"Летательные аппараты тяжелее воздуха невозможны!". Летательные аппараты

1. самолеты;

2. планеры;

3. самолеты снаряды;

4. ракеты;

5. вертолеты;

6. автожиры.

1. Самолеты – ла. тяжелее воздуха для полета в атмосфере с помощь двигателей и неподвижным относительно других частей аппарата крылом. Благодаря большой скорости, грузоподъемности, радиусу действия, надежности в эксплуатации, высокой маневренности, устойчивости и управляемости самолет стал основным средством передвижения в воздухе. Основные части самолета – это крыло, фюзеляж, шасси, оперение и силовая установка.

a) Крыло создает подъемную силу при движении самолета. Оно обычно неподвижно закреплено на фюзеляже, но у некоторых самолетов может поворачиваться относительно поперечной оси. На крыле установлены рули крена и элементы механизации крыла, то есть устройства способные увеличивать несущую способность и сопротивление крыла при посадке, взлете, маневре.

b) Фюзеляж служит для размещения экипажа, пассажиров, грузов и оборудования.

c) Шасси предназначено для передвижения самолета по аэродрому, поглощению энергии удара при посадке и на ем устанавливаются тормоза. Бывают шасси убирающиеся и неубирающиеся. Самолеты с убирающимися шасси имеют меньшее лобовое сопротивление, но тяжелее и сложнее в конструкции.

d) оперение служит для обеспечения устойчивости, управляемости и балансировки самолета. Оно обычно размещается позади крыла и состоит из подвижных и неподвижных поверхностей. Неподвижная часть горизонтального оперения называется стабилизатором, а вертикального килем. К стабилизатору шарнирно крепится руль высоты состоящий обычно из двух половин, а к килю руль управления. Рули отклоняются с помощью штурвальной колонки или ручки управления и педалей расположенных в кабине экипажа. Для облегчения пилотирования и повышение безопасности полета пассажирскими самолетами обычно управляют 2 пилота а в систему управления могут включаться автопилоты и бортовые вычислители. Уменьшение нагрузок действующих на рычаги управления пи отклонение рулей достигается при помощи гидравлических пневматических или электрических усилителей, а также устройствами аэродинамической компенсации. Управление самолетом когда воздушные рули не эффективны (полет сильно разряженный в атмосфере на самолетах вертикального взлета или посадки) осуществляется газовыми рулями. Систему управления воздушными рулями называют основной. Вспомогательные системы служат для управления двигателями триперами рулей люками шасси и тормозами.

e) 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 применяются главным образом турбореактивные и турбовинтовые двигатели.

Встречаются еще самолеты с поршневым двигателями у которых сила тяги создается воздушными винтами. У турбо реактивных двигателей тяга возникает в следствии истечения с большой скоростью газов из реактивного сопла. У турбо винтовых двигателей более 85% тяги создается воздушными винтами а остальная часть за счёт истечения газов. Авиационных двигатели обычно размещают в гандолах работу двигателей обеспечивают системы топливные масляное всасывание воздуха и газов запуска управление и автоматизированного контроля.
Оборудование самолета состоит из приборного радио и электрооборудования, противообледенительных устройств, высотного бортового и спец. оборудования.
Приборное оборудование в зависимости от назначения подразделяется на:
- пилотажно навигационные (вариометры указатели скорости авиагоризонты автопилоты компасы и т. д.) для работы за контролем работы двигателей (манометры керометры расходомеры) вспомогательные (вольтметры амперметры)
- электрооборудование самолета обеспечивает работу приборов средств управления радио системы запуска авиа двигателей освещение.
- радио оборудование- это средство 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 кислородное питание и тд) удобства размещения пассажиров и экипажа комфорт во время полета обеспечивается бытовым оборудованием.
К специальному оборудованию относятся устройства для размещения и распыление химикатов у самолетов сельхоз авиации для перевозки больных и раненых на самолетах санитарной авиации загрузка и крепление крупногабаритных грузов у грузовых самолетов и различные виды съемов(Аэрофлот съемка магнитная съемка и тд.)

