Воздушные суда и их двигатели. Тема № 1

1.

Раздел №1
Основы авиационной техники
Тема № 1. Воздушные суда и их
двигатели

2.

Тема №1: «ВОЗДУШНЫЕ СУДА И ИХ ДВИГАТЕЛИ»
Порядок изучения темы:
Тема № 1
ВОЗДУШНЫЕ СУДА И ИХ ДВИГАТЕЛИ
Занятие № 1 Лекция №1
Занятие № 2
Занятие № 3
Групповое
занятие №1
Групповое
занятие №2
Планер и взлетно-посадочные
устройства.
10 часов
2 часа
Системы воздушных судов
4 часа
Авиационные двигатели
4 часа
2

3.

Занятие №1. Лекция № 1:
«Планер и взлетно-посадочные
устройства.»
Учебные вопросы:
1. Классификация воздушных судов.
2. Назначение аэродинамическая
компоновка и конструктивное выполнение
планера.
3. Назначение, особенности, конструктивное
выполнение взлетно-посадочных
устройств.

4.

Литература:
1. Основы конструкции самолета. Учебник/под ред. К.Д. Туркина -М.
Воениздат, 1974 – 427 с
2. Конструкция самолетов. Учебник / под ред. Г.И. Житомирский 2005 406 с
3. Основы авиационной техники. Часть I/ под ред. Лебедева А.А. -М.
Воениздат, 1978 –190 с
4. ФАП ИАО, книга 1,-М.:Воениздат МО, 2005
5. Корнилов И. В., Закирьянов А. Г. «Техническая эксплуатация
авиационной техники»: учебное пособие / Уфимский гос. авиац.
техн. университет.– Уфа: УГАТУ, 2014.–85 c.
4

5.

Вопрос №1. Классификация воздушных судов
Летательный
аппарат
(ЛА)
–
устройство
(аппарат),
предназначенный для передвижения (полетов) в атмосфере или космическом
пространстве (независимо от конструкции и назначения).
Рис.1.1 Классификация летательных аппаратов

6.

Рис.1.2 Классификация летательных аппаратов по принципу полета

7.

Воздушное судно – летательный аппарат, поддерживаемый в
атмосфере за счет взаимодействия с воздухом, отличного от взаимодействия с
воздухом, отраженным от поверхности земли или воды (Воздушный кодекс
Российской Федерации, статья 32).
К
воздушным
транспортные
судам
средства,
не
относятся
использующие
лишь
летательные
аппараты
экранный
эффект
и
или
предназначенные для полётов в космическом пространстве, такие как:
ракеты, космические аппараты, экранопланы (суда с динамическим принципом
поддержания, подпадающие под сферу Морского права) и суда на воздушной
подушке.
Любое воздушное судно является летательным аппаратом, но
не всякий летательный аппарат – воздушное судно.

8.

Классификация воздушных судов
по принципу полета:
самолеты
вертолеты
по назначению:
гражданские
военные (истребители, бомбардировщики, военно-транспортные и др.)
по конструктивным признакам:
по числу и расположению крыльев;
по типу фюзеляжа;
по форме и расположению оперения;
по типу, количеству и расположению двигателей;
по типу и расположению шасси.
по взлётной массе:
вне класса (без ограничения массы) — Ан-124, Ан-225, А380 и т. п.
1-го класса (75 т и более) — Ту-154, Ил-62, Ил-76 и т. п.
2-го класса (от 30 до 75 т) — Ан-12, Як-42, Ту-134 и т. п.
3-го класса (от 10 до 30 т) — Ан-24, Ан-26, Ан-72, Ан-140, Ил-114, Як-40.
- 4-го класса (до 10 т) — Ан-2, Ан-3Т, Ан-28, Ан-38, Л-410, М-101Т и т. п.

9.

В соответствии с классификацией Международной авиационной
федерации выделяется семнадцать типов воздушных судов и иных
летательных аппаратов. Можно выделить восемь наиболее общих видов
воздушных судов: автожир, аэростат, вертолёт, винтокрыл,
дирижабль, махолёт, планёр и самолёт.
Основные различия между ними заключаются в удельном весе
аппаратов (легче они или тяжелее воздуха), наличии и типе силовой
установки и способе получения подъёмной силы.
Самолет – это летательный аппарат тяжелее воздуха для
полетов в атмосфере с помощью силовой установки, создающей тягу,
и неподвижного крыла, на котором при движении в воздушной среде
образуется аэродинамическая подъемная сила.

10.

Рис.1.3 Классификация самолетов по конструктивным признакам

11.

