Avioane și elicoptere, echipamente și echipamente ale acestora
Principiul de zbor al unui avion și al unui elicopter
Fiecare corp care se mișcă în aer continuu simte din partea lui din urmă opoziția față de mișcarea sa. Prin urmare, pentru a avansa corpul, este necesar să depășim rezistența, să exercităm o anumită forță. Rezistența de rezistență a aerului întâlnită de corpul care se deplasează în el este direct proporțională cu densitatea aerului, zona corpului, pătratul vitezei de mișcare și depinde de forma corpului, de netezirea și poziția sa în fluxul de aer.
Pe baza acestei legi fundamentale a aerodinamicii, se poate constata că dacă corpurile de diferite forme și dimensiuni plasate în medii diferite au aceeași forță, viteza de avansare a acestora va fi diferită.
În cazul în care debitul de aer este de a pune corpul de diferite forme - corpul placă cu forme unghiulare și corp în formă de picătură, se pare că este mai mare diferența de presiune în față și în spatele lor, cu atât mai mare zona de turbulențe, mai mică decât viteza de avans a corpurilor în aer și mai mult forța de rezistență. Această forță, îndreptată direct împotriva mișcării corpurilor, se numește forța rezistenței frontale sau a rezistenței frontale.
Când curge în jurul unui corp cu forme unghiulare, curgerea este mai lentă decât în cazul curgerii deasupra plăcii, în consecință, regiunea de presiune redusă și tracțiune sunt mai mici (figura 1).
Dacă fluxul de aer introdus corp în formă de picături având o formă aerodinamică mai bună, presiunea din față și din spate a corpului va fi neglijabil, deoarece curenții de aer curge în jurul ei strâns și aproape că nu formează vârtejuri. În prezența unor astfel de corpuri, este necesară cea mai mică forță pentru a depăși tracțiunea. Din cele de mai sus, devine clar faptul că, în domeniul aviației sunt corp elegant esențiale, creând posibilă rezistență scăzută și nu provoacă turbulențe. Pentru asemenea organisme înainte
corpurile în formă de picătură și aripi sunt toate. Aripile unui avion sunt părțile principale ale acestuia. Ele creează un lift și fac posibilă zborul.
Să luăm în considerare în general cauzele creșterii forței de ridicare (figura 2). Lăsați aripa să se miște în aer sub un unghi de atac. Particulele de aer, lovind aripa zburătoare, vor înfrunta atât suprafața superioară, convexă, cât și cea inferioară, plană sau ușor concavă. În același timp, scurgerile curgând deasupra aripii de sus, trebuie să meargă mult mai mult decât se scurge, curgând în jurul aripii de dedesubt. Aceasta înseamnă că fluxurile superioare se vor mișca cu o viteză mai mare decât cele mai joase.
Din legea lui Bernoulli rezultă că cu cât este mai mare viteza fluxului, cu atât este mai mică presiunea din ea. Prin urmare, mai puțină presiune este creată deasupra aripii decât sub aripă. Ca urmare a diferenței de presiune, aripa, pe de o parte, este, ca atare, aspirată de o presiune redusă și, pe de altă parte, este susținută de o presiune mărită. Ca urmare, se produce și o forță de ridicare, care acționează de jos în sus și direcționată perpendicular pe fluxul de aer. Pe această proprietate a aripii, zborul unui avion și al unui elicopter se bazează pe un aparat mai greu decât aerul.
Forța de ridicare a unui avion apare numai dacă se mișcă la o viteză suficientă. Pentru ca avionul să iasă de pe sol, ridicarea aripii sale ar trebui să fie mai mare decât greutatea avionului.
Pentru ca un avion să se deplaseze în aer cu o anumită viteză, acesta trebuie să depășească întotdeauna rezistența la aer și în timpul decolării în timpul decolării, roțile se freacă de asemenea de pământ. Forța care depășește rezistența aerului și dă viteza aeronavei este forța de propulsie a elicei rotite de motor.
Printre părțile principale ale aeronavei se află aripile, corpul, organele de stabilitate și control, corpurile de mișcare și aterizare, grupul condus de elice (figura 3).
Aripile sunt una dintre cele mai importante părți ale aeronavei. Forma planului și în secțiune transversală, precum și mărimea aripilor depind de calitățile de zbor ale aeronavei.
Un avion de tip monoplan are o aripă, iar un tip de biplan are două aripi. Aripile superioare și inferioare sunt conectate prin posturi. La aripile superioare și inferioare atârnate pe balamale. În ceea ce privește aripa unui avion cu un eleron, acesta are adesea o formă dreptunghiulară cu rotunjirea eliptică a capetelor.
