Кузовной ремонт автомобиля

 Покраска в камере, полировка

 Автозапчасти на заказ

Как по другому называют большой авиационный двигатель у пассажирских самолетов


Авиа двигатели. Виды и типы двигателей для самолетов и вертолетов

 

Именно благодаря использованию авиа двигателей, прогресс развития современной авиации продолжает развиваться. Первые самолёты которые не были оснащены двигателями практически не получили своего практического применения, так как не могли перевозить более одного человека, да и значительные расстояния преодолеваемые такими воздушными судами большими никак не назовёшь.

Все авиа двигатели принято разделять на 9 основных категорий.

  1. Паровые авиа двигатели;
  2. Поршневые авиа двигатели;
  3. Атомные авиа двигатели;
  4. Ракетные авиа двигатели;
  5. Реактивные авиа двигатели;
  6. Газотурбинные авиа двигатели;
  7. Турбовинтовые авиа двигатели;
  8. Пульсирующие воздушно-реактивные двигатели;
  9. Турбовентиляторные авиа двигатели.

 

Паровые авиа двигатели

 

Паровые авиа двигатели практически не нашли своего практического применения в авиации из-за низкого КПД своей работы. Главным принципом работы парового авиационного двигателя является преобразование возвратно-поступательного движения поршней во вращательное движение винтов за счёт энергии пара.

 

 

Стоит отметить, что первоначально паровые авиа двигатели предполагалось использовать на заре авиации, когда источник пара был наиболее доступным, однако из-за массивности своей конструкции паровые двигатели не смогли поднимать воздушные суда.

 

Поршневые авиа двигатели

 

Поршневой авиа двигатель представляет собой обычный двигатель внутреннего сгорания, в котором тепловая энергия расширяемого газа превращает поступательное движение поршня во вращательное движение винта. Такие авиа двигатели нашли своё применение, и применяются и по сегодняшний день из-за простоты своего функционирования и недорогостоящего изготовления.

 

 

КПД поршневого авиационного двигателя, как правило, не превышает 55 %, однако это ничуть не смущает современных авиаконструкторов, так как у этого двигателя имеется высокая надёжность.

 

Атомные авиа двигатели

 

Первые атомные авиа двигатели начали появляться в середине минувшего века, когда начались мирные исследования атома. Основным принципом работы атомного авиационного двигателя является осуществление контролируемой цепной ядерной реакции, что позволяло выдавать огромную мощность, при сравнительно небольшом уровне затрат.

Атомные авиа двигатели практически одновременно появились и в США и в СССР, однако сама идея того, что самолёт, пусть и с весьма компактным атомным реактором на своём борту может упасть и это впоследствии приведёт к катастрофе, заставила отказаться от этой идеи.

В США атомный авиационный двигатель применялся на самолёте Convair NB-36H, а в СССР на самолётах Ту-95 и Ан-22.

 

Ракетные авиа двигатели

 

 

Первые ракетные авиа двигатели появились в начале 40 годов прошлого столетия в Германии, когда немцы всеми усилиями пытались создать быстрый самолёт, который мог бы принести им победу во Второй мировой войне. Тем не менее, стоит отметить, что наука в те годы не позволяла совершить точный расчёт некоторых параметров, поэтому проект так и не был реализован. Впоследствии ракетные авиа двигатели испытывались исключительно с возможностью их применения для разгона самолётов в стратосфере, но применимость их весьма ограничена, и потому на сегодняшний день они практически не используются.

Основным недостатком ракетного авиационного двигателя является практически полное отсутствие управляемости на высоких скоростях.

 

Реактивные авиа двигатели

 

 

Реактивные двигатели весьма распространены на сегодняшний день в авиации и авиаконструкторском деле. Принцип работы этих авиа двигателей основывается на то, что необходимая тяга для воздушного судна создаётся за счёт преобразования в кинетическую энергию реактивную струи внутренней энергии авиационного топлива.

Реактивные двигатели весьма надёжны и эффективны и потому в ближайшее время стоит ожидать их дальнейшего совершенствования и развития.

