Первый аэроплан. Первый аэроплан Аэроплан описание

АЭРОПЛАН , самолет, аппарат для передвижения по воздуху, удерживающийся в нем во время своего движения силой реакции, развивающейся на крыльях, и являющийся поэтому аппаратом тяжелее воздуха. В соответствии с этим в аэропланах должны существовать следующие основные элементы: 1) крылья, поддерживающие весь аппарат в воздухе; 2) мотор, вращающий винт, который вследствие развиваемой тяги сообщает скорость аэроплану; 3) помещение для пилота и пассажиров; 4) шасси, т. е. приспособление, позволяющее аэроплану развить первоначальную скорость на земле до его отрывав воздух и смягчать удары, получающиеся при посадке, и 5) органы управления.

Чтобы держаться в воздухе, аэроплан должен иметь определенную минимальную скорость, для развития которой можно пользоваться двумя родами шасси: колесным шасси и шасси, позволяющим взлетать с воды и садиться на воду. В соответствии с этим аэропланы разделяются на два больших класса: сухопутные аэропланы и гидроаэропланы. На фиг. 1 дана схема аэроплана с обозначением его главнейших частей.

Сухопутные аэропланы по расположению крыльев, моторов и других частей разделяются на несколько типов. Крылья аэроплана, представляющие собою поверхности различной формы, являются ферменными конструкциями, задача которых - передавать нагрузку, обычно сосредоточенную в одном или нескольких местах, на всю площадь крыла. Из аэродинамических соображений крыло всегда делается такой формы, что его размер в направлении перпендикулярном направлению полета больше, чем по направлению полета, т.е. его размах больше, чем ширина. Чтобы по возможности уменьшить размах, который влечет за собой увеличение изгибающего момента, а вместе с этим и мертвый вес крыла, крылья располагают не только в один ряд, но также и в несколько рядов; т. о. имеются монопланы, т. е. аэропланы с одним рядом крыльев, бипланы - с двумя рядами крыльев и вообще полипланы . В настоящее время больше трех планов обычно не делают, ибо с увеличением числа друг над другом расположенных крыльев аэродинамическая характеристика всего аэроплана значительно ухудшается. Почти совершенно не применяется также тандемное расположение крыльев, т. е. расположение друг за другом. Наиболее употребительными конструкциями в настоящее время являются монопланы и бипланы . По числу и месту расположения моторов аэропланы разделяются на одномоторные и многомоторные и с тянущим и толкающим винтом . Кроме того, в многомоторных конструкциях моторы располагаются иногда один за другим – тандемом.

Одномоторные монопланы почти всегда делаются с тянущим винтом, т. е. мотор у них расположен спереди. Как мотор, так и пассажиры помещаются в корпусе аэроплана - т. н. фюзеляже, к которому прикреплены крылья. По способу помещения крыльев относительно фюзеляжа монопланы разделяются на парасоли , т. е. монопланы, у которых крыло помещено или непосредственно сверху фюзеляжа (АК I - ЦАГИ), или даже еще выше фюзеляжа, на т. н. кабане (Моран-Сольнье), т. е. системе стержней, представляющих собою призматическую или пирамидальную ферму, и на монопланы с низко расположенными крыльями (Юнкерс). В последнем случае крылья прикрепляются или снизу фюзеляжа, или по бокам его. Чтобы придать необходимую прочность и жесткость крыльям, они делаются достаточно толстыми, часто представляющими собою внутри пространственную ферму, или же усиливаются растяжками или подкосами. Монопланы с растяжками в настоящее время применяются редко, вследствие трудности их регулировки и частого нарушения геометрической неизменности формы из-за удлинения растяжек. Наиболее употребительными схемами крепления крыльев являются свободнонесущие толстые крылья и крылья с подкосами. Свободнонесущие крылья не имеют никаких подпорок и являются консольной балкой, защемленной в фюзеляже. Крылья с подкосами применяются большей частью для парасолей, так как в этом случае высота всей фермы крыльев получается достаточно большой, что значительно разгружает подкосы. Реже применяются подкосы при низком расположении крыльев. В этом случае подкосы располагаются сверху крыльев и в нормальном полете работают на сжатие, следовательно, материал их используется не вполне рационально. В многомоторных монопланах моторы располагаются симметрично по бокам фюзеляжа на крыльях, в монопланах парасоль моторы иногда располагаются под крыльями на особых фермах (Фоккер). При нечетном числе моторов один их них помещается в передней части фюзеляжа (Юнкерс, Фоккер). Моторы с толкающим винтом и расположенные тандемом применяются в многомоторных монопланах довольно редко, так как широкие крылья, какие обычно бывают у монопланов, заставляют, из соображений балансировки аэроплана , помещать задний мотор ближе к передней кромке крыла, а это требует установки добавочного вала к винту, утяжеляющей конструкцию. В бипланах верхнее и нижнее крыло соединяются между собой стойками, а жесткость всей фермы достигается применением растяжек или подкосов, или жесткостью самих крыльев. В последнем случае крылья делают сравнительно толстыми, и такие бипланы называются свободнонесущими (Фоккер).

Обычно жесткость фермы крыльев биплана, т. н. коробки крыльев, достигается применением растяжек, расположенных в четырех плоскостных фермах, составляющих пространственную ферму. Вертикальные плоскостные фермы, направленные по линии полета, состоят обычно из пары стоек, расчаленных проволокой; иногда эту ферму заменяют одной V- или Т-образной, или, N-образной жесткой стойкой (Фоккер, Бреге 19). По количеству пар таких плоскостных ферм бипланы называются одностоечными , двустоечными и т. д.

