Технические устройства

Самолёт

Самолёт (устаревшее аэроплан), тяжелее , для полётов в атмосфере с помощью силовой установки и . Исторически самолётами принято называть летательные аппараты, управляемые или пилотом. Самолёт включает планёр (совокупность , крыла, , ), силовую установку, систему бортового оборудования (в том числе ). Для получения тепловой энергии, преобразующейся в силовой установке в тяговое усилие или в  струи рабочего тела, используют авиационное . Управление полётом самолёта производится (воздушные рули, закрылки, несущие поверхности изменяемой геометрии и др.) или (изменение тяги ) органами управления.

Слово «самолёт» применил для обозначения управляемого 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 и  винт, приводимый в движение располагающимся на борту двигателем, для создания тяги. Историческую справку см. в статье .

Классификация самолётов

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 ), обладать необходимой , , и выносливостью при минимальном весе, быть технологичным в и обслуживании. По числу несущих поверхностей (крыльев) различают (основной тип современного самолёта), , 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 выделяют следующие основные аэродинамические схемы самолёта: нормальная аэродинамическая, «утка», «бесхвостка», летающее крыло. Силовая установка самолёта состоит из  и  (винтового, реактивного), а также топливной, масляной, противопожарной систем и др. По типу двигателей в силовой установке различают: поршневые двигатели (см. ); (в том числе турбовинтовые двигатели); воздушнореактивные двигатели (ВРД), в том числе прямоточные (ПВРД) и пульсирующие (ПуВРД), гиперзвуковые прямоточные (ГПВРД), . По числу двигателей самолёты бывают от однодвигательных (например, Ан-2, МАИ-890) до четырнадцатидвигательных (например, ВВА-14, вертикально-взлетающая , СССР).

Лётно-технические характеристики

Лётно-технические характеристики представляют комплекс количественных показателей, определяющих возможности летательного аппарата выполнять своё целевое назначение, как то: полёта, взлётно-посадочные характеристики, условия базирования, а также дальность и продолжительность полёта, скороподъёмность, , высота полёта, пассажировместимость (в основном для пассажирских самолётов), (бомбовая нагрузка для военных самолётов), надёжность и др. По скорости полёта различают самолёты дозвуковые, максимальное полётное не более 0,8 (например, Ту-334), трансзвуковые – от 0,8 до 1,2 (Ту-22), – от 1,2 до 3 (Ту-144), гиперзвуковые – свыше 3 (Х-15, США). По длине 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, 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, 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; – 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, или с коротким пробегом); воду – , амфибии и . 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; самолёт Фоссетт (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, , , фигуры высшего и др.), характеризуется временем его выполнения, величиной перегрузки при изменении 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 устройств, формирующих для экипажа и  информацию, необходимую для управления полётом самолёта, и обеспечивающих его безопасность, в том числе бортовой вычислительный комплекс, 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 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 «» (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. ).

Военные самолёты

Военные самолёты подразделяются по боевому назначению на истребители (фронтовые, перехватчики, истребители-бомбардировщики), стратегические бомбардировщики (в том числе ракетоносцы), , 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  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 , 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 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 . Противолодочные самолёты (например, А-40 «Альбатрос», Ил-38, РФ) предназначены для поиска и поражения противника, оборудуются автоматизированной поисково-прицельной системой и соответствующим вооружением (противолодочными , минами, ракетами и глубинными бомбами в обычном и ядерном ). 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 (англ. stealth technology), посредством специально разработанных геометрических форм и  и покрытий, которые резко уменьшают радиус обнаружения и тем самым повышают выживаемость боевой машины.

  • Летательные аппараты