Большой энциклопедический словарь:
ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ — устройство для полетов в атмосфере или космическом пространстве. Различают летательные аппараты легче воздуха (аэростаты) — тяжелее воздуха (см. Авиация) и космические летательные аппараты.
Большая советская энциклопедия:
Летательный аппарат
Устройство для управляемого полёта в атмосфере планеты или космическом пространстве. Полёт Л. а. представляет собой движение над твердой и жидкой поверхностью планеты или в межпланетном пространстве. Л. а. используются для перевозки людей и грузов, выполнения с.-х., строительных и др. работ, для ведения научных исследований и в военных целях. Различают атмосферные и космические Л. а. Атмосферные Л. а. делятся, в свою очередь, на 2 класса: аппараты тяжелее воздуха и аппараты легче воздуха.
Силы, действующие на Л. а. На Л. а. действует притяжение планеты и др. небесных тел, а при полёте в атмосфере — также и сопротивление среды. Действие этих сил преодолевается с помощью подъёмной силы (См. Подъёмная сила) и силы тяги. Подъёмная сила и сила тяги используются также для управления Л. а., т. е. для изменения величины и направления скорости полёта и положения Л. а. в пространстве.
При создании подъёмной силы используются следующие принципы: аэростатический, аэродинамический и газодинамический. Аэростатическая сила, или архимедова сила, образуется из-за разности плотностей газа, заполняющего оболочку аппарата, и атмосферного газа (рис. 1а, 1б,) и приложена к внешней поверхности Л. а. (см. Архимеда закон). Она направлена вертикально вверх. Аэродинамическая сила также приложена к внешней поверхности Л. а. (см. Аэродинамические сила и момент). Образуется из-за перепада давления на поверхности Л. а. при несимметричном обтекании его газообразной средой атмосферы (рис. 2а, 2б, 2в, 2г). Составляющая аэродинамической силы, перпендикулярная направлению полёта, образует подъёмную силу, а составляющая, параллельная скорости полёта и направленная назад, — Аэродинамическое сопротивление (лобовое сопротивление). Отношение подъёмной силы к силе лобового сопротивления называется аэродинамическим качеством. В газодинамическом принципе создания подъёмной силы используется давление газа, действующего на внутреннюю поверхность реактивного двигателя (рис. 3а, 3б).
Сила тяги, создаваемой воздушным винтом (См. Воздушный винт) или реактивным двигателем (См. Реактивный двигатель), численно равна приращению количества движения рабочего вещества, отбрасываемого ими. Винт приводится во вращение двигателем (поршневым или газотурбинным). Реактивные двигатели делятся на воздушно-реактивные и ракетные. При создании тяги с помощью винта и воздушно-реактивного двигателя (См. Воздушно-реактивный двигатель) в качестве рабочего вещества используется атмосферный газ (воздух). Рабочее вещество для ракетного двигателя (См. Ракетный двигатель) транспортируется на самом Л. а., поэтому ракетный двигатель можно применять как на атмосферных, так и на космических Л. а. Если направление силы, создаваемой винтом или реактивным двигателем, наклонено к направлению полёта, то эту силу можно разложить на две составляющие. Составляющую, перпендикулярную направлению полёта, можно рассматривать как подъёмную силу, а составляющую, параллельную направлению полёта, — как тягу. Создание тяги и подъёмной силы связано с затратами энергии. Источником энергии может быть химическое или ядерное горючее, запасённое на борту Л. а. На космическом Л. а. возможно также использование солнечной энергии.
Обычно полёт Л. а. состоит из 3 основных этапов: взлёт (разбег, набор высоты), установившийся полёт (полёт с приблизительно постоянной скоростью), посадка (торможение, спуск до соприкосновения с поверхностью планеты, пробег). Некоторые этапы полёта могут отсутствовать или принимать специфическую форму. Для разбега Л. а. при взлёте обычно используется тяга двигателя, установленного на нём. Взлёт Л. а. может осуществляться также и с помощью дополнительных устройств вне Л. а. (катапульт (См. Катапульта) и т.п. средств). На втором этапе, при установившемся прямолинейном полёте, равнодействующая всех сил, приложенных к Л. а., равна нулю. На третьем этапе полёта скорость постепенно уменьшается до небольшой величины, обеспечивающей безопасную посадку. Для этого необходима сила, почти уравновешивающая силу притяжения, и сила, тормозящая движение по горизонтали.
Л. а. легче воздуха (Аэростат, Дирижабль и др.). Подъёмная сила аппаратов этого класса имеет аэростатическую природу (см. Воздухоплавание). Аэростат развивает лишь подъёмную силу, горизонтальное перемещение его происходит под действием ветра. Управление аэростатом сводится к изменению высоты полёта путём изменения его массы и объёма. Дирижабль имеет воздушные винты, создающие тягу и приводимые во вращение двигателями. Кроме средств управления, применяемых на аэростате, на дирижабле используются аэродинамические органы управления.
Л. а. тяжелее воздуха (Самолёт, Планёр, Вертолёт, Винтокрыл и др.). Подъёмная сила аппаратов этого класса имеет преимущественно аэродинамическую природу. В некоторых случаях используется также газодинамический принцип создания подъёмной силы. Наиболее распространённым Л. а. тяжелее воздуха является самолёт. Его подъёмная сила создаётся в основном Крылом. Значительно меньшая доля приходится на подъёмную силу фюзеляжа и оперения. Рассматриваются проекты самолётов для полётов при гиперзвуковых скоростях, у которых подъёмная сила образуется в основном корпусом. Тяга самолёта создаётся с помощью поршневого, газотурбинного или воздушно-реактивного двигателя. Ракетный двигатель используется на самолёте редко (обычно в качестве ускорителя). На перспективном гиперзвуковом самолёте возможно применение ракетного двигателя как основного средства создания тяги. Для управления самолётом используются аэродинамические органы (рули высоты и направления, Элероны и др.), а также регулирование тяги.
