Самолет - Airplane

«Самолет» перенаправляется сюда. Для использования в других целях см. Самолет (значения) и Самолет (значения).

Североамериканский P-51 Mustang, а Вторая Мировая Война самолет истребитель
Первый полет самолета, Райт Флаер 17 декабря 1903 г.
An All Nippon Airways Боинг 777-300 взлетая с Нью-Йорк JFK аэропорт

An самолет или же самолет (неофициально самолет) это питание, самолет что продвигается вперед толкать из реактивный двигатель, пропеллер или же ракетный двигатель. Самолеты бывают разных размеров, форм и конфигурации крыла. Широкий спектр использования самолетов включает: отдых, транспорт товаров и людей, военный, и исследования. Мировой, коммерческая авиация перевозит более четырех миллиардов пассажиров ежегодно на авиалайнеры[1] и перевозит более 200 миллиардов тонна -километров[2] грузов в год, что составляет менее 1% мирового грузопотока.[3] Большинство самолетов управляется пилотом на борту самолета, но некоторые из них предназначены для удаленно или с компьютерным управлением например дроны.

В Братья Райт в 1903 году изобрел и совершил первый полет на первом самолете, который был признан «первым продолжительным и управляемым полетом с двигателем тяжелее воздуха».[4] Они построены на работах Джордж Кэли датируемый 1799 годом, когда он изложил концепцию современного самолета (а позже построил и запустил модели и успешно перевозил пассажиров) планеры ).[5] Между 1867 и 1896 годами немецкий пионер человеческой авиации Отто Лилиенталь также изучал полеты тяжелее воздуха. После его ограниченного использования в Первая Мировая Война Авиационная техника продолжала развиваться. Самолеты присутствовали во всех крупных сражениях Вторая Мировая Война. Первый реактивный самолет был немец Heinkel He 178 в 1939 году. Первый реактивный авиалайнер, то de Havilland Comet, был представлен в 1952 году. Боинг 707 первый широко успешный коммерческий самолет находился в коммерческой эксплуатации более 50 лет, с 1958 по 2013 год.

Этимология и использование

Впервые засвидетельствованное на английском языке в конце 19 века (до первого продолжительного полета с двигателем), слово самолет, подобно самолет, происходит от французского самолет, который исходит из Греческий ἀήρ (aēr), "воздуха"[6] и либо латинский плоский, "уровень",[7] или греческий πλάνος (Planos), «блуждающий».[8][9] "Аэроплан"первоначально называлось только крыло, так как это самолет движется по воздуху.[10] В примере синекдоха, слово, обозначающее крыло, стало обозначать весь самолет.

В США и Канаде термин «самолет» используется для самолетов с двигателем с неподвижным крылом. В Соединенном Королевстве и большей части Содружество, термин "самолет" (/ˈɛərəплeɪп/[10]) обычно применяется к этим самолетам.

История

Основные статьи: История авиации и Первая летающая машина
Le Bris и его планер, Albatros II, фото: Надар, 1868
Отто Лилиенталь в полете, c. 1895 г.

Антецеденты

Многие древние истории связаны с полетом, например Греческая легенда из Икар и Дедал, а Вимана в древности Индийские эпосы. Вокруг 400 г. до н.э. в Греции, Archytas Предполагалось, что он спроектировал и построил первое искусственное самоходное летательное устройство, модель в форме птицы, приводимая в движение струей, которая, вероятно, была паром, который пролетел около 200 м (660 футов).[11][12] Эта машина могла быть приостановлена ​​на время полета.[13][14]

Некоторые из самых ранних записанных попыток использования планеры были произведения андалузского и арабоязычного поэта IX века Аббас ибн Фирнас и английский монах XI века Эйлмер из Малмсбери; оба эксперимента травмировали своих пилотов.[15] Леонардо да Винчи исследовал конструкцию крыльев птиц и спроектировал на своем Кодекс полета птиц (1502), впервые отмечая различие между центр массы и центр давления летающих птиц.

В 1799 г. Джордж Кэли изложил концепцию современного самолета как летательного аппарата с неподвижным крылом с раздельными системами подъемной силы, движения и управления.[16][17] Кэли конструировал и создавал модели самолетов с неподвижным крылом еще в 1803 году, и он построил успешный пассажирский самолет. планер в 1853 г.[5] В 1856 г. француз Жан-Мари Ле Брис совершил первый полет с двигателем, имея свой планер "L'Albatros artificiel" запряженная лошадью на пляже.[18] Тогда русский Александр Федорович Можайский также сделал несколько новаторских дизайнов. В 1883 г. Джон Дж. Монтгомери совершил управляемый полет на планере.[19] Другие авиаторы, совершавшие аналогичные полеты в то время, были Отто Лилиенталь, Перси Пилчер, и Октав Шанют.

сэр Хирам Максим построил корабль весом 3,5 тонны с размахом крыла 110 футов (34 м), который приводился в движение двумя паровыми двигателями мощностью 360 лошадиных сил (270 кВт), приводящими в движение два гребных винта. В 1894 году его машина была испытана с подвесными рельсами, чтобы предотвратить ее подъем. Испытания показали, что у него достаточно подъемной силы для взлета. Корабль был неуправляемым, что Максим, предположительно, осознал, потому что впоследствии отказался от работы над ним.[20]

В 1890-х гг. Лоуренс Харгрейв провели исследования конструкций крыла и разработали коробчатый змей это подняло вес человека. Его конструкции коробчатого воздушного змея получили широкое распространение. Хотя он также разработал тип роторного авиационного двигателя, он не создавал и не управлял самолетами с неподвижным крылом.[21]

Между 1867 и 1896 годами немецкий пионер человеческой авиации Отто Лилиенталь разработал полет тяжелее воздуха. Он был первым, кто совершил хорошо задокументированные, неоднократные и успешные полеты на планере.

