Самолет с неподвижным крылом — это летательный аппарат тяжелее воздуха , такой как самолет , который способен летать с использованием крыльев , которые создают подъемную силу , вызванную передней воздушной скоростью самолета и формой крыльев . Самолеты отличаются от вертолетов (у которых крылья образуют ротор , установленный на вращающемся валу или «мачте») и орнитоптеров (у которых крылья машут , как у птиц). Крылья самолета не обязательно жесткие; Воздушные змеи, дельтапланы , самолеты с крылом изменяемой стреловидности и самолеты, использующие морфинг крыльев , — все это примеры самолетов с неподвижным крылом.
Планирующие самолеты, в том числе свободно летающие планеры различных типов и привязные воздушные змеи , могут использовать движущийся воздух для набора высоты. Самолеты с неподвижным крылом (самолеты), которые получают прямую тягу от двигателя , включают парапланы с двигателем , дельтапланы с двигателем и некоторые экранопланы . Большинство самолетов управляются пилотом на борту, но некоторые из них специально разработаны для беспилотного управления и управляются либо дистанционно , либо автономно (с помощью бортовых компьютеров).
Воздушные змеи использовались примерно 2800 лет назад в Китае, где были легко доступны материалы, идеальные для изготовления воздушных змеев. Некоторые авторы полагают, что воздушные змеи запускались гораздо раньше на территории нынешнего Сулавеси, основываясь на своей интерпретации наскальных рисунков на острове Муна недалеко от Сулавеси . [1] По крайней мере, к 549 году нашей эры бумажные змеи запускались, поскольку в том году было зафиксировано, что бумажный змей использовался в качестве сообщения для спасательной миссии. [2] Древние и средневековые китайские источники перечисляют другие способы использования воздушных змеев для измерения расстояний, проверки ветра, подъема людей, передачи сигналов и связи во время военных операций. [2]
Истории о воздушных змеях были привезены в Европу Марко Поло в конце 13 века, а воздушные змеи были привезены моряками из Японии и Малайзии в 16 и 17 веках. [3] Хотя первоначально они рассматривались как просто диковинка, к 18 и 19 векам воздушные змеи стали использоваться в качестве транспортных средств для научных исследований. [3]
Считается, что около 400 г. до н.э. в Греции Архит спроектировал и построил первое искусственное самоходное летательное устройство - модель в форме птицы, приводившуюся в движение струей, вероятно, паровой, которая, как говорят, пролетела около 200 м (660 футов) . . [4] [5] Эта машина могла быть приостановлена на время полета. [6] [7]
Одна из самых ранних предполагаемых попыток использования планеров была предпринята монахом 11-го века Эйлмером из Малмсбери , которая закончилась неудачей. В отчете 17-го века говорится, что поэт 9-го века Аббас ибн Фирнас предпринял аналогичную попытку, хотя ни в каких более ранних источниках это событие не упоминается. [8]
В 1799 году сэр Джордж Кэли сформулировал концепцию современного самолета как летательного аппарата с неподвижным крылом и отдельными системами подъемной силы, движения и управления. [9] [10] Кэли строил и летал на моделях самолетов еще в 1803 году, а в 1853 году он построил успешный пассажирский планер. [ 11] В 1856 году француз Жан-Мари Ле Брис сделал первый двигатель с двигателем. полет, когда его планер «L'Albatros artificiel» тащила лошадь на пляже. [12] В 1884 году американец Джон Дж. Монтгомери совершил управляемые полёты на планере в составе серии планёров, построенных между 1883 и 1886 годами. [13] Другими авиаторами, совершившими аналогичные полёты в то время, были Отто Лилиенталь , Перси Пилчер. и протеже Октава Шанюта .
