Основные способы создание подъемных сил ЛА
По принципу полета ЛА можно разделить на следующие группы:
ЛА с аэростатическим принципом полета, в которых подъемная сила создается благодаря выталкивающей (архимедовой) силе, действующей на находящееся в воздухе тело, более легкое, чем воздух в объеме этого тела;
ЛА с аэродинамическим принципом полета, где подъемная сила создается в результате силового воздействия воздуха на тело, которое в нем перемещается;
ЛА с ракетодинамическим принципом полета, где подъемная сила создается силами реакции при отбрасывании части массы летящего тела;
ЛА с баллистическим принципом полета, в которых подъемная сила определяется силой инерции, запасенной на начальном участке траектории полета.
Аэростатические ЛА (их часто называют воздухоплавательными) используют для полета подъемную силу газов, более легких, чем воздух. Воздухоплавательный принцип создания подъемной силы можно объяснить, используя закон Архимеда, одинаково справедливый как для жидкой, так и для воздушной среды: «Сила, выталкивающая целиком погруженное в жидкость или газ тело, равна весу жидкости или газа в объеме этого тела».
К летательным аппаратам, основанным на аэростатическом принципе летательные аппараты легче воздуха, принадлежат воздушные шары предназначенные для полетов в стратосферу, называются стратостатами. Они отличаются от обычных аэростатов наличием герметической кабины. Управляемые аэростаты, оборудованные двигателями, называются дирижаблями. Оболочка дирижабля обычно бывает удлиненной формы. Кроме гондолы, он имеет силовую установку, создающую силу тяги, необходимую для перемещения его в воздухе; органы устойчивости (вертикальное и горизонтальное оперение) для обеспечения устойчивости полета; рули, с помощью которых можно по желанию летчика изменять направление движения.
Основные достоинства аппаратов легче воздуха заключаются в том, что они могут подниматься и спускаться вертикально и даже неподвижно «висеть» в воздухе (без дополнительных затрат энергии), достаточно грузоподъемны и экономичны. Недостатки этих аппаратов — плохая маневренность, малая скорость полета, необходимость надежных средств для швартовки на стоянке.
Летательные аппараты тяжелее воздуха, у которых подъемная сила создается по аэродинамическому принципу, составляют наиболее многочисленную группу.
Прежде всего к ним относятся самолеты различного типа и назначения. Подъемная сила создается несущими поверхностями, в основном крылом, при перемещении самолета относительно воздуха в результате работы силовой установки. При этом сила тяги, создаваемая силовой установкой, позволяет самолету преодолевать сопротивление воздуха. Планеры, в отличие от самолета, не имеют двигательной установки, но подъемная сила, так же как и у самолета, создается крылом при перемещении планера в воздухе. К этой же группе относятся вертолеты и автожиры. У вертолетов подъемная сила создается несущим винтом, приводимым во вращение силовой установкой. У автожиров подъемную силу создает специальный винт, который вращается от набегающего потока воздуха, а поступательное движение осуществляется благодаря силовой установке.
К группе ЛА, использующих ракетодинамический принцип полета, относятся ракеты различного назначения, к баллистическим ЛА — в основном спутники Земли и межпланетные корабли.
Компановка ЛА
Конструкция самолёта представляет собой планер, состоящий из фюзеляжа, крыльев и хвостового оперения, оснащённый двигателем и шасси.
Планер самолёта включает фюзеляж, крылья, хвостовое оперение, шасси и двигательную установку. Этот набор элементов характерен для классической компоновки.
Компоновочные схемы
На сегодняшний день различают следующие компоновочные схемы самолётов:
- классическая компоновка
- «утка»
- «летающее крыло»
Фюзеляж
Различные типы фюзеляжей
Фюзеляжявляется «телом» самолёта. В нём располагаются кабина экипажа, топливные баки, системы управления и контроля, пассажирские места (в пассажирских самолётах), оружие (в боевых самолётах) и так далее. Фюзеляж состоит из продольных балок, шпангоутов и металлических (как правило, алюминиевых) листов.
