Ұшақтың негізгі бөліктері. Ұшақ құрылғысы

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2023-12-17 10:33

Ұшақтың өнертабысы адамзаттың ең ежелгі арманы – аспанды бағындыруды жүзеге асыруға ғана емес, сонымен қатар ең жылдам көлік түрін жасауға мүмкіндік берді. Әуе шарлары мен дирижабльдерден айырмашылығы, ұшақтар ауа-райының құбылмалылығына тәуелді емес, үлкен жылдамдықпен ұзақ қашықтықты өте алады. Әуе кемесінің құрамдас бөліктері келесі құрылымдық топтардан тұрады: қанат, фюзеляж, қондыру, ұшып көтерілу және қону құрылғылары, электр станциясы, басқару жүйелері, әртүрлі жабдықтар.

Жұмыс принципі

Ұшақ – электр станциясымен жабдықталған ауадан ауыр ұшақ (LA). Әуе кемесінің осы ең маңызды бөлігінің көмегімен ұшуға қажетті күш - қозғалтқыш (винт немесе реактивті қозғалтқыш) жерде немесе ұшу кезінде дамытатын әрекет етуші (қозғаушы) күш жасалады. Егер бұранда қозғалтқыштың алдында орналасса, оны тарту, ал артында болса, итеру деп аталады. Осылайша, қозғалтқыш қоршаған ортаға (ауаға) қатысты ұшақтың трансляциялық қозғалысын жасайды. Тиісінше, қанат да ауаға қатысты қозғалады, бұл алға жылжу нәтижесінде көтерілуді тудырады. Сондықтан құрылғы белгілі бір жылдамдық болған жағдайда ғана ауада тұра алады.рейс.

Ұшақтың бөліктері қалай аталады

Іс келесі негізгі бөліктерден тұрады:

• Фюзеляж – қанаттарды (қанатты), қауырсынды, қуат жүйесін, шассиді және басқа да құрамдастарды бір бүтінге біріктіретін ұшақтың негізгі корпусы. Фюзеляж экипажды, жолаушыларды (азаматтық авиацияда), жабдықтарды, пайдалы жүктерді орналастырады. Сондай-ақ (әрдайым емес) жанармай, шасси, қозғалтқыштар және т.б. сыйдыра алады.
• Қозғалтқыштар ұшақты қозғалту үшін пайдаланылады.
• Қанат - лифт жасауға арналған жұмыс беті.
• Тік құйрық ұшақтың тік оське қатысты басқарылуы, теңгерілуі және бағыты тұрақтылығы үшін жасалған.
• Көлденең құйрық ұшақтың көлденең осіне қатысты басқарылуы, теңгерілуі және бағыты тұрақтылығы үшін жасалған.

Қанат пен фюзеляж

Ұшақ құрылымының негізгі бөлігі - қанат. Ол ұшу мүмкіндігіне қойылатын негізгі талапты - көтергіштің болуын орындау үшін жағдай жасайды. Қанат корпусқа (фюзеляж) бекітілген, ол бір немесе басқа пішінге ие болуы мүмкін, бірақ мүмкіндігінше аэродинамикалық кедергісі аз. Бұл үшін ол ыңғайлы реттелген тамшы пішінімен қамтамасыз етілген.

Ұшақтың алдыңғы жағы кабина мен радар жүйелерін орналастыруға қызмет етеді. Артқы жағында құйрық деп аталатын бөлік орналасқан. Ол ұшу кезінде басқаруды қамтамасыз етеді.

Өріндердің дизайны

Орташа ұшақты қарастырайық,оның құйрық бөлімі көптеген әскери және азаматтық үлгілерге тән классикалық схемаға сәйкес жасалған. Бұл жағдайда көлденең құйрық қозғалмайтын бөлікті - тұрақтандырғышты (латын тілінен Stabilis, тұрақты) және жылжымалы бөлікті - лифтті қамтиды.

Тұрақтандырғыш көлденең оське қатысты ұшақты тұрақтандыру үшін қызмет етеді. Егер ұшақтың мұрны төмен түсірілсе, сәйкесінше фюзеляждың құйрық бөлігі қауырсынмен бірге жоғары көтеріледі. Бұл жағдайда тұрақтандырғыштың үстіңгі бетіндегі ауа қысымы артады. Түзілген қысым тұрақтандырғышты (тиісінше, фюзеляжды) бастапқы орнына қайтарады. Фюзеляждың мұрны жоғары көтерілгенде, тұрақтандырғыштың төменгі бетінде ауа ағынының қысымы жоғарылайды және ол қайтадан бастапқы қалпына келеді. Осылайша, көлденең оське қатысты ұшақтың бойлық жазықтықта автоматты (ұшқыштың араласуынсыз) тұрақтылығы қамтамасыз етіледі.

