Самолёт
Самолёт (устаревшее аэроплан), летательный аппарат тяжелее воздуха, для полётов в атмосфере с помощью силовой установки, создающей тягу, и крыльев, создающих подъёмную силу. Исторически самолётами принято называть летательные аппараты, управляемые экипажем или пилотом. Самолёт включает планёр (совокупность фюзеляжа, крыла, оперения, шасси), силовую установку, систему бортового оборудования (в том числе авионику). Для получения тепловой энергии, преобразующейся в силовой установке в тяговое усилие воздушного винта или в реактивную силу струи рабочего тела, используют авиационное топливо. Управление полётом самолёта производится аэродинамическими (воздушные рули, закрылки, несущие поверхности изменяемой геометрии и др.) или газодинамическими (изменение вектора тяги двигателя) органами управления.
Слово «самолёт» применил для обозначения управляемого аэростата в 1857 г. капитан 1 ранга Н. М. Соковнин. В значении, близком к современному, слово «самолёт» впервые в России употребил журналист и писатель А. В. Эвальд в статье «О воздухоплавании», напечатанной в 1863 г. в газете «Голос», где он предложил идею летательного аппарата тяжелее воздуха, использующего неподвижную (относительно других частей аппарата) несущую поверхность для создания подъёмной силы и архимедов винт, приводимый в движение располагающимся на борту двигателем, для создания тяги.
Классификация самолётов
Широкофюзеляжный двухпалубный четырёхдвигательный реактивный пассажирский авиалайнер А-380.Классификация самолётов производится по конструктивным признакам (в том числе по числу несущих поверхностей, аэродинамической схеме, силовой установке), лётно-техническим характеристикам, системе бортового оборудования, назначению (гражданские и военные) и др. Различают самолёты экспериментальные, опытные, серийные.
Конструктивные признаки
По конструктивным признакам самолёт должен обеспечивать высокие аэродинамические характеристики (максимальную подъёмную силу при минимальном лобовом сопротивлении), обладать необходимой прочностью, жёсткостью, живучестью и выносливостью при минимальном весе, быть технологичным в производстве и обслуживании. По числу несущих поверхностей (крыльев) различают моноплан (основной тип современного самолёта), биплан, полутораплан (биплан, площадь нижнего крыла которого значительно меньше площади верхнего), триплан (3 несущие поверхности расположены друг под другом) и полиплан (самолёт с 4 и более главными несущими поверхностями). В зависимости от взаимного расположения крыла и горизонтального оперения выделяют следующие основные аэродинамические схемы самолёта: нормальная аэродинамическая, «утка», «бесхвостка», летающее крыло. Силовая установка самолёта состоит из авиационного двигателя и движителя (винтового, реактивного), а также топливной, масляной, противопожарной систем и др. По типу двигателей в силовой установке различают: поршневые двигатели (см. Двигатель внутреннего сгорания); газотурбинные двигатели (в том числе турбовинтовые двигатели); воздушнореактивные двигатели (ВРД), в том числе прямоточные (ПВРД) и пульсирующие (ПуВРД), гиперзвуковые прямоточные (ГПВРД), турбореактивные двигатели. По числу двигателей самолёты бывают от однодвигательных (например, Ан-2, МАИ-890) до четырнадцатидвигательных (например, ВВА-14, вертикально-взлетающая амфибия, СССР).