Ранние полеты

Патентные чертежи Климента Адера Éole.

Француз Клемент Адер построил свой первый из трех летательных аппаратов в 1886 г. Éole. Это был дизайн в стиле летучей мыши, управляемый легким паровой двигатель собственного изобретения, с четырьмя цилиндрами, развивающими 20 Лошадиные силы (15 кВт ), управляя четырехлопастным пропеллер. Двигатель весил не более 4 килограммов на киловатт (6,6 фунта / л.с.). Крылья имели размах 14 м (46 футов). Общий вес составлял 300 кг (660 фунтов). 9 октября 1890 года Адер попытался летать на Éole. Историки авиации считают, что это усилие взлетно-посадочной полосы и неконтролируемого прыжка длиной примерно 50 м (160 футов) на высоте примерно 200 мм (7,9 дюйма).[22][23] Документально не подтверждено, что две последующие машины Адера достигли полета.[24]

Американец Братья Райт полеты в 1903 году признаны Fédération Aéronautique Internationale (FAI), орган по стандартизации и учету воздухоплавание, как «первый устойчивый и управляемый полет на тяжелом воздухе».[4] К 1905 г. Райт Флаер III был способен к полностью управляемому, стабильному полету в течение значительных периодов времени. Братья Райт считали Отто Лилиенталя главным вдохновителем своего решения продолжить пилотируемый полет.

Сантос-Дюмон 14-бис, между 1906 и 1907 гг.

В 1906 году бразильский Альберто Сантос-Дюмон совершил то, что якобы стал первым полетом самолета без помощи катапульта[25] и установил первый мировой рекорд, признанный Аэроклуб де Франс пролетев 220 метров (720 футов) менее чем за 22 секунды.[26] Этот рейс также был сертифицирован FAI.[27][28]

Ранняя конструкция самолета, объединившая в себе современные моноплан конфигурация трактора был Блерио VIII дизайн 1908 года. Он имел подвижные поверхности оперения, управляющие как рысканием, так и тангажем, формой управления креном, обеспечиваемой либо деформацией крыла, либо элеронами, и управляемой пилотом с помощью джойстик и руль направления. Это был важный предшественник его более позднего Блерио XI Канал -самолет лета 1909 года.[29]

Первая Мировая Война служил полигоном для использования самолета в качестве оружия. Самолеты продемонстрировали свой потенциал в качестве мобильных наблюдательных платформ, а затем зарекомендовали себя как военная техника, способная нанести урон противнику. Самая ранняя известная воздушная победа с синхронным пулеметным вооружением. самолет истребитель произошло в 1915 году немецким Luftstreitkräfte Лейтенант Курт Винтгенс. Истребители появившийся; наибольшее (по количеству побед в воздушных боях) было Манфред фон Рихтгофен.

После Первой мировой войны авиастроение продолжало развиваться. Олкок и Браун впервые пересек Атлантический океан без пересадок в 1919 году. Первые международные коммерческие рейсы между Соединенными Штатами и Канадой состоялись в 1919 году.[30]

Самолеты присутствовали во всех крупных сражениях Вторая Мировая Война. Они были важным компонентом военной стратегии того периода, например, немецкой Блицкриг, The Битва за Британию, а также американские и японские авианосные кампании Тихоокеанская война.

Разработка реактивного самолета

Первый практический реактивный самолет был немец Heinkel He 178, испытанный в 1939 году. В 1943 году Messerschmitt Me 262, первый действующий реактивный истребитель, поступил на вооружение в Германии. Люфтваффе. В октябре 1947 г. Колокол X-1 был первым самолетом, который превысил скорость звука.[31]

Первый реактивный авиалайнер, то de Havilland Comet, был представлен в 1952 году. Боинг 707, первый широко успешный коммерческий самолет, находился в коммерческой эксплуатации более 50 лет, с 1958 по 2010 год. Боинг 747 был самым большим пассажирским самолетом в мире с 1970 года, пока его не превзошли Airbus A380 в 2005 году.

Движение

Смотрите также: Самолет с двигателем и Авиационный двигатель

Пропеллер

Основные статьи: Пропеллер (воздухоплавание) и Авиационный двигатель
An Антонов Ан-2 биплан

An воздушный винт, или же винт, преобразует вращательное движение из двигатель или другой источник энергии, в закрученный поток, который толкает винт вперед или назад. Он содержит вращающуюся ступицу с механическим приводом, к которой прикреплены несколько радиальных профиль -сечение лопастей таким образом, что весь узел вращается вокруг продольной оси.[32] Три типа авиационных двигателей, используемых в винтах, включают: поршневые двигатели (или поршневые двигатели), газовая турбина двигатели и электродвигатели. Величина тяги, которую создает воздушный винт, определяется площадью его диска - площадью, в которой вращаются лопасти. Если площадь слишком мала, эффективность будет низкой, а если площадь большая, пропеллер должен вращаться с очень низкой скоростью, чтобы избежать сверхзвуковой скорости и создания большого шума и небольшой тяги. Из-за этого ограничения пропеллеры предпочтительны для самолетов, которые летят ниже Мах 0,6, в то время как струи выше этой скорости - лучший выбор.[33]

Поршневой двигатель

Основные статьи: Радиальный двигатель, Рядный двигатель (воздухоплавание), и Плоский двигатель

Поршневые двигатели в самолетах есть три основных варианта, радиальный, в соответствии и плоский или горизонтально расположенный двигатель. Радиальный двигатель представляет собой конфигурацию двигателя внутреннего сгорания возвратно-поступательного типа, в которой цилиндры "излучаются" наружу из центрального картера, как спицы колеса, и обычно использовался в авиационных двигателях до того, как газотурбинные двигатели стали преобладающими. Рядный двигатель - это поршневой двигатель с рядами цилиндров, расположенными один за другим, а не рядами цилиндров, причем каждый ряд имеет любое количество цилиндров, но редко более шести, и может иметь водяное охлаждение. Плоский двигатель - это двигатель внутреннего сгорания с горизонтально расположенными цилиндрами.

