Модуль 1. Основы авиастроения

Модуль 1. Основы авиастроения

Этот модуль нашего курса позволит Вам узнать ответы на многие интересные вопросы. Например, узнать, Почему самолет летит и не падает? Сколько у самолета крыльев? Почему в полете закладывает уши? Как летчики ориентируется во время полета? Может ли самолет вылететь в космос?

Часть 1. Теоретические основы авиации

В этой лекции мы вспомним законы Бернулли и Жуковского и узнаем, как их использование, позволило создать современные самолеты

Закон Бернулли

Раздел физики, изучающий силы, возникающие при обтекании потоком воздуха тел различной формы, называется аэродинамикой. Основоположником аэродинамики является Даниил Бернулли - один из представителей рода научных гениев из Швейцарии. Нужно отметить, что в знаменитой книге «Словарь научных биографий», упомянуто девять выдающихся представителей рода Бернулли.

https://ru.wikipedia.org/wiki/Бернулли,_Даниил

Книга Даниила Бернулли, в которой был опубликован интересующий нас закон, вышла в свет в 1738 году.

Закон Бернулли, был получен на основе закона сохранения энергии для стационарного потока несжимаемой жидкости и имеет вид.

Здесь ро - плотность жидкости, V - скорость потока, h - высота, на которой находится рассматриваемый элемент жидкости, p - давление в точке пространства, где расположен центр массы рассматриваемого элемента жидкости, g - ускорение свободного падения.

В правой части уравнения находится сумма динамического, весового и статического давлений. Эта сумма называется полным давлением потока.

Согласно закону Бернулли, полное давление в установившемся потоке жидкости остается постоянным вдоль этого потока.

Вы спросите, а какое отношение этот закон имеет к самолетам? Для начала, когда в следующий раз будете в аэропорту, внимательно приглядитесь к разрезу крыла самолета. Прежде всего, обратите внимание, что крыло в разрезе представляет собой сочетание двух выпуклых линий, причем кривизна верхнего контура больше, чем кривизна нижнего, в результате чего площадь верхней поверхности крыла больше площади его нижней поверхности.

Предположим, что самолет совершает установившийся полет. То есть, высота и скорость полета не изменяется. Набегающий поток разделяется крылом на две части — верхнюю и нижнюю. Верхняя часть набегающего потока воздуха должна преодолеть большее расстояние, чем нижняя. Чтобы двум потокам сомкнуться за задней кромкой крыла, не образуя вакуума, воздух, обтекающий верхнюю поверхность крыла, должен двигаться быстрее относительно самолета, чем воздух, обтекающий нижнюю поверхность.

Мое

Поскольку высота полета не меняется весовое давление воздуха остается неизменным. И в уравнении Бернулли остаются два переменных слагаемых. Поэтому, из того, что скорость воздуха, обтекающего верхнюю поверхность крыла больше нижней, следует, что давление на верхней стороне профиля крыла ниже, чем на нижней.

,

Разность давлений можно вычислить по формулам.

 

Если считать сумму скоростей над верхней и нижней плоскостью крыла примерно равной удвоенной скорости набегающего потока, то можно получить. Этой разностью давлений и обуславливается подъёмная сила

Закон Жуковского.

Кроме разницы давлений, определяемой по формуле Бернулли, существует и другое физическое явление, приводящее к появлению подъемной силы. Профиль крыла, имеющий разную кривизну в верхней и нижней части называется профилем Жуковского. В передней части крыла он плавно закруглен, а задняя кромка заострена. В полете крыло ориентируется по отношению к направлению обтекающего потока воздуха под некоторым небольшим углом α, называемым углом атаки.

Обтекаемое крыло с профилем Жуковского так построено, что, рассекая воздух, образует у своего заднего, острого края верхней плоскости пониженное давление. Следовательно, скорость обтекания крыла у задней кромки достигает максимума при большой разности скоростей. В результате на этой кромке возникает мощный вихрь.