Иногда для обеспечения пилоту лучшего обзора верхнее крыло сдвигают относительно нижнего вперед; такое сдвижение называется выносом крыла и определяется углом (фиг. 2), образуемым перпендикуляром к хордам крыльев и прямой, соединяющей точки, лежащие на одной трети хорд верхнего t в и нижнего t н крыла. Обычно этот угол не превосходит 20-30°. Для удобства обзора и из некоторых аэродинамических иногда нижнее крыло биплана делается меньшим по ширине и размаху, чем верхнее; при большой разнице в площадях такая схема биплана называется полуторапланом . В некоторых случаях, в особенности в полуторапланах делается разница в углах установки верхнего и нижнего планов, которая называется деградацией крыльев .

Схемы распределения расчалок в бипланах и полуторапланах бывают чрезвычайно разнообразны. Для достижения лучшей поперечной устойчивости как в монопланах, так и в бипланах иногда правое и левое крыло ставят друг к другу под углом - этот угол называется поперечным углом крыльев и определяется как острый угол, дополняющий до 180° угол между плоскостями, касательными к нижним поверхностям крыльев. Угол этот обычно бывает равен 2-3°. В бипланах иногда поперечный угол имеют только нижние крылья. Для достижения нужной балансировки иногда на некоторых аэропланах имеются откинутые вперед или назад крылья, т. е. средняя линия (целящая хорды пополам) отклонена несколько вперед или назад от прямой, перпендикулярной движению и лежащей в горизонтальной плоскости.

Для достижения лучших аэродинамических качеств, т. е. для улучшения характеристики всего аэроплана и уменьшения его мертвого веса, довольно часто применяют сложные крылья, т. е. крылья не цилиндрической, а какой-либо другой формы. Так например, применяют конические крылья, которые к внешнему краю уменьшаются по толщине (иногда и по ширине); этим достигают, с одной стороны, уменьшения лобового сопротивления, а с другой - уменьшения веса, ибо в свободно несущих крыльях изгибающий момент уменьшается к концу до нуля, - и, следовательно, здесь нет надобности излишне упрочнять крылья на конце. Таким образом, в сложных крыльях достигается иногда до некоторой степени равнопрочность крыла, а, следовательно, и уменьшение веса. Другим примером сложных крыльев может служить крыло с подкосом; толщина крыла, небольшая у фюзеляжа, увеличивается к месту прикрепления подкоса и потом к краю опять уменьшается. Иногда для достижения лучших аэродинамических характеристик крыло делают с разными углами установки хорд - это так называемые скрученные крылья.

В многомоторных бипланах расположение моторов бывает обычно трех родов: на крыльях в один ряд, тандемное расположение и расположение на верхних и на нижних крыльях. Во всех случаях моторы могут находиться или непосредственно на крыльях, или между крыльями на стойках.

Фюзеляжи аэропланов по форме делают по возможности приближающимися к формам тел наименьшего сопротивления. Они разделяются на фюзеляжи с открытой и закрытой кабинами . Военные типы самолетов почти исключительно делают открытыми (кроме тяжелых машин), при чем пилот и наблюдатели сидят т. о., что их головы защищены от ветра только небольшими козырьками, которые дают должное направление струе воздуха. В легких быстроходных машинах (истребителях) для уменьшения лобового сопротивления фюзеляжа от присутствия козырька и головы пилота сзади головы делают особый обтекатель, не позволяющий создаваться большому вихреобразованию за козырьком и головой. В коммерческих аэропланах, обслуживающих воздушные линии, в фюзеляже делают особую кабину для пассажиров, наподобие автомобильных или автобусных, пилот же обычно сидит на открытом месте. Однако в последнее время для уменьшения лобового сопротивления помещение пилота стали тоже закрывать застекленными окнами, и схема расположения пилота и пассажиров стала приближаться к автомобильному. Подобное же застекление, только в многомоторных машинах с моторами, расположенными по бокам фюзеляжа. применялось еще в 1913 г. Сикорским в его больших машинах Илья Муромец. Имеются также попытки управления аэропланом по перископу из закрытого помещения. С таким перископом Линдберг перелетел Атлантический океан на самолете фирмы Райан (в мае 1927 г.).

В нормальной схеме аэроплана мотор помещают в передней части фюзеляжа на т. н. моторной установке. В многомоторных аэропланах, при нечетном числе моторов, один из них тоже помещают спереди фюзеляжа; при четном же место в передней части фюзеляжа предназначается для наблюдателя в военных самолетах и для пилота в пассажирских. В больших многомоторных аэропланах иногда делают два фюзеляжа, хотя в последнее время такие конструкции встречаются сравнительно редко. Обычно длина фюзеляжа бывает около 60% размаха крыльев, в заднем его конце помещается хвостовое оперение и костыль. В старых типах бипланов с толкающим винтом (теперь применяются только для учебных аэропланов) и в некоторых многомоторных аэропланах фюзеляж служит только для помещения пассажиров или мотора и не является соединяющим звеном крыльев и хвостового оперения. В таких случаях он носит название гондолы и имеет сравнительно небольшую длину. Оперение в данном случае укрепляют на особой открытой ферме, помещенной сзади крыльев. В некоторых типах аэропланов, правда, не бывших в эксплуатации, а имевших лишь опытный характер, совсем отсутствует хвостовое оперение, и таким образом имеется только гондола. Такие «бесхвостые» аэропланы в свое время были построены Блерио, Дюнном, Де-Монжем и другими, но распространения не получили. Хвостовое оперение служит для обеспечения устойчивости и управляемости аэроплана и расположено сзади крыльев. Переднее расположение оперения, применявшееся в прежнее время, теперь встречается очень редко. Т. о. хвостовое оперение заключает органы устойчивости (неподвижные части) и органы управления (подвижные части). К первым относятся стабилизатор и киль , обеспечивающие устойчивость вокруг поперечной и вертикальной оси, а ко вторым - рули высоты и рули направления , дающие поворот аэроплана вокруг этих осей (фиг. 1). Для создания управляемости вокруг продольной оси служат т. н. элероны, т. е. подвижные поверхности, находящиеся на концах крыльев и являющиеся частью крыла (фиг. 1). Для легкости управления некоторые органы управления делают иногда аэродинамически разгруженными, т. е. такой формы, что спереди линии подвеса имеется некоторая часть площади; этим создается более легкое движение рулями - вследствие того, что на разгружающую часть площади действует момент аэродинамических сил, противоположный действующему на основную часть площади. Такие разгрузки делают как на элеронах, так и на рулях высоты и направления. В плане стабилизатор вместе с рулями высоты делают или прямоугольным с закругленными углами, или формы, подходящей к стреловидной. На фиг. 15 - даны некоторые употребительные формы стабилизаторов. В сечении стабилизатор с рулями делают обычно симметричным, т. к. такие формы дают малое лобовое сопротивление и одинаковый подъемный эффект в обе стороны. Такого же сечения делают и киль с рулем направления.

