Основные элементы летательного аппарата

Крыло – создаёт при поступательном движении самолёта необходимую для полёта подъёмную силу за счёт возникающей в набегающем потоке воздуха разницы давлений на нижнюю и верхнюю поверхности крыла: давление на нижнюю поверхность самолётного крыла больше, чем давление на верхнюю его поверхность. На крыле располагаются аэродинамические органы управления (элероны, элевоны и др.), а также механизация крыла – то есть устройства, служащие для управления подъёмной силой и сопротивлением самолёта (закрылки, интерцепторы и др.).

Фюзеляж – предназначен для размещения экипажа, пассажиров, грузов и оборудования, а также для крепления крыла, оперения, шасси, двигателей и т. п. (это «тело» самолёта). Известны самолёты без фюзеляжа (например – «летающее крыло»).

Оперение – аэродинамические поверхности, предназначенные для обеспечения устойчивости, управляемости и балансировки самолёта. Для управления самолётом на оперении располагают отклоняемые поверхности – аэродинамические рули (руль высоты, руль направления), или же делают поверхности оперения цельноповоротными (на многих сверхзвуковых самолётах).

Шасси – система опор, необходимых для разбега самолёта при взлёте, пробега при посадке, а также передвижения и стоянки его на земле. Наибольшее распространение имеет колёсное шасси. Также известны конструкции шасси с лыжами, поплавками, полозьями. В СССР осуществлялись эксперименты с гусеничным шасси и шасси на воздушной подушке. Многие современные самолёты, в частности большинство самолётов военного назначения, а также пассажирских самолётов, имеют убираемое шасси.

Силовая установка самолёта, состоящая из двигателя и движителя (например, воздушного винта), а также систем, обеспечивающих их работу – создаёт необходимую тягу, которая, уравновешивая аэродинамическое сопротивление, обеспечивает самолёту поступательное движение.

Системы бортового оборудования – различное оборудование, которое позволяет выполнять полёты при любых условиях. Приблизительно последние 30–40 лет бортовая электроника является наиболее умным, сложным и дорогостоящим оборудованием, превосходящим по стоимости всю остальную конструкцию самолёта.

Биплан

Это самолёт с двумя неподвижными крыльями, которые расположены друг над другом. Биплан братьев Райт в 1903 году стал первым успешно поднявшимся в воздух самолётом.

Данная конструкция позволяет получить большую площадь крыльев и подъёмную силу при меньшем размахе крыла, что очень существенно при недостатке прочности. По сравнению с монопланом для взлета и посадки биплану требуется гораздо меньшая полоса. Недостатком является повышенное аэродинамическое сопротивление. Кроме того, крылья ранних самолётов обычно изготавливались из дерева и обтягивались тканью. Прочность таких крыльев не позволяла делать их слишком большими или же ставить слишком мощный мотор. Постепенно в течение 1930-х годов на смену деревянным самолётам стали приходить металлические монопланы с гораздо большей прочностью.

Вариант с нижним крылом, значительно меньшим, чем верхнее, называют полуторапланом. Вариант биплана с плоскостями, расположенными не друг над другом, называют биплан-тандемом (такая схема не распространена; однако она может позволить обходиться без горизонтального оперения (вариант схемы «утка»), как это сделал Бёрт Рутан на самолёте «Квики»).

Бипланы, наряду с трипланами, были основными самолётами Первой мировой войны. Ко второй половине 1930-х годов бипланы стали заменяться более совершенными типами самолётов, в основном дерево-металлическими или цельнометаллическими монопланами. Последними странами, где производили бипланы-истребители в том числе и в первые годы Второй мировой войны, стали Италия (Fiat CR.42 Falco), Великобритания (Gloster Gladiator) и СССР (И-153).

Легендарный советский многоцелевой самолёт-биплан Второй мировой войны – У-2 (переименован в По-2 в 1944-м году в честь его создателя – Н. Н. Поликарпова)

 

Авиалайнер

Авиалайнер (пассажирский, коммерческий самолёт) – летательный аппарат тяжелее воздуха, предназначенный для перевозки пассажиров и багажа. Не существует четкого определения такого самолёта, однако чаще всего за пассажирский принято считать самолёт, имеющий не менее двух двигателей, вмещающий от 20 и более пассажиров, а также с пустым весом не менее 20 тонн.