НЕТ

 

Этот первый вихрь, образовавшийся в начале движения, называют «разгонным вихрем». Достаточно развившись, как и другие вихри, он срывается с кромки и уносится воздушным потоком. На его месте возникает следующий и т.д. На задней кромке при полете самолета устанавливается постоянное явление срыва струй, обтекающих крыло.

Жуковский впервые предложил рассматривать обтекание крыла идеальной жидкостью или газом как одновременно существующие два течения идеальной жидкости: плавное обтекание крыла и циркуляционное течение вокруг крыла.

http://www.pemptousia.ru/2012/01/отец-русской-авиации-николай-егорови/

Наличие циркуляции вокруг крыла приводит к увеличению относительной скорости потока воздуха над крылом, поскольку там скорость циркуляции по направлению совпадает со скоростью плавного обтекания крыла воздухом. Под крылом же скорость потока воздуха относительно крыла уменьшается, поскольку там скорости указанных двух движений противоположны друг другу. В результате давление воздуха на крыло снизу вверх возрастает, что и проявляется как подъемная сила.

Циркуляция скорости – кинематическая характеристика течения воздуха, служащая мерой интенсивности образования вихрей. Жуковский показал, что для тонкого крыла циркуляция скорости может быть подсчитана теоретически, и получил следующую формулу.

В этой формуле b- хорда крыла,   α – угол атаки. 

Найдем подъемную силу крыла самолета. Для этого возьмем тонкое прямоугольное крыло размахом l, имеющее хорду b, и поместим его в воздушный поток скоростью V под углом атаки . Выделим на некотором расстоянии от передней кромки крыла перпендикулярно хорде элементарную полоску шириной   и длиной l. Площадь этой полоски  равна произведению размаха крыла на ширину полоски.

 

Подъемная сила, действующая на полоску  равна произведению ее площади на разность давлений на верхней и нижней поверхности крыла кромке.

 

Разность давлений можно вычислить по формуле Бернулли.

 

Тогда подъемная сила на площадку равна

Результирующая подъемная сила, с учетом циркуляции воздуха вокруг крыла, будет равна.

Полученное выражение называют формулой Жуковского. После подстановки в нее формулы для циркуляции получим

Итак, в этой лекции мы обсудили теоретические основы полета самолетов, познакомились с формулами Бернулли и Жуковского и рассмотрели основные геометрические характеристики крыла, влияющие на полет самолета.

Аэродинамические силы

Как мы уже узнали из предыдущей лекции, за счет специально выбранной формы профиля крыла самолета при его движении возникает подъемная сила. Однако с точки зрения аэродинамики это не совсем точно. Возникает не подъемная, а полная аэродинамическая сила R. Она включает еще и силу сопротивления. Кроме того, на самолет в полете, действует еще и аэродинамический момент

НЕТ

Полная аэродинамическая сила R направлена под некоторым углом к набегающему потоку. Точка приложения полной аэродинамической силы называется центром давления.

Опытным путем было установлено следующее выражение для аэродинамической силы,

где  - коэффициент полной аэродинамической силы, зависящий от профиля крыла в плане, положения крыла относительно набегающего полета и т.д., S – площадь крыла в плане,  - скоростной напор.

Полную аэродинамическую силу разлагают на две составляющие.

По направлению потока действует сила лобового сопротивления X, препятствующая движению самолета. Перпендикулярно к ней вверх направлена подъемная сила Y. Эти силы рассчитываются по следующим формулам.

,

Здесь  - коэффициент подъемной силы,  - коэффициент лобового сопротивления.

Тогда коэффициент полной аэродинамической силы может быть вычислен по теореме Пифогора

Момент аэродинамических сил профиля относительно оси Z1 называется моментом тангажа или продольным моментом профиля. Он равен:

.

Момента тангажа определяется опытным путем (продувкой профиля в аэродинамической трубе). У симметричного профиля центр давления располагается примерно на расстоянии 1/4 хорды от передней кромки крыла и очень мало зависит от угла атаки профиля. Для несимметричного профиля эта координата меняется с изменением угла атаки.

Поэтому вводят понятие еще одной точки, характеризующей аэродинамику профиля – фокус профиля. Фокусом профиля называют точку на хорде, относительно которой момент тангажа остается постоянным при изменении угла атаки.

