Технические системы обеспечивающие взлет и посадку самолета

Обновлено: 05.07.2024

С применением приводных радиостанций и бортовых радиокомпасов появилась возможность безопасного выполнения полетов в облаках и за облаками, так как с их помощью стало возможным определять необходимое направление полета самолета. Полеты по маршрутам стали выполняться со значительно возросшей точностью и надежностью по сравнению с полетами при использовании летчиком или штурманом только счисления пути по курсу, скорости и времени полета. Привод самолета на аэродром посадки и построение предпосадочного маневра стали осуществляться без использования наземных ориентиров. Новое качественное развитие получила методика приборного пилотирования. Появление радиолокационных станций также существенно повысило безопасность полетов.

С дальнейшим развитием авиации и усложнением стоящих перед ней задач возросли требования к всепогодности ее применения. Все более и более настойчиво в качестве первоочередного выдвигалось требование к повышению точности выдерживания траектории полета, особенно при заходе на посадку, возникла необходимость автоматизации управления самолетом, оперативного управления воздушным движением и т.д. Все эти проблемы могли быть успешно решены только на основе применения качественно новой аппаратуры, такой, как радиотехническая система ближней навигации (РСБН) и системы инструментальной посадки, а также на основе комплексного использования различных типов наземной и бортовой аппаратуры навигации и посадки.

Метеоминимум (если не учитывать уровень натренированности летчика) зависит от двух основных факторов: во-первых, от того, какую точность полета по необходимой траектории обеспечивают технические средства захода на посадку, и, во-вторых, от того, каковы маневренные возможности самолета для устранения ошибки захода после установления летчиком визуального контакта с земными ориентирами и ВПП аэродрома.

Чем меньше скорость самолета при заходе на посадку, тем (в общем случае) лучше маневренность, то есть меньше радиус разворота и, следовательно, при прочих равных условиях ниже допустимый метеоминимум. Меньшая скорость обеспечивает также больший резерв времени летчику после выхода из облаков.

Однако решающее значение имеет точность системы, обеспечивающей заход на посадку.

Уже довольно давно всеобщее признание у летного состава многоместных самолетов получили достаточно точные радиотехнические системы ближней навигации РСБН-2Н и РСБН-4Н. Для обеспечения захода на посадку были созданы и внедрены курсоглиссадные системы посадки, такие, как СП-50, СП-50М, СП-68, СП-70, а в последнее время – более мобильные и менее сложные в эксплуатации системы ПРМГ-4, ПРМГ-4К, ПРМГ-4КМ и ПРМГ-5. С точки зрения летчика, воспринимающего информацию о положении своего самолета относительно линий курса и глиссады, эти системы совершенно одинаковы. Следует, однако, подчеркнуть, что системы типа ПРМГ обеспечивают летчика информацией не только о курсе и глиссаде, но и о текущей дальности до начала взлетно-посадочной полосы. Это является существенным преимуществом системы ПРМГ, ибо позволяет летчику контролировать правильность снижения самолета по глиссаде и регулировать скорость полета в зависимости от удаления до ВПП.

Радиолокационные системы типа РСП используются для обеспечения посадки самолетов, не оборудованных инструментальными системами навигации и посадки, а также в качестве средств контроля за заходящими на посадку самолетами и оказания помощи летчику.

В дальнейшем будут рассмотрены системы посадки только туда ПРМГ-4, получившие в последнее время наиболее широкое распространение.

Внедрение инструментальных систем посадки и последующая автоматизация процессов управления самолетом существенно повышают качество и надежность захода на посадку (вследствие высокой точности) и поэтому являются реальной основой снижения существующих метеоминимумов.

Поясним некоторые термины и определения общего характера, относящиеся к системам инструментальной посадки, которые необходимы для уяснения принципа действия аппаратуры. К числу таких терминов и определений относятся:

– система инструментальной посадки самолетов;

– зона действия и рабочая область системы;

– линия курса и линия глиссады.

Система инструментальной посадки самолетов – это комплекс наземного и бортового оборудования, предназначенного для обеспечения летчика, а в общем случае – бортовой системы управления непрерывной информацией о текущем положении самолета относительно линии курса, глиссады планирования и о дальности до начала ВПП.

В состав наземного оборудования системы инструментальной посадки входят:

– имитационная контрольно-поверочная аппаратура;

– аппаратура дистанционного управления работой радиомаяков с командно-диспетчерского пункта.

В состав бортового оборудования системы инструментальной посадки входят:

– бортовая приемопередающая антенна;

– приемные устройства сигналов курсового и глиссадного радиомаяков, а также ответных сигналов ретранслятора дальномера;

– стрелочные индикаторы положения с флажковыми сигнализаторами (бленкерами);

– радиодальномер со счетчиком текущей дальности.

Кроме того, в состав бортового оборудования инструментальной посадки современных самолетов входит аппаратура директорного и автоматического управления. В аппаратуре директорного и автоматического управления используются не только сигналы наземной курсоглиссадной группы, но и сигналы курсовой (КС) и воздушной (СВС) бортовых систем.

