|
|
Большая Советская Энциклопедия (цитаты)
|
|
|
|
|
Летательный аппарат | Летательный аппарат (далее Л), устройство для управляемого полета в атмосфере планеты или космическом пространстве. Полет Л представляет собой движение над твердой и жидкой поверхностью планеты или в межпланетном пространстве. Л используются для перевозки людей и грузов, выполнения с.-х., строительных и др. работ, для ведения научных исследований и в военных целях. Различают атмосферные и космические Л Атмосферные Л делятся, в свою очередь, на 2 класса: аппараты тяжелее воздуха и аппараты легче воздуха.
Силы, действующие на Л На Л действует притяжение планеты и др. небесных тел, а при полете в атмосфере - также и сопротивление среды. Действие этих сил преодолевается с помощью подъемной силы и силы тяги. Подъемная сила и сила тяги используются также для управления Л, т. е. для изменения величины и направления скорости полета и положения Л в пространстве.
При создании подъемной силы используются следующие принципы: аэростатический, аэродинамический и газодинамический. Аэростатическая сила, или архимедова сила, образуется из-за разности плотностей газа, заполняющего оболочку аппарата, и атмосферного газа (рис. 1а, 1б,) и приложена к внешней поверхности Л (см. Архимеда закон). Она направлена вертикально вверх. Аэродинамическая сила также приложена к внешней поверхности Л (см. Аэродинамические сила и момент). Образуется из-за перепада давления на поверхности Л при несимметричном обтекании его газообразной средой атмосферы (рис. 2а, 2б, 2в, 2г). Составляющая аэродинамической силы, перпендикулярная направлению полета, образует подъемную силу, а составляющая, параллельная скорости полета и направленная назад, - аэродинамическое сопротивление (лобовое сопротивление). Отношение подъемной силы к силе лобового сопротивления называется аэродинамическим качеством. В газодинамическом принципе создания подъемной силы используется давление газа, действующего на внутреннюю поверхность реактивного двигателя (рис. 3а, 3б).
Сила тяги, создаваемой воздушным винтом или реактивным двигателем, численно равна приращению количества движения рабочего вещества, отбрасываемого ими. Винт приводится во вращение двигателем (поршневым или газотурбинным). Реактивные двигатели делятся на воздушно-реактивные и ракетные. При создании тяги с помощью винта и воздушно-реактивного двигателя в качестве рабочего вещества используется атмосферный газ (воздух). Рабочее вещество для ракетного двигателя транспортируется на самом Л, поэтому ракетный двигатель можно применять как на атмосферных, так и на космических Л Если направление силы, создаваемой винтом или реактивным двигателем, наклонено к направлению полета, то эту силу можно разложить на две составляющие. Составляющую, перпендикулярную направлению полета, можно рассматривать как подъемную силу, а составляющую, параллельную направлению полета, - как тягу. Создание тяги и подъемной силы связано с затратами энергии. Источником энергии может быть или ядерное горючее, запасенное на борту Л На космическом Л возможно также использование солнечной энергии.
Обычно полет Л состоит из 3 основных этапов: взлет (разбег, набор высоты), установившийся полет (полет с приблизительно постоянной скоростью), посадка (торможение, спуск до соприкосновения с поверхностью планеты, пробег). Некоторые этапы полета могут отсутствовать или принимать специфическую форму. Для разбега Л при взлете обычно используется тяга двигателя, установленного на нем. Взлет Л может осуществляться также и с помощью дополнительных устройств вне Л (катапульт и т.п. средств). На втором этапе, при установившемся прямолинейном полете, равнодействующая всех сил, приложенных к Л, равна нулю. На третьем этапе полета скорость постепенно уменьшается до небольшой величины, обеспечивающей безопасную посадку. Для этого необходима сила, почти уравновешивающая силу притяжения, и сила, тормозящая движение по горизонтали.
Л легче воздуха (аэростат, дирижабль и др.). Подъемная сила аппаратов этого класса имеет аэростатическую природу (см. Воздухоплавание). Аэростат развивает лишь подъемную силу, горизонтальное перемещение его происходит под действием ветра. Управление аэростатом сводится к изменению высоты полета путем изменения его массы и объема. Дирижабль имеет воздушные винты, создающие тягу и приводимые во вращение двигателями. Кроме средств управления, применяемых на аэростате, на дирижабле используются аэродинамические органы управления.