В 1890-х годах Лоуренс Харгрейв провел исследование конструкции крыльев и разработал коробчатый воздушный змей , который поднимал вес человека. Его конструкции коробчатого воздушного змея получили широкое распространение. Хотя он также разработал тип роторного авиационного двигателя, он не создавал и не управлял самолетом с двигателем. [14]
Сэр Хирам Максим построил корабль весом 3,5 тонны с размахом крыльев 110 футов (34 метра), оснащенный двумя паровыми двигателями мощностью 360 лошадиных сил (270 кВт), приводящими в движение два гребных винта. В 1894 году его машина была испытана с подвесными поручнями, чтобы предотвратить ее подъем. Испытания показали, что у него достаточно подъемной силы для взлета. Корабль оказался неуправляемым, что Максим, предположительно, осознал, поскольку впоследствии отказался от работ над ним. [15]
Полеты братьев Райт в 1903 году на их Flyer I признаны Международной авиационной федерацией (FAI), органом по установлению стандартов и учету в области воздухоплавания , как «первый устойчивый и контролируемый полет на двигателе тяжелее воздуха». [16] К 1905 году Wright Flyer III был способен осуществлять полностью управляемый и стабильный полет в течение значительных периодов времени.
В 1906 году бразильский изобретатель Альберто Сантос Дюмон спроектировал, построил и пилотировал самолет , который установил первый мировой рекорд, признанный Аэроклубом Франции, пролетев расстояние от 14 до 220 метров (720 футов) менее чем за 22 секунды. [17] Полет был сертифицирован FAI. [18]
Проект Блерио VIII 1908 года был ранней конструкцией самолета, имевшей современную конфигурацию тягача -моноплана . У него было подвижное хвостовое оперение, контролирующее как рыскание, так и тангаж, форма управления креном, обеспечиваемая либо деформацией крыла, либо элеронами и управляемая пилотом с помощью джойстика и руля направления. Это был важный предшественник его более позднего самолета Bleriot XI , пересекшего Ла-Манш , выпущенного летом 1909 года .
Первая мировая война послужила испытательным стендом для использования самолета в качестве оружия. Самолеты продемонстрировали свои возможности в качестве мобильных наблюдательных платформ, а затем зарекомендовали себя как боевые машины, способные нанести урон противнику. Самая ранняя известная воздушная победа с использованием синхронного истребителя, вооруженного пулеметом , произошла в 1915 году немецким Luftstreitkräfte лейтенантом Куртом Винтгенсом . Появились асы-истребители ; величайшим (по числу воздушных побед) был Манфред фон Рихтгофен .
После Первой мировой войны авиационная техника продолжала развиваться. Олкок и Браун впервые без остановок пересекли Атлантику в 1919 году. Первые коммерческие рейсы между Соединенными Штатами и Канадой состоялись в 1919 году.
Так называемый золотой век авиации произошел между двумя мировыми войнами, во время которых обе обновили интерпретации предыдущих достижений – как, например, в случае с изобретением Хьюго Юнкерсом цельнометаллических планеров в 1915 году, что привело к созданию гигантских многомоторных самолетов длиной до 60 и более метров. размеры размаха крыльев к началу 1930-х годов, принятие радиального двигателя преимущественно с воздушным охлаждением в качестве практической силовой установки самолета наряду с мощными авиационными двигателями V-12 с жидкостным охлаждением, а также все большее количество попыток полетов на большие расстояния - как в случае с Vickers Vimy в 1919 г. , за которым всего несколько месяцев спустя последовал трансатлантический перелет ВМС США NC-4 ; Кульминацией стал май 1927 года, когда Чарльз Линдберг совершил одиночный трансатлантический перелет на самолете « Дух Сент-Луиса» , что стимулировало все более длительные попытки полетов, открыв путь к тому, чтобы в будущем полеты на большие расстояния стали обычным явлением.
Самолеты присутствовали во всех основных сражениях Второй мировой войны. Они были важным компонентом военных стратегий того периода, таких как немецкий блицкриг или американские и японские авианосные кампании в Тихом океане.
Военные планеры были разработаны и использовались в нескольких кампаниях, но широкого распространения они не получили из-за часто встречающегося высокого уровня потерь. Роторный змей Focke -Achgelis Fa 330 Bachstelze (Трясогузка) 1942 года отличался использованием на немецких подводных лодках.
До и во время войны как британские, так и немецкие конструкторы разрабатывали реактивные двигатели для самолетов. Первым реактивным самолетом, совершившим полет в 1939 году, был немецкий Heinkel He 178 . В 1943 году первый действующий реактивный истребитель Messerschmitt Me 262 поступил на вооружение немецких Люфтваффе , а позже во время войны на вооружение поступил британский Gloster Meteor , но так и не участвовал в боевых действиях: максимальная скорость самолетов той эпохи достигала 1130 км. /ч (700 миль в час), с неофициальным рекордным полетом в начале июля 1944 года прототипа немецкого ракетного истребителя Me 163B V18 . [20]
В октябре 1947 года Bell X-1 стал первым самолетом, превысившим скорость звука. [21]
В 1948–49 самолеты перевозили припасы во время блокады Берлина . Новые типы самолетов, такие как B-52 , производились во время холодной войны .