Далее будет отмечено, что при заходе самолета на посадку при любом способе управления используется также информация от радиокомпаса и указателя вертикальной скорости.

Таким образом, система инструментальной посадки самолетов состоит из разнообразного наземного и бортового оборудования, предназначенного для обеспечения успешной посадки самолета.

Зона действия системы инструментальной посадки – это область пространства перед взлетно-посадочной полосой, в которой сигналы радиомаяков содержат информацию о положении самолета относительно линии курса и глиссады снижения. Зона действия определяется дальностью приема сигналов радиомаяков и ее угловыми размерами в горизонтальной и вертикальной плоскостях относительно оси ВПП. Хотя зона действия зависит от конструктивных и электрических характеристик радиомаяка (курсового и глиссадного) и от общей, и угловой чувствительности бортовых приемных устройств, ее считают характеристикой наземного оборудования. Объясняется это тем, что при измерениях зоны действия параметры бортового оборудования приводится к вполне определенным стандартизированным значениям.

Наземным оборудованием в пространстве создаются:

– зона действия курсового радиомаяка;

– зона действия глиссадного радиомаяка;

– зона действия ретранслятора дальномера.

На рис. 1 показаны зоны действия курсового а и глиссадного б радиомаяков в вертикальной и горизонтальной плоскостях.

Р а б о ч а я о б л а с т ь с и с т е м ы инструментальной посадки – это центральная область пространства внутри зоны действия, ограниченная телесным углом, в котором с заданной точностью обеспечивается пропорциональная (линейная) зависимость между отклонениями самолета от линий курса и глиссады и выходными токами бортовых приемных устройств (рис. 2, а).

Рабочая область системы независимо от места установки маяка относительно ВПП и направления ее оси исчисляется от торца ВПП в сторону, откуда выполняется заход самолета на посадку.

За пределами рабочей области системы, но в границах зоны ее действия существует нелинейная, с сохранением знака (стороны отклонения), зависимость между выходными токами I и отклонением самолета j от линий курса и глиссады.

Для дальномерного канала зона действия в вертикальной плоскости определяется диаграммой направленности антенны ретранслятора дальномера, по дальности зона действия определяется мощностью излучения.

Крутизна характеристики – один из важнейших параметров систем инструментальной посадки – определяется скоростью нарастания выходного тока бортового приемника в зависимости от величины отклонения самолета от линии курса или глиссады. Крутизна характеристики системы S зависит от крутизны характеристик радиомаяка и приемного устройства. Крутизна характеристики численно выражается отношением приращения тока на выходе бортового приемного устройства DI к приращению углового отклонения самолета от линии курса или глиссады планирования Dj в мкА/град:

С достаточной для практической работы точностью численное значение крутизны находят на определенном участке характеристики.

Для курсового канала на участке изменения тока от 0 до ±250 мкА (рис. 2, б):

где, I₀_±250 – ток на выходе курсового приемника, равный 250 мкА;

j 0 ₂₅₀ – угол отклонения самолета от равносигнального направления, соответствующий этим значениям тока.

Для глиссадного канала на участке изменения тока от 0 до ±125 мкА (рис. 2, в):

где I₀_±125 – ток на выходе глиссадного приемника, равный 125 мкА.

Если характеристика I=f(j) достаточно линейна, то расчет по формулам и дает приблизительно равные значения крутизны.

Отличия участков изменения тока, на которых определяется крутизна для курсового (0±250) и глиссадного (0±125) каналов, обусловлены тем, что в режимах полуавтоматического и автоматического управления характеристики по каналу глиссады используются до значений тока 125 мкА, а по каналу курса – до 250 мкА.

Крутизна характеристики во многом определяет точностные возможности системы инструментальной посадки. Чем выше крутизна, тем чувствительнее к угловым отклонениям самолета система и тем больший ток будет на выходе приемного устройства. Чем быстрее будет нарастать ток на выходе приемного устройства при отклонении самолета, тем активнее и точнее управляющая система будет устранять эти отклонения.

Л и н и я к у р с а, или л и н и я г л и с с а д ы, в системе инструментальной посадки – это геометрическое место таких точек в центре рабочей области системы, где выходной ток бортовых приемных устройств равен нулю.

Система инструментальной посадки устроена таким образом, что равносигнальная плоскость курса совпадает с продолжением оси ВПП, а равносигнальная плоскость глиссады для большинства аэродромов составляет с горизонтом угол, равный 2,7°.

Посадочные системы совместно с навигационно-пилотажным оборудованием вертолета позволяют выполнять заход и расчет на посадку в облаках днем и ночью (с учебной целью в зашторенной кабине) и осуществлять снижение на посадочном курсе до высоты, соответствующей минимуму погоды, установленному для данного типа вертолета и аэродрома.

В настоящее время используются три основных типа систем посадки:

— упрощенные радиотехнические системы посадки типа ОСП;

— радиомаячные системы посадки (СП);

— радиолокационные системы посадки (РСП).

