Các bộ phận chính của máy bay. Thiết bị máy bay

2024 Tác giả: Howard Calhoun | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-17 10:44

Việc phát minh ra máy bay không chỉ giúp thực hiện ước mơ xa xưa nhất của nhân loại - chinh phục bầu trời, mà còn tạo ra phương tiện giao thông nhanh nhất. Không giống như khinh khí cầu và khí cầu, máy bay ít phụ thuộc vào sự thay đổi của thời tiết, có thể bay được quãng đường dài với tốc độ cao. Các thành phần của máy bay bao gồm các nhóm cấu trúc sau: cánh, thân máy bay, lực nâng, thiết bị cất cánh và hạ cánh, nhà máy điện, hệ thống điều khiển, các thiết bị khác nhau.

Nguyên lý hoạt động

Máy bay - một chiếc máy bay (LA) nặng hơn không khí, được trang bị một nhà máy điện. Với sự trợ giúp của bộ phận quan trọng nhất này của máy bay, lực đẩy cần thiết cho chuyến bay được tạo ra - lực tác động (động lực) mà động cơ (cánh quạt hoặc động cơ phản lực) phát triển trên mặt đất hoặc trong chuyến bay. Nếu trục vít nằm phía trước động cơ, nó được gọi là kéo, và nếu nó ở phía sau, nó được gọi là đẩy. Do đó, động cơ tạo ra chuyển động tịnh tiến của máy bay so với môi trường (không khí). Theo đó, cánh cũng chuyển động so với không khí, tạo ra lực nâng do chuyển động về phía trước này. Do đó, thiết bị chỉ có thể ở trên không khi có một tốc độ nhất định.chuyến bay.

Tên các bộ phận của máy bay là gì

Vỏ bao gồm các phần chính sau:

• Thân máy bay là phần thân chính của máy bay, kết nối các cánh (cánh), bộ lông, hệ thống động lực, bộ phận hạ cánh và các bộ phận khác thành một tổng thể duy nhất. Thân máy bay có sức chứa phi hành đoàn, hành khách (trong hàng không dân dụng), thiết bị, trọng tải. Cũng có thể chứa (không phải lúc nào) nhiên liệu, khung gầm, động cơ, v.v.
• Động cơ được sử dụng để đẩy máy bay.
• Cánh - một bề mặt làm việc được thiết kế để tạo lực nâng.
• Đuôi dọc được thiết kế để điều khiển, cân bằng và ổn định hướng của máy bay so với trục thẳng đứng.
• Đuôi ngang được thiết kế để điều khiển, cân bằng và ổn định hướng của máy bay so với trục ngang.

Cánh và thân máy bay

Phần chính của cấu trúc máy bay là cánh. Nó tạo ra các điều kiện để thực hiện yêu cầu chính về khả năng bay - sự hiện diện của thang máy. Cánh được gắn vào thân (thân máy bay), có thể có dạng này hay dạng khác, nhưng nếu có thể với lực cản khí động học tối thiểu. Để làm được điều này, nó được cung cấp một hình giọt nước được sắp xếp hợp lý thuận tiện.

Mặt trước của máy bay dùng để bố trí buồng lái và hệ thống radar. Ở phía sau là cái gọi là đơn vị đuôi. Nó phục vụ để cung cấp sự kiểm soát trong suốt chuyến bay.

Plumage design

Hãy xem xét một chiếc máy bay trung bình,Phần đuôi được làm theo sơ đồ cổ điển, đặc trưng của hầu hết các mẫu xe quân sự và dân sự. Trong trường hợp này, phần đuôi nằm ngang sẽ bao gồm một bộ phận cố định - bộ ổn định (từ tiếng Latinh Stabilis, ổn định) và một bộ phận có thể di chuyển - thang máy.

Bộ ổn định dùng để ổn định máy bay so với trục ngang. Nếu mũi máy bay hạ thấp, thì phần đuôi của thân máy bay cùng với bộ lông sẽ nhô lên. Trong trường hợp này, áp suất không khí trên bề mặt trên của bộ ổn định sẽ tăng lên. Áp suất được tạo ra sẽ đưa bộ ổn định (tương ứng, thân máy bay) trở lại vị trí ban đầu. Khi mũi của thân máy bay được nâng lên, áp suất của dòng không khí sẽ tăng lên bề mặt dưới của bộ ổn định, và nó sẽ quay trở lại vị trí ban đầu một lần nữa. Do đó, máy bay sẽ tự động ổn định (không có sự can thiệp của phi công) trong mặt phẳng dọc của nó so với trục ngang.

