Le parti principali dell'aereo. Dispositivo aeronautico

2024 Autore: Howard Calhoun | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-17 10:31

L'invenzione dell'aereo ha permesso non solo di realizzare il sogno più antico dell'umanità: conquistare il cielo, ma anche di creare il mezzo di trasporto più veloce. A differenza delle mongolfiere e dei dirigibili, gli aeroplani sono poco dipendenti dai capricci del tempo, in grado di coprire lunghe distanze ad alta velocità. I componenti del velivolo sono costituiti dai seguenti gruppi strutturali: ala, fusoliera, impennata, dispositivi di decollo e atterraggio, centrale elettrica, sistemi di controllo, attrezzature varie.

Principio di funzionamento

Aeroplano - un aeromobile (LA) più pesante dell'aria, dotato di una centrale elettrica. Con l'aiuto di questa parte più importante dell'aeromobile, viene creata la spinta necessaria per il volo: la forza agente (motrice) che il motore (elica o motore a reazione) sviluppa a terra o in volo. Se la vite si trova davanti al motore, si chiama trazione, se è dietro si chiama spinta. Pertanto, il motore crea il movimento di traslazione dell'aeromobile rispetto all'ambiente (aria). Di conseguenza, l'ala si muove anche rispetto all'aria, il che crea portanza come risultato di questo movimento in avanti. Pertanto, il dispositivo può rimanere in aria solo se c'è una certa velocità.volo.

Quali sono i nomi delle parti dell'aeromobile

Il caso è composto dalle seguenti parti principali:

• La fusoliera è il corpo principale dell'aereo, che collega le ali (ala), il piumaggio, il sistema di alimentazione, il carrello di atterraggio e altri componenti in un unico insieme. La fusoliera ospita l'equipaggio, i passeggeri (nell'aviazione civile), l'equipaggiamento, il carico utile. Può anche ospitare (non sempre) carburante, telaio, motori, ecc.
• I motori vengono utilizzati per azionare l'aereo.
• Wing - una superficie di lavoro progettata per creare portanza.
• La coda verticale è progettata per la controllabilità, il bilanciamento e la stabilità direzionale dell'aeromobile rispetto all'asse verticale.
• La coda orizzontale è progettata per la controllabilità, il bilanciamento e la stabilità direzionale dell'aeromobile rispetto all'asse orizzontale.

Ali e fusoliera

La parte principale della struttura dell'aeromobile è l'ala. Crea le condizioni per soddisfare il requisito principale per la possibilità di volo: la presenza di ascensore. L'ala è attaccata al corpo (fusoliera), che può avere una forma o un' altra, ma se possibile con una resistenza aerodinamica minima. Per fare ciò, è dotato di una forma a goccia convenientemente aerodinamica.

La parte anteriore dell'aereo serve per ospitare la cabina di pilotaggio e i sistemi radar. Nella parte posteriore c'è la cosiddetta unità di coda. Serve a fornire il controllo durante il volo.

Progettazione del piumaggio

Considera un aereo medio,la cui coda è realizzata secondo lo schema classico, caratteristico della maggior parte dei modelli militari e civili. In questo caso, la coda orizzontale comprenderà una parte fissa - lo stabilizzatore (dal latino Stabilis, stabile) e una parte mobile - l'elevatore.

Lo stabilizzatore serve a stabilizzare l'aereo rispetto all'asse trasversale. Se il muso dell'aereo viene abbassato, di conseguenza, la sezione di coda della fusoliera, insieme al piumaggio, si solleverà. In questo caso, la pressione dell'aria sulla superficie superiore dello stabilizzatore aumenterà. La pressione generata riporterà lo stabilizzatore (rispettivamente la fusoliera) nella sua posizione originale. Quando il muso della fusoliera viene sollevato, la pressione del flusso d'aria aumenterà sulla superficie inferiore dello stabilizzatore e tornerà nuovamente nella sua posizione originale. Pertanto, viene fornita la stabilità automatica (senza intervento del pilota) dell'aeromobile nel suo piano longitudinale rispetto all'asse trasversale.

La parte posteriore dell'aereo include anche una coda verticale. Simile a quello orizzontale, è costituito da una parte fissa - la chiglia, e da una parte mobile - il timone. La chiglia conferisce stabilità al movimento dell'aeromobile rispetto al suo asse verticale su un piano orizzontale. Il principio di funzionamento della chiglia è simile a quello di uno stabilizzatore: quando il muso devia a sinistra, la chiglia devia a destra, la pressione sul suo piano destro aumenta e riporta la chiglia (e l'intera fusoliera) alla sua precedente posizione.

