 |
Глава VIII. Воздушные суда и авиадвигатели ВС гражданской авиации
|
|
|
|
Летно-технические характеристики воздушных судов (ЛТХ ВС) это - показатели летных и технических возможностей воздушных судов, а так же сведения об их предназначении и конструктивных особенностях, геометрических размерах, полетном весе и полезной нагрузке, летных и специальных (коммерческих или боевых) свойствах, условиях и правилах эксплуатации.
Знание ЛТХ воздушных судов позволяет грамотно оценить возможности применения авиации при решении задач воздушных перевозок и проведения авиационных работ в различных условиях, а так же обеспечить рациональное и безопасное управление ею.
8.1. Воздушные суда, их классификация и краткая характеристика
Воздушное судно (ВС) это летательный аппарат, который может удерживаться и маневрировать в трехмерном пространстве земной атмосферы за счет взаимодействия с воздухом атмосферы в отличие от воздушной массы отраженной от земной (водной) поверхности.
Использование эффекта воздушной массы отраженной от земной (водной) поверхности нашло свое применение в разработке и создании экранопланов - таких летательных аппаратов, которые для полета на малой высоте используют экранный эффект земной (водной) поверхности, заключающийся в образовании воздушной подушки, что в свою очередь ведет к повышению аэродинамического качества его крыла. Экраноплан, в отличие от судов на воздушной подушке, у которых подъемная сила создается за счет реакции, отбрасываемой вентилятором вниз воздушной массы, использует аэродинамическую подъемную силу, возникающую на его крыле, при его движении в воздушном потоке.
В зависимости от целевого предназначения и использования ВС в ГА подразделяются на: пассажирские, транспортные и специальные. Если названия пассажирский и транспортный говорят сами за себя, то за названием “специальный“ стоят ВС: сельхозавиации, санитарные, поисково-спасательные, пожарной охраны и пожаротушения, ледовой разведки и промыслового поиска, аэрофотосъемки и геодезии, а также многие другие.
|
|
|
По способу создания подъемной силы ВС подразделяются на самолеты, вертолеты и аэростаты.
Самолет, это - летательный аппарат тяжелее воздуха с силовой установкой для создания тяги и неподвижным крылом, на котором при наличии поступательной скорости образуется аэродинамическая подъемная сила.
Так как одним из главных условий возникновения аэродинамической подъемной силы на крыле является наличие поступательной скорости, то из этого следует, что для взлета самолета необходима взлетная площадка или даже аэродром. Исключение составляют специальные самолеты вертикального взлета и посадки (СВВП), которые, как правило, являются боевыми авиационными комплексами.
Выполняя полет, самолет своими крыльями и силовыми установками, взаимодействуя с окружающей его воздушной массой и отбрасывая ее вниз создает зоны завихрения в виде турбулентного "спутного" следа, интенсивность которого тем больше чем больше вес воздушного судна. Причем большая часть спутного следа формируется за счет влияния крыла, хвостового оперения и фюзеляжа, а меньшая за счет влияния двигателей. Кроме того, интенсивность турбулентного следа увеличивается при маневрировании самолета, в момент выхода его на большие углы атаки.
В зависимости от состояния атмосферы и его интенсивности, спутный турбулентный след может простираться до 8-10км, с понижением относительно высоты полета ВС до 300-400м.
Турбулентный след небезопасен. Попадание легкого ВС в спутный след от тяжелого ВС, может иметь трагические последствия, особенно при полетах на малой высоте, в зоне взлета и посадки. Для учета влияния турбулентного спутного следа и для обеспечения безопасного продольного эшелонирования, установлена следующая градация типов 
воздушных судов по их весу. До 7000 кг- легкие (L-LIGHT), от 7000 кг до 136 000 кг - средние
|
|
|
(М-МEDIUM) и свыше 136 000 кг – тяжелые воздушные суда (H- HEAVY).
