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.
Тема: Летательные аппараты тяжелее воздуха. Махолеты. Самолеты. Развитие военной авиации. Гражданская авиация.
3.1. Летательные аппараты тяжелее воздуха
Первая модель аэроплана совершила свой полет в 1647 г. Ее разработчиком был итальянец Бураттини. Этот летательный аппарат имел четыре пары крыльев, расположенных вдоль фюзеляжа, и хвостовое оперение. Две средние пары были неподвижны, движение же по принципу орнитопера осуществлялось за счет пружин, установленных на передней и задней парах крыльев.
Здесь следует сказать несколько слов о махолетах. Махолетами называются ЛА тяжелее воздуха, в которых подъемная сила возникает вследствие машущих движений крыльев, наподобие птичьих. Другое название этих аппаратов – орнитоперы. Различают махолеты с приводом за счет мускульной силы человека (мускулолеты) и с механическим приводом от двигателей различного типа: пружинных, паровых, ДВС и др.
В последующем вплоть до 1809 г. создавались различные проекты ЛА, но до их практической реализации дело не доходило. Родоначальником научного этапа в развитии самолетостроения называют англичанина Д. Кейли. Его опыты на ротативной машине в 1804 г. стали первыми аэродинамическими экспериментами, благодаря которым удалось с точностью определить подъемную силу, развиваемую крылом малого удлинения при различной скорости движения и углах воздействия на него. При испытании модели планера удалось установить значения коэффициента подъемной силы, а в 1808 г. определить точки приложения этой силы.
Спустя год, т.е. в 1809 г., Кейли создал полноразмерный летательный аппарат с местом для пилота, хвостовым оперением и дополнительными машущими крыльями. Пробежки при порывах ветра позволяли подняться на нем в воздух всего на несколько минут.
Вскоре была опубликована работа Кейли «О воздушной навигации» – первая среди прочих теоретических трудов о полетах аппарата с неподвижным крылом. Изобретатель, уверенный в том, что мускульной силы человека недостаточно для поднятия в воздух, уделял большое внимание разработке калорического (использование горячего воздуха), порохового двигателя и двигателя внутреннего сгорания, работающего на жидком топливе.
Первые предложения по созданию самолетов в России относятся к 1860-м гг. Изобретатель А.В.Эвальд представил публике описание «идеального проекта самолета», в котором были предусмотрены все необходимые для полета элементы: двигатель, пропеллер, обтекаемая форма, обеспечивающая малое лобовое сопротивление, фрагменты для достижения устойчивости и рулевое управление. К сожалению, он не был детально проработан.
Особое слово в области самолетостроения сказал А.Ф.Можайский. Известно, что в 1877 г. он предложил Военному министерству Российской империи осуществить постройку самолета. В предложенном им проекте говорилось о моноплане с одним тянущим и двумя толкающими винтами, с
крылом в виде плоскости небольшого удлинения. Несмотря на финансовые затруднения, к 1883 г. был создан расчалочный моноплан с двумя паровыми двигателями и тремя винтами (один спереди и два по бокам). Фюзеляж, в котором размещались паровые двигатели (в носовой и центральной частях), котел, баки с нефтью, приборы и сиденья для экипажа, представлял собой лодку с деревянным каркасом и полотняной обшивкой. Прямоугольное деревянное крыло небольшого удлинения, выполненное по типу «чайка» (слегка выгнутое выпуклостью вверх), имело многолонжеронную конструкцию и шелковую обшивку, пропитанную лаком для обеспечения воздухонепроницаемости.
Несущие поверхности поддерживали стальные растяжки, соединенные с мачтами на фюзеляже и со стойками шасси. Хвостовое оперение представляло собой два перекручивающихся руля управления (рис. 3.1.).
Рис. 3.1.- Самолет конструкции А.Ф.Можайского
Самолет поднимался в воздух после длительного разбега по деревянным рельсам. В газетных заметках того времени содержатся сведения о пробном полете моноплана Можайского, который закончился аварией.
Важной вехой в истории самолетостроения является создание немцем Николаусом Отто четырехтактного газового двигателя внутреннего сгорания (1876 г.), повлекшее за собой качественное улучшение характеристик моторов. Через несколько лет соотечественник Отто, Г.Даймлер, изобрел двигатель, работающий на бензине, это привело к тому, что многие конструкторы задумались над проблемой использования подобных двигателей в самолетостроении, тем более что к концу XIX столетия перспективность применения ДВС в авиации ни у кого не вызывала сомнения.