Phía sau của máy bay cũng bao gồm một phần đuôi thẳng đứng. Tương tự như xe nằm ngang, nó bao gồm một bộ phận cố định - trục lái và một bộ phận di chuyển - bánh lái. Keel tạo sự ổn định cho chuyển động của máy bay so với trục thẳng đứng của nó trong một mặt phẳng nằm ngang. Nguyên tắc hoạt động của ke tương tự như thiết bị ổn định - khi mũi lệch sang trái, ke lệch sang phải, áp lực trên mặt phẳng bên phải của nó tăng lên và đưa keel (và toàn bộ thân máy bay) về trước. vị trí.

Vì vậy, đối với hai trục, sự ổn định của chuyến bay được đảm bảo bởi bộ lông. Nhưng còn một trục nữa - trục dọc. Để cung cấp tự độngTính ổn định của chuyển động so với trục này (trong mặt phẳng ngang) của bảng điều khiển cánh lượn không được đặt theo phương ngang mà ở một góc nhất định so với nhau sao cho các đầu của bàn điều khiển bị lệch lên trên. Vị trí này giống với chữ "V".

Hệ thống điều khiển

Bề mặt điều khiển là bộ phận quan trọng của máy bay được thiết kế để điều khiển máy bay. Chúng bao gồm ailerons, bánh lái và thang máy. Điều khiển được cung cấp đối với ba trục giống nhau trong ba mặt phẳng giống nhau.

Thang máy là bộ phận phía sau có thể di chuyển được của bộ ổn định. Nếu bộ ổn định bao gồm hai bàn điều khiển, thì theo đó, có hai thang máy lệch hướng lên hoặc xuống, cả hai đều đồng bộ. Với nó, phi công có thể thay đổi độ cao của máy bay.

Bánh lái là phần phía sau có thể di chuyển được của trục tàu. Khi nó bị lệch theo hướng này hay hướng khác, một lực khí động học phát sinh lên nó, làm quay máy bay theo một trục thẳng đứng đi qua khối tâm, theo hướng ngược lại với hướng lệch của bánh lái. Quá trình quay tiếp tục cho đến khi phi công đưa bánh lái về vị trí trung lập (không bị lệch) và máy bay chuyển động theo hướng mới.

Ailerons (từ tiếng Pháp Aile, cánh) là bộ phận chính của máy bay, là bộ phận chuyển động của bộ điều khiển cánh. Phục vụ điều khiển máy bay so với trục dọc (trong mặt phẳng ngang). Vì có hai bàn điều khiển cánh, nên cũng có hai ailerons. Chúng hoạt động đồng bộ, nhưng, không giống như thang máy, chúng lệchkhông theo một hướng, mà theo các hướng khác nhau. Nếu một aileron chệch hướng lên, thì chiếc kia sẽ đi xuống. Trên bảng điều khiển cánh, nơi aileron bị lệch lên, lực nâng giảm, và ở nơi nó đi xuống, nó tăng lên. Và thân máy bay quay về phía cánh quạt bay lên.

Động cơ

Tất cả các máy bay đều được trang bị một nhà máy điện cho phép chúng phát triển tốc độ, và do đó, đảm bảo sự xuất hiện của lực nâng. Các động cơ có thể được đặt ở phía sau máy bay (điển hình cho máy bay phản lực), phía trước (phương tiện hạng nhẹ) và trên cánh (máy bay dân dụng, máy bay vận tải, máy bay ném bom).

Chúng được chia thành:

• Máy bay phản lực - tuốc bin phản lực, tạo xung, mạch kép, dòng trực tiếp.
• Chân vịt - piston (chân vịt), động cơ phản lực cánh quạt.
• Tên lửa - nhiên liệu lỏng, rắn.

Hệ thống khác

Tất nhiên, các bộ phận khác của máy bay cũng rất quan trọng. Khung gầm cho phép máy bay cất cánh và hạ cánh từ các sân bay được trang bị. Có những máy bay đổ bộ, trong đó phao đặc biệt được sử dụng thay cho thiết bị hạ cánh - chúng cho phép bạn cất cánh và hạ cánh ở bất kỳ nơi nào có nước (biển, sông, hồ). Các mô hình máy bay hạng nhẹ được trang bị ván trượt được biết đến khi hoạt động ở những khu vực có tuyết phủ ổn định.

