Проектная работа летательные аппараты

Примечания

  1. Авиация: Энциклопедия / Гл. ред. Г. П. Свищёв. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1994. — С. 309. — 736 с. — ISBN 5-85270-086-X.
  2. или среду другого газа
  3.  (недоступная ссылка). Дата обращения 5 июля 2011.
  4. Оговорка «без непосредственной опоры» существенна в приведённом определении полёта. Как известно, самолёт или аэростат «опираются» на воздух в полёте, но атмосфера, в свою очередь опирается на поверхность Земли, и стало быть эти летательные аппараты тоже опираются на неё, но через посредство атмосферы, а такая опора, в силу данного определения полёта, не учитывается.
  5. Здесь говорится только о Земле для краткости, вся классификация может быть распространена и на любые другие планеты со значительным гравитационным полем.
  6. Ю.С.Бойко «Воздухоплавание в изобретениях»,1990г.
  7. К этой категории здесь относятся и самолёты с изменяемой геометрией крыла. Хотя такое крыло и обладает некоторой подвижностью, это движение служит для оптимизации его аэродинамических характеристик на различных режимах полёта. Сама же функция крыла с изменяемой геометрией ничем не отличается от функции неподвижного крыла.
  8. Крыло автожира называется винтом, и по форме оно напоминает винт вертолёта, но функция его отличается от функции последнего, и совпадает с функцией крыла самолёта.
  9. Эти аппараты, попадая в восходящий от земли поток воздуха, могут иногда даже набирать высоту.
  10. Сюда же следует отнести и метеорологические ракеты.
  11. Авиация: Энциклопедия / Гл. ред. Г. П. Свищёв. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1994. — С. 63. — 736 с. — ISBN 5-85270-086-X.

В зависимости от типа используемого двигателя самолеты классифицируют как:

  • Паровые.


  • Мускульные.

  • Поршневые (бензиновые и дизельные установки внутреннего сгорания).

  • Воздушно-реактивного типа (ВРД):

    • Турбореактивные.

    • Воздушно-реактивные пульсирующего типа.

    • Воздушно-реактивные прямоточного типа.

  • Турбовинтовые.

  • Двигатели турбовального типа (используются на Ан-140).

  • Турбореактивные с двухконтурной схемой:

    •  Турбовинтовентиляторные.

    • Турбовентиляторные.

  • Ракетный тип двигателей:

    • Твердотопливные.

    • Жидкостные.

  • Электрические.

  • Ядерные.

  • Комбинированные.

В зависимости от количества установленных двигателей разделяют все самолеты на два типа, а именно: однодвигательные и многодвигательные.

О конструктивных особенностях

Принадлежность к конкретной категории лайнера определяют пять признаков. Здесь конструкторы говорят о числе и способу крепления крыльев, разновидности фюзеляжа, расположению оперения и виде шасси. Кроме того, значение имеет количество, место фиксации и виды мотора. Выясним известные вариации конструкции бортов.

Различия по конструктивным особенностям — важный критерий при систематизации авиалайнеров

Если рассматривать классификацию крыла, тут лайнеры делятся на полипланы, бипланы и монопланы. Причем в последней категории различают еще три подвида: низкоплановые, среднеплановые и высокоплановые борта. Этот критерий определяет взаимное положение и фиксация фюзеляжа и крыльев. Что касается типологии фюзеляжа, здесь авиаторы выделяют однофюзеляжные и двухбалочные модификации. Тут же встречаются и такие разновидности: гондола, лодка, несущий фюзеляж и комбинации этих типов.

Шасси авиалайнеров систематизируют по конструкции и способу фиксации опор. Эти элементы делятся на роликовые, поплавковые, гусеничные, комбинированные виды и шасси на воздушной опоре. Двигатели оборудуют на крыле или в фюзеляже. Причем лайнеры оснащены одним мотором или большим числом двигателей. Кроме того, решающую роль при систематизации класса борта играет и тип силовой установки.


