As principais partes da aeronave. Dispositivo de aeronave

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificação: 2023-12-17 10:38

A invenção da aeronave tornou possível não só realizar o sonho mais antigo da humanidade - conquistar o céu, mas também criar o meio de transporte mais rápido. Ao contrário dos balões de ar quente e dirigíveis, os aviões são pouco dependentes dos caprichos do clima, capazes de cobrir longas distâncias em alta velocidade. Os componentes da aeronave consistem nos seguintes grupos estruturais: asa, fuselagem, empenagem, dispositivos de decolagem e pouso, usina, sistemas de controle, equipamentos diversos.

Princípio de funcionamento

Airplane - uma aeronave (LA) mais pesada que o ar, equipada com uma usina. Com a ajuda dessa parte mais importante da aeronave, é criado o empuxo necessário para o voo - a força atuante (de condução) que o motor (hélice ou motor a jato) desenvolve no solo ou em voo. Se o parafuso estiver localizado na frente do motor, é chamado de puxar e, se estiver atrás, é chamado de empurrar. Assim, o motor cria o movimento de translação da aeronave em relação ao ambiente (ar). Assim, a asa também se move em relação ao ar, o que cria sustentação como resultado desse movimento para frente. Portanto, o dispositivo pode permanecer no ar apenas se houver uma certa velocidade.voo.

Quais são os nomes das partes da aeronave

A caixa consiste nas seguintes partes principais:

• A fuselagem é o corpo principal da aeronave, conectando as asas (asa), plumagem, sistema de potência, trem de pouso e demais componentes em um único todo. A fuselagem acomoda a tripulação, passageiros (na aviação civil), equipamentos, carga útil. Também pode acomodar (nem sempre) combustível, chassis, motores, etc.
• Os motores são usados para impulsionar a aeronave.
• Wing - uma superfície de trabalho projetada para criar sustentação.
• A cauda vertical é projetada para controlabilidade, balanceamento e estabilidade direcional da aeronave em relação ao eixo vertical.
• A cauda horizontal é projetada para controlabilidade, equilíbrio e estabilidade direcional da aeronave em relação ao eixo horizontal.

Asas e fuselagem

A parte principal da estrutura da aeronave é a asa. Cria as condições para cumprir o principal requisito para a possibilidade de voo - a presença de elevador. A asa está presa ao corpo (fuselagem), que pode ter uma forma ou outra, mas se possível com o mínimo de arrasto aerodinâmico. Para fazer isso, ele é fornecido com uma forma de lágrima convenientemente simplificada.

A frente da aeronave serve para acomodar o cockpit e os sistemas de radar. Na parte traseira está a chamada unidade de cauda. Serve para fornecer controle durante o voo.

Design de plumagem

Considere uma aeronave média,cuja seção de cauda é feita de acordo com o esquema clássico, característico da maioria dos modelos militares e civis. Neste caso, a cauda horizontal incluirá uma parte fixa - o estabilizador (do latim Stabilis, estável) e uma parte móvel - o profundor.

O estabilizador serve para estabilizar a aeronave em relação ao eixo transversal. Se o nariz da aeronave for abaixado, então, a seção da cauda da fuselagem, juntamente com a plumagem, subirá. Nesse caso, a pressão do ar na superfície superior do estabilizador aumentará. A pressão gerada retornará o estabilizador (respectivamente, a fuselagem) à sua posição original. Quando o nariz da fuselagem é levantado, a pressão do fluxo de ar aumentará na superfície inferior do estabilizador e retornará à sua posição original novamente. Assim, é fornecida estabilidade automática (sem intervenção do piloto) da aeronave em seu plano longitudinal em relação ao eixo transversal.

A traseira da aeronave também inclui uma cauda vertical. Semelhante ao horizontal, consiste em uma parte fixa - a quilha e uma parte móvel - o leme. A quilha dá estabilidade ao movimento da aeronave em relação ao seu eixo vertical em um plano horizontal. O princípio de funcionamento da quilha é semelhante ao de um estabilizador - quando o nariz se desvia para a esquerda, a quilha se desvia para a direita, a pressão em seu plano direito aumenta e retorna a quilha (e toda a fuselagem) ao seu anterior posição.

