Как все устроено: пассажирский воздушный шар. Как управлять воздушным шаром

С воздушных шаров когда-то начиналась гражданская авиация: до самолетов и вертолетов было как до Луны пешком, а на шарах люди начали летать еще в 18-ом веке. Сегодня мы расскажем, как это происходит в 21-ом: я отправился в Каппадокию - регион в центральной Турции - где массовые перелеты выполняются практически каждый день; шаров в воздухе - несколько десятков одновременно, а пассажиров, соответственно, несколько сотен.

Немного физики. Как летает воздушный шар

Современный пассажирский воздушный шар правильно называть тепловым аэростатом, или монгольфьером - по фамилии братьев Монгольфье, которые в 1783 году совершили первый полет на воздушном судне этого типа. В рамках импортозамещения популярна стала история о том, что на самом деле первый тепловой аэростат построил за полвека до этого русский изобретатель Крякутной, но это всего лишь мистификация, созданная уже после полета французов и распиаренная в советские времена.

Принцип полета теплового аэростата очень прост: внутри его оболочки находится воздух, температура которого выше, чем температура окружающего воздуха. Поскольку плотность теплого воздуха ниже, он по закону Архимеда стремится вверх под действием выталкивающей силы. При этом сама оболочка и полезная нагрузка притягиваются к Земле (оболочка размерами примерно 25х15 м с корзиной и всем оборудованием весит 400-500 кг, плюс пассажиры: в нашей корзине было человек двадцать). Равенство этих сил позволяет аэростату «зависать» в воздухе на определенной высоте.

Как управляют воздушным шаром

Главный орган управления тепловым аэростатом - это газовая горелка, расположенная под оболочкой и направленная вверх. В ней горит смесь пропана и бутана, которую берут на борт в баллонах, похожих на те, что стоят у многих дачников на кухне. При помощи огня нагревается воздух в оболочке; температура растет, шар поднимается. В зависимости от объема оболочки (2-5 тыс. куб. метров воздуха), полезной загрузки и температуры окружающего воздуха температура внутри составляет 50-130 градусов Цельсия. Воздух в оболочке постоянно остывает и шар начинает снижаться, поэтому нужно периодически «поддавать жару» для сохранения постоянной высоты. В общем, все просто: больше огня - поднимаемся, меньше огня - сохраняем высоту, мало-мало-мало-мало-мало огня - снижаемся.

Впрочем, чтобы снизиться, можно не ждать, пока воздух остынет: в верхней части оболочки имеется клапан, открываемый и закрываемый веревками. Если его открыть, часть теплого воздуха выйдет наружу и шар полетит вниз.

С собой берут как минимум два баллона газа (один основной, другой запасной) -этого хватает примерно на один час полета, вариометр для измерения вертикальной скорости и рацию для связи с пилотами других шаров и автомобилей сопровождения (о них чуть ниже). И, самое главное, никаких мешком с песком нет. Они используются в качестве балласта на газовых шарах (с гелием и другими подобными газами внутри), а тепловому аэростату не нужны.

Верхний клапан открыт, шар сдувается. Обратите внимание на номер. В Турции шары имеют регистрацию вида TC-Bxx, например, ТС-BUM. В России они регистрируются в реестре авиации общего назначения и имеют номера RA-xxxxG. Каждый шар имеет сертификат летной годности, все как положено.

Куда летит воздушный шар?

Управлять мы можем только вертикальной скоростью аэростата. Горизонтально же он летит туда, куда его несет ветер. Именно поэтому как полноценное транспортное средство воздушный шар непригоден: это все-таки прогулочное воздушное судно. Несмотря на это, полеты на шарах зарегулированы авиационными властями не меньше, чем на самолетах. Каждый шар имеет регистрацию в реестре воздушных судов и соответствующий номер на борту, а пилоты (их два) - лицензию. Полеты выполняются по правилам визуальных полетов, то есть, при хорошей видимости, обязательным условием является также отсутствие сильного ветра. Проблема еще и в том, что летать можно только рано утром на рассвете или, наоборот, на закате: днем восходящие воздушные потоки от нагретой солнцем земной поверхности делают полеты небезопасными (да и утром потоки вверх и вниз есть, просто не такие сильные). Так что можно запросто столкнуться с ситуацией, когда вы приехали, но никуда не полетели - планируйте на всякий случай сразу несколько дней!

У каждого аэростата есть свой автомобиль сопровождения: джип с прицепом-платформой размером с корзину. Джип - потому, что сядет шар, скорее всего, не на дорогу. Высший пилотаж - это посадка прямо на платформу; гораздо круче, чем сажать истребитель на авианосец.