Corpul aeronavei (fuselajul) reprezintă partea principală a proiectului, cu care sunt conectate aripile centrale, aripile, instalarea motorului, ansamblul de aterizare și ansamblul coada. În plus, servește pentru a acomoda încărcătura utilă a aeronavei (pasageri, mărfuri etc.).
Corpurile de stabilitate și de control al aeronavei constau din elicoptere și aripioare de coadă.
Aileronii fac parte din aripă și sunt aripi mobile mici situate la capetele aripilor avionului. Eileronii servesc la menținerea stabilității transversale a avionului și la înclinarea acestuia în timpul virajelor în jurul axei longitudinale.
Coada aeronavei este formată din zboruri orizontale și verticale. Cu ajutorul lor, aeronava păstrează stabilitatea longitudinală în aer, crește, scade și modifică direcția de zbor.
Perioada orizontală constă dintr-un stabilizator - o parte fixă care asigură aeronavei cu stabilitate longitudinală în zbor (în direcția verticală) și o cârlig de înălțime a părții mobile. Acestea sunt comenzile aeronavei în planul vertical și servesc la aducerea în sus sau în jos.
fin coadă verticală include, conectată ferm partea posterioară a fuselajului și care servește pentru a conferi stabilitate la zborul aeronavei (direcția orizontală), partea mobilă - a cârmei, o stabilitate direcțională de organe și de manipulare. Cu ajutorul acestuia puteți schimba direcția de zbor a aeronavei spre dreapta și spre stânga, adică în plan orizontal.
Corpurile de deplasare și aterizare sunt un șasiu cu o roată din spate sau o roată din față. Șasiul aeronavei este un mecanism de aterizare necesar pentru decolări în decolare, atenuarea impactului la aterizare și îmbunătățirea controlabilității la trecerea pe teren. În condiții de iarnă, pentru a proteja de îngroparea în zăpadă, este instalat un coș de schi (schior).
Aeronavele de aterizare au loc pe trei puncte, de exemplu, pe două roți din față și o coadă.
Controlul aeronavei se efectuează prin intermediul ascensoarelor, cârmei și principala cerință eleronului aeronavei în timpul zborului, este stabilitatea și controlabilitatea în raport cu cele trei axe (Figura 4.) care trece prin centrul de greutate al aeronavei - longitudinal HH1 axă transversală MA1 și axa verticală axa ZZ1, perpendicular pe aceste axe. Controlabilitatea aeronavei în jurul axei longitudinale se realizează prin eileron, axa transversală de către cârligele înălțimii și axa verticală de către cârma. Pentru a controla aeronava servesc ca pedale de volan și picior. Volanul se conectează cu cârligele și eleronele de ridicare și cu pedalele de picior - cu cârma și o roată din spate. Atunci când volanul se abate spre stânga, elelele aripilor stânga se ridică și cilindrii din aripile drepte coboară; astfel avionul primește banca stângă. Când luați cârma pe tine, ascensorul se ridică și avionul urcă. Când volanul este alimentat din aeronavă, aeronava va coborî.
Direcția de direcție este realizată prin apăsarea pedalei. De exemplu, când apăsați piciorul drept, volanul se va întoarce spre dreapta și avionul se va întoarce spre dreapta.
Grupul de motoare al elicei constă dintr-un motor, un șurub de aer, un cadru pentru motor, un sistem de alimentare cu benzină și ulei și un control al motorului. Șurubul de aer al avionului are mai multe lame de rotație dreaptă (în sensul acelor de ceasornic).
Aeronavele aplicate și cerințele acestora
Pentru aeronavele utilizate pentru fotografierea aeriană a pădurilor și în silvicultură, sunt stabilite cerințe diferite.
În silvicultura pentru protecția pădurilor de incendii, stingerea lor, aerotaxarea pădurilor, controlul chimic al aerului de insecte dăunătoare și alte lucrări, aeronavele Yak-12 și AN-2 au fost cele mai utilizate. PO-2 a fost întreruptă.
Yak-12 este un monoplan, cu o cabină închisă dar bine lustruită, găzduind patru persoane, inclusiv pilotul. Este convenabil pentru observații aerovișcolare, are o imagine de ansamblu bună și o viteză mică de zbor - 90-150 km / h. Fotografiile aeriene pe scară largă și pe scară medie sunt posibile numai în scopuri forestiere, sub rezerva unor cerințe scăzute pentru respectarea strictă a altitudinii de zbor și a unghiului de înclinare a fotografiilor aeriene.