Аэродинамическое качество

Аэродинамическое совершенство крыла характеризуется аэродинамическим качеством - отношением подъемной силы к силе лобового сопротивления.

Аэродинамическое качество крыла зависит не только от его формы, но и положения крыла в потоке воздуха.

В более простом представлении аэродинамическое качество можно расценивать как расстояние, которое может пролететь летательный аппарат с некоторой высоты в штиль с выключенным двигателем. Например, на планере качество обычно около 30, а на дельтаплане - 10). То есть с высоты в 1 километр спортивный планер сможет пролететь в идеальных условиях приблизительно 30 км, а дельтаплан - 10.

Состояние поверхности крыла (шероховатость, волнистость, отступление от заданной формы) влияет на величину профильного сопротивления. Поэтому, улучшая состояние поверхности крыла (или поддерживая ее в хорошем состоянии), можно добиться повышения аэродинамического качества самолета.

Поляра крыла

Универсальной характеристикой, имеющей большое практическое значение, является поляра крыла – зависимость коэффициента подъемной силы от коэффициента лобового сопротивления.

НЕТ

Имея поляру профиля можно определить следующие характерные величины профиля:

- Максимальный коэффициент подъемной силы Cy(max) и соответствующий ему критический угол атаки αкр.

- Наивыгоднейшим углом атаки αнв называется угол, при котором достигается максимальное аэродинамическое качество. На поляре величинаα нв определяется точкой касания и прямой.

- Угол нулевой подъемной силы (α0) – это точка пересечения поляры и оси абсцисс.

- Наименьшее значение коэффициента сопротивления Cx(min) и соответствующий ему угол атаки минимального сопротивления, который находится в точке касания поляры и прямой, параллельной оси ординат.

Существенное влияние на продолжительность полета будет оказывать аэродинамическое качество самолета. Если взять два одинаковых самолета при одинаковой скорости и высоте полета, но с разным сопротивлением, то поляры этих самолетов будут отличаться на величину ΔХ. Так как аэродинамическое сопротивление разное, то для поддержания одинаковой скорости полета самолет с большим сопротивлением истратит больше топлива. Следовательно, при одинаковом запасе топлива снизится дальность полета.

НЕТ

 

Если же необходимо обеспечить одинаковую дальность полета, то необходимо увеличивать запас топлива. При одинаковой массе самолетов, это можно сделать только за счет снижения полезной нагрузки.

бортово

Атмосфера Земли

Атмосферой называется газовая оболочка Земли. Газ, составляющий эту оболочку, называется воздухом.

Высота газовой оболочки Земли велика и составляет более 2000 км. Точно определить границу атмосферы трудно, так как переход от земной атмосферы к межпланетному пространству совершается плавно и на больших высотах плотность воздуха очень мала.

http://pic2.me/wallpaper/2081.html

 

Слои атмосферы

Примерно 90% всей массы атмосферы приходится на высоты до 16 км. На высоте свыше 100 км располагается всего 0,0001% атмосферы. В зависимости от характера изменения температуры атмосферу разделяют на 6 слоев:

- тропосфера;

- стратосфера;

- мезосфера;

- ионосфера;

- термосфера;

- эхосфера.

http://phototimes.ru/image/earths-atmosphere-layers-22603834/

Нас больше всего будет интересовать самый нижний слой Земной атмосферы - тропосфера. Тропосфера простирается от поверхности Земли до высоты 16800 м над экватором и до 8500 м над полюсами. Такая разница в высоте объясняется разницей температур на экваторе и полюсах, а также приливными силами, возникающими при суточном вращении Земли.

Высота верхней границы может изменяться в зависимости от характера поверхности Земли, атмосферных процессов, теплового состояния воздуха, а также от суточных и годовых изменений. Температура в тропосфере падает в среднем на 6.5° за каждый километр высоты от поверхности Земли, так как нагрев воздуха обусловливается основном отраженными от земной поверхности солнечными лучами. Именно в тропосфере происходят все погодные изменения. Изменение температуры воздуха с высотой приводит к перемещению воздушных масс, холодные верхние слои опускаются, а теплые поднимаются. Вследствие этого образуются облака, выпадают осадки, дуют ветры.

