Конструкция самолёта

Конструкция самолёта всегда включает фюзеляж, крылья, оперение и силовую установку (один или несколько двигателей), а также систему управления. Ключевыми требованиями к конструкции самолета являются минимальный вес при максимальной прочности.

Понятия и определения Самолётом называют летательный аппарат тяжелее воздуха с аэродинамическим принципом полёта. В полете используются несущие поверхности самолета (крыло и оперение) для создания с помощью воздушной среды подъемной и управляющих сил, и силовая установка — для создания движущей силы за счет энергии расходуемого на борту самолёта топлива. Для передвижения по земле — разбега, пробега и руления, а также для стоянки самолёт снабжен системой опор — шасси.

В соответствии с их назначением все самолёты несут определённую задачами целевую нагрузку, оборудование и снаряжение. Взаимное пространственное расположение частей самолёта и его устройств называется компоновкой самолёта или компоновочной схемой.

В состав самолёта входят: планер и его системы, двигатель и его системы, а также различное бортовое оборудованиеФедеральные авиационные правила инженерно-авиационного обеспечения государственной авиации РФ, кн.1, гл. 5 «Общие положения», ст. 241.

Бортовое оборудование самолёта конструктивно состоит из бортовых устройств (законченных сборочных единиц, включающих блоки, приборы, агрегаты и реализующих какие-либо частные технические задачи), бортовых систем (функционально связанных устройств, блоков, агрегатов, предназначенных для решения одной или нескольких частных задач) и бортовых комплексов (функционально связанных бортовых систем и устройств, объединённых общими алгоритмами и централизованными вычислительными системами, предназначенных для решения одной или нескольких задач различными способами)Федеральные авиационные правила инженерно-авиационного обеспечения государственной авиации РФ, кн.1, гл. 5 «Общие положения», ст. 242.

Всё бортовое оборудование по назначению разбито на три большие категории — это бортовое радиоэлектронное оборудование (БРЭО), авиационное оборудование (АО) и авиационное вооружение.

Таким образом, современный самолёт представляет собой иерархически сложную большую систему, состоящую из взаимосвязанных по назначению, месту и функционированию агрегатов, частей и конструктивных элементов. Самолёт как изделие — это сложнейшая инженерная конструкция, с соответствующей этому стоимостью.

Все современные самолёты не могут использоваться изолированно и для своего нормального функционирования нуждаются в многочисленных технических средствах управления (связь, навигация, наведение, посадка) и обеспечения — инженерно-авиационные, аэродромно-технические и другие средства, необходимые для проведения летной работыЖитомирский Г. И. «Конструкция самолётов». Учебник для студентов вузов. Издание 4. М; «Инновационное машиностроение» 2018. Классификация самолётов Все воздушные суда классифицируют по максимальной взлётной массе. Для самолётов применяется следующая классификация: 4-й класс — до 10 тонн 3-й класс — от 10 до 30 тонн 2-й класс — от 30 до 75 тонн 1-й класс — свыше 75 тонн Пассажирские самолёты также подразделяются по дальности полёта на: самолёты местных воздушных линий с дальностью полёта до 1000 км магистральные ближние с дальностью от 1000 до 2500 км магистральные среднее с дальностью от 2500 до 6000 км магистральные дальние с дальностью полёта свыше 6000 км Надёжность и безопасность (эта тема в авиации имеет очень большой информационный объём, для освещения которого необходимо несколько тематических статей более узкого плана).

Базовые понятия:

Безопасность полёта — свойство воздушного судна (ВС), характеризующее способность обеспечивать завершение полёта в ожидаемых условиях эксплуатации без нанесения вреда лицам или имуществу.

Надёжность — это свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, хранения и транспортированияГОСТ 27.002-89 ст. 1.1. Надёжность включает такие понятия, как безотказность, долговечность, сохраняемость и ремонтопригодность.

Для всех изделий авиационной техники (АТ) и самолётов в частности понятие надежности имеет важнейшее, первостепенное значение, в связи с тем, что в случае возникновения проблем процесс полета не может быть быстро и безопасно прерван, в отличие от процесса движения любого наземного транспорта.Сенюшкин, Н. С. «Влияние условий эксплуатации и хранения летательных аппаратов на их техническое состояние и работу двигателя» / Н. С. Сенюшкин, И. И. Салимова, Р. Ф. Султанов, В. Р. Хуснуллина. // Молодой ученый. — 2015. — № 5 (85). — С. 183-186.. В связи с этим надёжности в авиации уделяется огромное значение на всех этапах, включая проектирование, разработку, создание и эксплуатацию АТ.

В течение всего жизненного цикла каждого самолёта регулярно выполняется целый ряд сложных комплексных мероприятий, направленных на предупреждение лётных происшествий и поддержание требований надёжности и безопасности эксплуатации.