Ұшақтың артқы жағында тік құйрық бар. Көлденеңге ұқсас, ол қозғалмайтын бөліктен - кильден және жылжымалы бөліктен - рульден тұрады. Киль көлденең жазықтықта оның тік осіне қатысты ұшақтың қозғалысына тұрақтылық береді. Кильдің жұмыс істеу принципі тұрақтандырғышқа ұқсас - мұрын солға, киль оңға ауытқиды, оның оң жазықтығына қысым күшейеді және кильді (және бүкіл фюзеляжды) бұрынғы қалпына қайтарады. орын.

Осылайша, екі оське қатысты ұшу тұрақтылығы қауырсынмен қамтамасыз етіледі. Бірақ тағы бір ось болды - бойлық. Автоматты түрде қамтамасыз етуосы оське қатысты қозғалыс тұрақтылығы (көлденең жазықтықта) планер қанатының консольдері көлденең емес, консольдердің ұштары жоғары қарай ауытқығандай бір-біріне қатысты белгілі бір бұрышта орналастырылған. Бұл орын "V" әрпіне ұқсайды.

Басқару жүйелері

Басқару беттері - ұшақты басқаруға арналған ұшақтың маңызды бөліктері. Оларға элерондар, рульдер және лифттер жатады. Басқару бірдей үш жазықтықтағы бірдей үш оське қатысты қамтамасыз етілген.

Лифт тұрақтандырғыштың жылжымалы артқы бөлігі болып табылады. Егер тұрақтандырғыш екі консольден тұрса, сәйкесінше, екеуі де синхронды түрде жоғары немесе төмен ауытқитын екі лифт бар. Оның көмегімен ұшқыш ұшақтың биіктігін өзгерте алады.

Руль – кильдің жылжымалы артқы бөлігі. Ол бір немесе басқа бағытта ауытқыған кезде оған аэродинамикалық күш пайда болады, ол ұшақты рульдің ауытқу бағытына қарама-қарсы бағытта массалар орталығы арқылы өтетін тік оське айналдырады. Айналу ұшқыш рульді бейтарап күйге қайтарғанша (ауыспайды) және ұшақ жаңа бағытта қозғалғанша жалғасады.

Ailerons (француз тілінен алынған Aile, қанат) - қанат консольдерінің қозғалатын бөліктері болып табылатын ұшақтың негізгі бөліктері. Ұшақты бойлық оське (көлденең жазықтықта) қатысты басқару үшін қызмет етеді. Екі қанат консольі болғандықтан, екі элерон да бар. Олар синхронды түрде жұмыс істейді, бірақ лифттерден айырмашылығы олар ауытқидыбір бағытта емес, әртүрлі бағытта. Бір элерон жоғары ауытқыса, екіншісі төмен. Қанат консольінде элерон жоғары ауытқыған жерде көтерілу азаяды, ал төмен тұрған жерде ол артады. Ал ұшақтың фюзеляжі көтерілген элеронға қарай айналады.

Қозғалтқыштар

Барлық ұшақтар жылдамдықты дамытуға, демек, көтерілудің пайда болуын қамтамасыз етуге мүмкіндік беретін электр станциясымен жабдықталған. Қозғалтқыштар ұшақтың артқы жағында (реактивті ұшақтарға тән), алдыңғы жағында (жеңіл көліктер) және қанаттарында (азаматтық ұшақтар, көліктер, бомбалаушы ұшақтар) орналасуы мүмкін.

Олар бөлінеді:

• Jet - турбореактивті, пульсирленген, қос тізбекті, тікелей ағын.
• Пропеллер - поршеньді (винт), турбовинтті.
• Зымыран - сұйық, қатты отын.

Басқа жүйелер

Әрине, ұшақтың басқа бөліктері де маңызды. Шасси ұшақтарға жабдықталған аэродромдардан ұшып, қонуға мүмкіндік береді. Амфибиялық ұшақтар бар, оларда шассидің орнына арнайы қалтқылар қолданылады – олар су қоймасы (теңіз, өзен, көл) бар кез келген жерге ұшып, қонуға мүмкіндік береді. Шаңғымен жабдықталған жеңіл ұшақтардың үлгілері тұрақты қар жамылғысы бар аймақтарда жұмыс істейтіні белгілі.