Все органы, служащие для управления аэроплана, соединяются помощью тросов или труб с рычагами управления в ручке или штурвале и в педалях. Вследствие того, что с высотой и с перемещением грузов нарушается балансировка, т. е. условие равенства нулю всех равнодействующих моментов и сил аэроплана, то для восстановления ее в воздухе без помощи рулей служит переменная установка стабилизатора, позволяющая летчику с его сиденья, с помощью особого штурвала, соединенного со стабилизатором, изменять угол установки стабилизатора относительно направления движения в данный момент. Такие переменные установки стабилизатора делают как на легких, так и на тяжелых больших машинах, в которых могут перемещаться большие грузы (например, многоместные пассажирские аэропланы); без такого приспособления летчику пришлось бы в этом случае удерживать балансировку аэроплана только с помощью рулей, а это требовало бы приложения сравнительно большого постоянного усилия на ручку или штурвал. В нормальных схемах аэроплана, как стабилизатор, так и киль с рулем направления делают ординарными, и только иногда в больших машинах стабилизатор делают бипланным и рули направления с килями - двойными. Движения рукоятки и педалей управления у летчика установились теперь стандартные, при чем при движении ручки вправо и влево, или штурвала по стрелке часов или против, соответственно двигаются элероны: правый поднимается и левый опускается, и наоборот; при движении ручки или штурвала на себя или от себя соответственно поднимаются и опускаются рули высоты, а при нажимании ногами педалей, правой и левой, соответственно поворачивается руль направления вправо и влево (фиг. 3). Постановка ручки или штурвала большей частью зависит от фирмы, изготовляющей машину, но обычно на малые машины предпочтительнее ставить ручку, а на большие - штурвалы.

Шасси служит для взлета и спуска сухопутных аэроплан и состоит из фермы, соединяющей корпус аэроплана с колесами, и амортизирующих удар при посадке приспособлений. Однако в некоторых случаях шасси выполняет также и другие функции, входя в общую силовую схему аэроплана. Так, для увеличения конструктивной высоты в полутораплане с подкосами последние иногда прикрепляют не к низу фюзеляжа, а к шасси (Ньюпор-Деляж); в этом случае небольшого размера крыло заключает в себе ось шасси и служит добавочным планом полутораплана. Для более выгодного осуществления силовой схемы крыльев производят крепление крыльев стержнем за нижнюю и крайнюю точку шасси, т. е. за ось; в этом случае ось делают неподвижной, т. е. не соединенной с остальной частью шасси при посредстве амортизации, а последнюю заключают в колесо особой конструкции с так называемой внутренней амортизацией (аэроплан Бреге).

Все части аэроплана, кроме крыльев, создают только вредное лобовое сопротивление, -которое для улучшения качеств аэроплана необходимо сводить до минимума, поэтому все части аэроплана делают по возможности близкими к телам наименьшего сопротивления. Если в некоторых конструктивных формах почему-либо трудно достигнуть в сечении такой формы, то на данную часть надевают так называемый обтекатель, т. е. каркас из алюминия, переклейки (фанеры) или просто скелет, сделанный из деревянных планок и обтянутый материей, имеющий форму близкую к форме тела наименьшего лобового сопротивления. В схемах коробок крыльев с растяжками последние делаются из стальной профилированной проволоки; кроме того, в быстроходных аэропланах все выступающие части, в особенности разного рода узлы, закрываются обтекателями. Все стержни, если они не сделаны из профилированных форм закрываются тоже обтекателями. В аэропланных конструкциях всегда проводится общая мысль - при всех прочих условиях возможно уменьшить лобовое сопротивление и вес конструкции. Это приводит к особому понятию, т. н. авиационному весу, т. е. весу, отнесенному к лобовому сопротивлению данной детали. Иногда выгодно уменьшить лобовое сопротивление части за счет увеличения ее веса, и помещение обтекателей на все выступающие части аэроплана значительно окупается весом этих обтекателей. Моторы, помещенные как в передней части фюзеляжа, так и на отдельных моторных установках при расположении на крыльях, закрывают капотами, а иногда в передней части винта надевают особый колпак, вращающийся вместе с винтом и вместе с остальной частью капота дающий плавное очертание всей форме. Сравнительно редко ставят обтекатели на колеса, в виде чехлов, укрепленных на шасси; как показала практика, эти обтекатели создают такие неудобства в эксплуатации, что от них теперь почти совсем отказались.

