Die Hauptteile des Flugzeugs. Flugzeuggerät

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-17 10:23

Die Erfindung des Flugzeugs ermöglichte nicht nur die Verwirklichung des ältesten Menschheitstraums - die Eroberung des Himmels, sondern auch die Schaffung des schnellsten Transportmittels. Im Gegensatz zu Heißluftballons und Luftschiffen sind Flugzeuge wenig abhängig von Wetterkapriolen und können große Entfernungen mit hoher Geschwindigkeit zurücklegen. Die Komponenten des Flugzeugs bestehen aus folgenden Baugruppen: Tragfläche, Rumpf, Leitwerk, Start- und Landeeinrichtungen, Triebwerk, Steuerungssysteme, diverse Ausrüstungen.

Funktionsprinzip

Flugzeug - ein Flugzeug (LA), das schwerer als Luft ist und mit einem Triebwerk ausgestattet ist. Mit Hilfe dieses wichtigsten Teils des Flugzeugs wird der für den Flug notwendige Schub erzeugt – die wirkende (Antriebs-)Kraft, die der Motor (Propeller oder Strahltriebwerk) am Boden oder im Flug entwickelt. Befindet sich die Schraube vor dem Motor, spricht man von Ziehen, befindet sie sich dahinter, spricht man von Drücken. Somit erzeugt das Triebwerk die Translationsbewegung des Flugzeugs relativ zur Umgebung (Luft). Dementsprechend bewegt sich auch der Flügel relativ zur Luft, was durch diese Vorwärtsbewegung Auftrieb erzeugt. Daher kann das Gerät nur bei einer bestimmten Geschwindigkeit in der Luft bleiben. Flug.

Wie heißen die Teile des Flugzeugs

Der Koffer besteht aus folgenden Hauptteilen:

• Der Rumpf ist der Hauptkörper des Flugzeugs und verbindet die Flügel (Flügel), das Gefieder, das Antriebssystem, das Fahrwerk und andere Komponenten zu einem einzigen Ganzen. Der Rumpf beherbergt die Besatzung, Passagiere (in der Zivilluftfahrt), Ausrüstung, Nutzlast. Kann auch (nicht immer) Kraftstoff, Chassis, Motoren usw. aufnehmen.
• Die Motoren werden verwendet, um das Flugzeug anzutreiben.
• Wing - eine Arbeitsfläche, die entwickelt wurde, um Auftrieb zu erzeugen.
• Vertikalleitwerk ist für Steuerbarkeit, Gleichgewicht und Richtungsstabilität des Flugzeugs relativ zur vertikalen Achse ausgelegt.
• Horizontalleitwerk ist für Steuerbarkeit, Gleichgewicht und Richtungsstabilität des Flugzeugs relativ zur horizontalen Achse ausgelegt.

Flügel und Rumpf

Der Hauptteil der Flugzeugstruktur ist der Flügel. Es schafft die Voraussetzungen für die Erfüllung der Hauptvoraussetzung für die Flugmöglichkeit - das Vorhandensein von Auftrieb. Der Flügel ist am Körper (Rumpf) befestigt, der die eine oder andere Form haben kann, aber möglichst mit minimalem Luftwiderstand. Dazu ist es mit einer angenehm stromlinienförmigen Tropfenform versehen.

Der vordere Teil des Flugzeugs dient zur Aufnahme des Cockpits und der Radaranlage. Am Heck befindet sich das sogenannte Leitwerk. Es dient der Kontrolle während des Fluges.

Gefiederdesign

Stellen Sie sich ein durchschnittliches Flugzeug vor,dessen Heckteil nach dem klassischen Schema gefertigt ist, das für die meisten militärischen und zivilen Modelle charakteristisch ist. In diesem Fall enthält das Höhenleitwerk einen festen Teil – den Stabilisator (vom lateinischen Stabilis, stabil) und einen beweglichen Teil – das Höhenruder.

Der Stabilisator dient der Stabilisierung des Flugzeugs gegenüber der Querachse. Wenn die Nase des Flugzeugs abgesenkt wird, hebt sich dementsprechend das Heckteil des Rumpfs zusammen mit dem Gefieder. In diesem Fall erhöht sich der Luftdruck auf der oberen Fläche des Stabilisators. Der erzeugte Druck bringt den Stabilisator (bzw. den Rumpf) in seine ursprüngliche Position zurück. Wenn die Rumpfnase angehoben wird, erhöht sich der Druck des Luftstroms auf die Unterseite des Stabilisators und er kehrt wieder in seine ursprüngliche Position zurück. Somit wird eine automatische (ohne Eingreifen des Piloten) Stabilität des Flugzeugs in seiner Längsebene relativ zur Querachse bereitgestellt.