Máy bay hiện đại được nhồi đầy thiết bị điện tử, thiết bị liên lạc và truyền thông tin. Hàng không quân sự sử dụng các hệ thống vũ khí tinh vi, phát hiện mục tiêu và ngăn chặn tín hiệu.

Phân loại

Như dự địnhmáy bay được chia thành hai nhóm lớn: dân dụng và quân sự. Các bộ phận chính của máy bay chở khách được phân biệt bởi sự hiện diện của một cabin được trang bị cho hành khách, chiếm phần lớn thân máy bay. Một đặc điểm nổi bật là các cửa sổ ở hai bên thân tàu.

Máy bay dân dụng được chia thành:

• Hành khách - các hãng hàng không địa phương, đường dài ngắn (tầm dưới 2000 km), tầm trung (tầm dưới 4000 km), tầm xa (tầm dưới 9000 km) và liên lục địa (tầm hơn 11.000 km).
• Hàng hóa - nhẹ (trọng lượng hàng hóa lên đến 10 tấn), trung bình (trọng lượng hàng hóa lên đến 40 tấn) và nặng (trọng lượng hàng hóa trên 40 tấn).
• Mục đích đặc biệt - vệ sinh, nông nghiệp, trinh sát (trinh sát băng, trinh sát cá), chữa cháy, để chụp ảnh trên không.
• Giáo dục.

Không giống như các mẫu máy bay dân dụng, các bộ phận của máy bay quân sự không có cabin thoải mái với cửa sổ. Phần chính của thân máy bay bị chiếm giữ bởi các hệ thống vũ khí, thiết bị tình báo, thông tin liên lạc, động cơ và các đơn vị khác.

Theo mục đích, máy bay quân sự hiện đại (xem xét các nhiệm vụ chiến đấu mà chúng thực hiện) có thể được chia thành các loại sau: máy bay chiến đấu, máy bay cường kích, máy bay ném bom (tàu sân bay tên lửa), trinh sát, vận tải quân sự, mục đích đặc biệt và phụ trợ.

Thiết bị máy bay

Thiết kế của máy bay phụ thuộc vào thiết kế khí động học mà chúng được chế tạo. Sơ đồ khí động học được đặc trưng bởi số lượng các phần tử cơ bản và vị trí của các bề mặt chịu lực. Nếu mũimáy bay tương tự đối với hầu hết các kiểu máy bay, vị trí và hình dạng của cánh và đuôi có thể khác nhau rất nhiều.

Các sơ đồ thiết bị máy bay sau được phân biệt:

• "Cổ điển".
• Cánh bay.
• "Vịt".
• "cụt đuôi".
• "Tandem".
• Lược đồ có thể chuyển đổi.
• Lược đồ kết hợp.

Máy bay cổ điển

Chúng ta hãy xem xét các bộ phận chính của máy bay và mục đích của chúng. Cách bố trí cổ điển (bình thường) của các thành phần và cụm lắp ráp là điển hình cho hầu hết các thiết bị trên thế giới, dù là quân sự hay dân sự. Thành phần chính - cánh - hoạt động theo một dòng chảy thuần túy không bị xáo trộn, chảy quanh cánh một cách trơn tru và tạo ra lực nâng nhất định.

Phần mũi của máy bay bị thu nhỏ, dẫn đến giảm diện tích cần thiết (và do đó là khối lượng) của phần đuôi thẳng đứng. Điều này là do thân máy bay hướng về phía trước tạo ra một mô men chệch hướng không ổn định về trục thẳng đứng của máy bay. Giảm thân máy bay về phía trước giúp cải thiện tầm nhìn của bán cầu phía trước.

Nhược điểm của sơ đồ bình thường là:

• Hoạt động của đuôi ngang (HA) trong luồng cánh bị che khuất và bị xáo trộn làm giảm đáng kể hiệu quả của nó, điều này đòi hỏi phải sử dụng bộ lông có diện tích lớn hơn (và do đó, khối lượng).
• Để đảm bảo sự ổn định của chuyến bay, phần đuôi thẳng đứng (VO) phải tạo ra lực nâng âm, tức là hướng xuống dưới. Điều này làm giảm hiệu quả tổng thể của máy bay: từđộ lớn của lực nâng mà cánh tạo ra, cần phải trừ lực được tạo ra trên ĐI. Để hóa giải hiện tượng này, nên sử dụng một cánh có diện tích tăng lên (và do đó, khối lượng).