Наземное оборудование системы ОСП включает: дальнюю и ближнюю приводные радиостанции (ДПРС, БПРС), радиопеленгатор, маркерные радиомаяки (МРМ), радиостанции связи и светотехническое оборудование. Приводные радиостанции совместно с маркерными радиомаяками образуют дальний и ближний ра — диомаркерные пункты (ДПРМ, БПРМ), которые устанавливаются в створе посадочной полосы на удалении: ДПРМ — 4000 м, а

БПРМ— 1000 м от начала посадочной полосы. Радиопеленгатор устанавливается в районе ДПРМ на продолжении оси посадочной полосы и является дублирующей РНТ аэродрома. Приводные радиостанции могут устанавливаться с двух направлений заходов на посадку и работают на тех же частотах, но отличаются позывными. По позывным ПРС можно определить, с какого направления производится заход на посадку.

Маркерные радиомаяки предназначены для определения экипажем момента пролета ДПРМ и БПРМ. Маркерный радиомаяк ДПРМ излучает сигнал с частотой два тире в секунду, а радиомаяк БПРМ — шесть точек в секунду. Сигналы радиомаяков принимаются бортовым приемником и передаются на индикаторную лампочку и звуковой сигнализатор, что позволяет экипажу определить моменты прохода ДПРМ и БПРМ.

Светотехническое оборудование системы ОСП предназначено для обозначения посадочной полосы, места приземления, рулежных дорожек, определения направления захода на посадку ночью и при ограниченной видимости. Для визуального обнаружения и опознавания аэродрома у БПРМ устанавливается кодовый неоновый светомаяк (КНС), который передает буквенные позывные ДПРС световым сигналом. Дальность видимости светового сигнала КНС в хорошую погоду составляет 50—60 км.

Радиомаячные системы посадки (СП) обеспечивают точное выдерживание заданной траектории снижения на посадочной прямой. Они применяются в комплексе с системами посадки ОСП. Система посадки СП дополнительно к наземному оборудованию системы ОСП включает курсовой (КРМ) и глиссадный (ГРМ) радиомаяки и ретранслятор дальномера. Курсовой радиомаяк формирует зону курса по направлению посадки, а глиссадный — глиссаду планирования с заданным углом к плоскости горизонта. Сигналы курсового и глиссадного радиомаяков принимаются бортовыми радиоприемниками и индицируются на приборах, по которым летчик определяет положение вертолета относительно заданной траектории снижения.

Радиолокационные системы посадки (РСП) обеспечивают заход на посадку вертолетов по командам с земли. Наземное оборудование системы посадки РСП располагается вблизи посадочной полосы, примерно на одинаковом расстоянии от ее концов, и включает диспетчерский радиолокатор (ДРЛ), посадочный радиолокатор (ПРЛ), радиопеленгатор (АРП) и средства радиосвязи. Диспетчерский радиолокатор предназначен для контроля за полетами вертолетов в районе аэродрома. Посадочный радиолокатор служит для контроля за вертолетами, выполняющими заход на посадку. Антенная система ПРЛ формирует зоны курса и глиссады для планирования на курсовом и глиссадном индикаторах. По положению отметки на индикаторах руководитель посадки определяет уклонение вертолета от заданной траектории снижения и информирует об этом экипаж по средствам связи.

Современные аэродромы, как правило, оборудованы всеми типами посадочных систем, что позволяет обеспечить заход на посадку по приборам вертолетов и самолетов с различным оборудованием.

Основными потребителями РТС посадки являются самолеты, снижающиеся по траекториям, положение которых в пространстве определяется с помощью специальных РТС (радиотехнических систем).

Радиотехнические системы посадки позволяют точно определить место самолета относительно ВПП и заданной траектории снижения в любых метеорологических условиях, в том числе и вне видимости земли.

Система посадки состоит из наземного оборудования (в состав которого входят светооборудование аэродромов, приводные радиостанции с маркерными радиомаяками, радиопеленгаторы и т.д.) и из самолетного оборудования (бортового: самолетные автоматические радиокомпасы, радиовысотомеры, маркерные и курсоглиссадные приемники и т.д.).

Вывод ВС в точку приземления на ВПП достигается за счет того, что система посадки задает в пространстве плоскость курса и плоскость планирования (снижения), пересечение которых определяет линию планирования самолета (глиссаду).

Разновидности РТС посадки:

§ радиолокационные системы посадки (РСП), в которых положение ВС относительно глиссады определяется на наземном диспетчерском пункте, а управление ВС осуществляется экипажем по командам диспетчера, передаваемым с помощью УКВ-радиостанции;

§ инструментальные системы посадки, в которых линия планирования задается с помощью наземных радиомаяков, а информация поступает на соответствующие индикаторные приборы в кабине ВС. При этом инструментальные системы посадки в свою очередь можно разделить на упрощенные и радиомаячные (РМС) МВ-, ДМВ- и СМВ-диапазонов.

§ cпутниковые системы посадки (GLS).

1) Радиолокационные системы посадки (РСП) служат для обеспечения посадки самолетов, не имеющих специального радиотехнического посадочного оборудования. В состав радиолокационной системы посадки входит диспетчерское оборудование, посадочный радиолокатор (ПРЛ) и оборудование упрощенной системы посадки. Оборудование упрощенной СП применяется для привода самолетов в район аэродрома. РСП являются высокоэффективными системами контроля захода ВС на посадку.