Das Heck des Flugzeugs enthält auch ein Seitenleitwerk. Ähnlich wie das horizontale besteht es aus einem festen Teil - dem Kiel - und einem beweglichen Teil - dem Ruder. Der Kiel verleiht der Bewegung des Flugzeugs relativ zu seiner vertikalen Achse in einer horizontalen Ebene Stabilität. Das Funktionsprinzip des Kiels ähnelt dem eines Stabilisators - wenn die Nase nach links abweicht, weicht der Kiel nach rechts ab, der Druck auf seine rechte Ebene nimmt zu und bringt den Kiel (und den gesamten Rumpf) in seinen vorherigen Zustand zurück position.

In Bezug auf zwei Achsen wird also die Flugstabilität durch das Gefieder gewährleistet. Aber es gab noch eine weitere Achse - die Längsachse. Automatisch bereitzustellenBewegungsstabilität relativ zu dieser Achse (in der Querebene) der Segelflugzeug-Flügelkonsolen werden nicht horizontal, sondern in einem bestimmten Winkel zueinander angeordnet, so dass die Enden der Konsolen nach oben ausgelenkt werden. Diese Platzierung ähnelt dem Buchstaben "V".

Steuerungssysteme

Steuerflächen sind wichtige Teile eines Flugzeugs, die dazu bestimmt sind, das Flugzeug zu steuern. Dazu gehören Querruder, Seitenruder und Höhenruder. Die Steuerung erfolgt in Bezug auf dieselben drei Achsen in denselben drei Ebenen.

Das Höhenruder ist der bewegliche hintere Teil des Stabilisators. Wenn der Stabilisator aus zwei Konsolen besteht, dann gibt es dementsprechend zwei Höhenruder, die beide synchron nach oben oder unten auslenken. Damit kann der Pilot die Höhe des Flugzeugs verändern.

Das Ruder ist der bewegliche hintere Teil des Kiels. Wenn es in die eine oder andere Richtung ausgelenkt wird, entsteht an ihm eine aerodynamische Kraft, die das Flugzeug um eine durch den Massenmittelpunkt verlaufende vertikale Achse in die entgegengesetzte Richtung zur Richtung des Seitenruderausschlags dreht. Die Drehung wird fortgesetzt, bis der Pilot das Seitenruder wieder in die neutrale (nicht ausgelenkte) Position bringt und sich das Flugzeug in die neue Richtung bewegt.

Querruder (von französisch Aile, Flügel) sind die Hauptteile des Flugzeugs, die die beweglichen Teile der Flügelkonsolen sind. Dienen zur Steuerung des Flugzeugs relativ zur Längsachse (in der Querebene). Da es zwei Flügelkonsolen gibt, gibt es auch zwei Querruder. Sie arbeiten synchron, aber anders als die Aufzüge weichen sie voneinander abnicht in eine Richtung, sondern in verschiedene Richtungen. Wenn ein Querruder nach oben ausschlägt, dann das andere nach unten. An der Flügelkonsole, wo das Querruder nach oben ausgelenkt ist, nimmt der Auftrieb ab, wo er unten ist, nimmt er zu. Und der Rumpf des Flugzeugs dreht sich in Richtung des angehobenen Querruders.

Engines

Alle Flugzeuge sind mit einem Triebwerk ausgestattet, das es ihnen ermöglicht, Geschwindigkeit zu entwickeln und somit für Auftrieb zu sorgen. Triebwerke können am Heck des Flugzeugs (typisch für Düsenflugzeuge), vorne (leichte Fahrzeuge) und an den Tragflächen (zivile Flugzeuge, Transporter, Bomber) angeordnet sein.

Sie sind unterteilt in:

• Jet - Turbostrahl, pulsierend, Zweikreis, direkter Durchfluss.
• Propeller - Kolben (Propeller), Turboprop.
• Rakete - flüssiger, fester Brennstoff.