Thiết bị của máy bay theo sơ đồ "con vịt"

Với thiết kế này, các bộ phận chính của máy bay được đặt khác với các mẫu "cổ điển". Trước hết, những thay đổi đã ảnh hưởng đến bố cục của phần đuôi ngang. Nó nằm ở phía trước của cánh. Theo kế hoạch này, anh em nhà Wright đã chế tạo chiếc máy bay đầu tiên của họ.

Lợi ích:

• Đuôi dọc hoạt động theo dòng chảy không bị xáo trộn, giúp tăng hiệu quả.
• Để đảm bảo sự ổn định của chuyến bay, lực nâng tạo ra lực nâng dương, nghĩa là nó được thêm vào lực nâng của cánh. Điều này cho phép giảm diện tích và theo đó là khối lượng của nó.
• Bảo vệ "chống quay" tự nhiên: loại trừ khả năng chuyển cánh sang góc tấn công siêu tới hạn cho "vịt". Bộ ổn định được lắp đặt để nó có góc tấn cao hơn so với cánh.
• Di chuyển trọng tâm của máy bay trở lại với tốc độ tăng dần trong sơ đồ "vịt" xảy ra ở mức độ thấp hơn so với sơ đồ cổ điển. Điều này dẫn đến ít thay đổi hơn về mức độ ổn định tĩnh dọc của máy bay, do đó, đơn giản hóa các đặc tính của điều khiển.

Nhược điểm của sơ đồ "con vịt":

• Khi dừng lại trên bệ nâng, máy bay không chỉ đạt góc tấn thấp hơn mà còn "chùng xuống" do tổng lực nâng của nó giảm. Điều này đặc biệt nguy hiểm trongchế độ cất cánh và hạ cánh do gần mặt đất.
• Sự hiện diện của các cơ cấu bộ lông trong thân máy bay phía trước làm giảm khả năng hiển thị của bán cầu dưới.
• Để giảm diện tích của HE phía trước, chiều dài của thân máy bay phía trước được làm cho đáng kể. Điều này dẫn đến sự gia tăng mômen mất ổn định so với trục tung, và theo đó, diện tích và khối lượng của cấu trúc tăng lên.

Máy bay không đuôi

Trong các mô hình kiểu này không có bộ phận quan trọng, quen thuộc của máy bay. Một bức ảnh chụp máy bay không đuôi (Concorde, Mirage, Vulcan) cho thấy chúng không có đuôi ngang. Những ưu điểm chính của chương trình này là:

• Giảm lực cản khí động học phía trước, đặc biệt quan trọng đối với máy bay có tốc độ cao, đặc biệt là bay trên đường bay. Điều này làm giảm chi phí nhiên liệu.
• Độ cứng xoắn cao hơn của cánh, giúp cải thiện đặc tính đàn hồi của nó và đạt được đặc tính cơ động cao.

Flaws:

• Để giữ thăng bằng trong một số chế độ bay, một phần của phương tiện cơ giới hóa mép sau của cánh (cánh tà) và bề mặt điều khiển phải được làm lệch hướng lên trên, điều này làm giảm lực nâng tổng thể của máy bay.
• Sự kết hợp của các điều khiển máy bay so với trục ngang và trục dọc (do không có thang máy) làm xấu đi các đặc điểm xử lý của nó. Việc không có bộ lông chuyên dụng làm cho các bề mặt điều khiển nằm trên mép sau của cánh hoạt động (vớicần thiết) nhiệm vụ và ailerons, và thang máy. Các bề mặt điều khiển này được gọi là các mặt phẳng.
• Sử dụng một phần thiết bị cơ giới hóa để cân bằng máy bay sẽ làm giảm hiệu suất cất và hạ cánh của nó.