Беспилотные летательные аппараты нашли применение в научной и военной сфере

Безусловно, определить конкретные параметры авиалайнера под силу лишь практикующим авиаторам. Однако многообразие модификаций и функций, которые несут летательные аппараты, означает растущее число потребностей человечества. Сегодня ученые разрабатывают модели, которые в недалеком будущем получат известность и будут пользоваться спросом в разных сферах жизни. А тут читатели узнают, кто изобрел самолет первым.

Воздушные шары и дирижабли

Изобретателями первого устройства, чей полет по воздуху был подтвержден официальными историческими документами, стали французы, братья Жозеф-Мишель и Жак-Этьенн Монгольфье. Сконструированный ими в 1783 году летательный аппарат представлял собой воздушный шар из холста диаметром 39 футов (около 12 м), оклеенного бумагой.

Братья Монгольфье — изобретатели первого воздушного шара

За 10 мин устройство с почти 200-килограммовым грузом поднялось в воздух, было отнесено ветром на 4200 футов (приблизительно 1280 м), где и опустилось на землю. Вскоре братья отважились поместить в свой летательный аппарат живых «пассажиров» — барана, петуха и утку.

Наконец, 21 ноября 1783 года первый документально подтвержденный полет совершили люди: маркиз Франсуа Лорен д’Арланд и физик Жан-Франсуа Пилатр де Розье.

Очень скоро у братьев появился соперник — французский профессор Жак Александр Сезар Шарль. 27 августа 1783 года на глазах свыше 300 000 зрителей его аэростат поднялся в небо над Марсовым полем в Париже.

В основе устройства лежал принцип, отличный от примененного братьями Монгольфье: шар наполнялся не горячим дымом, а водородом, который изначально легче воздуха. Это позволило избавить летательные аппараты от необходимости поднимать запасы топлива, а пассажиров — от обязанности поддерживать огонь в горелке.

Портрет профессора Ж. Шарля. 1820 год

Летательный аппарат профессора Шарля уже имел клапан, позволявший выпускать газ из оболочки и тем самым регулировать высоту полета. Балласт в виде мешков с песком облегчал подъем и опускание, а сетка защищала купол, выполненный из шелковой материи.

На случай аварии шары стали оснащать первыми парашютами — кусками ткани диаметром почти 6 м. Для закрепления шара на одном месте начали использовать якорь. Оставалось изобрести средство управления аэростатом, то есть найти возможность перемещать его независимо от потоков ветра.

Жан-Пьер Франсуа Бланшар 7 января 1785 года перелетел на таком аэростате через пролив Ла-Манш.

Перелет Ж.-П. Ф. Бланшара через Ла-Манш 7 января 1785 года

В 1802 году Жан Батист Мари Шарль Мёнье предложил оснастить воздушный шар тремя винтами-пропеллерами, управлять которыми должны были 80 человек. Аппарат Мёнье имел эллипсоидную форму для облегчения маневрирования и две оболочки, внешнюю и внутреннюю.

Дирижаблъ Ш. Мёнье

Изменяя объем газа, можно было регулировать высоту полета.

Первый полет человека на таком аппарате состоялся только в 1852 году. С парижского ипподрома стартовал шар Анри Жиффара, вмещавший 2500 м3 газа, и, невзирая на ветер, стал выполнять различные маневры и повороты.

Дирижаблъ А. Жиффара

В 1872 году опыт повторил инженер Станислав-Анри-Лоран Дюпюи де Лом, который пришел к необходимости придать аппарату сплюснутую форму и связать воедино все его части, то есть сам шар и корзину с пассажирами. К главному шару добавился другой, малый, служивший для управления высотой полета. С убыванием воздуха из аэростата аппарат начинал снижаться, при наполнении — вновь подниматься.

«Воздушный корабль» С. Дюпюи де Лома

В 1881 году Гастон Тиссандье применил для вращения пропеллера динамо-машину Сименса, соединив ее с винтом через зубчатые колеса. Скорость вращения винта выросла до 120-180 об/мин, а скорость движения всей машины составила 3 м/с. Слабым местом конструкции, равно как и всех подобных устройств, оставалось то, что при встречном ветре, достигавшем более высокой скорости, она не могла тронуться с места.