Об этом говорил и русский ученый К.Э.Циолковский, который в 1894 г. опубликовал проект свободнонесущего моноплана классической схемы с бензиновым двигателем внутреннего сгорания, материалом для которого должен был стать алюминий.
В 90-е годы XIX века впервые возникла идея использования на самолете устройства, обеспечивающего автоматическую устойчивость ЛА в воздухе при полете в неспокойной атмосфере. Попытки использовать в качестве автопилота маятник показали его серьезный недостаток – наличие сил ускорения в полете приводило к нарушению его работы. И вскоре маятник был заменен гироскопическим автоматом, представляющим собой маленький быстро вращающийся под воздействием электрического тока диск, укрепленный на осях таким образом, чтобы его плоскость всегда оставалась неподвижной относительно снаряда. Только в 1930-х годах он обрел жизнь в авиации.
К 1910 г. в самолетостроении сложилось два направления: двухместные бипланы без фюзеляжа с толкающим пропеллером и находящимся под крылом рулем высоты и одноместные монопланы с фюзеляжем, хвостовым оперением
и тянущим винтом. Каждая из этих конструкций имела свои преимущества: бипланы отличались большой грузоподъемностью и лучшим обзором для пилота и пассажира, часто их использовали в качестве обучающих машин, в то время как скоростные монопланы больше подходили для пилотов-любителей и спортсменов. Таким образом, существовали предпосылки для эволюции самолетов обоих типов, и на протяжении нескольких десятилетий между моно- и бипланами шла острая борьба.
В тот период совершенствовались не только общие конструкции самолетов, но и отдельные системы: приборы управления, силовые установки, шасси. Были унифицированы кабины пилотов: появились педали, соединенные с рулем направления, и рычаг, управляющий рулем высоты и элеронами. Таким образом, пилот мог вести самолет одной рукой и ногами, что было очень важно для военных целей (стрельба, фотографирование местности и другие задачи). Компоновка, ставшая стандартной, используется и в современных самолетах. В предвоенные годы получили распространение колесные и колесно-полозные шасси. Наиболее распространенными типами пропеллеров являлись винты с цельнодеревянными лопастями и высоким для того времени коэффициентом полезного действия. На корпус и крылья делалась обшивка из дерева или полотна, сталь применялась преимущественно в конструкции шасси, соединительных узлах крыла и фюзеляжа, расчалках и проводке управления. В качестве конструкционного материала металл использовался очень редко.
Наиболее типичной конструкцией биплана стал самолет братьев Райт,
созданный ими на основе планера (рис. 3.2.). Он был дополнен четырехцилиндровым рядным бензиновым двигателем водяного охлаждения собственной конструкции, мощностью 12 л.с. Двигателем приводились во вращение два толкающих пропеллера, вращающиеся в противоположных направлениях. Управление перекашиванием крыла пилот осуществлял движением бедер, расположенные перед ним рычаги служили для включения двигателя и управления рулем высоты. Первый полет состоялся 14 декабря
Рис. 3.2.- Самолет конструкции братьев Райт
Дальнейшая модернизация бипланов способствовала улучшению их аэродинамических показателей: они стали достаточно устойчивыми, обтекаемыми и смогли развивать большую скорость. Возросла также грузоподъемность этих ЛА. К началу Первой мировой войны бесфюзеляжные бипланы сменили более перспективные двукрылые самолеты (бимонопланы) с расположенным впереди винтом и полностью обшитым корпусом.
В Российской империи первые самодельные аэропланы появились в 1909 г. Однако развитие отечественного самолетостроения шло медленными темпами по той простой причине, что российская промышленность не выпускала двигатели, пригодные для использования на самолетах.
Со временем, правительство, оценив потенциальные возможности самодельных самолетов, заинтересовалось судьбой отечественного авиастроения. Были выделены ассигнования на постройку экспериментальных машин. Вскоре состоялся полет машины «Гаккель-3», выполненной в виде бимоноплана по проекту инженера Якова Гаккеля. В 1911 г. аппарат «Гаккель- 7» (рис. 3.3.) с мощным двигателем, элеронным управлением, усиленной конструкцией и повышенной грузоподъемностью одержал победу на Первом военном конкурсе летательных аппаратов, созданных в Российской империи. Эта машина стала единственной, выдержавшей все испытания. В 1912 г. «Гаккель-7» получил Большую золотую медаль, тем самым были признаны заслуги российского изобретателя.
