Классификация воздушных судов по удельному весу
КЛАССИФИКАЦИЯ ВОЗДУШНЫХ СУДОВ
Выполнила __________________
ст-т гр. 03-104С Семкина Антонина
Проверил __________________
Доц. каф. 305 Кошелев Б.В.
Москва,
Декабрь 2012 г
Оглавление
Глава 1. 3
Введение. 3
Глава 2. 4
Воздушные суда и их классификация. 4
2.1. Классификация воздушных судов по удельному весу. 4
2.1.1. Легче воздуха. 5
2.1.2.Тяжелее воздуха. 6
2.2. Неподвижное крыло. 6
2.3. Несущий винт. 7
2.4. Другие виды конструкций. 8
2.5. «Гибриды». 8
2.6. Юридическая классификация воздушных судов. 9
2.6.1.Юридическая классификация воздушных судов в России. 10
2.7. Классификация воздушных судов по максимальной взлётной массе. 10
2.8.Классификация судов по скорости. 11
Глава 3. 14
Приложения.. 14
Глава 4. 15
Заключение. 15
Глава 5. 16
Список использованной литературы. 16
Глава 1.
Введение.
Идея поднятия в воздух появилась у человека еще в глубокой древности. Было предпринято огромное количество попыток это сделать, начиная с конструирования крыльев птиц, но все попытки оказывались неудачными по разным причинам.
5 июня 1783 года во Франции братья Монгольфье создали аэростат, наполненный горячим воздухом, следом за ними 27 августа 1783 года профессор Шарлем наполнил аэростат водородом, так был открыт путь к настоящему воздухоплаванию.
Современный мир уже сложно представить без авиации. Воздушные суда играют огромную роль для человечества, область их применения очень велика, однако основными функциями авиации на сегодняшний день являются:
1. Пассажироперевозка.
2. Грузоперевозка (ценных или срочных к доставке грузов).
3. Военные цели.
Со временем появилось множество различных воздушных судов, предназначенных для различных целей, имеющих различную конструкцию и работающих по принципиально разным технологиям. В связи с этим потребовалось ввести систему классификации воздушных судов по основным параметрам, о которой будет подробно рассказано в данной работе.
Глава 2.
Воздушные суда и их классификация.
Воздушное судно, в соответствии с современным кодексом международной авиационной федерации— это летательный аппарат, поддерживаемый в атмосфере за счёт взаимодействия с воздухом. Поэтому к воздушным судам не относятся летательные аппараты и транспортные средства, использующие лишь экранный эффект или предназначенные для полётов в космическом пространстве, такие как: ракеты, экранопланы (но не экранолёты) и судна на воздушной подушке.
В соответствии с классификацией Международной авиационной федерации выделяется 17 типов воздушных судов и иных летательных аппаратов. Можно выделить 8 наиболее общих видов воздушных судов: автожир, аэростат, вертолёт, винтокрыл, дирижабль, махолёт, планёр и самолёт. Основные различия между ними заключаются в удельном весе аппаратов, наличии и типе силовой установки и способе получения подъёмной силы. Также существуют и другие, «гибридные» летательные аппараты, объединяющие в себе свойства нескольких из указанных выше видов воздушных судов.
Классификация воздушных судов по удельному весу
По своему удельному весу воздушные суда условно можно разделить на две группы — воздушные суда легче воздуха (англ. aerostats) и воздушные суда тяжелее воздуха (англ. aerodynes). Разница между ними заключается в том, что воздушные суда легче воздуха способны самостоятельно подняться в воздух без помощи дополнительной силовой установки, в отличие от воздушных судов тяжелее воздуха. Данная классификация не является официальной и приводится как одна из возможных и часто употребимых.
Легче воздуха
Воздушные суда легче воздуха отличаются тем, что для подъёма в воздух используют аэростатические силы, основанные на законе Архимеда, согласно которому тело меньшей плотности будет всплывать в среде большей плотности до тех пор, пока не начнёт плавать (то есть пока плотности тела и среды не будут равны). Поскольку при удалении от поверхности земли плотность атмосферы падает, подъемная сила такого летательного аппарата при наборе высоты также уменьшается.
В соответствии с Приказом Министра обороны РФ № 136, Минтранса РФ № 42, Росавиакосмоса № 51 от 31.03.2002 «Об утверждении Федеральных авиационных правил полетов в воздушном пространстве Российской Федерации» для воздушных судов легче воздуха даны следующие определения:
· Аэростат — летательный аппарат, подъемная сила которого основана на аэростатическом или одновременно аэростатическом и аэродинамическом принципах;(рис.1)
· Дирижабль — аэростат, перемещающийся в атмосфере при помощи силовой установки и управляемый по высоте, направлению, скорости, дальности и продолжительности полета.(рис.2)
Конструкция аэростатов обычно характеризуется наличием оболочки с заключенным в ней газом, плотность которого ниже плотности атмосферного воздуха. Это может быть газ легче воздуха — такой как водород, гелий, метан и другие — либо непосредственно сам воздух в нагретом состоянии.