Газовая турбина

Основная статья: Турбовинтовой

Турбовинтовой газотурбинный двигатель состоит из воздухозаборника, компрессора, камеры сгорания, турбины и движущего сопла, которые передают мощность от вала через редуктор к гребному винту. Сопло обеспечивает относительно небольшую долю тяги, создаваемой турбовинтовым двигателем.

Электрический двигатель

Солнечный импульс 1, самолет на солнечных батареях с электродвигателями.
Основная статья: Электрический двигатель

An электрический самолет работает на электродвигатели скорее, чем двигатель внутреннего сгорания, с электричеством из топливные элементы, солнечные батареи, ультраконденсаторы, мощное излучение,[34] или же батареи. В настоящее время летающие электрические самолеты представляют собой в основном экспериментальные прототипы, в том числе пилотируемые и беспилотные летательные аппараты, но на рынке уже есть несколько серийных моделей.[35]

Jet

Основная статья: Реактивный двигатель
В Конкорд сверхзвуковой транспортный самолет

Реактивный самолет двигаются реактивные двигатели, которые используются, потому что аэродинамические ограничения гребных винтов не относятся к реактивному движению. Эти двигатели намного мощнее поршневых двигателей данного размера или веса, сравнительно тихие и хорошо работают на большой высоте. Варианты реактивного двигателя включают: прямоточный воздушно-реактивный двигатель и ГПВРД, которые зависят от высокой скорости и геометрии впуска для сжатия воздуха для горения перед подачей и воспламенением топлива. Ракетные двигатели обеспечивают тягу за счет сжигания топлива окислителем и выпуска газа через сопло.

Турбовентиляторный

Большинство современных реактивных самолетов используют турбовентилятор реактивные двигатели, которые уравновешивают преимущества пропеллера при сохранении скорости выхлопа и мощности реактивного двигателя. По сути, это пропеллер с воздуховодом, прикрепленный к реактивному двигателю, похожий на турбовинтовой, но с меньшим диаметром. При установке на авиалайнер он эффективен до тех пор, пока остается ниже скорость звука (или дозвуковой). Реактивные истребители и др. сверхзвуковой самолет которые не тратят много времени на сверхзвуковые, также часто используют турбовентиляторные двигатели, но для работы необходимы воздухозаборники, замедляющие движение воздуха, так что когда он достигает передней части турбовентиляторного двигателя, он становится дозвуковым. Проходя через двигатель, он снова разгоняется до сверхзвуковых скоростей. Для дальнейшего увеличения выходной мощности топливо сбрасывается в выхлопной поток, где оно воспламеняется. Это называется форсаж и использовался как на чисто реактивных самолетах, так и на турбореактивный самолет, хотя он обычно используется только на боевых самолетах из-за количества потребляемого топлива, и даже в этом случае может использоваться только в течение коротких периодов времени. Сверхзвуковые авиалайнеры (например. Конкорд ) больше не используются в основном потому, что полет на сверхзвуковой скорости создает ударная волна, что запрещено в наиболее густонаселенных районах, а из-за гораздо большего расхода топлива требуется сверхзвуковой полет.

Реактивные самолеты обладают высокими крейсерскими скоростями (700–900 км / ч или 430–560 миль / ч) и высокими скоростями для взлететь и посадка (150–250 км / ч или 93–155 миль / ч). Из-за скорости, необходимой для взлета и посадки, реактивные самолеты используют закрылки и передовые устройства контролировать подъемную силу и скорость. Многие реактивные самолеты также используют реверсоры тяги для замедления самолета при посадке.

Ramjet

Основная статья: Ramjet
Художественный концепт Х-43А с ГПВРД прикреплен к нижней стороне

ПВРД - это разновидность реактивного двигателя, который не содержит основных движущихся частей и может быть особенно полезен в приложениях, требующих небольшого и простого двигателя для высокоскоростного использования, например, с ракетами. ПВРД требует движения вперед, прежде чем они смогут создавать тягу, и поэтому часто используются в сочетании с другими формами движения или с внешними средствами достижения достаточной скорости. В Локхид D-21 это был разведывательный беспилотный летательный аппарат с прямоточным воздушно-реактивным двигателем Маха 3+, который запускался с базовый самолет. ПВРД использует поступательное движение транспортного средства, чтобы нагнетать воздух через двигатель, не прибегая к турбинам или лопастям. Топливо добавляется и воспламеняется, что нагревает и расширяет воздух для создания тяги.[36]

Scramjet

Основная статья: Scramjet

ГПВРД - это сверхзвуковой прямоточный воздушно-реактивный двигатель, который, за исключением различий в работе с внутренним сверхзвуковым воздушным потоком, работает как обычный ПВРД. Для работы этого типа двигателя требуется очень высокая начальная скорость. В НАСА Х-43 экспериментальный беспилотный ГПВРД, установил мировой рекорд скорости в 2004 году для реактивного самолета со скоростью 9,7 Маха, почти 12 100 километров в час (7500 миль в час).[37]

Ракета

Основная статья: Ракетный двигатель
Колокол X-1 в полете, 1947 г.

