Изучение классификации самолётов. Классификация самолётов по назначению, аэродинамической схеме и конструктивным признакам

Среднеплан – самолёт, у которого крыло расположено примерно на середине высоты фюзеляжа.
Это дает следующее преимущества:
- взаимное влияние (интерференция) двух главных и самых больших частей самолёта – крыла и фюзеляжа, определяющее общее сопротивление самолёта, наименьшее и это качество дает возможность повысить скорость;
- конструктивно проще осуществлять уборку шасси в гондолы двигателей (при расположении последних в крыле) или специальные гондолы под крылом;
- внутри фюзеляжа под крылом удобно размещать отсеки для грузов.
К недостаткам самолёта со средним расположением крыла следует отнести:
- неизбежное ухудшение обзора лётчиков назад;
- необходимость пропускать продольные силовые элементы крыла через фюзеляж, что затрудняет размещение в этом месте (в средней части фюзеляжа) грузов, оборудования и пассажиров.
Высокоплан – самолёт, у которого крыло расположено в верхней части фюзеляжа.
Преимуществами высокоплана являются:
- обеспечивается очень хороший обзор нижней полусферы лётчикам и пассажирам;
- конструктивно упрощается внутри фюзеляжа пассажирские салоны и грузовые отсеки, при этом существенно расширяются возможности механизации загрузки и выгрузки крупногабаритных грузов;
- размещение двигателей высоко от поверхности взлетно-посадочной полосы уменьшает возможность попадания в них различных посторонних частиц поверхности аэродрома;
- уменьшается интерференция между крылом и фюзеляжем.
К недостаткам такой схемы относятся:
- конструктивно усложняется уборка шасси в крыло благодаря увеличению высоты стоек подкрыльных ног и утяжелению конструкции шасси;
- неизбежное увеличение высоты фюзеляжа и, следовательно, его миделя;
- усложнение обслуживания силовых установок при расположении двига­телей на крыле;
- необходимость усиления конструкции нижней части фюзеляжа (для обеспечения безопасности при посадке с убранными шасси), что приводить к утяжелению конструкции фюзеляжа;
- высокое расположение крыла затрудняет обслуживания крыла, заправки топливных и масляных баков.
В каждой из рассмотренных схем крыло, кроме узлов крепления его к центроплану и фюзеляжу, может иметь подкосы. По этому признаку монопланы разделяются на свободнонесущие и подкосные.
Свободнонесущее крыло следует рассматривать как консольную балку, а подкосное или расчалочное – как балку на двух опорах с консолью.
Изгибающие моменты при одинаковых размерах и нагрузках крыла у подкосного моноплана существенно меньше, чем у свободнонесущего.
Следовательно, при равных размерах и нагрузках подкосное крыло получается легче, чем свободнонесущее. Вместе с тем подкос создает добавочное сопротивление, поэтому подкосное крыло аэродинамически менее выгодно, чем свободнонесущее. Этим объясняется широкое применение на самолётах схем моноплана со свободнонесущим крылом.
По типу фюзеляжа самолёты разделяются на однофюзеляжные, двухбалочные с гондолой и «летающее крыло». Подавляющее большинство современных самолётов имеет один фюзеляж, в котором размещаются экипаж, пассажиры, оборудование и грузы. К фюзеляжу крепится крыло и хвостовое оперение. Фюзеляжи, которые не несут хвостовое оперение, называются гондолами. Оперение у таких самолётов поддерживается двумя балками, и самолёты при этом называют двухбалочными. Такая схема удобна для грузовых самолётов, так как в задней части гондолы можно сделать большие люки для погрузки крупногабаритных грузов.
У самолётов могут быть два фюзеляжа и может не быть фюзеляжа совсем. Самолёт без фюзеляжа называется «летающим крылом». Фюзеляж заменяет вмонтированная в крыло гондола, если масса самолёта небольшая и не удается разместить все грузы в толще крыла. Если же самолёт имеет большие размеры, то функции фюзеляжа выполняет само крыло.
Расположение оперения на самолёте в значительной степени определяет так называемую «аэродинамическую схему самолёта», зависящую от количества и взаимного расположения его несущих поверхностей. По этому признаку современные самолёты-монопланы делятся на три схемы:
- схему «нормальную» или «классическую», у которой оперение (ГО - горизонтальное оперение-стабилизатор и руль высоты, ВО - вертикальное оперение-киль и руль поворота (направления)) размещается позади крыла;
- схему с передним расположением горизонтального оперения - схему «утка»;
- схему без горизонтального оперения – схему «бесхвостка», вертикальное оперение находится на крыле или фюзеляже. Очень тяжелые бесхвостые самолёты могут быть выполнены по схеме «летающее крыло».
