Oamenii au fost obsedați de ideea de a ieși în aer de secole. În miturile aproape tuturor națiunilor există legende despre animale zburătoare și oameni cu aripi. Cele mai vechi mașini zburătoare cunoscute erau aripi care le imitau pe cele ale păsărilor. Odată cu ei, oamenii au sărit de pe turnuri sau au încercat să se înalțe căzând de pe o stâncă. Și deși astfel de încercări s-au încheiat de obicei tragic, oamenii au venit cu modele din ce în ce mai complexe aeronave. Vom vorbi despre aeronavele emblematice în recenzia noastră de astăzi.

1. Elicopter de bambus


Una dintre cele mai vechi mașini de zbor din lume, elicopterul din bambus (cunoscut și sub numele de libelula de bambus sau roată chinezească) este o jucărie care zboară în sus atunci când arborele său principal este rotit rapid. Inventat în China în jurul anului 400 î.Hr., elicopterul din bambus era alcătuit din lame de pene montate pe capătul unui baston de bambus.

2. Lanterna zburătoare


Lanterna zburătoare - mică balon din hârtie și un cadru de lemn cu un orificiu în fund sub care se aprinde un mic foc. Se crede că chinezii au experimentat cu felinare zburătoare încă din secolul al III-lea î.Hr., dar în mod tradițional, invenția lor este atribuită înțeleptului și generalului Zhuge Liang (181-234 d.Hr.).

3. Balon


Balonul cu aer cald este prima tehnologie de succes pentru zborul uman pe o structură de susținere. Primul zbor cu echipaj a fost efectuat de Pilatre de Rosier și marchizul d'Arlandes în 1783 la Paris într-un balon cu aer cald (legat) creat de frații Montgolfier Baloanele moderne cu aer cald pot zbura mii de kilometri (cel mai lung balon cu aer cald zborul este de 7.672 km din Japonia spre nordul Canadei).

4. Balon solar


Din punct de vedere tehnic, acest tip de balon zboară prin încălzirea aerului din interiorul său folosind radiația solară. De regulă, astfel de baloane sunt realizate din material negru sau închis la culoare. Deși sunt folosite în principal pe piața jucăriilor, unele baloane solare sunt suficient de mari pentru a ridica o persoană în aer.

5. Ornitopter


Un ornitopter, care a fost inspirat din zborul păsărilor, liliecilor și insectelor, este o aeronavă care zboară dând din aripi. Majoritatea ornitopterilor sunt fără pilot, dar au fost construite și câteva ornitoptere. Unul dintre cele mai vechi concepte pentru o astfel de mașină zburătoare a fost dezvoltat de Leonardo da Vinci încă din secolul al XV-lea. În 1894, Otto Lilienthal, un pionier german al aviației, a efectuat primul zbor cu echipaj uman din istorie într-un ornitopter.

6. Parașuta


Fabricată din țesătură ușoară și durabilă (asemănătoare nailonului), o parașută este un dispozitiv care este folosit pentru a încetini mișcarea unui obiect prin atmosferă. Descrierea celei mai vechi parașute a fost găsită într-un manuscris italian anonim datând din 1470. ÎN zilele moderne Parașutele sunt folosite pentru a elibera o varietate de încărcături, inclusiv oameni, alimente, echipamente, capsule spațiale și chiar bombe.

7. Zmeul


Construit inițial prin întinderea mătasei peste un cadru de bambus despicat, zmeul a fost inventat în China în secolul al V-lea î.Hr. De-a lungul timpului, multe alte culturi au adoptat acest dispozitiv, iar unele dintre ele chiar au continuat să îmbunătățească și mai mult această mașină zburătoare simplă. De exemplu, se crede că zmeii capabili să poarte oameni au existat în China antică și Japonia.

8. Dirijabil


Aeronava a devenit prima aeronavă capabilă de decolare și aterizare controlată. La început, dirijabilele foloseau hidrogen, dar din cauza explozivității ridicate a acestui gaz, majoritatea aeronavelor construite după anii 1960 au început să folosească heliu. Dirijabilul poate fi echipat și cu motoare, iar echipajul și/sau încărcătură utilă se află în una sau mai multe „gondole” suspendate sub o butelie de gaz.