Также известный как реактивный лайнер, реактивный пассажирский самолёт представляет собой тип самолёта, предназначенный для перевозки пассажиров и грузов по воздуху, который передвигается благодаря реактивным двигателям. Эти двигатели позволяют самолёту достигать высоких скоростей и генерировать достаточную тягу для передвижения воздушного судна большой массы. В настоящее время A380 Airbus является крупнейшим в мире реактивным пассажирским лайнером со вместимостью до 853 человек.

Родиной пассажирского авиастроения является Россия. Первым в истории авиации пассажирским самолётом стал российский «Илья Муромец». Самолёт конструкции Сикорского был оснащён комфортабельным салоном, рестораном, отдельными спальными комнатами и даже ванной. На «Муромце» имелось отопление и электроэнергия. Впервые самолёт поднялся в воздух 10 декабря 1913 года, в феврале 1914 был выполнен демонстрационный полёт с 16 пассажирами на борту. В июне того же года самолёт установил рекорд дальности, совершив перелет из Петербурга в Киев и обратно всего с одной промежуточной посадкой. В 1914 году «Илья Муромец» стал первым бомбардировщиком. Первая мировая война и Гражданская война в России помешали дальнейшему развитию отечественной гражданской авиации.

Вторым пассажирским самолётом стал американский Ford Trimotor. Он был оснащён тремя поршневыми моторами (два на подкосах и один на носу) и брал на борт 8 пассажиров. Trimotor производился с 1925 по 1933 год. Благодаря своей надёжности самолёт использовался ещё многие годы после окончания производства. В середине 1930-х началось производство DC-3, ставшего самым массовым в истории пассажирским самолётом. Он производился в том числе и для нужд армии США и союзников в годы Второй мировой войны как C-47 Skytrain (Dacota). Самолёт брал на борт от 21 до 32 пассажиров. DC-3 производился по лицензии и в СССР под обозначением ПС-84/Ли-2.

Самолёт «Илья Муромец» И.Сикорского – первый в истории авиации пассажирский самолёт

 

Самым популярным самолётом в предвоенной Европе был Junkers Ju52/3m. Значительное распространение получили пассажирские гидросамолёты.

По окончании войны для ведущих конструкторских бюро было характерно создание многомоторных пассажирских самолётов на основе планёров тяжёлых бомбардировщиков. В 1950-е годы началась эра реактивных авиалайнеров. Первым таким самолётом стал британский De Havilland Comet, поднявшийся в воздух 27 июля 1949 года. Однако после серии катастроф авиалайнер в 1954 году был временно снят с рейсов и подвергнут серьёзной модернизации. Лидерство в области реактивной пассажирской авиации перешло к Советскому Союзу с авиалайнером Ту-104 (первый полёт 17 июня 1955 года) и США с Boeing 707 (первый полёт 15 июля 1954 года), созданными на основе военных самолётов.

Дальнейшим развитием гражданской авиации стали широкофюзеляжные самолёты. Американский Boeing 747 был первым широкофюзеляжным самолётом, поднявшимся в воздух в 1969 году. Самым большим широкофюзеляжным самолётом сверхбольшой вместимости стал двухпалубный Airbus A380, совершивший первый полёт 27 апреля 2005 года.

В конце 60-х годов XX века появились и первые сверхзвуковые самолёты – советский Ту-144 и англо-французский Concorde. Впрочем, коммерческого успеха они не добились, став скорее символами престижа национальных авиационных отраслей. Ту-144 после нескольких катастроф был выведен из эксплуатации. Конкорд прослужил до 2003 года, но катастрофа в 2000 году оказалась фатальной и для этого самолёта, также выведенного из эксплуатации.

Современные пассажирские самолёты внешне мало отличаются от тех, что появились в 1960-е годы. В наши дни основной акцент делается на совершенствовании авиационных двигателей с целью повышения топливной эффективности и снижения уровня шумности, совершенствовании авионики и облегчении конструкции планёра за счёт применения материалов нового поколения, в том числе на основе композитов.