Рис. 3.3.- Аэроплан «Гаккель-7»
Работу Гаккеля над созданием бимоноплана продолжил Игорь Сикорский. Его самолет «С-6» с корпусом, обшитым тонкими, тщательно отполированными и покрытыми лаком деревянными дощечками, приобрел обтекаемую форму. Благодаря этому, талантливому авиаконструктору удалось установить мировые рекорды скорости: с двумя пассажирами на борту – 111 км/ч, с пятью – 106 км/ч. На протяжении двух лет аэропланы Сикорского завоевывали призы на состязаниях военных самолетов, ни в чем не уступая ведущим европейским моделям.
Тем временем получили свое развитие и монопланы в чистом виде. В 1907 г. к созданию монопланов приступил талантливый французский авиатор и конструктор Луи Блерио. Его ЛА явились первыми монопланами с подвижными поверхностями для поперечного управления: одни из его моделей имели поворотные законцовки крыла, другие – подвижные рули на хвостовом оперении. Эти новшества позволили авиатору первому среди пилотов мира освоить маневрирование на моноплане.
Исторический перелет через Ла-Манш 25 июля 1909 г. сделал его «Блерио» наиболее популярной моделью. С этого момента человечество перестало смотреть на самолет как на средство развлечения публики и превратило его в один из наиболее перспективных видов транспорта, предназначенных для перевозки людей, грузов и ведения боевых действий.
Важным шагом на пути усовершенствования моноплана стал реализованный проект француза Э. Ньюпора, за основу которого был взят «Блерио-11». Его прочный, устойчивый в полете, чутко реагирующий на отклонение рулевого управления и хорошо планирующий «Ньюпор-4» вскоре занял достойное место в вооруженных силах Франции, России и Италии.
В 1912 г. конструктор и глава авиационной компании А. Дюпердюссен впервые использовал в самолетостроении монококовую конструкцию. Аэроплан, названный его именем, имел деревянную обшивку, которая выклеивалась под давлением на болванке в форме фюзеляжа. После извлечения болванки деревянная оболочка оклеивалась снаружи и изнутри полотном, а затем покрывалась лаком. Полученный в результате этой процедуры корпус с толщиной стенок 4,5-5 мм отличался большой жесткостью и прочностью.
Теперь перед конструкторами стала задача увеличения грузоподъемности самолетов. Повысить ее можно было только за счет увеличения взлетного веса, что требовало повышения мощности силовой установки. А поскольку в то
время сильных двигателей не было, предполагалось ставить на самолеты по несколько моторов.
Показательным в этом плане стало создание в России аэропланов «Гранд» («Русский витязь») и «Илья Муромец», проекты которых принадлежали Игорю Сикорскому. Модели имели по четыре установленных на крыле двигателя. В передней части фюзеляжа «Русского витязя» размещалась застекленная кабина с отсеками для пилота, пассажиров, туалета и помещения для запчастей и инструментов. Перед кабиной имелось небольшое пространство, куда можно было выйти во время полета. При остановке любого из тандемно расположенных двигателей самолет мог беспрепятственно продолжать полет (рис. 3.4.).
Рис. 3.4.- Самолет «Гранд» («Русский витязь»)
Самолет «Илья Муромец», построенный в октябре 1913 г. стал преемником «Гранда». Он представлял собой биплан с прочным фюзеляжем, в носовой части которого имелась застекленная кабина с электрическим освещением и обогревом (рис. 3.5.). Первый раз биплан поднялся в воздух 23 декабря 1913 г. Эксперименты с двумя выключенными моторами и взлеты на лыжах со снега оказались весьма удачными. Были установлены мировые рекорды грузоподъемности, дальности и высоты полета.
Рис. 3.5.- Самолет «Илья Муромец»
Человек имел возможность наблюдать и изучать свободнолетающие «аппараты» задолго до создания первого самолета - у него перед глазами всегда был пример летящей птицы. В легендах любого народа можно найти сказочного героя, способного перемещаться по воздуху, причем способы эти чрезвычайно разнообразны.
Столь же разнообразными были и представления о механизме полета птиц. Высказывалось даже предположение, что подъемная сила крыла вызывается электрическими зарядами, возникающими на распущенных перьях, когда птица раскрывает крылья.
Однако полет на аппарате тяжелее воздуха стал возможен совсем недавно (по меркам человеческой истории) и более чем через сто лет после первого полета на воздушном шаре (аэростате) братьев Монгольфье.
