Устройство летательного аппарата

Подъёмная сила и основы аэродинамики. Для того, чтобы понять принцип работы основных компонентов летательного аппарата (ЛА), важно знать общие положения аэродинамики. Настоящая глава представляет собой краткое введение в аэродинамику; более детально эта тема изложена в главе 4, «Аэродинамика полёта». Во время установившегося горизонтального полёта на ЛА действуют четыре силы: тяга, лобовое сопротивление, подъёмная сила и вес (рис.2-1).

Тяга — это направленная вперёд сила, создаваемая двигателем/воздушным винтом. Она противодей­ствует или преодолевает силу сопротивления. Обычно считается, что она действует параллельно продольной оси. Однако это не всегда так (см. далее).

Лобовое сопротивление — это направленная назад замедляющая сила, возникающая при столкновении воздушного потока с крыльями, фюзеляжем и другими выступающими частями корпуса. Сопротивление противодействует тяге и направлено назад, параллельно набегающему потоку.

Вес — это объединённая масса самого ЛА, команды, топлива и груза или багажа. Под воздействием силы тяготения вес тянет ЛА к земле. Вес противодействует подъёмной силе и направлен вертикально вниз, через центр тяжести (ЦТ) летательного аппарата.

Подъёмная сила противодействует силе тяжести. Она вызывается динамическим воздействием воздушного потока на крыло, приложена к центру давле­ния ЛА и направлена вверх, строго перпендикулярно его движению.

ЛА движется в трёх плоскостях и управляется по­средством перемещения вокруг одной или более своих осей. Продольная ось (или ось крена) проходит сквозь ЛА от носа до хвоста, причём линия пересекает ЦТ. Поперечная ось (или ось тангажа) проходит через ЛА по линии через концы крыльев, также пересекая ЦТ. Вертикальная ось (или ось рыскания) проходит сквозь ЛА вертикально, и опять же, пересекает ЦТ. Управляющие усилия заставляют ЛА двигаться вокруг одной или более осей, обеспечивая контроль над его пространственным положением во время полёта (рис.2-2).

Одной из самых важных составляющих конструк­ции ЛА является ЦТ. Это точка, в которой как бы со­средоточена масса (или вес) ЛА. Таким образом, если ЛА сбалансировать относительно этой точки или подвесить за неё, он будет сохранять относительное равновесие. Расположение ЦТ определяет стабильность ЛА во время полёта. По мере перемещения ЦТ назад (по направлению к хвосту) ЛА становится всё более динамически нестабильным. Если ЦТ расположен по­зади топливных баков ЛА, положение ЦТ необходимо определять, когда баки пусты. В противном случае, по мере сжигания топлива ЛА будет терять стабильность (рис. 2-3). Положение ЦТ рассчитывается при проектировании и постройке ЛА и учитывает установленное бортовое оборудование, загрузку ЛА, а также ряд других факторов.