 

Газотурбинные авиа двигатели

 

 

Принцип работы газотурбинного авиационного двигателя основывается на сжатии и нагреве газа, энергия которого впоследствии преобразуется в механическую работу, заставляя вращаться газовую турбину. Первые двигатели данного класса появились в Германии ещё в начале 40-х годов прошлого века, и на сегодняшний день они по-прежнему продолжают широко применяться в военной авиации, в частности устанавливаются на самолётах Су-27, МиГ-29, F-22, F-35 и т.д.

Газотурбинные авиа двигатели весьма эффективны на сравнительно небольших скоростях перемещения воздушных судов, и потому их применение в гражданской авиации также весьма обоснованно.

 

Турбовинтовые авиа двигатели

 

 

Турбовинтовые авиа двигатели представляют собой своеобразную разновидность газотурбинный авиационных двигателей, принцип действия которых основывается на том, что энергия горячих газов преобразуется во вращение винта, а около 10% от совокупной энергии превращается в толкающую реактивную струю.

Турбовинтовые авиа двигатели имеют хороший КПД и надёжны, что делает их эффективными и применимыми в гражданской авиации на многих воздушных судах.

 

Пульсирующие воздушно-реактивные авиа двигатели

 

 

Пульсирующие воздушно-реактивные двигатели не нашли применения в современной авиации из-за неудовлетворительной своей эффективности. Главной особенностью их функционирования является то, что работают они на принципе воздушно-реактивного двигателя. С той лишь разницей, что топливо в камеру сгорания подаётся периодически, создавая своеобразные импульсы, позволяющие двигать объект в заданном направлении.

Пульсирующие воздушно-реактивные двигатели эффективны лишь при однократном своём использовании, в последующих же случаях, их использование снижает и саму надёжность и увеличивает затраты.

 

Турбовентиляторные авиа двигатели

 

 

Принцип работы турбовентиляторных авиационных двигателей сводится к тому, что подаваемый за счёт вентилятора воздух. Обеспечивает полное сгорание топлива за счёт избытка кислорода, что делает такие авиа двигатели и более эффективными и в тоже время наиболее экологически чистыми. Применяются подобные турбовентиляторные авиа двигатели как правило на крупных авиалайнерах, так как практически всегда у них имеется большая конструкция за счёт необходимости нагнетания дополнительного объёма воздуха.

Эффективность пассажирского самолета

Эффективность пассажирского самолета

Дэвис Чхоа
9 ноября 2017 г.

Представлено как курсовая работа для Ph340, Стэнфордский университет, осень 2017

Введение

Рис. 1: Аэробус A320neo в полете. это самолет сжигает на 15 процентов меньше топлива, чем старый A320 моделей.[6] (Источник: Wikimedia Commons)

Коммерческий воздушный транспорт имеет решающее значение в нашем глобализирует общество и постоянно расширяет и объединяет сети мир. Количество пассажиров коммерческих самолетов постоянно увеличилась с развитием самолетов. Используя среднюю плотность реактивного топлива при 15 ° C и тот факт, что 85 миллиардов галлонов реактивного топлива было потреблено коммерческой авиакомпанией в 2016 году, рассчитанное Масса реактивного топлива составляет примерно 259 миллионов тонн.[1,2] По состоянию на 2014 год коммерческие самолеты вносят более 700 тонн (CO 2 ) в атмосферу каждый год, что приближается к количеству использование топлива и стехиометрические преобразования. [3] С коммерческим воздухом путешествия становятся таким видным видом транспорта в прошлом несколько десятилетий, исследуя улучшения для пассажирских самолетов эффективность значительна в снижении выбросов CO 2 в атмосфера и потребление ископаемого топлива.

