Самолет

Самолет (далее С) (устаревшее — аэроплан), летательный аппарат тяжелее воздуха для полетов в атмосфере с помощью двигателей и неподвижных, как правило, крыльев. Благодаря большой скорости, грузоподъемности и радиусу действия, надежности в эксплуатации, высокой маневренности С получил наибольшее распространение из всех типов летательных аппаратов и применяется для транспортирования пассажиров и грузов, а также для военных и специальных целей. Историю развития и основные данные С см. в ст. Авиация.   Классификация самолетов. По назначению различают гражданские и военные С К гражданским С относятся: транспортные (пассажирские, грузопассажирские, грузовые), спортивные, рекордные (для установления рекордов скорости, скороподъемности, высоты, дальности полета и т. п.), туристические, административные, учебно-тренировочные, сельскохозяйственные, специального назначения (например, для спасательных работ, телеуправляемые) и экспериментальные. Военные С предназначены для поражения воздушных, наземных (морских) целей или для выполнения других боевых задач; подразделяются на истребители-бомбардировщики, бомбардировщики, разведчики, транспортные, С связи и санитарные. Подробнее см. в ст. Военно-воздушные силы, Истребительная авиация, Истребительно-бомбардировочная авиация, Бомбардировочная авиация, Разведывательная авиация, Военно-транспортная авиация.   В основу классификации С по конструкции положены внешние признаки: число и расположение крыльев и двигателей, форма и расположение оперения и т. п. На рис. 1 показаны основные типы С В зависимости от числа крыльев различают монопланы, т. е. С с одним крылом, и бипланы — С с двумя крыльями, находящимися одно над другим. Бипланы, у которых одно из крыльев короче другого, называются полуторапланами. Бипланы маневреннее монопланов, но имеют большее лобовое сопротивление, что снижает скорость полета С Поэтому большинство современных С выполняется по схеме моноплана. В зависимости от положения крыла относительно фюзеляжа С делятся на низкопланы, среднепланы и высокопланы. По положению оперения различают С классические схемы (оперение размещается позади крыла), С типа "утка" (горизонтальное оперение располагается впереди крыла) и С типа "бесхвостка" (оперение размещается на крыле). Классическая схема С может быть с однокилевым оперением, разнесенным вертикальным (многокилевым) оперением и -образным оперением. В зависимости от типа шасси С подразделяют на сухопутные, гидросамолеты и амфибии (гидросамолеты, оборудованные колесными шасси). По типу двигателей различают винтомоторные, турбовинтовые и турбореактивные С В зависимости от скорости полета различают С дозвуковые (скорость С соответствует Маха числу М < 1), сверхзвуковые (5 > М ³ 1) и гиперзвуковые (М ³ 5).   Аэродинамика самолета. В результате воздействия на крыло воздушного потока возникает аэродинамическая сила R (см. Аэродинамические сила и момент). Вертикальная составляющая этой силы по отношению к потоку называется подъемной силой , горизонтальная составляющая — силой лобового сопротивления Q (см. Аэродинамическое сопротивление). Лобовое сопротивление является суммой сил трения воздуха о поверхность крыла Qтр, давления воздушного потока Qдавл (объединяемых общим название профильного сопротивления — Qпроф = Qтр + Qдавл) и индуктивного сопротивления Qинд, возникающего при наличии подъемной силы на крыле. Qинд обусловливается образованием на концах крыла вихрей воздуха вследствие перетекания его из области повышенного давления под крылом в область пониженного давления над крылом. При скорости полета, близкой к скорости звука, может возникать волновое сопротивление Qполн. Подъемная сила С обычно равна подъемной силе крыла, лобовое сопротивление — сумме сопротивлений крыла, фюзеляжа, оперения и др. частей С, обтекаемых потоком воздуха, а также сопротивления интерференции (взаимного влияния этих частей) Qинт. Отношение подъемной силы к лобовому сопротивлению  называется аэродинамическим качеством. Максимальное значение аэродинамического качества современного С достигает 10—20.   Силовая установка самолета состоит из авиационных двигателей и различных систем и устройств — воздушных винтов, пожарного оборудования, топливной системы, систем всасывания воздуха, запуска, смазки, изменения направления тяги и др. При выборе места установки двигателей, их числа и типа учитывают аэродинамическое сопротивление, создаваемое двигателями, разворачивающий момент, возникающий при отказе одного из двигателей, сложность устройства воздухозаборников, возможность обслуживания и замены двигателей, уровень шума в пассажирском салоне и т. п.   