Если шары сталкиваются друг с другом в воздухе, то… ничего не происходит, они просто отталкиваются друг от друга и летят дальше. Вообще же столкнуться шарам довольно сложно: ведь ветер несет их в одну и ту же сторону.

Как проходит полет на воздушном шаре

Сначала вас привозят к вашему воздушному шару. В этот момент он еще лежит на земле, корзина на боку, а при помощи мощного вентилятора оболочку наполняют воздухом, одновременно нагревая его горелкой. В какой-то момент обмякший шар становится упругим и взмывает ввысь. Корзину переворачивают, пассажиры садятся в нее, перелезая через борт. Внутри есть двухточечные ремни, которыми, впрочем, мало кто пользуется, а также веревки, за которые нужно будет держаться при посадке. Предполетный инструктаж, собственно, и заключается в том, что при посадке нужно обязательно присесть и держаться за веревки, поскольку велика вероятность опрокидывания корзины: это позволит избежать травм.

Подготовка к полету

Пилот дает еще огня, и… шар плавно взмывает вверх и в сторону. По ощущениям это похоже на катание на колесе обозрения, только гораздо выше. И при этом никакого шума или вибрации, так что не страшно даже матерым аэрофобам. И даже тем, кто боится высоты (а шар поднимается до 1500 м при средней высоте полета около 500), не страшно: из-за высокого (около 1,5 метров) борта корзины вывалиться из нее невозможно, а стоячая поза провоцирует на то, чтобы смотреть не вниз, а в стороны. Красота неописуемая! Самый настоящий Татуин! Турецкие пилоты стараются лететь так, чтобы пройти поближе к скалам, «дымоходам» и дать возможность их рассмотреть, спускаются почти до крыш домов старинных деревушек - разумеется, все можно фотографировать и снимать на видео, главное - не выронить камеру.

Высота полета достигает 1500 м

Ветра на высоте, кстати, нет - вернее, он не ощущается, ведь вы летите вместе с этим самым ветром!

Как полетать на воздушном шаре

Каппадокия, как вы уже поняли - место, где полеты на воздушных шарах являются развитым и массовым видом отдыха. Вам нужно будет добраться до города Ургюп, что в 70 км от Кайсери, где находится ближайший гражданский аэропорт (ASR). До Кайсери выполняется несколько ежедневных рейсов из Стамбула (IST и SAW) местными авиакомпаниями: Turkish Airlines, Anadolujet, Pegasus Airlines и пр. Лететь около полутора часов. До самого Стамбула, ясное дело, летает множество различных авиакомпаний - от «Аэрофлота» и Turkish Airlines до Onur Air и «Победы». Покупка двух раздельных билетов до Стамбула и до Кайсери может помочь вам неплохо сэкономить (а заодно и провести пару дней в Стамбуле).

Низкий проход над горой – одна из фигур пилотажа на воздушных шарах

Самих авиакомпаний с воздушными шарами в Ургюпе более десятка; приобрести полет можно и через их российских партнеров, просто набрав в Google соответствующий запрос - удобно, если вы не знаете турецкого и хотите все запланировать заранее, а можно и непосредственно в отеле в Ургюпе, но тут все уже зависит от отеля. Ориентируйтесь на то, что стоимость часового полета составляет 13000 рублей с человека, включая трансфер из вашего отеля и обратно и скромный завтрак в непросредственной близости от точки старта (чай-кофе-булочки).

Видео (предполетный инструктаж, проход на малой высоте, посадка на авианосец, уборка шара).

Аэростат состоит из трех частей: оболочки, корзины и системы горелки. Это довольно простая конструкция, по сравнению с другими воздушными судами.

Как называется основная часть воздушного шара?

Ткань оболочки - огнестойкий нейлон, используемый для производства рюкзаков и легких палаток, которые используются туристами и альпинистами. Клинья - большие секции, сшиваются друг с другом. Между ними проходят горизонтальные и вертикальные силовые ленты, которые выпускаются из материала, используемого при производстве автомобильных ремней безопасности. Они сводят к минимуму нагрузку на ткань, продлевая срок службы судна.

Основная часть воздушного шара , расположена под куполом и называется выпускным клапаном . Оболочка имеет полиуретановое покрытие, уменьшающее ее пористость. Использование на поверхности ингибитор, помогает материалу выдерживать ультрафиолетовое воздействие. В верхней области оболочки расположен парашютный клапан, через который выпускается горячий воздух. Открытие клапана осуществляется при помощи специального шнура (фала), идущего от панели к корзине. Кроме того, боковой клапан на многих воздушных шарах используется для изменения курса.