Così, rispetto ai due assi, la stabilità di volo è assicurata dal piumaggio. Ma c'era un altro asse: quello longitudinale. Per fornire automaticola stabilità del movimento rispetto a questo asse (nel piano trasversale) delle mensole dell'ala dell'aliante non sono posizionate orizzontalmente, ma ad un certo angolo l'una rispetto all' altra in modo che le estremità delle mensole siano deviate verso l' alto. Questa posizione assomiglia alla lettera "V".

Sistemi di controllo

Le superfici di controllo sono parti importanti di un aereo progettato per controllare l'aereo. Questi includono alettoni, timoni e ascensori. Il controllo è fornito rispetto agli stessi tre assi negli stessi tre piani.

L'elevatore è la parte posteriore mobile dello stabilizzatore. Se lo stabilizzatore è costituito da due console, di conseguenza, ci sono due ascensori che deviano verso l' alto o verso il basso, entrambi in modo sincrono. Con esso, il pilota può cambiare l' altitudine dell'aereo.

Il timone è la parte posteriore mobile della chiglia. Quando viene deviato in una direzione o nell' altra, su di esso si genera una forza aerodinamica che ruota l'aeromobile attorno a un asse verticale passante per il centro di massa, nella direzione opposta alla direzione di deflessione del timone. La rotazione continua finché il pilota non riporta il timone in posizione neutra (non deviata) e l'aereo si muove nella nuova direzione.

Gli alettoni (dal francese Aile, ala) sono le parti principali dell'aereo, che sono le parti mobili delle console alari. Servono a controllare l'aeromobile rispetto all'asse longitudinale (nel piano trasversale). Poiché ci sono due console alari, ci sono anche due alettoni. Funzionano in modo sincrono, ma, a differenza degli ascensori, devianonon in una direzione, ma in direzioni diverse. Se un alettone si devia verso l' alto, l' altro verso il basso. Sulla console alare, dove l'alettone è deviato verso l' alto, l'alzata diminuisce e dove è abbassata aumenta. E la fusoliera dell'aereo ruota verso l'alettone rialzato.

Motori

Tutti gli aeromobili sono dotati di una centrale elettrica che consente loro di sviluppare velocità e, di conseguenza, di garantire il verificarsi della portanza. I motori possono essere posizionati nella parte posteriore dell'aeromobile (tipico per gli aerei a reazione), nella parte anteriore (veicoli leggeri) e sulle ali (aerei civili, trasporti, bombardieri).

Sono divisi in:

• Jet - turbogetto, pulsante, doppio circuito, flusso diretto.
• Elica - pistone (elica), turboelica.
• Rocket - combustibile liquido, solido.

Altri sistemi

Naturalmente, anche altre parti dell'aeromobile sono importanti. Il telaio consente agli aerei di decollare e atterrare da aeroporti attrezzati. Esistono aerei anfibi, dove vengono utilizzati galleggianti speciali al posto del carrello di atterraggio: consentono di decollare e atterrare ovunque ci sia uno specchio d'acqua (mare, fiume, lago). I modelli di velivoli leggeri dotati di sci sono noti per operare in aree con manto nevoso stabile.

Gli aerei moderni sono pieni di apparecchiature elettroniche, dispositivi di comunicazione e trasferimento di informazioni. L'aviazione militare utilizza sofisticati sistemi d'arma, rilevamento dei bersagli e soppressione del segnale.

Classificazione

Come previstogli aerei sono divisi in due grandi gruppi: civili e militari. Le parti principali di un aeromobile passeggeri si distinguono per la presenza di una cabina attrezzata per i passeggeri, che occupa gran parte della fusoliera. Una caratteristica distintiva sono gli oblò ai lati dello scafo.

Gli aeromobili civili sono suddivisi in:

• Passeggeri - compagnie aeree locali, a corto raggio (portata inferiore a 2000 km), medio (portata inferiore a 4000 km), a lungo raggio (portata inferiore a 9000 km) e intercontinentale (portata superiore a 11.000 km).
• Cargo - leggero (peso del carico fino a 10 tonnellate), medio (peso del carico fino a 40 tonnellate) e pesante (peso del carico superiore a 40 tonnellate).
• Uso speciale: sanitario, agricolo, ricognitivo (ricognizione del ghiaccio, ricognizione del pesce), antincendio, per la fotografia aerea.
• Educativo.

A differenza dei modelli civili, le parti di un aereo militare non hanno una comoda cabina con finestrini. La parte principale della fusoliera è occupata da sistemi d'arma, apparecchiature di intelligence, comunicazioni, motori e altre unità.

In base allo scopo, i moderni aerei militari (considerando le missioni di combattimento che svolgono) possono essere suddivisi nei seguenti tipi: caccia, aerei d'attacco, bombardieri (portamissili), ricognizione, trasporto militare, scopi speciali e ausiliari.