2. Планер – бездвигательный аппарат, тяжелее воздуха подъемную силу, которого создает неподвижное относительно корпуса крыло. Движение планера вперед создается под действием составляющей веса. Планер взлетает с помощью резинового арматизатора и лебедки, на барабан которой намотан трос, прикрепленный к планеру. Полет в спокойной атмосфере происходит с постоянным снижением под некоторым углом к горизонту, при наличии в атмосфере восходящих потоков воздуха возможен полет с набором высоты. Планеры как правило бывают одноместные и двухместные, при рекордных полетах планер набирал высоту до 14 км и совершал полет с дальностью свыше 1000км.

34. Самолеты-сняряды и ракеты относятся к беспилотным ла. тяжелее воздуха. Первоначально они были созданы для изучения работы ракетных двигателей в верхних слоях атмосферы. Достижение в области ракетной техники позволили создать многочисленные си-мы баллистических ла., ракет для запуска искусственных спутников земли пилотируемых космических кораблей.

5. Вертолет (геликоптер) – ла. тяжелее воздуха, у которого подъемная сила создается одним или несколькими несущими винтами, вращающимися в горизонтальной плоскости. Несущие винты приводятся во вращение поршневыми или реактивными двигателями через редуктор и вертикальный вал. Созданы вертолеты, у которых вращение несущего винта осуществляется под действием реактивных двигателей или насадок, установленных на лопастях, к насадкам подается сжатый воздух от компрессора. Вертолеты с таким приводом несущих винтов называются реактивными. В отличии от самолета подъёмная сила на крыле которого создаются только при поступательное движении несущий винт вертолета может создавать подъемную силу без поступательного перемещения аппарата. Несущий винт вертолета заменяет ему не только крыло но и тянущий винт позволяя летательному аппарату двигаться вперед назад и в стороны подниматься и снижаться под различными углами к горизонту неподвижно висеть в воздухе и поворачиваться вокруг вертикальной оси. Это достигается наклоном тяги несущего винта в сторону полета. Несущий винт вертолета обладает еще одним исключительным свойством в случаи отказа двигателя в полете он может создавать подъемную силу вращаясь под действием набегающего воздушного потока это явление называется авторатацией это позволяет вертолету совершать планирующий или парашютирующий спуск и посадку. Конструкцию вертолета любой схемы образует:

a) фюзеляж

b) шасси

c) несущий винт

d) органы управления

e) приборная

f) радио

g) электрооборудования

h) силовая установка с системами обеспечивающими ее работу(топливная масляная всасывание воздуха охлаждение управление и т.д.)

i) трансмиссия включающая: редукторы, валы, муфты включающие трансмиссии и тормоз несущего винта.

Для увеличения скорости полета некоторые вертолеты имеют небольшое крыло разгружающее несущий винт (вертолет ми6). Одновинтовые вертолеты с механическим приводом несущего винта имеют хвостовой винт и систему управления им. Некоторые конструкции вертолетов снабжены вертикальным и горизонтальным оперением.
Аппараты вертикального взлета и посадки.
Представляют собой сочетание вертолета с самолетом либо самолеты у которых подъёмная с ла при взлете и посадке создается при помощи реактивных двигателей называемых подъемными. В го зональном полете у таких аппаратов подъёмная сила создается крылом а тяга обычными двигателями которые называют маршалами. При других схемах вертикальный взлет и посадка могут 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 ткачих аппаратов зависит от экономических показателей то есть более сложная и дорогая конструкция должна иметь высокую производительность.

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»

Мечта о покорении воздушного пространства человеком отображается в легендах и преданиях практически всех народов населяющих Землю. Первые документальные свидетельства попыток человека поднять в воздух летательный аппарат относятся к первому тысячелетию до нашей эры. Тысячи лет попыток, труда и размышлений привело к полноценному воздухоплаванию только в конце 18 века, вернее к его развитию. Сначала появились монгольфьер, а следом и шарльер. Это два вида летательного аппарата легче воздуха — аэростата, в дальнейшем развитие аэростатной техники привело к созданию — дирижаблей. А на смену этим воздушным левиафанам пришли и аппараты тяжелее воздуха.

Примерно в 400 году до н. э. в Китае массово стали применяться воздушные змеи не только для развлечения, но и в сугубо военных целей, в качестве средства сигнализации. Этот аппарат уже можно охарактеризовать как устройство тяжелее воздуха, имеющее жесткую конструкцию и использующее для поддержания в воздухе аэродинамическую подъемную силу набегающего потока за счет струйных воздушных течений.