К внутренней части оболочки, вблизи верхнего клапана установлен индикатор температуры, белого цвета. Когда воздух в оболочке превышает определенной температуры, индикатор чернеет.

С нижней частью воздушного шара соединена юбка с отслаиваемыми вкладками. Она позволяет создать эффект печной трубы. Когда горелка работает, теплый воздух, более эффективно направляется в оболочку. Если основной частью воздушного шара является клапан на верхушке, то самой сложной его частью является система горелки.

Корзина для пассажиров и грелки

Современные корзины для воздушных шаров выпускаются из стали и алюминия со стекловолокном. Стороны стальных корзин заплетаются ивовой лозой или тростником, а нижняя часть обтягивается кожей. Такая конструкция способна выдержать большие нагрузки и удары при посадках. Благодаря эффективной точке опоры, обеспечивается устойчивая посадка.

По форме, корзины обычно бывают квадратные или прямоугольные, а треугольные формы выпускаются по специальному заказу. Закрытые гондолы или роскошные корзины могут иметь встроенные банкетные места и держатели шампанского.

Корзины надежно защищают пассажиров и поддерживают систему горелки, которая устанавливается над головой, в верхней части корзины.

Корзины алюминий/стекловолокно легче стальных, заплетенных ивой или тростником. Хотя по долговечности и устойчивости к нагрузкам стальные корзины крепче алюминиевых, последние все же достаточно крепкие и надежные.

Система горелки - самая сложная часть воздушного шара

Если оболочка и корзина являются наиболее видимыми частями воздушного шара, то горелка, является движущей силой. Горелки обычно устанавливаются непосредственно в верхней части корзины, а комплект газовых баллонов - по углам корзины. При этом, жидкий газ от топливного бака по гибким шлангам поступает к горелкам.

Точный поток газа к горелке, может поддерживать стандартную температуру воздуха в оболочке, а значит, прямой горизонтальный полет.

Оборудование воздушных шаров

• Высотомер - показывает высоту над уровнем моря.
• Вариометр - измеряет вертикальную скорость полета и показывает направление движения - вверх или вниз.
• Пирометр - электрический датчик, установленный вблизи верхней части оболочки конверта, посылает информацию о температуре воздуха в этой области.
• Датчик уровня топлива - показывает, количество оставшегося в баках газа.
• Искроуловитель - используется для быстрого улавливания искры.
• Головной убор - защитный шлем, для обеспечения быстрой посадки.

• Очки и тяжелые перчатки для пилота.
• Рубашки с длинными рукавами и длинные брюки для пилота и экипажа из огнезащитных материалов.
• Прочные сапоги или высокие ботинки для пилота, экипажа и пассажиров.
• Огнетушитель.
• Аптечка первой помощи.

Купол

Купол теплового воздушного шара шьется из прочных нейлоновых тканей – полиэстера или полиамида, внутренняя сторона которых покрывается полиуретаном (силиконом). Покрыв ткань полиуретаном, она не пропускает воздух.

Куски ткани - сегменты – сшиваются в колонки, которые потом сшиваются между собой. Отверстие надувания купола обшивают лентой из защитного материала Nomex, который является устойчивым к жару и защищает купол от обжигания во время надувания.

Далее на куполе зашиваются вертикальные и горизонтальные ленты нагрузки. Количество лент разное, в зависимости от количества колонок и формы купола. Чем больше у шара колонок, тем больше надо лент для сшивания, тем менее прочными они могут быть. На верхушке ленты крепятся к кольцу верхушки, а внизу лента обвода крепится к канатам подвески купола. Соединения прячутся в мешочках из материала Nomex. Таким образом получается однородный каркас купола.

Купола квалифицируются по объему и грузоподъемности, т. е. максимальному весу, который купол подпимает.

Горелки

Горелки, говоря образно, являются силовой станцией горячего воздуха воздушного шара. С механической точки зрения это самая сложная часть шара. Горелками накаляется воздух при надувании шара и поддерживается температура при полете. Горелки «питаются» жидким пропаном, который до сгорания в спиралях горелки превращается в газ. Поэтому почти половину горелки составляет спираль. В горелку сжиженный газ попадает из газового цилиндра. В спирали жидкий пропан накаляется, и прогревшись он превращается в газ. Накаленная горелка работает более производительно, чем холодная. Современные горелки изготавливаются с защитными коробками, которые защищают руку пилота от ожогов и удерживают тепло, излучаемое вниз от накаленной горелки. Горелка изготавливается из очень крепкой нержавеющей стали, поскольку температура сгорания пропана - около +500 C. Поэтому горелки должны выдержать температуру больших разниц. Современные горелки воздушных шаров являются мощными – их мощность достигает 4500-6000 мегаватт.

