Віртуальна аерокосмічна школа

 





Класифікація літальних апаратів за загальними ознаками

Класифікація (від лат. classis - розряд) ЛА, тобто розподіл їх за спільними ознаками, як і будь-якої сукупності об'єктів, може бути проведена на основі встановлених критеріїв (ознак).
Першим з таких критеріїв, за яким можуть бути класифіковані ЛА, є використовуваний принцип польоту. Таким чином, ще раз наведемо класифікацію ЛА за принципом польоту:
  • ЛА, що використовують аеростатичний принцип польоту (аеростати, стратостати, дирижаблі);
  • ЛА, які використовують аеродинамічний принцип польоту (літаки, вертольоти, автожири, гвинтокрили, конвертоплани, екраноплани, дельтаплани);
  • ЛА, які використовують реактивний принцип польоту ( безкрилі ракети, );
  • ЛА, що використовують балістичний принцип польоту (космічні апарати, балістичні ракети);
  • ЛА, що використовують деяку сукупність принципів (вертостати, міксти, космічні апарати багаторазового використання, крилаті ракети).
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.
Літак з гвинтами, що штовхають
Наступним з таких критеріїв, які в значній мірі визначають загальний вигляд ЛА, його параметри і характеристики, компонування і обладнання, є призначення ЛА. За призначенням ЛА поділяються на цивільні і військові.
Цивільні ЛА виконують задачі по обслуговуванню господарства країни (перевезення вантажів і пасажирів, пошти), сільського господарства, охорони природи. Сюди ж відносяться протипожежні, наглядові , метеорологічні ЛА, ЛА по виконанню наукових досліджень, а також учбові та санітарні ЛА.
Надзвуковий пасажирський літак Ту - 144
Військові ЛА призначені для виконання різноманітних задач: знищення повітряних цілей, виведення зі строю обєктів в тилу противника, отримання інформації про стан та розміщення сил і інфраструктури, перевезення техніки та живої сили, боротьба з ЛА військового призначення противника, дозаправляння літаків у повітрі і т.п.
Літак – заправник
За наявністю (або відсутністю) екіпажу є пілотовані і безпілотні ЛА. Наявність екіпажу дуже ускладнює ЛА за рахунок введення систем життєзабезпечення і порятунку, значно збільшує його масу, вводить обмеження на швидкості і прискорення. Безпілотні ЛА – це часто апарати разового призначення, які не потребують пристосованих місць для посадки, а також наявності на борту систем і агрегатів для цього.
Класифікація (від лат. classis - розряд) ЛА, тобто розподіл їх за спільними ознаками, як і будь-якої сукупності об¢єктів, може бути проведена на основі  встановлених критеріїв (ознак).
 

   Першим з таких критеріїв, за яким можуть бути класифіковані ЛА, є використовуваний принцип польоту. Таким чином, ще раз наведемо класифікацію ЛА за принципом польоту:

  •  ЛА, що використовують аеростатичний принцип польоту (аеростати, стратостати, дирижаблі);
  •  ЛА, які використовують аеродинамічний принцип польоту (літаки, вертольоти, автожири, гвинтокрили, конвертоплани, екраноплани, дельтаплани);
  •  ЛА,  які використовують реактивний принцип польоту ( безкрилі ракети, );
  •  ЛА, що використовують балістичний принцип польоту (космічні апарати, балістичні ракети);
  •  ЛА, що використовують деяку сукупність принципів (вертостати, міксти, космічні апарати багаторазового використання, крилаті ракети).

   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.

Наступним з таких критеріїв, які в значній мірі визначають загальний вигляд ЛА, його параметри і характеристики, компонування і обладнання, є призначення ЛА. За призначенням ЛА поділяються на цивільні і військові.

    Цивільні ЛА виконують задачі по обслуговуванню господарства країни (перевезення вантажів і пасажирів, пошти), сільського господарства, охорони природи. Сюди ж відносяться протипожежні, наглядові , метеорологічні ЛА, ЛА по виконанню наукових досліджень, а також учбові та санітарні ЛА.

  Військові ЛА призначені для виконання різноманітних задач: знищення повітряних цілей, виведення зі строю об¢єктів в тилу противника, отримання інформації про стан та розміщення сил і інфраструктури, перевезення техніки та живої сили, боротьба з ЛА військового призначення противника, дозаправляння літаків у повітрі (рис. 1.) і т.п..

   За наявністю (або відсутністю) екіпажу є пілотовані і безпілотні ЛА. Наявність екіпажу дуже ускладнює ЛА за рахунок введення систем життєзабезпечення і порятунку, значно збільшує його масу, вводить обмеження на швидкості і прискорення. Безпілотні ЛА – це часто апарати разового призначення, які не потребують пристосованих місць для посадки, а також наявності на борту систем і агрегатів для цього.

 

 

За способом керування є ЛА автоматичні, напівавтоматичні і керовані екіпажем (або навідником).

Перший вид ЛА не потребує втручання  людини в процесі виконання завдання, яке поставлене перед ЛА після його зльоту (пуску). Командні імпульси на органи керування видаються автоматикою ЛА. У цьому  випадку може бути надана можливість вносити корективи в режими польоту ЛА в залежності від зміни параметрів, режимів чи зміни навколишньої обстановки і ситуації. Напівавтоматичний ЛА керується людиною з застосуванням чутливих елементів і датчиків, які надають інформацію про положення ЛА у просторі, швидкість і прискорення, параметри і характеристики його систем і агрегатів. В останньому випадку способу керування такими “чутливими елементами”  є органи чуття  пілота або навідника.