Первый реактивный авиалайнер , De Havilland Comet , был представлен в 1952 году, за ним последовал советский Ту-104 в 1956 году . Боинг 707 , первый широко успешный коммерческий самолет, находился в коммерческой эксплуатации более 50 лет, с 1958 по 2010. Боинг 747 был самым большим пассажирским самолетом в мире с 1970 года, пока его не превзошел Airbus A380 в 2005 году. Самым успешным самолетом является Douglas DC-3 , средний двухмоторный пассажирский самолет, который до сих пор находится в эксплуатации с 1936 года и до сих пор используется в небольших количествах для прыжков с парашютом и других развлекательных полетов. Некоторые из тысяч других версий используются для других целей, например AC-47 , боевой корабль времен войны во Вьетнаме, который до сих пор используется в некоторых вооруженных силах.
Самолет (также известный как самолет или просто самолет ) — это летательный аппарат с неподвижным крылом, который приводится в движение вперед за счет тяги реактивного двигателя или пропеллера . Самолеты бывают самых разных размеров, форм и конфигураций крыльев. Широкий спектр использования самолетов включает отдых, транспортировку товаров и людей, военные действия и исследования.
Гидросамолет — летательный аппарат, способный взлетать и приземляться ( посаживаться) на воду. Гидросамолеты, которые также могут летать с суши, относятся к подклассу самолетов-амфибий . Эти самолеты иногда называли гидропланами . [22] Гидросамолеты и амфибии обычно делят на две категории в зависимости от их технологических характеристик: гидросамолеты и летающие лодки .
Многие формы планеров (см. ниже) можно модифицировать, добавив небольшую силовую установку. К ним относятся:
Экраноплан (GEV) — это летательный аппарат, который достигает горизонтального полета вблизи поверхности земли, используя эффект земли — аэродинамическое взаимодействие между крыльями и земной поверхностью. Некоторые GEV при необходимости могут летать выше, вне зоны влияния земли (OGE) — они классифицируются как самолеты с двигателем. [23]
Планер — летательный аппарат тяжелее воздуха, который поддерживается в полете за счет динамической реакции воздуха на его несущие поверхности и свободный полет которого не зависит от двигателя . Планер — это планер с неподвижным крылом, предназначенный для парения — способности набирать высоту при восходящих потоках воздуха и летать в течение длительного времени .
Планеры в основном используются для отдыха, но также используются и для других целей, таких как исследования аэродинамики, военные действия и восстановление космических кораблей.
У мотопланера есть двигатель для увеличения его производительности, а у некоторых есть двигатели, достаточно мощные для взлета, но в обычном полете двигатель не используется.
Как и в случае с самолетами, существует большое разнообразие типов планеров, различающихся конструкцией крыльев, аэродинамической эффективностью, расположением пилота и органов управления. Пожалуй, наиболее знакомым типом является игрушечный бумажный самолетик .
Большие планеры чаще всего запускают с помощью буксира или лебедки. Военные планеры использовались на войне для доставки десантных войск, а специализированные планеры использовались в атмосферных и аэродинамических исследованиях. Самолеты с ракетными двигателями и космические самолеты также совершали посадки без двигателя.
Планеры и планеры, используемые в планерном спорте , обладают высокой аэродинамической эффективностью. Наивысшее аэродинамическое качество составляет 70:1, хотя более распространено 50:1. После запуска дополнительная энергия получается за счет умелого использования поднимающегося воздуха в атмосфере. Осуществлены полеты на тысячи километров со средней скоростью более 200 км/ч.
Самыми многочисленными самолетами без двигателя являются бумажные самолетики , планер ручной работы. Как и дельтапланы и парапланы, они запускаются с ноги и, как правило, медленнее, меньше и дешевле, чем планеры. Дельтапланы чаще всего имеют гибкие крылья, форму которых придает рама, хотя некоторые из них имеют жесткие крылья. Парапланы и бумажные самолетики не имеют рамок в крыльях.