Assim, em relação a dois eixos, a estabilidade de voo é assegurada pela plumagem. Mas havia mais um eixo - o longitudinal. Para fornecer automáticoestabilidade do movimento em relação a este eixo (no plano transversal) dos consoles da asa do planador são colocados não horizontalmente, mas em um certo ângulo em relação um ao outro, de modo que as extremidades dos consoles sejam defletidas para cima. Este posicionamento lembra a letra "V".

Sistemas de controle

As superfícies de controle são partes importantes de uma aeronave projetada para controlar a aeronave. Estes incluem ailerons, lemes e elevadores. O controle é fornecido em relação aos mesmos três eixos nos mesmos três planos.

O profundor é a parte traseira móvel do estabilizador. Se o estabilizador consiste em dois consoles, portanto, existem dois elevadores que desviam para cima ou para baixo, ambos de forma síncrona. Com ele, o piloto pode alterar a altitude da aeronave.

O leme é a parte traseira móvel da quilha. Quando é desviado em uma direção ou outra, surge sobre ele uma força aerodinâmica, que gira a aeronave em torno de um eixo vertical que passa pelo centro de massa, na direção oposta à direção da deflexão do leme. A rotação continua até que o piloto retorne o leme para neutro (não defletido) e a aeronave se mova na nova direção.

Ailerons (do francês Aile, asa) são as partes principais da aeronave, que são as partes móveis dos consoles das asas. Servem para controlar a aeronave em relação ao eixo longitudinal (no plano transversal). Como há dois consoles de asa, também há dois ailerons. Eles funcionam de forma síncrona, mas, ao contrário dos elevadores, eles se desviamnão em uma direção, mas em direções diferentes. Se um aileron desvia para cima, o outro para baixo. No console da asa, onde o aileron é desviado para cima, a sustentação diminui e, onde está para baixo, aumenta. E a fuselagem da aeronave gira em direção ao aileron levantado.

Motores

Todas as aeronaves são equipadas com uma usina que lhes permite desenvolver velocidade e, consequentemente, garantir a ocorrência de sustentação. Os motores podem estar localizados na parte traseira da aeronave (típico para aeronaves a jato), na frente (veículos leves) e nas asas (aviões civis, transportes, bombardeiros).

Eles são divididos em:

• Jet - turbojato, pulsante, duplo circuito, fluxo direto.
• Hélice - pistão (hélice), turboélice.
• Foguete - combustível líquido e sólido.

Outros sistemas

Claro que outras partes da aeronave também são importantes. O chassi permite que as aeronaves decolem e pousem de aeródromos equipados. Existem aeronaves anfíbias, onde flutuadores especiais são usados em vez de trem de pouso - eles permitem decolar e pousar em qualquer lugar onde haja um corpo de água (mar, rio, lago). Modelos de aeronaves leves equipados com esquis são conhecidos por operar em áreas com cobertura de neve estável.

As aeronaves modernas estão repletas de equipamentos eletrônicos, dispositivos de comunicação e transferência de informações. A aviação militar usa sistemas de armas sofisticados, detecção de alvos e supressão de sinal.

Classificação

Como pretendidoaeronaves são divididas em dois grandes grupos: civis e militares. As principais partes de uma aeronave de passageiros se distinguem pela presença de uma cabine equipada para passageiros, que ocupa a maior parte da fuselagem. Uma característica distintiva são as vigias nas laterais do casco.

As aeronaves civis são divididas em:

• Passenger - companhias aéreas locais, longa distância curta (alcance inferior a 2.000 km), média (alcance inferior a 4.000 km), longa distância (alcance inferior a 9.000 km) e intercontinental (alcance superior a 11.000 km).
• Carga - leve (peso da carga até 10 toneladas), médio (peso da carga até 40 toneladas) e pesado (peso da carga superior a 40 toneladas).
• Uso especial - sanitário, agrícola, reconhecimento (reconhecimento de gelo, reconhecimento de peixes), combate a incêndio, para fotografia aérea.
• Educacional.

Ao contrário dos modelos civis, as peças de uma aeronave militar não possuem uma cabine confortável com janelas. A parte principal da fuselagem é ocupada por sistemas de armas, equipamentos de inteligência, comunicações, motores e outras unidades.

Por finalidade, as aeronaves militares modernas (considerando as missões de combate que realizam) podem ser divididas nos seguintes tipos: caças, aeronaves de ataque, bombardeiros (portadores de mísseis), reconhecimento, transporte militar, fins especiais e auxiliares.