Заманауи ұшақтар электронды жабдықпен, байланыс және ақпарат тасымалдау құрылғыларымен толтырылған. Әскери авиация күрделі қару жүйелерін, нысананы анықтауды және сигналды басуды пайдаланады.

Жіктеу

Тағайындалғандайұшақтар екі үлкен топқа бөлінеді: азаматтық және әскери. Жолаушылар ұшағындағы негізгі бөлшектер фюзеляждың көп бөлігін алып жатқан жолаушыларға арналған жабдықталған кабинаның болуымен ерекшеленеді. Ерекше ерекшелігі - корпустың бүйірлеріндегі иллюминаторлар.

Азаматтық ұшақтар бөлінеді:

• Жолаушылар – жергілікті авиакомпаниялар, қысқа қашықтыққа (диапазон 2000 км-ден аз), орташа (диапазон 4000 км-ден аз), ұзақ қашықтыққа (диапазон 9000 км-ден аз) және континентаралық (диапазон 11 000 км-ден астам).
• Жүк - жеңіл (жүк салмағы 10 тоннаға дейін), орташа (жүк салмағы 40 тоннаға дейін) және ауыр (жүк салмағы 40 тоннадан астам).
• Арнайы мақсат - санитарлық, ауылшаруашылық, барлау (мұзды барлау, балық барлау), өрт сөндіру, аэрофототүсірілімге арналған.
• Білім беру.

Азаматтық үлгілерден айырмашылығы, әскери ұшақтың бөліктерінде терезелері бар ыңғайлы кабина жоқ. Фюзеляждың негізгі бөлігін қару-жарақ жүйелері, барлау құралдары, коммуникациялар, қозғалтқыштар және басқа бөлімшелер алып жатыр.

Мақсаты бойынша қазіргі заманғы әскери ұшақтарды (орындайтын жауынгерлік тапсырмаларды ескере отырып) келесі түрлерге бөлуге болады: истребительдер, шабуылдаушы ұшақтар, бомбалаушы ұшақтар (зымыран тасығыштар), барлау, әскери көлік, арнайы және көмекші мақсаттағы.

Ұшақ құрылғысы

Ұшақ конструкциясы олар жасалған аэродинамикалық конструкцияға байланысты. Аэродинамикалық схема негізгі элементтердің санымен және тірек беттерінің орналасуымен сипатталады. Мұрын болсаұшақ көптеген модельдер үшін ұқсас, қанаттар мен құйрықтың орналасуы мен геометриясы әр түрлі болуы мүмкін.

Келесі ұшақ құрылғыларының схемалары ерекшеленеді:

• "Классикалық".
• Ұшатын қанат.
• "Үйрек".
• "Құйрықсыз".
• "Тандем".
• Конверттелетін схема.
• Біріктіру схемасы.

Классикалық ұшақ

Ұшақтың негізгі бөліктерін және олардың мақсатын қарастырайық. Құрамдас бөліктер мен жинақтардың классикалық (қалыпты) орналасуы әскери немесе азаматтық болсын, әлемдегі көптеген құрылғыларға тән. Негізгі элемент – қанат – таза бұзылмаған ағынмен жұмыс істейді, ол қанаттың айналасында біркелкі ағып, белгілі бір көтеруді жасайды.

Ұшақтың мұрны кішірейген, бұл тік құйрықтың қажетті аймағының (демек массасы) төмендеуіне әкеледі. Себебі алға қарай бағытталған фюзеляж ұшақтың тік осіне қатысты тұрақсыздандыратын бұрылу сәтін тудырады. Алдыңғы фюзеляжды азайту алдыңғы жарты шардың көрінуін жақсартады.

Қалыпты схеманың кемшіліктері:

• Көлденең құйрықтың (HA) қиғаш және бұзылған қанат ағынында жұмыс істеуі оның тиімділігін айтарлықтай төмендетеді, бұл үлкен аумақты (және, демек, массаны) пайдалануды қажет етеді.
• Ұшудың тұрақтылығын қамтамасыз ету үшін тік құйрық (VO) теріс көтеруді жасауы керек, яғни төмен бағытталған. Бұл ұшақтың жалпы тиімділігін төмендетеді: бастапқанат жасайтын көтеру күшінің шамасы, GO-да пайда болатын күшті алып тастау керек. Бұл құбылысты бейтараптандыру үшін ауданы ұлғайған (және, демек, массасы) қанатты пайдалану керек.