Лётно-технические характеристики
Лётно-технические характеристики представляют комплекс количественных показателей, определяющих возможности летательного аппарата выполнять своё целевое назначение, как то: скорость полёта, взлётно-посадочные характеристики, условия базирования, а также дальность и продолжительность полёта, скороподъёмность, манёвренность, высота полёта, пассажировместимость (в основном для пассажирских самолётов), грузоподъёмность (бомбовая нагрузка для военных самолётов), надёжность и др. По скорости полёта различают самолёты дозвуковые, максимальное полётное число Маха не более 0,8 (например, Ту-334), трансзвуковые – от 0,8 до 1,2 (Ту-22), сверхзвуковые – от 1,2 до 3 (Ту-144), гиперзвуковые – свыше 3 (Х-15, США). По длине взлётно-посадочной полосы бывают самолёты обычного взлёта и посадки (например, МиГ-29); вертикального взлёта и посадки (СВВП), способные взлетать и садиться при нулевой горизонтальной скорости, используя тягу двигателя, направленную вертикально (делятся на аппараты, использующие энергию газовой струи реактивного двигателя, например Як-38, РФ; AV-8 Harrier II компании McDonnell Douglas, США, и создающие вертикальную тягу посредством воздушных винтов различной конструкции); вертикально-ультракороткого взлёта и посадки (например, сверхзвуковой палубный Як-141); короткого взлёта и посадки [например, Су-33, Ан-72 (СССР); Боинг YC-14, Макдоннелл-Дуглас YC-15 (США)], отличающиеся меньшими скоростями отрыва и приземления и соответственно меньшими длинами разбега и пробега (требуемая длина взлётно-посадочной полосы 400–600 м). По условиям базирования различают самолёты, использующие для взлёта и посадки аэродром; авианесущий корабль – обычно СВВП и самолёт вертикального-ультракороткого взлёта (с разбегом на палубе и дальнейшим разгоном на воздушном участке после отрыва от палубы или от трамплина) и посадки (вертикальная, аэрофинишёром или с коротким пробегом); воду – гидросамолёты, амфибии и летающие лодки. Дальность полёта – наибольшее расстояние, которое самолёт может пролететь по прямой без пополнения запаса топлива; пассажирские и транспортные самолёты с турбореактивными и турбовинтовыми двигателями летают на 10 000 км и более; Дж. Фо́ссетт (США) 8–11 февраля 2006 г. на экспериментальном одноместном реактивном самолёте «Virgin Atlantic GlobalFlyer» совершил без дозаправок беспосадочный полёт вокруг земного шара, установив абсолютный рекорд дальности и продолжительности полёта без остановки – 41467,53 км за 76 ч 45 мин. Скороподъёмность – время набора самолётом заданной высоты (измеряется в м/с), зависит от величины вертикальной скорости подъёма; наибольшую скороподъёмность имеют истребители, для которых преимущество в вертикальном манёвре важно при ведении воздушного боя и при перехвате воздушных целей (например, МиГ-25 набирает высоту 25 000 м за 154,2 с, то есть скороподъёмность – 162,1 м/с).
Манёвренность – способность самолёта (особенно военного) в полёте выполнять тот или иной манёвр (разворот на 90 ° и 180 °, разгон до максимальной скорости, вираж, спираль, фигуры высшего пилотажа и др.), характеризуется временем его выполнения, величиной перегрузки при изменении траектории и другими показателями. Высота полёта (практический потолок) – высота, на которой самолёт ещё обладает некоторой условно принятой вертикальной скоростью для набора высоты (ограничена обычно 8–12 км для пассажирских самолётов, 17–23 км и более для военных). Пассажировместимость – число пассажирских кресел в салонах самолёта; зависит от плотности компоновки салонов и класса устанавливаемых кресел; как правило, используется «смешанная» компоновка салонов (8–20 % кресел первого класса, остальные – экономкласса). Грузоподъёмность – вес грузов (вооружения, съёмного оборудования и др.), в том числе и пассажиров, перевозимых на самолёте при выполнении полёта; требования по грузоподъёмности предъявляются особо к тяжёлым и лёгким бомбардировщикам. Надёжность – свойство самолёта выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в заданных пределах, в течение требуемого промежутка времени или требуемой наработки.
Системы бортового оборудования
Системы бортового оборудования включают комплекс радиоэлектронных устройств, формирующих для экипажа и автопилота информацию, необходимую для управления полётом самолёта, и обеспечивающих его безопасность, в том числе бортовой вычислительный комплекс, бортовой накопитель полётной информации, так называемый чёрный ящик, системы радиоэлектронного противодействия, фото- и ИК-разведки, закрытой кодированной связи и др.; авиационное вооружение для военных машин (радиолокационные и телевизионно-оптические прицельные системы и др. Для спасения экипажей (в основном военных) разработана система катапультирования с использованием специальных устройств [катапультного кресла (наиболее распространено), капсулы или отделяемой кабины]. Оборудования авионики (за последние 30–40 лет) превосходят по стоимости всю остальную конструкцию самолёта.