Планеры и планеры могут иметь ряд общих черт с самолетами с двигателем, включая многие из тех же типов фюзеляжа и конструкций крыльев. Например, Horten H.IV представлял собой бесхвостый планер с летающим крылом, а орбитальный аппарат космического корабля "Шаттл" с треугольным крылом летал в нижних слоях атмосферы так же, как обычный планер. Многие планеры также используют те же органы управления и инструменты, что и механизированные корабли.
Основное применение сегодня планерной авиации – спорт и отдых.
Планеры разрабатывались в 1920-х годах для развлекательных целей. Когда пилоты начали понимать, как использовать поднимающийся воздух, были разработаны планеры с высоким аэродинамическим качеством . Это позволило им дольше планировать к следующему источнику « подъемной силы » и, таким образом, увеличить свои шансы на полет на большие расстояния. Это привело к появлению популярного вида спорта - планеризма .
Ранние планеры в основном изготавливались из дерева и металла, но сейчас в большинстве планеров используются композитные материалы, включающие стекло, углеродные или арамидные волокна. Для минимизации сопротивления эти типы имеют обтекаемый фюзеляж и длинные узкие крылья с большим удлинением . Доступны как одноместные, так и двухместные планеры.
Первоначально обучение проводилось короткими «прыжками» на основных планерах , которые представляют собой очень простые самолеты без кабины и с минимальным набором инструментов. [24] Поскольку вскоре после Второй мировой войны обучение всегда проводилось на двухместных планерах с двойным управлением, но высокопроизводительные двухместные самолеты также используются для разделения рабочей нагрузки и удовольствия от длительных полетов. Первоначально для посадки использовались полозья, но сейчас большинство приземляется на колеса, часто убирающиеся. Некоторые планеры, известные как моторные планеры , предназначены для полета без двигателя, но могут использовать поршневые , роторные , реактивные или электрические двигатели . [25] Планеры классифицируются ФАИ для соревнований по классам для соревнований по планерам, главным образом, на основе размаха и закрылков.
Класс сверхлегких планеров, в том числе некоторые из которых известны как планеры с микролифтом , а некоторые - как «воздушные кресла», был определен FAI на основе максимального веса. Они достаточно легкие, чтобы их можно было легко транспортировать, и в некоторых странах на них можно летать без лицензии. Сверхлегкие планеры имеют характеристики, аналогичные дельтапланам , но обеспечивают некоторую дополнительную безопасность при столкновении, поскольку пилот может быть пристегнут ремнями к вертикальному креслу внутри деформируемой конструкции. Посадка обычно осуществляется на одно или два колеса, что отличает эти летательные аппараты от дельтапланов. Несколько коммерческих сверхлегких планеров появлялись и уходили, но большинство современных разработок осуществляется отдельными дизайнерами и строителями домов.
Военные планеры использовались во время Второй мировой войны для перевозки войск ( планёрной пехоты ) и тяжёлой техники в зоны боевых действий. Планеры буксировались в воздух и большую часть пути к цели военно-транспортными самолетами, например, C-47 Dakota , или бомбардировщиками, которым была отведена второстепенная деятельность, например, Short Stirling . Освободившись от буксира вблизи цели, они приземлялись как можно ближе к цели. Преимущество перед десантниками заключалось в том, что можно было высадить тяжелую технику и что войска быстро собирались, а не рассредоточивались по зоне высадки. Планеры считались одноразовыми, поэтому их строили из обычных и недорогих материалов, таких как дерево, хотя некоторые из них были извлечены и использованы повторно. Ко времени Корейской войны транспортные самолеты также стали больше и эффективнее, так что даже легкие танки можно было сбрасывать с парашютом, в результате чего планеры вышли из моды.
Даже после разработки самолетов с двигателем планеры продолжали использоваться для авиационных исследований . Гибкое крыло НАСА «Паресев Рогалло» изначально было разработано для исследования альтернативных методов спасения космического корабля. Хотя от этой заявки отказались, гласность вдохновила любителей адаптировать аэродинамический профиль с гибким крылом для современных дельтапланов.
Первоначальные исследования многих типов самолетов, в том числе летающих крыльев и несущих тел, также проводились с использованием прототипов без двигателя.