В Вторая Мировая Война, немцы развернули Me 163 Komet ракетный самолет. Первый самолет сломал звуковой барьер в горизонтальном полете находился ракетный самолет - Колокол X-1. Позже Североамериканский X-15 сломал много скорости и рекорды высоты и заложили основу для более позднего проектирования самолетов и космических кораблей. Ракетные самолеты сегодня не используются, хотя ракетные взлеты используются для некоторых военных самолетов. Последние ракетные самолеты включают SpaceShipOne и XCOR EZ-Rocket.

Есть много самолетов с ракетными двигателями / космических кораблей, космические самолеты, которые предназначены для полета за пределы атмосферы Земли.

Дизайн и производство

Основная статья: Производитель авиакосмической промышленности
SR-71 на заводе Lockheed Skunk Works
Линия сборки SR-71 Блэкберд в Скунс Работает, Локхид Мартин Программы передового развития (ADP).

Большинство самолетов строятся компаниями с целью их массового производства для клиентов. Процесс проектирования и планирования, включая испытания на безопасность, может длиться до четырех лет для небольших турбовинтовых самолетов или дольше для более крупных самолетов.

В ходе этого процесса устанавливаются цели и технические характеристики самолета. Сначала строительная компания использует чертежи и уравнения, моделирование, испытания в аэродинамической трубе и опыт для прогнозирования поведения самолета. Компании используют компьютеры для рисования, планирования и первоначального моделирования самолета. Затем небольшие модели и макеты всех или некоторых частей самолета испытываются в аэродинамических трубах для проверки его аэродинамики.

Когда дизайн проходит через эти процессы, компания строит ограниченное количество прототипов для испытаний на земле. Представители авиационного агентства часто совершают первый рейс. Летные испытания продолжаются до тех пор, пока самолет не выполнит все требования. Затем управляющее государственное агентство авиации страны разрешает компании начать производство.

В США это агентство Федеральная авиационная администрация (FAA), а в Европейском союзе Европейское агентство авиационной безопасности (EASA). В Канаде государственным агентством, ответственным за серийное производство самолетов, является Транспорт Канады.

Когда деталь или компонент необходимо соединить сваркой практически для любого аэрокосмического или оборонного применения, они должны соответствовать самым строгим и конкретным правилам и стандартам безопасности. Nadcap, или Национальная программа аккредитации подрядчиков авиакосмической и оборонной промышленности устанавливает глобальные требования к качеству, управлению качеством и обеспечению качества для аэрокосмической техники.[38]

В случае международной продажи также необходима лицензия государственного агентства авиации или транспорта страны, где самолет будет использоваться. Например, самолеты европейской компании, Airbus, должны быть сертифицированы FAA для полетов в Соединенных Штатах, а самолеты, произведенные в США Боинг должны быть одобрены EASA для полетов в Европейском Союзе.[нужна цитата ]

An Airbus A321 на линия окончательной сборки 3 на заводе Airbus в г. Гамбург Финкенвердер аэропорт.

Постановления привели к сокращению шум от авиационных двигателей в ответ на увеличение шумовое загрязнение от роста воздушного движения над городскими районами вблизи аэропортов.[нужна цитата ]

Маленькие самолеты могут быть спроектированы и построены любителями в качестве домостроителей. Другой самодельный самолет могут быть собраны с использованием предварительно изготовленных комплектов деталей, которые могут быть собраны в базовую плоскость и затем должны быть завершены строителем.[39]

Немногие компании производят самолеты в больших масштабах. Однако производство самолета для одной компании - это процесс, в котором на самом деле задействованы десятки или даже сотни других компаний и заводов, которые производят детали, которые входят в самолет. Например, одна компания может отвечать за производство шасси, а другая - за радар. Производство таких деталей не ограничено одним и тем же городом или страной; в случае крупных компаний-производителей самолетов такие детали могут поставляться со всего мира.[нужна цитата ]

Детали отправляются на главный завод авиастроительной компании, где находится производственная линия. В случае больших самолетов могут существовать производственные линии, предназначенные для сборки определенных частей самолета, особенно крыльев и фюзеляжа.[нужна цитата ]

По завершении самолет тщательно проверяется на предмет изъянов и дефектов. После одобрения инспекторами самолет проходит серию проверок. летные испытания чтобы убедиться, что все системы работают правильно и самолет правильно управляется. После прохождения этих испытаний самолет готов к «окончательной доработке» (внутренняя конфигурация, покраска и т. Д.), А затем готов к отправке заказчику.[нужна цитата ]

Характеристики

An IAI Heron - ан Беспилотный летательный аппарат с двойная стрела конфигурация

Планер

Основная статья: Планер

Конструктивные части самолета с неподвижным крылом называются планером. Присутствующие детали могут отличаться в зависимости от типа и назначения самолета. Ранние типы обычно делались из дерева с тканевыми поверхностями крыла. Когда около ста лет назад двигатели стали доступны для полетов с двигателями, их крепления были сделаны из металла. Затем по мере увеличения скорости все больше и больше деталей становились металлическими, пока к концу Второй мировой войны цельнометаллические самолеты не стали обычным явлением. В наше время все большее использование композитные материалы было изготовлено.