Корзина

Корзины обычно изготавливается из лозы, дно корзины – из устойчивой к влаге морской фанеры. Для структурного каркаса корзины используются 6 мм тросы из нержавеющей стали. Ими корзина крепиться к куполу. В гнезда рамы корзины и рамы горелки вставляются стояки из полиуретана. Они укрепляют и делают стабильной систему нагревания. Эти стояки и тросы покрываются кожаными оболочками, которые защищают стояки и тросы от механических повреждений. Газовые цилиндры, как правило, закрепляются кожаными ремнями в углах корзины. Устройства, футляр для карты, огнетушитель и другие принадлежности также крепятся в корзине в предназначенных для них местах.

§ Купол. Эта часть воздушного шара шьется из прочных нейлоновых материалов, например, полиамида или полиэстера. Для того, чтобы ткань не пропускала воздух, ее покрывают с обратной стороны силиконом или полиуретаном. Из этого материала вырезают сегменты, которые далее сшиваются между собой прочными нитками. В куполе теплового воздушного шара есть отверстие для надувания, и его обшивают специальной защитной лентой из ткани, стойкой к высоким температурам.
Для обеспечения большей прочности на купол нашиваются ленты в вертикальном и горизонтальном направлении. Ленту закрепляют на вершине купола, к кольцу, а нижний край крепят к канатам подвески. Так получает максимально прочный и однородный каркас купола. Количество лент выбирают, исходя из количества колонок шара.
Купола воздушных шаров разделяют на группы по грузоподъемности и объему.

§ Корзина. Для изготовления корзины используют лозу, а дно делают из морской фанеры, устойчивой к влаге и атмосферным явлениям. В качестве каркаса используют стальные тросы из нержавейки, которыми корзина прикрепляется к куполу. Тросы защищают кожаными чехлами для предохранения от повреждений. Все принадлежности для воздушного шара (огнетушитель, футляры для карт и т.д.) крепятся к корзине в специальных местах.

§ Горелки. Эта наиболее сложная часть воздушного шара служит для накаливания воздуха при надувании воздушного шара и таким образом поддерживает температуру во время полета шара. В качестве топлива используется сжиженный пропан. Сейчас горелки изготавливаются со специальными защитными кожухами, а сами горелки делаются из специальной нержавеющей стали. Горелки должны выдерживать значительные перепады температур, поэтому изготавливаются они по специальной технологии. Средняя мощность горелок для воздушных шаров составляет 4500-6000 мегаватт.

7,8,9. По форме дирижабли делятся на:

сигарообразные с уменьшенным лобовым сопротивлением

все прочие дирижабли, в задачи которых входит зависание над землей или медленный полёт:

эллипсоидные - в виде эллипсоида;

дисковые - в виде диска;

линзообразные - в виде двояковыпуклой линзы;

тороидальные - в виде тора, предназначенные для использования в качестве воздушного крана;

V-образные;

«вертикальные дирижабли», напоминающие по форме летающие небоскребы - предназначены для полётов над городами, где улицы создают условия для сильного ветра, дующего вдоль зданий, что приводит к турбулентным течениям воздуха.

По типу заполнителя дирижабли делятся на:

Использующие газ с плотностью меньшей, чем плотность окружающего воздуха при равных температуре и давлении, что согласно закону Архимеда означает, что дирижабль будет «плавать» в воздухе. В наши дни это, как правило, инертный гелий, несмотря на его сравнительную дороговизну; в прошлом применялся огнеопасный водород.

Тепловые дирижабли, использующие нагретый воздух.

Комбинированные варианты. Идея использования горячего воздуха в таком случае состоит в регулировании плавучести дирижабля без выпуска несущего газа в атмосферу - достаточно перестать подогревать горячий воздух после облегчения дирижабля, чтобы аппарат потяжелел. Примерами этих достаточно редких конструкций могут служить «Термоплан» и исследовательский дирижабль «Canopy-Glider».

По конструкции дирижабли подразделяются на три основных типа: мягкий, полужёсткий и жёсткий.