Дирижабль Г. Тиссандье

«Воздушный корабль» А. Ф. Можайского и первый самолет


Александр Фёдорович Можайский родился в семье адмирала русского флота. Еще ребенком был отдан в Морской кадетский корпус. Потом ходил по морям, в своих странствиях добрался до берегов Японии.

В 1863 году при сокращении флота, начавшемся после Крымской войны 1853-1856 годов, был отправлен в отставку. Внезапно бывшим моряком, безвыездно находившимся в своем имении в селе Вороновица Подольской губернии, овладела та же страсть, которая спустя почти 30 лет стала преследовать Отто Лилиенталя. Как человек образованный, А. Ф. Можайский не просто мечтал, следя за полетами птиц, а размышлял и учился. Он начал строить крылатые модели, попутно усваивая новые для себя термины: «подъемная сила», «лобовое сопротивление», «аэродинамическое качество», «угол атаки».

Чертеж самолета из «привилегии» А. Ф. Можайского

В 1876 году изобретатель совершил полет на воздушном змее, который буксировала телега, запряженная тройкой лошадей. Модели А. Ф. Можайского поднимались в воздух с помощью винтов, приводимых в действие часовой пружиной. Одна из них, под названием «летунья», на глазах у зрителей развила скорость 15 км/ч, подняв при этом в воздух кортик. Стали появляться мысли о полноценном летательном аппарате.

В 1880 году А. Ф. Можайский смог добиться заграничной командировки для заказа в Англии паровых двигателей мощностью 10 и 20 л. с. В 1881 году они были доставлены в Россию. Замысел обретал все более конкретные очертания. В том же году изобретатель получил «привилегию», то есть право на строительство самолета. Ему отвели участок на Красносельском военном поле под Петербургом, однако этим содействие властей ограничилось. По сообщениям одного из очевидцев, «дождь часто поливал и портил машину… Работы шли очень медленно, по случаю безденежья, чего господин Можайский и не скрывал. Никто и не интересовался его работами, и помощи ниоткуда не было».

«Воздушный корабль» Можайского представлял собой лодку, сосновый каркас которой был обтянут шелковой материей, пропитанной для прочности лаком. К бортам крепились два крыла. Двигатели располагались в передней части, больший из них управлял двумя винтами, установленными в прорезях крыльев, а меньший — еще одним, размещенным на носу. «Корабль» имел два руля — вертикальный и горизонтальный, которые приводились в движение тросами из кабины пилота.

Самолет А. Ф. Можайского на почтовой марке СССР

А. Ф. Можайский, создатель первого русского самолета, на почтовой марке Монголии

Решающее испытание машины состоялось, по-видимому, осенью 1884 года. Ее пилотировал механик А. Ф. Можайского, которому удалось поднять самолет над землей, однако при попытке набрать высоту тот завалился на крыло и начал падать.

Можайский увидел причину неудачи в недостаточной мощности двигателей. Он собирался дополнить больший из них еще двумя. Первый был собран в 1887 году на Обуховском сталелитейном заводе. Работы над вторым сильно затянулись, а в 1890 году изобретатель ушел из жизни. Так и закончились попытки русского моряка подняться в небо.

Взлет машины А. Ф. Можайского. Рисунок летчика К. К. Арцеулова

История

Германский 30-мм патрон и звенья к пушке MK 108. Показан в разрезе патрон с тонкостенным фугасным снарядом повышенного наполнения, тип «М». Масса снаряжения (HA-41) 85 г достаточна для выведения из строя одноместного цельнометаллического истребителя при единичном попадании.

В период Второй мировой войны боевая живучесть отечественных самолётов (истребителей, штурмовиков и бомбардировщиков) обеспечивалась и была решена применительно к бронебойным пулям оружия калибров 7,62 — 7,92 мм. Использование противником иных калибров вооружения (соответственно боеприпасов увеличенного могущества) вполне может сделать реализованный на ЛА комплекс защитных мероприятий несостоятельным, что и наблюдалось неоднократно на практике.