Dispositivo de aeronave

O projeto das aeronaves depende do projeto aerodinâmico segundo o qual elas são feitas. O esquema aerodinâmico é caracterizado pelo número de elementos básicos e pela localização das superfícies de apoio. Se o narizaeronave é semelhante para a maioria dos modelos, a localização e geometria das asas e cauda podem variar muito.

Os seguintes esquemas de dispositivos de aeronaves são diferenciados:

• "Clássico".
• Asa Voadora.
• "Pato".
• "Sem cauda".
• "Tandem".
• Esquema conversível.
• Esquema de combinação.

Aeronave Clássica

Vamos considerar as partes principais da aeronave e sua finalidade. O layout clássico (normal) de componentes e montagens é típico para a maioria dos dispositivos do mundo, sejam militares ou civis. O elemento principal - a asa - opera em um fluxo puro e imperturbável, que flui suavemente ao redor da asa e cria uma certa sustentação.

O nariz da aeronave é reduzido, o que leva a uma diminuição da área necessária (e consequentemente da massa) da cauda vertical. Isso ocorre porque a fuselagem dianteira induz um momento de guinada desestabilizadora em torno do eixo vertical da aeronave. Reduzir a fuselagem dianteira melhora a visibilidade do hemisfério dianteiro.

As desvantagens do esquema normal são:

• A operação da cauda horizontal (HA) em uma corrente de asa inclinada e perturbada reduz significativamente sua eficiência, o que exige o uso de uma plumagem de maior área (e, consequentemente, massa).
• Para garantir a estabilidade do voo, a cauda vertical (VO) deve criar uma sustentação negativa, ou seja, direcionada para baixo. Isso reduz a eficiência geral da aeronave: dea magnitude da força de sustentação que a asa cria, é necessário subtrair a força que é criada no GO. Para neutralizar esse fenômeno, deve-se utilizar uma asa com maior área (e, consequentemente, massa).

O dispositivo da aeronave de acordo com o esquema "pato"

Com este design, as partes principais da aeronave são colocadas de forma diferente dos modelos "clássicos". Em primeiro lugar, as mudanças afetaram o layout da cauda horizontal. Ele está localizado na frente da ala. De acordo com este esquema, os irmãos Wright construíram sua primeira aeronave.

Benefícios:

• A cauda vertical funciona em um fluxo imperturbável, o que aumenta sua eficiência.
• Para garantir a estabilidade de voo, a empenagem gera sustentação positiva, ou seja, é somada à sustentação da asa. Isso permite reduzir sua área e, consequentemente, sua massa.
• Proteção natural "anti-spin": a possibilidade de transferir as asas para ângulos de ataque supercríticos para "patos" é excluída. O estabilizador é instalado de forma a obter um ângulo de ataque maior em relação à asa.
• Movimentar o foco da aeronave para trás com velocidade crescente no esquema "pato" ocorre em menor grau do que no layout clássico. Isso resulta em menos alterações no grau de estabilidade estática longitudinal da aeronave, por sua vez, simplifica as características de seu controle.

Desvantagens do esquema "pato":

• Ao estolar na empenagem, a aeronave não apenas atinge ângulos de ataque mais baixos, mas também “afunda” devido à diminuição de sua sustentação total. Isto é especialmente perigoso emmodos de decolagem e pouso devido à proximidade do solo.
• A presença de mecanismos de plumagem na fuselagem dianteira prejudica a visibilidade do hemisfério inferior.
• Para reduzir a área do HE dianteiro, o comprimento da fuselagem dianteira é significativo. Isso leva a um aumento do momento desestabilizador em relação ao eixo vertical e, consequentemente, a um aumento da área e da massa da estrutura.

Aeronave sem cauda

Em modelos deste tipo não há nenhuma parte importante e familiar da aeronave. Uma foto de aeronaves sem cauda (Concorde, Mirage, Vulcan) mostra que elas não possuem cauda horizontal. As principais vantagens deste esquema são:

• Redução do arrasto aerodinâmico frontal, que é especialmente importante para aeronaves de alta velocidade, em particular, de cruzeiro. Isso reduz os custos de combustível.
• Maior rigidez torcional da asa, o que melhora suas características aeroelásticas, e características de alta manobrabilidade são alcançadas.