Основными материалами для изготовления аэроплан являются дерево, сталь и сплавы алюминия (дюралюминий); поэтому по роду материала аэроплан разделяются: на деревянные , металлические и смешанной конструкции. Дерево стали применять с самого возникновения авиации и в виду дешевизны, относительной прочности и легкости обработки; его очень широко применяют и до сих пор. Неудобство применения дерева в производственном отношении заключается гл. обр. в том, что соединение деревянных брусков приходится делать помощью стальных башмаков: кроме того, дерево в конструкции плохо работает на растяжение, вследствие трудности закрепления концов. Однако некоторые из этих затруднений теперь обходят применением монолитных конструкций из фанеры. Трехслойную фанеру, т. н. переклейку, применяют для аэропланов чрезвычайно широко. Стальные конструкции применяют гл. обр. в виде труб, соединение которых делается обычно при помощи сварки или клепки. Дюралюминиевые конструкции выполняются из труб, из профилей и из гладких гофрированных листов; соединение производится только клепкой. Выгоды деревянных конструкций заключаются в дешевизне постройки, сравнительной простоте ремонта, вследствие обращения с привычным материалом; недостатки - сравнительно небольшая продолжительность службы, зависимость от атмосферных условий, в особенности при плохой лакировке деталей. Выгоды стальных конструкций: простота изготовления, в особенности при сварке узлов; простота ремонта (обычно вырезается в пролете поломанная труба и вваривается новая; однако такой ремонт применим только для коммерческих машин; для военных машин, где не допускается понижение прочности, он значительно труднее); почти совершенная независимость от атмосферных условий. Целиком стальные конструкции, однако, применяются редко, т. к. они выходят обычно тяжелее, чем из других материалов; из стальных труб делают фюзеляжи, моторные установки и шасси, реже - лонжероны крыльев и хвостовые оперения. Дюралюминиевые конструкции за последнее время получили большое распространение. Однообразие производства (только клепка), сравнительно малая зависимость от атмосферных условий и легкость - вот выгоды этих конструкций. Недостаток их - довольно высокая стоимость материала, а поэтому и дороговизна изготовленных аппаратов; кроме того - трудность ремонта в незаводских условиях, т. к. дюралюминий является материалом чрезвычайно капризным и требующим внимательного отношения при обработке. Смешанные конструкции применяются также довольно широко. Обычно в этом случае делают крылья деревянными, а фюзеляж металлическим.

Рассмотрим теперь наиболее типичные конструктивные формы деталей аэроплана. Ферма крыла обычно состоит из двух т. н. лонжеронов , т. е. продольных по размаху балок, соединенных между собой распорками и расчалками. На лонжероны бывают надеты нервюры , т. е. каркас, создающий форму сечения крыла, к которому прикрепляют материю, фанерную обшивку или листовой металл (гофрированный или гладкий). На фиг. 4 показана схема такого деревянного крыла. Деревянные лонжероны обычно делают коробчатого или двутаврового сечения. Первую конструкцию применяют теперь чаще, т. к. при толстых крыльях двутавровое сечение приходится делать склеенным, что понижает прочность лонжерона. Коробчатое сечение состоит из двух полок, соединенных с двух сторон переклейкой. Чтобы переклейка хорошо держалась у полок, толщину полок делают не меньше 12-15 мм. Толщина переклейки обычно бывает от 1 до 4 мм. Прикрепление переклейки к полкам производится при помощи клея, вместе с шурупами и гвоздями. Иногда, при очень высоких лонжеронах, переклейку подкрепляют с внутренней стороны диафрагмами или просто планками. В местах прикрепления к лонжерону узлов внутрь его вставляют цельные отрезки дерева, т. н. бобышки, сквозь которые и проходят болты, крепящие узел.

Обычный тип нервюр показан на фиг. 5; однако при толстых крыльях нервюры делают ферменного типа, с раскосами. Узлы крепления крыльев к фюзеляжу и стоек к крыльям - самых разнообразных конструкций, при чем при их изготовлении обычно большую роль играет сварка металла. На фиг. 6 показаны два таких узла, крепящих лонжерон крыла к фюзеляжу. Коробка крыльев с расчалками получает и сохраняет определенную геометрическую форму благодаря расчалкам, которые д. б. всегда натянутыми, для чего служат т. н. тендера , при помощи которых регулируют крыло, т. е. придают ему нужную форму. Свободнонесущие крылья регулировке не поддаются - они жестко прикрепляются к фюзеляжу. Крылья с подкосами могут регулироваться, если на подкосах имеются регулирующие приспособления.

Большей частью крылья состоят из нескольких отсеков, соединяемых между собой узлами, - это удобнее как в смысле сборки аэроплана (большое тяжелое крыло трудно поднимать, в особенности в полевых условиях), так и для перевозки аэроплана по железной дороге (обычно ставится условие, чтобы аэроплан мог быть перевезен на железнодорожно-дорожных платформах и, следовательно, входил в габариты ж. д.). Однако некоторые конструкции аэропланов имеют цельные свободнонесущие крылья (например, верхнее крыло аэроплана Фоккера). Металлические крылья (стальные и дюралюминиевые) по своей структуре или сходны с деревянными конструкциями, т. е. имеют два лонжерона с нервюрами, или делаются многолонжеронными, обычно с лонжеронами из труб. Наиболее интересной многолонжеронной конструкцией крыла является ферма крыльев Юнкерса (фиг. 7); его крыло состоит из 9-10 трубчатых дюралюминиевых лонжеронов, соединенных раскосами и покрытых гофрированным листовым дюралюминием, придающим сечению крыла необходимое очертание. В данном случае обшивка крыла входит в конструктивную силовую схему фермы крыла. Фермы металлических крыльев, подобные деревянным конструкциям, т. е. двухлонжеронные, имеют сечения лонжеронов, состоящие или из двух труб, соединенных раскосами, или из профилей, соединенных раскосами или листовым металлом с вырезами. Скрепление раскосов обычно производят клепкой. Такого рода лонжероны большей частью делают из дюралюминия, реже - из стали. Нервюры в этом случае - из дюралюминиевых профилей с такими же раскосами. Узлы крепления крыльев в металлических конструкциях делают обычно стальными и только в неответственных частях дюралюминиевыми. Соединение производят клепкой. В двухлонжеронных конструкциях крыло покрывают или полотном, как и в случае деревянных крыльев, или гофрированным или гладким листовым дюралюминием. Направление гофры ставят по движению аэроплана. Элероны имеют свои лонжероны и нервюры, по профилю являясь продолжением профиля крыла. В случае узких крыльев лонжерон элерона прикрепляют на шарнирах непосредственно к заднему лонжерону крыла; в случае же широких крыльев (например, монопланы) приходится иногда, чтобы не делать элерон слишком широким, устанавливать добавочный лонжерон на крыле, к которому и крепят на шарнирах элерон. К лонжерону элерона прикрепляют один или два кабанчика (рычага), которые и соединяются тросом или жестким соединением с управлением летчика. У малых машин иногда трубчатый лонжерон элерона продолжают до фюзеляжа, и управление производится вращением этой трубы.