В мягкой и полужёсткой системах матерчатый корпус служит также оболочкой для газа. Дирижабли полужёсткого типа отличаются наличием в нижней части оболочки металлической фермы, препятствующей деформации оболочки. В дирижаблях мягкой и полужёсткой систем неизменяемость внешней формы достигается избыточным давлением несущего газа, постоянно поддерживаемым баллонетами - мягкими ёмкостями, расположенными внутри оболочки, в которые нагнетается воздух.

В жёстких дирижаблях неизменяемость внешней формы обеспечивалась металлическим каркасом, обтянутым тканью, а газ находился внутри жёсткого каркаса в мешках из газонепроницаемой материи. Жёсткие дирижабли имели ряд недостатков, вытекавших из особенностей их конструкции: например, спуск на неподготовленную площадку без помощи людей на земле был чрезвычайно труден, и стоянка жёсткого дирижабля на подобной площадке, как правило, заканчивалась аварией, так как хрупкий каркас при более-менее сильном ветре неминуемо разрушался, ремонт каркаса и замена его отдельных частей требовали значительного времени и опытного персонала, поэтому стоимость жёстких дирижаблей была очень высока.

10-13 . Принцип полета определяется тем, каким образом и за счет чего создается подъемная сила. В настоящее время техническое значение имеют следующие принципы полета:
- баллистический – здесь сила определяется силой инерции летящего тела за счет начального запаса скорости или высоты, поэтому баллистический полет называют также пассивным; спутник.
- ракетодинамический – здесь сила определяется реактивной силой за счет отбрасывания части массы летящего тела. В соответствии с законом сохранения импульса системы возникает движение при отделении от тела с какой-либо скоростью некоторой части его массы; ракета
- аэростатический – здесь сила определяется архимедовой силой, равной силе тяжести вытесненной телом массы воздуха; аэростат.
- аэродинамический – здесь сила определяется реактивной силой за счет отбрасывания вниз части воздуха, обтекающего тело при его движении, т. е. определяется силовым воздействием воздуха на движущееся тело. Самолет

14-16.Принципы полета планера, самолета, вертолета

Планер не имеет силовой установки, поэтому его полет в спокойной атмосфере возможен только с постоянным снижением под некоторым углом к горизонту со скоростью планирования. Движение планера вперед происходит под действием составляющей силы тяжести, которая уравновешивает силу лобового сопротивления, возникающую вместе с подъемной силой крыла. Таким образом, при полете планера на создание подъемной силы и преодоление силы лобового сопротивления с потерей высоты расходуется потенциальная энергия, которой обладал планер, доставленный на высоту начала планирования с помощью наземной лебедки или самолета-буксировщика . Увеличить запас энергии для полета планер может, набирая высоту за счет энергии «термиков » – восходящих потоков теплого воздуха.

Самолет совершает полет в атмосфере за счет силы тяги, создаваемой силовой установкой, и подъемной силы, создаваемой неподвижным относительно других частей самолета крылом.
Двигатель самолета создает силу тяги воздушным винтом или реакцией струи выхлопных газов, расходуя при этом химическую энергию топлива, находящегося в топливных баках, на совершение работы против сил аэродинамического сопротивления или сопротивления трения при разбеге самолета по ВПП на взлете.
При полете самолета со скоростью V возникает подъемная сила, противостоящая гравитационной силе (силе тяжести) ; вместе с тем возникает и сила, оказывающая сопротивление движению самолета, которая преодолевается силой тяги двигателя.

Однако самолет (в традиционной конфигурации) не способен совершать вертикальный взлет и посадку, поскольку неподвижное крыло создает подъемную силу только при поступательном движении самолета.

Вертолет , устаревшее название – геликоптер , совершает полет за счет подъемной силы и силы тяги, создаваемых одним или несколькими несущими винтами , способными создавать подъемную силу без поступательного движения ЛА.
Несущий винт 1 вертолета состоит из нескольких лопастей , которые представляют собой крылья, приводимые во вращение двигателем. За счет вращения лопастей возникает аэродинамическая подъемная сила (сила тяги винта ) , которая в режиме висения уравновешивает силу тяжести G (Ta =– G). Несущий винт 1 при помощи специального устройства наклонен относительно фюзеляжа вертолета 2 вперед. Составляющая силы тяги винта уравновешивает силу тяжести т. е. является подъемной силой вертолета; проекция силы на горизонтальную ось обеспечивает поступательное движение вертолета, уравновешивая возникающую при этом силу лобового сопротивления (P a = X a ) , т. е. является силой тяги вертолета в горизонтальном полете.
Практика показывает, что энергетические затраты на полет вертолета существенно больше, чем энергетические затраты на полет самолета при одинаковых взлетных массах и скорости полета.
Однако вертолет обладает существенным свойством, которого не имеют самолеты традиционных схем, – он способен совершать вертикальный взлет, посадку и находиться в режиме висения.