Как показал опыт боевых действий и полигонные испытания, бронекорпус Ил-2 не обеспечивал защиты от поражающего действия 20-мм фугасных снарядов немецких авиационных пушек, так и от крупнокалиберных 15-мм немецких пулеметов. Для вывода штурмовика из строя было достаточно: одного попадания 20-мм фугасного снаряда в любую часть мотора (размеры пробоин в бронекапоте достигали 160 мм в диаметре); одного попадания снаряда в передний или задний бензобак; одного попадания в верхнюю часть бронекабины, размеры пробоин при этом достигали 80-170 мм.

Появление на советско-германском фронте 20-мм фугасного снаряда к авиапушкам MG FFM и MG 151/20 резко изменило ситуацию и впервые поставило вопрос о живучести конструкции самолёта. Самолёты истребители деревянной и смешанной конструкции при поражении 20-мм фугасным снарядом не обладали конструктивной живучестью, происходила потеря несущей способности и полное разрушение пораженных элементов, и как результат, необходимое число попаданий по одноместному истребителю не превышало одно — два. Иными словами, при попадании фугасного снаряда в киль или плоскость, самолет лишался этих элементов. Следствие — немедленное прекращение управляемого полета.

Следует отметить, что германские ВВС, приняв в 1940 году на снабжение новый тип боеприпаса — 20-мм фугасный снаряд «M» (нем. Minengeschoss), позднее и 30-мм снаряд «M», и убедившись на практике в их эффективности, к 1944 году разработали комплекс мер по повышению живучести конструкции самолетов к этому виду воздействия. Было предложено заполнять отсеки ограниченного объёма, наиболее подверженные разрушению фугасным действием, новым на тот момент материалом — пенопластом Ипорка (нем. Iporka) с массовой плотностью 13 кг/м³, полученным компанией I. G. Farbenindustrie .

Боевые повреждения хвостового оперения самолета F-4E 366-го тактического истребительного авиакрыла огнём малокалиберной зенитной артиллерии и авиационной ракетой «воздух-воздух». Выведены из строя обе гидросистемы, сорван руль, разрушены: контейнер тормозного парашюта и половина задней кромки стабилизатора, самолет вернулся на базу.

Требования к защите самолетов от снарядов 20-мм пушки были выставлены ВВС уже после войны, в 1946 году, и реализовывались на следующем поколении реактивных штурмовиков и бомбардировщиков, в частности на Ил-28 и Ил-40.

В СССР научно-практическое направление «Боевая живучесть летательных аппаратов» как самостоятельная и целостная дисциплина оформилась во второй половине 1960-х годов. В настоящее время живучесть конструкции ЛА обеспечивается применением статически неопределимых силовых схем фюзеляжа, крыльев и т. д., специальным исполнением элементов силового набора и обшивки, а также применением более стойких (живучих) при повреждениях конструкционных материалов.

Внешние изображения

История авиации

Первые попытки строительства летательного аппарата, способного поднять человека в воздух, начались в конце 18 века. История изобретения летательного аппарата берет начало в Англии, когда сер Джордж Кейли всерьез занялся этим вопросом и издал несколько научных трудов, в которых подробно изложил принцип строительства и функционирования прототипа современного самолета.

Свои работы изобретатель начал с наблюдения за птицами. Ученый посвятил длительное время измерениям скорости полета птиц и размаху крыла. Эти данные впоследствии стали основой нескольких публикаций, положивших начало развитию авиации.

Зарисовки летательного аппарата Кейли

В своих первых зарисовках Кейли представлял самолет как лодку с хвостовым оперением на одном конце и парой весел на носу. Конструкция должна была приходить в движение с помощью весел, которые передавали бы вращение на крестообразный хвостовик в конце судна. Таким образом, Кейли безошибочно изобразил основные элементы самолета. Именно работы этого ученого положили начало развития авиации и стали толчком к разработке концепции самолета.

Первооткрывателем авиации в современном ее понимании стал еще один английский изобретатель – Уильям Хенсон. Именно он получил заказ на разработку проекта летательного аппарата в 1842 году.

Предложенный Хенсоном проект «парового воздушного экипажа» описывал все основные элементы винтомоторного самолета. В качестве устройства, осуществляющего движение всей конструкции, изобретатель предлагал использовать воздушный винт. Многие идеи, предложенные Хенсоном, в последствие нашли развитие и стали применяться в ранних моделях самолетов.