Эксплуатация В соответствии с нормативной документацией, под терминологию Эксплуатация авиационной техники попадают следующие понятия (основные): Летная эксплуатация — это совокупность связанных с использованием воздушного судна, его систем и оборудования процессов и операций, выполняемых при подготовке к полёту и в полете лётным экипажем, с момента приемки воздушного судна от наземных служб под ответственность экипажа и до момента его сдачи под ответственность наземных служб. Эти действия регламентируются Руководством по летной эксплуатации конкретного воздушного судна. Техническая эксплуатация — это производственная деятельность специализированных организаций и служб по инженерно-авиационному обеспечению полетов, поддержания высокой надежности и исправности АТ, высокого качества и своевременности подготовки к полетам, правильной эксплуатации АТ на земле и в воздухе, а также для поддержания требуемого уровня боеготовности техники (для самолётов военного назначения). К технической эксплуатации также относят комплекс работ по содержанию АТ, хранению, транспортировке и ремонтам. Техническое обслуживание — комплекс работ, предусмотренный Регламентом технического обслуживания, с целью постоянного поддержания в исправном состоянии и готовом к использованию по назначению объекта АТ. Оборудование и системы самолёта обслуживаются специалистами по соответствующим специальностям: СиД (самолёт и двигатель), АВ (авиационное вооружение), АО (авиационное оборудование) и РЭО (радиоэлектронное оборудование). В гражданских организациях (коммерческих авиакомпаниях) службы РЭО и АО часто объединены в одну — АиРЭО (авионика).

В авиационных частях (подразделениях) организуется инженерно-авиационная служба (ИАС) во главе с заместителем командира авиационной воинской части по ИАС, инженерным отделом с инженерами (старшими инженерами) по основным (ведущим) специальностям и службой ИАС в авиационных эскадрильях во главе с инженерами эскадрилий. Также, как правило, в типовом авиационном полку (гарнизоне) имеется подразделение или отдельная воинская часть по периодическому техническому обслуживанию и ремонту самолётов — технико-эксплуатационная часть (ТЭЧ), во главе с начальником ТЭЧ.

Структура ИАС в гражданских (коммерческих) организациях, распределение функций и ответственности между подразделениями и работниками ИАС, полномочия и механизмы координации и контроля всех видов участия в технической эксплуатации АТ определяются руководством конкретного авиапредприятия «Наставление по технической эксплуатации и ремонту авиационной техники в гражданской авиации России» (НТЭРАТ ГА-93).

Планер

Планер самолёта — это несущая конструкция летательного аппарата.

Планер и его системы включают: фюзеляж (лодку), в том числе крыло, оперение, гондолы двигателей (пилоны), фонарь, окна, двери, люки, створки; шасси и его системы; систему управления полётом; топливную систему; гидравлическую систему; пневматическую систему; противообледенительную систему; систему кондиционирования; противопожарное оборудование; систему предупреждения и ликвидации помпажа; пассажирское и бытовое оборудование; погрузочно-швартовочное оборудование; систему водоснабжения и удаления отбросов; бортовую вспомогательную силовую установку; тормозную посадочную парашютную систему; систему аварийного покидания и спасения; систему управления входным устройством (воздухозаборником)Федеральные авиационные правила инженерно-авиационного обеспечения государственной авиации РФ, кн.1, гл. 5, раздел «Планер и двигатель», ст. 268.

То есть в конструкцию планера входят все сборочные узлы, агрегаты, системы и устройства, так или иначе имеющие отношение к безмоторному полёту, то есть планированию самолёта, отсюда происхождение его названия (в н. в. этот термин достаточно условен).

К конструкции планера не относят непосредственно силовую установку с её оборудованием и системами, а также специализированное бортовое оборудование и оснащение (авиационное оборудование, радиоэлектронное оборудование и системы вооружения). Компоновочные схемы

Существует классификация самолётов по конструктивно-компоновочным признакам: по общей компоновке, по схеме фюзеляжа, по форме и расположению крыльев, по схеме оперения, по схеме шасси и типу опорного элемента, по типу и расположению двигателей. В описании конструкции самолёта первым приводится именно компоновочная схема с указанием вышеназванных признаков.

На сегодняшний день различают следующие основные компоновочные схемы самолётов: классическая компоновка бесхвостка утка летающее крыло продольный триплан (с передним и хвостовым горизонтальным оперением) тандем (два крыла расположены друг за другом) конвертируемая (Ту-144, «Конкорд») Наиболее распространена и хорошо отработана на практике классическая компоновка самолёта.

Фюзеляж

Фюзеляж является «телом» самолёта. В нём располагаются кабина экипажа, основные топливные баки, системы управления и контроля, пассажирские салоны, багажные отсеки (в пассажирских самолётах) или грузовые отсеки (в грузовых самолётах); оружие (в боевых самолётах), а также почти всё электронное оборудование.

В настоящее время применяют в основном балочные фюзеляжи — пустотелые балки с силовым набором и тонкостенной обшивкой.

Конструктивно силовая схема фюзеляжа, как правило, состоит из продольных силовых элементов — лонжеронов и стрингеров, поперечных элементов — шпангоутов и обшивки — металлических, чаще дюралюминиевых листов. Обшивка, включённая в силовую схему планера и воспринимающая часть нагрузки называется работающей.

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.

Крыло

Крыло является важнейшей частью самолёта и служит для создания подъёмной силы в полёте. Основополагающей является форма крыла, то есть вид в плане и спереди, а также поперечное сечение (профиль крыла). Внешние формы крыла и его профиль оказывают влияние на полётные характеристики самолёта в целом. Также крыло обеспечивает поперечную, а на самолётах бесхвостой схемы и продольную устойчивость и управляемость самолёта. К крылу могут крепиться двигатели и стойки шасси, также в крыле могут находиться топливные баки. К основным характеристикам крыла относят: размах, удлинение, сужение, стреловидность, угол установки, поперечное V.

Крыло — это самая высоконагруженная часть самолёта. На него в полёте действуют силы изгиба, кручения и сдвига. На крыло действуют аэродинамические и массовые нагрузки: аэродинамическая нагрузка возникает в результате взаимодействия крыла с воздушным потоком