Планеры, или безмоторные летательные аппараты
Наблюдения за парением птиц привели к экспериментам с использованием восходящих воздушных потоков и созданию планеров . Однако серьезным недостатком планера как транспортного средства является то, что он не способен взлететь самостоятельно.
В 1891 году Отто Лилиенталь изготовил планер из ивовых прутьев, обтянутых тканью. За период с 1891-го по 1896 год им было совершено до 2000 полетов. 9 августа 1896 года Отто Лилиенталь погиб. Копию его аппарата можно увидеть в музее Н. Е. Жуковского в Москве на ул. Радио.
Планеризм был популярен в 30-х годах XX века. С проектов планеров начинало большинство известных авиаконструкторов, например О. К. Антонов, С. П. Королев, А. С. Яковлев. Применение современных материалов и аэродинамических форм привело к тому, что в условиях устойчивых восходящих потоков, например в горной местности, планеры способны совершать многочасовые и даже многосуточные полеты.
Аэродинамические схемы планеров стали основой для аппаратов тяжелее воздуха, приводимых силой мышц человека, - «мускулолетов», а также других аппаратов с малой скоростью полета.
Потомками планеров являются «дельтапланы» и «парапланы». Парапланерный спорт в настоящее время чрезвычайно популярен.
Уменьшенные модели парапланов используются как спортивный снаряд для буксировки горных и водных лыжников. Подобный аппарат можно изготовить самостоятельно даже в домашних условиях.
Попытки создать летательный аппарат, способный самостоятельно взлетать, садиться в заданной точке и снова оттуда взлетать, оканчивались неудачей не только из-за недостатка знаний, но и по причине отсутствия пригодного двигателя. В равной степени верно утверждение, что появление нового двигателя, более легкого и мощного или основанного на другом принципе создания движущей силы, приводит к революционному прорыву в развитии авиации.
Теоретические основы полета аппаратов тяжелее воздуха были разработаны Н. Е. Жуковским в начале XX века. Необходимые экспериментальные данные были получены еще в XIX веке А. Ф. Можайским, О. Лилиенталем и др.
1. Камни с неба падать не могут, им там неоткуда взяться! (Парижская Академия Наук о метеоритах, 1772 г)
2. В будущем компьютеры будут весить не более 1.5 тонн. (Журнал Popular Mechanics, 1949 г)
3. Думаю, что на мировом рынке мы найдем спрос для пяти компьютеров. (Томас Уотсон – директор компании IBM, 1943 г)
4. Я изъездил эту страну вдоль и поперек, общался с умнейшими людьми и я могу вам ручаться в том, что обработка данных является лишь причудой, мода на которую продержится не более года. (редактор издательства Prentice Hall, 1957 г)
5. Но, что… может быть полезного в этой штуке? (вопрос на обсуждении создания микрочипа в Advanced Computing Systems Division of IBM, 1968 г)
6. Ни у кого не может возникнуть необходимость иметь компьютер в своем доме. (Кен Олсон – основатель и президент корпорации Digital Equipment Corp., 1977 г)
7. Такое устройство, как телефон имеет слишком много недостатков, чтобы рассматривать его, как средство связи. Поэтому, считаю, что данное изобретение не имеет никакой ценности. (из обсуждений в компании Western Union в 1876 г)
8. Эта музыкальная коробка без проводов не может иметь никакой коммерческой ценности. Кто будет оплачивать послания, не предназначенные для какой-то частной персоны? (деловые партнеры Давида Сарнова в ответ на его предложение инвестировать проект создания радио, 1920 г)
9. Концепция интересна и хорошо оформлена. Но, для того, чтобы идея начала работать, она должна содержать здравый смысл. (профессура Yale University в ответ на предложение Фреда Смита об организации сервиса быстрой доставки; Фред Смит станет основателем службы доставки Federal Express Corp.)
11. Да, кого, к чертям, интересуют разговоры актеров? (реакция Warner Brothers на использование звука в кинематографе, 1927 г)
12. Нам не нравится их звук и, вообще, гитарные квартеты – это вчерашний день. (Decca Recording Co., отклонившая запись альбома группы The Beatles, в 1962 г)
13.Летательные аппараты тяжелее воздуха невозможны! (Лорд Кельвин – физик, президент Королевского Научного Общества, 1895г)
14. Профессор Годдард не понимает отношений между действием и реакцией, ему не известно, что для реакции нужны условия более подходящие, чем вакуум.