Dispositivo aereo

Il design degli aeromobili dipende dal design aerodinamico in base al quale sono realizzati. Lo schema aerodinamico è caratterizzato dal numero di elementi di base e dalla posizione delle superfici portanti. Se il nasol'aereo è simile per la maggior parte dei modelli, la posizione e la geometria delle ali e della coda possono variare notevolmente.

Si distinguono i seguenti schemi di dispositivi aeronautici:

• "Classico".
• Ala volante.
• "Anatra".
• "Senza coda".
• "Tandem".
• Schema convertibile.
• Schema di combinazione.

Aerei classici

Consideriamo le parti principali dell'aereo e il loro scopo. Il layout classico (normale) di componenti e assiemi è tipico per la maggior parte dei dispositivi nel mondo, sia militari che civili. L'elemento principale - l'ala - opera in un flusso puro e indisturbato, che scorre dolcemente attorno all'ala e crea una certa portanza.

Il muso dell'aereo è ridotto, il che porta ad una diminuzione dell'area richiesta (e quindi della massa) della coda verticale. Questo perché la fusoliera anteriore induce un momento di imbardata destabilizzante attorno all'asse verticale dell'aereo. La riduzione della fusoliera anteriore migliora la visibilità dell'emisfero anteriore.

Gli svantaggi dello schema normale sono:

• Il funzionamento della coda orizzontale (HA) in un flusso alare inclinato e disturbato riduce significativamente la sua efficienza, il che richiede l'uso di un piumaggio di area più ampia (e, di conseguenza, di massa).
• Per garantire la stabilità del volo, la coda verticale (VO) deve creare una portanza negativa, cioè diretta verso il basso. Ciò riduce l'efficienza complessiva del velivolo: dal'entità della forza di portanza che l'ala crea, è necessario sottrarre la forza che si crea sul GO. Per neutralizzare questo fenomeno dovrebbe essere utilizzata un'ala con un'area maggiore (e, di conseguenza, massa).

Il dispositivo dell'aeromobile secondo lo schema "anatra"

Con questo design, le parti principali dell'aereo sono posizionate in modo diverso rispetto ai modelli "classici". Innanzitutto, le modifiche hanno interessato il layout della coda orizzontale. Si trova davanti all'ala. Secondo questo schema, i fratelli Wright costruirono il loro primo aereo.

Vantaggi:

• La coda verticale lavora in un flusso indisturbato, aumentandone l'efficienza.
• Per garantire la stabilità del volo, l'impennaggio genera portanza positiva, cioè si aggiunge alla portanza dell'ala. Questo permette di ridurne l'area e, di conseguenza, la sua massa.
• Protezione naturale "anti-spin": è esclusa la possibilità di trasferire le ali ad angoli di attacco supercritici per le "anatre". Lo stabilizzatore è installato in modo da ottenere un angolo di attacco maggiore rispetto all'ala.
• Spostare indietro il focus dell'aereo con l'aumentare della velocità nello schema "anatra" avviene in misura minore rispetto al layout classico. Ciò si traduce in minori variazioni nel grado di stabilità statica longitudinale dell'aeromobile, a sua volta, semplifica le caratteristiche del suo controllo.

Svantaggi dello schema "anatra":

• Quando è in stallo sull'impennaggio, non solo l'aereo raggiunge angoli di attacco inferiori, ma si "curva" anche a causa di una diminuzione della sua portanza totale. Questo è particolarmente pericolosomodalità di decollo e atterraggio dovute alla vicinanza al suolo.
• La presenza di meccanismi di piumaggio nella fusoliera anteriore compromette la visibilità dell'emisfero inferiore.
• Per ridurre l'area dell'HE anteriore, la lunghezza della fusoliera anteriore è resa significativa. Ciò comporta un aumento del momento destabilizzante rispetto all'asse verticale e, di conseguenza, un aumento dell'area e della massa della struttura.

Aerei senza coda

Nei modelli di questo tipo non c'è una parte importante e familiare dell'aereo. Una foto di velivoli senza coda (Concorde, Mirage, Vulcan) mostra che non hanno la coda orizzontale. I principali vantaggi di questo schema sono:

• Ridurre la resistenza aerodinamica frontale, che è particolarmente importante per gli aerei ad alta velocità, in particolare per la crociera. Ciò riduce i costi del carburante.
• Si ottengono una maggiore rigidità torsionale dell'ala, che ne migliora le caratteristiche aeroelastiche, ed elevate caratteristiche di manovrabilità.