Достоинства РСП:

§ осуществление посадки всех видов ЛА;

Недостатки РСП:

§ невозможность доведения ЛА до точки приземления;

§ трудность наблюдения за движением ВС на близких расстояниях;

§ низкая пропускная способность;

§ сложность работы наземного персонала;

§ относительная сложность наземной радиолокационной аппаратуры.

2) Оборудование системы посадки (ОСП) (упрощенные системы посадки) обеспечивают вывод ВС на аэродром, выполнение предпосадочного маневра и определение МС в 2х фиксированных точках на траектории посадки.

Достоинства УСП:

§ простота наземного оборудования и его обслуживания;

§ большая дальность действия при полетах ВС на малых высотах.

Недостатки УСП:

§ невозможность непрерывного контроля положения ВС в вертикальной плоскости относительно глиссады

§ сравнительно низкая точность выдерживания посадочного курса, вследствии невысокой точности АРК;

§ ограниченная пропускная способность (15-20 ВС в час).

3) Радиомаячные системы посадки метровых волн (РМСП МВ) позволяют задать прямолинейную пространственную траекторию захода на посадку и определить текущее МС в пространстве, а также фиксировать моменты прохода 2х,3х точек на линии глиссады, расположенных на определенном удалении от ВПП. РМСП этого типа обеспечивает задание единственной траектории – глиссады планирования и управление ВС в пределах определенных достаточно узких секторов вокруг нее.

Достоинства РМСП МВ:

§ обеспечивает возможность точной посадки и днем, и ночью, в том числе в плохих метеоусловиях

Недостатки РМСП МВ:

§ большое влияние отраженных сигналов в метровом диапазоне и как следствие возникновение искажений при наведении ЛА

§ диаграмма направленности маяков позволяет осуществлять заход на посадку только с одного фиксированного направления

§ малый угловой размер зоны действия радиомаяка не позволяет строить удобные схемы захода на посадку

§ высокая стоимость из-за сложной антенной системы

§ повышенные требования к окружающему рельефу

§ ограниченное число каналов (около 40), т.е. работающие на одной частоте маяки создают друг другу помехи

§ при высокой плотности аэродрома, выбор свободных частот бывает проблемным.

4) Радиомаячные системы посадки сантиметровых волн (РМСП СМВ) обеспечивают определение пространственных координат ВС в определенной области пространства, размеры которой значительно превосходят сектора управлений, существующих ныне РМСП и могут позволять выполнение полетов по любой криволинейной 4х мерной пространственно-временной траектории посадки.

5) Спутниковые системы посадки ( GLS ) предполагает использование, для решения задач автоматической посадки, дифференциальной глобальной спутниковой навигационной системы (DGPS).

DGPS позволяет использовать 2 варианта автоматической посадки, полностью отвечающих требованиям точности при заходе на посадку и посадке по 1 категории ИКАО (система наведения для местного района (LAAS) и система наведения для большой площади перекрытия (WAAS)).

Сегодня практически каждый хотя бы раз летал на самолете. Но задумывались ли вы, как именно проходит взлет самолета, что для этого требуется и как именно проходит контроль этого процесса? Попробуем ответить на эти и многие другие вопросы, которые могут возникнуть у любого путешественника.

Как и кто принимает решение о взлёте самолёта?

Первым вопросом, который может возникнуть – кто принимает решение о взлете и как именно проходит данный процесс? Любой взлет самолета начинается с подготовки, которая проходит в течение нескольких часов. Сначала необходимо подготовить борт. Капитан по приезду в аэропорт получает карту маршрута, метеоусловия и тщательно изучает их. Это необходимо для проведения предполетных процедур, обеспечения безопасности полета. Если погодные условия неподходящие, взлет самолета будет отложен. Такое решение принимается с учетом определенных правил, ответственным за него считается КВС, но на самом деле над планированием и контролем взлета работают многие специалисты. Пассажиры редко осведомлены, что именно включает в себя подготовка. Но надо учитывать, что начинается она задолго до момента прибытия их в аэропорт.

Как происходит взлет самолета?

Сам взлет самолета – это сложный процесс, который требует сложных расчетов. Очень важно учитывать все нюансы, включая влияние ветра на полеты, климатические условия по маршруту и многое другое.
Начинать расчеты следует с определения подъемной силы, которая формируется воздушным потоком. При взлете надо учесть силу и направление ветра, особенности воздушного потока, который дует около поверхности земли и влияет на движение самолета. При взлете воздушное судно должно двигаться против ветрового потока, при этом длина разбега зависит от силы ветра и других параметров. Сегодня такие расчеты выполняются на основании специальных инструкций и компьютерных программ, что исключает ошибки.
Планируя взлет самолета, надо принимать во внимание многие факторы, включая длину взлетно-посадочной полосы, внешние условия, силу ветра. Пилот должен успеть разогнать воздушное судно до необходимой скорости отрыва, после которой остановить самолет уже не получится. При этом он не должен забывать об особенностях самого аэропорта, его расположения, господствующих тут ветрах и климатических условиях.

