Lidaparāta galvenās daļas. Lidmašīnas ierīce

2024 Autors: Howard Calhoun | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2023-12-17 10:35

Lidaparāta izgudrojums ļāva ne tikai īstenot senāko cilvēces sapni - iekarot debesis, bet arī izveidot ātrāko transporta veidu. Atšķirībā no gaisa baloniem un dirižabļiem, lidmašīnas ir maz atkarīgas no laikapstākļiem, spēj pārvarēt lielus attālumus ar lielu ātrumu. Lidmašīnas sastāvdaļas sastāv no šādām konstrukciju grupām: spārns, fizelāža, spārns, pacelšanās un nosēšanās ierīces, spēkstacija, vadības sistēmas, dažādas iekārtas.

Darbības princips

Lidmašīna – par gaisu smagāks lidaparāts (LA), kas aprīkots ar spēkstaciju. Ar šīs lidmašīnas svarīgākās daļas palīdzību tiek radīts lidojumam nepieciešamais vilces spēks - iedarbīgais (piedziņas) spēks, ko motors (propelleris vai reaktīvais dzinējs) attīsta uz zemes vai lidojuma laikā. Ja skrūve atrodas dzinēja priekšā, to sauc par vilkšanu, un, ja tā atrodas aizmugurē, to sauc par stumšanu. Tādējādi dzinējs rada gaisa kuģa translācijas kustību attiecībā pret vidi (gaisu). Attiecīgi spārns arī kustas attiecībā pret gaisu, kas šīs kustības uz priekšu rezultātā rada pacēlumu. Tāpēc ierīce var palikt gaisā tikai tad, ja ir noteikts ātrums.lidojums.

Kādi ir gaisa kuģa daļu nosaukumi

Komplekts sastāv no šādām galvenajām daļām:

• Fizelāža ir lidmašīnas galvenais korpuss, kas savieno spārnus (spārnu), apspalvojumu, barošanas sistēmu, šasiju un citas sastāvdaļas vienā veselumā. Fizelāžā ir apkalpe, pasažieri (civilajā aviācijā), aprīkojums, krava. Var ievietot arī (ne vienmēr) degvielu, šasiju, motorus utt.
• Dzinēji tiek izmantoti lidmašīnas piedziņai.
• Spārns - darba virsma, kas paredzēta pacēluma radīšanai.
• Vertikālā aste ir paredzēta lidmašīnas vadāmībai, balansēšanai un virziena stabilitātei attiecībā pret vertikālo asi.
• Horizontālā aste ir paredzēta lidmašīnas vadāmībai, balansēšanai un virziena stabilitātei attiecībā pret horizontālo asi.

Spārni un fizelāža

Lidakuģa konstrukcijas galvenā daļa ir spārns. Tas rada apstākļus galvenās prasības lidojuma iespējai izpildei - pacēlāja klātbūtnei. Spārns ir piestiprināts pie korpusa (fizelāžas), kam var būt tāda vai cita forma, bet, ja iespējams, ar minimālu aerodinamisko pretestību. Lai to izdarītu, tam ir ērti racionalizēta asaras forma.

Lidmašīnas priekšpuse kalpo kabīnes un radaru sistēmu izvietošanai. Aizmugurē ir tā sauktā astes vienība. Tas kalpo, lai nodrošinātu kontroli lidojuma laikā.

Apspalvojuma dizains

Apsveriet vidējo lidmašīnu,kuras astes daļa ir izgatavota pēc klasiskās shēmas, kas raksturīga lielākajai daļai militāro un civilo modeļu. Šajā gadījumā horizontālā aste ietvers fiksētu daļu - stabilizatoru (no latīņu valodas Stabilis, stabils) un kustīgo daļu - liftu.

Stabilizators kalpo, lai stabilizētu gaisa kuģi attiecībā pret šķērsasi. Ja lidmašīnas deguns ir nolaists, tad attiecīgi fizelāžas astes daļa kopā ar apspalvojumu pacelsies uz augšu. Šajā gadījumā palielināsies gaisa spiediens uz stabilizatora augšējo virsmu. Radītais spiediens atgriezīs stabilizatoru (attiecīgi fizelāžu) sākotnējā stāvoklī. Kad fizelāžas deguns tiek pacelts uz augšu, gaisa plūsmas spiediens uz stabilizatora apakšējo virsmu palielināsies, un tas atkal atgriezīsies sākotnējā stāvoklī. Tādējādi tiek nodrošināta automātiska (bez pilota iejaukšanās) gaisa kuģa stabilitāte tās garenplaknē attiecībā pret šķērsasi.