Классификация военных самолетов по назначению

12.

Истреби́тель – военный самолёт, предназначенный в первую
очередь для уничтожения воздушных целей.
Применяется для завоевания господства в воздухе, а также для
сопровождения бомбардировщиков, транспортных самолётов, самолётов
гражданской авиации, защиты наземных объектов от авиации противника.
Реже истребители используются для атаки наземных и морских целей.
Российский истребитель 4++ поколения Су-35

13.

Бомбардиро́вщик – военный самолёт, предназначенный для
поражения наземных, подземных, надводных, подводных объектов
средствами бомбового и/или ракетного вооружения.
Сверхзвуковой стратегический бомбардировщик Ту-160

14.

Штурмови́к
– боевой летательный аппарат (самолёт или
вертолёт), относящийся к штурмовой авиации и предназначенный для
непосредственной поддержки сухопутных войск над полем боя, а также для
прицельного поражения наземных и морских целей.
Штурмовик Су-25

15.

Самолёты-разведчики предназначены для ведения воздушной
разведки сил и средств противника, а также местности, погоды, воздушной и
наземной радиационной и химической обстановки.
Часть летательных аппаратов разведывательной авиации может
нести определенные типы вооружений и способна уничтожать обнаруженные
важные цели. Также может использоваться для наведения огня артиллерии
Тактический разведывательный самолёт Су-24МР

16.

Военно-транспортные самолеты – транспортные самолеты,
предназначенные для доставки войск, оружия и другого военного
оборудования.
Обычно способны действовать на неподготовленных аэродромах.
Тяжёлый военно-транспортный самолёт Ил-76

17.

Самолеты-заправщики. Дозапра́вка в во́здухе
– операция
передачи топлива с одного летательного аппарата на другой во время
полета.
Ил-78М.
3 заправочных шланга в выпущенном положении.

18.

Противолодочные самолеты – самолеты для поиска и поражения
подводных лодок противника в удаленных районах моря (океана).
Дальний противолодочный самолёт Ту-142

19.

Самолет
радиоэлектронной
борьбы
узкоспециализированный ЛА, предназначенный для обеспечения решения
боевых задач своими силами путём снижения эффективности применяемых
противником радиоэлектронных средств, для чего оснащается различными
системами радиоэлектронной разведки и радиоэлектронного подавления. В
составе экипажа такого самолёта обязательно имеется оператор РЭБ
(радиоэлектронной борьбы).
Су-34 с модулями крыльевого комплекса радиоэлектронного
противодействия «Хибины» на законцовках крыла

20.

Авиационный
комплекс
дальнего
радиолокационного
обнаружения и управления (ДРЛОиУ)— электронная система разведки и
управления, устанавливаемая на летательном средстве и предназначенная для
дальнего обнаружения объектов противника (в воздухе, на земле, на воде),
наведения на них средств поражения или перехвата, а также координации
действий сил союзников и смежных задач. Подобные системы рассчитаны на
использование в боевых действиях, однако могут быть использованы и для
управления гражданским воздушным движением.
A-50 «Шмель» - самолёт дальнего радиолокационного
обнаружения и управления

21.

Воздушные командные пункты предназначаются для управления
стратегическими силами в случае выхода из строя наземных командных
пунктов и для вывода из-под удара в случае ядерного конфликта высшего
руководства страны.
Ил-86ВзПУ воздушный командный пункт

22.

23.

Нормальная
Ту-95

24.

Бесхвостка
Avro Vulcan

25.

Летающее крыло
B-2 Spirit

26.

Утка
Dassault Rafale
МиГ 1.44 МФИ

27.

С передним и хвостовым горизонтальными
оперениями
Су-30

28.

Конвертируемая
Ту-144

29.

Классификация ВС по количеству и
взаимному расположению крыльев

30.

Расчалочный моноплан
Моноплан Ф.И. Былинкина

31.

Триплан

32.

Расчалочно
-стоечный
биплан

33.

Парасоль

34.

Подкосный моноплан

35.

Стоечный биплан

36.

Свободнонесущий биплан

37.

Полутораплан

38.

Моноплан

39.

40.

Классификация ВС по
форме крыла в плане и
взаимному расположению
оперения

41.

Форма крыла в плане: а-прямоугольная; б-эллиптическая; в,г –трапецивидная;
д,е –стреловидная; ж,з -треугольная; и – оживальная

42.

Крыло обратной стреловидности
Су-47 Беркут

43.

Т-образное оперение
Ил-76

44.

Двухбалочная схема
Focke-Wulf Fw 189 Uhu

45.

Пе-2

46.