9. Planor


Un planor este o aeronavă mai grea decât aerul care este susținută în zbor de reacția dinamică a aerului pe suprafețele sale de ridicare, de exemplu. este independent de motor. Astfel, majoritatea planoarelor nu au motor, deși unele parapante pot fi echipate cu ele pentru a-și prelungi zborul dacă este necesar.

10. Biplan


Un biplan este o aeronavă cu două aripi fixe care sunt situate una deasupra celeilalte. Biplanurile au o serie de avantaje față de modelele convenționale ale aripilor (monoplane): permit o suprafață mai mare a aripii și portanță cu o anvergură mai mică. Biplanul fraților Wright a devenit primul avion care a zburat cu succes în 1903.

11. Elicopter


Un elicopter este o aeronavă cu aripă rotativă care poate decola și ateriza pe verticală, poate plana și zbura în orice direcție. Au existat multe concepte similare cu elicopterele moderne în ultimele secole, dar abia în 1936 a fost construit primul elicopter funcțional, Focke-Wulf Fw 61.

12. Aerociclu


În anii 1950, Elicopterele Lackner au venit cu un avion neobișnuit. Aerociclul HZ-1 a fost destinat să fie folosit de piloți fără experiență ca vehicul standard de recunoaștere pentru armata SUA. Deși testele timpurii au indicat că vehiculul ar putea oferi suficientă mobilitate pe câmpul de luptă, evaluări mai extinse au indicat că era prea dificil de controlat pentru infanteriştii neantrenați. Drept urmare, după câteva accidente, proiectul a fost înghețat.

13. Kaitun


Kaitun este un hibrid dintre un zmeu și un balon cu aer cald. Principalul său avantaj este că zmeul poate rămâne într-o poziție destul de stabilă deasupra punctului de ancorare al frânghiei, indiferent de puterea vântului, în timp ce baloanele și zmeele convenționale sunt mai puțin stabile.

14. Deltaplan


Un deltaplan este o aeronavă nemotorizată, mai grea decât aerul, care nu are coadă. Deltaplanele moderne sunt fabricate din aliaj de aluminiu sau materiale compozite, iar aripa este realizată din pânză sintetică. Aceste dispozitive au un raport de portanță ridicat, care permite piloților să zboare timp de câteva ore la o altitudine de mii de metri deasupra nivelului mării în curenți ascendenți de aer cald și să efectueze manevre acrobatice.

15. Dirijabil hibrid


Un dirijabil hibrid este o aeronavă care combină caracteristicile unui vehicul mai ușor decât aerul (adică tehnologia aeronavei) cu tehnologia unui vehicul mai greu decât aerul (fie o aripă fixă, fie un rotor). Astfel de modele nu au fost puse în producție de masă, dar au fost produse mai multe prototipuri cu și fără pilot, inclusiv Lockheed Martin P-791, un dirijabil hibrid experimental dezvoltat de Lockheed Martin.

16. Avion de linie


Cunoscută și sub denumirea de avion cu reacție, un avion cu reacție de pasageri este un tip de aeronavă conceput pentru a transporta pasageri și mărfuri prin aer, propulsat de motoare cu reacție. Aceste motoare permit aeronavei să ajungă viteze mariși generează suficientă forță pentru a propulsa o aeronavă mare. În prezent, Airbus A380 este cel mai mare avion cu reacție de pasageri din lume, cu o capacitate de până la 853 de persoane.

17. Avion-rachetă


Un avion rachetă este o aeronavă care utilizează un motor rachetă. Avioanele-rachetă pot atinge viteze mult mai mari decât avioanele cu reacție de dimensiuni similare. De regulă, motorul lor funcționează nu mai mult de câteva minute, după care avionul planează. Avionul rachetă este potrivit pentru zbor la altitudini foarte mari și, de asemenea, este capabil de o accelerație mult mai mare și are o cursă de decolare mai scurtă.

18. Hidroavion plutitor


Este un tip de aeronavă cu aripă fixă ​​care poate decola și ateriza pe apă. Flotabilitatea unui hidroavion este asigurată de pontoane sau flotoare, care sunt instalate în locul trenului de aterizare sub fuzelaj. Avioanele plutitoare au fost utilizate pe scară largă înainte de al Doilea Război Mondial, dar au fost apoi înlocuite cu elicoptere și avioane operate de pe portavioane.