Из-за перемещения воздушных масс состав воздуха тропосферы практически постоянен. В нем содержится примерно 78% азота, 21% кислорода и около 1% других газов.

http://mir-prekrasen.net/referat/2658-vozduha.html

Кроме указанных газов в тропосфере сосредоточен почти весь водяной пар, находящийся в непрерывном кругообороте. В нижних слоях тропосферы множество различных примесей в виде мельчайших твердых частиц - пыли.

Стратосфера - слой воздуха, лежащий непосредственно над воздушными слоями тропосферы. В ней наблюдается полное отсутствие облаков и наличие сильных ветров, дующих с большой скоростью и в одном направлении. Вертикальные перемещения воздушных масс отсутствуют. В стратосфере до высоты примерно 30 км температура постоянна и составляет -56°С. С высоты 30 км до 55 км температура воздуха повышается до +75°С, из-за повышенного содержания озона, который обладает способностью поглощать ультрафиолетовое излучение.

Сильные ветры в стратосфере называются высотными струйными течениями. Для них характерны, большие скорости, обычно более 30 м/с. Высотные струйные течения связаны с высотными фронтальными зонами. Размеры течений по горизонтали — сотни километров в ширину и тысячи километров в длину, по вертикали — 2—4 км. Струи перемещаются в виде извивающихся «воздушных рек» и в основном направлены к востоку, но могут иметь меридиональное и ультраполярное направление. Высотные струйные течения опасны для авиации в связи с сильной турбулентностью воздушных потоков в них, особенно в слоях интенсивной болтанки вблизи границ.

http://byka.msk.ru/nasha-planeta-zemlya/200-chto-takoe-struynye-techeniya-i-chto-ih-vyzyvaet.html

 

Мезосфера - слой воздуха, лежащий непосредственно над воздушными слоями стратосферы. Этот слой начинается с высоты около 55 км и до 85 км температура воздуха снижается в среднем на 3°С на каждый километр высоты из-за уменьшения процентного содержания озона в воздухе. На верхней границе мезосферы температура опускается примерно до -70 -80 °С.

Летом в средних и высоких широтах на высотах 78-94 км из-за чрезвычайно низкой температуры воздуха в мезосфере иногда возникают серебристые облака.

http://www.astronet.ru/db/msg/1224136

 

Метеоры начинают светиться и, как правило, полностью сгорают в мезосфере.

Для полётов мезосфера представляет собой своего рода «мёртвую зону» — воздух здесь слишком разрежен, чтобы поддерживать самолёты или аэростаты, и в то же время слишком плотен для полётов искусственных спутников Земли. Поэтому в целом мезосфера изучена хуже других слоёв атмосферы. Из-за этого учёные прозвали её «игноросферой».

Термосфера - слой воздуха, лежащий непосредственно над воздушным слоем мезосферы. Высоты термосферы от 85 до 500 км. Из-за наличия в термосфере огромного количества ионов ее часто называют ионосферой. Воздух ионосферы сильно нагревается, характеризуется высокой проводимостью, преломлением, отражением, поглощением и поляризацией радиоволн. В ионосфере из-за вышеуказанных свойств наблюдаются свечения ночного неба, полярные сияния, магнитные бури.

Экзосфера является последним слоем атмосферы, который постепенно переходит в свободный космос. Она состоит из распыленного водорода и гелия, но водород все же является доминирующим элементом.

Давление воздуха

Давление - это отношение силы к площади поверхности на которую она действует. Согласно закону Паскаля, всякое тело, находящееся в неподвижном воздухе, испытывает со стороны последнего давление, одинаковое со всех сторон. Атмосферное давление объясняется тем, что воздух подобно всем другим веществам обладает массой и притягивается Землей. Масса одного кубического метра воздуха на уровне моря при температуре плюс четыре градуса Цельсия в среднем составляет 1 кг 300 г.