климатические, погодные условия;
протяженность полосы ВПП;
тип и состояние покрытия ВПП.

с классическим набором скорости;
с тормозов;
при помощи дополнительных средств;
с вертикальным набором скорости.

Если взлет самолета осуществляется с тормозов, необходимо достижение определенного режима тяги. То есть воздушное судно сначала стоит на тормозах, но двигатели работают. С тормозов борт снимается только тогда, когда будет достигнут нужный режим. Подобный вариант используется только в том случае, если длина полосы недостаточная.
При классическом взлете используется постепенный набор тяги, при этом воздушное судно уже продвигается по полосе. Такой вариант используется чаще всего, но только при достаточной протяженности ВПП.
Взлет самолета с дополнительными средствами подразумевает использование специальных трамплинов. Обычно подобный вариант практикуется в военной авиации, когда воздушное судно взлетает с авианосцев или при определенных условиях. Подобный вариант дает возможность компенсировать нехватку длины полосы и места для набора скорости. Но для гражданской авиации подобный метод не применяется.
Вертикальный взлет самолета осуществляется только при наличии у борта специальных двигателей. Особенностью подобного способа является подъем, схожий со взлетом вертолета, то есть при отрыве от земли подъем будет плавным вертикальным, но постепенно переходящим в горизонтальный. Подобным образом взлетают самолеты ЯК-38.

Как происходит посадка самолета?

Посадка самолета происходит против ветрового потока. Особенности этого процесса происходят в зависимости от трех ключевых факторов, при этом решение о возможности посадки принимает только КВС. Только он может решать, подходят ли климатические условия для безопасной посадки. У каждого пилота имеются собственные условия, на принятие решения влияют следующие факторы:
техническое оснащение аэропорта и ВПП;
приспособленность аэропорта для взлета и посадки при определенных условиях;
огодные условия, сила и направление ветра.

мягкая, то есть проводимая в стандартных условиях;
жесткая, то есть наблюдаются какие-либо трудности, в том числе, связанные с погодными условиями;
вынужденная, осуществляемая при определенных условиях, связанных с неисправностью борта, погодными условиями или по другим причинам, в том числе, из-за болезни пассажира;
аварийная, происходящая из-за технических неисправностей, негативного влияния погодных условий и по другим причинам.

выравнивание со снижением вертикальной скорости по глиссаде;
выдерживание с плавным снижением и увеличением угла атаки, достаточного для касания и пробега по полосе;
парашютирование со снижением подъемной силы;
приземление, то есть контакт с поверхностью полосы.

Ограничения на взлёт и посадку в зависимости от ветровой обстановки
Заход на посадку завершается касанием полосы, но при некоторых негативных условиях пилот может принять решение об уходе на второй круг. Обычно это наблюдается, если влияние ветра на полёты негативное.
Основными факторами, которые оказывают влияние на посадку, являются боковая и попутная скорость ветра. Посадка допускается только в тех случаях, если эти параметры не превышают допустимые. Во всех остальных ситуациях рекомендуется уход на второй круг. Допустимая скорость будет разной для самолетов различных типов и габаритов. Решение о возможности посадки или ухода принимает пилот.
Влияние ветра на полёты – одно из ключевых. Если скорость больше 20 метров в секунду, такой ветер считается опасным. Также опасными считаются резкие, сильные порывы, которые могут привести к аварийной ситуации.

Сдвиг ветра и его влияние на полёты

Еще одним ключевым показателем является сдвиг ветра, то есть изменение скорости потока между двумя определенными точками. Такой сдвиг может быть боковым, встречным или попутным. Серьезные изменения являются причиной помех полета, вызывать болтанку или аварийную ситуацию.
Причины такого сдвига разные, от опыта пилота зависит, насколько он способен предусмотреть их и решить вопрос с безопасной посадкой. К наиболее опасным относятся сдвиги 6 м/с при высоте изменения 30 м.

Особенности посадки самолёта при сильном боковом ветре

Боковой ветер также может представлять опасность для полета и посадки самолета. Мощные воздушные потоки могут стать причиной отклонения от курса, появления болтанки. Чем больше скорость ветра, чем сильнее отклоняется борт от необходимого курса. Угол сноса при этом практически равен величине разворота, то есть от пилота зависит, насколько быстро он может уйти из опасной зоны.
Боковой снос также опасен для совершения посадки. Если в районе полосы наблюдаются такие порывы, пилот может принять решение о коррекции курса, ухода на второй круг.

Общая характеристика

В классическом варианте самолет представляет собой планер (фюзеляж, крылья, хвостовое оперение, мотогондолы), оснащенный силовой установкой, шасси и системами управления. Кроме того, неотъемлемой частью современных самолетов является авионика (авиационная электроника), призванная контролировать все органы и системы воздушного судна и в значительной степени упрощать участь пилотов.

Типы самолетов

В зависимости от назначения, самолеты делятся на две крупные группы: гражданские и военные. Гражданские модели подразделяются на пассажирские, грузовые, учебные и машины специального использования.

