Сутність та різновиди літальних апаратів

Вступ

 

Літаки, вертольоти і різні види дронов зайняли міцне місце як у приватному житті звичайних громадян, так і у військовій індустрії багатьох країн.

Мрія людини піднятися в небо прийшла з далекої давнини – мрія піднятися в небо і парити там наче птах. Збереглися ескізи літальних апаратів, що приводяться в дію мускульною силою, виконані ученим і художником Леонардо да Вінчі. Російський вчений Ломоносов Н.В. у 1754 році на моделі вертольота довів практичну можливість польоту на гвинтокрилих апаратах.

Починаючи з середини XIX століття, в різних країнах робилися спроби створення безмоторних апаратів важче повітря. Морський офіцер Можайський А. Ф. проводив досліди з повітряними зміями з метою дослідження несучої поверхні для майбутнього літака, а також вів роботу над повітряними гвинтами – двигунами літальних апаратів.

 

 

Сутність та різновиди літальних апаратів

 

Загальна характеристика літальних апаратів

 

Літак – літальний апарат важчий за повітря для польотів в атмосфері за допомогою двигуна і нерухомих крил (крила). Літак здатний переміщатися з високою швидкістю, використовуючи підйомну силу крила.

Літальний апарат (ЛА) – пристрій для польотів в атмосфері або космічному просторі.

 

 

Рис. 1 Літальний апарат

 

Для здійснення польоту на будь-якому літальному апараті в межах атмосфери Землі необхідно перш за все подолати силу земного тяжіння, тобто створити підйомну силу.

 

Принципи польоту

 

Принцип польоту визначається тим, яким чином і за рахунок чого створюється підйомна сила. В наш час технічне значення мають наступні принципи польоту, в яких підйомна сила визначається:

Аеростатичний – архімедовою силою, яка дорівнює силі тяжіння витисненої тілом маси повітря;

Аеродинамічний – реактивною силою за рахунок відкидання вниз частині повітря, що оточує тіло при його русі, тобто визначається силовим впливом повітря на рухається тіло.

Аеродинамічний – за рахунок того, що виникає менший тиск над крилом, що спричинює більший шлях повітря, що рухається над крилом.

Інерційний – силою інерції, політ тіла здійснюється за рахунок початкового запасу швидкості або висоти, тому такий політ називають також пасивним.

Ракетодинамічний – реактивної силою за рахунок відкидання частини маси летить тіла. Згідно з законом збереження імпульсу системи виникає рух за відділення від тіла з будь-якою швидкістю деякої частини його маси.

В безповітряному просторі літальний апарат може здійснювати інерційний політ або на інших фізичних принципах (наприклад, за допомогою сонячного вітрила, на площу якого тисне зоряний вітер, отримати прискорення після витка між відносно масивними планетами). [5, c. 67]

 

Історія розвитку та сучасний стан української авіації і літакобудування

 

Історія розвитку авіації

 

Хоча аеромоделювання та історії про польоти людей появились вже декілька століть тому, перший підйом людини у повітря з безпечною посадкою відбувся на повітряній кулі у XVIII столітті. Його здійснили на повітряній кулі 1783 року брати Монгольф'є.

Першим літальним апаратом, важчим за повітря, який зміг самостійно відірватися від землі, і зробити горизонтальний політ, став «Флаєр», збудований братами Орвіллом і Вілбером Райт у США. Перший політ їхнього літака був здійснений 17 грудня 1903-го року.[2]

У першій половині XX століття обидві Світові війні давали великі поштовхи технічному прогресу. Тому, відповідно, історію повітроплавання можна поділити на 5 періодів:

1. Перші польоти, від найперших спроб до 1913 року.

2. Перша Світова війна, 1914–1918 роки.

3. Період між війнами, який називають Золотим періодом авіації, 1919–1938 роки.

4. Друга Світова війна, 1939–1945 роки.

5. Післявоєнний період, який також називають періодом реактивної авіації, 1946 – дотепер.

Винахідник першого літака А. Можайський також спочатку пробував літати на змієві. Правда його змій був величезним: щоб підняти його в повітря, знадобилось троє коней. Для того, щоб літак міг літати, йому потрі-бен був лиш сильний і легкий двигун, який відігравав би роль дитини, котра тягне за нитку. Як тільки з'явився такий двигун, літак піднявся в повітря.

Першими в історії авіації були такі літальні апарати, як планер О. Лілієнталя (середина 90-х років 19 ст.); літак О. Ф. Можайського (1882 р.); літак К. Адера (1890 р.); літак братів Райт (1903 р.).

Перші польоти на літальних апаратах американців братів Райт відкрили нову еру - еру підкорення відстаней з нечуваними швидкостями, еру неймовірних рекордів дальності і висоти польоту, еру героїчних льотчиків і допитливих конструкторів.

В травні 1910 р. в Києві був побудований перший літак повністю із вітчизняних матеріалів. Піднявся в повітря на ньому його конструктор - професор О. С. Кудашев.

