Аэр

Прочность и безопасность самолетов.

Каждый тип самолета должен пройти в специальных лабораториях испытания на прочность. Если самолет выдерживает нагрузку больше расчетной, это... очень плохо: конструкцию надо облегчить, чтобы самолет мог брать больше горючего или груза.

Очень важно поэтому знать, какие нагрузки в полете будут действовать на самолет. Эти нагрузки будут больше, если самолет должен выполнять различные маневры. Но даже тяжелые, неманевренные самолеты должны выдерживать порывы ветра, скорость которых на высоте около 11 км иногда достигает 200 км /час.

Самолет может разрушиться в воздухе не только от порыва ветра. Ведь конструкция самолета не может быть, как говорят специалисты, абсолютно жесткой, и при определенных воздействиях он деформируется. А при деформациях, например, крыла изменятся и аэродинамические силы. На большой скорости и при неправильной конструкции изменения аэродинамических и инерционных сил могут вызвать очень опасные колебания, которые за несколько секунд способны разрушить самолет. Такое явление называется флаттером. Предотвращение флаттера — трудная и сложная задача.
Пилотируя самолет, летчик должен быть уверен, что двигатель и все другие основные системы работают нормально, что самолет находится в правильном положении, что скорость полета вполне допустима. Только тогда полет будет безопасным. Этому помогают различные пилотажные приборы и специальные автоматические системы управления.

Устойчивость самолета

Бывало так, что самолет не мог совершать полет. Вот он быстро разбежался по аэродрому и ушел в воздух. Но вместо того чтобы плавно набирать высоту, он начинает проделывать непонятные маневры. Будто неведомая сила резко бросает самолет то вверх, то вниз. И летчику нужны мужество и мастерство, чтобы приземлиться обратно на аэродром. Чтобы уяснить, почему такой случай возможен, следует познакомиться с очень важным понятием устойчивости движения.

Про шарик, подвешенный на нитке, можно сказать, что он висит устойчиво. При этом мы подразумеваем, что, если шарик отклонить, он сам вернется в прежнее устойчивое положение. А вот карандаш поставить на стол торцом не так-то просто. При слабом дуновении воздуха карандаш упадет - его положение неустойчиво.

Понятие устойчивости можно распространить и на движение любого тела, в том числе и самолета (математическая теория устойчивости движения была разработана А. М. Ляпуновым). Движение, в том числе и полет самолета, называют устойчивым, если, например, при порывах ветра машина сама, без вмешательства летчика, стремится сохранить свое прежнее движение. Для этого нужно, расположить центр тяжести впереди от аэродинамического фокуса самолета, т. е. той точки, где приложена суммарная подъемная сила при изменении угла атаки.

Как управляют самолетом.

Управлять самолетом — это значит изменять его положение в полете или противодействовать порывам ветра. Для этого используют как опору окружающий его воздух. Предположим, что летчику нужно вывести самолет из горизонтального положения так, чтобы левое крыло оказалось ниже правого. Такое положение называется креном влево. Для этого служат элероны — отклоняющиеся рули на крыле. Если элерон на правом крыле отклонить вниз, увеличивая подъемную силу этого крыла, и одновременно отклонить вверх элерон левого крыла, самолет накренится влево.

Для управления по курсу (вправо, влево) служит руль направления. Он находится на вертикальном хвостовом оперении (на киле). А для продольного управления (вверх, вниз) служит руль высоты, расположенный на горизонтальном оперении. Для хорошего управления нужно, чтобы все рули были размещены как можно дальше от центра тяжести самолета. Поэтому элероны располагают на концах крыльев, а рули высоты и направления - на хвосте.

Рулем направления летчик управляет, нажимая на педали. Нажал педаль под правой ногой - и руль направления принимает положение, при котором самолет повернет в правую сторону. Элероны и руль высоты присоединены к одному рычагу - к ручке управления. Если летчик потянет эту ручку на себя, рули высоты отклонятся вверх. На хвосте возникнет аэродинамическая сила, направленная вниз, которая и заставит самолет увеличить угол атаки. Если же летчик переместит ручку управления влево, то отклонятся элероны и самолет начнет крениться влево. Ручку управления летчик держит правой рукой, а левой управляет тягой двигателя и множеством различных приборов.

На большом самолете, которым управляет не один летчик, а целый экипаж (летчик, бортинженер, радист, штурман), за приборами и двигателем есть кому смотреть, а летчик управляет только самолетом. Вместо ручки управления на таком самолете часто ставят штурвал, похожий на «баранку» в автомобиле.

На сверхзвуковых или больших дозвуковых самолетах у летчика не хватит силы, чтобы самому отклонять рули. Тогда в проводку управления встраивают специальные сервомоторы. Они-то и отклоняют рули, а летчик лишь вводит их в действие. Чаще всего такой механизм представляет собой цилиндр, в котором масло под большим давлением (около 200 атм.) перемещает поршень, связанный с каким-либо из рулей.

Такой механизм называется бустером, а управление этого типа - бустерным. Тяга сервомотора достигает нескольких тонн, или десятков тысяч ньютонов, потребляемая мощность - нескольких десятков киловатт.