Стойки коробки крыльев, соединяющие верхнее и нижнее крыло, делают или деревянными, или из стальных труб, профилированных или круглых с обтекателем, или из дюралюминиевых профилей. Деревянные стойки в последнее время делают сплошными (клееные), имеющими в сечении форму наилучшего обтекания, т. е. продолговатую с уширением спереди; реже применяют пустотелые клееные.

Фюзеляжи по типу конструкции разделяются на ферменные и на монолитные. В первом случае они состоят из трех или четырех продольных стержней-лонжеронов, деревянных или металлических трубчатых, соединенных между собой стойками и растяжками, расположенными и в боковых фермах, и в фермах поперечных (фиг. 8). Стойки и растяжки укрепляют в узлах, которые в деревянных конструкциях делают из стали со сваркой.

На фиг. 9 приведены некоторые узловые крепления фюзеляжа. Снаружи фюзеляж обтягивают полотном; иногда переднюю часть покрывают фанерой. В металлических конструкциях из стальных труб узлы соединяют сваркой (фиг. 10); точно так же приваривают ушки для растяжек. В конструкциях из дюралюминиевых труб узлы крепят на особых манжетах.

Монолитные фюзеляжи, которые получили в последнее время большое распространение, изготовляют или только деревянными, или дюралюминиевыми. В первом случае на ряд поперечных шпангоутов и продольных стрингеров накладывают листовую фанеру (переклейку) с проклейкой швов (фиг. 11) или ножевую фанеру, которую сначала наклеивают в несколько рядов на болванку, представляющую модель фюзеляж.

Такие фюзеляжи называются монококами . В дюралюминиевых конструкциях на шпангоуты и стрингера накладывают гофрированный листовой дюралюминий. Так. обр. в монолитных конструкциях фюзеляжей обшивка входит в общую силовую схему. Такого рода фюзеляжи выходят довольно легкими и в военной обстановке удобны тем что они, являясь по своей схеме фермами многократно статически неопределимыми, не разрушаются при местных прострелах пулями. Промежуточным типом фюзеляжа является конструкция с лонжеронами, но обшитая фанерой или листовым металлом. В этих случаях фанеру прибивают и приклеивают к деревянным лонжеронам, а иногда также и к раскосам, которые ставят для большей жесткости, в особенности при четырехугольных формах. В дюралюминиевых фюзеляжах такого рода гладкий или гофрированный листовой металл приклепывают к основной ферме, состоящей из лонжеронов (трубчатых или из профилей), шпангоутов, а иногда также и из раскосов.

По своей форме фюзеляжи должны по возможности приближаться к телам наименьшего лобового сопротивления. В ферменных конструкциях в сечении фюзеляж получается четырехугольный, в монолитных же ему возможно придать любую форму (обычно овальную). В первом случае, в особенности для быстроходных машин, для придания фюзеляжу хорошей обтекаемой формы на него наращивают так называемые коки. Обычно коки не входят в силовую систему фермы. В нормальных типах аэропланов в передней части фюзеляжа находится моторная установка, т.е. приспособление, служащее для укрепления мотора. Моторные установки разделяются на два типа, в соответствии с типом моторов: а) установки обычного типа для моторов с цилиндрами, расположенными в ряд, причем крепление моторов производят на т. н. подмоторных брусьях болтами, крепящими к ним лапки мотора, и б) лобовые установки для моторов звездообразных, крепление которых производят болтами, расположенными по окружности картера.

На фиг. 12 представлена моторная рама первого типа. Для удобства перемены мотора иногда моторные установки делают съемными - это чрезвычайно сокращает время смены мотора (фиг. 13). Винт при помощи особой втулки надевают почти всегда непосредственно на вал мотора. Передача с вала мотора на винт применяется чрезвычайно редко, вследствие большой тяжести этих передач, в особенности при сравнительно большом расстоянии винта от мотора.

В моторах с водяным охлаждением необходимой принадлежностью моторной установки является радиатор, который устанавливают в потоке воздуха. В современных мощных моторах устанавливают также и масляный радиатор - для охлаждения циркулирующего в моторе масла. Питание мотора горючим производится из бензиновых баков (одного или нескольких). В авиации применяют следующие три способа подачи горючего: 1) самотеком, 2) под давлением и 3) насосом. Наиболее употребительным способом питания в настоящее время является способ, комбинированный из первого и последнего, т. е. из основного бака, помещенного в фюзеляже, бензин при помощи помпы, приводимой в движение ветрянкой или, чаще, от мотора, перекачивают в добавочный бак, помещаемый выше карбюратора мотора, приблизительно на высоте около 1 м; очень часто его помещают в средней части верхних крыльев - в бипланах и парасолях и в верхней части фюзеляжа - в монопланах с низко расположенными крыльями; отсюда бензин самотеком поступает в карбюратор, а излишек его по специальной трубке стекает обратно в основной бак. Добавочный бак обычно бывает такой емкости, что, в случае отказа работы помпы, на нем самолет сможет пролететь в течение не менее получаса.

Приборы контроля работы мотора, а также всего самолета, располагают на виду у пилота. Приборами управления мотором являются ручки: регулировки газа обыкновенного и высотного (в случае высотного мотора), опережения зажигания, регулирования охлаждения радиатора, которое производят или заслонками (жалюзи), или выдвиганием всего радиатора.