Lidmašīnas aizmugurē ir arī vertikāla aste. Līdzīgi kā horizontālā, tā sastāv no fiksētas daļas - ķīļa un kustīgas daļas - stūres. Ķīlis nodrošina gaisa kuģa kustības stabilitāti attiecībā pret tās vertikālo asi horizontālā plaknē. Ķīļa darbības princips ir līdzīgs stabilizatora darbības principam - kad deguns novirzās pa kreisi, ķīlis novirzās pa labi, spiediens uz tā labo plakni palielinās un atgriež ķīli (un visu fizelāžu) iepriekšējā stāvoklī. pozīcija.

Tādējādi attiecībā uz divām asīm lidojuma stabilitāti nodrošina apspalvojums. Bet bija vēl viena ass – gareniskā. Lai nodrošinātu automātiskukustības stabilitāte attiecībā pret šo asi (šķērsplaknē) planiera spārnu konsoles ir novietotas nevis horizontāli, bet noteiktā leņķī viena pret otru tā, lai konsoļu gali būtu novirzīti uz augšu. Šis izvietojums atgādina burtu "V".

Vadības sistēmas

Vadības virsmas ir svarīgas lidmašīnas daļas, kas paredzētas gaisa kuģa vadīšanai. Tajos ietilpst eleroni, stūres un lifti. Vadība tiek nodrošināta attiecībā uz tām pašām trim asīm tajās pašās trīs plaknēs.

Lifts ir kustīgā stabilizatora aizmugurējā daļa. Ja stabilizators sastāv no divām konsolēm, tad attiecīgi ir divi lifti, kas novirzās uz augšu vai uz leju, abi sinhroni. Ar to pilots var mainīt lidmašīnas augstumu.

Stūre ir kustīgā ķīļa aizmugurējā daļa. Kad tas tiek novirzīts vienā vai otrā virzienā, uz to rodas aerodinamisks spēks, kas griež lidmašīnu ap vertikālu asi, kas iet caur masas centru, pretējā virzienā no stūres novirzes virziena. Rotācija turpinās, līdz pilots atgriež stūri neitrālā stāvoklī (nav novirzīts) un lidmašīna pārvietojas jaunā virzienā.

Eleroni (no franču valodas Aile, spārns) ir galvenās lidmašīnas daļas, kas ir spārnu konsoļu kustīgās daļas. Kalpo gaisa kuģa vadīšanai attiecībā pret garenisko asi (šķērsplaknē). Tā kā ir divas spārnu konsoles, ir arī divi eleroni. Tie darbojas sinhroni, bet atšķirībā no liftiem novirzāsnevis vienā virzienā, bet dažādos virzienos. Ja viens elerons novirzās uz augšu, tad otrs uz leju. Spārnu konsolē, kur elerons ir novirzīts uz augšu, pacēlājs samazinās, bet tur, kur tas ir uz leju, tas palielinās. Un lidmašīnas fizelāža griežas uz pacelto eleronu.

Dzinēji

Visas lidmašīnas ir aprīkotas ar spēkstaciju, kas ļauj tiem attīstīt ātrumu un līdz ar to nodrošināt pacēluma rašanos. Dzinējus var novietot lidmašīnas aizmugurē (parasti reaktīvajām lidmašīnām), priekšā (vieglajiem transportlīdzekļiem) un uz spārniem (civilās lidmašīnas, transporta līdzekļi, bumbvedēji).

Tie ir sadalīti:

• Jet - turboreaktīva, pulsējoša, divkontūru, tiešās plūsmas.
• Propellers - virzulis (propelleris), turbopropelleris.
• Raķete - šķidrais, cietais kurināmais.