Гражданские самолёты
Гражданские самолёты делят:
на пассажирские [например, крупнейший широкофюзеляжный двухпалубный четырёхдвигательный реактивный пассажирский авиалайнер А-380, созданный концерном Airbus SE (высота 24,08 м, длина 72,75 м, размах крыла 79,75 м, вместимость 525 пассажиров в салонах трёх классов, 853 пассажира в одноклассовой конфигурации, может совершать беспосадочные перелёты на расстояние до 15 400 км);
региональный пассажирский Сухой Суперджет 100 (рис. 3), созданный концерном «Гражданские самолёты Сухого» (высота 10,28 м, длина 29,94 м, размах крыла 27,80 м, вместимость 98, в базовой компоновке до 108 пассажиров, может совершать беспосадочные перелёты на расстояние до 4578 км);
межконтинентальный пассажирский широкофюзеляжный самолёт для средней и большой протяжённости Ил-96, созданный в ОКБ С. В. Ильюшина];
транспортные;
почтовые;
сельскохозяйственные;
санитарные;
пожарные;
учебно-тренировочные и др. (см. Гражданская авиация).
Военные самолёты
Военные самолёты подразделяются по боевому назначению на истребители (фронтовые, перехватчики, истребители-бомбардировщики), стратегические бомбардировщики (в том числе ракетоносцы), штурмовики, топливозаправщики, разведчики, противолодочные, транспортные (военно-десантные и военно-транспортные). Фронтовые истребители [например, МиГ-29, Т-50 (рис. 4), РФ; F-22 «Рэптор», США] предназначены в первую очередь для уничтожения воздушных целей, защиты наземных объектов от авиации противника, реже – для атаки наземных и морских целей. Истребители-перехватчики (например, МиГ-31, РФ; F-16 «Файтинг Фалкон», США) – для уничтожения бомбардировщиков и крылатых ракет противника; термин «перехватчик» появился в современной военной литературе в начале 1950-х гг. в связи с оснащением истребителей некоторых типов бортовыми радиолокационными станциями, которые позволяли обнаруживать и поражать воздушные цели при отсутствии визуальной видимости. Истребители-бомбардировщики (например, Су-34, РФ; F-35, США) – для нанесения высокоточных ракетно-бомбовых ударов, в том числе с использованием ядерного оружия, по сухопутным и надводным целям в любое время суток. Стратегические бомбардировщики (например, Ту-160, Ту-22М, РФ; B-1 «Лансер», Нортроп B-2 «Спирит», США), межконтинентальные самолёты с дальностью действия свыше 5000 км, способны применять ядерное оружие для нанесения бомбовых ударов по стратегически значимым объектам в тылу противника с целью подрыва его военной и промышленной мощи. Ныне лишь Россия и США обладают боевыми самолётами такого класса. Ракетоносцы (например, Ту-22М3) – специализированные боевые самолёты для доставки к цели крылатой ракеты класса «воздух – поверхность». Штурмовики (например, Су-25) используются для непосредственной поддержки сухопутных войск над полем боя, а также для прицельного поражения наземных и морских целей. Топливозаправщики и патрульные самолёты (например, Ил-38). Самолёты-разведчики (например, А-50, РФ; U-2, США) могут нести определённые типы вооружений и способны уничтожать обнаруженные важные цели, также могут использоваться для наведения огня артиллерии. Противолодочные самолёты (например, А-40 «Альбатрос», Ил-38, РФ) предназначены для поиска и поражения подводных лодок противника, оборудуются автоматизированной поисково-прицельной системой и соответствующим вооружением (противолодочными торпедами, минами, ракетами и глубинными бомбами в обычном и ядерном снаряжении). Транспортные самолёты (многоцелевые и специальные) – для транспортировки различных военных грузов, выполнения военно-десантных и специальных задач (например, Ту-214, Ан-12; Boeing 747-400F, Freighter – «грузовой»).
Для снижения заметности военных самолётов на экране радара (в основном истребителей и бомбардировщиков) созданы малозаметные самолёты [например, стратегический бомбардировщик Нортроп B-2 «Спирит», США; палубный истребитель с крылом обратной стреловидности Су-47 «Беркут», РФ] по так называемой стелстехнологии, посредством специально разработанных геометрических форм и радиопоглощающих материалов и покрытий, которые резко уменьшают радиус обнаружения и тем самым повышают выживаемость боевой машины.