Планер Отто Лилиенталя

Свой первый удачный планер создал в 1891 году. Аппарат был построен из ивовых прутьев, каркас обтягивался непродуваемым шёлком. Крыльям конструктор придал выпукло-вогнутый профиль, так как справедливо считал такие крылья более эффективными. Планер весил всего 18 килограммов.

Последующие аппараты были снабжены вертикальными стабилизаторами от ветра, в крыльях – дополнительные лонжероны и в 4-м аппарате – вертикальное и горизонтальное оперение.

18. Геометрические характеристики крыла сводятся в основном к характеристикам формы крыла в плане и к характеристикам профиля крыла. Крылья современных самолетов по форме в плане могут быть: эллипсовидные, прямоугольные, трапециевидные, стреловидные и треугольные.

Наилучшей в аэродинамическом отношении является эллипсовидная форма, но такое крыло сложно в производстве, поэтому редко применяется. Прямоугольное крыло менее выгодно с точки зрения аэродинамики, но значительно проще в изготовлении. Трапециевидное крыло по аэродинамическим характеристикам лучше прямоугольного, но несколько сложнее в изготовлении.

Стреловидные и треугольные в плане крылья в аэродинамическом отношении на дозвуковых скоростях уступают трапециевидным и прямоугольным, но на околозвуковых и сверхзвуковых имеют значительные преимущества. Поэтому такие крылья применяются только на самолетах, летающих на околозвуковых и сверхзвуковых скоростях.

Форма крыла в плане характеризуется размахом, площадью удлинением, сужением, стреловидностью и поперечным V

Размахом крылаL называется расстояние между концами крыла по прямой линии.

Площадь крыла в плане S кр ограничена контурами крыла.

Удлинением крыла называется отношение размаха крыла к средней хорде.

Сужением крыла называется отношение осевой хорды к концевой хорде.

Углом стреловидности называется угол между линией передней кромки крыла и поперечной осью самолета.

Профилем крыла называется форма его поперечного сечения. Профили могут быть: симметричными и несимметричными. Несимметричные в свою очередь могут быть двояковыпуклыми, плосковыпуклыми, вогнутовыпуклыми и.S-образными. Чечевицеобразные и клиновидные могут применяться для сверхзвуковых самолетов.

На современных самолетах применяются в основном симметричные и двояковыпуклые несимметричные профили.

Основными характеристиками профиля являются: хорда профиля, относительная толщина, относительная кривизна.

Хордой профиля b называется отрезок прямой, соединяющий две наиболее удаленные точки профиля.

19. уравнение Бернулли

Воздушный поток разрезается надвое передней кромкой крыла, и часть его обтекает крыло вдоль верхней поверхности, а вторая часть - вдоль нижней. Чтобы двум потокам сомкнуться за задней кромкой крыла, не образуя вакуума, воздух, обтекающий верхнюю поверхность крыла, должен двигаться быстрее относительно самолета, чем воздух, обтекающий нижнюю поверхность, поскольку ему нужно преодолеть большее расстояние. И тут в действие вступает эффект, открытый Даниилом Бернулли.Он смог вывести уравнение, согласно которому давление со стороны текучей среды падает с увеличением скорости потока этой среды (понятие «текучая среда» включает жидкость или газ). В случае с самолетом воздух обтекает крыло самолета снизу медленнее, чем сверху. И благодаря этому эффекту обратной зависимости давления от скорости, давление воздуха снизу, направленное вверх, оказывается больше давления сверху, направленного вниз. В результате, по мере набора самолетом скорости, возрастает направленная вверх разность давлений, и на крылья самолета действует нарастающая по мере разгона подъемная сила . Как только она начинает превышать силу гравитационного притяжения самолета к земле, самолет в буквальном смысле взмывает в небо. Эта же сила удерживает самолет в горизонтальном полете: на крейсерской скорости и высоте подъемная сила уравновешивает силу тяжести.