V-образное оперение
Lockheed F-117 Nighthawk

47.

Двухкилевое оперение
МиГ-31

48.

49.

Классификация ВС по количеству
и взаимному расположению
шасси

50.

Четырехопорное шасси

51.

Су-27
Трехопорное шасси
Як-9

52.

Многоопорное шасси
Ан-124 «Руслан»

53.

Велосипедное шасси
М-4

54.

Типы опорных элементов

55.

Классификация ВС по конструктивной
схеме фюзеляжа

56.

57.

Лодка
Бе-12

58.

Двухфюзеляжная
В последние годы существования СССР в конструкторских бюро им.
А.Н.Туполева и О.К.Антонова разрабатывалась сверхтяжелая полностью
многоразовая авиационно-космическая система в составе двухфюзеляжного
самолета-носителя, проектируемого на основе агрегатов самого крупного в
мире самолета Ан-225, и воздушно-космического самолета.

59.

Классификация ВС по типу,
количеству и взаимному
расположению двигателей
Тип двигателя

60.

Турбовинтовой (ТВД)

61.

62.

63.

Турбореактивный двухконтурный двигатель с
форсажной камерой (ТРДДФ)
АЛ-31Ф

64.

Жидкостный реактивный двигатель

65.

Классификация по количеству и
расположению двигателей

66.

Основные части самолета

67.

Вертолет

68.

Принцип полёта автожира

69.

Принцип полёта винтокрыла

70.

Вопрос №2. Назначение, аэродинамическая
компоновка и конструктивное
выполнение планера
Планером называется конструкция самолета без силовой установки и
оборудования.
То есть, планер – это несущая конструкция самолета.
Планер самолета состоит из фюзеляжа, крыла и хвостового оперения.
Конструкция каждой из этих частей определяется формой, материалом,
способами крепления элементов между собой, наличием эксплуатационнотехнологических разъемов, вырезов и других факторов.
Фюзеляж самолета предназначен для:
- размещения экипажа, оборудования, вооружения, топлива и грузов,
определяемых тактико-техническими требованиями к летательному аппарату;
- объединения в единую силовую конструкцию крыла, оперения и шасси;
- создания подъемной силы, особенно у ВС, спроектированных по интегральной
схеме.

71.

Фюзеляж с точки зрения аэродинамики, является вредной частью ВС,
т. к., создавая малую по сравнению с крылом подъемную силу (за
исключением ВС интегральной схемы), он дает значительную долю лобового
сопротивления (20…50 %). Поэтому внешние формы фюзеляжа
определяются стремлением получить минимальное сопротивление при
выполнении требований, обусловленных назначением ВС.
Внешние формы фюзеляжа характеризуются формой поперечного
сечения и видом фюзеляжа сбоку.
Рис.1.15. Формы поперечных сечений фюзеляжа

72.

Рис.1.16. Сечения корпуса

73.

Конструкция фюзеляжей.
Фюзеляж самолета состоит из каркаса и обшивки.
По конструктивно-силовой схеме фюзеляжи можно разделить на:
ферменные,
силовой
каркас
которых
представляет
собой
пространственную ферму;
- балочные, силовой каркас которых образован продольными и
поперечными элементами и работающей обшивкой;
- смешанные (ферменно-балочные).
Ферменные фюзеляжи. Силовой частью ферменного фюзеляжа
является каркас, представляющий собой пространственную ферму. Стержни
фермы работают на расстяжение или сжатие, а обшивка служит лишь для
придания фюзеляжу обтекаемой формы.

74.

Балочные
фюзеляжи.
Балочные
конструкции
фюзеляжей
представляют собой тонкостенную балку, все элементы которой участвуют в
восприятии нагрузок.
Балочные фюзеляжи состоят из:
- лонжеронов – мощных элементов продольного набора, воспринимающих
практически весь изгибающий момент фюзеляжа;
- стрингеров – элементов продольного набора, служащих для подкрепления
обшивки и воспринимающих совместно с ней изгибающий момент;
- шпангоутов – элементов поперечного набора, которые обеспечивают
сохранение заданной формы поперечных сечений фюзеляжа, подкрепляя
обшивку и стрингерный набор, и воспринимают местную аэродинамическую
нагрузку и нагрузки от прикрепленных к ним агрегатов;
- обшивки, которая образует его поверхность, передает аэродинамические
нагрузки на каркас и участвует в работе фюзеляжа на изгиб и кручение.

75.