Пассажирские самолёты разделяют на узкофюзеляжные и широкофюзеляжные. У первых диаметр поперечного сечения фюзеляжа составляет в среднем 2-3 метра. Диаметр широкого фюзеляжа – не менее шести метров. Все широкофюзеляжные самолёты – двухпалубные: на верхней палубе располагаются пассажирские места, на нижней – багажное отделение. Существуют самолёты с двумя пассажирскими палубами (А380, Боинг 747).Ил-76, высокоплан с Т-образным оперением
Крылья являются ключевой частью в конструкции самолёта, они генерируют подъёмную силу: профиль крыла устроен таким образом, что консоль разделяет набегающий на самолёт поток воздуха. Над верхней кромкой крыла образуется область низкого давления, одновременно под нижней – область высокого давления, крыло «выталкивается» наверх, и самолёт поднимается.
Крылья чаще всего крепятся к фюзеляжу через центроплан, расположенный в нижней части фюзеляжа (у низкопланов, Ил-96) или в верхней (у высокопланов, Ил-76). Крепление крыльев непосредственно к центральной части фюзеляжа без центроплана характерно для боевых самолётов (Ту-22М).
На крыле установлено множество отклоняющихся меньших консолей (механизация): закрылки, предкрылки, спойлеры, элероны и другие. Они позволяют регулировать перемещение самолёта в трёх плоскостях, путевую скорость и некоторые другие параметры полёта. Часто на крыльях устанавливаются вертикальные законцовки, которые уменьшают завихрения воздуха на кончиках крыла, снижая уровень вибрации, и, как следствие, экономя топливо. Внутри крыльев, как правило, установлены топливные баки.
Аэродинамические свойства крыла определяются его размахом, площадью, а также углом стреловидности. Существуют самолёты с изменяемой стреловидностью крыла.
Оперение устанавливается в хвостовой части фюзеляжа. Хвостовое оперение в большинстве случаев представляет собой вертикально расположенный киль и стабилизаторы, близкие по конструкции к крыльям. Киль регулирует устойчивость самолёта по оси движения, а стабилизаторы – тангаж.
Оперение чаще всего бывает вертикальным (Ил-86) или Т-образным (Ту-154). Реже имеются два киля на обоих кончиках цельного стабилизатора (Ан-225). На некоторых боевых самолётах дополнительное оперение устанавливается в носовой части фюзеляжа (Су-35).
Компоновочные схемы АКТ
Конструктивно многоступенчатые ракеты выполняются c поперечным или продольным разделением ступеней.
СХЕМА «ТАНДЕМ»При поперечном разделении ступени размещаются одна над другой и работают последовательно друг за другом, включаясь только после отделения предыдущей ступени. Такая схема даёт возможность создавать системы, в принципе, с любым количеством ступеней. Недостаток её заключается в том, что ресурсы последующих ступеней не могут быть использованы при работе предыдущей, являясь для неё пассивным грузом.
СХЕМА «ПАКЕТ» При продольном разделении первая ступень состоит из нескольких одинаковых ракет (на практике, от 2-х до 8-и), располагающихся вокруг корпуса второй ступени симметрично, чтобы равнодействующая сил тяги двигателей первой ступени была направлена по оси симметрии второй. Такая схема позволяет работать двигателю второй ступени одновременно с двигателями первой, увеличивая, таким образом, суммарную тягу, что особенно нужно во время работы первой ступени, когда масса ракеты максимальна. Но ракета с продольным разделением ступеней может быть только двуступенчатой.
Существует и комбинированная схема разделения — продольно-поперечная, позволяющая совместить преимущества обеих схем, при которой первая ступень разделяется со второй продольно, а разделение всех последующих ступеней происходит поперечно. Пример такого подхода — отечественный носитель Союз.
Первый этап заключается в составлении спецификации изделия, подлежащего проектированию.
Следующая стадия проектирования направлена на реализацию спецификации, разработанной на первом этапе.
Третий этап цикла проектирования образца посвящается проблеме доказательства того, что изготовленные опытные образцы удовлетворяют их поведенческой спецификации.
Наконец, опытный образец должен быть подвергнут типовым испытаниям, т.е. необходимо продемонстрировать, что он удовлетворяет спецификационным требованиям к надежности в ожидаемом диапазоне изменение условий эксплуатации, например температуры, вибрации, напряжение питания и т.д.