В соответствии с Приказом Минтранса РФ от 17.04.2003 № 118 «Об утверждении Федеральных авиационных правил „Положение о порядке допуска к эксплуатации единичных экземпляров воздушных судов авиации общего назначения“» выделяются следующие группы аэростатов (ЕЭ АВС — «единичный экземпляр аэростатического воздушного судна»):
· ЕЭ АВС газонаполненный — аэростат, дирижабль, в котором подъемную силу создаёт газ легче воздуха;
· ЕЭ АВС тепловой — аэростат, дирижабль, в котором подъемную силу создает нагретый воздух;
· ЕЭ АВС комбинированный — аэростат, дирижабль, в котором подъемная сила создается как газом легче воздуха, так и подогревом несущего газа.
Несмотря на то, что конструктивно дирижабли являются «усовершенствованными аэростатами», удельный вес некоторых из них тяжелее воздуха, — они имеют отрицательную плавучесть («тонут») и недостаток аэростатической подъёмной силы компенсируют тягой своих двигателей. В связи с этим выделяется особая группа — гибридные дирижабли — они сочетают в себе свойства аэростата (наличие аэростатической силы за счёт газа в оболочке), вертолёта (дополнительная подъёмная сила при вертикальном взлёте создаётся при помощи несущих винтов) и самолёта (дополнительная аэродинамическая подъёмная сила во время горизонтального полёта создаётся за счёт неподвижного крыла). Данный вид воздушных судов имеет определённые преимущества перед обычными дирижаблями, однако первый гибридный дирижабль был запатентован лишь в 1987 году.
Тяжелее воздуха
Воздушные суда тяжелее воздуха не обладают достаточной аэростатической силой, а потому для создания подъёмной силы необходимо использовать иные конструкторские решения. Наиболее распространённое — использование аэродинамической силы, создающей подъёмную силу за счёт несимметричности обтекания тела (аэродинамической поверхности) потоком воздуха.
Неподвижное крыло
В авиационной технике под крылом подразумевается поверхность для создания подъёмной силы. Подъёмная сила крыла создается за счёт разницы давлений воздуха на нижнюю и верхнюю поверхность. Давление же воздуха зависит от скорости протекания воздуха по поверхности. На нижней поверхности крыла скорость протекания воздуха оказывается ниже, чем на верхней, поэтому подъёмная сила крыла направлена снизу вверх.
В Приказе Минтранса РФ от 12.09.2008 № 147 «Об утверждении Федеральных авиационных правил „Требования к членам экипажа воздушных судов, специалистам по техническому обслуживанию воздушных судов и сотрудникам по обеспечению полетов (полетным диспетчерам) гражданской авиации“» даны следующие определения:
· Самолёт — воздушное судно тяжелее воздуха, приводимое в движение силовой установкой, подъёмная сила которого в полёте создается в основном за счёт аэродинамических реакций на поверхностях, остающихся неподвижными в данных условиях полета;(рис.3)
· Планёр — воздушное судно тяжелее воздуха, не приводимое в движение силовой установкой, подъёмная сила которого создаётся в основном за счёт аэродинамических реакций на поверхностях, остающихся неподвижными в данных условиях полёта.(рис.4)
Основное отличие самолёта от планёра заключается в наличии силовой установки, с помощью которой он может самостоятельно набрать необходимую скорость для создания достаточной подъёмной силы. Для разгона планёра используются внешние силы, например, лебёдка с длинным тросом или старт с наветренного склона горы, либо непосредственно доставка до точки свободного полёта с помощью другого воздушного судна. Также существует промежуточный вариант — мотопланёр (англ. motor glider) — оборудованный собственной двигательной установкой, позволяющей ему самостоятельно выполнять взлёт или набор высоты.
Несущий винт
Воздушный винт — лопастной агрегат, приводимый во вращение двигателем и предназначенный для преобразования мощности (крутящего момента) двигателя в тягу. Несущий винт — воздушный винт с вертикальной осью вращения, обеспечивающий подъёмную силу летательному аппарату и позволяющий выполнять управляемый горизонтальный полёт и совершать посадку. Общее название для всех аэродинамических летательных аппаратов использующих несущий винт либо несколько таких винтов для полёта — винтокрылые летательные аппараты.