Повышение эффективности

Согласно историческим тенденциям в измерениях расход топлива в самолете на сиденье, современные самолеты примерно на 80% больше экономичнее, чем самолеты 1960-х годов благодаря сочетанию увеличение пассажировместимости и технологические улучшения для улучшения расход топлива. [4] Скорость повышения эффективности использования топлива была довольно Переменная на протяжении последних полувека из-за различных событий в турбодвигателях, расходе топлива и конструкции самолета.Между В 1960-х и 1980-х годах коэффициент полезного действия топлива увеличился в среднем на 3% в год, как определено Международной гражданской авиацией Расчетные показатели организации, хотя по существу не было повышение эффективности использования топлива в период с 1970 по 2000 годы. [3] Однако, как результат недавних колебаний цен на топливо и тот факт, что топливо расходы составляют значительную часть эксплуатации самолета расходы, инженеры работали над улучшением авиационного топлива эффективность.[5] Кроме того, самолеты невероятно энергоэффективны транспортные средства, как только они поднимаются в воздух. На самом деле, чем быстрее самолет умеют путешествовать, тем эффективнее они становятся. С самолета путешествовать на большие расстояния и нести ограниченное количество топлива до нуждающиеся в пополнении, инженеры работают над улучшением топлива эффективность самолета для того, чтобы летать на большие расстояния с уменьшенным количество топлива. Аэробус 320neo, показанный на рис. 1, является одним из самых последние разработки самолетов.Это требует сокращения использования топлива примерно на 15 процентов по сравнению с предыдущим предыдущим Airbus 320 модель. [6] «нео» в названии нового самолета относится к использованию новый, более экономичный двигатель, демонстрирующий пример связь между технологиями и повышением эффективности.

Один из многих методов улучшения самолетов эффективность оптимизирует конструкцию крыла. Боинг, один из крупнейших производители коммерческих самолетов, а также Национальная аэронавтика и Космическая администрация (НАСА) сотрудничает на новом самолете конструкция крыла, которая делает крылья самолета длиннее, тоньше и легче.[7] Поскольку вес самолета напрямую увеличивает количество топлива, CO 2 выбросов и денег, потраченных на полет самолета, новый дизайн крыла может значительно повысить эффективность коммерческая авиация. Исследователи, разрабатывающие новое крыло самолета дизайн предполагают, что расход топлива и выбросы CO 2 будет уменьшено по сравнению с нынешним коммерческим самолетом. [7]

Еще один менее технологичный прогресс для улучшения эффективность воздушного судна будет заключаться в оптимизации использования воздушного пространства в различных геополитические границы.Используя Европу в качестве примера, самолет в настоящее время приходится перемещаться по 40 различным зонам управления полетом, а также избегая военных и временных бесполетных зон. [4] Большое количество зоны контроля полета и ограниченные воздушные пространства вызывают много коммерческих самолет должен следовать по очень непрямым путям, путешествуя от одного пункт назначения в другой. К счастью, в настоящее время есть предложение зоны управления полетом, чтобы объединиться в единое европейское небо, позволяя самолетам лететь по максимально эффективному маршруту без проблемы пересечения нескольких воздушных пространств, уменьшения топлива потребление.[7]

с нетерпением жду

Как мир продолжает развиваться и глобализация коммерческие самолеты приобретают все большее значение для перевозить людей и грузы на большие расстояния. В следующие 20 лет ожидается, что количество эксплуатируемых воздушных судов удвоится, что означает расход топлива также удвоится. [4] Хотя коммерческий самолет прошел долгий путь с точки зрения эффективности с 1960-х годов, спрос на все более эффективные самолеты будет сохраняться.Дальше достижения во всех аспектах развития самолетов необходимы для продолжать делать коммерческие авиаперевозки более эффективными и устойчивыми для десятилетия вперед

© Дэвис Чхоа. Автор гарантирует, что работа принадлежит автору и что Стэнфордский университет не предоставил никакой информации кроме правил набора текста и ссылок. Автор грантов разрешение на копирование, распространение и показ этой работы в неизменном виде, с указанием автора, только для некоммерческих целей.Все другие права, включая коммерческие права, сохраняются за автор.

Список литературы

[1] "Информационный бюллетень: Статистика промышленности, "Международная ассоциация воздушного движения, июнь 2017.

[2] "Мир" Технические характеристики реактивного топлива, "ЭксонМобил Авиэйшн", 2008.

[3] А. Харина и Д. Резерфорд, «Тенденции топливной эффективности для новых коммерческих Реактивные самолеты: 1960–2014 годы «Международный совет по чистоте Транспорт, август 2015.

[4] "Руководство для начинающих на эффективность авиации, "Авиатранспортная группа действий, ноябрь 2010.

[5] А. Дэвис, «Самолеты Должен стать более эффективным. Вот как это сделать, "Wired, 11 июня 15.