Cánh bay

Với sơ đồ này, trên thực tế, không có bộ phận nào của máy bay như thân máy bay. Tất cả các khối lượng cần thiết để chứa phi hành đoàn, trọng tải, động cơ, nhiên liệu, thiết bị đều được đặt ở giữa cánh. Đề án này có những ưu điểm sau:

• Kéo ít nhất.
• Khối lượng nhỏ nhất của kết cấu. Trong trường hợp này, tất cả khối lượng rơi vào cánh.
• Vì kích thước dọc của máy bay nhỏ (do không có thân) nên mômen mất ổn định trên trục thẳng đứng của nó là không đáng kể. Điều này cho phép các nhà thiết kế giảm đáng kể diện tích của VO, hoặc thậm chí từ bỏ nó hoàn toàn (như bạn biết, loài chim không có bộ lông dọc).

Những bất lợi bao gồm khó đảm bảo sự ổn định của chuyến bay của máy bay.

Tandem

Phương án "song song", khi hai cánh nằm nối tiếp nhau, hiếm khi được sử dụng. Giải pháp này được sử dụng để tăng diện tích cánh với cùng các giá trị của nhịp và chiều dài thân của nó. Điều này làm giảm tải trọng riêng trên cánh. Nhược điểm của sơ đồ này là lực cản khí động học lớn, mômen quán tính tăng, đặc biệt là liên quan đến trục ngang của máy bay. Ngoài ra, với sự gia tăng tốc độ bay, các đặc tính của cân bằng dọc của máy bay thay đổi. Kiểm soát các bề mặt trên như vậymáy bay có thể được đặt ngay trên cánh và trên bộ lông.

Mạch kết hợp

Trong trường hợp này, các bộ phận của máy bay có thể được kết hợp bằng nhiều phương án thiết kế khác nhau. Ví dụ, đuôi ngang được cung cấp cả ở mũi và đuôi của thân máy bay. Cái gọi là kiểm soát thang máy trực tiếp có thể được sử dụng trên chúng.

Trong trường hợp này, mũi ngang cùng với cánh mũi tạo thêm lực nâng. Mô men ném xảy ra trong trường hợp này sẽ nhằm mục đích tăng góc tấn (mũi máy bay nhô lên). Để parry thời điểm này, bộ phận đuôi phải tạo ra một moment để giảm góc tấn (mũi máy bay đi xuống). Để làm được điều này, lực ở đuôi cũng phải hướng lên trên. Có nghĩa là, có sự gia tăng lực nâng lên HE ở mũi, trên cánh và ở đuôi HE (và do đó, trên toàn bộ máy bay) mà không làm nó xoay theo chiều dọc của máy bay. Trong trường hợp này, máy bay chỉ đơn giản bay lên mà không có bất kỳ sự tiến hóa nào so với khối tâm của nó. Và ngược lại, với cách bố trí khí động học như vậy của máy bay, nó có thể thực hiện các chuyển động so với trọng tâm trong mặt phẳng dọc mà không làm thay đổi đường bay của nó.

Khả năng thực hiện các thao tác như vậy cải thiện đáng kể các đặc tính hoạt động của máy bay cơ động. Đặc biệt là kết hợp với hệ thống điều khiển trực tiếp lực bên, để thực hiện điều đó, máy bay không chỉ phải có đuôi mà còn phải có bộ lông dọc mũi.

Lược đồ có thể chuyển đổi

Thiết bị của máy bay được chế tạo theo sơ đồ chuyển đổi được phân biệt bằng sự hiện diện của bộ làm mất ổn định trong thân máy bay phía trước. Chức năng của bộ làm mất ổn định là giảm trong giới hạn nhất định, hoặc thậm chí loại bỏ hoàn toàn sự dịch chuyển ra phía sau của trọng tâm khí động học của máy bay ở chế độ bay siêu thanh. Điều này giúp tăng khả năng cơ động của máy bay (điều quan trọng đối với máy bay chiến đấu) và tăng tầm bay hoặc giảm mức tiêu thụ nhiên liệu (điều này rất quan trọng đối với máy bay chở khách siêu thanh).

Thiết bị hủy diệt cũng có thể được sử dụng trong chế độ cất cánh / hạ cánh để bù lại khoảnh khắc lặn, gây ra bởi độ lệch của cơ giới hóa cất cánh và hạ cánh (cánh tà, cánh tà) hoặc thân máy bay phía trước. Ở chế độ bay cận âm, bộ làm mất ổn định được ẩn ở giữa thân máy bay hoặc được đặt ở chế độ cánh gió thời tiết (định hướng tự do dọc theo dòng chảy).