Історія авіаційного Києва пам'ятає видатного льотчика і талановитого конструктора - Петра Миколайовича Нестерова - автора однойменної "мертвої петлі". Тут він в 1913-1914 рр. займався вдосконаленням конструкції літака "Ньюпон-4", розробляв дослідну конструкцію семициліндрового двигуна потужністю 120 к. с. з повітряним охолодженням. В серпні 1913 р. провів груповий переліт ланкою з трьох літаків за маршрутом Київ-Остер-Київ з посадками на польових аеродромах.

Під час польоту вперше в історії авіації проводилась маршрутна кінозйомка. В першій половині 1914 р. Петро Миколайович виконав два рекордних перельоти: Київ-Одеса за 3 год. 10 хв. і Київ-Гатчина за 9 год. 35 хв. Для того часу це було великим досягненням.

27 серпня 1913 р. В Києві над Сирецьким полем П. М. Нестеров вперше в світі виконав на літаку "Ньюпон-4" з двигуном "Гном" потужністю 70 к. с., замкнуту петлю у вертикальній площині. [6, c. 44]

10 лютого 1914 р. Київське товариство повітроплавання відзначило Нестерова за наукову розробку питання про глибокі крени, а також за вико-нану ним "мертву петлю" і присудила золоту медаль товариства. Пізніше, Київське міське товариство від імені міста вручило відважному пілоту - новатору пам'ятний золотий жетон, з яким Нестеров не розлучався ніколи.

Під час Першої світової війни Нестеров приймав участь у бойових діях, впроваджуючи в життя різноманітні винаходи. Так для руйнування оболонки ворожого дирижабля він пристосував в хвостовій частині аероплану "ніж-пилку", а для руйнування повітряного гвинта літака неприятеля - довгий трос з вантажем на кінці в вигляді "кішки". Крім того, для повітряного бою Нестеров придумав бойовий маневр "таран".

Його 11 авіазагін приймав участь у звільненні від австрійців м. Львова. Австрійське командування обіцяло велику грошову винагороду тому, хто зіб'є аероплан Нестерова, настільки прицільно він бомбардував ворожі позиції. Загинув Нестеров 8 вересня 1914 р. за тридцять сім кілометрів від Львова під с. Жовквою під час тарану ворожого літака "Альбатрос". Знищивши ворожого літака, літак Нестерова дістав великі пошкодження і упав з висоти на землю.

В 1962 р. Міжнародна авіаційна федерація (ФАІ) впровадила перехідний приз для переможця першості світу з вищого пілотажу - Кубок ім. П. М. Нестерова.

Ім'я автора ідеї першого в світі гідролітака і першого в світі винищувача з шасі, що забирається в повітрі – Дмитра Павловича Григоровича також походить з Києва. Ще будучи студентом Київського політехнічного інституту, Д. П. Григорович активно займався в авіаційному гуртку. Закінчивши Київський політехнічний Інститут, він зайнявся створенням першого спортивного літака, якого назвав "Г-1".

Найбільша епоха в розвитку авіації в Україні належить геніальному конструктору Київського Окремого Конструкторського Бюро - Антонову Олегу Костянтиновичу (1906- 1984). Майже за 60 років конструкторської діяльності під керівництвом Олега Костянтиновича було створено декілька десятків різних машин - вантажних, пасажирських, спеціальних. Особисто Антонов вніс неоцінимий вклад в розвиток світової науки з питань планеризму, літакобудування, економіки.

Ось як він розповідав про свій шлях в авіацію: "Мені дуже хотілося літати. Чотирнадцятирічним школярем я намагався поступити в льотну школу. Але мене не прийняли. Я зробив прямолінійний, але вірний висновок - якщо хочеться літати, але нема на чому, треба побудувати те, на чому можна літати. Я почав будувати планери. Ось так я став конструктором."

Після закінчення інституту в 1930 р. О. К. Антонов очолив конструкторське бюро, яке розробляло планери. Під його керівництвом було побудовано декілька тисяч ширяючих апаратів. В роки війни конструктор створював планери для армії - вантажні, десантні, транспортні. А в 1946 р. він почав працювати для Аерофлоту: був спроектований і побудований чудовий літак АН-2, який і до нині служить вірою і правдою на господарських роботах в Україні та інших державах бувшого радянського простору. АН-2- це біплан. Біплан - це літак з двома крилами, розміщеними одне над другим.

Біплани, в яких одне крило коротше за друге, називаються півторапла-нами. На початку розвитку авіації будували і триплани - з трьома крилами одне над одним. А якщо крил було більше, ніж три, то це вже мультиплан - справжня етажерка. Нічого доброго із цих конструкцій не вийшло - дуже вони були незграбними. Випробування часом витримав лиш біплан.

Треба відмітити, що біплан більш маневрений за звичайного літака. Зате, щоб "підперти" неміцні дерев'яно-полотняні крила біплану, приходилось ставити розтяжки, підкоси, розкоси, котрі зовсім не прикрашали літак і, найголовніше, збільшували і без того значний лобовий опір. Відомо: чим більший лобовий опір, тим менша швидкість. Тому в кінці кінців перемогли більш швидкісні моноплани. В сім'ї металевих птахів залишився тільки один діючий біплан - АН-2. [3, c. 161]

Ще однією невід'ємною складовою частиною літака є так званий пропелер. Пропелером раніше називали повітряний гвинт, який створює тягу для польоту. Ідею повітряного гвинта ще в 1475 році запропонував Леонардо да Вінчі, а вперше застосував на практиці М. В. Ломоносов. В 1754 році він побудував модель приладу з повітряним гвинтом для метеодосліджень.