Наибольшее распространение получили самолёты с расположением позади крыла. Оперение может быть однокилевым, многокилевым и V-образным. Наибольшее распространение в настоящее время получило однокилевое оперение.
По типу шасси самолёты подразделяются на сухопутные, гидросамолёты и амфибии. В зависимости от условий взлёта и посадки самолёты могут иметь шасси колесное, лыжное, поплавковое – тип опорного элемента.
Шасси сухопутных самолётов бывает колесным, лыжным и гусеничным. На сухопутных самолётах наибольшее распространение получили колесные шасси.
Гидросамолёты бывают лодочные и поплавковые. У лодочных фюзеляж служит для размещения экипажа, пассажиров, грузов и оборудования, а также для взлёта с водной поверхности и посадки в нее.
У гидросамолётах поплавковой схемы для взлёта и посадки служат специальные поплавки.
Гидросамолёты, снабженные убирающимися сухопутными шасси, могут совершать взлет и посадку, как на сушу, так и на воду. Они получили название амфибий.
По типу двигателей самолёты можно разделить на поршневые, турбовинтовые и турбореактивные. У самолётов с поршневыми двигателями тяга создается с помощью воздушных винтов. К турбовинтовым относятся самолёты, у которых 80-90% тяги создают воздушные винты, а остальные 20-10% получается за счёт прямой реакции газов, истекающих из реактивного сопла. У турбореактивных самолётов тяга силовой установки образуется вследствие реакции струи газов, вытекающих из двигателя.
В гражданской авиации к самолётам с поршневыми двигателями относятся Як-18Т, Ан-2, Ил-14, с турбовинтовыми двигателями – Ил-18, Ту-114, Ан-12, Ан-24 и с турбореактивными двигателями – Ту-104, Ту-134, Ил-62, Як-40, Ту-154 и ряд других.
По числу двигателей самолёты различаются на однодвигательные (Як-18Т, Ан-2), двухдвигательные (Ту-134, Ту-204), трехдвигательные (Ту-154, Як-42), четырехдвигательные (Ил-62, Ил-76, Ил-86, Ил-96), шестидвигательные (Ан-225 «Мрия»), восмидвигательные (АНТ-20 «Максим Горький»). В настоящее время в гражданской авиации распространены первые четыре типа. Постановка двух и более двигателей на самолёт диктуется созданием большой энерговооруженности, а следовательно, безопасностью полёта. При остановке одного из двигателей самолёт может продолжать полёт. Увеличение числа двигателей более четырех не является целесообразным, так как при этом затрудняется синхронизация управления двигателями, а также усложняется обслуживание силовых установок.
Расположение двигателей на самолёте зависит от их типа и количества, они могут быть размещены на различных частях самолёта: на крыле и под крылом, в фюзеляже и на фюзеляже.
Важно двигатели разместить так, чтобы не нарушались нужные аэродинамические формы крыла и фюзеляжа, а изменение тяги не оказывало бы существенного влияния на балансировку самолёта и его устойчивость. Размещение двигателя должно обеспечить хороший подход к агрегатам при обслуживании, а также простоту его замены.
Поршневые и турбовинтовые двигатели чаще всего располагают на крыле (у многомоторных самолётов), в носовой части фюзеляжа и над фюзеляжем (на гидросамолётах, где требуется удалить двигатель и винт от поверхности воды).
Реактивные двигатели могут располагаться внутри фюзеляжа, внутри крыла либо под крылом, в хорошо обтекаемых гондолах и на фюзеляже. Размещение двигателя полностью внутри крыла возможно только на самолётах больших размеров и с не очень тонким крылом. При размещении двигателей внутри крыла у самолёта могут быть сохранены достаточно хорошие аэродинамические формы.
Большое количество самолётов имеет турбореактивные двигатели, расположенные с боков фюзеляжа в хвостовой его части (двухдвигательный самолёт Ту-134, четырехдвигательный Ил-62 и трехдвигательные Як-40 и Ту-154). Такое размещение двигателей имеет ряд преимуществ по сравнению с установкой их на крыле: при отказе одного двигателя возникает небольшой разворачивающий момент, крыло, освобожденное от мотогондол и лишенное надстроек, имеет хорошие аэродинамические качества, так как двигатели, являющиеся источником шума, удалены назад по полету, то значительно снижается шум в пассажирской кабине: удобный подход к силовым установкам при техническом обслуживании, обеспечение большей противопожарной безопасности, так как двигатели удалены от топливных баков на значительные расстояния.
Недостатки такого расположения двигателей следующие: более усиленная, а значит, и более тяжелая хвостовая часть фюзеляжа, удлинение коммуникаций управления двигателем, ухудшение путевой устойчивости (относительно оси Y) вследствие удлинения носовой части фюзеляжа.