Дельтаплан — это планерный летательный аппарат , в котором пилот закреплен за ремнями безопасности, подвешенными к планеру , и осуществляет управление, перемещая вес тела относительно рамы управления. Большинство современных дельтапланов изготовлены из алюминиевого сплава или с тканевым каркасом из композитного материала . Пилоты имеют возможность парить часами, набирать тысячи метров высоты в восходящих тепловых потоках, выполнять фигуры высшего пилотажа и планировать по пересеченной местности на сотни километров.
Параплан — это легкий, свободно летающий планер, запускаемый с ноги , без жесткой основной конструкции. [26] Пилот сидит в ремнях безопасности, подвешенных под полым тканевым крылом, форма которого определяется линиями подвески, давлением воздуха, поступающего в вентиляционные отверстия в передней части крыла, и аэродинамическими силами воздуха, обтекающего снаружи. Полеты на параплане чаще всего являются развлекательным занятием.
Бумажный самолет — это игрушечный летательный аппарат (обычно планер), сделанный из бумаги или картона.
Модели самолетов-планеров — это модели самолетов, в которых используются легкие материалы, такие как полистирол и пробковое дерево . Конструкции варьируются от простых самолетов-планеров до точных масштабных моделей , некоторые из которых могут быть очень большими.
Планирующие бомбы - это бомбы с аэродинамическими поверхностями, обеспечивающими планирующую траекторию полета, а не баллистическую. Это позволяет несущему самолету атаковать хорошо защищенную цель на расстоянии.
Воздушный змей — это летательный аппарат, привязанный к фиксированной точке так, что ветер дует над его крыльями. [27] Подъемная сила создается, когда воздух обтекает крыло кайта, создавая низкое давление над крылом и высокое давление под ним и отклоняя воздушный поток вниз. Это отклонение также создает горизонтальное сопротивление в направлении ветра. Результирующему вектору силы от компонентов подъемной силы и силы сопротивления противодействует натяжение одной или нескольких веревок или тросов, прикрепленных к крылу.
Воздушные змеи в основном используются в развлекательных целях, но имеют множество других применений. Ранние пионеры, такие как братья Райт и Дж. У. Данн, иногда управляли самолетом как воздушным змеем, чтобы разработать его и подтвердить его летные характеристики, прежде чем добавлять двигатель и средства управления полетом и управлять им как самолетом.
.jpg/1280px-Chinese_dragon_kite_(Berkeley,_California_-_2000).jpg)
Воздушные змеи использовались для подачи сигналов, доставки боеприпасов и для наблюдения , поднимая наблюдателя над полем боя и используя воздушный змей для аэрофотосъемки .
Воздушные змеи использовались в научных целях, например, в знаменитом эксперименте Бенджамина Франклина , доказывающем, что молния — это электричество . Воздушные змеи были предшественниками традиционных самолетов и сыграли важную роль в развитии первых летательных аппаратов. Александр Грэм Белл экспериментировал с очень большими воздушными змеями, поднимающими человека , как и братья Райт и Лоуренс Харгрейв . Воздушные змеи сыграли историческую роль в подъеме научных инструментов для измерения атмосферных условий с целью прогнозирования погоды .
Воздушные змеи можно использовать для перевозки радиоантенн. Этот метод был использован для приема станции первой трансатлантической передачи Маркони . Невыпадающие воздушные шары могут быть более удобными для таких экспериментов, поскольку антенны на воздушном змее требуют сильного ветра, что не всегда возможно при наличии тяжелого оборудования и заземляющего проводника.
Воздушных змеев можно использовать для создания световых эффектов, таких как световые палочки или фонари с батарейным питанием.
Воздушных змеев можно использовать для перетаскивания людей и транспортных средств по ветру. Эффективные воздушные змеи фойлового типа , такие как силовые, также могут использоваться для плавания против ветра по тем же принципам, что и другие парусные суда, при условии, что боковые силы на земле или в воде перенаправляются, как в случае с килями, центральными бортами, колесами и ледяные лопатки традиционного парусного судна. За последние два десятилетия стали популярными несколько видов спорта, связанных с кайтсерфингом, такие как кайт-багги, кайтбординг, кайтсерфинг и катание на лодках. Сноукайтинг также стал популярным.