Типичные структурные части включают:

  • Один или несколько больших горизонтальных крылья, часто с профиль форма поперечного сечения. Крыло отклоняет воздух вниз, когда самолет движется вперед, создавая подъемная сила поддерживать его в полете. Крыло также обеспечивает устойчивость в рулон чтобы самолет не катился влево или вправо в устойчивом полете.
В Ан-225 Мрия, который может нести 250-тонную полезную нагрузку, имеет два вертикальных стабилизатора.
  • А фюзеляж, длинное тонкое тело, обычно с заостренными или закругленными концами, чтобы придать ему форму аэродинамически гладкий. Фюзеляж соединяется с другими частями планера и обычно содержит такие важные вещи, как пилот, полезная нагрузка и летные системы.
  • А вертикальный стабилизатор или плавник представляет собой вертикальную поверхность в виде крыла, установленную в задней части самолета и обычно выступающую над ним. Киль стабилизирует самолет рыскание (поверните налево или направо) и установите руль, который управляет его вращением вдоль этой оси.
  • А горизонтальный стабилизатор или же хвостовой оперение, обычно устанавливаются в хвостовой части возле вертикального стабилизатора. Горизонтальный стабилизатор используется для стабилизации самолета. подача (наклоните вверх или вниз) и установите лифты, которые обеспечивают управление высотой тона.
  • Шасси, набор колес, салазок или поплавков, которые поддерживают самолет, когда он находится на поверхности. На гидросамолете нижняя часть фюзеляжа или поплавки (понтоны) поддерживают его на воде. На некоторых самолетах шасси убирается во время полета для уменьшения лобового сопротивления.

Крылья

Основная статья: Крыло

Крылья самолета с неподвижным крылом представляют собой неподвижные плоскости, простирающиеся по обе стороны от самолета. Когда самолет движется вперед, воздух обтекает крылья, форма которых создает подъемную силу. Эта форма называется профиль и имеет форму крыла птицы.

Конструкция крыла

Самолеты имеют гибкие поверхности крыльев, которые растянуты по раме и становятся жесткими за счет подъемных сил, создаваемых воздушным потоком над ними. Более крупные самолеты имеют жесткие поверхности крыла, которые обеспечивают дополнительную прочность.

Независимо от того, гибкие или жесткие, большинство крыльев имеют прочный каркас, который придает им форму и передает подъемную силу с поверхности крыла на остальную часть самолета. Основными конструктивными элементами являются один или несколько лонжеронов, идущих от корня до кончика, и множество нервюр, идущих от передней (передней) до задней (задней) кромки.

Первые двигатели самолетов имели небольшую мощность, и очень важна была легкость. Кроме того, ранние секции аэродинамического профиля были очень тонкими и не могли иметь внутри прочную раму. Таким образом, до 1930-х годов большинство крыльев были слишком легкими, чтобы иметь достаточную прочность, поэтому были добавлены внешние распорки и тросы. Когда доступная мощность двигателей увеличилась в течение 1920-х и 30-х годов, крылья можно было сделать тяжелыми и достаточно прочными, чтобы больше не требовались распорки. Этот тип свободного крыла называется свободнонесущим.

Конфигурация крыла

Основная статья: Конфигурация крыла
Захвачено Morane-Saulnier L моноплан с зонтиком на тросах

Количество и форма крыльев сильно различаются у разных типов. Данная плоскость крыла может быть полнопроходной или разделенной центральным фюзеляж в левое (левое) и правое (правое) крылья. Иногда использовалось даже больше крыльев, с трехстворчатым триплан добиться известности в Первой мировой войне. Четырехкрылый квадруплан и другие многоплановость конструкции не имели большого успеха.

А моноплан имеет одноместный самолет крыла, биплан два сложены один над другим, тандемное крыло два размещены друг за другом. Когда доступная мощность двигателя увеличилась в течение 1920-х и 30-х годов, и распорки больше не требовались, свободнонесущий или свободнонесущий моноплан стал наиболее распространенной формой силового типа.

Крыло план это форма, если смотреть сверху. Чтобы крыло было аэродинамически эффективным, оно должно быть прямым с большим размахом из стороны в сторону, но иметь короткую хорду (высокую соотношение сторон ). Но чтобы быть конструктивно эффективным и, следовательно, легким, крыло должно иметь короткий размах, но все же достаточную площадь для обеспечения подъемной силы (низкое удлинение).

На околозвуковых скоростях (около скорость звука ), это помогает повернуть крыло назад или вперед, чтобы уменьшить сопротивление от сверхзвуковых ударных волн, когда они начинают формироваться. В стреловидное крыло это просто прямое крыло, стреловидное назад или вперед.

Два Dassault Mirage G прототипы, один со стреловидными крыльями

В треугольное крыло представляет собой треугольную форму, которую можно использовать по нескольким причинам. Как гибкий Крыло Рогалло, он обеспечивает стабильную форму под действием аэродинамических сил и поэтому часто используется для сверхлегких самолетов и даже воздушные змеи. Как сверхзвуковое крыло, оно сочетает в себе высокую прочность с низким сопротивлением и поэтому часто используется для быстрых реактивных самолетов.

Крыло изменяемой геометрии может быть изменено в полете на другую форму. В крыло изменяемой стреловидности трансформируется от эффективной прямой конфигурации для взлета и посадки к конфигурации с низким сопротивлением стреловидности для высокоскоростного полета. Были запущены и другие формы с изменяемой формой плана, но ни одна из них не вышла за рамки стадии исследования.

Фюзеляж

Основная статья: Фюзеляж

А фюзеляж длинное тонкое тело, обычно с заостренными или закругленными концами, чтобы придать ему форму аэродинамически гладкий. Фюзеляж может содержать экипаж самолета, пассажиры, груз или полезная нагрузка, топливо и двигатели. Пилоты пилотируемых самолетов управляют ими с кабина расположен в передней или верхней части фюзеляжа и оборудован органами управления и обычно окнами и приборами. Самолет может иметь более одного фюзеляжа или может быть оснащен стрелами с хвостовой частью, расположенной между стрелами, чтобы крайняя задняя часть фюзеляжа могла использоваться для различных целей.

Крылья против тел

Летающее крыло

Основная статья: Летающее крыло
Производство в США B-2 Spirit это стратегический бомбардировщик. Он имеет форму летающего крыла и способен выполнять межконтинентальные миссии.