20.Лобовое сопротивление - сила, препятствующая движению тел в жидкостях и газах. Лобовое сопротивление складывается из двух типов сил: сил касательного (тангенциального) трения, направленных вдоль поверхности тела, и сил давления, направленных по нормали к поверхности. Сила сопротивления является диссипативной силой и всегда направлена против вектора скорости тела в среде. Наряду с подъёмной силой является составляющей полной аэродинамической силы.

Сила лобового сопротивления обычно представляется в виде суммы двух составляющих: сопротивления при нулевой подъёмной силе и индуктивного сопротивления. Каждая составляющая характеризуется своим собственным безразмерным коэффициентом сопротивления и определённой зависимостью от скорости движения.

Лобовое сопротивление может способствовать как обледенению летательных аппаратов (при низких температурах воздуха), так и вызывать нагревание лобовых поверхностей ЛА при сверхзвуковых скоростях ударной ионизацией.

21. Аэродинами́ческое ка́чество летательного аппарата - отношение подъёмной силы к лобовому сопротивлению в поточной системе координат при данном угле атаки.

Подъёмная сила представляет собой полезную составляющую аэродинамической силы, которая поддерживает летательный аппарат в воздухе. Лобовое сопротивление, напротив, приводит к дополнительному расходу энергии летательного аппарата и является вредной составляющей. Таким образом, их отношение позволяет характеризовать качество летательного аппарата. Большему аэродинамическому качеству соответствует большая подъёмная сила и (или) меньшее сопротивление движению.

Максимальное значение аэродинамического качества для самолёта соответствует наивыгоднейшему углу атаки для осуществления планирования на максимальную дальность в спокойной атмосфере. Аэродинамическое совершенство самолёта определяется меньшим лобовым сопротивлением при данной подъёмной силе.

На поляре, которая представляет собой объединённый график зависимости коэффициентов лобового сопротивления и подъёмной силы от угла атаки, аэродинамическое качество для каждого угла атаки является тангенсом угла наклона линии, соединяющей начало координат, с точкой поляра, соответствующей этому углу атаки.

В более простом представлении аэродинамическое качество можно расценивать как расстояние, которое может пролететь летательный аппарат с некоторой высоты в штиль с выключенным двигателем (если он вообще есть). Например, на планере качество обычно около 30, а на дельтаплане - 10). То есть с высоты в 1 километр спортивный планер сможет пролететь в идеальных условиях приблизительно 30 км, а дельтаплан - 10.

22. Элементы конструкции самолета : фюзеляж, крыло, хвостовое оперение, взлетно-посадочное устройство.

Отдельно можно еще выделить силовую установку, то есть двигатели и винты (если самолет винтовой). Первые четыре элемента обычно объединяют в один узел, называемый в авиации планер. Стоит заметить, что все вышеперечисленное относится к так называемой классической компоновочной схеме. Ведь на самом деле этих схем несколько. В других схемах некоторых элементов может не быть. Об этом мы еще обязательно поговорим в других статьях, а пока уделим внимание самой простой и распространенной, классической схеме.

Фюзеляж. Это, так сказать, основа самолета. Он как бы собирает в единое целое все остальные элементы конструкции самолета и является вместилищем авиационного оборудования (авионика) и полезной нагрузки… Полезная нагрузка – это, понятно, собственно груз или же пассажиры. Кроме того в фюзеляже обычно располагается топливо и вооружение (для военных самолетов).

Крыло. Собственно, главный летательный орган. Состоит из двух частей, консолей, левой и правой. Основное предназначение – создание подъемной силы. Хотя справедливости ради скажу, что на многих современных самолетах ему в этом может помогать фюзеляж, имеющий уплощенную нижнюю поверхность (это та самая подъемная сила плоской пластины). На крыле расположены органы управления для поворота самолета вокруг его продольной оси, то есть управление креном. Это элероны, а также органы с экзотическим названием интерцепторы. Там же, на крыле расположена так называемая взлетно-посадочная механизация. Это закрылки и предкрылки. Эти элементы улучшают характеристики взлета и посадки самолета (длинну разбега и пробега, взлетную и посадочную скорости). На многих самолетах в крыле также располагается топливо, а на военных самолетах вооружение.

Хвостовое оперение. Не менее важный элемент конструкции самолета . Состоит из двух частей: киль и стабилизатор. Стабилизатор, в свою очередь, как и крыло, состоит из двух консолей, левой и правой. Основное предназначение – стабилизация полета, то есть они помогают самолету сохранять то направление полета и высоту, которые ему первоначально были заданы вне зависимости от атмосферных воздействий. Киль стабилизирует направление, а стабилизатор – высоту. Ну, а если экипаж, пилотирующий лайнер захочет изменить курс полета, то для этого на киле существует руль направления, а для изменения высоты на стабилизаторе соответственно руль высоты.