Шасси современных самолетов бывает чрезвычайно разнообразных типов. Элементами шасси являются: стойки, ось, колеса и амортизация. На фиг. 14 показана нормальная конструкция шасси с целой осью (D. Н. 9). Одним из вариантов шасси является шасси с разрезной осью, состоящей из двух полуосей, вращающихся около середины между колесами, для чего к этому месту подведены две трубы (Моран). Иногда оси делают изогнутыми и качающимися около шарниров в средней части фюзеляжа. Стойки шасси делают деревянными или, чаще, из стальных труб, - профилированных или круглых с обтекателем. Колеса - автомобильного типа со спицами или дисками. В виду того, что колеса не воспринимают на себя крутящего усилия, спицы обычно делают не тангентными, а радиальными.

Для уменьшения лобового сопротивления с боков колеса со спицами закрывают материей, укрепленной или к ободу, или к пневматикам. Размеры колес употребляют стандартные; правда, в различных странах этот стандарт разный, но все ходовые размеры обычно одинаковы. В таблице даны стандартные размеры колес и покрышек английской фирмы Пальмер. Для уменьшения изгибающего момента оси иногда втулку колеса ставят не центрально, а со сносом к одной стороне, которая и ставится обращенной к шасси (фиг. 14). Амортизация шасси служит для поглощения ударов, которые имеются при взлете и, главное, при посадке аэроплан Она бывает резиновая, пружинная, масляно-резиновая и масляно-пружинная. Задача хорошей амортизации - поглотить возможно большее количество энергии, развитой при ударе, для того, чтобы смягчить силу удара и чтобы у аэроплана не было последующих прыжков. В этом отношении пружинная амортизация является наиболее плохой, ибо пружина отдает обратно почти всю переданную ей энергию. В резине, вследствие явления гистерезиса, некоторая пасть энергии поглощается; поэтому-то ре зиновая амортизация и является очень распространенной, несмотря на то, что в эксплуатационном отношении она менее удобна, так как частые обрывы резинового шнура заставляют часто его менять. Резиновую амортизацию применяют в виде шнуров, работающих на растяжение, реже в виде набора колец, работающих на сжатие. В масляных амортизаторах, благодаря трению перегоняющегося из одной полости в другую масла, поглощается значительная часть энергии в необратимой форме; поэтому, чтобы аэроплан вернуть в исходное положение, масляные амортизаторы всегда применяют в комбинации с резиновыми или пружинными.

Амортизацию помещают или непосредственно около оси (фиг. 14), или на стойке (фиг. 13); в последнем случае она бывает заключена в обтекатель. В некоторых типах машин, правда, сравнительно редко, применяют колеса с внутренней амортизацией (Бреге, Кертис).

В задней части фюзеляжа находится так называемый костыль (фиг. 1), который служит задней опорой аэроплана. Костыль ставится также на амортизацию и при посадке служит тормозом, для чего иногда на конце его делается подобие крючка, задевающего за землю.

При взлете хвост аэроплана быстро поднимается, и поэтому костыль не мешает взлету. В некоторых типах самолетов, в особенности больших многомоторных, для большей безопасности от капотажа (опрокидывания аэроплана вперед) спереди иногда делают т. н. капотажное колесо, на которое самолет становится в том случае, если главные колеса чем-либо тормозятся и аппарат имеет тенденцию опрокинуться (так, например, посадка в топкую грязь). Хвостовое оперение аэроплана по своей конструкции подобно крыльям. В горизонтальном хвостовом оперении (стабилизатор и рули высоты) также имеются обычно два лонжерона и надетые на них нервюры (фиг. 15). Обычно оно снизу поддерживается с каждой стороны подкосом. Если стабилизатор подвижной, то задний или передний его лонжерон крепят к фюзеляжу на шарнире, а другой лонжерон укрепляют через подъемное приспособление, обычно состоящее из самотормозящего винта, соединенного тросами с особым штурвалом у летчика. Подобно элеронам, рули высоты, как и рули направления, имеют также лонжероны, к которым прикреплены кабанчики, соединенные тросами или трубами с управлением пилота. Вертикальное хвостовое оперение (киль и руль направления) (фиг. 16) обычно подобно горизонтальному.

В монолитных конструкциях киль иногда делается вместе с фюзеляжем и таким образом является естественным продолжением хвостовой части фюзеляжи.

Все части аэропланов всегда покрывают лаком или краской, чтобы предохранить их от действия сырости. Деревянные части внутреннего строения конструкции тщательно пролакировывают, а наружные покрывают, кроме того, краской. Металлические аэропланы, в особенности, сделанные из дюралюминия, д. б. также тщательно покрыты лаком или краской. Дуралюминий от атмосферных влияний подвержен коррозии, которая чрезвычайно разрушает его, поэтому дуралюминиевые части покрывают особым лаком. Полотняную обшивку аэроплана первоначально покрывают так называем, аэролаком, который делает ткань непроницаемой и придает ей натяжение. Поверх аэролака материю обычно покрывают еще краской или цветным лаком.

Полетные свойства аэроплана характеризуются так называемой его полетной характеристикой. К ней относятся следующие данные: 1) Скорость. Так как аэроплан имеет некоторый диапазон скоростей, то обычно скоростью аэроплана называют ту наибольшую скорость, которую он может развить вблизи земли (на высоте около 100 м) при полной мощности мотора. 2) Подъем на высоту. Барограмма полета с наибольшей вертикальной скоростью дает полное представление о скороподъемности данного аэроплана, но обычно для простоты скороподъемность характеризуется просто временем подъема на данную высоту. Коммерческие аэропланы обычно характеризуют временем подъема на 1000 м, военные аэропланы, в зависимости от типа, на 3000-5000 м. 3) Потолок - наибольшая высота подъема аэроплана. 4) Длина разбега перед взлетом и длина пробега после посадки. 5) Время полета на полной мощности, т. е. число часов, на которое хватает в баках бензина при полете на полной мощности мотора. 6) Маневренность военных машин, обычно определяемая временем производства восьмерки.