[6] "Авиация Рамочная программа действий по климату, "Группа действий по воздушному транспорту, Сентябрь 2015.

[7] Л.С. Лэнгстон, «Включение питания Впереди "Машиностроение-CIME", 1 мая 11.

,

самолет | Определение, типы, механика и факты

Самолет, выполняющий прямолинейный и горизонтальный полет, имеет четыре силы, действующие на него. (При повороте, прыжках в воду или полете на скалолазании в игру вступают дополнительные силы.) Эти силы - подъемная сила, действующая вверх; сопротивление, тормозящее усилие сопротивления подъему и трению летательного аппарата, движущегося по воздуху; вес - влияние, которое гравитация оказывает на самолет; и тяга - сила прямого действия, создаваемая двигательной установкой (или, в случае беспилотного летательного аппарата, с использованием силы тяжести для перевода высоты в скорость).Перетаскивание и вес являются элементами, присущими любому объекту, включая самолет. Подъем и тяга - это искусственно созданные элементы, разработанные для полета самолета.

Понимание подъемной силы прежде всего требует понимания аэродинамического профиля, который представляет собой конструкцию, предназначенную для получения реакции на его поверхность от воздуха, через который он движется. Ранние аэродинамические поверхности обычно имели чуть более слегка изогнутую верхнюю поверхность и плоскую нижнюю поверхность. За прошедшие годы аэродинамические поверхности были адаптированы для удовлетворения меняющихся потребностей.К 1920-м годам аэродинамические поверхности обычно имели закругленную верхнюю поверхность, при этом наибольшая высота достигалась в первой трети хорды (ширина). Со временем верхняя и нижняя поверхности были изогнуты в большей или меньшей степени, а самая толстая часть аэродинамического профиля постепенно сместилась назад. Поскольку воздушные скорости росли, возникла потребность в очень плавном прохождении воздуха по поверхности, что было достигнуто в аэродинамическом профиле с ламинарным потоком, где изгиб был дальше, чем требовала современная практика. Сверхзвуковой самолет требовал еще более радикальных изменений формы аэродинамического профиля, при этом некоторые теряли округлость, ранее связанную с крылом, и имели форму двойного клина.

Получите эксклюзивный доступ к контенту из нашего первого издания 1768 года с вашей подпиской. Подпишитесь сегодня

Продвигаясь в воздухе, аэродинамическая поверхность крыла получает реакцию, полезную для полета, из воздуха, проходящего по его поверхности. (В полете аэродинамическая поверхность крыла обычно создает наибольшую подъемную силу, но воздушные винты, хвостовые поверхности и фюзеляж также выполняют функцию аэродинамических профилей и создают различную подъемную силу.) В 18 веке швейцарский математик Даниэль Бернулли обнаружил, что если скорость воздуха увеличивается над определенной точкой аэродинамического профиля, давление воздуха уменьшается.Воздух, протекающий по изогнутой верхней поверхности аэродинамического профиля крыла, движется быстрее, чем воздух, протекающий по нижней поверхности, уменьшая давление сверху. Более высокое давление снизу толкает (поднимает) крыло до нижней области давления. Одновременно воздух, проходящий вдоль нижней стороны крыла, отклоняется вниз, обеспечивая ньютоновскую равную и противоположную реакцию и способствуя общему подъему.

На подъем, создаваемый профилем, также влияет его «угол атаки», то есть его угол относительно ветра.Подъем и угол атаки могут быть немедленно, если грубо, продемонстрированы, держа руку в окне движущегося автомобиля. Когда рука поворачивается к ветру, ощущается большое сопротивление и возникает небольшой «подъем», поскольку за рукой имеется турбулентная область. Отношение подъема к сопротивлению низкое. Когда рука держится параллельно ветру, там намного меньше сопротивление, и генерируется умеренная сила подъема, турбулентность сглаживается, и есть лучшее отношение подъема к сопротивлению.Однако, если рука слегка повернута так, что ее передний край поднят до более высокого угла атаки, генерация подъема увеличится. Это благоприятное увеличение отношения подъема к сопротивлению создаст тенденцию к тому, что рука будет «летать» вверх и снова. Чем больше скорость, тем больше будет подъем и сопротивление. Таким образом, общая подъемная сила связана с формой аэродинамического профиля, углом атаки и скоростью, с которой крыло проходит через воздух.