Помимо градации ВС по весу, установлено пять категорий типов воздушных судов (А, В, С, D, Е) по скорости захода на посадку по приборам. Эта градация установлена исходя из условий обеспечения стандартной основы для соотношения маневренности воздушных судов в соответствии с конкретными схемами захода на посадку по ППП. При этом за основной критерий расчета взята скорость пересечения порога ВПП, превышающая в 1,3 раза скорость сваливания, в посадочной конфигурации при максимальном сертифицированном посадочном весе.
Категория А - скорость менее 169 км/час (менее 91узла)
Категория В - скорость 169 км/час или более, но менее 224км/час (91- 121 узел)
Категория С - скорость 224 км/час или более, но менее 261км/час (121-141 узел)
Категория D - скорость 261 км/час или более, но менее307 км/час (141-166 узлов)
Категория Е - скорость 307 км/час или более, но менее 391 км/час (166 -211узлов)
К летательным аппаратам тяжелее воздуха с неподвижным крылом относятся так же мотодельтапланы, буксируемые транспортные планеры и планеры-парители.
Вертолет, это - летательный аппарат тяжелее воздуха, у которого подъемная сила и тяга в горизонтальном полете создаются одним или несколькими несущими винтами, вращающимися почти в горизонтальной плоскости.
Если у самолета в полете поступательное движение "только вперед" создается за счет фиксированного направления вектора тяги двигателей, то у вертолета поступательное движение в продольном и боковых направлениях создается за счет наклона плоскости вращения несущего винта, так называемым "автоматом перекоса". Таким образом, вертолет может перемещаться в горизонтальной плоскости в любом направлении.
Поскольку лопасть несущего винта по своей форме представляет ничто иное как прямое крыло большого удлинения в уменьшенных размерах, то при его вращении происходит набегание воздушного потока, обуславливающего возникновение аэродинамической подъемной силы, такой же, как на крыле самолета, при наличии у него поступательной скорости. Для взлета вертолета наличие больших взлетных площадок не является обязательным условием. Вертолеты могут взлетать и садиться как по-самолетному на укороченных ВПП таки и осуществлять точечный взлет и точечную посадку с режима висения. Вертолет является уникальным созданием, которое может помимо полета в любом направлении, набора высоты, и, снижения и висения выполнять фигуры высшего пилотажа, такие как переворот, петля Нестерова и «горизонтальные бочки».
|
|
|
Величину подъемной аэродинамической силы Y возникающей на крыле самолета и лопасти несущего винта вертолета можно рассчитать по формуле
Y= cy S pV2 /2
Где: cy - коэффициент аэродинамической подъемной силы, зависящий от: формы профиля крыла (профиля лопасти несущего винта), угла атаки, полетного и местного числа М.
S –площадь крыла (площадь лопасти несущего винта)
р – плотность воздуха на высоте полета
V –скорость набегающего на крыло (лопасть несущего винта) воздушного потока.
Аэростат это - летательный аппарат легче воздуха, использующий аэростатическую подъемную силу, образуемую за счет разности плотностей атмосферного воздуха и воздуха (газа) заключенного в его оболочку. Большие управляемые аэростаты называются дирижаблями.
Аэростатическая подъемная сила может быть рассчитана по формуле
Y= (pатм – pгаза) Uоболочки
где ратм - плотность воздуха атмосферы
ргаза - плотность газа внутри оболочки
U оболочки - обьем оболочки аэростата
Давление воздуха (газа) внутри оболочки аэростата равно давлению в окружающей аэростат воздушной массе.
Аэростаты бывают дрейфующими и привязными, управляемыми и неуправляемыми. Большие управляемые аэростаты называют дирижаблями. Разработка, строительство и практическое применение дирижаблей в мирных и военных целях началось в конце Х1Х начале ХХ вв. Одним из создателей российских дерижаблей был наш земляк, киевский инженер Федор Фердинанд Андерс.
|
|
|
Однако всвязи с высокой аварийностью и уязвимостью от внешних факторов, их дальнейшие разработки, строительство и эксплуатация были прекращены. Тем не менее, сегодня работы по строительству дирижаблей с использованием легких и прочных композиционных материалов на остове углеродных соединений проводятся в США, ФРГ, России.