По международной системе единиц СИ давление измеряется в Паскалях, т. е. ньютонах на квадратный метр (Н/м²).

Барометрическое давление - это давление, измеренное в миллиметрах ртутного столба (мм рт. ст.). Стандартным барометрическим давлением называется давление атмосферы на широте 45° на высоте 0 м над уровнем моря при температуре 4 °C, оно соответствует 101,3 кило Па, или 760 мм ртутного столба, или 1 атмосфере.

С увеличением высоты давление воздуха быстро падает. Вблизи поверхности Земли каждые 12 м подъема снижают давление на 11 мм. рт. столба. В аэродинамике для определения параметров атмосферы используются различные модели атмосферы Земли. Международная стандартная атмосфера (МСА или ISA) — условное вертикальное распределение температуры, давления и плотности воздуха в атмосфере Земли.

Мое

При аэродинамических исследованиях часто приходится измерять разность давлений. Для этого используются специальные приборы – дифференциальные манометры. Для определения очень малых разностей давлений применяется чувствительный прибор - микроманометр, в котором используется жидкость более легкая, чем ртуть. Принцип работы дифференциальных манометров следующий: один конец трубки подсоединяется к пространству с атмосферным давлением, второй - к поверхности измеряемого участка (там, где давление больше атмосферного). Уровень ртути в первом колене повысится, так как на поверхность ртути давит меньшее давление. Разность уровней и покажет разность давления.

 

https://ru.wikipedia.org/wiki/Манометр

 

Плотность воздуха

Плотность воздуха - это масса воздуха, содержащегося в одном кубическом метре объема. По МСА при стандартных условиях и на уровне моря плотность воздуха равна 1,225 кг/м³.

Плотность сухого воздуха может быть вычислена с использованием уравнения Менделеева-Клапейрона для идеального газа при заданных температуре и давлении:

Здесь ρ — плотность воздуха, M — молярная масса (29 г/моль для сухого воздуха), p — абсолютное давление, R = 8,31447 Дж⁄(Мол·K) — универсальная газовая постоянная, T — абсолютная температура в Кельвинах.

Для тропосферы температура на высоте h над уровнем моря может быть задана формулой:

Здесь T0 = 288,15 K - стандартная температура на уровне моря; L = 0,0065 K⁄м скорость падения температуры.

Давление в тропосфере на высоте h вычисляется по формуле:

Эти три формулы (зависимость температуры, давления и плотности от высоты) могут использоваться для вычисления параметров атмосферы для заданной высоты и погодных условий. «Нулевые» значения для верных вычислений нужно каждый раз подставлять в соответствии с показаниями соответствующих приборов (термометра и барометра) на данный момент на уровне моря.

Таким образом, чем выше давление и ниже температура, тем больше плотность воздуха. Поэтому наибольшая плотность воздуха зимой в морозную погоду, а наименьшая летом в теплую погоду.

С высотой плотность воздуха падает, так как давление падает быстрее, чем понижается температура воздуха. В стратосфере (примерно с высоты 11 км и до 32 км) температура почти постоянна, и поэтому плотность воздуха падает пропорционально уменьшению давления.

Влажность воздуха.

Более низкие слои атмосферы содержат пары воды. Количество водяных паров, которое может содержаться в воздухе, зависит от температуры и, в меньшей степени, от давления воздуха. Можно сказать, что чем выше температура, тем больше водяных паров воздух может удержать. Например, один кубический метр насыщенного влагой воздуха при температуре 20 °C содержит 17.2 граммов водяного пара. Если температура воздуха упадет до 10°C, половина водяного пара будет «вытеснена» из воздуха в виде капель воды, в результате чего образуются облака или атмосферные осадки.

http://geographyofrussia.com/gidrosfera-krugovorot-vody-v-prirode/

 

Термин «влажность» характеризует количество воды, находящегося в воздухе. Термин «относительная влажность» означает отношение массовой доли водяного пара в воздухе к максимально возможной при данной температуре. Относительная влажность измеряется в процентах.