Andere Systeme

Natürlich sind auch andere Teile des Flugzeugs wichtig. Fahrgestelle ermöglichen es Flugzeugen, von ausgerüsteten Flugplätzen zu starten und zu landen. Es gibt Amphibienflugzeuge, bei denen anstelle des Fahrwerks spezielle Schwimmer verwendet werden - mit denen Sie überall dort starten und landen können, wo sich ein Gewässer (Meer, Fluss, See) befindet. Modelle von Leichtflugzeugen, die mit Skiern ausgestattet sind, sind für den Einsatz in Gebieten mit stabiler Schneedecke bekannt.

Moderne Flugzeuge sind mit elektronischen Geräten, Kommunikations- und Informationsübertragungsgeräten vollgestopft. Die Militärluftfahrt verwendet ausgeklügelte Waffensysteme, Zielerfassung und Signalunterdrückung.

Klassifizierung

Wie beabsichtigtFlugzeuge werden in zwei große Gruppen unterteilt: zivile und militärische. Die Hauptteile eines Passagierflugzeugs zeichnen sich durch das Vorhandensein einer ausgestatteten Kabine für Passagiere aus, die den größten Teil des Rumpfes einnimmt. Eine Besonderheit sind die Bullaugen an den Seiten des Rumpfes.

Zivilflugzeuge werden unterteilt in:

• Passenger - lokale Fluggesellschaften, Kurzstrecken (Reichweite unter 2000 km), Mittelstrecken (Reichweite unter 4000 km), Langstrecken (Reichweite unter 9000 km) und Interkontinentalflüge (Reichweite über 11.000 km).
• Fracht - leicht (Frachtgewicht bis 10 Tonnen), mittelschwer (Frachtgewicht bis 40 Tonnen) und schwer (Frachtgewicht über 40 Tonnen).
• Spezielle Zwecke - Sanitär, Landwirtschaft, Aufklärung (Eisaufklärung, Fischaufklärung), Brandbekämpfung, für Luftaufnahmen.
• Bildung.

Im Gegensatz zu zivilen Modellen haben Teile eines Militärflugzeugs keine komfortable Kabine mit Fenstern. Der Hauptteil des Rumpfes wird von Waffensystemen, Geheimdienstausrüstung, Kommunikation, Triebwerken und anderen Einheiten eingenommen.

Moderne Militärflugzeuge können (in Anbetracht der von ihnen durchgeführten Kampfeinsätze) in die folgenden Typen unterteilt werden: Jäger, Angriffsflugzeuge, Bomber (Raketenträger), Aufklärung, Militärtransporter, Spezial- und Hilfszwecke.

Fluggerät

Das Design von Flugzeugen hängt von dem aerodynamischen Design ab, nach dem sie gebaut werden. Das aerodynamische Schema ist durch die Anzahl der Grundelemente und die Lage der Lagerflächen gekennzeichnet. Wenn die NaseFlugzeug ist für die meisten Modelle ähnlich, die Position und Geometrie der Tragflächen und des Leitwerks kann stark variieren.

Die folgenden Schemata für Flugzeuggeräte werden unterschieden:

• "Klassisch".
• Fliegender Flügel.
• "Ente".
• "Tailless".
• "Tandem".
• Konvertierbares Schema.
• Kombinationsschema.

Klassische Flugzeuge

Lassen Sie uns die Hauptteile des Flugzeugs und ihren Zweck betrachten. Die klassische (normale) Anordnung von Komponenten und Baugruppen ist typisch für die meisten Geräte auf der Welt, ob militärisch oder zivil. Das Hauptelement – der Flügel – arbeitet in einer reinen ungestörten Strömung, die den Flügel gleichmäßig umströmt und einen gewissen Auftrieb erzeugt.

Die Nase des Flugzeugs wird verkleinert, was zu einer Verringerung der erforderlichen Fläche (und damit der Masse) des Seitenleitwerks führt. Dies liegt daran, dass der vordere Rumpf ein destabilisierendes Giermoment um die Hochachse des Flugzeugs induziert. Die Reduzierung des vorderen Rumpfes verbessert die Sichtbarkeit der vorderen Hemisphäre.

Die Nachteile des normalen Schemas sind:

• Der Betrieb des horizontalen Leitwerks (HA) in einem geneigten und gestörten Flügelstrom verringert seine Effizienz erheblich, was die Verwendung einer größeren Gefiederfläche (und folglich einer Masse) erfordert.
• Um die Flugstabilität zu gewährleisten, muss das Seitenleitwerk (VO) einen negativen Auftrieb erzeugen, also nach unten gerichtet sein. Dies verringert die Gesamteffizienz des Flugzeugs: vondie Größe der Auftriebskraft, die der Flügel erzeugt, ist es notwendig, die Kraft, die auf dem GO erzeugt wird, abzuziehen. Um dieses Phänomen zu neutralisieren, sollte ein Flügel mit größerer Fläche (und folglich Masse) verwendet werden.