В Приказе Минтранса РФ от 12.09.2008 № 147 «Об утверждении Федеральных авиационных правил „Требования к членам экипажа воздушных судов, специалистам по техническому обслуживанию воздушных судов и сотрудникам по обеспечению полетов (полетным диспетчерам) гражданской авиации“» дано следующее определение:
· Вертолёт — воздушное судно тяжелее воздуха, которое поддерживается в полете в основном за счёт реакций воздуха с одним или несколькими несущими винтами, вращаемыми силовой установкой вокруг осей, находящихся примерно в вертикальном положении.(рис.5)
В правовых актах Российской Федерации отсутствует конкретное определение такого воздушного судна, как автожир (хоть такой термин и используется в документах), однако в Пояснениях к Товарной номенклатуре внешнеэкономической деятельности Российской Федерации (ТН ВЭД России) имеется следующее уточнение:
· Автожир — летательный аппарат тяжелее воздуха, оснащённый силовой установкой и оборудованный одним или более несущими винтами, свободно вращающимися вокруг вертикальных осей.(рис.6)
Исходя из этих определений, очевидно, что разница между вертолётом и автожиром заключается в том, что несущий винт в первом случае вращается силовой установкой, а во втором — вращается в режиме авторотации. Несущий винт автожира наклонён назад, а силовая установка используется для разгона при взлёте и движения в горизонтальном направлении. Набегающий поток воздуха при этом заставляет вращаться несущий винт, что создаёт подъёмную силу.
Другие виды конструкций
· Несущий корпус — аэродинамическая схема, при которой подъёмная сила формируется на корпусе воздушного судна, фюзеляже, а крыло, если оно вообще есть, используется не столько для обеспечения подъёмной силы, сколько для придания устойчивости и управляемости. Некоторые самолёты с крылом также задействуют фюзеляж для создания подъёмной силы (так называемая интегральная аэродинамическая компоновка, при которой фюзеляж и крыло образуют единый несущий корпус), например, отечественные истребители четвёртого поколения МиГ-29 и Су-27. В случае с истребителем МиГ-29 несущий корпус самолёта обеспечивает 40 % подъёмной силы в полёте, а 60 % — крыло.
· Махолёт — воздушное судно тяжелее воздуха, движителем которого является машущее крыло (по типу крыльев птиц, насекомых и летучих мышей). Большинство современных махолётов строятся таких же размеров, как птицы и насекомые. Однако известны случаи постройки аппаратов достаточно крупных размеров, способных перемещать человека. Так, первым успешным пилотируемым махолётом на мускульной тяге, способным на устойчивый горизонтальный полёт, стал канадский Snowbird, поднявшийся в воздух 2 августа 2010 года в присутствии представителя Международной авиационной федерации и пролетевший 145 метров за 19,3 секунды. (рис.7)
· Турболёт — летательный аппарат тяжелее воздуха, использующий для взлёта и удержания в воздухе установленный вертикально турбореактивный двигатель. Экспериментальный образец такого аппарата в СССР был разработан в 1955 году, тогда же и получил своё название. У турболёта отсутствовало крыло и хвостовое оперение — управление производилось с помощью газовых рулей и створок сопла двигателя. Английский вариант подобного летательного аппарата, Flying Bedstead(«Летающая кровать»), был построен годом ранее, в 1954 году. Разработанные модели послужили прототипами для современных самолётов вертикального взлёта и посадки (СВВП). Несмотря на то, что подобные летательные аппараты не выходят за пределы атмосферы, технически они могут не относятся к воздушным судам, поскольку воздух в турбореактивных двигателях используется лишь в роли окислителя и может быть заменён другим веществом, а иное взаимодействие летательного аппарата с воздухом отсутствует.
2.5. «Гибриды»
· Самолёт вертикального взлёта и посадки (СВВП) — самолёт, способный взлетать и садиться при нулевой горизонтальной скорости, используя тягу двигателя направленную вертикально, подобно вертолёту (за счёт воздушных винтов, выполняющих в этом случае роль несущих) или турболёту (за счёт реактивной тяги). В режиме полёта силовая установка используется для движения в горизонтальном направлении, а подъёмную силу создаёт неподвижное крыло. При этом вовсе не обязательно, чтобы самолёт имел возможность менять наклон винтов или направление реактивной струи. Так, например, экспериментальный СВВП Ryan X-13 Vertijet не имел даже шасси и взлетал из подвешенного состояния по схеме «взлет с хвоста». Подобные летательные аппараты получили название «сидящие на хвосте» — «тейлситтеры».
· Конвертоплан — воздушное судно, использующее воздушные винты при взлёте и посадке как подъёмные, а при горизонтальном полёте — как тянущие. По сути данный летательный аппарат аналогичен самолётам вертикального взлёта и посадки, однако из-за конструктивных особенностей винтов и их большого диаметра, сравнимого с размахом крыла, их относят к винтокрылым летательным аппаратам. Различают конвертопланы нескольких конструкций: с поворотными винтами (тилтротор) и с поворотным крылом (тилтвинг). В первом случае поворачиваются лишь сами винты, во втором — крыло вместе с винтами.(рис. 8)
· Винтокрыл — винтокрылый летательный аппарат, конструктивно представляющий собой вертолёт, оснащённый неподвижным крылом и дополнительными движителями. Несущий винт воздушного судна используется для вертикального взлёта и посадки. Во время горизонтального полёта несущий винт переходит в режим авторотации, как у автожира, а движение происходит по схеме самолёта — двигатели тянут судно вперёд, а крыло создаёт дополнительную подъёмную силу.