 

Airbus A380

Грузовой самолёт

С тех пор как люди научились конструировать летающие аппараты, их стали использовать для перевозки тяжёлых и габаритных грузов. За историю воздухоплавания было создано немало транспортным самолётов, которые впечатляют своими огромными размерами.

Грузовые самолёты отличаются от пассажирских увеличенными размерами помещений, применением различных люков, более прочным полом, иногда простыми средствами механизации, облегчающими погрузочно-разгрузочные работы. Создаются огромные машины, специально предназначенные для перевозки тяжёлой военной техники. Их нельзя использовать иначе.

Грузовой самолёт известен и под другими названиями – например грузовое воздушное судно, грузовое судно, транспортный самолёт. Грузовой самолёт является самолётом с неподвижным крылом, который предназначен или переоборудован для перевозки грузов, а не пассажиров.

С появлением в 1965 году первого в мире широкофюзеляжного самолёта Ан-22 «Антей» начался новый этап в создании машин-гигантов. В США работали над проектом С-5 «Гэлэкси», который должен был превзойти в грузоподъёмности все предыдущие машины.

С 1966 года были приняты ответные меры, которыми предусматривалось строительство транспортных самолётов грузоподъёмностью 100–120 т. Работы были поручены ОКБ имени О. К. Антонова. В ОКБ начали разрабатывать новую машину Ан-124 «Руслан» с грузоподъёмностью 120 т.

В самолёте впервые применили крыло сверхкритического профиля, позволявшее значительно увеличить подъёмную силу. Самолёт получил два грузовых люка – спереди и сзади, благодаря чему боевая техника могла проезжать буквально «сквозь него». Фюзеляж сделали двухпалубным. Над багажным отсеком располагалась кабина пилотов, оснащённая самым современным бортовым оборудованием. В результате грузоподъёмность самолёта была больше, чем у американца, на 25 %.

В 1982 году состоялся первый испытательный полёт. Испытания продолжались до 1985 года. Почти сразу после их завершения самолёт за один полёт установил 21 мировой рекорд. Первоначально производство самолёта планировалось размещать в Киеве, но затем оно было перенесено в Ульяновск. К 2004 год выпустили 56 «Русланов».

Это тяжёлый транспортный самолёт военного назначения для дальних перевозок, самый крупный в мире из всех серийных коммерческих грузовых самолётов. Он был разработан в первую очередь для воздушной перевозки пусковых установок межконтинентальных баллистических ракет, а также для транспортировки тяжёлой военной техники. Грузоподъёмность Ан-124 – 120 тонн.

Ан-225 на данный момент является самым большим самолётом в мире, он обладает сверхбольшой грузоподъёмностью и может поднимать в воздух около 250 тонн. Изначально Ан-225 был разработан и построен для перевозки компонентов ракеты-носителя «Энергия» и многоразового космического корабля «Буран».

СУ-80 – универсальное транспортное средство, многоцелевой транспортный самолёт. Он был создан в начале 1990-х годов в ОКБ имени П. О. Сухого, прежде специализировавшемся на истребителях. Первый полёт Су-80 совершил 4 сентября 2001 года, взлетев с подмосковного аэродрома Лётно-исследовательского института имени М. М. Громова. Дебютный полёт был удачным.

Су-80 разрабатывался как универсальный транспортный самолёт Су-80ГП. Его особенностью является то, что он может быть быстро переоборудован из пассажирского варианта (до 30 пассажиров в комфортабельном салоне) в транспортный (после демонтажа кресел и багажных полок) и обратно. Наличие грузовой рампы позволяет транспортировать как стандартные авиационные контейнеры, так и автомобильную технику.