19. Barcă zburătoare


Un alt tip de hidroavion, barca zburătoare, este o aeronavă cu aripă fixă, cu o carenă în formă pentru a-i permite să aterizeze pe apă. Diferă de un hidroavion prin faptul că folosește un fuzelaj special conceput, care poate pluti. Bărcile zburătoare erau foarte comune în prima jumătate a secolului XX. La fel ca avioanele cu plutitoare, acestea au fost ulterior eliminate după al Doilea Război Mondial.



Cunoscută și sub alte denumiri (cum ar fi aeronava de marfă, avionul de marfă, aeronava de transport sau aeronava de marfă), o aeronavă de marfă este o aeronavă cu aripă fixă ​​care este proiectată sau transformată pentru a transporta mărfuri mai degrabă decât pasageri. În prezent, cea mai mare și cea mai mare aeronavă care transportă încărcătură utilă din lume este An-225, construit în 1988.

21. Bombardier


Un bombardier este o aeronavă de luptă concepută pentru a ataca ținte terestre și maritime lansând bombe, lansând torpile sau lansând rachete de croazieră aer-sol. Există două tipuri de bombardiere. Bombardierele strategice sunt concepute în primul rând pentru misiuni de bombardare cu rază lungă de acțiune - și anume, pentru a ataca ținte strategice, cum ar fi baze de aprovizionare, poduri, fabrici, șantiere navale etc. Bombardierele tactice au ca scop contracararea activităților militare inamice și sprijinirea operațiunilor ofensive.

22. Avion spațial


Un avion spațial este un vehicul aerospațial care este folosit în atmosfera Pământului. Ele pot folosi atât rachete, cât și motoare cu reacție convenționale auxiliare. Astăzi există cinci dispozitive similare care au fost folosite cu succes: X-15, Space Shuttle, Buran, SpaceShipOne și Boeing X-37.

23. Nava spatiala


Nave spațiale este un vehicul proiectat pentru zboruri în spațiul cosmic. Navele spațiale sunt folosite pentru o varietate de scopuri, inclusiv comunicații, observarea Pământului, meteorologie, navigație, colonizare spațială, explorare planetară și transport de oameni și mărfuri.


O capsulă spațială este un tip special de navă spațială care a fost folosită în majoritatea programelor spațiale cu echipaj. O capsulă spațială cu echipaj trebuie să aibă tot ceea ce este necesar pentru viața de zi cu zi, inclusiv aer, apă și alimente. Capsula spațială protejează și astronauții de radiațiile reci și cosmice.

25. Dronă

Cunoscută oficial ca un vehicul aerian fără pilot (UAV), o dronă este adesea folosită pentru misiuni care sunt prea „periculoase” sau pur și simplu imposibil de zburat pentru oameni. Inițial au fost folosite în principal în scopuri militare, dar astăzi pot fi găsite literalmente peste tot.

Și efectele lor asupra solidelor. Este o subsecțiune a hidrodinamicii și a gazelor. Cercetările în acest domeniu datează din cele mai vechi timpuri, de pe vremea inventării săgeților și a sulițelor de planificare, care au făcut posibilă trimiterea mai departe și mai precisă a unui proiectil către țintă. Cu toate acestea, potențialul aerodinamicii a fost dezvăluit pe deplin odată cu inventarea vehiculelor mai grele decât aerul, capabile să zboare sau să planeze pe distanțe semnificative.

Din cele mai vechi timpuri

Descoperirea legilor aerodinamicii în secolul XX a contribuit la salturi fantastice în multe domenii ale științei și tehnologiei, în special în domeniul transporturilor. Pe baza realizărilor sale, au fost create avioane moderne, ceea ce a făcut posibil ca aproape orice colț al planetei Pământ să fie accesibil publicului.

Prima mențiune a unei încercări de cucerire a cerului se găsește în mitul grecesc al lui Icar și Daedalus. Tatăl și fiul și-au construit aripi asemănătoare cu cele ale unei păsări. Acest lucru indică faptul că cu mii de ani în urmă oamenii s-au gândit la posibilitatea de a decola.

O altă creștere a interesului pentru construcția de avioane a apărut în timpul Renașterii. Cercetătorul pasionat Leonardo da Vinci a dedicat mult timp acestei probleme. Sunt cunoscute înregistrările sale, în care sunt explicate principiile de funcționare.