23. Классификация самолетов

Все самолёты можно классифицировать по следующим конструктивным признакам:
по числу и расположению крыльев;
по типу фюзеляжа;
по форме и расположению оперения;
по типу, количеству и расположению двигателей;
по типу и расположению шасси.
По количеству крыльев самолёты подразделяются на монопланы, т.е. самолёты с одним крылом, и бипланы, т.е. самолёты с двумя крыльями, расположенными одно над другим.
По расположению крыла относительно фюзеляжа различают низкоплан, среднеплан и высокоплан. По типу фюзеляжа самолёты подразделяются на однофюзеляжные и двухбалочные. Фюзеляжи, не несущие оперения, называют гондолами. Оперение в этом случае поддерживаются двумя балками, и самолёты при этом называют двухбалочными.

24.Нормальная аэродинамическая схема (классическая ) - наиболее массовая аэродинамическая схема, при которой летательный аппарат имеет горизонтальное оперение (стабилизатор), расположенное после крыла. Для обеспечения статической устойчивости ЛА нормальной аэродинамической схемы положение центра тяжести должно быть впереди аэродинамического фокуса. Нормальная аэродинамическая схема хорошо управляема и устойчива на различных режимах полёта. Имеет прямое или стреловидное крыло. Хвостовое оперение может быть классическим, Т-образными килями.

К представителям данной схемы можно отнести практически всю пассажирскую, спортивную, и транспортную авиацию, большинство послевоенных бомбардировщиков. Представители этой схемы присутствуют в любом классе авиации.

Преимущества

Позволяет получить наибольший разбег допустимых центровок по сравнению с другими аэродинамическими схемами. Это свойство наиболее ценно для пассажирских и транспортных самолетов. Остальные преимущества определяются отсутствием недостатков других схем:

· Безопаснее чем утка, так как отсутствует опасность клевка.

· В отличие от бесхвостки, позволяет использовать мощную механизацию крыла, что улучшает взлётно-посадочные характеристики.

Недостатки

· Наличие потерь на балансировку. Для статически устойчивого самолета, балансировочное усилие на ГО вычитается из подъемной силы крыла.

· Просадка при выполнении маневра. Причина та же - управляющее усилие направлено вниз.

Развитие ЭДСУ позволило перейти к статически неустойчивым самолетам, что нейтрализует оба указанных недостатка.

· По сравнению с бесхвосткой, имеет больше омываемую поверхность и соответственно, большее аэродинамическое сопротивление.

25. У самолётов типа «утка» горизонтальное оперение расположено в передней части самолёта и является несущим, что позволяет уменьшить площадь крыла и массу самолёта. Переднее расположение горизонтального оперения повышает его эффективность, что приводит к уменьшению потребных углов отклонения поверхностей и сопротивления при балансировке самолёта. Несущее горизонтальное оперение коренным образом изменяет прочностную схему конструкции. В этом случае фюзеляж в полёте «опирается» на крыло и оперение, в результате нагружение и прочность его имеют лучшие пока-затели.

Недостатки: опасность клевка.

26. Самолёт «бесхвостка» имеет меньшую массу и лобовое сопротивление. Поперечное и продольное управление самолётом осуществляют с помощью элевонов, установленных на задней кромке крыла. При повороте штурвала влево или вправо элевоны выполняют роль обычных элеронов и служат для поперечного управления. В случае отклонения штурвальной колонки от себя или на себя они одновременно отклоняются вверх или вниз и используются для продольного управления самолётом.

27. Среднеплан - схема крепления крыла к фюзеляжу самолёта (моноплана), когда крыло проходит через среднюю часть его сечения. Такая схема применяется преимущественно на машинах лёгкой и боевой авиации.

Преимущества схемы

• Расположение крыла в середине фюзеляжа позволяет легче организовать сопряжение крыла и фюзеляжа.
• Промежуточное между высоким и низким положение крыла позволяет убирать стойки шасси в крыло.
• Подвешенное под крыло вооружение не подвергается опасности удара о взлётно-посадочную полосу.
• Снижается эффективная площадь рассеяния при визировании сбоку (соображение, определившее аэродинамическую схему истребителя «Грипен»).

Недостатки схемы

• Силовая балка, объединяющие обе плоскости крыла, должна проходить через фюзеляж, ограничивая возможности в компоновке внутренних агрегатов в этом месте.