Российский изобретатель Н.А. Телешов запатентовал проект строительства «системы воздухоплавания». Концепция летательного аппарата также была основана на паровой машине и воздушном винте. Спустя несколько лет, ученый усовершенствовал свой проект и одним из первых предложил идею создания реактивного самолета.

Особенностью проектов Телешова была идея перевозки пассажиров в закрытом фюзеляже.

Дальнейшие попытки

1910-е годы дали миру еще несколько проектов цикложиров, причем два из них были разработаны в России. Изобретатели первым делом представили свои проекты отделу изобретений Военно-промышленного комитета и в обоих случаях получили справедливые отказы. Когда небо над Европой уже бороздили юркие «Ньюпоры» и «Фарманы», выбрасывать деньги на экзотические конструкции, да еще и в разгар войны, правительство не собиралось. Поэтому и проект Медведева (1914), и проект Михайлова (1916) были обречены на неудачу.

Рисунок, сделанный самим Колдуэллом для патента, отличался редкой неаккуратностью. Цикложир Джонатана Колдуэлла был скорее проектом по выбиванию денег из спонсоров, нежели реальным летательным аппаратом. Его Gravity Aeroplane Company существовала в основном на бумаге, а сам Колдуэлл каждые несколько лет загадочно исчезал, чтобы вернуться с еще более безумным проектом. Тем не менее Колдуэлл первым придумал схему, ставшую типичной для последующих конструкций, ввел в технический язык понятие «цикложир» и получил первый в истории патент на подобную машину

Из последнего можно было представить внешний вид летательного аппарата, но Колдуэлл не удосужился уделить внимание таким «незначительным» деталям, как углы наклона лопастей по отношению к набегающему потоку.

История свидетельствует, что в 1910-х годах цикложиры строили еще во Франции и Германии, сохранились рисунки и даже кадры черно-белой кинопленки с попытками запустить подобные аппараты. Но более ничего об этом периоде сказать нельзя. Как же так? — спросите вы.- Неужели ничего неизвестно? Ничего, причем по очень простой причине. Ни российские разработки, ни загадочные европейские цикложиры не были запатентованы. В 1920 году американец Брукс построил еще один аппарат, оснащенный легким мотором «Форд», — и тоже не защитил его авторским свидетельством. От ротоплана Брукса остались хотя бы фотографии, по которым можно судить, что этот аппарат вряд ли поднимался в воздух.

Подписи к слайдам:

Слайд 1

ПРОЕКТНАЯ РАБОТА ЛЕТАТЕЛЬНЫЕ АППАРАТЫ Автор :Щетинин Максим Руководитель проекта : Чикуркова Л.И. Консультант : Щетинина А.Б.

Слайд 2


Цель работы Предметом исследования в моей работе являются летательные аппараты.

Слайд 3

Задачи проекта Изучить различные летательные аппараты. Научиться различать летательные аппараты.

Слайд 4

С древних времен люди мечтали научится летать как птицы, и лишь в нашем столетии их мечта осуществилась. Теперь у нас есть сотни летательных аппаратов, от воздушных шаров и планеров до вертолетов и реактивных самолетов. Полет по воздуху- это самый быстрый способ передвижения . У самолета есть крылья , которые поднимают его в воздух , и двигатель , который заставляет самолет лететь вперед.

Слайд 5

Воздушный шар Воздух внутри воздушного шара нагревается мощной горелкой. Поскольку горячий воздух поднимается вверх, воздушный шар устремляется вместе с ним в небо.

Слайд 6

Аэроплан Первый аэроплан был сооружен братьями Райт более 90 лет назад. Пилот управляет им лежа.

Слайд 7

«Альбатрос» Госсамера 24 июня 1976 году американский велогонщик Б.Аллен перелетел через пролив Па-де-Кале на самолете « Госсамер Альбатрос» . На нем не было двигателя, а для того чтобы заставить пропеллер вращаться, пилоту приходилось крутить педали.