Eră nouă

O descoperire globală în știință (și în aeronautică în special) a fost făcută de Isaac Newton. La urma urmei, aerodinamica se bazează pe știința cuprinzătoare a mecanicii, al cărei fondator a fost un om de știință englez. Newton a fost primul care a considerat mediul de aer ca un conglomerat de particule care, întâmpinând un obstacol, fie se lipesc de acesta, fie sunt reflectate elastic. În 1726, el a prezentat publicului teoria rezistenței aerului.

Ulterior, s-a dovedit că mediul constă de fapt din particule minuscule - molecule. Ei au învățat să calculeze reflectivitatea aerului destul de precis, iar efectul de „lipire” a fost considerat o presupunere insuportabilă.

În mod surprinzător, această teorie și-a găsit aplicare practică secole mai târziu. În anii 60, în zorii erei spațiale, designerii sovietici s-au confruntat cu problema calculării rezistenței aerodinamice a vehiculelor de coborâre cu o formă sferică „tocită”, dezvoltând viteze hipersonice la aterizare. Din cauza lipsei de computere puternice, calcularea acestui indicator a fost problematică. În mod neașteptat, s-a dovedit că este posibil să se calculeze cu exactitate cantitatea de rezistență și chiar distribuția presiunii pe partea frontală folosind formula simplă a lui Newton privind efectul de „lipire” a particulelor de un obiect zburător.

Dezvoltarea aerodinamicii

Fondatorul dinamicii fluidelor, Daniel Bernoulli, a descris în 1738 relația fundamentală dintre presiune, densitate și viteză pentru curgerea incompresibilă, cunoscută astăzi ca principiul lui Bernoulli, care se aplică și calculelor forțelor aerodinamice de ridicare. În 1799, Sir George Cayley a devenit prima persoană care a identificat cele patru forțe aerodinamice ale zborului (greutate, portanță, tracțiune și tracțiune) și relațiile dintre ele.

În 1871, Francis Herbert Wenham a creat primul tunel de vânt pentru a măsura cu precizie forțele aerodinamice. Teoriile științifice neprețuite au fost dezvoltate de Jean Le Rond d'Alembert, Gustav Kirchhoff și Lord Rayleigh. În 1889, Charles Renard, un inginer aeronautic francez, a devenit prima persoană care a calculat științific puterea necesară pentru un zbor susținut.

De la teorie la practică

În secolul al XIX-lea, inventatorii priveau aripa din punct de vedere științific. Și prin cercetarea mecanismului zborului păsărilor s-a studiat aerodinamica în acțiune, care a fost ulterior aplicată aeronavelor artificiale.

Otto Lilienthal a avut un succes deosebit în cercetarea mecanicii aripilor. Designerul german de avioane a creat și testat 11 tipuri de planoare, inclusiv un biplan. De asemenea, a făcut primul zbor cu o navă mai grea decât aerul. În timpul vieții sale relativ scurte (46 de ani), a efectuat aproximativ 2.000 de zboruri, îmbunătățind constant designul, care amintea mai mult de un deltaplan decât de un avion. A murit în timpul următorului său zbor, pe 10 august 1896, devenind atât un pionier al aeronauticii, cât și prima victimă a unui accident de avion. Apropo, inventatorul german i-a predat personal unul dintre planoare lui Nikolai Egorovich Jukovsky, un pionier în studiul aerodinamicii aeronavelor.

Jukovski nu a experimentat doar cu Spre deosebire de mulți entuziaști ai vremii, el a considerat în primul rând comportamentul fluxurilor de aer din punct de vedere științific. În 1904, a fondat primul institut de aerodinamică din lume la Kachino, lângă Moscova. Din 1918, a condus TsAGI (Institutul Central Aerohidrodinamic).

Primele avioane

Aerodinamica este știința care a permis omului să cucerească cerul. Fără a-l studia, ar fi imposibil să construiești aeronave care se mișcă stabil în curenții de aer. Primul avion așa cum îl știm a fost fabricat și zburat pe 7 decembrie 1903 de frații Wright. Cu toate acestea, acest eveniment a fost precedat de o muncă teoretică atentă. Americanii au dedicat mult timp depanării designului celulei aeronavei într-un tunel de vânt cu design propriu.

În timpul primelor zboruri, Frederick W. Lanchester, Martin Wilhelm Kutta și Nikolai Zhukovsky au prezentat teorii care explicau circulația curenților de aer care creează portanță. Kutta și Jukovski au continuat să dezvolte teoria aripii bidimensionale. Ludwig Prandtl este creditat cu dezvoltarea teorie matematică forțe aerodinamice și de ridicare subtile, precum și lucrul cu straturi limită.