Das Gerät des Flugzeugs nach dem "Enten"-Schema

Bei diesem Design sind die Hauptteile des Flugzeugs anders platziert als bei den "klassischen" Modellen. Zunächst betrafen die Änderungen das Layout des horizontalen Leitwerks. Es befindet sich vor dem Flügel. Nach diesem Schema bauten die Gebrüder Wright ihr erstes Flugzeug.

Vorteile:

• Vertical Tail arbeitet in einer ungestörten Strömung, was seine Effizienz erhöht.
• Um die Flugstabilität zu gewährleisten, erzeugt das Leitwerk positiven Auftrieb, dh es addiert sich zum Auftrieb des Flügels. Dadurch kann seine Fläche und dementsprechend auch seine Masse reduziert werden.
• Natürlicher "Anti-Schleuder"-Schutz: Die Möglichkeit, die Flügel auf überkritische Anstellwinkel für "Enten" zu verlagern, ist ausgeschlossen. Der Stabilisator ist so eingebaut, dass er im Vergleich zum Flügel einen höheren Anstellwinkel bekommt.
• Das Verschieben des Fokus des Flugzeugs mit zunehmender Geschwindigkeit nach hinten tritt beim "Duck"-Schema in geringerem Maße auf als beim klassischen Layout. Dies führt zu weniger Änderungen im Grad der statischen Längsstabilität des Flugzeugs und vereinfacht wiederum die Eigenschaften seiner Steuerung.

Nachteile des "Enten"-Schemas:

• Beim Abwürgen auf dem Leitwerk erreicht das Flugzeug nicht nur geringere Anstellwinkel, sondern „sackt“auch ab, da sein Gesamtauftrieb abnimmt. Das ist besonders gefährlich inStart- und Landemodus aufgrund der Bodennähe.
• Das Vorhandensein von Gefiedermechanismen im vorderen Rumpf beeinträchtigt die Sicht auf die untere Hemisphäre.
• Um die Fläche des vorderen HE zu reduzieren, wird die Länge des vorderen Rumpfes signifikant gemacht. Dies führt zu einer Erhöhung des destabilisierenden Moments relativ zur vertikalen Achse und dementsprechend zu einer Vergrößerung der Fläche und Masse der Struktur.

Schwanzlose Flugzeuge

In Modellen dieses Typs gibt es kein wichtiges, vertrautes Teil des Flugzeugs. Ein Foto von schwanzlosen Flugzeugen (Concorde, Mirage, Vulcan) zeigt, dass sie kein horizontales Heck haben. Die Hauptvorteile dieses Schemas sind:

• Reduzierung des frontalen Luftwiderstands, der besonders wichtig für Flugzeuge mit hoher Geschwindigkeit ist, insbesondere im Reiseflug. Dies reduziert die Kraftstoffkosten.
• Höhere Torsionssteifigkeit des Flügels, was seine aeroelastischen Eigenschaften verbessert, und hohe Manövriereigenschaften werden erreicht.

Fehler:

• Für das Ausbalancieren in einigen Flugmodi muss ein Teil der Mechanisierungsmittel der Hinterkante des Flügels (Klappen) und der Steuerflächen nach oben ausgelenkt werden, was den Gesamtauftrieb des Flugzeugs verringert.
• Die Kombination von Flugzeugsteuerungen in Bezug auf die horizontale und die Längsachse (aufgrund des Fehlens des Höhenruders) verschlechtert die Eigenschaften seiner Handhabung. Das Fehlen eines spezialisierten Gefieders führt dazu, dass die an der Hinterkante des Flügels befindlichen Steuerflächen (miterforderlich) Pflichten und Querruder und Höhenruder. Diese Ruder werden Höhenruder genannt.
• Die Verwendung eines Teils der Mechanisierungsausrüstung zum Ausbalancieren des Flugzeugs verschlechtert seine Start- und Landeleistung.