Aeronava AN-2 este utilizată pe scară largă pentru protecția aviației împotriva pădurilor de la incendii, stingerea lor, combaterea aviației chimice cu insectele dăunătoare, transportul persoanelor și mărfurilor, precum și pentru fotografierea aeriană. În cabină, două camere aeriene, echipamente speciale pentru ele, sunt plasate în mod liber, inclusiv un radio altimetru, un stetoscop și alte instrumente și un echipaj de până la 6 persoane. Acest lucru permite observații aerodinamice simultane ale zonelor forestiere. Cu o bună stabilitate în aer, viteza de croazieră de 130-210 km / h este potrivită pentru fotografiile aeriene medii și mari. Revizuirea lui pentru observațiile aerovisual este mai rea decât cea a lui Yak-12.
Aeronave LI-2 și IL-12 sunt echipate cu pilotarea cele mai sofisticate si dispozitive aeronautice au o capacitate mare de încărcare și viteza de zbor (230-400 km / h), înălțimea practică de zbor până la 5000 m, ceea ce le face potrivite pentru mediu la scară mică și aeriene.
Printre cerințele specifice pentru aeronavele de fotografie aeriană se numără:
1. Necesitatea de a avea cabina corespunzătoare dimensionată pentru camere aeriene și toate echipamentele pentru ei (radioaltimetre, instrumente statoscope și control) și de a crea posibilitatea unui control în zbor și defecte minore corecte.
2. Posibilitatea unei viziuni bune pentru transportatorul aerian înainte, lateral și în jos.
3. Abilitatea de a obține rapid altitudine la 6000 m, au o viteză de croazieră de până la 350 km / h, au o rezervă de combustibil pentru 6-8 ore de zbor.
4. La un anumit mod de zbor orizontal, aeronava trebuie să aibă o bună stabilitate longitudinală, transversală și liniară pentru a îndeplini cerințele impuse calității geometrice a imaginii fotografică a terenului.
Pentru serviciul aviației forestiere trebuie să aibă aeronave ca un tip de lumină, potrivit pentru observații aeriene, cu o gamă largă de viteză - 80 - 200 km / h care să permită să facă zboară la joasă altitudine și aeronave grele, cu o capacitate de încărcare de mai multe tone, capabile să transporte sarcini , lucrători, parașutiști, mecanisme diferite și în același timp potrivite pentru aterizare și decolare din zonele mici.
Un elicopter este un vehicul aerian mai greu decât aerul. Numele său străin este "helicopter", derivat din cuvintele grecești h # 233; licos (șurub) și pteron (aripă), adică rotorwing. Numele rusesc "elicopter" indică caracteristica principală a acestui avion - "zbor vertical".
Elicopterul poate decola vertical, direct de pe scaun, și poate sta și în picioare, fără a alerga. În aer, se poate deplasa în orice direcție, se poate atârna imobile atât deasupra baldachinului pădurii, cât și la o altitudine de câteva sute de metri. Elicopterul poate ateriza pe defrișarea pădurii, mlaștinii TREELESS uscat și t. Vitezele D. decolare și aterizare, și o lungime a căii de rulare egală cu zero, astfel încât elicopterul nu are nevoie de aerodromurile speciale, este reprezentativ pentru aeronave necesită un aerodrom. Elicopterul are o gamă largă de viteze - de la 0 la 150-200 km / h. Datorită acestor proprietăți, este un mijloc indispensabil de comunicare și de transport, pentru a efectua diferite sarcini în studiul de locuri inaccesibile în condițiile Outback din Nord și Siberia.
Principalele părți ale elicopterului sunt; șurubul de transport, caroseria, motorul, transmisia, sistemul de control al elicopterelor, șurubul și șasiul de direcție (coada) (figura 5).
Rotorul elicopterului joacă rolul unei aripi. Este condus de un motor și servește pentru a crea un lift și o tracțiune. În plus, rotorul principal este unitatea de comandă a elicopterului. Elicopterele utilizează șuruburi cu rotor cu trei sau patru lame lungi și înguste (cu diametrul de 15-20 litri sau mai mult). Lamele rotorului se pot roti în jurul axei lor în articulația axială.
