Классификация летательных аппаратов
Летательный аппарат — это устройство или транспортное средство, созданное для полета или перемещения в воздушной среде или в космическом пространстве. Традиционно такие аппараты подразделяют на:
Аэростатические летательные аппараты. Например, дирижабли, которые поднимаются в воздух благодаря газу, имеющему меньшую плотность, чем окружающая среда. В качестве газа в подобных аппаратах используется нагретый воздух или гелий.
Аэродинамические летательные аппараты. Такие аппараты поднимаются и движутся благодаря аэродинамическим силам, которые образуются при взаимодействии с воздушным потоком вокруг крыла (планеры, самолеты, махолеты, экранопланы, крылатые ракеты), несущим винтом (автожиры, вертолеты), или несущим корпусом (аппараты с несущим корпусом). Некоторые аппараты, способные к вертикальному взлету и посадке, используют крыло в качестве несущей поверхности только тогда, когда имеют горизонтальную скорость. Примерами таких аппаратов являются преобразуемые аппараты, самолеты вертикального взлета и посадки, а также винтокрылы.
Космические аппараты предназначены для полетов в космическое пространство. К таким аппаратам относятся космические корабли, орбитальные станции, искусственные спутники, межпланетные космические аппараты.
Ракеты могут двигаться как в атмосфере Земли, так и в безвоздушном пространстве посредством реактивного двигателя. Используются для запуска космических аппаратов (ракеты-носители), доставки средств поражения (боевые ракеты — баллистические и управляемые), проведения исследований (геофизические и метеорологические ракеты).
Есть и другие критерии, по которым можно делить летательные аппараты.
По наличию экипажа:
- Пилотируемые аппараты: те, которые управляются пилотом или экипажем, находящимся внутри.
- Беспилотные аппараты: те, которыми можно управлять издалека или автономно, без присутствия пилота на борту.
По степени повторности использования:
- Одноразовые аппараты: используются только один раз и не предназначены для повторного использования.
- Многоразовые аппараты: способны использоваться несколько раз в различных миссиях или полетах.
По назначению:
- Научно-исследовательские (экспериментальные) летательные аппараты: используются для проведения научных исследований и экспериментов.
- Народнохозяйственные летательные аппараты: служат нуждам народного хозяйства, например, пассажирские, грузовые, сельскохозяйственные.
- Военные летательные аппараты: используются в военных операциях и миссиях.
- Спортивные летательные аппараты: предназначены для спортивных соревнований и развлечений.
Краткая история авиации и воздухоплавания
Первыми серьезными с научной точки зрения чертежами летательных аппаратов и парашюта считаются эскизы, сделанные Леонардо да Винчи в XV веке. Первыми успешными экспериментаторами в воздухоплавании были братья Монгольфье. В 1783 году они сконструировали и испытали воздушный шар, используя горячий воздух для подъема.
В конце XIX и начале XX века великие исследователи и изобретатели, такие, как Орвилл и Уилбур Райт и Луи Блерио, осуществили прорыв в области авиации, создав аппараты, способные долгое время оставаться в воздухе. В 1852 году Анри Жиффар осуществил первый полет на парусном дирижабле с паровым двигателем. В 1903 году братья Райт выполнили первые управляемые полеты на самолетах с поршневым двигателем.
В 20-х годах XX века развитие авиации шло стремительными темпами. Самолеты становились все эффективнее и мощнее, использовались для коммерческих перевозок пассажиров и грузов. Во время Второй мировой войны и после нее возникли первые реактивные самолеты. В 1946 году в воздух поднялись первые советские серийные реактивные самолеты Як-15 и МиГ-9. Позднее были разработаны и запущены первые космические корабли и спутники. В 1957 году СССР запустил первый искусственный спутник Земли.
Современная авиация продолжает развиваться. Активно исследуются и разрабатываются новые технологии, такие как беспилотные летательные аппараты, сверхзвуковые, водородные и электрические самолеты.