А в нашому сторіччі пропелер знадобився літаку, вертоліту або гелікоптеру, дирижаблю. Перші гвинти робили з дерева. В 20-х роках вони стали металевими (із дюралюмінію). З появою реактивних літаків пропелери відійшли на задній план. Але сьогодні, коли паливо стає все дорожче, конструктори згадали про більш економічні повітряні гвинти, придумали так звані гвинтовентилятори - пропелери з 8-12 тонкими лопатями. Порівняно із звичайними гвинтами вони меншого діаметру і ваги, набагато менше шумлять, а, головне, економлять майже третину палива.

Отже, АН - марка літаків, побудованих в конструкторському бюро, яким довгий час керував Олег Костянтинович Антонов. Діапазон їх - від найменших АН-2 і АН-14 "Бджілка" до повітряного вантажника АН-72. Ці літаки, маленькі і великі, які літають далеко і близько, об'єднуються такими чудовими якостями, як невибагливість і економічність. Всі машини з маркою "АН" можуть приземлятися не лише на бетонні доріжки, але і на ґрунтові аеродроми і не тільки. В 1961 р. два літаки АН -12 і ІЛ -18 зробили переліт Москва-Мирний (Антарктида) майже за 45 льотних годин. Літаки в Антарк-тиді сідають не на бетонну смугу, а прямо на поверхню фірну - спресованого часом снігу. Тяжкі катки утрамбовують його, поки злітно-посадочна смуга шириною 10 м і довжиною майже 3 км не стане достатньо міцною.

Незамінні літаки Антонова і під час освоєння Арктики. В наші дні конструктори створили спеціальний арктичний літак АН-74. Майже будь-яка площадка - лід, сніг - підійдуть йому для посадки. Для цього літак оздобили лижним і колісним шасі. А якщо все-таки сісти неможливо, то літак має обладнання для парашутного скидання вантажу. До речі, це перший реактивний літак О. К. Антонова. Всі решта - турбогвинтові.

 

Класифікація ЛА типом рушія

 

За типом рушія ЛА розділюються на гвинтові і реактивні. Ще раз зазначимо, що гвинтовий рушій може приводитися в дію і реактивним (газотурбінним) двигуном. Гвинтовий рушій може бути таким, що тягне, а може бути таким що штовхає. [4, c. 31]

 

Рис. 2 Літак з гвинтами, що штовхають

 

Висновки

 

Літак – літальний апарат важчий за повітря для польотів в атмосфері за допомогою двигуна і нерухомих крил (крила). Літак здатний переміщатися з високою швидкістю, використовуючи підйомну силу крила.

Літальний апарат (ЛА) – пристрій для польотів в атмосфері або космічному просторі.

Першими літальними апаратами були повітряні кулі і дирижаблі, які літали завдяки тому, що їх наповнювали газами, легше за повітря.

Класифікацій літальних апаратів засновують на різних принципах, наприклад класифікація літальних апаратів за технічним способом виконання польоту (переміщення в просторі без безпосередньої опори на тверді тіла або на рідке середовище).

За цим способом літальні апарати підрозділяються на:

- Апарати, рухомі в гравітаційному полі Землі,

- Апарати вільного польоту.

Принцип польоту визначається тим, яким чином і за рахунок чого створюється підйомна сила.

В безповітряному просторі літальний апарат може здійснювати інерційний політ або на інших фізичних принципах (наприклад, за допомогою сонячного вітрила, на площу якого тисне зоряний вітер, отримати прискорення після витка між відносно масивними планетами).

Україна належить до небагатьох країн світу, що володіють повним циклом (макротехнологією) створення авіаційної техніки, і займає провідне місце на світовому ринку в секторі транспортної та регіональної пасажирської авіації. За рівнем розвитку літакобудування Україна належить до найбільш розвинутих держав. Таку промисловість мають п'ять — шість держав, які застосовують високі технології.

 

Вступ

 

Літаки, вертольоти і різні види дронов зайняли міцне місце як у приватному житті звичайних громадян, так і у військовій індустрії багатьох країн.

Мрія людини піднятися в небо прийшла з далекої давнини – мрія піднятися в небо і парити там наче птах. Збереглися ескізи літальних апаратів, що приводяться в дію мускульною силою, виконані ученим і художником Леонардо да Вінчі. Російський вчений Ломоносов Н.В. у 1754 році на моделі вертольота довів практичну можливість польоту на гвинтокрилих апаратах.

Починаючи з середини XIX століття, в різних країнах робилися спроби створення безмоторних апаратів важче повітря. Морський офіцер Можайський А. Ф. проводив досліди з повітряними зміями з метою дослідження несучої поверхні для майбутнього літака, а також вів роботу над повітряними гвинтами – двигунами літальних апаратів.

 

 

Сутність та різновиди літальних апаратів