Кайтовый парусный спорт открывает несколько возможностей, недоступных в традиционном парусном спорте:
Более ста участников реализуют концептуальные проекты исследований и разработок с целью изучения использования воздушных змеев для использования высотных ветровых потоков для производства электроэнергии. [28]
Фестивали воздушных змеев — популярный вид развлечения во всем мире. Они включают в себя местные мероприятия, традиционные фестивали и крупные международные фестивали.
Конструктивные части самолета называются планером. Присутствующие детали могут различаться в зависимости от типа и назначения самолета. Ранние модели обычно делались из дерева с тканевой поверхностью крыльев. Когда около ста лет назад стали доступны двигатели для полета с двигателем, их крепления были сделаны из металла. Затем, по мере увеличения скорости, все больше и больше деталей становилось металлическими, пока к концу Второй мировой войны цельнометаллические самолеты не стали обычным явлением. В настоящее время все чаще используются композиционные материалы .
Типичные конструктивные части включают в себя:
.jpg/1280px-Antonov_225_(2010).jpg)
Крылья самолета представляют собой статичные плоскости, простирающиеся по обе стороны от самолета. Когда самолет движется вперед, воздух обтекает крылья, форма которых создает подъемную силу.
Воздушные змеи, а также некоторые легкие планеры и самолеты имеют гибкие поверхности крыльев, которые натянуты поперек рамы и становятся жесткими за счет подъемной силы, действующей на них потоком воздуха. Более крупные самолеты имеют жесткие поверхности крыльев, которые обеспечивают дополнительную прочность.
Будь то гибкие или жесткие, большинство крыльев имеют прочный каркас, придающий им форму и передающий подъемную силу с поверхности крыла на остальную часть самолета. Основными элементами конструкции являются один или несколько лонжеронов, идущих от корня к законцовке, и множество нервюр, идущих от передней (передней) к задней (задней) кромке.
Ранние авиационные двигатели имели небольшую мощность, и малый вес был очень важен. Кроме того, ранние секции аэродинамического профиля были очень тонкими и не могли иметь внутри прочного каркаса. Таким образом, до 1930-х годов большинство крыльев были слишком легкими и не имели достаточной прочности, поэтому были добавлены внешние распорки и тросы. Когда в 1920-х и 1930-х годах доступная мощность двигателей увеличилась, крылья можно было сделать тяжелыми и достаточно прочными, чтобы в распорках больше не было необходимости. Этот тип нерасчалочного крыла называется свободнонесущим .
Количество и форма крыльев у разных типов сильно различаются. Данная плоскость крыла может быть полноразмахной или разделена центральной частью фюзеляжа на левое (левое) и правое (правое) крылья. Иногда крылья использовались даже чаще: трехкрылый триплан добился некоторой известности во время Первой мировой войны. Четырехкрылый квадруплан и другие конструкции многопланов не имели большого успеха.
Моноплан происходит от приставки «моно» означает «один», что означает, что у него одна плоскость крыла, у биплана — два крыла, расположенные друг над другом, а у тандемного крыла — два крыла, расположенные одно за другим. Когда в 1920-х и 1930-х годах доступная мощность двигателя увеличилась и распорки больше не требовались, нерасчалочный или консольный моноплан стал наиболее распространенной формой силового типа.
Форма крыла в плане — это форма, если смотреть сверху. Чтобы быть аэродинамически эффективным, крыло должно быть прямым, с большим размахом из стороны в сторону, но иметь короткую хорду (большое удлинение ). Но чтобы быть конструктивно эффективным и, следовательно, легким, крыло должно иметь небольшой размах, но при этом достаточную площадь для обеспечения подъемной силы (низкое удлинение).
На околозвуковых скоростях, близких к скорости звука , это помогает повернуть крыло назад или вперед, чтобы уменьшить сопротивление от сверхзвуковых ударных волн, когда они начинают формироваться. Стреловидное крыло — это просто прямое крыло, стреловидное назад или вперед.
Дельта -крыло представляет собой треугольную форму, которую можно использовать по ряду причин. Как гибкое крыло Рогалло, оно обеспечивает стабильную форму под действием аэродинамических сил, поэтому часто используется для воздушных змеев и других сверхлегких летательных аппаратов. Будучи сверхзвуковым крылом, оно сочетает в себе высокую прочность с низким сопротивлением и поэтому часто используется для быстрых самолетов.