Взлётно-посадочные характеристики Су-80, а также шасси с пневматиками низкого давления позволяют эксплуатировать самолёт на небольших грунтовых, ледовых и заснеженных аэродромах. Сейчас произведено восемь таких самолётов. Также машину модернизировали под требования ВВС России, Федеральной пограничной службы, МЧС России и Федеральной службы поиска и спасения. После этого её главной задачей стало выполнение патрульных и патрульно-транспортных операций. Военная версия Су-80ПТ оборудована пушкой 23 мм калибра, ракетами «воздух-воздух» и «воздух-земля», а также противотанковыми управляемыми ракетами. Самолёт планируется как замена L-410, Як-40, Ан-24, Ан-26, Ан-28 и Ан-30.

«Локхид С-5 Гэлакси» – основной транспортник США, стратегический военно-транспортный самолёт.

Появление в СССР самолёта Ан-22 в 1965 году произвело на Западе эффект разорвавшейся бомбы. В США немедленно стали готовиться к «ответному ходу». Пентагон разработал требования к военно-транспортному самолёту грузоподъёмностью в 100 т.

С-5 способен взять на борт один танк Ml «Абрамс» и два бронеавтомобиля.

 

Серийный советский дальний тяжёлый транспортный самолёт АН-124 («Руслан»)

 

В марте 1968 года самолёт, получивший название С-5 «Гэлакси», оснащённый четырьмя огромными турбореактивными двигателями, был построен фирмой «Локхид». 30 июня он поднялся в воздух. Самолёт «прославился» в 1975 году, когда перевез из Японии в США советский истребитель МиГ-25П, угнанный туда беглецом-пилотом Беленко. Грузоподъёмность машины ещё в ходе испытаний была снижена со 100 до 75 т.

В 1970-х годах самолёт потерпел четыре аварии, самая крупная из которых произошла 4 апреля 1975 года при вывозе из Сайгона вьетнамских детей. Причиной всех катастроф называлась слабость крыла машины.

В 1974 году «Локхид» получил от конгресса США средства на доработку «Гэлакси». В 1980 году появился самолёт с усиленным крылом. Ещё через три года усовершенствованную машину с обозначением С-5В передали военным.

 

Бомбардировщик

Боевой самолёт, предназначенный для атаки наземных и морских целей путём сбрасывания бомб, запуска торпед или пуска крылатых ракет «воздух-земля». Есть два типа бомбардировщиков. Стратегические бомбардировщики в первую очередь предназначены для бомбардировочных миссий дальнего действия – т. е. для атаки стратегических целей, таких как базы снабжения, мосты, заводы, верфи и т. д. Тактические бомбардировщики направлены на противодействие военной деятельности противника и поддержки наступательных операций.

Эти военные самолёты предназначены для поражения наземных, подземных, надводных, подводных объектов средствами бомбового и/или ракетного вооружения.

Первые попытки применения аэропланов против наземных целей были предприняты ещё до Первой мировой войны. Первоначально вместо бомб использовались металлические дротики (стрелки или так называемые флешетты) размером чуть больше карандаша. Их сбрасывали с самолёта на пехоту и кавалерию противника. Стрела весом 30 граммов пробивала 150 миллиметровый деревянный брусок.

Создателем авиационной бомбы можно назвать итальянского лейтенанта К. Ципелли, который провёл много экспериментов с прообразами авиационных бомб. Главной задачей было создать взрыватель, который бы срабатывал в наиболее подходящий момент. Опыты с гранатами, оснащёнными взрывателями различных типов, стоили жизни самому изобретателю.

Первое в истории бомбометание в боевых условиях совершил итальянский летчик лейтенант Гавотти. 1 ноября 1911 года во время итало-турецкой войны он сбросил 4 бомбы весом по 4,4 фунта (1,8 кг) на турецкие войска в Триполи. В дальнейшем итальянцы стали использовать 10 кг бомбы, снаряжённые готовыми поражающими элементами – шариками от картечи.

До начала мировой войны в конкурсах аэропланов появились «бомбардировочные» требования к проектам боевых самолётов. В частности, на конкурсе 1912 года в Российской Империи регламентировалось, чтобы аэроплан предоставлял «наибольшие удобства для обращения с огнестрельным оружием и бросания бомб».