Probleme și soluții

Importanța aerodinamicii aeronavelor a crescut pe măsură ce viteza lor creștea. Designerii au început să întâmpine probleme asociate cu comprimarea aerului la viteze apropiate sau mai mari decât viteza sunetului. Diferențele de flux în aceste condiții au condus la probleme cu controlul aeronavei, rezistență crescută din cauza undelor de șoc și amenințarea defecțiunii structurale din cauza flutterului aeroelastic. Raportul dintre viteza curgerii și viteza sunetului a fost numit după Ernst Mach, care a fost unul dintre primii care a studiat proprietățile curgerii supersonice.

William John McQuorn Rankine și Pierre Henri Gougoniot au dezvoltat în mod independent o teorie a proprietăților fluxului de aer înainte și după o undă de șoc, în timp ce Jacob Ackeret a făcut munca inițială privind calcularea suspensiei și rezistenței aerodinamice supersonice. Theodore von Karman și Hugh Latimer Dryden au inventat termenul „transonic” pentru a descrie vitezele la limita lui Mach 1 (965-1236 km/h), când rezistența crește rapid. Bariera sunetului a fost spartă pentru prima dată în 1947 de Bell X-1.

Caracteristici principale

Conform legilor aerodinamicii, pentru a asigura zborul oricărui dispozitiv în atmosfera pământului, este important să știți:

  • Forța aerodinamică (axa X) exercitată de fluxurile de aer asupra unui obiect. Pe baza acestui parametru, este selectată puterea centralei electrice.
  • Forța de ridicare (axa Y), care asigură o urcare și permite dispozitivului să zboare orizontal la suprafața pământului.
  • Momente de forțe aerodinamice de-a lungul a trei axe de coordonate care acționează asupra unui obiect zburător. Cel mai important este momentul forței laterale de-a lungul axei Z (Mz), direcționat peste aeronavă (relativ de-a lungul liniei aripii). Determină gradul de stabilitate longitudinală (dacă dispozitivul se va „scufunda” sau își va ridica nasul în timpul zborului).

Clasificare

Performanța aerodinamică este clasificată în funcție de condițiile și proprietățile fluxului de aer, inclusiv viteza, compresibilitatea și vâscozitatea. Aerodinamica externă este studiul curgerii în jurul obiectelor solide de diferite forme. Exemplele includ evaluarea portanței și vibrațiilor unei aeronave și a undelor de șoc care se formează în fața nasului unei rachete.

Aerodinamica internă este studiul fluxului de aer care se deplasează prin deschideri (pasaje) în obiecte solide. De exemplu, acoperă studiul fluxului printr-un motor cu reacție.

Performanța aerodinamică poate fi, de asemenea, clasificată în funcție de viteza curgerii:

  • Subsonic este o viteză mai mică decât viteza sunetului.
  • Transonic (transonic) - dacă există viteze atât sub, cât și peste viteza sunetului.
  • Supersonic - când viteza de curgere este mai mare decât viteza sunetului.
  • Hipersonic - viteza de curgere este mult mai mare decât viteza sunetului. Această definiție înseamnă de obicei viteze cu numere Mach peste 5.

Aerodinamica unui elicopter

Dacă principiul zborului avionului se bazează pe forța de sustentație exercitată asupra aripii în timpul mișcării de translație, atunci elicopterul însuși creează forță de ridicare datorită rotației palelor în modul de suflare axială (adică fără viteză înainte). Datorită acestei caracteristici, elicopterul este capabil să plutească în aer în loc și să efectueze manevre energice în jurul axei sale.

Alte aplicații

Desigur, aerodinamica se aplică nu numai aeronavelor. Rezistența aerului este experimentată de toate obiectele care se deplasează în spațiu într-un mediu gazos și lichid. Se știe că locuitorii acvatici - peștii și mamiferele - au forme raționalizate. Folosind exemplul lor, puteți vedea aerodinamica în acțiune. Concentrându-se pe lumea animală, oamenii fac și transportul pe apă ascuțit sau în formă de lacrimă. Acest lucru se aplică navelor, bărcilor și submarinelor.

Experimentați o rezistență semnificativă la aer vehicule: Creste pe masura ce viteza creste. Pentru a obține o aerodinamică mai bună, mașinilor li se oferă o formă simplificată. Acest lucru este valabil mai ales pentru mașinile sport.