Конструкция самолета. Основные части — крыло, фюзеляж, шасси и оперение самолета. На рис. 2 показана компоновочная схема турбореактивного пассажирского С Ил-62. Крыло создает подъемную силу при движении С Обычно неподвижно закрепляется на фюзеляже, но иногда может поворачиваться относительно поперечной оси С (например, у С вертикального взлета и посадки) или изменять конфигурацию (стреловидность, размах). На крыле устанавливаются рули крена (элероны) и элементы механизации крыла. Фюзеляж служит для размещения экипажа, пассажиров, грузов и оборудования. Конструктивно связывает между собой крыло, оперение, иногда шасси и силовую установку. Шасси предназначается для взлета и посадки, а также для передвижения С по аэродрому. На С могут устанавливаться колесные шасси, поплавки (на гидросамолетах), лыжи и гусеницы (у С повышенной проходимости). Шасси бывают убирающимися в полете и неубирающимися. С с убирающимися шасси имеет меньшее лобовое сопротивление, но тяжелее и сложнее по конструкции. Оперение предназначается для обеспечения устойчивости, управляемости и балансировки С   Системы управления и оборудование. Системы управления С разделяются на основные и вспомогательные. К основным принято относить системы управления воздушными рулями. Вспомогательные системы служат для управления двигателями, триммерами рулей, шасси, тормозами, люками, дверями и т. п. Управление С производится с помощью штурвальной колонки или ручки управления, педалей, переключателей и т. п., расположенных в кабине экипажа. Для облегчения пилотирования и повышения безопасности полета в систему управления могут включаться автопилоты и бортовые вычислители; управление делается двойным. Уменьшение нагрузок, действующих на рычаги управления при отклонении рулей, обеспечивается гидравлическими, пневматическими или электрическими усилителями (называемыми бустерами), устройствами сервокомпенсации. Управление С в случае, когда воздушные рули неэффективны (полет в сильно разреженной атмосфере, на С вертикального взлета и посадки), осуществляется газовыми рулями.   Оборудование С включает приборное, радио-, электрооборудование, противообледенительные устройства, высотное, бытовое и специальное оборудование, а для военных С также вооружение (пушки, ракеты, авиационные бомбы) и бронирование. Приборное оборудование в зависимости от назначения подразделяется на пилотажно-навигационное (вариометры, авиагоризонты, компасы, автопилоты и т. п.), для контроля за работой двигателей (манометры, расходомеры и т. п.) и вспомогательное (амперметры, вольтметры и др.). Электрооборудование С обеспечивает работу приборов, средств управления, радио, системы пуска двигателей, освещения. Радиооборудование включает в себя средства радиосвязи и радионавигации, радиолокационное оборудование, системы автоматического взлета и посадки. Для обеспечения безопасности и защиты человека при полете на больших высотах служит высотное оборудование С (системы кондиционирования воздуха, питания и др.). Удобство размещения пассажиров и экипажа, комфорт обеспечиваются бытовым оборудованием. К специальному оборудованию относятся системы автоконтроля работы оборудования и конструкции С, аэрофотосъемки, оборудование для перевозки больных и раненых и т. п.   Сы вертикального взлета и посадки (СВВП) и самолеты короткого взлета и посадки (СКВП). Увеличение скоростей полета С приводит к росту взлетно-посадочных скоростей, в результате чего длина взлетно-посадочных полос достигает нескольких километров. В связи с этим создаются СКВП и СВВП. СКВП имеют при высокой крейсерской скорости (600—800 км/ч) длину взлетно-посадочной дистанции не более 600—650 м. Сокращение взлетно-посадочной дистанции в основном достигается применением мощной механизации крыла и управления пограничным слоем, использованием ускорителей на взлете и устройств для гашения скорости при посадке, отклонением вектора тяги маршевых двигателей. Вертикальный взлет и посадка СВВП обеспечиваются специальными подъемными двигателями, отклонением реактивных сопел или поворотом основных двигателей, как правило, турбореактивных (ТРД). Типовые схемы СВВП показаны на рис. 3.   Лит.: Паленый Э. Г., Оборудование самолетов, М., 1968; Курочкин Ф. П., Основы проектирования самолетов с вертикальным взлетом и посадкой, М., 1970; Шульженко М. Н., Конструкция самолетов, 3 изд., М., 1971; Никитин Г. А., Баканов Е. А., Основы авиации, М., 1972; Проектирование самолетов, 2 изд., М., 1972; Шейнин В. М., Козловский В. И., Проблемы проектирования пассажирских самолетов, М., 1972; Schmidt Н. A. ., Lexikon Luftfahrt, В., 1971; Jane"s, all the world"s aircraft, L., 1909—.   Г. А. Никитин, Е. А. Баканов.