Вес - это сила, которая действует против подъема.Таким образом, конструкторы пытаются сделать самолет максимально легким. Поскольку во время разработки все конструкции самолетов имеют тенденцию к увеличению массы, современные специалисты в области аэрокосмической техники имеют специалистов в области контроля веса с самого начала проектирования. Кроме того, пилоты должны контролировать общий вес, который воздушному судну разрешено перевозить (пассажирам, топливу и грузу) как по количеству, так и по местоположению. Распределение веса (то есть управление центром тяжести самолета) так же важно с точки зрения аэродинамики, как и вес перевозимого груза.

Тяга, сила прямого действия, противодействует сопротивлению, так как подъемная сила противостоит весу. Тяга получается путем ускорения массы окружающего воздуха до скорости, превышающей скорость самолета; равная и противоположная реакция для самолета, чтобы двигаться вперед. В самолетах с поршневым двигателем или турбовинтовым двигателем тяга возникает из-за движущей силы, вызванной вращением гребного винта, а остаточная тяга обеспечивается выхлопом. В реактивном двигателе тяга возникает за счет движущей силы вращающихся лопастей турбины, сжимающей воздух, которая затем расширяется за счет сгорания введенного топлива и выпускается из двигателя.В самолетах с ракетным двигателем тяга получается из равной и противоположной реакции на горение ракетного топлива. В планере высота, достигнутая механическими, орографическими или термическими методами, переводится в скорость посредством гравитации.

Постоянное противодействие толчку - это сопротивление, которое состоит из двух элементов. Паразитное сопротивление - это то, что вызвано сопротивлением формы (из-за формы), трением кожи, помехами и всеми другими элементами, которые не способствуют подъему; индуцированное сопротивление - это то, что создается в результате генерации лифта.

Паразитное сопротивление возрастает с увеличением скорости полета. Для большинства полетов желательно, чтобы все лобовое сопротивление было уменьшено до минимума, и по этой причине значительное внимание уделяется упрощению формы самолета за счет устранения как можно большего количества вызывающих сопротивление конструкций (например, ограждение кабины с навесом, втягивание шасси, использование заклепок со скрытой фиксацией, а также покраска и полировка поверхностей). Некоторые менее очевидные элементы сопротивления включают относительное расположение и площадь поверхностей фюзеляжа и крыла, двигателя и оперения; пересечение крыльев и хвостовых поверхностей; непреднамеренная утечка воздуха через конструкцию; использование избытка воздуха для охлаждения; и использование отдельных форм, которые вызывают локальное разделение воздушного потока.

Индуцированное сопротивление вызвано тем элементом воздуха, который отклонен вниз, который не является вертикальным относительно траектории полета, но немного отклонен от него назад. С увеличением угла атаки увеличивается и сопротивление; в критической точке угол атаки может стать настолько большим, что воздушный поток нарушается по верхней поверхности крыла, и подъемная сила теряется при увеличении сопротивления. Это критическое состояние называется стойлом.

Подъем, перетаскивание и сваливание зависят от формы плана крыла.Например, эллиптическое крыло, которое использовалось на истребителе Supermarine Spitfire Второй мировой войны, хотя и идеально аэродинамически в дозвуковом самолете, имеет более нежелательный характер сваливания, чем простое прямоугольное крыло.

Supermarine Spitfire Supermarine Spitfire, главный британский истребитель с 1938 года до Второй мировой войны. Квадрант / Рейс

Аэродинамика сверхзвукового полета сложна. Воздух является сжимаемым, и с увеличением скоростей и высот скорость воздушного потока, проходящего над воздушным судном, начинает превышать скорость воздушного судна в воздухе.Скорость, с которой эта сжимаемость влияет на самолет, выражается как отношение скорости самолета к скорости звука, называемой числом Маха, в честь австрийского физика Эрнста Маха. Критическое число Маха для летательного аппарата было определено как число, при котором в некоторой точке летательного аппарата воздушный поток достиг скорости звука.