Крыло изменяемой геометрии может изменяться в полете на другую форму. Крыло изменяемой стреловидности трансформируется из эффективной прямой конфигурации для взлета и посадки в стреловидную конфигурацию с низким лобовым сопротивлением для высокоскоростного полета. Испытывались и другие формы изменяемой формы плана, но ни одна из них не вышла за пределы стадии исследований.
Фюзеляж представляет собой длинный тонкий корпус, обычно с коническими или закругленными концами, что придает его форме аэродинамически гладкую форму . Большинство самолетов имеют одинарный фюзеляж, который часто называют просто «корпусом». Другие могут иметь два или более фюзеляжа, либо фюзеляж может быть оснащен балками по обе стороны от хвостовой части, чтобы можно было использовать крайнюю заднюю часть фюзеляжа.
Фюзеляж может содержать летный экипаж , пассажиров, груз или полезную нагрузку , топливо и двигатель(и). Беспилотные самолеты (дроны) обычно не имеют на борту пилота или другого летного экипажа или пассажиров. Планеры обычно не имеют топлива или двигателей, хотя в некоторых вариантах, таких как моторные планеры и ракетные планеры, они есть для временного или дополнительного использования.
Пилоты пилотируемых самолетов обычно управляют ими из кабины , обычно расположенной в передней или верхней части фюзеляжа и оснащенной органами управления и обычно окнами и приборами. У самолетов часто есть два или более пилотов, один из которых находится под общим командованием («пилот») и один или несколько «вторых пилотов». На более крупных самолетах штурман обычно также сидит в кабине. На некоторых военных или специализированных самолетах в кабине могут находиться и другие члены летного экипажа.
В небольших самолетах пассажиры обычно сидят позади пилота(ов) в одной кабине, хотя иногда пассажирское сиденье может располагаться рядом с пилотом или даже перед ним. Более крупные пассажирские самолеты имеют отдельную пассажирскую кабину или иногда каюты, которые физически отделены от кабины.
Летающее крыло — это бесхвостый летательный аппарат , не имеющий определенного фюзеляжа , при этом большая часть экипажа, полезной нагрузки и оборудования размещается внутри основной конструкции крыла. [29] : 224
Конфигурация летающего крыла широко изучалась в 1930-х и 1940-х годах, в частности, Джеком Нортропом и Честоном Л. Эшельманом в США, а также Александром Липпишем и братьями Хортен в Германии. После войны на основе концепции летающего крыла был основан ряд экспериментальных проектов. Некоторый общий интерес сохранялся до начала 1950-х годов, но конструкции не обязательно давали большое преимущество в дальности полета и представляли ряд технических проблем, что привело к принятию «традиционных» решений, таких как Convair B-36 и B-52 Stratofortress . Из-за практической необходимости в глубоком крыле концепция летающего крыла наиболее практична для конструкций в диапазоне малых и средних скоростей, и существует постоянный интерес к ее использованию в качестве конструкции тактического авиалайнера .
Интерес к летающим крыльям возобновился в 1980-х годах из-за их потенциально низкой площади отражения радара . Технология «Стелс» основана на формах, которые отражают радиолокационные волны только в определенных направлениях, что затрудняет обнаружение самолета, если только приемник радара не находится в определенном положении относительно самолета – положении, которое постоянно меняется по мере движения самолета. Этот подход в конечном итоге привел к созданию бомбардировщика -невидимки Northrop B-2 Spirit . В этом случае аэродинамические преимущества летающего крыла не являются первоочередными потребностями. Однако современные электродистанционные системы с компьютерным управлением позволили свести к минимуму многие аэродинамические недостатки летающего крыла, что позволило создать эффективный и стабильный дальний бомбардировщик.
Самолеты со смешанным корпусом крыла имеют уплощенный корпус в форме аэродинамического профиля, который создает большую часть подъемной силы, позволяющей ему держаться в воздухе, а также четкие и отдельные конструкции крыльев, хотя крылья плавно сливаются с корпусом.
Таким образом, самолеты со смешанным крылом сочетают в себе конструктивные особенности как футуристического фюзеляжа, так и конструкции летающего крыла. Предполагаемые преимущества подхода со смешанным корпусом крыла - это эффективные крылья с высокой подъемной силой и широкий корпус аэродинамической формы. Это позволяет всему аппарату участвовать в создании подъемной силы , что приводит к потенциальному увеличению экономии топлива.