Л тяжелее воздуха (самолет, планер, вертолет, винтокрыл и др.). Подъемная сила аппаратов этого класса имеет преимущественно аэродинамическую природу. В некоторых случаях используется также газодинамический принцип создания подъемной силы. Наиболее распространенным Л тяжелее воздуха является самолет. Его подъемная сила создается в основном крылом. Значительно меньшая доля приходится на подъемную силу фюзеляжа и оперения. Рассматриваются проекты самолетов для полетов при гиперзвуковых скоростях, у которых подъемная сила образуется в основном корпусом. Тяга самолета создается с помощью поршневого, газотурбинного или воздушно-реактивного двигателя. Ракетный двигатель используется на самолете редко (обычно в качестве ускорителя). На перспективном гиперзвуковом самолете возможно применение ракетного двигателя как основного средства создания тяги. Для управления самолетом используются аэродинамические органы (рули высоты и направления, элероны и др.), а также регулирование тяги.
Подъемная сила крыла изменяется приблизительно пропорционально квадрату скорости полета. При малых скоростях подъемной силы крыльев недостаточно для отрыва самолета от поверхности Земли. Для каждого самолета существует минимальная скорость, при которой подъемная сила крыльев равна весу самолета. Поэтому при взлете необходим разбег для достижения ее, а при посадке - пробег, чтобы погасить ее до нуля. Это приводит к необходимости создания аэродромов со взлетно-посадочными полосами. Уменьшение минимальной скорости и соответствующее сокращение длины разбега и пробега самолета достигается увеличением подъемной силы крыльев посредством их механизации (см. Механизация крыла), сдува пограничного слоя с крыла, обдува крыла струями от винтов и др. способами.
Подъемная сила может быть создана и на неподвижном Л Для этого его крылья должны двигаться относительно корпуса Л Известны проекты Л с машущими и колеблющимися крыльями (см. Орнитоптер). Применение нашел вертолет - Л с несущим винтом, который можно рассматривать как систему крыльев, вращающихся в плоскости, близкой к горизонтальной. Наклоном плоскости вращения несущего винта к направлению полета создается не только подъемная сила, но и тяга. У винтокрыла подъемная сила создается одновременно несущим винтом и крылом, а тяга - тянущим и несущим винтами. Существуют самолеты с винтами, плоскость вращения которых может изменяться от вертикальной до горизонтальной. Такие самолеты могут совершать вертикальные взлет и посадку. Использование газодинамического принципа создания подъемной силы позволяет и реактивному самолету летать с малыми скоростями и даже "висеть", совершать вертикальные или укороченные взлет и посадку. Это достигается отклонением вниз струи реактивного двигателя посредством поворотных сопл либо использованием специальных вертикально установленных двигателей.
Космические Л (автоматическая межпланетная станция, искусственный спутник Земли, космический корабль и др.). Из-за большого своеобразия различных этапов космического полета и для уменьшения массы космического Л делается составным. Он состоит обычно из следующих автономных частей: стартовой ракеты, орбитального или межпланетного корабля, аппарата, спускаемого на поверхность планеты. Стартовая ракета разгоняет Л до скорости, равной или превосходящей орбитальную. Управление ракетой осуществляется изменением значения и направления действия тяги ракетных двигателей, а при наличии на планете атмосферы - также посредством аэродинамических рулей. Орбитальным и межпланетным кораблями управляют с помощью ракетных двигателей. При дальних межпланетных перелетах ракетный двигатель целесообразно применять также для дополнительного разгона межпланетного корабля с целью уменьшения продолжительности перелета. Эффективность использования рабочего вещества в двигателе тем выше, чем больше скорость истечения газа из него. В ракетных двигателях поток газа разгоняют путем его нагревания за счет сжигания горючего и последующего расширения в сопле. Разрабатываются двигатели для космических Л, в которых поток газа разгоняется до более высоких скоростей, чем в ракетном двигателе (плазменный двигатель, электростатический ракетный двигатель). На окончательном этапе полета космического Л производится его торможение ракетным двигателем. Если планета лишена атмосферы, то ракетным двигателем пользуются вплоть до соприкосновения с ее поверхностью. Если же планета имеет атмосферу, то используются также аэродинамические силы. Применение подъемной силы позволяет снизить перегрузки, неблагоприятно действующие на человека. Управление Л при спуске путем изменения его подъемной силы позволяет повысить точность посадки. Рассматриваются проекты перспективных космических аппаратов, которые смогут взлетать с поверхности Земли и садиться на ее поверхность подобно самолету.
Лит. см. при статьях Авиация, Воздухоплавание и Космонавтика.
В. Я. Боровой.
|
Для поиска, наберите искомое слово (или его часть) в поле поиска
|
|
 |
 |
 |
|