Fliegender Flügel

Bei diesem Schema gibt es tatsächlich keinen solchen Teil des Flugzeugs wie den Rumpf. Alle für die Unterbringung von Besatzung, Nutzlast, Motoren, Treibstoff und Ausrüstung erforderlichen Volumina befinden sich in der Mitte des Flügels. Dieses Schema hat folgende Vorteile:

• Geringster Widerstand.
• Die kleinste Masse der Struktur. In diesem Fall fällt die gesamte Masse auf den Flügel.
• Da die Längsabmessungen des Flugzeugs klein sind (aufgrund des fehlenden Rumpfs), ist das destabilisierende Moment um seine Hochachse vernachlässigbar. Dadurch können Designer den Bereich des VO entweder erheblich verkleinern oder sogar ganz aufgeben (Vögel haben, wie Sie wissen, kein vertikales Gefieder).

Zu den Nachteilen gehört die Schwierigkeit, die Flugstabilität des Flugzeugs zu gewährleisten.

Tandem

Das "Tandem"-Schema, bei dem zwei Flügel hintereinander angeordnet sind, wird selten verwendet. Diese Lösung wird verwendet, um die Flügelfläche mit den gleichen Werten ihrer Spannweite und Rumpflänge zu vergrößern. Dadurch wird die spezifische Belastung des Flügels reduziert. Die Nachteile dieses Schemas sind ein großer Luftwiderstand, eine Erhöhung des Trägheitsmoments, insbesondere in Bezug auf die Querachse des Flugzeugs. Darüber hinaus ändern sich mit zunehmender Fluggeschwindigkeit die Eigenschaften des Längsausgleichs des Flugzeugs. Steuerflächen auf zFlugzeuge können sowohl direkt an den Flügeln als auch am Gefieder lokalisiert werden.

Kombisch altung

In diesem Fall können die Komponenten des Flugzeugs mit verschiedenen Designschemata kombiniert werden. Beispielsweise ist sowohl in der Nase als auch im Heck des Rumpfes ein Höhenleitwerk vorgesehen. Auf ihnen kann die sogenannte direkte Hubsteuerung verwendet werden.

In diesem Fall erzeugt die horizontale Nase zusammen mit den Landeklappen zusätzlichen Auftrieb. Das in diesem Fall auftretende Nickmoment zielt darauf ab, den Anstellwinkel zu vergrößern (die Nase des Flugzeugs steigt). Um diesen Moment zu parieren, muss das Leitwerk einen Moment erzeugen, um den Anstellwinkel zu verringern (die Nase des Flugzeugs geht nach unten). Dazu muss die Kraft am Heck auch nach oben gerichtet werden. Das heißt, es gibt eine Erhöhung der Auftriebskraft an der Nase HE, am Flügel und am Heck HE (und folglich am gesamten Flugzeug), ohne es in der Längsebene zu drehen. In diesem Fall steigt das Flugzeug einfach ohne jegliche Evolution relativ zu seinem Massenschwerpunkt. Und umgekehrt kann es mit einer solchen aerodynamischen Anordnung des Flugzeugs Entwicklungen relativ zum Schwerpunkt in der Längsebene durchführen, ohne seine Flugbahn zu ändern.

Die Fähigkeit, solche Manöver durchzuführen, verbessert die Leistungseigenschaften manövrierfähiger Flugzeuge erheblich. Vor allem in Kombination mit einem System zur direkten Steuerung der Seitenkraft, für deren Umsetzung das Flugzeug nicht nur das Heck, sondern auch das Längsgefieder der Nase haben muss.

Konvertierbares Schema

Die Vorrichtung eines nach einem Cabrio-Schema gebauten Flugzeugs zeichnet sich durch das Vorhandensein eines Destabilisators im vorderen Rumpf aus. Die Funktion der Destabilisatoren besteht darin, die Rückwärtsverschiebung des aerodynamischen Schwerpunkts des Flugzeugs in Überschallflugmodi innerhalb gewisser Grenzen zu reduzieren oder sogar vollständig zu eliminieren. Dies erhöht die Manövrierfähigkeit des Flugzeugs (was für ein Jagdflugzeug wichtig ist) und erhöht die Reichweite oder reduziert den Treibstoffverbrauch (dies ist wichtig für ein Überschall-Passagierflugzeug).

Destabilisatoren können auch im Start-/Landemodus verwendet werden, um das Tauchmoment zu kompensieren, das durch die Abweichung der Start- und Landemechanik (Klappen, Klappen) oder des vorderen Rumpfes verursacht wird. Im Unterschallflugmodus ist der Destabilisator in der Mitte des Rumpfes versteckt oder auf den Wetterfahnenmodus eingestellt (frei entlang der Strömung ausgerichtet).