В начале войны бомбардировка с аэропланов была скорее мерой устрашения. Роль бомбардировщиков выполняли лёгкие разведывательные самолёты, пилоты которых брали с собой несколько небольших бомб. Сбрасывали их вручную, целясь на глазок. Такие налеты носили случайный характер и не согласовывались с действиями наземных войск. Первую бомбардировку Парижа провёл 30 августа 1914 года лейтенант Фердинанд фон Хиддесен с самолёта Rumpler 3C, сбросив 4 ручные гранаты. В результате атаки погибла одна женщина. 4 ноября 1914 года экипаж Gotha LE2 в составе пилота лейтенанта Каспара и оберлейтенанта Рооса совершили первый налет на территорию Англии, сбросив две бомбы на Дувр.

Первым полноценным бомбардировщиком стал российский «Илья Муромец» – четырёхдвига тельный аппарат, созданный в 1913 году Игорем Сикорским. 21 декабря 1914 года всех «Муромцев», оснастив бомбардировочным вооружением, свели в единое подразделение – «Эскадру воздушных кораблей», которое стало первым в мире подразделением тяжёлых бомбардировщиков. Бомбы размещались как внутри самолёта (вертикально вдоль бортов), так и на внешней подвеске. Также самолёт оснастили оборонительным пулемётным вооружением. К 1916 году бомбовая нагрузка самолёта возросла до 800 кг, а для сброса бомб был сконструирован электросбрасыватель. В 1917 году «Илья Муромец» был оснащён 8 пулемётами и малокалиберной пушкой, имел бронирование и протектированные топливные баки.

Первые многомоторные бомбардировщики появились в других странах лишь в 1916 году. Все они в той или иной степени были похожи на «Илью Муромца». Первыми германскими бомбардировщиками стали самолёты фирмы Gotha – G-III, G-IV – с грузоподъёмностью не более 300 кг бомб. Однако уже следующий самолёт этой фирмы, G-V, брал на борт 1000 кг бомб. Занялась разработкой бомбардировщиков и фирма Цеппелин, которая создала в 1917 году Цеппелин-Штаакен R-VI с бомбовой нагрузкой до 1800 кг. Они позволили использовать тяжёлые бомбы большой разрушительной силы. Так, 8 марта 1918 года на Лондон была сброшена 1000 кг фугасная бомба. До конца войны было изготовлено 17 таких самолётов.

В Англии бомбардировщики появились только в 1917 году, когда фирма «Хендли-Пейдж» выпустила двухмоторный самолёт 0/400. С апреля 1917 года эти машины участвовали в налетах на Германию. Следует также упомянуть удачный английский бомбардировщик Виккерс «Вими», первый полёт которого состоялся в ноябре 1917 года.

Первый бомбардировщик в США был построен основоположником американского авиастроения Гленом Мартином. Самолёт Мартин MB-1 впервые поднялся в воздух 17 августа 1918 года.

После войны развитие бомбардировщиков как класса военно-воздушной техники и бомбардировочной авиации замедлилось: в России произошла революция и началась Гражданская война, побеждённым Германии и Австрии было запрещено развивать военную авиацию, а ведущие западные страны сосредоточились на построении системы ограничения гонки вооружений и преодолении экономического кризиса. Тем не менее авиация продолжала развиваться. Основными качествами бомбардировщиков считались грузоподъёмность и дальность полёта. Скорости не придавалось значения: от истребителей многомоторные самолёты должны были защитить многочисленные пулемётные установки. Строгие требования выдвигались к взлёту и посадке на плохо оборудованные аэродромы.

Первым бомбардировщиком с закрытыми кабинами лётчиков и стрелка, внутренним размещением бомб, убирающимся шасси и гладкой обшивкой стал созданный в 1933 году американский двухмоторный «Мартин B-10». С середины 1930-х годов двухмоторные бомбардировщики нового поколения стали строиться во всех странах – производителях авиационной техники. Среди всего многообразия двухмоторных бомбардировщиков можно выделить два основных типа: «дальний» (более грузоподъёмный) и «скоростной» (превосходящий первый в скорости, но уступающий в грузоподъёмности и дальности). Типичным «дальним» бомбардировщиком был созданный в 1936 году советский ДБ-3 (Ил-4). Представителями «скоростных» бомбардировщиков были советский СБ (1934 г.) и английский Bristol Blenheim (1935 г.), которые превосходили по скорости многие современные им истребители.