Ұшақтың «үйрек» схемасына сәйкес құрылғысы

Бұл дизайнмен ұшақтың негізгі бөліктері «классикалық» үлгілерге қарағанда басқаша орналастырылған. Ең алдымен, өзгерістер көлденең құйрықтың орналасуына әсер етті. Ол қанаттың алдында орналасқан. Осы схемаға сәйкес ағайынды Райттар өздерінің алғашқы ұшақтарын жасады.

Артықшылықтары:

• Тік құйрық кедергісіз ағынмен жұмыс істейді, бұл оның тиімділігін арттырады.
• Ұшу орнықтылығын қамтамасыз ету үшін эмпеннаж оң көтеруді тудырады, яғни қанаттың көтергішіне қосылады. Бұл оның ауданын және тиісінше массасын азайтуға мүмкіндік береді.
• Табиғи «айналдыруға қарсы» қорғаныс: «үйректер» үшін қанаттарды өте критикалық шабуыл бұрыштарына ауыстыру мүмкіндігі жоқ. Тұрақтандырғыш қанатпен салыстырғанда шабуылдың жоғары бұрышын алатындай етіп орнатылған.
• Ұшақтың фокусын жоғары жылдамдықпен «үйрек» схемасында артқа жылжыту классикалық орналасуға қарағанда азырақ болады. Бұл ұшақтың бойлық статикалық тұрақтылық дәрежесінің азырақ өзгеруіне әкеледі, өз кезегінде оны басқару сипаттамаларын жеңілдетеді.

«Үйрек» схемасының кемшіліктері:

• Эмпеннажда тоқтаған кезде, ұшақ шабуылдың төменгі бұрыштарына жетіп қана қоймайды, сонымен қатар оның жалпы көтерілуінің төмендеуіне байланысты «салады». Бұл әсіресе елде қауіптіжерге жақын болуына байланысты ұшу және қону режимдері.
• Алдыңғы фюзеляжда өрік тетіктерінің болуы төменгі жарты шардың көрінуін нашарлатады.
• Алдыңғы HE ауданын азайту үшін алдыңғы фюзеляждың ұзындығы маңызды етіп жасалған. Бұл тік оське қатысты тұрақсыздандыру моментінің ұлғаюына, сәйкесінше құрылымның ауданы мен массасының ұлғаюына әкеледі.

Құйрықсыз ұшақ

Осы типтегі үлгілерде ұшақтың маңызды, таныс бөлігі жоқ. Құйрықсыз ұшақтардың фотосуреті (Конкорд, Мираж, Вулкан) олардың көлденең құйрығы жоқ екенін көрсетеді. Бұл схеманың негізгі артықшылықтары:

• Алдыңғы аэродинамикалық кедергіні азайту, бұл әсіресе жоғары жылдамдықтағы, атап айтқанда, круиздік ұшақтар үшін маңызды. Бұл жанармай шығындарын азайтады.
• Қанаттың жоғары бұралу қаттылығы оның аэроэластикалық сипаттамаларын жақсартады және жоғары маневрлік сипаттамаларға қол жеткізілді.

Кемшіліктер:

• Кейбір ұшу режимдерінде тепе-теңдікті сақтау үшін қанаттың артқы жиегін механикаландыру құралдарының бір бөлігі (қаптамалар) және басқару беттері жоғары қарай ауытқиды, бұл әуе кемесінің жалпы көтерілуін азайтады.
• Көлденең және бойлық осьтерге қатысты ӘК басқару элементтерін біріктіру (лифттің болмауына байланысты) оны өңдеу сипаттамаларын нашарлатады. Мамандандырылған қауырсындардың болмауы қанаттың артқы жиегінде орналасқан басқару беттерін орындауға мәжбүр етеді (барқажет) міндеттер мен элерондар, және лифтілер. Бұл басқару беттері биіктіктер деп аталады.
• Механикаландыру жабдығының бір бөлігін ұшақты теңестіру үшін пайдалану оның ұшып көтерілу және қону көрсеткіштерін нашарлатады.