В зависимости от того какие задачи предстоит выполнять воздушному судну конструкторы в процессе его проектирования задаются его ЛТХ и компоновочной схемой.
Компоновка летательного аппарата это схема взаимного расположения отдельных элементов конструкции летательного аппарата (крыло, стабилизатор, киль, шасси, двигатель и т.д.) относительно друг-друга.
Компоновка самолетов. По своим конструктивным особенностям самолеты бывают монопланы и бипланы, история знает даже трипланы. По компоновке и расположению крыла они различаются как самолеты с нижним расположением крыла – низкопланы, средним - среднепланы, и верхним -высокопланы.
По количеству двигателей самолеты подразделяются на одномоторные и многомоторные. По расположению двигателей они бывают: с двигателями в носовой части и над фюзеляжем (как правило, одномоторные), на крыле и в его обводах, под крылом на пилонах, с двигателями в хвостовой части фюзеляжа и встроенными в основание киля. При решении задачи выбора компоновки и мест расположения двигателей конструкторы исходят из: условий предстоящей эксплуатации (с искусственных или грунтовых ВПП), применяемых типов двигателей (ТРД или ТВД), сохранения минимальных показателей лобового сопротивления и затенения двигателей ВС вцелом, а так же приемлемых условий их эксплуатации и технического обслуживания.
Шасси самолетов по своим конструктивным особенностям бывают трехопорнные с носовым колесом и трехопорнные с хвостовым колесом. Трехопорная схема шасси с носовым колесом позволяет на взлете и посадке реализовать большие углы атаки, что в свою очередь ведет к сокращению длины разбега, а также создает больше удобств при рулении по земле.
Особое место занимают самолеты-амфибии, которые могут взлетать и садиться как на наземные аэродромы на шасси так и на водную поверхность на днище.
В сложившейся сегодня практике просматривается тенденция выбора компоновки самолетов в зависимости от того какие задачи они решают и с каких аэродромов выполняют полеты. Дальне-магистральные, средне-магистральныеи часть ближне-магистральных пассажирских самолетов это в большинстве своем - самолеты низкопланы. Транспортные самолеты и самолеты для местных воздушных линий, которые могут эксплуатироваться с грунтових и искусственных ВПП, это, как правило, самолеты с верхним расположением крыла, что позволяет устанавливать на них как ТРД так и ТВД с большими диаметрами воздушных винтов и исключать попадание во входные устройства этих двигателей посторонних предметов. Верхняя компоновка крыла кроме того позволяет сделать самолет более "низким", что в свою очередь упрощает процесс погрузки и выгрузки пассажиров и тяжелых габаритных грузов.
|
|
|
Компоновка в ертолетов. По своей компоновке и конструктивным особенностям вертолеты бывают с одним основным несущим винтом и стабилизирующим винтом на хвостовой балке (Ми-8, Ми-26); с двумя несущими винтами, располагаемыми по продольной (Як-24) или поперечной (В-12) схеме, хвостовыми килями и аэродинамическими рулями направления; с одним соосным несущим винтом и хвостовыми килями и аэродинамическими рулями направления. (Ка-26, Ка-32).
История авиации знает еще один тип малоскоростных летательных аппаратов тяжелее воздуха, у которых подъемная сила образуется несущим винтом - такой ЛА называется автожир.
В отличие от вертолета, у которого подъемная сила и тяга в горизонтальной плоскости создаются несущим винтом, использующим мощность двигателя, у автожира подъемная сила создается свободновращающимся от набегающего потока несущим винтом, а тяга в горизонтальной плоскости- воздушным винтом как у самолета, приводимым во вращение авиационным двигателем. Для выполнения взлета и посадки автожиру необходима, небольшая по размерам взлетная полоса.
С появлением вертолетов, с их способностью осуществлять точечный взлет и посадку автожиры прекратили свое массовое существование, а интерес к ним пропал.
|
|
|