Все балочные фюзеляжи в зависимости от степени участия в
силовой работе отдельных элементов можно подразделить на:
лонжеронные состоящие из мощных лонжеронов, слабых стрингеров,
тонкой обшивки и набора шпангоутов (рис.1.18, а);
стрингерные (фюзеляжи типа полумонокок) состоящие из более толстой
обшивки и частой сетки стрингеров и шпангоутов (рис.1.18, б);
бесстрингерные (обшивочные) (фюзеляжи типа монокок) образованные
лишь толстой (например, слоистой) обшивкой, подкрепленной шпангоутами
(рис.1.18, в).
Рис. 1.18 Конструкции балочных фюзеляжей.
а - лонжеронный; б - стрингерный; в - обшивочный;
1 и 8 - шпангоуты; 2 и 5 - тонкая обшивка; 3 - лонжероны; 4 и 6 - стрингеры; 7 - толстая обшивка.

76.

Рис. 1.19 Конструкции хвостовой части стрингерного фюзеляжа
самолета-истребителя.
1 – стыковой узел; 2 – шпангоут; 3 – силовой шпангоут; 4 – обтекатель; 5 – наклонный шпангоут.

77.

Крыло самолета.
Крыло предназначено для создания подъемной силы. Кроме того,
оно обеспечивает поперечную устойчивость и управляемость, а также
выполняет дополнительные функции: в нем размещаются топливные баки, к
нему крепятся двигатели, стойки шасси, вооружение и др.
Конструктивно-силовую
схему крыла обычно образуют
элементы
продольного,
поперечного набора и обшивка.
К продольному набору
относятся
лонжероны,
продольные стенки и стрингеры.
Поперечный набор состоит из
нервюр.

78.

Л о н ж е р о н о м называется
продольная балка, имеющая верхний и
нижний пояса, соединенные стенкой
(балочный лонжерон).

79.

Рис. 1.22. Виды лонжеронов
П р о д о л ь н о й с т е н к о й называется элемент конструкции,
менее мощный, чем лонжерон, и расположенный вдоль крыла на всю его
длину или на длину части крыла. Продольные стенки воспринимают
поперечную силу и частично крутящий момент крыла. По конструкции они
аналогичны лонжеронам, но имеют более слабые пояса.

80.

С т р и н г е р ы - продольные элементы, подкрепляющие обшивку.
Они нагружаются осевыми усилиями от изгибающего момента крыла и
поперечными силами от местной воздушной нагрузки.
Рис. 1.23. Типовые профили стрингеров
По размаху крыла к его концу для обеспечения равнопрочности
конструкции площади поперечных сечений стрингеров (или число стрингеров)
уменьшают переходом на другой сортамент или фрезерованием.

81.

Н е р в ю р а - поперечный элемент конструкции крыла,
представляющий собой тонкостенную балку или ферму. Нервюры создают
форму крыла расчетного профиля, передают местные воздушные нагрузки на
лонжероны и продольные стенки, поддерживают стрингеры и обшивку,
повышая их критические напряжения.
По конструктивной схеме различают балочные, рамные, ферменные
и смешанные нервюры.
Рис. 1.24. Виды нервюр
а - балочная; б - ферменная; в - рамная; г - смешанная

82.

О б ш и в к а герметизирует конструкцию крыла, образует и
сохраняет форму. Воспринимая воздушную нагрузку, обшивка участвует в
работе крыла на изгиб и кручение.
В настоящее время в конструкциях крыла в качестве обшивки, кроме
листового материала, используются монолитные и трехслойные панели.
Рис. 1.25. Панели

83.

Оперение самолета и механизация крыла
О п е р е н и е - это совокупность аэродинамических поверхностей,
обеспечивающих продольную и путевую устойчивость и управляемость
самолёта в полёте. Оно состоит из горизонтального и вертикального оперения.
Горизонтальное оперение (ГО) предназначено для обеспечения
продольной устойчивости и управляемости самолета.
Вертикальное оперение (ВО) предназначено для обеспечения
путевой устойчивости и управляемости самолета.
Эти задачи решаются образованием на оперении переменных по
величине и направлению аэродинамических сил, необходимых для
обеспечения заданных режимов полета.

84.

Типы нагрузок и характер нагружения оперения и крыла
аналогичны. Поэтому их конструктивно-силовые схемы (КСС) весьма
похожи.
Рис. 1.27. Конструкция и форма двухлонжеронного
стреловидного киля с рулем направления

85.

Механизация крыла
Механизация крыла представляет собой систему устройств
(закрылков, щитков, предкрылков и др.), предназначенных для управления
подъемной силой и сопротивлением самолета главным образом с целью
улучшения его взлетно-посадочных характеристик (ВПХ).

86.