Пассажирские версии отличаются тем, что большую часть их фюзеляжа занимает специально оборудованный салон. Внешне их можно узнать по большому количеству иллюминаторов. Пассажирские воздушные суда подразделяются на: местные (летают на дистанции менее 2 тыс. км); средние (2-4 тыс. км); (дальние 4-9 тыс. км); и межконтинентальные (более 11 тыс. км).

Грузовые воздушные суда бывают: легкими (до 10 т груза), средними (10-40 т груза) и тяжелыми (более 40 т груза).

Самолеты специального назначения могут быть: санитарными, сельскохозяйственными, разведывательными, противопожарными и предназначенными для аэрофотосъемки.

Учебные модели, соответственно, необходимы для обучения начинающих пилотов. В их конструкции могут отсутствовать вспомогательные элементы, такие как кресла пассажирского салона и прочее. То же самое касается и опытных версий, которые используются при испытаниях самолетов новой модели.

Военные самолеты, в отличие от гражданских, не имеют комфортного салона и иллюминаторов. Все пространство фюзеляжа в них занято системами вооружения, оборудованием для разведки, системами связи и прочими агрегатами. Боевые самолеты подразделяются на: истребители, бомбардировщики, штурмовики, разведчики, транспортные, а также всяческие машин специального назначения.

Фюзеляж

Фюзеляж воздушного судна является основной частью, выполняющей несущую функцию. Именно на него крепятся все элементы конструкции самолета. Снаружи это: крылья с мотогондолами, оперение и шасси, а изнутри – кабина управления, технические помещения и коммуникации, а также грузовой или пассажирский отсек, в зависимости от принадлежности судна. Каркас фюзеляжа собирается из продольных (лонжероны и стрингеры) и поперечных (шпангоуты) элементов, которые впоследствии обшиваются металлическими листами. В легких самолетах вместо металла используется фанера или пластик.

Пассажирские машины могут быть узко- и широкофюзеляжными. В первом случае диаметр поперечного сечения корпуса составляет в среднем 2-3 метра, а во втором – от шести метров. Широкофюзеляжные самолеты имеют, как правило, две палубы: верхнюю - для пассажиров, и нижнюю - для багажа.

При проектировании фюзеляжа особое внимание уделяют прочностным характеристикам и весу конструкции. В этой связи имеют место такие меры:

Форма самолета проектируется таким образом, чтобы подъемная сила была максимальной, а лобовое сопротивление воздушным массам – минимальным. Объем и габариты машины должны идеально соотноситься друг с другом.
Для увеличения полезного объема корпуса, при проектировании предусматривается максимально плотная компоновка обшивки и несущих элементов фюзеляжа самолета.
Крепления силовой установки, взлетно-посадочных элементов и крыловых сегментов стараются сделать максимально простыми и надежными.
Места размещения пассажиров и крепления грузов или расходных материалов проектируются таким образом, чтобы в разных условиях эксплуатации самолета его баланс оставался в пределах допустимого отклонения.
Места для размещения экипажа должны обеспечивать комфортное управление воздушным судном, доступ к главным приборам навигации и максимально эффективное управление в случае непредвиденных ситуаций.
Компоновка самолета выполняется таким образом, чтобы при его обслуживании мастера имели возможность беспрепятственно продиагностировать необходимые узлы и агрегаты самолета и при необходимост, провести их ремонт.

Фюзеляж самолета должен быть достаточно прочным, чтобы противостоять нагрузкам, возникающим в разных полетных условиях, а именно:

Нагрузкам, возникающим в точках крепления основных элементов корпуса (крылья, оперение, шасси) во время взлета и приземления.
Аэродинамическим нагрузкам, возникающим во время полета, с учетом работы агрегатов, инерционных сил и функционирования вспомогательного оборудования.
Нагрузкам, связанным с перепадами давления, которые возникают при летных перегрузках в герметически ограниченных отсеках самолета.

Крыло

Важным конструктивным элементом любого самолета являются крылья. Они создают подъемную силу, необходимую для полета, и позволяют осуществлять маневрирование. Кроме того, крыло самолета используют для размещения силового агрегата, топливных баков, навесного оборудования и взлетно-посадочных устройств. Правильное соотношение веса, жесткости, прочности, аэродинамики и качества изготовления этого конструктивного элемента обуславливает надлежащие летные и эксплуатационные характеристики самолета.

Крыло самолета состоит из таких частей:

Корпус, который состоит из каркаса (лонжероны, стрингеры и нервюры) и обшивки.
Предкрылки и закрылки, которые обеспечивают взлет и посадку самолета.
Интерцепторы и элероны, с помощью которых пилот может менять направление полета самолета. служащие для более быстрой остановки самолета в момент посадки.
Пилоны, на которые крепятся силовые установки.

К фюзеляжу крыло крепится через центроплан – элемент, соединяющий правое и левое крыло и частично проходящий через фюзеляж. У низкопланов центроплан располагается в нижней части фюзеляжа, а у высокопланов – в верхней. У боевых машин он может и вовсе отсутствовать.