Principala caracteristică a clasificării aeronavelor este metoda de zbor. Există două moduri principale de a zbura vehicule mai grele decât aerul: aerodinamic și balistic.

Aerodinamic Metoda este ca aeronava să fie ținută în aer folosind o forță aerodinamică, așa-numita portanță, care apare din interacțiunea corpului cu fluxul de aer. Condiția pentru formarea unei forțe aerodinamice este mișcarea relativă a aerului și a corpului.

Aeronavele care folosesc principiul aerodinamic al zborului includ avioane, rachete de croazieră și elicoptere.

Mijlocul care creează forța aerodinamică necesară zborului în aeronavele cu aripi este aripa, iar în elicoptere este rotorul principal. Deoarece aripa este atașată de corpul aeronavei nemișcat, pentru a crea forță aerodinamică, întregii aeronave i se oferă mișcare de translație prin intermediul unui motor.

Într-un elicopter, rolul aripii este jucat de rotorul antrenat de motor. În acest caz, forța aerodinamică este creată fără mișcarea de translație a întregului elicopter.

Balistic Metoda de zbor este zborul unui corp aruncat liber, care are loc în principal sub influența forței gravitației. Un astfel de zbor poate fi realizat doar folosind energia cinetică acumulată anterior.

Există o clasă intermediară de avioane - avioane rachete, pentru care sunt utilizate ambele principii de zbor - aerodinamică și balistică.

Principiul aerodinamic al zborului poate fi realizat numai în atmosferă, ale căror proprietăți și stare determină natura mișcării aeronavei. Prin urmare, cunoașterea aerodinamicii unei aeronave trebuie să înceapă cu studierea proprietăților atmosferei.

Atmosfera pământului

Atmosferă numită învelișul gazos care înconjoară globul. Gazul care alcătuiește acest înveliș se numește aer.

Înălțimea învelișului de gaz al Pământului este mare și se ridică la mai mult de 2000 km. În spațiul circumterestre până la o înălțime 20 km este situat in apropiere 95% întreaga masă de aer atmosferic. Atmosfera este împărțită în troposfera , stratosferă Şiionosferă (Figura 1.1).

Figura 1.1. Structura atmosferei

troposfera numit stratul inferior al atmosferei. Grosimea sa deasupra polilor 7 - 8 km, deasupra ecuatorului 16 - 18 km. Temperatura aerului din troposferă scade odată cu creșterea altitudinii (6,5° la fiecare 1000 m) (Figura 1.2). Schimbările de temperatură duc la mișcarea maselor de aer. Ca urmare, se formează nori, cade precipitații și bat vântul.

Compoziția aerului din troposferă este aproape constantă. Contine 78% azot,21% oxigen și aproximativ1% alte gaze (argon, dioxid de carbon, hidrogen, neon, heliu). Aproape toți vaporii de apă sunt concentrați în troposferă. Conținutul de vapori de apă și praf duce la o vizibilitate slabă.

Figura 1.2. Modificarea temperaturii aerului în funcție de înălțime

Stratosferă - un strat de aer situat direct deasupra straturilor de aer ale troposferei. Există o absență completă a norilor și suflă vânturi puternice în stratosferă până la o înălțime 25...30 km temperatura este constantă și este -56°С. De sus30 km până la 55 km temperatura aerului crește la +75°С. Pe deasupra 82...83 km temperatura aerului este - 35°С(Figura 1.2).

ionosferă - un strat de aer situat direct deasupra stratului de aer al stratosferei. Înălțimi ionosferice de la 85 la 500 km. Datorită prezenței unui număr mare de ioni (molecule încărcate și atomi de gaze atmosferice) în ionosferă, aerul devine foarte fierbinte în ionosferă și furtunile magnetice.

Principiul aerodinamic al creării portanței (aruncarea în jos a unei părți a aerului) poate fi implementat tehnic fie prin mișcarea întregului aparat, echipat cu suprafata portanta fixa (aripă), sau datorită mișcării părților portante individuale ale aparatului (rotor principal, ventilator etc.) în raport cu mediul aerian. În ambele cazuri, formarea liftului se bazează pe legea mecanicii asupra impulsului (a doua lege a lui Newton, numită după matematicianul, mecanicul, astronomul și fizicianul englez I. Newton):

m( V 2 – V 1) = Pt,

Prin urmare, R = m(V 2 – V 1) / t .
Conform celei de-a treia legi a lui Newton, ridicarea Y va fi aplicat pe suprafața portantă și îndreptat în sus (împotriva forței P , aplicat în aer și îndreptat în jos):

= – .