Классификация летательных аппаратов

Летательный аппарат — это какое-либо техническое устройство, которое предназначается для полетов в воздушном или космическом пространстве. В общей классификации различают аппараты легче воздуха, тяжелее воздуха и космические. В последнее время все более широко развивается направления конструирования смежных аппаратов, особенно создания гибрида воздушно — космического аппарата.

ЛА классифицироваться могут и иначе, например по следующим признакам:

по принципу действия (полета);
по принципу управления;
по предназначению и сферам применения;
по типу двигателей, установленных на ЛА;
по конструктивным особенностям, касающимся фюзеляжа, крыльев, оперения и шасси.

Кратко о летательных аппаратах.

1. воздухоплавательные ЛА. Считаются летательные аппараты легче воздуха. Воздушная оболочка наполнена легким газом. К ним относятся дирижабли, аэростаты и гибридные ЛА. Вся конструкция данного типа аппаратов всецело остается тяжелее воздуха, но из за разности плотностей газовых масс в и вне оболочки, создается разность давлений и как итог — выталкивающая сила, так называемая сила Архимеда.

2. ЛА, использующие аэродинамическую подъемную силу. Данный тип аппаратов считается уже тяжелее воздуха. Подъемная сила у них создается уже за счет геометрических поверхностей — крыльев. Крылья начинают поддерживать ЛА в воздушной среде только после того как вокруг их поверхностей начинают образовываться воздушные потоки. Таким образом крылья начинают работать после достижения ЛА определенной минимальной скорости «срабатывания» крыльев. На них начинает образовываться подъемная сила. Поэтому, например, чтобы подняться самолету в воздух или опуститься из него на землю, нужен пробег.

Планеры, самолеты, экранолеты и крылатые ракеты - это аппараты, у которых подъемная сила образуется при обтекании крыла;
Вертолеты и им подобные агрегаты, у них подъемная сила образуется за счет обтекания лопастей несущего винта;
ЛА, имеющие несущий корпус, созданный по схеме «летающее крыло»;
Гибридные - это аппараты вертикального взлета и посадки, как самолеты, так и винтокрылы, а также устройства совмещающие качества аэродинамических и космических ЛА;
Аппараты на динамической воздушной подушке типа экраноплан;

3. ко смические ЛА. Эти аппараты созданные специально для работы в безвоздушном пространстве с ничтожной гравитацией, а так же для преодоления силы притяжения небесных тел, для выхода в космическое пространство. К их числу относятся спутники, космические корабли, орбитальные станции, ракеты. Перемещение и подъемная сила создается за счет реактивной тяги, путем отбрасывания части массы аппарата. Рабочее тело так же образуется благодаря преобразованию внутренней массы аппарата, которая до начала полета еще состоит из окислителя и топлива.

Самые распространенные летательные аппараты - это самолеты. При классификации они подразделяются по многим признакам:

На втором месте по распространенности находятся вертолеты. Они также классифицируются по разным признакам например, по количеству и расположению несущих винтов:

имеющие одновинтовую схему, которая предполагает наличие дополнительного рулевого винта;
соосная схема - когда два несущих винта находятся на одной оси друг над другом и вращаются в разные стороны;
продольная - это когда несущие винты находятся на оси движения друг за другом;
поперечная - винты располагаются по бокам от фюзеляжа вертолета.

1,5 — поперечная схема, 2 — продольная схема, 3 — одновинтовая схема, 4 — соосная схема

Кроме того вертолеты можно классифицировать по назначению:

для пассажирских перевозок;
для боевого применения;
для применения в качестве транспортных средств при перевозке грузов различного назначения;
для различных сельскохозяйственных нужд;
для потребностей медицинского обеспечения и поисково-спасательных работ;
для применения в качестве воздушно-крановых устройств.

Краткая история авиации и воздухоплавания

Люди, серьезно занимающиеся историей создания летательных аппаратов, определяют, что какое-то устройство является ЛА, в первую очередь исходя из способности подобного агрегата поднять человека в воздух.

Самый первый из известных в истории полетов относится к 559 году нашей эры. В одном из государств на территории Китая приговоренного к смерти человека закрепили на воздушном змее и после запуска он смог пролететь над городскими стенами. Этот змей был скорее всего первым планером конструкции «несущее крыло».