Например, «0% относительной влажности» показывает, что воздух «совершенно сух», т.е. абсолютно не содержит воды. Это совершенно маловероятное условие вне лабораторных условий. Даже в условиях пустыни влажность не бывает ниже 1%

http://shekawkaw.blogspot.ru/2013/02/pictures-of-desert.html

Однако, «100% относительной влажности» (т.е. насыщенный влагой воздух), встречается довольно часто. Это означает, что воздух впитал всю воду, которую был способен впитать. Это все напоминает «абсолютно полную» губку.

http://smalltalks.ru/soderjanie/1407-vlazhnost-vozduha-otnositelnaja-i-absoljutnaja-vlazhnost-kak-vlazhnost-vozduha-vlijaet-na-nashe-samochuvstvie.html

 

Процент влажности в значительной степени влияет на плотность воздуха. Высокая относительная влажность снижет плотность воздушной массы, на которую она влияет, в то время как низкая относительная влажность увеличивает плотность.

Водяной пар считается самым легким компонентом воздуха, таким образом, чем выше концентрация водяного пара, тем менее плотным становится воздух.

При конденсации водяного пара в атмосфере образуются облака. В зависимости от своей температуры облака состоят из капелек воды или кристалликов льда и снега. Эти капли и кристаллы настолько малы, что их удерживают в атмосфере даже слабые восходящие потоки воздуха.

Форма облаков очень разнообразна и зависит от высоты, скорости ветра и влажности. Выделяют группы облаков, сходных по форме и высоте. Наиболее известны кучевые, перистые и слоистые, а также их разновидности: слоисто-кучевые, перисто-слоистые, слоисто-дождевые. Облака, перенасыщенные водяным паром, имеющие темно-фиолетовый или почти черный оттенок, называют тучами.

http://botinok.co.il/node/85002

Степень покрытия неба облаками, выраженную в баллах (от 1 до 10), называют облачностью. Высокая степень облачности предвещает, как правило, выпадение осадков в виде дождя, снега или града.

Дождь образуется тогда, когда мельчайшие капельки влаги, содержащиеся в облаке, сливаются в более крупные и, преодолевая силу восходящих потоков воздуха, под действием силы тяжести выпадают на Землю. Если в облаке оказываются мельчайшие частицы твердых тел, например пыль, то процесс конденсации ускоряется, поскольку пылинки играют роль ядер конденсации. Выпадение дождя наиболее вероятно из высокослоистых, кучево-дождевых и слоисто-дождевых облаков.

В пустынных районах при низкой относительной влажности конденсация водяного пара возможна только на большой высоте, где температура ниже, однако дождинки, не долетая до земли, испаряются в воздухе. Это явление получило название сухих дождей.

Если конденсация водяного пара в облаке происходит при отрицательных температурах, образуются осадки в виде снега. Иногда снежинки из верхних слоев облака опускаются в нижнюю его часть, где температура выше и содержится огромное количество переохлажденных капель воды, удерживаемых в облаке восходящими потоками воздуха. Соединяясь с капельками воды, снежинки теряют форму, вес их увеличивается, и они выпадают на землю в виде снежной пурги – шарообразных снежных комочков диаметром 2–3 мм.

http://i.imgur.com/cTsRpqR.png

 

Необходимое условие образования града – наличие облака вертикального развития, нижний край которого находится в зоне положительных, а верхний – в зоне отрицательных температур (рис. 36). При этих условиях образовавшаяся снежная пурга восходящими потоками поднимается в зону отрицательных температур, где превращается в льдинку шарообразной формы – градину. Процесс поднятия и опускания градины может происходить многократно и сопровождаться увеличением ее массы и размера. Наконец градина, преодолевая сопротивление восходящих потоков воздуха, выпадает на землю. Градины неодинаковы по размеру: они могут быть величиной от горошины до куриного яйца.

http://ria-m.tv/news/7202/ne_zabudte_zavtra_zahvatit_zont_ojidaetsya_groza_i_dojd_s_gradom.html

Такие осадки, как роса, иней, туман, изморозь, гололед, образуются не в верхних слоях атмосферы, а в ее приземном слое. Охлаждаясь от поверхности Земли, воздух уже не может удерживать водяной пар, он конденсируется и оседает на окружающих предметах. Так образуется роса. При температуре предметов, расположенных у поверхности Земли, ниже 0 °C образуется иней.

http://www.mobilmusic.ru/wallpaper.php?id=717756

При наступлении более теплого воздуха и его соприкосновении с холодными предметами (чаще всего проводами, ветками деревьев) выпадает изморозь – налет рыхлых кристалликов льда и снега.