Конструкция самолета
Самый распространенный летательный аппарат — самолет. У самолетов есть множество вариантов и размеров: коммерческие пассажирские лайнеры, грузовые самолеты, военные истребители, сельскохозяйственная авиация, спортивные самолеты и многое другое. Эти аппараты могут быть пилотируемыми или беспилотными и выполнять различные задачи.
У самолетов есть общие конструкционные элементы, хотя они могут варьироваться в зависимости от типа и размера самолета. Некоторые общие конструкционные элементы включают:
Планер самолета
Планер самолета — это основная конструктивная часть самолета. Он представляет собой центральную часть, которая обеспечивает общую форму и структурную прочность воздушного судна.
Планер самолета обычно состоит из следующих частей:
Фюзеляж. Это центральная часть, где размещается кабина пилота и пассажиров, а также грузовое пространство. В фюзеляже могут находиться различные системы управления, коммуникации и навигации, необходимые для функционирования аппарата.
Корпус фюзеляжа, собранный по классической схеме, состоит из носовой части, центральной (или несущей) части и хвостовой части.
Крыло — важная аэродинамическая часть самолета, обеспечивающая подъемную силу при полете. Крыло прикрепляется к фюзеляжу и имеют специальную аэродинамическую форму.
В зависимости от типа самолета крыло может быть:
- прямым;
- стреловидным;
- треугольным;
- трапециевидным;
- с обратной стреловидностью;
- с переменной стреловидностью.
Управляющие поверхности. Включают элероны (на крыльях) и руль высоты (на горизонтальном стабилизаторе), которые позволяют пилоту контролировать движение планера и изменять его траекторию.
Хвостовая часть. Это задняя часть самолета, которая включает вертикальный и горизонтальный стабилизаторы. Вертикальный стабилизатор помогает контролировать направление, а горизонтальный стабилизатор — управлять высотой полета.
Взлетно-посадочные устройства
Это система, обеспечивающая поддержку самолета при его наземном движении, а также при взлете и посадке. Взлетно-посадочные устройства включают шасси, тормоза и другие механизмы.
Шасси самолета — это специальные опоры предназначенные для взлета, посадки, руления и стоянки летательных аппаратов.
Шасси самолета имеют различные конфигурации и характеристики в зависимости от типа самолета, его назначения и требований. Например, небольшие легкие самолеты могут быть оснащены простым шасси с несколькими колесами, в то время как большие авиалайнеры могут иметь сложное шасси со множеством колес.
Тормозная система. Торможение самолета после посадки осуществляется с помощью тормозов в колесах, спойлеров-интерцепторов, тормозных парашютов и реверса двигателей.
Двигательные силовые установки
Двигательные силовые установки самолета обеспечивают тягу или подъемную силу для передвижения и полета аппарата. Основные типы двигателей, используемых на самолетах:
Винтовые авиационные двигатели — это поршневые двигатели, которые создают тягу путем вращения воздушного винта.
Реактивные авиационные двигатели — это тепловые двигатели, которые преобразуют энергию топлива в кинетическую энергию газовой струи, выходящей из двигателя, что обеспечивает силу реакции и тягу. Они подразделяются на воздушно-реактивные двигатели (ВРД), использующие кислород атмосферного воздуха для сгорания топлива, и ракетные двигатели (РД), использующие окислитель, перевозимый самим летательным аппаратом.
Комбинированные (смешанные) авиационные двигатели — это двигатели, которые создают тягу, объединяющую силу реакции газовой струи, вытекающей из двигателя, и силу, создаваемую воздушным винтом или винтовентилятором. Примеры комбинированных двигателей включают турбовинтовые двигатели (ТВД), двухконтурные турбореактивные двигатели (ДТРД) и винтовентиляторные авиационные двигатели (ВВД).
Самолетные двигатели могут быть размещены в фюзеляже, подвешены на крыльях или размещены в хвостовой части самолета.