Летающее крыло - это бесхвостый самолет который не имеет определенного фюзеляж. Большая часть экипажа, полезной нагрузки и оборудования размещается внутри основной конструкции крыла.[40]

Конфигурация летающего крыла широко изучалась в 1930-х и 1940-х годах, особенно Джек Нортроп и Честон Л. Эшелман в Соединенных Штатах и Александр Липпиш и Братья Хортен в Германии. После войны несколько экспериментальных проектов были основаны на концепции летающего крыла, но известные трудности оставались неразрешимыми. Некоторый общий интерес сохранялся до начала 1950-х годов, но конструкции не обязательно давали большое преимущество по дальности и представляли несколько технических проблем, ведущих к принятию «традиционных» решений, таких как Convair B-36 и Б-52 Стратофортресс. Из-за практической необходимости в глубоком крыле концепция летающего крыла наиболее практична для конструкций в диапазоне от медленных до средних скоростей, и существует постоянный интерес к его использованию в качестве тактического. авиалайнер дизайн.

Интерес к летающим крыльям возобновился в 1980-х годах из-за их потенциально низкого радар сечения отражения. Технология стелс основан на формах, которые отражают радиолокационные волны только в определенных направлениях, что затрудняет обнаружение летательного аппарата, если приемник радара не находится в определенном положении относительно самолета - положении, которое постоянно изменяется по мере движения самолета. Этот подход в конечном итоге привел к созданию Northrop B-2 Spirit скрытность бомбардировщик. В этом случае аэродинамические преимущества летающего крыла не являются первоочередной задачей. Однако современные компьютерные системы управления по проводам Системы позволили свести к минимуму многие из аэродинамических недостатков летающего крыла, что сделало его эффективным и стабильным бомбардировщиком дальнего действия.

Смешанный корпус крыла

Основная статья: Смешанное крыло
Компьютерная модель Боинг Х-48

Самолеты со смешанным крылом имеют сплющенный корпус в форме аэродинамического профиля, который создает большую часть подъемной силы, чтобы удерживаться в воздухе, и отдельные и отдельные конструкции крыльев, хотя крылья плавно переходят в корпус.

Таким образом, самолет со смешанным крылом включает конструктивные особенности как футуристического фюзеляжа, так и конструкции летающего крыла. Предполагаемые преимущества подхода со смешанным корпусом крыла - это эффективные крылья с большой подъемной силой и широкая профиль -образный кузов. Это позволяет всему ремеслу внести свой вклад в поднимать поколения с результатом потенциально увеличенной экономии топлива.

Подъемное тело

Авиакомпания Мартин Х-24 был построен в рамках экспериментальной военной программы США с 1963 по 1975 год.
Основная статья: Подъемное тело

Подъемное тело - это конфигурация, в которой само тело производит поднимать. В отличие от летающее крыло, который представляет собой крыло с минимальным или никаким обычным фюзеляж Подъемное тело можно представить как фюзеляж с небольшим крылом или без него. В то время как летающее крыло стремится максимизировать крейсерскую эффективность на дозвуковой скорости за счет исключения неподъемных поверхностей, подъемные тела обычно минимизируют сопротивление и структуру крыла для дозвуковых, сверхзвуковой, и гиперзвуковой полет, или, космический корабль возвращение. Все эти режимы полета создают проблемы для обеспечения надлежащей устойчивости полета. Подъемные тела были основной областью исследований в 1960-х и 70-х годах как средство создания небольших и легких пилотируемых космических кораблей. США построили несколько известных ракетных самолетов с подъемным фюзеляжем, чтобы проверить концепцию, а также несколько ракет для повторного входа в атмосферу, которые были испытаны над Тихим океаном. Интерес угас, поскольку ВВС США потеряли интерес к пилотируемой миссии, и основные разработки закончились во время Процесс проектирования космического челнока когда стало ясно, что фюзеляжи высокой формы затрудняют размещение топливных баков.

Оперение и форплан

Основные статьи: Оперение и Canard (воздухоплавание)
Утки на Saab Viggen

Классический профиль Секция крыла неустойчива в полете и плохо управляема. Типы с гибким крылом часто полагаются на якорную стропу или вес пилота, подвешенного под ним, для поддержания правильного положения. Некоторые свободно летающие типы используют адаптированный устойчивый аэродинамический профиль или другие гениальные механизмы, включая, в последнее время, электронную искусственную стабилизацию.

Для достижения стабильности и управляемости большинство типов самолетов с неподвижным крылом имеют оперение состоит из киля и руля направления, которые действуют горизонтально, а также хвостового оперения и руля высоты, которые действуют вертикально. Эти управляющие поверхности обычно могут быть подрезаны для снятия управляющих усилий на различных этапах полета. Это настолько распространено, что известно как обычная компоновка. Иногда могут быть два или более киля, разнесенных вдоль хвостового оперения.

Некоторые типы имеют горизонтальный "утка «форплан впереди основного крыла, а не позади него.[41][42][43] Эта носовая часть может способствовать подъемной силе, дифференту или управлению самолетом или некоторым из них.

Органы управления и инструменты

Основная статья: Система управления полетом самолета
Легкий самолет (Робин DR400 / 500) кабина
Дальнейшая информация: Самолеты § Органы управления самолетом, и Самолеты § Приборы в кабине

Самолеты имеют сложные системы управления полетом. Основные органы управления позволяют пилоту управлять самолетом в воздухе, управляя отношение (крен, тангаж и рыскание) и тяга двигателя.

На пилотируемых самолетах, кабина инструменты предоставляют информацию пилотам, в том числе данные полета, мощность двигателя, навигационные, коммуникационные и другие бортовые системы, которые могут быть установлены.