Во внутренних полостях крыла (у больших судов) обычно устанавливаются баки для топлива. У легких самолетов-истребителей дополнительные топливные баки могут подвешиваться на специальных консольных креплениях.

Конструктивно-силовая схема крыла

Конструктивно-силовая схема крыла должна обеспечивать противодействие силам сдвига, кручения и изгиба, возникающим во время полета. Ее надежность обуславливается использованием прочного каркаса из продольных и поперечных элементов, а также прочной обшивки.

Продольные элементы каркаса крыла представлены лонжеронами и стрингерами. Лонжероны выполняются в виде фермы или монолитной балки. Они размещаются по всему внутреннему объему крыла с определенным интервалом. Лонжероны придают конструкции жесткость и нивелируют воздействие поперечных и сгибающих сил, возникающих на той или иной стадии полета. Стрингеры играют роль компенсатора осевого усилия сжатия и растяжения. Они также нивелируют местные аэродинамические нагрузки и повышают жесткость обшивки.

Поперечные элементы каркаса крыла представлены нервюрами. В данной конструкции они могут выполняться в виде ферм или тонких балок. Нервюры обуславливают профиль крыла и придают его поверхности жесткость, необходимую при распределении нагрузки в момент формирования полетной воздушной подушки. Также они служат для более надежного крепления силовых агрегатов.

Обшивка не только придает крылу необходимую форму, но и обеспечивает максимальную подъемную силу. Наравне с другими элементами каркаса, она увеличивает жесткость конструкции и нивелирует воздействие внешних нагрузок.

Крылья самолетов могут отличаться по конструктивным особенностям и функциональности обшивки. Выделяют два главных типа:

Лонжеронные. Отличаются небольшой толщиной обшивки, которая образует замкнутый контур с ребрами лонжеронов.
Моноблочные. Основное количество внешней нагрузки распределяется по поверхности толстого слоя обшивки, закрепленного набором стрингеров. В таком случае обшивка может быть как монолитной, так и состоять из нескольких слоев.

Говоря о конструкции крыла, стоит отметить, что его стыковка и последующее крепление должны выполняться таким образом, чтобы в конечном итоге обеспечивалась передача и распределение крутящего и изгибающего моментов, которые могут возникнуть в разных режимах эксплуатации самолетов.

Оперение

Оперение самолета позволяет менять траекторию его движения. Оно может быть хвостовым и носовым (используется реже). В большинстве случаев хвостовое оперение представлено вертикальным килем (или же несколькими килями, обычно их два) и горизонтальным стабилизатором, по конструкции напоминающим крыло уменьшенного размера. Благодаря килю регулируется путевая устойчивость самолета, то есть устойчивость по оси движения, а благодаря стабилизатору – продольная (по тангажу). Горизонтальное оперение может устанавливаться на фюзеляж или поверх килей. Киль, в свою очередь, ставится на фюзеляж. Существуют разные вариации компоновки хвостового оперения, но в большинстве случаев она выглядит именно так.

Некоторые военные самолеты дополнительно оснащаются носовым оперением. Это необходимо для обеспечения должной путевой устойчивости на сверхзвуковых скоростях.

Силовые установки

Двигатель является важнейшим элементом в конструкции самолета, ведь без него воздушное судно не сможет даже взлететь. Первые самолеты летали совсем недолго и могли вмещать всего лишь одного пилота. Причина тому проста – маломощные моторы, не позволяющие развить достаточную тяговую силу. Чтобы самолеты научились перевозить сотни пассажиров и неподъемные грузы, конструкторам всего мира пришлось немало потрудиться.

Паровые. Принцип работы таких двигателей основан на превращении энергии пара в движение, которое передается на винт самолета. Так как паровые моторы имели низкий коэффициент полезного действия, они использовались авиационной промышленностью совсем недолго.
Поршневые. Это стандартные моторы внутреннего сгорания, по конструкции напоминающие двигатели автомобилей. Принцип их работы заключается в передаче тепловой энергии в механическую. Простота в изготовлении и доступность материалов обуславливают использование таких силовых установок на некоторых моделях самолетов до настоящего времени. Несмотря на небольшой КПД (около 55%), эти моторы пользуются определенной популярностью благодаря своей неприхотливости и надежности.
Реактивные. Такие моторы преобразуют энергию интенсивного сгорания топлива в тягу, необходимую для полета. На сегодняшний день реактивные двигатели используются в строительстве самолетов наиболее широко.
Газотурбинные. Принцип работы этих двигателей основан на пограничном нагреве и сжатии газа сгорания топлива, направленного на вращение турбины. Они используются преимущественно в военных типах самолетов.
Турбовинтовые. Это один из подвидов газотурбинных моторов. Отличие состоит в том, что энергия, полученная при работе, преобразуется в приводную и вращает винт самолета. Незначительная часть энергии идет на формирование толкающей реактивной струи. Такие моторы применяют главным образом в гражданской авиации.
Турбовентиляторные. В этих двигателях реализовано нагнетание дополнительного воздуха, необходимого для полного сгорания горючего, благодаря чему удается достичь максимальной эффективности и экологической благоприятности силовой установки. Моторы такого типа широко применяются в строительстве крупных авиалайнеров.