В конце первого тысячелетия нашей эры на территории мусульманской Испании арабский ученый Аббас ибн Фарнас сконструировал и построил деревянный каркас с крыльями, который имел подобие органов управления полетом. Он смог взлететь на этом прообразе дельтаплана с вершины небольшого холма, продержаться в воздухе около десяти минут и вернуться к месту старта.

1475 год — первыми серьезными с научной точки зрения чертежами летательных аппаратов и парашюта считаются эскизы сделанные Леонардо да Винчи.

1783 год — совершен первый полет с людьми на воздушном аэростате Монгольфье, в этом же году в воздух поднимается аэростат с гелиевым наполнением шара и выполняется первый прыжок с парашютом.

1852 год — первый дирижабль с паровым двигателем выполнил успешный полет с возвращением в точку старта.

1853 год — в воздух поднялся планер с человеком на борту.

1881 — 1885 года — профессор Можайский получает патент, строит и испытывает самолет с паровыми двигателями.

1900 год — построен первый дирижабль Цеппелина с жесткой конструкцией.

1903 год — братья Райт выполняют первые реально управляемые полеты на самолетах с поршневым двигателем.

1905 год — создана Международная авиационная федерация (ФАИ).

1909 год — созданный год назад Всероссийский аэроклуб вступает в ФАИ.

1910 год — с водной поверхности поднялся первый гидросамолет, в 1915 году русский конструктор Григорович дает старт летающей лодке М-5.

1913 год — в России создан родоначальник бомбардировочной авиации «Илья Муромец».

1918 год, декабрь — организован ЦАГИ, который возглавил профессор Жуковский. Этот институт многие десятилетия будет определять направления развития российской и мировой авиационной техники.

1921 год — зарождается российская гражданская авиация, перевозящая пассажиров на самолетах «Илья Муромец».

1925 год — совершает полет АНТ-4, двухдвигательный цельнометаллический самолет-бомбардировщик.

1928 год — принят к серийному производству легендарный учебный самолет У-2, на котором будет подготовлено не одно поколение выдающихся советских летчиков.

В конце двадцатых годов был сконструирован и успешно испытан первый советский автожир — винтокрылый летательный аппарат.

Тридцатые годы прошлого века — это период различных мировых рекордов установленных на ЛА разного типа.

1946 год — в гражданской авиации появляются первые вертолеты.

В 1948 году рождается советская реактивная авиация — самолеты МиГ-15 и Ил-28, в этом же году появляется первый турбовинтовой самолет. Через год в серийное производство запускается МиГ-17.

Вплоть до середины сороковых годов XX столетия основным строительным материалом для ЛА были дерево и ткань. Но уже в первые годы второй мировой войны на смену деревянным конструкциям приходят цельнометаллические конструкции из дюралюминия.

Конструкция самолета

У всех летательных аппаратов есть схожие конструкционные элементы. Для воздушных аппаратов легче воздуха — одни, для аппаратов тяжелее воздуха — другие, для космических — третьи. Самая развитая и многочисленная ветка летательных аппаратов — это устройства тяжелее воздуха для полетов в атмосфере Земли. Для всех летательных аппаратов тяжелее воздуха есть основные общие черты, так как все аэродинамическое воздухоплавание и дальнейшие полеты в космос исходили с самой первой конструктивной схемы — схемы аэроплана, самолета по другому.

Конструкция такого ЛА как самолет, независимо от его типа или предназначения, имеет ряд общих элементов, обязательных для того, чтобы это устройство могло летать. Классическая схема выглядит следующим образом.

Планер самолета.

Этим термином называют цельную конструкцию, состоящую из фюзеляжа, крыльев и хвостового оперения. На самом деле — это отдельные элементы, имеющие разные функции.

а) Фюзеляж - это основная силовая конструкция самолета, к которой крепятся крылья, хвостовое оперение, двигатели и взлетно-посадочные устройства.

Корпус фюзеляжа собранный по классической схеме состоит из:
— носовой части;
— центральной или несущей части;
— хвостовой части.

В носовой части этой конструкции, как правило, располагается радиолокационное и радиоэлектронное самолетное оборудование и кабина экипажа.

Центральная часть несет основную силовую нагрузку, к ней крепятся крылья самолета. Кроме того, в ней располагаются основные топливные баки, проложены центральные электрические, топливные, гидравлические и механические магистрали. В зависимости от предназначения ЛА внутри центральной части фюзеляжа могут располагаться салон для перевозки пассажиров, транспортный отсек для размещения перевозимых грузов или отсек для размещения бомбового и ракетного вооружения. Возможны также варианты для топливозаправщиков, самолетов разведчиков или других специальных ЛА.

