Классификация

Вопрос

Летательный аппарат

Лета́тельный аппара́т (ЛА) — устройство для полётов в атмосфере или космическом пространстве^[1].

Выбор критерия

Принцип полёта

Принцип полёта определяется тем, каким образом и за счёт чего создаётся подъёмная сила. В настоящее время техническое значение имеют следующие принципы полёта, в которых подъёмная сила определяется:

· аэростатический — Архимедовой силой, равной силе тяжести вытесненной телом массы воздуха;

· аэродинамический — подъёмная сила создаётся через силовое взаимодействие движущегося сквозь воздушную среду^[2] летательного аппарата.^[3] Таким образом, сила тяжести преодолевается благодаря аэродинамической силе, как силе реакции на отбрасывание вниз части воздуха, обтекающего несущие поверхности летательного аппарата.^[4]

· инерционный — силой инерции летящего тела за счёт начального запаса скорости или высоты, поэтому такой полет называют также пассивным;

· ракетодинамический — реактивной силой за счёт отбрасывания части массы летящего тела. В соответствии с законом сохранения импульса системы возникает движение при отделении от тела с какой-либо скоростью некоторой части его массы;

· В безвоздушном пространстве летательный аппарат может совершать инерциальный полёт или на других физических принципах (например, с помощью солнечного паруса, на площадь которого оказывает давление звёздный ветер, либо получением ускорения после витка между относительно массивными планетами, выполнив гравитационный маневр (см. Вояджер-2)).

Классификация

Классификаций летательных аппаратов основывают на разных принципах. Далее не рассматриваются классификации, например, по типу используемого двигателя, или по назначению ЛА, которые по существу не являются классификациями собственно летательных аппаратов, а в действительности классифицируют двигатели, или полезную нагрузку летательных аппаратов, которая может относиться практически к любой отрасли техники, науки и хозяйственной деятельности. Не рассматриваются также и вырожденные классификации (состоящие всего из двух подразделений, например, пилотируемые — беспилотные).

Здесь представлена классификация летательных аппаратов по техническому способу выполнения полёта — перемещения в пространстве без непосредственной опоры на твёрдые тела или на жидкую среду. ^[5] По этому способу летательные аппараты подразделяются на:

· 1. Аппараты, движущиеся в гравитационном поле Земли ^[6], в полёте преодолевающие силу её тяготения. По способу создания силы, уравновешивающей силу тяготения эти аппараты подразделяются на:

o 1.1. Аэростатические, или аппараты «легче воздуха», поднимаемые в атмосферный полёт архимедовой силой за счёт баллона (оболочки), наполненного газом (в том числе, нагретым воздухом), плотность которого ниже плотности атмосферного воздуха, или применением вакуумированной оболочки (Вакуумный дирижабль). По способу передвижения эти аппараты подразделяются на:

§ 1.1.1. Аэростаты, не имеющие средств целенаправленного передвижения в горизонтальной плоскости и перемещающиеся в ней по ветру.

§ 1.1.2. Дирижабли, имеющие двигатель (двигатели) и средства управления для целенаправленного передвижения по вертикали (вверх или вниз) и в горизонтальной плоскости.

o 1.2. Аэродинамические — аппараты, поддерживаемые в атмосферном полёте аэродинамической подъёмной силой, возникающей за счёт быстрого движения в воздухе самого аппарата или его частей. Подразделяются на:

§ 1.2.1. Моторные, приводимые в движение двигателем. Подразделяются на:

§ 1.2.1.1. Аппараты с активным управлением течения пограничного слоя, такие как ЭКИП, с вихревой системой управления течением в пограничном слое.

§ 1.2.1.2. Аппараты с неуправляемым течением пограничного слоя

§ 1.2.1.2.1. Вертолёты (геликоптеры), подъёмная сила которых создаётся воздушным винтом, вращаемым двигателем вокруг вертикальной оси.

§ 1.2.1.2.2. Крылатые аппараты, подъёмная сила которых создаётся за счёт ненулевого аэродинамического качества аппарата при его движении в атмосфере. Подразделяются на:

§ 1.2.1.2.2.1. Крылатые аппараты с неподвижным (относительно аппарата) крылом: самолёты^[7], крылатые ракеты^[8], экранолёты, экранопланы, мотодельтапланы, парамоторы.

§ 1.2.1.2.2.2. Крылатые аппараты, с подвижным крылом. К ним относятся:

§ 1.2.1.2.2.2.1. Автожиры^[9], крыло которых свободно вращается вокруг вертикальной оси под воздействием набегающего в горизонтальном полёте воздуха.