При концентрации водяных паров в приземном слое атмосферы образуется туман. Особенно часты туманы в крупных промышленных центрах, где капельки воды, сливаясь с пылью и газами, образуют ядовитую смесь – смог.

Когда температура поверхности Земли ниже 0 °C, а из более верхних слоев выпадают осадки в виде дождя, начинается гололедица. Смерзаясь в воздухе и на предметах, капельки влаги образуют ледяную корку. Иногда льда так много, что под его тяжестью рвутся провода, ломаются ветки деревьев. Похож на гололедицу гололед. Но он формируется иначе: на землю выпадают жидкие осадки, а при понижении температуры ниже 0 °C вода на земле замерзает, образуя скользкую ледяную пленку.

http://the-day-x.ru/ledyanoj-dozhd-ego-prichiny-i-posledstviya.html

Атмосфера Марса и Венеры

В конце нашей лекции рассмотрим, как различаются атмосферы Земли, Марса, Венеры. Атмосферы Марса и Венеры существенно отличаются от земной атмосферы как по химическому составу, так и по физическим параметрам.

Атмосфера Марса более разреженная, чем Земная. Давление у поверхности составляет 0,7—1,155 кПа, что соответствует земному на высоте свыше тридцати километров. Примерная толщина атмосферы — 110 км. Примерная масса атмосферы 2,5·10¹⁶ кг. Поскольку атмосфера Марса сильно разрежена, она плохо сглаживает суточные колебания температуры поверхности. Температура на экваторе колеблется от +30 °C днём до −80 °C ночью. На полюсах температура может падать до −143 °C. Плотность атмосферы Марса у поверхности примерно 0,020 кг/м³

http://geektimes.ru/post/240302/

Атмосфера Марса состоит из углекислого газа (95 %) с примесями азота, аргона, кислорода и других газов. Есть, в частности, и примесь водяного пара. Несмотря на сильную разрежённость марсианской атмосферы, концентрация углекислого газа в ней примерно в 23 раза больше, чем в земной. Её состав и давление делают невозможным дыхание земных живых организмов.

https://sites.google.com/site/kosmoissled/harmars

Исследования, проведенные в 2013 году с помощью инструмента Mars Climate Sounder, показали, что в марсианской атмосфере больше водяного пара, чем предполагалось ранее, и больше, чем в верхних слоях атмосферы Земли. Он находится в водно-ледяных облаках, расположенных на высоте от 10 до 30 километров, сосредоточенных в основном на экваторе и наблюдающихся практически на протяжении всего года. Они состоят из частичек льда и водяного пара.

Могут ли летать самолеты на Марсе? Земные нет. Хотя притяжение Марса и ниже Земного примерно в три раза, плотность атмосферы меньше в тысячи раз и ее не хватает для создания достаточной подъемной силы. Поэтому же атмосфера Марса не пригодна и для полета стратостатов. Когда на Марсе создадут обитаемую базу, придется выдумывать для нее новые летательные аппараты.

Атмосфера Венеры намного плотнее и горячее атмосферы Земли: температура у поверхности составляет 740 К при давлении около 9,2 МПа. Атмосфера Венеры разделена на несколько слоёв. Наиболее плотная часть атмосферы — тропосфера, начинается на поверхности планеты и простирается вплоть до 65 км. Ветры у раскалённой поверхности слабые, однако в верхней части тропосферы температура и давление уменьшаются до земных значений, и скорость ветра возрастает до 100 м/с.

https://galeribimasakti.wordpress.com/2011/07/23/rahasia-terbesar-planet-venus/

 

Атмосферное давление на поверхности Венеры в 92 раза выше, чем на Земле, и сравнимо с давлением, создаваемым слоем воды на глубине 910 метров. Из-за такого высокого давления углекислый газ фактически является уже не газом, а сверхкритическим флюидом. Атмосфера Венеры имеет массу 4,8·10²⁰ кг, что в 93 раза превышает массу всей атмосферы Земли, а плотность Венерианского воздуха у поверхности составляет 67 кг/м³, то есть 6,5 % от плотности жидкой воды на Земле.