Мы с вами познакомились с основными типами авиационных двигателей. Список моторов, которые авиаконструкторы когда-либо пытались установить на воздушные суда, рассмотренным перечнем не ограничивается. В разные времена предпринималась масса попыток по созданию всяческих инновационных силовых агрегатов. К примеру, в прошлом веке велись серьезные работы по созданию атомных авиационных моторов, которые не прижились из-за высокой экологической опасности, в случае крушения самолета.

Обычно двигатель устанавливается на крыло или фюзеляж самолета посредством пилона, через который к нему подводятся приводы, топливные трубки и прочее. В таком случае мотор облачают в защитную мотогондолу. Существуют также самолеты, в которых силовая установка находится непосредственно внутри фюзеляжа. На воздушных судах может быть от одного (Ан-2) до восьми (В-52) двигателей.

Управление

Органами управления самолета называют комплекс бортового оборудования, а также командные и исполнительные приборы. Подача команд происходит из кабины пилота, а выполняется элементами крыла и оперения. В разных самолетах могут использовать различные виды систем управления: ручная, автоматизированная и полуавтоматическая.

Независимо от вида системы, рабочие органы подразделяют на основные и дополнительные.

Основное управление. Включает в себя действия, которые отвечают за регулировку режимов полета и восстановление баланса судна в заранее установленных параметрах. К органам основного управления относятся:

Рычаги, которые непосредственно управляются пилотом (рули высоты, рули горизонта, штурвал, командные панели).
Коммуникации, служащие для соединения управляющих рычагов с исполнительными механизмами.
Исполнительные устройства (стабилизаторы, элероны, спойлерные системы, подкрылки и закрылки).

Дополнительное управление. Используется только при взлетном и посадочном режиме.

Независимо от того, ручное или автоматическое управление реализовано в конструкции самолета, только пилот может собирать и анализировать информацию о состоянии систем самолета, показателях нагрузки и соответствии траектории с планом. И что самое главное, только он способен принять решение, максимально эффективное в сложившейся обстановке.

Контроль

Для считывания объективной информации о состоянии воздушного судна и летной обстановки пилот пользуется приборами, разделенными на несколько основных групп:

Пилотажные и навигационные. Служат для определения координат, вертикального и горизонтального положения, скорости и линейных отклонений самолета. Кроме того, эти приборы контролируют угол атаки воздушного судна, работу гироскопических систем и другие важные параметры полета. На современных самолетах эти приборы представлены в виде единого пилотажно-навигационного комплекса.
Контролирующие работу силовой установки. Данная группа приборов обеспечивает пилота данными о температуре и давлении масла, расходе топливной смеси, частоте вращения коленчатых валов, а также вибрационных показателях.
Приборы для наблюдения за работой дополнительного оборудования и систем. Данный комплекс состоит и приборов, датчики которых можно встретить во всех элементах конструкции самолета. К ним относятся: манометры, указатели перепада давления в герметичных кабинах, указатели положения закрылков и прочее.
Приборы для оценки состояния окружающей среды. Служат для измерения температуры наружного воздуха, влажности, атмосферного давления, скорости ветра и прочего.

Все приборы, которые служат для контроля состояния самолета и внешней среды? адаптируются к работе в любых погодных условиях.

Взлетно-посадочные системы

Взлет и посадка являются довольно сложными и ответственными этапами полета. Они неизбежно сопряжены с сильными нагрузками, приходящимися на все элементы конструкции. Приемлемый разгон для поднятия многотонного судна в небо и мягкое касание посадочной полосы при его посадке обеспечивает надежно сконструированная взлетно-посадочная система (шасси). Данная система также необходима для стоянки машины и ее руления при езде по аэропорту.

Шасси самолета состоит из демпферной стойки, на которой закреплена колесная тележка (у гидропланов вместо нее используется поплавок). Конфигурация шасси зависит от массы самолета. Чаще всего встречаются такие варианты взлетно-посадочной системы:

Две основных стойки и одна передняя (А-320, Ту-154).
Три основных стойки и одна передняя (Ил-96).
Четыре основных стойки и одна передняя ("Боинг-747").
Две основных стойки и две передних (В-52).

На ранних самолетах устанавливали пару основных стоек и заднее вращающееся колесо без стойки (Ли-2). Необычную схему шасси также имела модель Ил-62, которая оснащалась одной передней стойкой, парой основных стоек и выдвигающейся штангой с парой колес в самом хвосте. На первых самолетах стойки не использовали вовсе, а колеса крепились на простые оси. Колесная тележка может иметь от одной (А-320) до семи (Ан-225) колесных пар.

Когда самолет находится на земле, его управление осуществляется посредством привода, которым оснащена передняя стойка шасси. У судов с несколькими двигателями для этих целей может использоваться дифференциация режима работы силовой установки. Во время полета шасси самолета убирается в специально оборудованные отсеки. Это необходимо для уменьшения аэродинамического сопротивления.

Читайте также: