию топлива в энергию вытекающей струи газов, реакция которой и является силой тяги.

Элероны 9 являются частью крыла и органом поперечной управляемости, т. е. служат для нарушения поперечного равновесия самолета по воле летчика.

Элементы управления самолётом на крыле

Конструкция крыла самолёта.

Механизация крыла o Механизация крыла комплекс устройств на крыле, предназначенных для регулирования его несущей способности и улучшения характеристик устойчивости и управляемости. Механизация крыла включает закрылки, предкрылки, щитки (интерцепторы), активные системы управления пограничным слоем (например, его сдув, отбираемым от двигателей воздухом) и т. д.

Закрылки (flaps) В целом, закрылки предназначены для повышения несущей способности крыла на взлетно посадочных режимах. Аэродинамически, это выражается в следующем: Ø Ø Ø закрылки увеличивают площадь крыла, что приводит к увеличению подъемной силы. закрылки увеличивают кривизну профиля крыла, что приводит к более интенсивному отклонению воздушного потока вниз, что также увеличивает подъемную силу. закрылки увеличивают аэродинамическое сопротивление самолета, а значит вызывают уменьшение скорости. Увеличение подъемной силы крыла позволяет снизить скорость до более низкого предела. Например, если при массе 80 т скорость сваливания Ту 154 Б без закрылков составляет 270 км/ч, то после выпуска закрылков полностью (на 48 град) она уменьшается до 210 км/ч. Если уменьшить скорость ниже этого предела, самолет выйдет на опасные углы атаки, возникнет срывная тряска (бафтинг, buffeting) (особенно при убраных закрылках) и, в конце концов, произойдет сваливание в штопор.

Предкрылки (slats) Кроме закрылков, почти все транспортные самолеты также имеют предкрылки, которые установлены в передней части крыла, и автоматически отклоняются вниз одновременно с закрылками (пилот о них почти не думает). Принципиально они выполняет ту же функцию, что и закрылки. Отличие состоит в следующим: 1. На больших углах атаки, отклоненные вниз предкрылки как крючком цепляются за набегающий поток воздуха, отклоняя его вниз вдоль профиля. В результате, предкрылки уменьшают угол атаки остальной части крыла и откладывают момент сваливания на большие углы атаки. 2. Предкрылки обычно имеют меньший размер, а значит и меньшее лобовое сопротивление. В целом, выпуск как закрылков так и предкрылков сводится к увеличению кривизны профиля крыла, что позволяет сильнее отклонять вниз набегающий поток воздуха, а значит увеличивать подъемную силу.

Интерцепторы (spoilers) Интерцепторы, они же спойлеры представляют собой отклоняемые тормозные щитки на верхней поверхности крыла, которые увеличивают аэродинамическое сопротивление и уменьшают подъемную силу (в отличие от закрылков и предкрылков). Поэтому интерцепторы (особенно на "илах") также называют гасителями подъемной силы.

Тангаж (pitch) угловое движение летательного аппарата относительно поперечной оси инерции, а проще говоря "задир". У моряков это называется "дифферент". Тангаж противопоставлен крену (bank) и рысканию (yaw), которые соответственно характеризуют положения ЛА при его вращении вокруг продольной и вертикальной оси. Соответственно различают углы тангажа, крена и рысканья (иногда их называют углы Эйлера). Термин "рысканье" можно заменять словом "курс", например говорят "в канале курса".

АЭРОДИНАМИКА Для полета с постоянной скоростью в горизонтальной плоскости лобовое сопротивление должно уравновешиваться тягой двигателя. Как правило, если тяга превышает лобовое сопротивление, воздушное судно может использовать этот избыток тяги для ускорения и/или набора высоты. С другой стороны, если тяги недостаточно для компенсации лобового сопротивления, воздушное судно вынуждено замедлять скорость и/илиснижаться. На воздушное судно в полете воздействуют четыре силы: тяга, лобовое сопротивление, подъемная сила и вес. Если воздушное судно находится в устойчивом горизонтальном полете, достигается следующее равновесие • Тяга (T) при устойчивом горизонтальном полете равна лобовому сопротивлению (D = ½ ρ S V 2 CD), • Вес (mg) равен подъемно силеt (L = ½ ρ S V 2 CL). Равновесие сил в устойчивом горизонтальном полете

Центровка воздушного судна (Center of Gravity (CG) position) положение центра тяжести, измеряемое в процентах длины так называемой средней аэродинамической хорды (САХ, Mean Aerodynamic Chord, MAC) т. е. хорды условного прямоугольного крыла, равноценного данному крылу, и имеющее с ним одинаковую площадь. Хорда отрезок прямой, соединяющий переднюю и заднюю кромку профиля крыла. Длину средней аэродинамической хорды находят интегрированием по длинам хорд вдоль всех профилей полукрыла. Грубо говоря, САХ характеризуют наиболее распространенный, наиболее вероятный профиль крыла. т. е. предполагается, что все крыло со всем его разнобоем профилей можно заменить одним единственном усредненным профилем с одной единственной усредненной хордой САХ. Чтобы найти положение САХ, зная его длину, нужно пересечь САХ с контуром реального крыла и посмотреть, где находится начало полученного отрезка. Эта точка (0% САХ) и будет служить точкой отсчета для определения центровки. На рис. показано положение центра тяжести 25% САХ. Разумеется, транспортный самолет не может иметь постоянную центровку. Она будет меняться от вылета к вылету из за перемещений грузов, изменения количества пассажиров, а также в процессе полета по мере выработки топлива. Для каждого самолета определен допустимый диапазон центровок, при котором обеспечивается его хорошая устойчивость и управляемость. Обычно различают переднюю (для Ту 154 Б 21 28%), среднюю (28 35%) и заднюю (35 50%) центровки для других типов цифры будут несколько отличаться. Центровка пустого самолета сильно отличается от центровки заправленного самолета со всеми грузами и пассажирами, и для ее расчета перед вылетом заполняется специальный центровочный график. Пустой Ту 154 Б имеет центровку порядка 49 50% САХ, при том, что при 52, 5% он уже опрокидывается на хвост (двигатели на хвосте перетягивают).