Похоже, профессор испытывает острый недостаток в элементарных знаниях, которые преподаются еще в средней школе. (передовая статья в газете New York Times, посвященная революционной работе Роберта Годдарда на тему создания ракеты, 1921 г)
15. Бурение земли в поисках нефти? Вы имеете в виду, что надо сверлить землю для того, чтобы найти нефть? Вы сошли с ума. (ответ на проект Эдвина Дрейка в 1859 г)
16. Самолеты – интересные игрушки, но никакой военной ценности они не представляют. (маршал Фердинанд Фош, профессор стратегии в Академии Генштаба Франции)
17. Все, что могло быть изобретено, уже изобрели. (Чарльз Дьюэлл – специальный уполномоченный американского Бюро Патентов, 1899 г)
18. Теория Луи Пастера о микробах – смешная фантазия. (Пьер Паше – профессор психологии университета Тулузы, 1872 г)
19. Живот, грудь и мозг всегда будут закрыты для вторжения мудрого и гуманного хирурга. (Сэр Джон Эрик Эриксен – британский врач, назначенный главным хирургом королевы Виктории, 1873 г)
20. 640 килобайт памяти должно быть достаточно для каждого. (Билл Гейтс, 1981 г)
21. 100 миллионов долларов – слишком большая цена за Microsoft. (IBM, 1982 г)
Устройство и проектирование летательных аппаратов
Глава 1. Общие сведения о летательных аппаратах.
Летательные аппараты тяжелее воздуха.
К летательным аппаратам данного типа относятся: самолеты, планеры, самолеты, снаряды, ракеты, вертолеты, автожиры, орнитоптеры.
Самолет - это летательный аппарат тяжелее воздуха для полетов в атмосфере с помощью двигателей и неподвижным относительно других частей аппарата крылом (исключая летательные аппараты с становлением угла/исключая крылья с изменяемой стреловидностью). Горючее: керосин и воздух атмосферы.
Причины становления самолета основным средством передвижения в воздухе:
1. Большая скорость
2. Большая грузоподъемность и радиус действия
3. Надежность в эксплуатации
4. Высокая маневренность, устойчивость и управляемость
Основные части самолета:
Фюзеляж
Оперение
Силовая установка (это не только двигатели, но и элементы автоматики, системы питания и жизнедеятельности двигателей)
Крыло создает подъемную силу при движении самолета. Обычно оно неподвижно закреплено на фюзеляже, но у самолетов вертикального взлета и посадки оно поворачивается относительно поперечной оси. На крыле установлены рули крена - элероны и элементы механизации крыла, т.е. устройства, способные увеличивать несущую способность и сопротивление крыла при взлете, посадке и маневре (закрылки, щитки, предкрылки и др.).
Фюзеляж служит для размещения экипажа, пассажиров, грузов и оборудования.
Шасси предназначены для передвижения самолета по аэродрому и поглощения энергии удара при посадке. Они снабжаются тормозами. Шасси бывают убирающимися и неубирающимися. Последние имеют большее лобовое сопротивление, но они проще по конструкции и легче.
Оперение служит для обеспечения устойчивости, управляемости и балансировки самолета; размещаются позади крыла и состоит из подвижных и неподвижных поверхностей.
Неподвижное горизонтальное оперение - стабилизатор, вертикальное - киль. К стабилизатору шарнирно крепится руль высоты, а к килю - руль отравления. При необходимости для управления могут быть использованы газовые рули.
Силовая установка служит для создания тяги. Она состоит из авиационных двигателей, а также систем и устройств, обеспечивающих их работу и изменение тяги.
В настоящее время в силовой установке применяют:
ТРД – турбореактивные двигатели
ТРДД – двухконтурные турбореактивные двигатели
ТРДФ – турбореактивные двигатели с форсажной камерой
ТРДДФ - двухконтурные турбореактивные двигатели с форсажной камерой
ТВД - турбовинтовые двигатели
ПВРД - прямоточные воздушно-реактивные двигатели
СПВРД - сверхзвуковые прямоточные воздушно-реактивные двигатели, или гибридные
Гражданская авиация: ТРД, ТРДД, ТРДФ, ТРДДФ
Военная авиация: ТРДФ, ТРДДФ
Местная авиация: ТВД
Работу двигателя обеспечивают системы: топливная, смазки, всасывания воздуха, газов, запуска, управления и автоматического контроля
Оборудование самолета состоит из: приборного, радио и электрооборудования, противообледенительных устройств, высотного, бортового и специального оборудования.
