История развития авиации характеризуется непрекращающейся борьбой за повышение летно-тактических данных самолетов — скорости, высоты и маневренности. Первый официально зарегистрированный мировой рекорд скорости в 1906 г. составлял всего 41,3 км/час, а 7 июля 1962 г. летчик-испытатель Г. Мосалов проводит самолет со скоростью 2681 км/час. Основным признаком, по которому классифицируются самолеты, является их назначение, так как именно назначение самолета определяет его характеристики, размеры, общую компоновку, оборудование.
В самолетостроении установились три основных направления: военные самолеты, предназначенные для различных видов боевого применения; гражданские самолеты, призванные обслуживать мирное население и народное хозяйство, и экспериментальные самолеты, предназначенные для проведения полетов с научно-исследовательской целью. В зависимости от назначения к самолетам предъявляются различные требования. Военные самолеты должны отвечать боевому назначению, определяемому тактико-техническими требованиями, и, прежде всего, обеспечивать экипажу все возможности для успешного выполнения боевого задания.
Так, например, истребители должны обладать хорошей маневренностью, скоростью и высотностью, бомбардировщики — грузоподъемностью и Дальностью полета. Непременным условием, которому должны удовлетворять гражданские самолеты, является, помимо скорости и грузоподъемности, обеспечение пассажирам и экипажу максимальных удобств и полной безопасности полета от момента взлета до посадки. К числу советских пассажирских самолетов относятся известные воздушные лайнеры Ил конструкции С. В. Ильюшина, Ту конструкции А. Н. Туполева, АН конструкции О. К. Антонова и другие самолеты, хорошо себя зарекомендовавшие на воздушных просторах нашей Родины и далеко за ее пределами.
В аэроклубах обучение и тренировка летчиков-спортсменов проводятся на спортивных самолетах ЯК. Это — спортивные машины конструкции А. С. Яковлева. Они обладают хорошими летными качествами, имеют оборудование, позволяющее выполнять полеты как днем, так и ночью. Переход от самолетов старой схемы с поршневыми моторами к современным реактивным самолетам со стреловидными и треугольными крыльями позволил значительно повысить скорость полета и высоту. Существенно улучшились и маневренные качества современного самолета. Области применения самолетов с различными силовыми установками в зависимости от скорости полета и высоты показаны на фиг. 1. Под маневренностью самолета понимается способность самолета изменять скорость, высоту и направление полета за определенный промежуток времени при соответствующем воздействии летчика на органы управления.
Чем совершеннее аэродинамика самолета и выше его тяговооруженность, вместе с тем, чем мощнее средства торможения, которыми оснащен самолет для искусственного увеличения его сопротивления, тем выше его маневренность, а следовательно, тем большие будут возникать ускорения, а с ними и перегрузки в процессе пилотирования и тем меньше времени потребуется летчику для выполнения маневра. Воздушные тормоза применяются на современных самолетах для быстрого гашения скорости при посадке. С помощью воздушных тормозов летчик имеет возможность повышать лобовое сопротивление самолета. Воздушные тормоза представляют собой жесткие щитки, обычно устанавливаемые на фюзеляже или крыле. В убранном положении воздушные тормоза не нарушают аэродинамических форм самолета (фиг. 2).
Маневренные возможности самолета с турбореактивным двигателем существенно изменяются с высотой и скоростью полета. Обычно они наиболее высоки на относительно малых и средних высотах. На этих высотах маневренные возможности самолета ограничиваются лишь прочностью конструкции или физиологическими возможностями летчика — его способностью перенести возникающие перегрузки. На больших высотах маневренность самолета значительно сужена, чему в значительной степени способствует падение тяги ТРД и уменьшение на сверхзвуковых скоростях аэродинамического качества самолета.
Аэродинамическое качество самолета — отношение подъемной силы к лобовому сопротивлению при данном угле атаки. Чем меньше лобовое сопротивление при данной подъемной силе, тем более совершенным в аэродинамическом отношении является самолет, тем больше будет его аэродинамическое качество. Применение двигателей с форсажной камерой заметно расширяет маневренные возможности самолета на больших высотах, а также диапазон реализуемых в полете скоростей. У самолетов с жидкостными реактивными двигателями (ЖРД) маневренные возможности на больших высотах более высоки, чем у самолетов с ТРД, поскольку их тяга с высотой не уменьшается, но, наоборот, даже несколько возрастает.