Falhas:

• Para o balanceamento em alguns modos de voo, parte dos meios de mecanização do bordo de fuga da asa (flaps) e superfícies de controle devem ser desviados para cima, o que reduz a sustentação geral da aeronave.
• A combinação dos comandos da aeronave em relação aos eixos horizontal e longitudinal (devido à ausência do profundor) piora as características de seu manuseio. A ausência de plumagem especializada faz com que as superfícies de controle localizadas no bordo de fuga da asa funcionem (comnecessário) funções e ailerons e elevadores. Essas superfícies de controle são chamadas de elevons.
• Usar parte do equipamento de mecanização para equilibrar a aeronave piora seu desempenho de decolagem e pouso.

Asa Voadora

Com este esquema, de fato, não existe tal parte da aeronave como a fuselagem. Todos os volumes necessários para acomodar a tripulação, carga útil, motores, combustível, equipamentos estão localizados no meio da asa. Este esquema tem as seguintes vantagens:

• Menor arrasto.
• A menor massa da estrutura. Neste caso, toda a massa cai sobre a asa.
• Como as dimensões longitudinais da aeronave são pequenas (devido à f alta de fuselagem), o momento desestabilizador em torno de seu eixo vertical é desprezível. Isso permite que os designers reduzam significativamente a área do VO ou até mesmo o abandonem completamente (as aves, como você sabe, não têm plumagem vertical).

As desvantagens incluem a dificuldade de garantir a estabilidade do voo da aeronave.

Tandem

O esquema "tandem", quando duas asas estão localizadas uma após a outra, raramente é usado. Esta solução é utilizada para aumentar a área da asa com os mesmos valores de seu vão e comprimento da fuselagem. Isso reduz a carga específica na asa. As desvantagens deste esquema é um grande arrasto aerodinâmico, um aumento no momento de inércia, principalmente em relação ao eixo transversal da aeronave. Além disso, com o aumento da velocidade de voo, as características do balanceamento longitudinal da aeronave mudam. Superfícies de controle em taisas aeronaves podem ser localizadas diretamente nas asas e na plumagem.

Circuito combinado

Neste caso, os componentes da aeronave podem ser combinados usando vários esquemas de projeto. Por exemplo, a cauda horizontal é fornecida tanto no nariz quanto na cauda da fuselagem. O chamado controle de elevação direto pode ser usado neles.

Neste caso, o nariz horizontal junto com as abas criam sustentação adicional. O momento de arfagem que ocorre neste caso terá como objetivo aumentar o ângulo de ataque (o nariz da aeronave sobe). Para aparar este momento, a unidade de cauda deve criar um momento para reduzir o ângulo de ataque (o nariz da aeronave desce). Para fazer isso, a força na cauda também deve ser direcionada para cima. Ou seja, há um incremento na força de sustentação no nariz HE, na asa e na cauda HE (e, consequentemente, em toda a aeronave) sem girá-la no plano longitudinal. Neste caso, a aeronave simplesmente sobe sem qualquer evolução em relação ao seu centro de massa. E vice-versa, com um layout tão aerodinâmico da aeronave, ela pode realizar evoluções em relação ao centro de massa no plano longitudinal sem alterar sua trajetória de voo.

A capacidade de realizar tais manobras melhora significativamente as características de desempenho de aeronaves manobráveis. Especialmente em combinação com um sistema de controle direto da força lateral, para cuja implementação a aeronave deve ter não apenas a cauda, mas também a plumagem longitudinal do nariz.

Esquema Conversível

O dispositivo de uma aeronave construída de acordo com um esquema conversível se distingue pela presença de um desestabilizador na fuselagem dianteira. A função dos desestabilizadores é reduzir dentro de certos limites, ou mesmo eliminar completamente o deslocamento para trás do foco aerodinâmico da aeronave em modos de voo supersônicos. Isso aumenta a manobrabilidade da aeronave (o que é importante para um caça) e aumenta o alcance ou reduz o consumo de combustível (isso é importante para uma aeronave supersônica de passageiros).

Os desestabilizadores também podem ser usados nos modos de decolagem/pouso para compensar o momento de mergulho, que é causado pelo desvio da mecanização de decolagem e pouso (flaps, flaps) ou da fuselagem dianteira. Nos modos de voo subsônico, o desestabilizador fica escondido no meio da fuselagem ou ajustado para o modo cata-vento (orientado livremente ao longo do fluxo).