Слайд 8

Вертолет У вертолета крылья заменяют вращающиеся лопасти . Он может маневрировать вверх , вниз ,вбок , назад , вперед или зависать в воздухе.

Слайд 9

Реактивный самолет с вертикальным взлетом Это военный самолет . Он называется реактивный самолет с вертикальным взлетом , так как ему не нужна взлетная полоса для разгона . Он может также зависать над землей.

Слайд 10

Пассажирский реактивный самолет Этот пассажирский реактивный самолет способен взять на борт около 250 человек . Самые большие пассажирские самолеты в мире -пассажирские авиалайнеры . Они могут перевозить более 400 пассажиров за один рейс.

Слайд 11

Выводы Мне удалось достигнуть поставленной цели .Я изучил различные летательные аппараты. И научился их различать. Люди изобретали летательные аппараты, которые постепенно становились сложнее, надежнее и удобнее . Летательных аппаратов очень много . И назначение у них разное.

Слайд 12

Литература Энциклопедия для детей- «Обо всем на свете» en.wikipedia.org/wiki/ Gossamer_Albatross www.luxavia.ru www.armyromantic.ru www.prikol.ru/2010/07/08/pervyj-v-mire-aeroplan-na-solnechnyax-14-foto/ .

В полный рост

В 1930 году в городе Сан-Франциско американский инженер немецкого происхождения Шредер построил один из самых известных на сегодняшний день цикложиров — одномоторный самолет S-1 с мотором «Гендерсон». В отличие от своих предшественников, Шредер понял, что обеспечить подъемную силу с помощью небольших роторов непросто, и сохранил своему самолету обычные крылья. «Цикложирная» составляющая представляла собой два «циклоидных пропеллера», напоминающих все те же пароходные колеса. На испытаниях S-1 показал себя лучше прочих: он сумел оторвать переднее шасси от земли, приподняв нос. Большего Шредеру добиться не удалось.

Cyclogyro (США, 1930). Гребной винт, приводивший в движение созданный в Сан-Франциско самолет, получил название «циклоидный пропеллер». Но, несмотря даже на наличие крыльев, Cyclogyro от земли не оторвался…

Гитлеровская Германия тоже не стояла в стороне от оригинальной идеи. В 1933 году инженер Адольф Рорбах спроектировал цикложир собственной конструкции с трехлопастными роторами длиной 4,4 м. Самолет с максимальным взлетным весом 950 кг теоретически мог подниматься на высоту 4500 м и летать со скоростью 200 км/ч на расстояния до 400 км. Вертикальный взлет, высокая маневренность — все говорило в пользу разработки Рорбаха. Инженер предложил свой проект активно развивающимся люфтваффе, но получил отказ. В том же году американский инженер Хэвиленд Плат запатентовал в США цикложир, подозрительно напоминающий по внешнему виду машину Рорбаха. Но и его разработка осталась лежать под сукном.

Как ни странно, спустя много лет NASA извлекло из дальнего ящика патент Рорбаха (который к тому времени уже давно скончался, причем в Америке) и провело дополнительные расчеты с помощью современных компьютеров. Рорбах не ошибся ни в одной цифре — все было правильно. В связи с этим NASA серьезно рассматривало проект разработки ротоплана, но в итоге пожалело средств.

По сути своей Fanwing — это прямой наследник цикложиров, только нормально летающий. Помимо Пиблса концепцию крыла-вентилятора разрабатывает и еще одна компания, находящаяся в ведении NASA, — Propulsive Wing. Крыло самолета подобного типа довольно «толстое», а там, где у обычного летательного аппарата расположены лонжероны, у Propulsive Wing находится ротор-вентилятор. Он засасывает воздух, обтекающий верхнюю плоскость, и выпускает его через отверстие в задней оконечности крыла, таким образом создавая дополнительную подъемную силу за счет разрежения на верхней плоскости и дополнительную тягу за счет реактивного эффекта. На сегодняшний день компания проводит регулярные испытания действующих моделей Propulsive Wing. Летают небольшие самолеты вполне успешно, дело за малым — осталось лишь построить полноразмерную машину.


С этим читают