При числах Маха, превышающих критическое число Маха (то есть скорости, при которых поток воздуха превышает скорость звука в локальных точках планера самолета), происходят значительные изменения в силах, давлениях и моментах, действующих на крыло и фюзеляж вызвано образованием ударных волн.Одним из наиболее важных эффектов является очень большое увеличение сопротивления, а также снижение подъемной силы. Первоначально конструкторы стремились достичь более высоких критических чисел Маха, проектируя самолеты с очень тонкими профилями аэродинамического профиля для крыла и горизонтальных поверхностей и обеспечивая максимально возможное отношение тонкости (длины к диаметру) фюзеляжа. Соотношения толщины крыла (толщина крыла, деленная на его ширину) составляли от 14 до 18 процентов на типичных самолетах периода 1940–45; в более поздних самолетах это соотношение было снижено до менее чем 5 процентов.Эти методы задержали локальный воздушный поток, достигнув 1,0 Маха, что позволило немного увеличить критические числа Маха для самолета. Независимые исследования в Германии и Соединенных Штатах показали, что достижение критического уровня Маха может быть еще более отсрочено, сместив крылья назад. Размах крыльев был чрезвычайно важен для разработки первого в мире боевого реактивного истребителя Messerschmitt Me 262 в Германии, а также для послевоенных истребителей, таких как североамериканская F-86 Sabre и советский МиГ-15. Эти истребители работали на высоких дозвуковых скоростях, но конкурентное давление развития требовало самолетов, способных работать на околозвуковых и сверхзвуковых скоростях.Мощь реактивных двигателей с форсажными форсунками делала эти скорости технически возможными, но конструкторам все еще мешал огромный рост сопротивления в трансзвуковой области. Решение заключалось в увеличении объема фюзеляжа впереди и позади крыла и уменьшении его возле крыла и хвоста, чтобы создать площадь поперечного сечения, которая почти приближалась к идеальной области для ограничения трансзвукового сопротивления. Раннее применение этого правила привело к появлению «осиного пояса», такого как у Convair F-102. В более поздних самолетах применение этого правила не столь очевидно в плане самолета.

Североамериканский авиационный истребитель F-86, вступивший в строй в 1949 году. Во время Корейской войны F-86 противостояли МиГ-15 советского производства в первом в истории крупномасштабном бою на реактивных истребителях. Музей ВВС США .

самолет | Определение, типы, механика и факты

Самолет, выполняющий прямолинейный и горизонтальный полет, имеет четыре силы, действующие на него. (При повороте, прыжках в воду или полете на скалолазании в игру вступают дополнительные силы.) Эти силы - подъемная сила, действующая вверх; сопротивление, тормозящее усилие сопротивления подъему и трению летательного аппарата, движущегося по воздуху; вес - влияние, которое гравитация оказывает на самолет; и тяга - сила прямого действия, создаваемая двигательной установкой (или, в случае беспилотного летательного аппарата, с использованием силы тяжести для перевода высоты в скорость).Перетаскивание и вес являются элементами, присущими любому объекту, включая самолет. Подъем и тяга - это искусственно созданные элементы, разработанные для полета самолета.

Понимание подъемной силы прежде всего требует понимания аэродинамического профиля, который представляет собой конструкцию, предназначенную для получения реакции на его поверхность от воздуха, через который он движется. Ранние аэродинамические поверхности обычно имели чуть более слегка изогнутую верхнюю поверхность и плоскую нижнюю поверхность. За прошедшие годы аэродинамические поверхности были адаптированы для удовлетворения меняющихся потребностей.К 1920-м годам аэродинамические поверхности обычно имели закругленную верхнюю поверхность, при этом наибольшая высота достигалась в первой трети хорды (ширина). Со временем верхняя и нижняя поверхности были изогнуты в большей или меньшей степени, а самая толстая часть аэродинамического профиля постепенно сместилась назад. Поскольку воздушные скорости росли, возникла потребность в очень плавном прохождении воздуха по поверхности, что было достигнуто в аэродинамическом профиле с ламинарным потоком, где изгиб был дальше, чем требовала современная практика. Сверхзвуковой самолет требовал еще более радикальных изменений формы аэродинамического профиля, при этом некоторые теряли округлость, ранее связанную с крылом, и имели форму двойного клина.