Ұшатын қанат

Бұл схемамен, шын мәнінде, ұшақтың фюзеляж сияқты бөлігі жоқ. Экипажды орналастыруға қажетті барлық көлемдер, пайдалы жүк, қозғалтқыштар, отын, жабдықтар қанаттың ортасында орналасқан. Бұл схеманың келесі артықшылықтары бар:

• Ең аз сүйреу.
• Құрылымның ең кіші массасы. Бұл жағдайда барлық масса қанатқа түседі.
• Ұшақтың бойлық өлшемдері шағын болғандықтан (фюзеляждың болмауына байланысты), оның тік осіне қатысты тұрақсыздандыру моменті шамалы. Бұл дизайнерлерге VO аймағын айтарлықтай азайтуға немесе тіпті одан мүлдем бас тартуға мүмкіндік береді (құстардың, өзіңіз білетіндей, тік қауырсындары жоқ).

Кемшіліктерге ұшақтың ұшуының тұрақтылығын қамтамасыз ету қиындығы жатады.

Тандем

Екі қанат бірінен соң бірі орналасқан «тандем» схемасы сирек қолданылады. Бұл шешім қанат аймағын оның ұзындығы мен фюзеляж ұзындығының бірдей мәндерімен ұлғайту үшін қолданылады. Бұл қанаттағы ерекше жүктемені азайтады. Бұл схеманың кемшіліктері үлкен аэродинамикалық кедергі, инерция моментінің жоғарылауы, әсіресе ұшақтың көлденең осіне қатысты. Сонымен қатар, ұшу жылдамдығының жоғарылауымен ұшақтың бойлық теңгерімінің сипаттамалары өзгереді. Мұндай беттерді басқаруұшақ тікелей қанаттарында да, қауырсында да орналасуы мүмкін.

Біріктірілген тізбек

Бұл жағдайда ұшақтың құрамдас бөліктері әртүрлі дизайн схемалары арқылы біріктірілуі мүмкін. Мысалы, көлденең құйрық фюзеляждың мұрынында да, құйрығында да қарастырылған. Оларда тікелей көтеруді басқару құралын пайдалануға болады.

Бұл жағдайда көлденең мұрын қақпақтармен бірге қосымша көтеруді жасайды. Бұл жағдайда пайда болатын соққы сәті шабуыл бұрышын арттыруға бағытталған болады (ұшақтың мұрны көтеріледі). Осы сәтті болдырмау үшін құйрық бөлігі шабуыл бұрышын азайту үшін сәт жасауы керек (ұшақтың мұрны төмен түседі). Ол үшін құйрықтағы күш те жоғары бағытталуы керек. Яғни, HE мұрынында, қанатында және құйрығында HE (және, демек, бүкіл ұшақта) оны бойлық жазықтықта бұрмай көтеру күшінің өсуі бар. Бұл жағдайда ұшақ масса орталығына қатысты ешқандай эволюциясыз жай ғана көтеріледі. Және керісінше, ұшақтың осындай аэродинамикалық орналасуымен ол бойлық жазықтықта өзінің ұшу бағытын өзгертпей-ақ масса центріне қатысты эволюцияларды жүзеге асыра алады.

Мұндай маневрлерді орындау мүмкіндігі маневр жасайтын ұшақтардың өнімділік сипаттамаларын айтарлықтай жақсартады. Әсіресе, бүйірлік күшті тікелей басқару жүйесімен ұштастыра отырып, оны жүзеге асыру үшін ұшақтың құйрығы ғана емес, сонымен қатар мұрын бойлық қауырсыны болуы керек.

Айландырылатын схема

Конвертирленген схема бойынша құрастырылған ұшақтың құрылғысы алдыңғы фюзеляжда тұрақсыздандырғыштың болуымен ерекшеленеді. Тұрақсыздандырғыштардың қызметі дыбыстан жоғары ұшу режимдерінде әуе кемесінің аэродинамикалық фокусының артқа жылжуын белгілі бір шектерде азайту немесе тіпті толығымен жою болып табылады. Бұл ұшақтың маневрлік қабілетін арттырады (бұл истребитель үшін маңызды) және қашықтықты арттырады немесе жанармай шығынын азайтады (бұл дыбыстан жылдам жолаушылар ұшағы үшін маңызды).

Тұрақсыздандырғыштарды көтерілу/қону режимдерінде де ұшу және қону механикаландыруының (клапандар, қақпақтар) немесе алға фюзеляждың ауытқуынан туындаған суға түсу сәтін өтеу үшін пайдалануға болады. Дыбыстан төмен ұшу режимдерінде тұрақсыздандырғыш фюзеляждың ортасында жасырылады немесе флюгер режиміне орнатылады (ағын бойымен еркін бағдарланған).