Citas sistēmas

Protams, svarīgas ir arī citas lidmašīnas daļas. Šasijas ļauj gaisa kuģiem pacelties un nolaisties no aprīkotiem lidlaukiem. Ir amfībijas lidmašīnas, kur šasijas vietā tiek izmantoti speciāli pludiņi - tie ļauj pacelties un nolaisties jebkur, kur ir ūdenstilpne (jūra, upe, ezers). Ar slēpēm aprīkoti vieglo lidmašīnu modeļi ir zināmi izmantošanai apgabalos ar stabilu sniega segu.

Mūsdienu lidmašīnas ir piebāztas ar elektroniskām iekārtām, sakaru un informācijas pārraides ierīcēm. Militārajā aviācijā tiek izmantotas sarežģītas ieroču sistēmas, mērķa noteikšana un signālu slāpēšana.

Klasifikācija

Kā paredzētslidmašīnas ir sadalītas divās lielās grupās: civilās un militārās. Pasažieru lidmašīnas galvenās daļas izceļas ar aprīkotu pasažieru kabīni, kas aizņem lielāko daļu fizelāžas. Atšķirīga iezīme ir iluminatori korpusa sānos.

Civilās lidmašīnas iedala:

• Pasažieris - vietējās aviolīnijas, tālsatiksmes īsie lidojumi (diapazons mazāks par 2000 km), vidējais (diapazons mazāks par 4000 km), tālsatiksmes (diapazons mazāks par 9000 km) un starpkontinentālās (diapazons vairāk nekā 11 000 km).
• Kravas - vieglas (kravas svars līdz 10 tonnām), vidējas (kravas svars līdz 40 tonnām) un smagas (kravas svars virs 40 tonnām).
• Speciālais mērķis - sanitārais, lauksaimniecības, izlūkošana (ledus izlūkošana, zivju izlūkošana), ugunsdzēsība, aerofotografēšanai.
• Izglītības.

Atšķirībā no civilajiem modeļiem, militāro lidmašīnu daļām nav ērtas kabīnes ar logiem. Lielāko daļu fizelāžas aizņem ieroču sistēmas, izlūkošanas iekārtas, sakari, dzinēji un citas vienības.

Pēc mērķa mūsdienu militārās lidmašīnas (ņemot vērā to veiktās kaujas misijas) var iedalīt šādos veidos: iznīcinātāji, uzbrukuma lidmašīnas, bumbvedēji (raķešu pārvadātāji), izlūkošanas, militārais transports, īpašie un palīgnolūki.

Lidmašīnas ierīce

Lidaparātu dizains ir atkarīgs no aerodinamiskās konstrukcijas, pēc kuras tie ir izgatavoti. Aerodinamisko shēmu raksturo pamatelementu skaits un gultņu virsmu izvietojums. Ja degunslidmašīnu lielākajai daļai modeļu ir līdzīgas, spārnu un astes atrašanās vieta un ģeometrija var ievērojami atšķirties.

Izšķir šādas gaisa kuģa ierīču shēmas:

• "Klasika".
• Lidojošais spārns.
• "Pīle".
• "Bezastes".
• "Tandēms".
• Kabrioleta shēma.
• Kombinācijas shēma.

Klasiskā lidmašīna

Apskatīsim galvenās lidmašīnas daļas un to mērķi. Klasiskais (parastais) komponentu un mezglu izkārtojums ir raksturīgs lielākajai daļai ierīču pasaulē neatkarīgi no tā, vai tās ir militāras vai civilas. Galvenais elements - spārns - darbojas tīrā, netraucētā plūsmā, kas vienmērīgi plūst ap spārnu un rada noteiktu pacēlumu.

Lidmašīnas deguns ir samazināts, kas noved pie nepieciešamās vertikālās astes laukuma (un līdz ar to arī masas) samazināšanās. Tas ir tāpēc, ka priekšējā fizelāža izraisa destabilizējošu leņķa momentu ap lidmašīnas vertikālo asi. Priekšējās fizelāžas samazināšana uzlabo priekšējās puslodes redzamību.

Parastās shēmas trūkumi ir:

• Horizontālās astes (HA) darbība slīpā un izjauktā spārnu plūsmā ievērojami samazina tās efektivitāti, tādēļ ir nepieciešams izmantot lielāku apspalvojumu (un līdz ar to arī masu).
• Lai nodrošinātu lidojuma stabilitāti, vertikālajai astei (VO) ir jārada negatīvs pacēlums, tas ir, jāvirza uz leju. Tas samazina gaisa kuģa kopējo efektivitāti: nono pacelšanas spēka lieluma, ko rada spārns, ir jāatņem spēks, kas tiek radīts uz GO. Lai neitralizētu šo parādību, jāizmanto spārns ar palielinātu laukumu (un līdz ar to arī masu).