Приборное оборудование:
1. Пилотажно-навигационное (вариометры, компасы, указатели скорости, автопилот).
2. Контроль за работой двигателя (манометры, термометры, расходомеры).
3. Вспомогательные (амперметры, вольтметры).
Электрооборудование обеспечивает работу приборов, средств управления и радио, системы запуска двигателей, системы освещения.
Радиооборудование - это средства радиосвязи и радионавигации, радиолокационное оборудование, системы автоматического взлета и посадки.
Высотное оборудование обеспечивает безопасность и защиту человека в полете (системы кондиционирования, кислородного питания).
Бортовое оборудование обеспечивает удобство размещения пассажиров.
Специальное оборудование - устройства для размещения и распыления химикатов для сельского хозяйства, для перевозки больных и раненых, для загрузки и крепления специальных крупногабаритных грузов, для аэрофотосъемки.
Планер - без двигательный летательный аппарат тяжелее воздуха. Подъемную силу создает неподвижное относительно корпуса крыло. Движение вперед создается действием составляющей силой веса. Взлет осуществляется с помощью резиновых амортизаторов, лебедки с тросом или самолета-буксировщика. Полет в спокойных слоях атмосферы осуществляется с постоянным снижением под углом к горизонту. Характеристики планера:
1. Высота полета - 14 км
2. Дальность полета - 1000 км
3. Скорость снижения - 0,4-0,8 м/с
4. Скорость полета - 80-100 км/ч
5. Размах крыла - 29 м
6. Удлинение крыла-20-36 м
Самолеты-снаряды и ракеты - это беспилотные летательные аппараты тяжелее воздуха. К ним относятся:
1. баллистические летательные аппараты
2. ракеты для запуска искусственных спутников
3. ракеты для запуска пилотируемых космических аппаратов
Вертолет (г(х)еликоптер) - летательный аппарат тяжелее воздуха, у которого подъемная сила и тяга создаются несущими винтами, вращающимися в горизонтальной или почти горизонтальной плоскости. Несущие винты приводятся во вращение поршневыми или реактивными двигателями через редуктор и вертикальный вал. У реактивных вертолетов винт вращается от реактивного двигателя или насадок, установленных на лопастях винта. К насадкам подается сжатый воздух от компрессора. Подъемная сила создается без поступательного движения вертолета. Несущий винт заменяет вертолету не только крыло, но и тянущий винт, что позволяет аппарату:
Двигаться вперед, назад и в стороны
Подниматься и снижаться под углом к горизонту
Неподвижно висеть в воздухе
Поворачиваться вокруг вертикальной оси
Это достигается наклоном тяги несущего винта в сторону полета.
Важное свойство винта: при отказе двигателя возможность вращаться под действием набегающего потока воздуха, т.е. осуществлять планирующий или парашютный спуск и посадку.
Конструктивные элементы вертолета:
1. Фюзеляж, шасси, несущий винт и органы управления
2. Приборное, радио- и электрооборудование
3. Силовая установка с системами, обеспечивающими ее работу
4. Трансмиссия, которая включает в себя редукторы, валы, муфты, тормоз несущих винтов
Аппараты вертикального взлета и посадки - представляют собой либо сочетание свойств самолетов и вертолетов, либо это - самолеты, у которых подъемная сила на взлете и посадке создается с помощью специальных реактивных двигателей, называемых подъемными. В горизонтальном полете подъемная сила создается крылом, а тяга - обычными двигателями, которые называются маршевыми. Перспектива использования таких аппаратов определяются экономическими показателями: более сложная и дорогостоящая конструкция должна иметь высокую производительность.
Автожир - летательный аппарат тяжелее воздуха, у которого основной несущей поверхностью является ротор, т.е. несущий винт, вращающийся под действием встречного потока воздуха. Поступательное движение автожира осуществляется в отличие от вертолета обычным воздушным винтом, вращаемым двигателем. Недостатки автожиров:
1. Значительно уступают самолетам в скорости полета.
2. Не могут вертикально взлетать и осуществлять вертикальную посадку
Орнитоптеры - это летательные аппараты тяжелее воздуха, у которых подъемную силу и тягу создают крылья, осуществляющие движения подобно крыльям птицы. Воспроизвести такое движение сложно. Поэтому конструктивно такие аппараты создать очень трудно, поэтому экономически невыгодно.