Все перечисленные данные должны относиться к определенному полному весу аэроплана, составленному из веса конструкции аэроплана, веса горючего (бензин и масло) и полезного груза (летчик, пассажиры, добавочный груз и т. д.). Перечисленные характеристики находят испытанием аэроплана в воздухе, а некоторые из них м. б. найдены теоретически, расчетом. Первые три определяются аэродинамическим расчетом, а четвертая - методами динамики самолета.

После многочисленных экспериментов с планерами изобретателям удалось создать аэроплан - новый вид летательного аппарата тяжелее воздуха, оснащенный двигателем внутреннего сгорания. По сравнению с появившимся ранее него дирижаблем он обладал рядом существенных преимуществ - большей скоростью и маневренностью, меньшими габаритами.

Первыми летательными аппаратами тяжелее воздуха были воздушные змеи, изобретенные в Древнем Китае . Некоторые из них могли поднять в воздух человека. В Европе подобные аппараты, способные нести человека, появились лишь в конце XIX в. (уже после изобретения планеров). Именно в это время австралийский инженер Лоуренс Харгрейв разработал коробчатого воздушного змея, конструкцию которого (конечно, усложненную и усовершенствованную) инженеры в последствии использовали для создания аэроплана.

Как бы там ни было, на воздушных змеях люди не могли осуществлять свободные управляемые полеты. Чтобы парить в небе как птица, изобретатели старались сконструировать нечто наподобие крыльев. В результате долгих экспериментов появились планеры. Эти летательные аппараты не были оснащены двигателями и преодолевали лишь незначительное расстояние.

В 1808 г. английский ученый Джордж Кейли запустил планер без человека на борту. По прошествии сорока пяти лет он сконструировал аппарат, на котором смог пролететь несколько метров. Подобные попытки предпринимались разными изобретателями во всем мире. Полетами эти первые опыты назвать трудно, ведь, по сути дела, они были лишь кратковременными планирующими спусками с холмов. Подняться в воздух выше точки старта удалось французскому моряку Ле Бри в 1868 г. Но как его, так и другие планеры еще не имели механизмов, позволяющих управлять полетом.

Первым человеком, построившим управляемый планер, стал немецкий инженер Отто Лилиенталь . Это произошло в 1891 г. Лилиенталь сделал большой вклад в развитие аэронавтики. Он определил, что крыло с вогнутым профилем обладает большей подъемной силой, чем плоское. Он же создал биплан: добавил планеру второе крыло, расположив его над первым. Управлять бипланом было достаточно неудобно, поскольку пилоту приходилось постоянно менять положение тела.

Американский инженер Октав Шанют предложил соединить стойки крыльев биплана не жестко, а шарнирно. Благодаря этому угол установки крыльев мог меняться в разных условиях полета. Биплан стал устойчивее в полете и легче в управлении.

Американские авиаторы братья Райт тоже внесли свой вклад в конструкцию крыла. Построив аэродинамическую трубу, они испытали в ней более 200 профилей крыла разной формы, а затем составили таблицу, описывавшую, как давление воздуха влияет на форму крыла. Кроме того, братья сделали планер, управление которым осуществлялось с помощью руля.

Параллельно предпринимались попытки оснастить планеры двигателями и тем самым создать новый тип летательных аппаратов, получивших впоследствии название аэропланы.

Американский изобретатель Сэмюэл Коди (справа) с помощником держит один из своих воздушных змеев, поднимающих в воздух человека. В 1908 г. Коди демонстрировал свои полеты в Англии.

В1842 г. американский инженер Уильям Хенсон патентует моноплан с паровым двигателем. Но Хенсон смог построить лишь недействующую модель.

Английский изобретатель Джон Стринг-феллоу также сделал паровую модель в 1848 г., которая, пролетев небольшое расстояние, разбилась.

Спустя 42 года Клеман Адер конструирует аэроплан с паровым двигателем. Этот аэроплан преодолел по воздуху расстояние примерно 50 м. Однако из-за того что полет был неустойчивым и неуправляемым, эксперимент не считается удачным.

В1896 г. американский изобретатель СэмюэльЛенгли строит паровой аэроплан, для запуска которого требуется катапульта. Аэроплан пролетел 1 км, но его полет снова был неуправляемым.

Все предпринятые попытки сводились к одному: паровой двигатель оказался слишком тяжелым для летательных аппаратов. Тогда конструкторы решили использовать недавно изобретенный двигатель внутреннего сгорания.

Первым, кто оснастил летательный аппарат бензиновым двигателем, был Сэмюэль Ленгли. В 1903 г. он дважды пытался запустить аэроплан, но всякий раз машина падала в реку.

Более удачная разработка нового типа летательного аппарата принадлежит братьям Райт . Чтобы уменьшить вес двигателя, его основные части были сделаны из алюминия. Запуск аэроплана произошел в 1903 г., и этот год считается началом эры продолжительных и управляемых полетов на аппаратах тяжелее воздуха.

Очередной удачный аэроплан появился только через три года. Он был сконструирован бразильским авиатором Альберто Сантосом-Дюмоном.

Последующий прогресс был связан с материалами. На смену деревянным каркасам бипланов пришли сталь и сплавы, а в конструкциях фюзеляжей просмоленная ткань сменилась алюминием. Бензиновые моторы уступили место реактивным двигателям, и через 44 года после первого полета братьев Райт аэроплан впервые пролетел со скоростью, превышавшей скорость звука.