   На ЛА використовуються різні типи двигунівпоршневі, газотурбінні, ракетні (рідкопаливні і твердопаливні), електричні (електростатичні, електродинамічні), іонні та ін. Тип застосовуваного двигуна визначається типом ЛА, його призначенням, потрібними потужностями, типом наявних джерел енергії для живлення.

   На ЛА може бути встановлена різна кількість двигунів – один, два, три і більше. Зауважимо, що збільшення кількості двигунів на ЛА призводить до збільшення його маси, подорожчення силової установки. Застосування декількох двигунів викликається вимогами отримання потрібної тяги (відсутній двигун потрібної потужності або тяги), вимогами безпеки польоту (при відмові одного двигуна інші забезпечують безпечний політ і посадку),  вимогами компонування (один великий двигун не вписується в обводи корпусу або фюзеляжу, при багатоступінчатому компонуванні ЛА кожна ступінь має свій двигун). За міжнародними вимогами літаки, траси яких проходять над акваторіями океанів, повинні мати не менше чотирьох двигунів.

    Швидкості ЛА, з якими вони літають, знаходяться в широких межах –від декількох до тисяч км/г. За цим критерієм ЛА поділяються на дозвукові, надзвукові і гіперзвукові. Визначення наведених термінів буде наведене в наступних розділах, а поки зазначимо, що дозвукові ЛА мають максимальну швидкість до 1200 км/г, надзвукові – від 1200 до 5000…6000  км/г, а більше цього – гіперзвукові ЛА.

   ЛА можуть базуватися (розміщатися ) на суші – це сухопутні ЛА, на водних акваторіях – морські, а якщо на суші і на морі – це вже амфібії.

Космічні ЛА здійснюють політ у космічному просторі.

Установки, на яких розміщуються ЛА певних типів, можуть бути нерухомими – це стаціонарні пускові установки, а можуть мати можливість міняти місце дислокації – це вже пересувні пускові установки.

   Дистанція зльоту (або посадки) різних ЛА теж коливається в широких межах – від нуля до декількох кілометрів. Для ЛА, зліт (пуск) яких відбувається з пускових установок, взагалі не потрібні злітно-посадкові смуги (ЗПС). І це має відношення не тільки до ракетної техніки.

Для ЛА вертикального зльоту і посадки  навіть не потрібні в деяких випадках пристосовані майданчики. Вони потрібні лише для підвищення безпеки зльоту та посадки, стоянки і обслуговування, а також для зниження негативного впливу продуктів вихлопу їх двигунів на навколишнє середовище. Для ЛА скороченого зльоту та посадки достатньо ЗПС довжиною декілька сот метрів. І лише ЛА зі звичайною злітно-посадочною дистанцією вимагають ЗПС в два-три кілометри. Вартість побудови і експлуатації ЗПС є дуже високою, тому зменшення їх довжини економічно доцільно. Крім того, не в кожному місці можна знайти таки великі площі, які придатні для розміщення довгих ЗПС.

   За здатністю до маневрування  ЛА поділяються на неманеврені, обмежено маневрені і маневрені. До останніх належать ЛА, які можуть швидко змінювати своє положення у просторі під дією команд, які подаються пілотом або автоматичними пристроями. При цьому на ЛА діють дуже великі навантаження, які повинна витримати його конструкція. Більш детально це питання буде розглянуто також в наступних розділах.

   Подавати до експлуатації треба всебічно випробувані і перевірені в жорстких реальних умовах роботи апарати. Тому є різні типи ЛА за стадією освоєння. Для перевірки і підтвердження (або скасування) заявлених тактико-технічних характеристик, а також для проведення науково-технічних досліджень служать експериментальні ЛА. Вони виготовляються в обмежених кількостях (частіше в єдиних екземплярах). І лише ті типи ЛА, які підтвердили заявлені технічні та економічні характеристики, будуть випускатися, як серійні ЛА. Серійні ЛА випускаються десятками, сотнями і навіть тисячами екземплярів (в залежності від потреб замовників).

Експериментальний літак з РРД ( North American Х-15)

В процесі експлуатації можливі зміни вихідної конструкції. Якщо в процесі випуску треба змінити деякі характеристики або параметри ЛА, його модифікують або модернізують.

Модифікація змінює деякі вихідні характеристики або параметри ЛА (збільшується кількість пасажирських місць, ЛА пристосовується до умов експлуатації в полярних або тропічних широтах, сухопутне базування замінюється на морське, замість обладнання для перевезення пасажирів встановлюються пристрої для гасіння пожеж, на базі пасажирського ЛА створюється санітарний або сільськогосподарський ЛА і т.п.).

Модернізація пристосовує ЛА до вимог сучасності, вдосконалює його без значної зміни вихідних призначення та параметрів (встановлюється нова сучасна система керування, нові двигуни і т.п.). Модернізація та модифікація подовжує термін експлуатації ЛА, які мають високі тактико-технічні та експлуатаційні характеристики, адже нові ЛА– не завжди кращі від попередників.

Звичайно, сам по собі ЛА не “не знає” , що він знаходиться в залежності від законів механіки, у більш загальному випадку від законів природи. Але його зовнішні форми, внутрішня будова завжди є відбиттям цих законів, які людина інколи застосовує на математичній строгій основі, а інколи на інтуїтивному рівні. Розглянемо загальний устрій таких апаратів, тобто основні складові частини ЛА і їх призначення.

 

1
2