Хвостовая часть имеет также мощную силовую конструкцию, так как она предназначена для крепления к ней хвостового оперения. В некоторых модификациях самолетов на ней располагаются двигатели, а у бомбардировщиков типа ИЛ-28, ТУ-16 или ТУ-95 в этой части может располагаться кабина воздушного стрелка с пушками.

С целью уменьшения сопротивления трения фюзеляжа о набегающий воздушный поток выбирается оптимальная форма фюзеляжа с заостренными носом и хвостом.

Учитывая большие нагрузки на эту часть конструкции во время полета, он выполняется цельнометаллическим из металлических элементов по жесткой схеме. Основным материалом при изготовлении этих элементов является дюралюминий.

Основными элементами конструкции фюзеляжа являются:
— стрингеры — обеспечивающие жесткость в продольном отношении;
— лонжероны — обеспечивающие жесткость конструкции в поперечном отношении;
— шпангоуты — металлические элементы швеллерного типа, имеющие вид замкнутой рамы разного сечения, скрепляющие стрингеры и элероны в заданную форму фюзеляжа;
— внешняя обшивка — заранее заготовленные по форме фюзеляжа металлические листы из дюралюминия или композиционных материалов, которые крепятся на стрингеры, лонжероны или шпангоуты в зависимости от конструкции ЛА.

В зависимости от заданной конструкторами формы фюзеляж может создавать подъемную силу от двадцати до сорока процентов всей подъемной силы ЛА.

Подъемная сила, за счет которой ЛА тяжелее воздуха держится в атмосфере — это реально существующая физическая сила, образующаяся при обтекании набегающим воздушным потоком крыла, фюзеляжа и других элементов конструкции ЛА.

Подъемная сила прямо пропорциональна плотности среды, в которой образуется воздушный поток, квадрату скорости с которым движется ЛА и углу атаки, который образуют крыло и другие элементы относительно набегающего потока. Она также пропорциональна площади ЛА.

Самое простое и популярное объяснение возникновения подъемной силы это образование разницы давлений в нижней и верхней части поверхности.

б) Крыло самолета - это конструкция имеющая несущую поверхность для образования подъемной силы. В зависимости от типа самолета крыло может быть:
— прямым;
— стреловидным;
— треугольным;
— трапециевидным;
— с обратной стреловидностью;
— с переменной стреловидностью.

Крыло имеет центроплан, а также левую и правую полуплоскости, еще их можно называть консолями. В случае, если фюзеляж выполнен в виде несущей поверхности как у самолета типа Су-27, то имеются только левая и правая полуплоскости.

По количеству крыльев могут быть монопланы (это основная конструкция современных самолетов) и бипланы (примером может служить Ан-2) или трипланы.

По расположению относительно фюзеляжа крылья классифицируются как низкорасположенные, среднерасположенные, верхнерасположенные, «парасоль» (то есть крыло расположено над фюзеляжем). Основными силовыми элементами конструкции крыла являются лонжероны и нервюры, а также металлическая обшивка.

К крылу крепится механизация, обеспечивающая управление самолетом — это элероны с триммерами, а также имеющая отношение к взлетно-посадочным устройствам — это закрылки и предкрылки. Закрылки после их выпуска увеличивают площадь крыла, изменяют его форму, увеличивая возможный угол атаки на малой скорости и обеспечивают увеличение подъемной силы на режимах взлета и посадки. Предкрылки — это устройства для выравнивания воздушного потока и недопущения завихрений и срыва струи на больших углах атаки и малых скоростях. Кроме того, на крыле могут интерцепторы-элероны — для улучшения управляемости ЛА и интерцепторы-спойлеры — как дополнительная механизация уменьшающая подъемную силу и тормозящая ЛА в полете.

Внутри крыла могут размещаться топливные баки, например как у самолета МиГ-25. В законцовках крыла располагаются сигнальные огни.

в) Хвостовое оперение.

К хвостовой части фюзеляжа самолета крепятся два горизонтальных стабилизатора — это горизонтальное оперение и вертикальный киль — это вертикальное оперение. Эти элементы конструкции ЛА обеспечивают стабилизацию самолета в полете. Конструктивно они выполнены также как и крылья, только имеют значительно меньший размер. К горизонтальным стабилизаторам крепятся рули высоты, а к килю — руль поворота.