Аэроплан (греч. и лат. - воздушная площадь), летательный аппарат тяжелее воздуха , поднимается с земли и держится в воздухе по тем же принципам, что и воздушный змей, но вместо тяги шнура у него действует тяга винта. При парении в воздухе змея, представляющего собой плоскую поверхность, наклоненную под углом к направлению ветра , между воздухом и змеем, вследствие давления ветра, снизу образуется как бы подушка сжатого воздуха, поддерживающая змей, а сверху всасывающий разреженный воздушный слой.

Силу давления ветра на змей можно разложить на две части (составляющие) (рис. 1): одна из них идет параллельно поверхности змея и скользит вдоль него, а другая, перпендикулярная к ней, действует на змей. Эту последнюю в свою очередь можно тоже разложить на две составляющие, одна из которых направлена горизонтально (аб на рис. 2) и уничтожается сопротивлением шнура, а другая направлена вертикально вверх (ав на рис. 2). Последняя составляющая действует следовательно как-раз против силы тяжести и поддерживает змей в воздухе. Для того, чтобы эта сила была достаточна для преодоления веса змея, ветер должен быть не слишком слабым. Тоже происходит, в сущности, в случае парящего А. (т. е. при остановленном моторе), только соответствующее давление воздуха создается здесь благодаря движению самого А. Вертикальная составляющая давления воздуха действует на крылья А. и поддерживает его вес; горизонтальная составляющая, препятствующая движению, преодолевается силой тяги мотора. Сила, поддерживающая А. в воздухе, будет следовательно тем больше, чем больше сила, движущая аэроплан, т. е. чем больше скорость его движения.

Основными частями аэроплана являются:

1) крылья , или так назыв. несущие поверхности, являющиеся поддерживающей силой, 2) воздушный винт (пропеллер), вращаемый мотором и вследствие развиваемой тяги сообщающий скорость аэроплану, 3) помещение для пилота и пассажиров , 4) шасси , т. е. приспособление, позволяющее А. развивать первоначальную скорость на земле до отрыва его в воздух и смягчать удары, получающиеся при посадке, и 5) части, служащие для управления аэропланом.

Чтобы держаться в воздухе, А. должен иметь определенную минимальную скорость, для развития которой можно пользоваться двумя видами шасси : 1) колесным шасси, 2) шасси, позволяющим взлетать с воды и садиться на воду. В соответствии с этим А. разделяются на 2 больших класса: сухопутные А. (или просто аэропланы) и поднимающиеся с водной поверхности гидроаэропланы (см.).

Пассажирский моноплан К-2 конструкции Калинина с мотором 240 л. сил

В зависимости от числа несущих плоскостей аэропланы наз. монопланами при одном крыле, бипланами - при 2-х крыльях и мультипланами - при многих крыльях. Наиболее распространенными являются монопланы и бипланы; А. больше чем с тремя планами теперь не делаются, т. к. с увеличением числа расположенных друг над другом крыльев быстрота полета и подъемная сила А. уменьшаются. Корпус А. (фюзеляж), имеющий продолговатую веретенообразную форму, бывает с открытой или закрытой кабиной. Военные самолеты почти исключительно делаются открытыми. В коммерческих аэропланах, обслуживающих воздушные линии, в фюзеляже делают особую кабину для пассажиров, наподобие автомобильных или автобусных, пилот же, до последнего времени, обычно сидел на открытом месте. Теперь помещение пилота стали закрывать застекленными окнами. Авиационный двигатель обычно помещается в передней части фюзеляжа на так наз. моторной установке. В задней части фюзеляжа помещаются «хвостовое оперение», служащее для обеспечения устойчивости и управляемости, и т. наз. «костыль» - рычаг , нижняя часть к-рого при стоянке А. опирается на землю, а при посадке, волочась по земле, играет роль тормаза. Для придания большей устойчивости А. к фюзеляжу прикреплены на горизонтальной и вертикальной осях особые площадки (стабилизатор и киль), а для поворота вокруг этих осей - рули высоты и рули направления.

Основным материалом для изготовления аэропланов являются дерево , сталь и сплавы алюминия (дуралюминия). Выгода деревянных конструкций заключается в дешевизне постройки, простоте ремонта; недостатки - сравнительно небольшая продолжительность службы и зависимость от атмосферных условий. За последнее время большое распространение получили А. из дуралюминия (см.). Простота производства (только клепка), малое влияние атмосферных условий, прочность и легкость являются положительными качествами этих А. Величина нагрузки, приходящейся на 1 м 2 крыльев (удельная нагрузка), в первых А. была ок. 10 кг, во время империалистской войны 20 - 40 кг, в настоящее время обычно 30 - 50 кг, а в специально гоночных доходит до 90 кг. Вес А. на одну лошадиную силу мотора у тихоходных - 17 кг, у современных коммерческих - 10--5 кг и у быстроходных спускается до 2 кг.

Двухмоторный биплан Виккерс-Вими с моторами по 450 лош. сил.

Для характеристики каждого аэроплана служат следующие основные данные:

1) мощность мотора (от 30 до 500 лош. сил), 2) площадь крыльев (от 12 до 60 м 2), 3) собственный вес (от 350 до 3.000 кг), 4) полезная нагрузка, т. е. пассажиры или перевозимый груз (от 150 до 2.500 кг), 5) скорость хода (от 60 до 450 км в час), 6) наибольш. высота подъема - «потолок» (12-8т.м) и 7) время ее достижения (для 4 тыс. м от 5 до 40 минут).

Литература:

• Рынин Н., Аэроплан, М., 1924 (попул.);
• Тахтарева Л., Как летают люди, Л., 1924 (попул.);
• Валлентэй И. А., История и достижения авиации, М., 1925 (попул.);
• Шпанов Н., Что такое авиация и для чего она служит, М., 1928;
• Жуковский Н. Е., Теоретические основы воздухоплавания, 2 изд., М., 1925;
• Соколов П., Теория авиации, М., 1924; журналы: «Самолет», «Вестник возд. флота».