Получите эксклюзивный доступ к контенту из нашего первого издания 1768 года с вашей подпиской. Подпишитесь сегодня

Продвигаясь в воздухе, аэродинамическая поверхность крыла получает реакцию, полезную для полета, из воздуха, проходящего по его поверхности. (В полете аэродинамическая поверхность крыла обычно создает наибольшую подъемную силу, но воздушные винты, хвостовые поверхности и фюзеляж также выполняют функцию аэродинамических профилей и создают различную подъемную силу.) В 18 веке швейцарский математик Даниэль Бернулли обнаружил, что если скорость воздуха увеличивается над определенной точкой аэродинамического профиля, давление воздуха уменьшается.Воздух, протекающий по изогнутой верхней поверхности аэродинамического профиля крыла, движется быстрее, чем воздух, протекающий по нижней поверхности, уменьшая давление сверху. Более высокое давление снизу толкает (поднимает) крыло до нижней области давления. Одновременно воздух, проходящий вдоль нижней стороны крыла, отклоняется вниз, обеспечивая ньютоновскую равную и противоположную реакцию и способствуя общему подъему.

На подъем, создаваемый профилем, также влияет его «угол атаки», то есть его угол относительно ветра.Подъем и угол атаки могут быть немедленно, если грубо, продемонстрированы, держа руку в окне движущегося автомобиля. Когда рука поворачивается к ветру, ощущается большое сопротивление и возникает небольшой «подъем», поскольку за рукой имеется турбулентная область. Отношение подъема к сопротивлению низкое. Когда рука держится параллельно ветру, там намного меньше сопротивление, и генерируется умеренная сила подъема, турбулентность сглаживается, и есть лучшее отношение подъема к сопротивлению.Однако, если рука слегка повернута так, что ее передний край поднят до более высокого угла атаки, генерация подъема увеличится. Это благоприятное увеличение отношения подъема к сопротивлению создаст тенденцию к тому, что рука будет «летать» вверх и снова. Чем больше скорость, тем больше будет подъем и сопротивление. Таким образом, общая подъемная сила связана с формой аэродинамического профиля, углом атаки и скоростью, с которой крыло проходит через воздух.

Вес - это сила, которая действует против подъема.Таким образом, конструкторы пытаются сделать самолет максимально легким. Поскольку во время разработки все конструкции самолетов имеют тенденцию к увеличению массы, современные специалисты в области аэрокосмической техники имеют специалистов в области контроля веса с самого начала проектирования. Кроме того, пилоты должны контролировать общий вес, который воздушному судну разрешено перевозить (пассажирам, топливу и грузу) как по количеству, так и по местоположению. Распределение веса (то есть управление центром тяжести самолета) так же важно с точки зрения аэродинамики, как и вес перевозимого груза.

Тяга, сила прямого действия, противодействует сопротивлению, так как подъемная сила противостоит весу. Тяга получается путем ускорения массы окружающего воздуха до скорости, превышающей скорость самолета; равная и противоположная реакция для самолета, чтобы двигаться вперед. В самолетах с поршневым двигателем или турбовинтовым двигателем тяга возникает из-за движущей силы, вызванной вращением гребного винта, а остаточная тяга обеспечивается выхлопом. В реактивном двигателе тяга возникает за счет движущей силы вращающихся лопастей турбины, сжимающей воздух, которая затем расширяется за счет сгорания введенного топлива и выпускается из двигателя.В самолетах с ракетным двигателем тяга получается из равной и противоположной реакции на горение ракетного топлива. В планере высота, достигнутая механическими, орографическими или термическими методами, переводится в скорость посредством гравитации.

Постоянное противодействие толчку - это сопротивление, которое состоит из двух элементов. Паразитное сопротивление - это то, что вызвано сопротивлением формы (из-за формы), трением кожи, помехами и всеми другими элементами, которые не способствуют подъему; индуцированное сопротивление - это то, что создается в результате генерации лифта.

Паразитное сопротивление возрастает с увеличением скорости полета. Для большинства полетов желательно, чтобы все лобовое сопротивление было уменьшено до минимума, и по этой причине значительное внимание уделяется упрощению формы самолета за счет устранения как можно большего количества вызывающих сопротивление конструкций (например, ограждение кабины с навесом, втягивание шасси, использование заклепок со скрытой фиксацией, а также покраска и полировка поверхностей). Некоторые менее очевидные элементы сопротивления включают относительное расположение и площадь поверхностей фюзеляжа и крыла, двигателя и оперения; пересечение крыльев и хвостовых поверхностей; непреднамеренная утечка воздуха через конструкцию; использование избытка воздуха для охлаждения; и использование отдельных форм, которые вызывают локальное разделение воздушного потока.