În viitor, atunci când desemnăm forțe de natură aerodinamică, vom folosi indicele O (Y a, X a) .
Mecanismul de apariție a ridicării aerodinamice va fi discutat în detaliu în Secțiunea 5.2. Aici subliniem încă o dată că suprafața portantă se mișcă în aer, creând portanță Y a , funcționează pentru a depăși forța de rezistență care acționează asupra acestuia X a . Prin urmare, energia trebuie cheltuită pentru a crea lift.
Evident, costurile energetice ale unei aeronave care utilizează principiul aerodinamic al zborului vor fi mai mici, cu cât forța de rezistență este mai mică. X a , care apare la crearea forței de ridicare necesare zborului Y a , adică cu cât valoarea este mai mare calitate aerodinamică O aeronavă determinată de raportul dintre forța portanță și forța de tracțiune:

K a = Y a / X a.

Se va arăta mai jos că calitatea aerodinamică este o proprietate a unei aeronave, determinată în principal de parametrii săi geometrici.
Dintre aeronavele care implementează principiul aerodinamic al zborului, cele mai răspândite sunt planoare (Franceză) planeur, din rindeaua- soar), avioane și elicoptere.

Planor nu are centrală electrică, astfel încât zborul acesteia (Fig. 4.4) într-o atmosferă calmă este posibil doar cu o coborâre constantă la un anumit unghi Q spre orizont cu viteza de planare V , care poate fi reprezentată prin suma vectorială a ratei de declin V y și viteza de zbor orizontală Vx . Mișcarea înainte a planorului are loc sub influența componentei G sinQ gravitația, care echilibrează forța de rezistență care are loc odată cu ridicarea aripii, care echilibrează componenta G cosQ gravitaţie. Astfel, in timpul zborului unui planor, energia potentiala detinuta de planor, livrata la altitudinea de incepere a planarii folosind un troliu la sol sau remorcare a aeronavelor . Un planor își poate crește rezerva de energie pentru zbor câștigând altitudine folosind energie « termice» – curenți ascendenți de aer cald.
Avand in vedere diagrama fortelor care actioneaza asupra planorului in timpul planarii (vezi Fig. 4.4), scriem:

Y a = G cosQ; Xa = G sinQ.

De aici tgQ = X a / Y a = 1 / K a , adică un planor cu un raport de ridicare/glisare mai mare va aluneca pe o traiectorie mai plată și raza sa de zbor, celelalte lucruri fiind egale, va fi mai mare, prin urmare, va folosi rezerva inițială de energie mai eficient. Pentru planoarele moderne, raportul de ridicare la glisare K a = 40 ¸ 50.

Avion zboară în atmosferă datorită forţei de tracţiune create de centrala electrica, și forța de susținere creată de o aripă care este staționară în raport cu alte părți ale aeronavei.
Un motor de aeronavă generează împingere de către o elice sau prin reacția unui flux de gaz de eșapament, consumând în același timp energia chimică a combustibilului din rezervoarele de combustibil pentru a lucra împotriva forțelor de rezistență aerodinamică sau de frecare atunci când aeronava se rostogolește pe pistă la scoate.
Când un avion zboară cu o viteză V (Fig. 4.5) apare o forță de ridicare, opusă forței gravitaționale (gravitația); în același timp, apare o forță care rezistă mișcării aeronavei, care este depășită de împingerea motorului.
Astfel, pentru a efectua un zbor orizontal al unei aeronave, trebuie îndeplinite următoarele condiții:

G = Y a ; P = X a .

Prin urmare, forța motorului necesară pentru a efectua zborul orizontal,

R consum = G X a / Y a = G / Ka = mg / Ka .