Безопасность

Основная статья: Авиационная безопасность

Когда риск измеряется количеством смертей на пассажиро-километр, путешествие по воздуху примерно в 10 раз безопаснее, чем путешествие на автобусе или поезде. Однако, если использовать статистику смертей на поездку, путешествие по воздуху значительно опаснее, чем путешествие на автомобиле, поезде или автобусе.[44] По этой причине страхование авиаперелетов обходится относительно дорого - страховщики обычно используют статистику смертей на поездку.[45] Существует значительная разница между безопасностью авиалайнеров и небольших частных самолетов, при этом статистика на милю показывает, что авиалайнеры в 8,3 раза безопаснее, чем небольшие самолеты.[46]

Воздействие на окружающую среду

Основная статья: Воздействие авиации на окружающую среду
Водяной пар следы покинул высотный самолет авиалайнеры. Это может способствовать перистое облако формирование.

Как и все мероприятия с участием горение, выпуск самолетов на ископаемом топливе сажа и другие загрязняющие вещества в атмосферу. Парниковые газы Такие как углекислый газ (CO2) также производятся. Кроме того, существуют воздействия на окружающую среду, характерные для самолетов: например,

  • Самолеты, работающие на больших высотах в районе тропопауза (в основном большие реактивные авиалайнеры ) испускают аэрозоли и уходят следы, оба из которых могут увеличить перистое облако формирование - облачность увеличилась на 0,2% с момента зарождения авиации.[47]
  • Самолеты, работающие на больших высотах вблизи тропопаузы, также могут выделять химические вещества, которые взаимодействуют с парниковыми газами на этих высотах, особенно соединения азота, которые взаимодействуют с озоном, увеличивая концентрацию озона.[48][49]
  • Горят самые легкие поршневые самолеты avgas, который содержит тетраэтилсвинец (ТЕЛ). Некоторые поршневые двигатели с более низкой степенью сжатия могут работать на неэтилированном мога и газотурбинные двигатели и дизельные двигатели, ни один из которых не требует свинца, используются на некоторых новых легкий летательный аппарат. Некоторый экологически чистый свет электрический самолет уже в производстве.