Индуцированное сопротивление вызвано тем элементом воздуха, который отклонен вниз, который не является вертикальным относительно траектории полета, но немного отклонен от него назад. С увеличением угла атаки увеличивается и сопротивление; в критической точке угол атаки может стать настолько большим, что воздушный поток нарушается по верхней поверхности крыла, и подъемная сила теряется при увеличении сопротивления. Это критическое состояние называется стойлом.

Подъем, перетаскивание и сваливание зависят от формы плана крыла.Например, эллиптическое крыло, которое использовалось на истребителе Supermarine Spitfire Второй мировой войны, хотя и идеально аэродинамически в дозвуковом самолете, имеет более нежелательный характер сваливания, чем простое прямоугольное крыло.

Supermarine Spitfire Supermarine Spitfire, главный британский истребитель с 1938 года до Второй мировой войны. Квадрант / Рейс

Аэродинамика сверхзвукового полета сложна. Воздух является сжимаемым, и с увеличением скоростей и высот скорость воздушного потока, проходящего над воздушным судном, начинает превышать скорость воздушного судна в воздухе.Скорость, с которой эта сжимаемость влияет на самолет, выражается как отношение скорости самолета к скорости звука, называемой числом Маха, в честь австрийского физика Эрнста Маха. Критическое число Маха для летательного аппарата было определено как число, при котором в некоторой точке летательного аппарата воздушный поток достиг скорости звука.

При числах Маха, превышающих критическое число Маха (то есть скорости, при которых поток воздуха превышает скорость звука в локальных точках планера самолета), происходят значительные изменения в силах, давлениях и моментах, действующих на крыло и фюзеляж вызвано образованием ударных волн.Одним из наиболее важных эффектов является очень большое увеличение сопротивления, а также снижение подъемной силы. Первоначально конструкторы стремились достичь более высоких критических чисел Маха, проектируя самолеты с очень тонкими профилями аэродинамического профиля для крыла и горизонтальных поверхностей и обеспечивая максимально возможное отношение тонкости (длины к диаметру) фюзеляжа. Соотношения толщины крыла (толщина крыла, деленная на его ширину) составляли от 14 до 18 процентов на типичных самолетах периода 1940–45; в более поздних самолетах это соотношение было снижено до менее чем 5 процентов.Эти методы задержали локальный воздушный поток, достигнув 1,0 Маха, что позволило немного увеличить критические числа Маха для самолета. Независимые исследования в Германии и Соединенных Штатах показали, что достижение критического уровня Маха может быть еще более отсрочено, сместив крылья назад. Размах крыльев был чрезвычайно важен для разработки первого в мире боевого реактивного истребителя Messerschmitt Me 262 в Германии, а также для послевоенных истребителей, таких как североамериканская F-86 Sabre и советский МиГ-15. Эти истребители работали на высоких дозвуковых скоростях, но конкурентное давление развития требовало самолетов, способных работать на околозвуковых и сверхзвуковых скоростях.Мощь реактивных двигателей с форсажными форсунками делала эти скорости технически возможными, но конструкторам все еще мешал огромный рост сопротивления в трансзвуковой области. Решение заключалось в увеличении объема фюзеляжа впереди и позади крыла и уменьшении его возле крыла и хвоста, чтобы создать площадь поперечного сечения, которая почти приближалась к идеальной области для ограничения трансзвукового сопротивления. Раннее применение этого правила привело к появлению «осиного пояса», такого как у Convair F-102. В более поздних самолетах применение этого правила не столь очевидно в плане самолета.

Североамериканский авиационный истребитель F-86, вступивший в строй в 1949 году. Во время Корейской войны F-86 противостояли МиГ-15 советского производства в первом в истории крупномасштабном бою на реактивных истребителях. Музей ВВС США .

Смотрите также


avtovalik.ru © 2013-2020
Карта сайта, XML.