В самолетостроении установились три основных направления: военные самолеты, предназначенные для различных видов боевого применения; гражданские самолеты, призванные обслуживать мирное население и народное хозяйство, и экспериментальные самолеты, предназначенные для проведения полетов с научно-исследовательской целью. В зависимости от назначения к самолетам предъявляются различные требования. Военные самолеты должны отвечать боевому назначению, определяемому тактико-техническими требованиями, и, прежде всего, обеспечивать экипажу все возможности для успешного выполнения боевого задания.
Так, например, истребители должны обладать хорошей маневренностью, скоростью и высотностью, бомбардировщики — грузоподъемностью и Дальностью полета. Непременным условием, которому должны удовлетворять гражданские самолеты, является, помимо скорости и грузоподъемности, обеспечение пассажирам и экипажу максимальных удобств и полной безопасности полета от момента взлета до посадки. К числу советских пассажирских самолетов относятся известные воздушные лайнеры Ил конструкции С. В. Ильюшина, Ту конструкции А. Н. Туполева, АН конструкции О. К. Антонова и другие самолеты, хорошо себя зарекомендовавшие на воздушных просторах нашей Родины и далеко за ее пределами.
Фиг. 1. Области применения самолетов с различными силовыми установками. 1—с винтомоторной установкой, 2-е турбовинтовой установкой, 3—с турбореактивным двигателем (ТРД), 4—с турбореактивным двигателем с форсажной камерой (ТРД-Ф), 5—с ракетным двигателем
В аэроклубах обучение и тренировка летчиков-спортсменов проводятся на спортивных самолетах ЯК. Это — спортивные машины конструкции А. С. Яковлева. Они обладают хорошими летными качествами, имеют оборудование, позволяющее выполнять полеты как днем, так и ночью. Переход от самолетов старой схемы с поршневыми моторами к современным реактивным самолетам со стреловидными и треугольными крыльями позволил значительно повысить скорость полета и высоту. Существенно улучшились и маневренные качества современного самолета. Области применения самолетов с различными силовыми установками в зависимости от скорости полета и высоты показаны на фиг. 1. Под маневренностью самолета понимается способность самолета изменять скорость, высоту и направление полета за определенный промежуток времени при соответствующем воздействии летчика на органы управления.
Чем совершеннее аэродинамика самолета и выше его тяговооруженность, вместе с тем, чем мощнее средства торможения, которыми оснащен самолет для искусственного увеличения его сопротивления, тем выше его маневренность, а следовательно, тем большие будут возникать ускорения, а с ними и перегрузки в процессе пилотирования и тем меньше времени потребуется летчику для выполнения маневра. Воздушные тормоза применяются на современных самолетах для быстрого гашения скорости при посадке. С помощью воздушных тормозов летчик имеет возможность повышать лобовое сопротивление самолета. Воздушные тормоза представляют собой жесткие щитки, обычно устанавливаемые на фюзеляже или крыле. В убранном положении воздушные тормоза не нарушают аэродинамических форм самолета (фиг. 2).
Фиг. 2. Органы управления самолета
Маневренные возможности самолета с турбореактивным двигателем существенно изменяются с высотой и скоростью полета. Обычно они наиболее высоки на относительно малых и средних высотах. На этих высотах маневренные возможности самолета ограничиваются лишь прочностью конструкции или физиологическими возможностями летчика — его способностью перенести возникающие перегрузки. На больших высотах маневренность самолета значительно сужена, чему в значительной степени способствует падение тяги ТРД и уменьшение на сверхзвуковых скоростях аэродинамического качества самолета.
Аэродинамическое качество самолета — отношение подъемной силы к лобовому сопротивлению при данном угле атаки. Чем меньше лобовое сопротивление при данной подъемной силе, тем более совершенным в аэродинамическом отношении является самолет, тем больше будет его аэродинамическое качество. Применение двигателей с форсажной камерой заметно расширяет маневренные возможности самолета на больших высотах, а также диапазон реализуемых в полете скоростей. У самолетов с жидкостными реактивными двигателями (ЖРД) маневренные возможности на больших высотах более высоки, чем у самолетов с ТРД, поскольку их тяга с высотой не уменьшается, но, наоборот, даже несколько возрастает.