Еще одно воздействие самолетов на окружающую среду: шумовое загрязнение, в основном вызванные взлетом и посадкой самолетов.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Редакторы. «Мировой воздушный трафик бьет новый рекорд». Канал НовостиАзия. Получено 2018-05-12.CS1 maint: дополнительный текст: список авторов (связь)
  2. ^ Измеряется в RTK - RTK - это одна тонна коммерческого груза, перевозимого на один километр.
  3. ^ Крэбтри, Том; Хоанг, Том; Том, Рассел (2016). «Прогноз мировых авиаперевозок: 2016–2017» (PDF). Самолет Боинг. Получено 2018-05-12.
  4. ^ а б Новости FAI: 100 лет назад мечта об Икаре стала реальностью В архиве 13 января 2011 г. Wayback Machine опубликовано 17 декабря 2003 г. Дата обращения: 5 января 2007 г.
  5. ^ а б «Кэли, сэр Джордж: Британская энциклопедия 2007». Энциклопедия Britannica Online, 25 августа 2007 г.
  6. ^ ἀήρ, Генри Джордж Лидделл, Роберт Скотт, Греко-английский лексикон, на Персее
  7. ^ "самолет", Интернет-словарь Merriam-Webster.
  8. ^ πλάνος, Генри Джордж Лидделл, Роберт Скотт, Греко-английский лексикон, на Персее
  9. ^ самолет, Оксфордские словари
  10. ^ а б "самолет, Оксфордский словарь английского языка онлайн.
  11. ^ Авл Геллий, «Ночи на чердаке», Книга X, 12.9 at LacusCurtius[постоянная мертвая ссылка ]
  12. ^ «Архит из Тарента, Технологический музей Салоников, Македония, Греция». Tmth.edu.gr. Архивировано из оригинал на 2008-12-26. Получено 2013-05-30.
  13. ^ «Современная ракетная техника». Pressconnects.com. Получено 2013-05-30.[постоянная мертвая ссылка ]
  14. ^ "История автоматов". Automata.co.uk. Архивировано из оригинал на 2002-12-05. Получено 2013-05-30.
  15. ^ Белый, Линн. «Эйлмер из Малмсбери, авиатор одиннадцатого века: тематическое исследование технологических инноваций, их контекста и традиций». Технологии и культура, Volume 2, Issue 2, 1961, стр. 97–111 (97–99 соответственно 100–101).
  16. ^ «История авиации». Получено 26 июля 2009. В 1799 году он впервые в истории изложил концепцию современного самолета. Кэли определил вектор сопротивления (параллельный потоку) и вектор подъемной силы (перпендикулярный потоку).
  17. ^ «Сэр Джордж Кэли (британский изобретатель и ученый)». Британика. Получено 26 июля 2009. Английский пионер в области воздушной навигации и авиационной техники и разработчик первого успешного планера, который поднял в воздух человека. Кэли разработал современную конфигурацию самолета как летательного аппарата с неподвижным крылом с отдельными системами подъемной силы, движения и управления еще в 1799 году.
  18. ^ Э. Хендриксон III, Кеннет. Энциклопедия промышленной революции в мировой истории, том 3. п. 10.
  19. ^ Журнал истории Сан-Диего, июль 1968 г., Vol. 14, № 3
  20. ^ Берил, Беккер (1967). Мечты и реалии покорения небес. Нью-Йорк: Атенеум. стр. 124–125
  21. ^ Инглис, Амира. "Харгрейв, Лоуренс (1850–1915)". Австралийский биографический словарь. 9. Издательство Мельбурнского университета. Получено 5 июля 2010.
  22. ^ Гиббс-Смит, Чарльз Х. (3 апреля 1959 г.). "Перелеты и полеты: перекличка раннего взлета с двигателями". Полет. 75 (2619): 468. Архивировано с оригинал 2 марта 2012 г.. Получено 24 августа 2013.
  23. ^ "Европейская компания по авиационной обороне и космонавтике EADS N.V .: Eole / Clément Ader"". Архивировано из оригинал 20 октября 2007 г.. Получено 2007-10-20.
  24. ^ Гиббс-Смит, Чарльз Гарвард (1968). Клеман Адер: его заявления о побеге и его место в истории. Авиационные инженеры. Лондон: Канцелярские товары Ее Величества. п. 214.
  25. ^ "Бернардо Мальфитано - AirShowFan.com". airshowfan.com. В архиве из оригинала 30 марта 2013 г.. Получено 1 апреля 2015.
  26. ^ Джонс, Эрнест. «Сантос-Дюмон во Франции, 1906–1916: самые ранние ранние птицы». В архиве 2016-03-16 в Wayback Machine Earlyaviators.com, 25 декабря 2006 г. Дата обращения: 17 августа 2009 г.
  27. ^ Les vols du 14bis relatés au fil des éditions du journal l'illustration of 1906. Формулировка: "cette prouesse est le premier vol au monde. гомолог par l'Aéro-Club de France et la toute jeune Fédération Aéronautique Internationale (FAI) ".
  28. ^ Сантос-Дюмон: Пионье авиации, денди де ла Бель Эпок.
  29. ^ Крауч, Том (1982). Блерио XI, История классического самолета. Пресса Смитсоновского института. С. 21 и 22. ISBN  0-87474-345-1.
  30. ^ К. Брунко, Леонард (1993). В движении: хронология достижений транспорта. Гейл Исследования. п. 192.
  31. ^ Холлион, Ричард, П. «NACA, НАСА и сверхзвуковой-гиперзвуковой рубеж». В архиве 2014-08-14 в Wayback Machine НАСА. Дата обращения: 7 сентября 2011.
  32. ^ Beaumont, R.A .; Авиационная техника, Odhams, 1942, Глава 13, «Воздушные винты».
  33. ^ Садрей, Мохаммад Х. (1 января 2017 г.). Летно-технические характеристики самолета: инженерный подход. CRC Press. п. 137. ISBN  9781498776561.
  34. ^ Power Beaming В архиве 2013-02-17 в Wayback Machine Dfrc.nasa.gov.
  35. ^ Pipistrel расширяет линейку электрических самолетов (2013)
  36. ^ "А вот и летающая дымовая труба". ВРЕМЯ. Time Inc. 1965-11-26. Архивировано из оригинал на 2008-04-08. Получено 2008-04-08.
  37. ^ Вебер, Ричард Дж .; Маккей, Джон С. «Анализ прямоточных воздушно-реактивных двигателей с использованием сверхзвукового горения». ntrs.nasa.gov. Научно-техническая информация НАСА. Получено 3 мая 2016.
  38. ^ "Аэрокосмическая сварка | Helander Metal". Helander Metal. Получено 2017-12-27.
  39. ^ Парди, Дон: AeroCrafter - Справочник по самодельным самолетам, пятое издание, страницы 1-164. BAI Communications, 15 июля 1998 г. ISBN  0-9636409-4-1
  40. ^ Крейн, Дейл: Словарь авиационных терминов, третье издание, стр. 224. Aviation Supplies & Academics, 1997. ISBN  1-56027-287-2
  41. ^ Крейн, Дейл: Словарь авиационных терминов, третье издание, стр. 86. Aviation Supplies & Academics, 1997. ISBN  1-56027-287-2
  42. ^ Aviation Publishers Co. Limited, С нуля, страница 10 (27-е исправленное издание) ISBN  0-9690054-9-0
  43. ^ Федеральная авиационная администрация (Август 2008 г.). «Название 14: Аэронавтика и космос - ЧАСТЬ 1 - ОПРЕДЕЛЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ». Архивировано из оригинал 20 сентября 2008 г.. Получено 5 августа 2008.
  44. ^ Риски путешествия В архиве 7 сентября 2001 г. Wayback Machine. Numberwatch.co.uk.
  45. ^ Бегство в опасность - 7 августа 1999 - New Scientist Space. Space.newscientist.com (7 августа 1999 г.).
  46. ^ Мантакос, Гарри, Полеты в GA безопаснее, чем вождение?, получено 13 мая 2012
  47. ^ Пеннер, Джойс Э .; Листер, Дэвид; Григгс, Дэвид Дж .; Доккен, Дэвид Дж .; Макфарланд, Мак (1999). Авиация и глобальная атмосфера. Bibcode:1999ага..книга ..... П. В архиве из оригинала от 29.06.2007.
  48. ^ Lin, X .; Тренер М. и Лю С.С. (1988). «О нелинейности образования тропосферного озона». Журнал геофизических исследований. 93 (D12): 15879–15888. Bibcode:1988JGR .... 9315879L. Дои:10.1029 / JD093iD12p15879.
  49. ^ Grewe, V .; Д. Бруннер; М. Дамерис; Дж. Л. Гренфелл; Р. Хайн; Д. Шинделл; Дж. Стахелин (июль 2001 г.). «Происхождение и изменчивость оксидов азота и озона в верхних слоях тропосферы в северных средних широтах». Атмосферная среда. 35 (20): 3421–33. Bibcode:2001AtmEn..35.3421G. Дои:10.1016 / S1352-2310 (01) 00134-0. HDL:2060/20000060827.

Библиография

  • Блатнер, Дэвид. Летающая книга: все, что вы когда-либо думали о полетах на самолетах. ISBN  0-8027-7691-4

внешняя ссылка