Закрылком называется профилированная подвижная часть крыла,
расположенная в его хвостовой части и отклоняемая вниз для увеличения
подъемной силы крыла. При этом увеличивается и сопротивление самолета.

87.

Гасители подъемной силы (тормозные щитки) и интерцепторы подвижные части крыла в виде профилированных щитков (пластин),
расположенные на верхней поверхности крыла впереди закрылков и служащие
для управления подъемной силой.

88.

Механизация носовой части крыла предназначена для
затягивания срыва обтекающего крыло потока на большие углы атаки и
увеличения вследствие этого максимального значения подъемной силы.
К средствам механизации носовой части крыла, получившим
наибольшее распространение, относятся такие подвижные части крыла, как
предкрылки и отклоняемые носки. Предкрылки и отклоняемые носки
обеспечивают значительный запас по критическим углам атаки.

89.

Вопрос №3. Назначение, особенности,
конструктивное выполнение взлетнопосадочных устройств
Взлетно-посадочные устройства (ВПУ) обеспечивают самолету
возможность передвижения по земле при рулении, при разбеге для взлета, при
пробеге после приземления и смягчают удары при посадке.
ВПУ также улучшают взлетно-посадочные характеристики самолета:
скорость отрыва при взлете, посадочную скорость, длину взлетной и
посадочной дистанций, возможность эксплуатации с грунтовых аэродромов.
К ВПУ самолета относятся:
шасси, средства механизации крыла, тормозные щитки;
тормозные парашюты, хвостовые амортизаторы, стартовые ускорители;
тормозные ракеты и устройства для реверса тяги.

90.

Шасси — это система опор (ног) самолета, предназначенная для
передвижения по аэродрому (руления, разбега, пробега), восприятия
статических и динамических нагрузок и передачи их на конструкцию планера.
Устройство шасси определяется рядом предъявляемых к нему
специфических требований:
обеспечение устойчивости и управляемости самолета на земле;
возможность эксплуатации с грунтовых аэродромов (особенно для военных
самолетов);
эффективная амортизация ударов;
высокая эффективность колесных тормозов;
малые габариты для удобства уборки в самолет.

91.

На современных самолетах
применяются следующие две
основные схемы шасси:
трехопорная (а) и двухопорная (б).

92.

Трехопорная схема шасси с передней(носовой) опорой
В такой схеме основная нагрузка приходится на главные опоры,
расположенные позади центра тяжести самолета.

93.

Трехопорная схема шасси самолета «МиГ-29»

94.

Двухопорная
(велосипедная)
вспомогательными опорами
с
двумя
подкрыльными
При таком шасси основная нагрузка приходится на заднюю опору,
расположенную под фюзеляжем позади центра тяжести самолета.

95.

Основными
конструктивными
Основными конструктивными
элементами ноги шасси
элементами
ноги шасси являются:
являются:
стойка
1,1,подкосы
3, подъемник
2, двухзвенник
стойка
подкосы 3, подъемник
2, двухзвенник
4, замки убранного 4,
и
выпущенного
положенияишасси
5, гаситель колебаний
переднего колеса,
замки
5 убранного
выпущенного
положения
ноги,
колесо 6. колеса, колесо 6.
гаситель колебаний переднего
схема стоек шасси
а-ферменная;
б-балочная;
в-ферменно-балочная.

96.

Конструкции стоек шасси по способу крепления колеса к
амортизатору могут быть телескопическими или рычажными:
Телескопическая (а) и рычажная (б) стойки шасси

97.

Способы крепления колес шасси

98.

Авиационные колеса
Рис. 3.12.Схема
тормозного колеса:
1-корпус; 2-съемная реборда;
3-пневматик с камерой;
4-подшипник; 5- тормозные
колодки; 6-ось колеса
Рис. 3.13.
Виды
тормозов:
а-колодочные,
б-камерные,
в-дисковые

99.

Литература на самоподготовку:
1. Основы конструкции самолета. Учебник/под ред. К.Д. Туркина -М.
Воениздат, 1974 – 427 с
2. Конструкция самолетов. Учебник / под ред. Г.И. Житомирский 2005 406 с
3. Основы авиационной техники. Часть I/ под ред. Лебедева А.А. -М.
Воениздат, 1978 –190 с
4. ФАП ИАО, книга 1,-М.:Воениздат МО, 2005
5. Корнилов И. В., Закирьянов А. Г. «Техническая эксплуатация
авиационной техники»: учебное пособие / Уфимский гос. авиац.
техн. университет.– Уфа: УГАТУ, 2014.–85 c.
6. Конспект лекций.
9
9