В боях Второй мировой войны участвовали бомбардировщики около 100 различных моделей. Наибольшее разнообразие моделей было в классе двухмоторных бомбардировщиков. Они условно делились на «фронтовые» и «дальние». Первые наносили удары на глубину 300–400 км от линии фронта и по переднему краю обороны противника, вторые совершали рейды в тыл неприятеля. Среди фронтовых бомбардировщиков можно выделить советский Пе-2, английский De Havilland Mosquito, американские Douglas A-20 Havoc, Martin B-26 Marauder, Douglas A-26 Invader. К дальним относятся советский Ил-4, английский Vickers Wellington, американский North American B-25 Mitchell, германские Хенкель He 111 и Юнкерс Ю 88.

Основу американской дальней тяжёлой бомбардировочной авиации составляли Боинг B-17 «Флайнг Фортресс» («Летающая крепость») – самый скоростной и высотный бомбардировщик в мире на начало войны и Консолидейтед B-24 «Либерейтор» («Освободитель»).

Появление же в 1945 году ядерного оружия и перспектива скорого принятия на вооружение реактивных бомбардировщиков, обладавших ещё более высокими характеристиками, требовали увеличения эффективности противовоздушной обороны до уровня, недоступного ствольной артиллерии; выходом из положения стали зенитные управляемые ракеты.

Первым бомбардировщиком с межконтинентальной дальностью стал построенный в 1946 году в США «Конвейр Б-36», одновременно ставший и последним стратегическим бомбардировщиком с поршневыми двигателями. Он имел необычный внешний вид из-за комбинированной силовой установки: 6 поршневых двигателей с толкающими винтами и 4 реактивных двигателя, установленных попарно под крылом. Но даже с реактивными двигателями поршневая машина не могла развить скорость более 680 км/ч, что делало её очень уязвимой против принятых на вооружение скоростных реактивных истребителей. Несмотря на то что, по меркам современной авиации, B-36 прослужил недолго (последний бомбардировщик снят с вооружения в 1959 году), машины этого типа широко использовались в качестве летающих лабораторий.

В 1950-х годах авиаконструкторы создали машины, определившие облик тяжёлого авиастроения на многие годы. Первым в этом ряду стоит упомянуть B-47, ставший первым реактивным дальним бомбардировщиком; предсерийный самолёт этого типа совершил первый полёт 25 июля 1950 года. На этой машине авиаконструкторы впервые использовали «чистое» и гибкое крыло большой стреловидности, велосипедное шасси и размещённые на пилонах под крылом двигатели. В дальнейшем такая схема размещения двигателей стала основной для тяжёлых транспортных (в том числе пассажирских) самолётов.

В отличие от своих американских коллег авиаконструкторы Туполева использовали для нового дальнего реактивного бомбардировщика Ту-16 крыло с жёстким кессоном, которое имело большую живучесть, чем гибкое крыло американских самолётов. Также использовалась классическая схема размещения шасси. Первый полёт Ту-16 совершил 27 апреля 1952 года. На базе этого самолёта был создан первый флагман советской пассажирской реактивной авиации – Ту-104. Копия Ту-16 под обозначением H-6 до сих пор состоит на вооружении китайской армии.

Но ни Ту-16, ни B-47 не обладали межконтинентальной дальностью полёта, поэтому первым советским межконтинентальным бомбардировщиком с реактивной силовой установкой можно назвать 3М, совершивший первый полёт 20 января 1953 года. При его создании авиаконструктор Мясищев использовал много элементов, которые ранее в советском авиастроении не применялись (в частности, гибкое крыло большого удлинения и велосипедное шасси). Одновременно с 3М фирма Туполева разработала бомбардировщик Ту-95, совершивший первый полёт 12 ноября 1952 года и до сих пор стоящий на вооружении ВВС России.

Советский стратегический бомбардировщик Туполев Ту-160 «Белый лебедь»