Difetti:

• Per il bilanciamento in alcune modalità di volo, parte dei mezzi di meccanizzazione del bordo d'uscita dell'ala (flap) e delle superfici di controllo devono essere deviati verso l' alto, il che riduce la portanza complessiva dell'aeromobile.
• L'unione dei controlli dell'aeromobile rispetto all'asse orizzontale e longitudinale (per l'assenza dell'ascensore) peggiora le caratteristiche della sua manovrabilità. L'assenza di piumaggio specializzato rende performanti le superfici di controllo poste sul bordo d'uscita dell'ala (connecessario) dazi e alettoni e ascensori. Queste superfici di controllo sono chiamate elevoni.
• L'utilizzo di parte dell'attrezzatura di meccanizzazione per bilanciare l'aereo ne peggiora le prestazioni di decollo e atterraggio.

Ala volante

Con questo schema, infatti, non esiste una parte dell'aereo come la fusoliera. Tutti i volumi necessari per ospitare l'equipaggio, il carico utile, i motori, il carburante, le attrezzature si trovano al centro dell'ala. Questo schema presenta i seguenti vantaggi:

• Trascinamento minimo.
• La massa più piccola della struttura. In questo caso, tutta la massa cade sull'ala.
• Poiché le dimensioni longitudinali del velivolo sono ridotte (per la mancanza di una fusoliera), il momento destabilizzante attorno al suo asse verticale è trascurabile. Ciò consente ai progettisti di ridurre significativamente l'area del VO o addirittura di abbandonarla del tutto (gli uccelli, come sai, non hanno piumaggio verticale).

Gli svantaggi includono la difficoltà di garantire la stabilità del volo dell'aeromobile.

Tandem

Lo schema "tandem", quando due ali si trovano una dopo l' altra, è usato raramente. Questa soluzione viene utilizzata per aumentare l'area alare con gli stessi valori della sua campata e lunghezza della fusoliera. Ciò riduce il carico specifico sull'ala. Gli svantaggi di questo schema sono una grande resistenza aerodinamica, un aumento del momento di inerzia, soprattutto in relazione all'asse trasversale del velivolo. Inoltre, con l'aumento della velocità di volo, cambiano le caratteristiche del bilanciamento longitudinale del velivolo. Superfici di controllo su talel'aereo può essere posizionato sia direttamente sulle ali che sul piumaggio.

Circuito combinato

In questo caso, i componenti del velivolo possono essere combinati utilizzando vari schemi di progettazione. Ad esempio, la coda orizzontale è prevista sia nel muso che nella coda della fusoliera. Su di essi è possibile utilizzare il cosiddetto controllo di sollevamento diretto.

In questo caso, il naso orizzontale insieme ai lembi creano un ulteriore sollevamento. Il momento di beccheggio che si verifica in questo caso sarà mirato ad aumentare l'angolo di attacco (il muso dell'aereo si alza). Per parare questo momento, l'unità di coda deve creare un momento per ridurre l'angolo di attacco (il muso dell'aereo si abbassa). Per fare questo, anche la forza sulla coda deve essere diretta verso l' alto. Cioè si ha un incremento della forza di portanza sul muso HE, sull'ala e sulla coda HE (e, di conseguenza, sull'intero velivolo) senza ruotarlo sul piano longitudinale. In questo caso, l'aereo semplicemente si alza senza alcuna evoluzione rispetto al suo baricentro. E viceversa, con un tale layout aerodinamico del velivolo, può effettuare evoluzioni relative al baricentro nel piano longitudinale senza modificare la sua traiettoria di volo.

La capacità di effettuare tali manovre migliora notevolmente le caratteristiche prestazionali degli aeromobili manovrabili. Soprattutto in combinazione con un sistema di controllo diretto della forza laterale, per la cui attuazione il velivolo deve avere non solo la coda, ma anche il piumaggio longitudinale del muso.

Schema convertibile

Il dispositivo di un aeromobile costruito secondo uno schema convertibile si distingue per la presenza di un destabilizzatore nella fusoliera anteriore. La funzione dei destabilizzatori è quella di ridurre entro certi limiti, o addirittura eliminare completamente lo spostamento all'indietro del focus aerodinamico del velivolo nelle modalità di volo supersonico. Ciò aumenta la manovrabilità dell'aereo (che è importante per un caccia) e aumenta l'autonomia o riduce il consumo di carburante (questo è importante per un aereo passeggeri supersonico).

I destabilizzatori possono essere utilizzati anche nelle modalità di decollo/atterraggio per compensare il momento di immersione, causato dalla deviazione della meccanizzazione di decollo e atterraggio (flap, flap) o dalla fusoliera anteriore. Nelle modalità di volo subsonico, il destabilizzatore è nascosto al centro della fusoliera o impostato sulla modalità banderuola (orientato liberamente lungo il flusso).