|
Меню сайта
Статистика
|
Как выбирают размеры самолетаКак выбирают размеры самолетаЧтобы создать самолет, мало знать, как сделать крыло с достаточной подъемной силой и малым сопротивлением и каким должен быть двигатель. При постройке самолета встает множество других важнейших вопросов. Надо правильно выбрать соотношение веса машины и размеров крыла. Надо обеспечить управление самолетом — возможность изменять направление и скорость полета. Самолет в полете должен быть устойчивым, резкая перемена его положения при малейшем порыве ветра недопустима. Самолет должен быть прочным, но не слишком тяжелым. Надо, наконец, дать возможность летчикам определять направление полета и узнавать место, где пролетает самолет. Кстати, на заре авиации случалось, что летчик должен был для ориентировки снижаться и на большой скорости читать название железнодорожной станции. Одним словом, очень и очень многое надо учесть и предусмотреть конструкторам, чтобы построить самолет безопасный, экономичный и удобный для пилотирования. Широко известны имена наших авиаконструкторов А. Н. Туполева, С. В. Ильюшина, А. И. Микояна, А. С. Яковлева, О. К. Антонова, под руководством которых строятся замечательные самолеты. С чего же начинается проектирование самолета? Прежде всего надо точно определить его назначение и исходя из этого решить, каковы должны быть скорость и высота полета, какой груз поднимет самолет и какое расстояние он должен пролетать. Затем можно приступать к выбору размера самолета; главная его характеристика — площадь крыла. После взлета по мере увеличения скорости полета самолет должен уменьшать угол атаки крыла, чтобы подъемная сила оставалась равной весу (рис. 13). Аэродинамическое сопротивление самолета при этом будет постепенно уменьшаться. Минимальным оно станет при том угле атаки, который соответствует максимальному аэродинамическому качеству (этот угол атаки, как мы уже говорили, равен 3—5°). Дальнейшее увеличение скорости требует еще меньших углов атаки, но оно начнет также и увеличивать сопротивление. Конструкторы нашли выход — в этом случае можно уменьшить площадь крыла. Но тогда на каждую часть его площади придется большая часть веса машины. И теперь, чтобы оставить подъемную силу равной весу самолета, нужно вновь увеличить угол атаки. В результате аэродинамическое сопротивление опять уменьшится; оно должно быть минимальным на основной скорости полета.
Таким образом, подбирается так называемая удельная нагрузка на крыло — масса (вес) самолета, приходящаяся на 1 м2 крыла. Эта величина у сверхзвуковых самолетов достигает 8000 н/м2, у тихоходных самолетов — 1200 н/м2, а у летающих с небольшой скоростью моделей — всего несколько десятков ньютонов на квадратный метр. Необходимо учесть также, что взлетная и посадочная скорости самолета должны быть как можно меньше. А для этого в свою очередь выгодна небольшая удельная нагрузка на крыло, т. е. надо увеличить площадь крыла. И вот конструктору приходится решать вопрос, какую же площадь крыла выбрать для самолета: сделаешь небольшое крыло — придется взлетать и садиться на большой скорости; сделаешь большое крыло — нужен более мощный двигатель и самолет не будет экономичным. Ученые и инженеры стремятся уменьшить взлетно-посадочную скорость самолетов, летающих с большой скоростью. Для этого можно, например, изменять в момент посадки или взлета форму и профиль крыла. Наиболее распространенный вид такой, как ее называют, «механизации» крыла — установка закрылков. Отклонение их перед взлетом или посадкой увеличивает подъемную силу крыла и позволяет несколько уменьшить взлетно-посадочную скорость. Но все равно у современных скоростных самолетов эти скорости намного больше, чем у старых, тихоходных. Например, у широко известного тихоходного самолета ПО-2, применяемого в сельском хозяйстве, взлетно-посадочная скорость всего 60 км /час. Современные же сверхзвуковые самолеты взлетают при скорости около 300—400 км/час, а приземляются — при 200—300 км/час. Посадочная скорость в данном случае меньше потому, что самолет садится почти без горючего. На большой высоте плотность воздуха сильно уменьшается. Поэтому, чтобы крыло сохраняло свою подъемную силу, нужно увеличивать скорость полета. Летать высоко — это значит летать быстро. Максимальная высота полета, таким образом, зависит в значительной мере от скорости. Практически только на сверхзвуковых скоростях самолет может достичь высоты 20— 25 км. Для этого нужны очень мощные двигатели, тяга которых на большой высоте достаточна, чтобы создать необходимую подъемную силу. Современные сверхзвуковые самолеты с реактивными двигателями летают на высоте 20— 22 км; в специальных полетах лишь на очень короткое время они могут достигнуть 40 км. На еще большую высоту поднимаются исследовательские самолеты с ракетными двигателями. Сами они не стартуют с земли — их поднимают на 10—12 км тяжелые самолеты-матки. Ракетный двигатель включается после отделения от самолета-матки. Такой двигатель дает самолету возможность на короткое время подняться на высоту около 100 км и развить скорость около 6000 км /час. Размеры и вес самолета проектируются тем большими, чем больше груза должен он поднимать и чем дальше должен летать. У самолета-истребителя дальность полета не более 3 тыс. км. Он поднимает мало груза и поэтому весит сравнительно немного — обычно не больше 10 т. Вес дальних бомбардировщиков и больших пассажирских самолетов достигает 100 т.
|
ПОИСК
Block title
|