Este evident că costurile energetice ale unei aeronave care implementează principiul aerodinamic al zborului pentru a depăși forța gravitațională sunt semnificativ mai mici decât costurile unei aeronave care implementează principiul dinamic al zborului rachete (unde R consum = mg ). Avioanele subsonice moderne au calitate aerodinamică K a =15 ¸18, pentru aeronave supersonice K a = 8 ¸12.
Cu toate acestea, aeronava (într-o configurație tradițională) nu este capabilă să decoleze și să aterizeze pe verticală, deoarece aripa fixă ​​produce portanță doar atunci când aeronava se mișcă înainte.
Elicopter , nume învechit - elicopter (din greaca helix (helikos)– spirală, șurub și pteron- aripă), efectuează zborul datorită forței de ridicare și a forței create de unul sau mai multe rotoare , capabil să creeze portanță fără mișcare înainte a aeronavei.
Rotorul principal al unui elicopter (Fig. 4.6a) este format din mai multe lame , care sunt aripi antrenate de un motor. Datorită rotației lamelor, o forță de ridicare aerodinamică ( împingerea elicei ) , care în modul hovering echilibrează forța gravitației ( = – ).

Când încep să clasifice obiecte sau fenomene, ei caută caracteristicile și proprietățile principale, cele mai comune, care servesc drept dovezi ale relației lor. Împreună cu aceasta, ei studiază și caracteristici care i-ar distinge puternic unul de celălalt.

Dacă, urmând acest principiu, începem să clasificăm aeronavele moderne, atunci în primul rând va apărea întrebarea: ce semne sau proprietăți ale aeronavelor sunt considerate cele mai importante?

Poate că este posibil să le clasificăm în funcție de materialele din care sunt fabricate dispozitivele? Da, se poate, dar nu va fi foarte clar. La urma urmei, de la materiale diferite poti sa faci acelasi lucru. Aluminiul, oțelul, lemnul, pânza, cauciucul, materialele plastice, tonale sau de altă natură, sunt folosite la fabricarea avioanelor, elicopterelor, aeronavelor și baloanelor.

Se poate alege baza de clasificare a aeronavelor: când și de către cine a fost fabricat dispozitivul pentru prima dată? Este posibil să se clasifice în termeni istorici - aceasta este o întrebare importantă, dar atunci dispozitivele care sunt diferite în multe privințe, propuse în același timp și în aceeași țară, se vor încadra sub un singur titlu.

Evident, aceste caracteristici nu trebuie considerate cele mai importante pentru clasificare.

Datorită faptului că aeronavele sunt proiectate să se deplaseze în aer, ele sunt de obicei împărțite în dispozitive mai ușoare decât aerulŞi dispozitive mai grele decât aerul. Deci, baza clasificării aeronavelor este greutatea lor în raport cu aerul.

Vedem că sunt luate în considerare dispozitivele mai ușoare decât aerul aeronave, baloane cu aer cald și baloane stratosferice. Ele se ridică și rămân în aer datorită umplerii lor cu gaze ușoare. Vehiculele mai grele decât aerul includ avioane, planoare, rachete și aeronave.

Avioanele și planoarele sunt susținute în aer de portabilitatea generată de aripi; rachetele sunt ținute în aer prin forța de împingere dezvoltată de actuatorul rachetei, iar aeronavele cu giratori prin forța de ridicare a rotorului principal. Există (încă în proiecte) dispozitive care ocupă o poziție intermediară între avioane și vehicule cu aripi rotative, avioane și rachete. Acestea sunt așa-numitele avioane convertibile, sau avioane convertibile, care trebuie să combine proprietățile pozitive ale ambelor și să combine viteze de zbor enorme cu capacitatea de a pluti în aer, capacitatea de a decola fără alergare și ateriza fără alergare.

Un elicopter, ca un autogir, este o aeronavă cu aripi rotative. Diferența lor este că rotorul principal al autogirului nu este conectat la motor și se poate roti liber.

Rotorul principal al unui elicopter (sau mai multe rotoare principale), spre deosebire de rotorul principal al unui autogir, este antrenat de motor în timpul decolării, zborului și aterizării și servește atât pentru a crea portanță, cât și tracțiune. Forța aerodinamică creată de rotor este folosită atât pentru a menține elicopterul în aer, cât și pentru a-l propulsa înainte. În plus, rotorul principal este și elementul de control al elicopterului.

Dacă într-un avion tracțiunea este creată de o elice sau de un motor cu reacție, portanța este creată de aripi, iar comenzile sunt cârme și elerone, atunci într-un elicopter toate aceste funcții sunt îndeplinite de rotorul principal. De aici devine clar cât de important este rotorul principal pe un elicopter.

Elicopterele diferă unele de altele prin numărul de rotoare, locația lor și metoda de conducere a rotației. În conformitate cu aceste caracteristici, elicopterele descrise sunt împărțite.