Общее устройство самолёта

Лабораторная работа № 4. Устройство самолёта

Современный воздушный лайнер — это сложная система, для создания которой использованы новейшие достижения строительной механики, высоких технологий, радиоэлектроники, кибернетики. Поэтому сначала лучше познакомиться с устройством более простой машины — одноместного спортивного самолёта (рис. 2) типа моноплан, т.е. с одним крылом.

Основа конструкции — фюзеляж, или корпус, который соединяет все части машины. В его тесных отсеках помешается оборудование: радиостанция, аккумуляторы, пилотажно-навигационные приборы, часто — баки для горючего и смазки.

В полёте подъёмную силу, поддерживающую машину в воздухе, создаёт крыло. У крыла нижняя поверхность плоская, а верхняя выпуклая, поэтому воздух обтекает верхнюю поверхность с большей скоростью, чем нижнюю. Над крылом возникает область пониженного давления, которая «тянет» крыло, а вместе с ним и весь самолёт вверх. Так возникает подъёмная сила. Собирают крыло (рис. 1) из лонжеронов 5 (основных продольных несущих балок), стрингеров 6 (продольных элементов), нервюр 7 (поперечных элементов) и обшивки.

Рис. 1. Схема крыла:
1 — элерон; 2 — двухщелевой закрылок; 3 — тормозной щиток;
4 — узлы крепления крыла; 5 — лонжерон; 6 — стрингер; 7 — нервюра;
8 — предкрылок; 9 — обшивка

К нижней части фюзеляжа (см. рис. 2) крепится центроплан 2 (средняя часть крыла), а уже к центроплану — правая и левая консоли 3 (отъёмные части крыла), или несущие плоскости. Крыло обычно неподвижно закрепляется на фюзеляже, но иногда может поворачиваться относительно поперечной оси самолёта (например, у самолётов вертикального взлёта и посадки) или изменять конфигурацию (стреловидность, размах).

На задней кромке крыла находятся элероны 4 — небольшие подвижные плоскости, с помощью которых лётчик регулирует крен машины (поэтому элероны иногда называют рулями крена). Если ручку управления перевести влево, левый элерон поднимется, правый опустится, и самолёт накренится влево. Если ручку перевести вправо, правый элерон поднимется, левый опустится, и машина накренится вправо.

На крыле (см. рис. 1) расположены щитки 3 и закрылки 2. Это отклоняющиеся вниз поверхности, которые предназначены для повышения устойчивости и управляемости машины во время взлёта и приземления. При взлёте их выпускают на небольшой угол, а при посадке (чтобы уменьшить скорость) — полностью.

Воздушный винт 6 (рис. 2), или пропеллер (англ. propeller, от лат. propello — «гоню», «толкаю вперёд»), вращается двигателем самолёта. Винт захватывает воздух и отбрасывает его назад, создавая тягу, толкающую машину вперёд. На крыле при движении возникает подъёмная сила. Число оборотов двигателя пилот регулирует в зависимости от режима полёта.

В хвостовой части фюзеляжа размешаются киль 7, руль поворота 9, стабилизатор 8 и руль высоты 10. Все вместе эти элементы составляют хвостовое оперение. Оно нужно, чтобы самолёт был устойчив в полёте — не клевал носом, не заваливался вправо-влево, не проседал на хвост. В известной степени хвостовое оперение можно сравнить с весами. Положил в нужный момент нужную гирьку — и чаши весов уравновесились. Только у лётчика такими «гирями» служат рули, с помощью которых он изменяет величину аэродинамических сил, воздействующих на оперение.

Руль поворота отклоняют ножными педалями. «Дал правую ногу» — руль отклонился вправо, и самолёт развернулся в ту же сторону. «Дал левую ногу» — самолёт повернул влево.

Руль высоты иногда ещё называют рулём глубины. Когда ручка управления «взята на себя», руль отклоняется вверх, и самолёт задирает нос. Если же «отдана от себя», руль отклонён вниз, и самолёт опускается. Крутой спуск называется пикированием, пологий — планированием.

На элеронах, руле высоты и руле поворота у большинства самолётов расположены маленькие отклоняемые плоскости, именуемые триммерами (см. рис. 3). Триммер применяется на установившихся режимах полёта для удержания рулей в отклоненном состоянии длительное время.

Рис. 2. Конструкция спортивного самолёта:
1 — фюзеляж; 2 — центроплан; 3 — крыло; 4 — элерон; 5 — мотор;
6 — воздушный винт; 7 — киль; 8 — стабилизатор;
9 — руль поворота; 10 — руль высоты; 11 — кабина;
12 — шасси; 13 — кабина в разрезе с приборным щитком

Сами органы управления (ручка, педали, рычаг управления двигателем) и приборы находятся в кабине лётчика. Сверху кабина закрыта откидывающимся прозрачным колпаком, который принято называть фонарём.

И наконец, самолёт не может обойтись без шасси (фр. chassis, от лат. capsa — «ящик»): на нём самолёт разбегается при взлёте, катится после приземления, передвигается по аэродрому. В полёте шасси создаёт аэродинамическое сопротивление – снижает скорость. Поэтому практически все современные самолёты строят с убирающимся шасси. В воздухе колёса и стойки втягиваются в особые отсеки — купола, расположенные внутри фюзеляжа или центроплана, иногда — крыла (см. рис. 5). Вес конструкции шасси составляет около 4 – 7 % веса самолёта.

Все элементы спортивного самолёта, представленные на рисунке, есть и в воздушных лайнерах (рис. 5), и на современных истребителях (рис. 3). Это основные элементы устройства любого самолёта. Правда, на многих современных больших машинах нет воздушного винта, поскольку на них используются турбореактивные двигатели (будут изучаться в лабораторной работе № 5).

Рис. 3. Схема самолёта МиГ-15

Рис. 4. Катапультное кресло

Рис. 5. Турбореактивный пассажирский самолёт:

фюзеляж: 1 — фюзеляж; 2 — обтекатель радиолокатора; 3 — фонарь кабины экипажа;

крыло: 4 — центроплан; 5 — отъёмная часть крыла (ОЧК); 6 — предкрылки; 7 — элерон;

8 — триммер элерона; 9 — закрылки; 10 — щитки;

вертикальное оперение: 11 — киль; 12 — руль поворота; 13 — триммер руля поворота;

горизонтальное оперение: 14 — стабилизатор; 15 — руль высоты;

16 — триммер руля высоты;

шасси: 17 — передняя стойка шасси; 18 — основная стойка шасси;

силовая установка: 19 — двигатели; 20 — воздухозаборник

Итак, подведем итог. Основными частями конструкции самолёта являются:

- крыло,

- фюзеляж,

- шасси,

- оперение самолёта.

Крыло создаёт подъёмную силу при движении самолёта. На крыле устанавливаются элероны (рули крена) и элементы механизации крыла (предкрылки, закрылки, щитки).

Фюзеляж служит для размещения экипажа, пассажиров, грузов и оборудования. Конструктивно фюзеляж связывает между собой крыло, оперение, иногда шасси и силовую установку.

Шасси предназначается для взлёта и посадки, а также для передвижения самолёта по аэродрому. На самолётах могут устанавливаться колёсные шасси, поплавки (на гидросамолётах), лыжи и гусеницы (у самолётов повышенной проходимости). Шасси бывают убирающимися в полёте и неубирающимися. Самолёты с убирающимися шасси имеет меньшее лобовое сопротивление, но тяжелее и сложнее по конструкции.

Оперение предназначается для обеспечения устойчивости, управляемости и балансировки самолёта в полёте.