Взлетно-посадочные устройства.

а) Шасси — основное устройство относящиеся к этой категории.

Стойка шасси. Задняя тележка

Шасси самолета — это специальные опоры предназначенные для взлета, посадки, руления и стоянки ЛА.

Конструкция их достаточно проста и включает стойку с амортизаторами или без них, систему опор и рычагов обеспечивающих устойчивое положение стойки в выпущенном положении и быструю уборку ее после взлета. Также имеются колеса, поплавки или лыжи в зависимости от типа самолета и взлетно-посадочной поверхности.

В зависимости от расположения на планере возможны различные схемы:
— шасси с передней стойкой (основная схема для современных самолетов);
— шасси с двумя основными стойками и хвостовой опорой (примером может служить Ли-2 и Ан-2, в настоящее время практически не применяется);
— велосипедное шасси (такое шасси установлено на самолете Як-28);
— шасси с передней стойкой и выпускающейся при посадке задней штангой с колесиком.

Самой распространенной схемой для современных самолетов является шасси с передней стойкой и двумя основными. На очень тяжелых машинах основные стойки имеют многоколесные тележки.

б) Тормозная система. Торможение самолета после посадки осуществляется с помощью тормозов в колесах, спойлеров-интерцептеров, тормозных парашютов и реверса двигателей.

Двигательные силовые установки.

Самолетные двигатели могут размещаться в фюзеляже, подвешены на крыльях с помощью пилонов или размещены в хвостовой части самолета.

Конструктивные особенности других летательных аппаратов

Вертолет. Способность взлетать вертикально и вертеться вокруг своей оси, зависать на месте и летать боком и задом. Все это характеристики вертолета и все это обеспечивается благодаря подвижной плоскости, создающая подъемную силу — это винт, который имеет аэродинамическую плоскость. Винт постоянно находится в движении, не зависимо от того с какой скоростью и в каком направлении происходит полет непосредственно вертолета.
Винтокрыл. Особенностью этого ЛА является то, что взлет аппарата осуществляется за счет несущего винта, а набор скорости и горизонтальный полет — за счет классически расположенного пропеллера, установленного на ТВД, как у самолета.
Конвертоплан. Эту модель ЛА можно отнести к аппаратам с вертикальным взлетом и посадкой, которые обеспечиваются поворотными ТВД. Они закреплены на концах крыльев и после взлета поворачиваются в самолетное положение, в котором создается тяга для горизонтального полета. Подъемная сила обеспечивается крыльями.
Автожир. Особенность данного ЛА заключается в том, что во время полета он опирается на воздушную массу за счет свободно вращающегося винта в режима авторотации. В данном случае винты заменяют собой статичное крыло. Но для поддержания полета необходимо постоянно вращать винт, а он вращается от набегающего воздушного потока, поэтому аппарата, не смотря на винт необходима минимальная скорость для полета.
Самолет вертикального взлета и посадки. Взлетает и садится при нулевой горизонтальной скорости, используя тягу реактивных двигателей, которая направлена в вертикальном направлении. В мировой авиационной практике это такие самолеты как Харриер и Як-38.
Экраноплан. Это аппарат способный передвигаться на большой скорости, используя при этом эффект аэродинамического экрана, который позволяет этому ЛА держаться на высоте нескольких метров над поверхностью. При этом площадь крыла у этого аппарата меньше, чем у аналогичного самолета. ЛА использующий этот принцип, но способный подниматься на высоту в несколько тысяч метров называется экранолет. Особенностью его конструкции является более широкие фюзеляж и крыло. Такой аппарат имеет большую грузоподъемность и дальность полета до тысячи километров.
Планер, дельтаплан, параплан. Это ЛА тяжелее воздуха, как правило безмоторные, которые для полета используют подъемную силу за счет обтекания воздушным потоком крыла или несущей поверхности.
Дирижабль. Это аппарат легче воздуха, использующий для управляемого движения двигатель с винтом. Он может быть с мягкой, полужесткой и жесткой оболочкой. В настоящее время используется в военных и специальных целях. Однако целый ряд преимуществ, таких как дешевизна, большая грузоподъемность и ряд других, дают повод к дискуссиям о возврате этого вида транспорта в реальный сектор экономики.

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.