§ 1.2.1.2.2.2.2. Махолёты, крыло которых помимо создания подъёмной силы выполняет функцию движителя в горизонтальном полёте.

§ 1.2.1.2.3. Винтокрылы. Аппараты, совмещающие способ (1.2.1.2.1) при отрыве от земли и наборе высоты, подобно вертолётам, со способом как у аппаратов c неподвижным относительно аппарата крылом 1.2.1.2.2.1, в горизонтальном полёте развивающие подъёмную силу крылом, как самолёты, при этом винт, ось которого поворачивается в горизонтальное положение, играет роль движителя в горизонтальном полёте.

§ 1.2.2. Безмоторные аэродинамические аппараты, движущиеся в атмосфере с постепенным снижением^[10] под комбинированным воздействием силы тяжести и аэродинамических сил.

§ 1.2.2.1. Планёры, дельтапланы, парапланы.

§ 1.2.2.2. Парашюты.

§ 1.2.2.3. Спускаемые аппараты космических кораблей.

o 1.3 Самолёты с аэростатической разгрузкой — подобные БАРС (ЛА) [1][2][3], у которого около 80 % подъёмной силы самолёта (500 тонн) достигается за счёт баллона с гелием, а скорость до 300 км/ч обеспечивают маршевые двигатели.

o 1.4. Инерционные. Движущиеся в поле тяготения Земли по инерции за счёт скорости, сообщённой им на активном участке траектории ракетным двигателем. Подразделяются на:

§ 1.4.1. Головные части баллистических ракет^[11], движущиеся по баллистическим траекториям.

§ 1.4.2. Искусственные спутники Земли и орбитальные космические станции, движущиеся в космическом пространстве вокруг Земли по замкнутым орбитам.

o 1.5. Ракетные — аппараты, преодолевающие силу тяготения без взаимодействия с атмосферой, за счёт тяги ракетного двигателя, направленной вертикально вверх, или имеющей достаточную вертикальную составляющую. Такой способ полёта используется на активном участке траектории баллистическими ракетами и ракетами-носителями космических аппаратов.

o 1.6 Аппараты на воздушной подушке, удерживающиеся над землёй или над водой за счёт повышенного давления воздуха, создаваемого компрессором между днищем аппарата и твёрдой или водной поверхностью.^[12]

· 2. Аппараты свободного полёта, перемещающиеся в космическом пространстве, в отсутствие значительных гравитационных полей планет. К ним относятся межпланетные зонды.

· ПРИНЦИПЫ ПОЛЕТА И КЛАССИФИКАЦИЯ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ

· 4.1. Классификация принципов полета

· Полет основан на преодолении гравитационной силы (силы тяжести) = m , где – сила земного тяготения, Н; m – масса летящего тела, кг; – ускорение свободного падения, м/с².

Рис. 4.1. Классификация ЛА по принципу полета

· Сила, преодолевающая силу тяжести, называется подъемной силой. В равномерном горизонтальном установившемся полете подъемная сила уравновешивает силу тяжести ( = – ).
Принцип полета определяется тем, каким образом и за счет чего создается подъемная сила. В настоящее время техническое значение имеют следующие принципы полета:
- баллистический – здесь сила определяется силой инерции летящего тела за счет начального запаса скорости или высоты, поэтому баллистический полет называют также пассивным;
- ракетодинамический – здесь сила определяется реактивной силой за счет отбрасывания части массы летящего тела. В соответствии с законом сохранения импульса системы возникает движение при отделении от тела с какой-либо скоростью некоторой части его массы;
- аэростатический – здесь сила определяется архимедовой силой, равной силе тяжести вытесненной телом массы воздуха;
- аэродинамический – здесь сила определяется реактивной силой за счет отбрасывания вниз части воздуха, обтекающего тело при его движении, т. е. определяется силовым воздействием воздуха на движущееся тело.
При полете в атмосфере кроме силы тяжести приходится преодолевать силу сопротивления внешней среды. Силу, преодолевающую сопротивление внешней среды , называют силой тяги (тягой) .
В равномерном горизонтальном установившемся полете сила тяги уравновешивает силу сопротивления среды ( = – ).
Силу тяги, как и подъемную силу, можно создавать различными способами.
В соответствии с реализуемым принципом полета (способом создания подъемной силы) можно провести классификацию летательных аппаратов (рис. 4.1).

2 вопрос

Дата добавления: 2015-07-11