Lidaparāta ierīce saskaņā ar "pīles" shēmu

Ar šo dizainu galvenās lidmašīnas daļas ir izvietotas savādāk nekā "klasiskajos" modeļos. Pirmkārt, izmaiņas skāra horizontālās astes izkārtojumu. Tas atrodas spārna priekšā. Saskaņā ar šo shēmu brāļi Raiti uzbūvēja savu pirmo lidmašīnu.

Priekšrocības:

• Vertikālā aste darbojas netraucētā plūsmā, kas palielina tās efektivitāti.
• Lai nodrošinātu lidojuma stabilitāti, emennāža rada pozitīvu pacēlumu, tas ir, tas tiek pievienots spārna pacēlumam. Tas ļauj samazināt tā laukumu un attiecīgi arī masu.
• Dabiska "pretizgriešanās" aizsardzība: "pīļu" spārnu pārnešana uz superkritiskajiem uzbrukuma leņķiem ir izslēgta. Stabilizators ir uzstādīts tā, lai tas iegūtu lielāku uzbrukuma leņķi salīdzinājumā ar spārnu.
• Lidaparāta fokusa pārvietošana atpakaļ, palielinoties ātrumam "pīles" shēmā notiek mazākā mērā nekā klasiskajā izkārtojumā. Tas rada mazāk izmaiņu gaisa kuģa gareniskās statiskās stabilitātes pakāpē, savukārt, vienkāršo tā vadības īpašības.

Shēmas "Pīle" trūkumi:

• Apstājoties uz emennāžas, lidmašīna ne tikai sasniedz zemākus uzbrukuma leņķus, bet arī “nokrīt” kopējās pacēluma samazināšanās dēļ. Tas ir īpaši bīstami iekšāpacelšanās un nosēšanās režīmi zemes tuvuma dēļ.
• Apspalvojuma mehānismu klātbūtne priekšējā fizelāžā pasliktina apakšējās puslodes redzamību.
• Lai samazinātu priekšējās HE laukumu, priekšējās fizelāžas garums ir ievērojami palielināts. Tas noved pie destabilizējošā momenta palielināšanās attiecībā pret vertikālo asi un attiecīgi palielina konstrukcijas laukumu un masu.

Lidaparāts bez astes

Šā tipa modeļos nav svarīgas, pazīstamas lidmašīnas daļas. Bezastes lidmašīnu (Concorde, Mirage, Vulcan) fotoattēlā redzams, ka tiem nav horizontālas astes. Šīs shēmas galvenās priekšrocības ir:

• Fronālās aerodinamiskās pretestības samazināšana, kas ir īpaši svarīga lidmašīnām ar lielu ātrumu, jo īpaši kreisēšanas laikā. Tas samazina degvielas izmaksas.
• Tiek sasniegta augstāka spārna griezes stingrība, kas uzlabo tā aeroelastīgās īpašības, un augstas manevrēšanas īpašības.

Trūkumi:

• Līdzsvarošanai dažos lidojuma režīmos daļai spārna aizmugurējās malas (atloku) un vadības virsmu mehanizācijas līdzekļu jābūt novirzītiem uz augšu, kas samazina lidmašīnas kopējo pacēlumu.
• Lidakuģa vadības ierīču kombinācija attiecībā pret horizontālo un garenisko asi (jo nav lifta) pasliktina tā vadāmības īpašības. Specializēta apspalvojuma neesamība liek vadības virsmām, kas atrodas spārna aizmugurējā malā, darboties (arnepieciešamie) pienākumi un eleroni, un lifti. Šīs vadības virsmas sauc par elevoniem.
• Daļas mehanizācijas aprīkojuma izmantošana gaisa kuģa līdzsvarošanai pasliktina tā pacelšanās un nosēšanās veiktspēju.