Mișcarea verticală a elicopterului este controlată prin modificarea vitezei rotorului sau a unghiului lamelor. Cu o creștere a vitezei de rotire a șurubului sau a unghiului de instalare a lamelor, forța de ridicare crește și elicopterul se ridică. Dacă șuruburile coboară sau unghiul de instalare scade, forța de ridicare scade și elicopterul scade. Când ascensorul este pe deplin echilibrat de greutatea de zbor a elicopterului, acesta "atârnă" în aer, fără să coboare sau să se ridice. Imediat ce forța de ridicare depășește greutatea elicopterului, se ridică. Rotirea, șurubul de transport are tendința de a întoarce elicopterul în direcția opusă rotirii șurubului, adică este creat un cuplu reactiv. Pentru a le echilibra, este folosit un șurub de direcție, care, atunci când este rotit, creează tracțiune și contracarează torsiunea.
Corpul elicopterului îndeplinește aceleași funcții ca și aeronava. El leagă toate părțile împreună. Acesta găzduiește motorul, sistemul de control, echipamentul special, mecanismul de transmisie, cabina de pilotaj și încărcătura.
Centrale electrice și transmisie. Elicopterele moderne folosesc motoare conventionale cu ardere internă cu răcire cu aer, turbine de gaze de aviație și motoare turbojet.
Pentru a transfera puterea motorului pe rotorul purtător și coada, se folosește un mecanism special numit transmisie.
Controlul, de exemplu, un elicopter cu un singur șurub, constă în trei sisteme; controlul rotorului, controlul șurubului de direcție și controlul gazului motorului.
Rotorul este controlat de un buton conventional de control al aeronavei, folosind o mașină de înclinare și o pârghie pas-gaz. Controlarea șurubului de direcție este efectuată cu pedalele de picior obișnuite. Motorul este controlat de aceeași manetă "pas-gaz", controlată de rotor.
Pârghia "pas-gaz" este numită astfel încât atunci când se mișcă, pasul elicei și puterea motorului (gaz) se schimbă simultan. De exemplu, atunci când pârghia "pas-gaz" se deplasează în jos, unghiurile de reglare sau înclinația lamei rotorului principal vor scădea, iar puterea motorului va scădea și ea. În consecință, elicopterul va începe să scadă.
Șurubul de coadă este instalat numai pe elicoptere cu un singur rotor. Echilibrează cuplul reactiv al rotorului principal și face controlul căii, adică se utilizează pentru a face o rotire.
Șasiul servește pentru a respinge posibilele impacturi, șocuri în timpul aterizării și sprijin în timpul parcării. Șasiul poate fi rotit, plutiți și alunecați.
Elicopterele ușoare au de obicei trei roți, iar pe elicoptere grele există patru roți.
Elicopterele diferă în ceea ce privește numărul de rotoare, locația lor, modul de antrenare a rotației. În conformitate cu aceste caracteristici sunt elicopter cu un singur rotor cu un rotor coadă, cu două rotoare, dispuse coaxial cu două șuruburi distanțate longitudinal, cu două rotoare dispuse transversal, acționat cu jet de rotor și colab. (Fig. 6).
Cele mai obișnuite sunt elicopterele cu un singur șurub cu un șurub de direcție din proiectarea ML, Mil (MI-1, MI-4, MI-6, V-2, V-8 etc.). Ele sunt simple în design și management. Inconvenientele lor sunt o coada lunga (dimensiuni mari) si o pierdere semnificativa de putere (pana la 10%) pentru functionarea surubului de directie.
În designul coaxial al elicopterelor, ambele șuruburi sunt pe aceeași axă, una sub cealaltă. Arborele șurubului superior trece în interiorul arborelui gol al șurubului inferior. Prin rotirea rotoarelor în direcții opuse, cuplul reactiv este stins. Aceste elicoptere sunt de dimensiuni mici, cu o greutate redusă, bine controlate și manevrabile,
Dezavantajele elicopterelor coaxiale includ pierderea de putere de către rotorul inferior, care funcționează în jetul de aer aruncat de șurubul superior și dificultatea calculării la proiectare.
Această schemă creează elicoptere ușoare NI. Kamov: un singur loc KA-10, dublu KA-15 și patru locuri KA-18.
În elicopterele cu două rotoare amplasate longitudinal, un șurub este situat deasupra părții frontale a fuselajului, iar celălalt - deasupra coada. Șuruburile se rotesc în direcții opuse pentru rambursarea reciprocă a momentului reactiv. Dezavantajul este că șurubul din spate funcționează într-un mediu de aer, anterior deranjat de șurubul din față, ceea ce reduce eficiența acestuia.
Șuruburile în elicoptere cu două rotoare dispuse transversal sunt fixate pe grinzi speciale de-a lungul laturilor fuselajului. Rotirea în direcții opuse, ele creează stabilitate laterală bună.