 

https://ru.wikipedia.org/wiki/Терраформирование_Венеры

 

Атмосфера Венеры содержит непрозрачные облака из серной кислоты, что делает невозможным проведение оптических наблюдений поверхности. Вследствие этого топографическая информация о поверхности получается благодаря радиолокационным исследованиям. Основными газами, составляющими атмосферу, являются двуокись углерода и азот. Другие химические соединения присутствуют только в следовых количествах.

http://www.astrogalaxy.ru/050.html

 

Несмотря на экстремальные условия на поверхности Венеры, атмосферное давление и температура на высоте 50—65 км имеют практически такие же значения, как и на поверхности Земли, что делает верхние слои атмосферы Венеры наиболее похожими на земные в Солнечной системе. Из-за сходства давления и температуры, а также того факта, что воздух для дыхания (21 % кислорода, 78 % азота) на Венере является поднимающимся газом, верхние слои атмосферы были предложены учёными в качестве подходящего места для исследования и колонизации. Кроме того, на этой высоте в атмосфере Венеры возможны полеты стратостатов, самолетов и вертолетов.

http://allday2.com/index.php?newsid=9617

Итак, в этой лекции мы узнали об аэродинамических параметрах атмосфер Земли, Марса и Венеры. В следующем разделе мы рассмотрим особенности конструкции самолета и его основной части крыла.

Конструкция фюзеляжа

Фюзеляж является основным конструктивным элементом - «телом» самолёта. В нём располагаются кабина экипажа, основные топливные баки, системы управления и контроля, пассажирские салоны, багажные отсеки или грузовые отсеки, оружие и другое оборудование.

 

https://es.wikipedia.org/wiki/Avión

 

Пассажирские самолёты разделяют на узко- и широкофюзеляжные. У первых диаметр поперечного сечения фюзеляжа составляет в среднем 2-3 метра. Диаметр широкого фюзеляжа — не менее шести метров. Все широкофюзеляжные самолёты — двухпалубные: на верхней палубе располагаются пассажирские места, на нижней — багажные отсеки. Существуют самолёты с двумя пассажирскими палубами — Airbus A380 и Боинг 747.

По типу фюзеляжа самолеты подразделяют на несколько видов:

- Однофюзеляжный, в котором фюзеляж служат не только для размещения экипажа, пассажиров, оборудования и груза, но и для крепления крыла и оперения;

- Двухбалочный, в котором оперение поддерживается двумя балками, сам фюзеляж в этом случае гондолой. Такая схема удобна для грузовых самолетов, так как в задней части гондолы можно сделать большие люки для погрузки крупногабаритных грузов.

- Летающее крыло, самолет в котором все функции фюзеляжа несет крыло.

НЕТ

Конструкция оперения

Опере́ние самолета это аэродинамические поверхности, обеспечивающие устойчивостьи балансировку самолёта в полёте. А еще оно обеспечивает управление самолетом по двум осям – рысканье (влево-вправо) и тангаж (вверх-вниз).Оно состоит из горизонтального и вертикального оперения.

Хвостовое оперение – аэродинамические профили, расположенные в хвостовой части самолета. Выглядят они как относительно небольшие «крылышки», которые традиционно устанавливаются в горизонтальной и вертикальной плоскостях и имеют название «стабилизаторы».

https://ru.wikipedia.org/wiki/Оперение_(авиация)

Классическая схема оперения это один вертикальный и два горизонтальных стабилизатора, которые непосредственно соединены с хвостовой частью фюзеляжа. Именно такая схема наиболее широко используемая на гражданских авиалайнерах. Однако существуют и другие схемы – например, Т-образ