Lidojošais spārns

Izmantojot šo shēmu, patiesībā nav tādas lidmašīnas daļas kā fizelāža. Visi apkalpes, kravnesības, dzinēju, degvielas, aprīkojuma uzņemšanai nepieciešamie apjomi atrodas spārna vidū. Šai shēmai ir šādas priekšrocības:

• Vismazāk velciet.
• Mazākā struktūras masa. Šajā gadījumā visa masa nokrīt uz spārna.
• Tā kā lidmašīnas gareniskie izmēri ir mazi (fizelāžas trūkuma dēļ), destabilizējošais moments ap tās vertikālo asi ir niecīgs. Tas ļauj dizaineriem vai nu ievērojami samazināt VO laukumu, vai pat atteikties no tā pavisam (putniem, kā zināms, nav vertikāla apspalvojuma).

Trūkumi ietver grūtības nodrošināt lidmašīnas lidojuma stabilitāti.

Tandēms

Shēma "Tandēms", kad divi spārni atrodas viens pēc otra, tiek izmantota reti. Šis risinājums tiek izmantots, lai palielinātu spārna laukumu ar vienādām tā laiduma un fizelāžas garuma vērtībām. Tas samazina īpašo slodzi uz spārnu. Šīs shēmas trūkumi ir liela aerodinamiskā pretestība, inerces momenta palielināšanās, īpaši attiecībā pret lidmašīnas šķērsasi. Turklāt, palielinoties lidojuma ātrumam, mainās gaisa kuģa gareniskās līdzsvarošanas īpašības. Kontroles virsmas uz tādiemlidmašīna var atrasties gan tieši uz spārniem, gan uz apspalvojuma.

Kombinētā shēma

Šajā gadījumā lidmašīnas sastāvdaļas var apvienot, izmantojot dažādas dizaina shēmas. Piemēram, horizontālā aste ir paredzēta gan degunā, gan fizelāžas astē. Uz tiem var izmantot tā saukto tiešo pacelšanas vadību.

Šajā gadījumā horizontālais deguns kopā ar atlokiem rada papildu pacēlumu. Sniega moments, kas rodas šajā gadījumā, būs vērsts uz uzbrukuma leņķa palielināšanu (lidmašīnas deguns paceļas). Lai novērstu šo brīdi, astes vienībai ir jāizveido brīdis, lai samazinātu uzbrukuma leņķi (lidmašīnas deguns nolaižas). Lai to izdarītu, spēks uz astes arī jāvirza uz augšu. Tas ir, pacelšanas spēks uz deguna HE, uz spārnu un uz astes HE (un līdz ar to arī uz visu gaisa kuģi), nepagriežot to gareniskajā plaknē. Šajā gadījumā lidmašīna vienkārši paceļas bez jebkādas evolūcijas attiecībā pret tā masas centru. Un otrādi, ar šādu gaisa kuģa aerodinamisko izkārtojumu tas var veikt izmaiņas attiecībā pret masas centru gareniskajā plaknē, nemainot savu lidojuma trajektoriju.

Spēja veikt šādus manevrus ievērojami uzlabo manevrējamo lidmašīnu veiktspējas īpašības. Īpaši kombinācijā ar sānspēka tiešas kontroles sistēmu, kuras īstenošanai lidaparātam jābūt ne tikai astes, bet arī deguna gareniskajam apspalvojumam.

Kabrioleta shēma

Pēc konvertējamās shēmas uzbūvētā gaisa kuģa ierīce izceļas ar destabilizatora klātbūtni priekšējā fizelāžā. Destabilizatoru funkcija ir noteiktās robežās samazināt vai pat pilnībā novērst lidmašīnas aerodinamiskā fokusa pārvietošanos uz aizmuguri virsskaņas lidojuma režīmos. Tas palielina lidmašīnas manevrēšanas spēju (kas ir svarīgi iznīcinātājam) un palielina darbības rādiusu vai samazina degvielas patēriņu (tas ir svarīgi virsskaņas pasažieru lidmašīnai).

Destabilizatorus var izmantot arī pacelšanās/nosēšanās režīmos, lai kompensētu niršanas momentu, ko rada pacelšanās un nosēšanās mehanizācijas (atloki, atloki) vai priekšējās fizelāžas novirze. Zemskaņas lidojuma režīmos destabilizators ir paslēpts fizelāžas vidū vai iestatīts vējrādītāja režīmā (brīvi orientēts pa plūsmu).