Подъемное тело — это конфигурация, в которой тело само создает подъемную силу . В отличие от летающего крыла , которое представляет собой крыло с минимальным обычным фюзеляжем или вообще без него , несущее тело можно рассматривать как фюзеляж с небольшим количеством обычного крыла или вообще без него. В то время как летающее крыло стремится максимизировать крейсерскую эффективность на дозвуковых скоростях за счет устранения ненесущих поверхностей, несущие тела обычно минимизируют сопротивление и структуру крыла для дозвукового, сверхзвукового и гиперзвукового полета или входа космического корабля в атмосферу . Все эти режимы полета создают проблемы для обеспечения надлежащей устойчивости полета.
Несущие тела были основной областью исследований в 1960-х и 1970-х годах как средство создания небольшого и легкого пилотируемого космического корабля. Для проверки этой концепции США построили ряд знаменитых ракетных самолетов с несущим корпусом, а также несколько ракетных возвращаемых аппаратов, которые прошли испытания над Тихим океаном. Интерес угас, поскольку ВВС США потеряли интерес к пилотируемому полету, и основные разработки закончились в процессе проектирования космического корабля "Шаттл", когда стало ясно, что фюзеляжи сложной формы затрудняют установку топливных баков.
Классическое крыло с аэродинамическим профилем неустойчиво в полете и трудноуправляемо. Типы с гибким крылом часто полагаются на якорный трос или вес пилота, висящего под ним, чтобы поддерживать правильное положение. Некоторые свободно летающие типы используют адаптированный устойчивый аэродинамический профиль или другие изобретательные механизмы, включая, в последнее время, электронную искусственную устойчивость.
Но для достижения дифферента, устойчивости и управляемости большинство типов самолетов имеют оперение, состоящее из киля и руля направления, которые действуют горизонтально, а также хвостового оперения и руля высоты, которые действуют вертикально. Это настолько распространено, что известно как традиционная планировка. Иногда может быть два или более киля, разнесенных вдоль хвостового оперения.
Некоторые типы имеют горизонтальную носовую часть « утка » впереди основного крыла, а не позади него. [29] : 86 [30] [31] Эта носовая часть может способствовать балансировке, устойчивости или управлению самолетом, или нескольким из них.
Воздушные змеи управляются с помощью проводов, спускающихся к земле. Обычно каждый провод действует как привязь к той части кайта, к которой он прикреплен.
Планеры и самолеты имеют более сложные системы управления, особенно если они пилотируемые.
Основные органы управления позволяют пилоту направлять самолет в воздух. Обычно это:
Другие общие элементы управления включают в себя:
Судно может иметь два сиденья пилотов с двойным управлением, что позволяет двум пилотам работать по очереди. Его часто используют для тренировок или для длительных полетов.
Система управления может обеспечивать полную или частичную автоматизацию полета, например автопилот , выравниватель крыла или систему управления полетом . Беспилотный летательный аппарат не имеет пилота, но управляется дистанционно или с помощью таких средств, как гироскопы или другие формы автономного управления.
На пилотируемых самолетах приборы предоставляют пилотам информацию, включая полет , двигатели , навигацию , связь и другие авиационные системы, которые могут быть установлены.
Шесть основных инструментов, иногда называемых «пакетом из шести инструментов», заключаются в следующем: [32]
Другие инструменты кабины могут включать:
В 1799 году он впервые в истории изложил концепцию современного самолета. Кэли определил вектор сопротивления (параллельный потоку) и вектор подъемной силы (перпендикулярный потоку).
Английский пионер воздушной навигации и авиационной техники и конструктор первого успешного планера, способного поднять человека в воздух. Кэли разработал современную конфигурацию самолета как летательного аппарата с неподвижным крылом и отдельными системами подъемной силы, движения и управления еще в 1799 году.
{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка ), стр51. Отмечает соглашение между ИКАО и ИМО о том, что экранопланы подпадают под юрисдикцию Международной морской организации, хотя существует исключение для судов длительного использования без влияния земли (OGE), которые считаются воздушными судами.
( копия Wayback Machine )