Балансировка в полете У самолета со стреловидным крылом центр приложения подъемной силы на крыле расположен в точке примерно 50 60% САХ, т. е. позади центра тяжести, который в полете обычно располагается в районе 20 30 % САХ. В результате, в горизонтальном полете на крыле возникает рычаг подъемной силы, который хочет опрокинуть самолет на нос, т. е. в нормальной ситуации самолет находится под действием пикирующего момента. Чтобы избежать всего этого, в течении всего полета придется парировать возникающий пикирующий момент балансировочным отклонением РВ, т. е. отклонение руля высоты не будет равно нулю даже в горизонтальном полете. В основном, чтобы удержать самолет от "клевка" нужно будет создавать кабрирующий момент, т. е. РВ нужно будет отклоняться вверх. Кабрировать от фр. cabrer , "ставить на дыбы". При увеличении скорости, скоростной напор увеличится, а значит пропорционально возрастет суммарная подъемная сила на крыле, на стабилизаторе и на руле высоты F под = F под 1 F под 2 F под 3 Но сила тяжести останется прежней, а значит самолет перейдет в набор. Чтобы снова сбалансировать самолет в горизонтальном полете, придется опустить руль высоты пониже (отдать штурвал от себя), т. е. уменьшить слагаемое F под 3. Тогда нос опустится, и самолет снова сбалансируется в горизонтальном полете, но уже на меньшем угле атаки. Таким образом, для каждой скорости у нас будет свое балансировочное отклонение РВ мы получим целую балансировочную кривую (зависимость отклонения РВ от скорости полета). На больших скоростях, придется отдавать штурвальную колонку от себя (РВ вниз), чтобы удержать ВС от кабрирования, на малых скоростях придется брать штурвальную колонку на себя (РВ вверх), чтобы удержать самик от пикирования. Штурвал и руль высоты будут находится в нейтральном положении только на какой то одной определенной приборной скорости (около 490 км/ч для Ту 154 Б).

Стабилизатор (Horizontal Stabilizer) Кроме того, как видно из приведенной схемы, самолет можно балансировать не только рулем высоты, но и переставным стабилизатором (слагаемое Fпод 2). Такой стабилизатор с помощью специального механизма может целиком устанавливаться на новый угол. Эффективность такой перекладки будет примерно в 3 раза выше т. е. 3 град отклонения РВ будут соответствовать 1 град отклонения стабилизатора, т. к. его площадь горизонтального стабилизатора у "тушки" примерно в 3 раза больше площади РВ. В чем преимущество использования переставного стабилизатора? Прежде всего в том, что при этом уменьшается расход руля высоты. Дело в том, что иногда из за слишком передней центровки для удержания самолета на определенном угле атаки приходится использовать весь ход штурвальной колонки. Это особенно может иметь место на посадке с предельно передней центровкой, когда при попытке ухода на второй круг, руля высоты может не хватить. Значение предельно передней центровки и устанавливаются из расчета, чтобы располагаемого отклонения руля высоты хватало на всех режимах полета. Поскольку РВ отклоняется относительно стабилизатора, то применение переставного стабилизатора уменьшит расход штурвала и увеличит доступный диапазон центровок и доступных скоростей. А значит можно будет взять больше грузов и расположить их более удобным способом. В горизонтальном полете на эшелоне стабилизатор Ту 154 находится под углом 1. 5 град на кабрирование по отношению к фюзеляжу, т. е. почти горизонтально. На взлете и на посадке, он перекладывается дальше на кабрирование на угол до 7 град относительно фюзеляжа, чтобы создать достаточный угол атаки для поддержания самолета в горизонтальном полете на малой скорости.

Заход по РМС Также говорят "заход по системе". В русскоязычной терминологии радиомаячная система посадки (РМС) используется как обобщающий термин, который включает в себя различные разновидности систем посадки в частности, ILS (Instrument Landing System) (как западный стандарт) и СП 70, СП 75, СП 80 (как отечественные стандарты). Принципы захода по РМС достаточно просты. Наземная часть РМС состоит из двух радиомаяков курсового радиомаяка (КРМ) и глиссадного радиомаяка (ГРМ), которые излучают два наклонных луча (равносигнальные зоны) в вертикальной и горизонтальной плоскости. Пересечение этих зон образует траекторию захода на посадку. Самолетные приемные устройства определяют положение самолета относительно этой траектории и выдают управляющие сигналы на командно пилотажный прибор ПКП 1 (проще говоря, на авиагоризонт) и планово навигационный прибор ПНП 1 (проще говоря, на указатель курса). Если частота настроена правильно, то при подходе к полосе пилот увидит на большом авиагоризонте две перемещающихся линии вертикальную командную стрелку курса и горизонтальную командную стрелку глиссады, а также два треугольных индекса, обозначающих положение ВС относительно расчетной траектории. При заходе по ILS, важно запомнить, что лететь следует всегда в сторону командных стрелок. Например, если стрелка глиссады вверху, лететь нужно вверх. Если стрелка курса находится справа, лететь нужно вправо. При правильном маневрировании самолет должен оказаться "на курсе, на глиссаде", а командные стрелки должны образовать правильный крест.

Заход на посадку

Схема захода на посадку

Визуальный заход на посадку

Нам бы так.

Чёрный ящик