Подъёмная сила крыла изменяется приблизительно пропорционально квадрату скорости полёта. При малых скоростях подъёмной силы крыльев недостаточно для отрыва самолёта от поверхности Земли. Для каждого самолёта существует минимальная скорость, при которой подъёмная сила крыльев равна весу самолёта. Поэтому при взлёте необходим разбег для достижения её, а при посадке — пробег, чтобы погасить её до нуля. Это приводит к необходимости создания аэродромов со взлётно-посадочными полосами. Уменьшение минимальной скорости и соответствующее сокращение длины разбега и пробега самолёта достигается увеличением подъёмной силы крыльев посредством их механизации (см. Механизация крыла), сдува пограничного слоя (См. Пограничный слой) с крыла, обдува крыла струями от винтов и др. способами.
Подъёмная сила может быть создана и на неподвижном Л. а. Для этого его крылья должны двигаться относительно корпуса Л. а. Известны проекты Л. а. с машущими и колеблющимися крыльями (см. Орнитоптер). Применение нашёл вертолёт — Л. а. с несущим винтом, который можно рассматривать как систему крыльев, вращающихся в плоскости, близкой к горизонтальной. Наклоном плоскости вращения несущего винта к направлению полёта создаётся не только подъёмная сила, но и тяга. У винтокрыла подъёмная сила создаётся одновременно несущим винтом и крылом, а тяга — тянущим и несущим винтами. Существуют самолёты с винтами, плоскость вращения которых может изменяться от вертикальной до горизонтальной. Такие самолёты могут совершать вертикальные взлёт и посадку. Использование газодинамического принципа создания подъёмной силы позволяет и реактивному самолёту летать с малыми скоростями и даже «висеть», совершать вертикальные или укороченные взлёт и посадку. Это достигается отклонением вниз струи реактивного двигателя посредством поворотных сопл либо использованием специальных вертикально установленных двигателей.
Космические Л. а. (Автоматическая межпланетная станция, искусственный спутник Земли (См. Искусственные Спутники Земли), Космический корабль и др.). Из-за большого своеобразия различных этапов космического полёта и для уменьшения массы космического Л. а. делается составным. Он состоит обычно из следующих автономных частей: стартовой ракеты, орбитального или межпланетного корабля, аппарата, спускаемого на поверхность планеты. Стартовая ракета разгоняет Л. а. до скорости, равной или превосходящей орбитальную. Управление ракетой осуществляется изменением значения и направления действия тяги ракетных двигателей, а при наличии на планете атмосферы — также посредством аэродинамических рулей. Орбитальным и межпланетным кораблями управляют с помощью ракетных двигателей. При дальних межпланетных перелётах ракетный двигатель целесообразно применять также для дополнительного разгона межпланетного корабля с целью уменьшения продолжительности перелёта. Эффективность использования рабочего вещества в двигателе тем выше, чем больше скорость истечения газа из него. В ракетных двигателях поток газа разгоняют путём его нагревания за счёт сжигания химического горючего и последующего расширения в сопле. Разрабатываются двигатели для космических Л. а., в которых поток газа разгоняется до более высоких скоростей, чем в ракетном двигателе (плазменный двигатель (См. Плазменные двигатели), Электростатический ракетный двигатель). На окончательном этапе полёта космического Л. а. производится его торможение ракетным двигателем. Если планета лишена атмосферы, то ракетным двигателем пользуются вплоть до соприкосновения с её поверхностью. Если же планета имеет атмосферу, то используются также аэродинамические силы. Применение подъёмной силы позволяет снизить перегрузки, неблагоприятно действующие на человека. Управление Л. а. при спуске путём изменения его подъёмной силы позволяет повысить точность посадки. Рассматриваются проекты перспективных космических аппаратов, которые смогут взлетать с поверхности Земли и садиться на её поверхность подобно самолёту.
Лит. см. при статьях Авиация, Воздухоплавание и Космонавтика.
В. Я. Боровой.
Рис. 1а. Схема, поясняющая аэростатический принцип создания подъёмной силы. На схеме: р — давление воздуха; — плотность воздуха; g — ускорение силы тяжести; h — высота аэростата; Об. — оболочка аэростата. Стрелками показано распределение давления на поверхности летательного аппарата, окружённого воздухом.
Рис. 2а. Схема, поясняющая аэродинамический принцип создания подъёмной силы крылом дозвукового самолёта. На схеме: — давление воздуха; — угол атаки крыла; V — скорость полёта; У — подъёмная сила; Р — тяга; НВ — несущий винт; ПВ — плоскость вращения несущего винта. Стрелками показано распределение давления на поверхности крыла.
Рис. 2в. Схема, поясняющая аэродинамический принцип создания подъёмной силы несущим винтом вертолёта. На схеме: — давление воздуха; — угол атаки крыла; V — скорость полёта; У — подъёмная сила; Р — тяга; НВ — несущий винт; ПВ — плоскость вращения несущего винта. Стрелками показано распределение давления на поверхности крыла.
Рис. 3а. Схема, поясняющая газодинамический принцип создания подъемной силы. На схеме: 1 — компрессор; 2 — форсунки для распыления топлива; 3 — камера сгорания; 4 — газовая турбина; 5 — газодинамические рули, отклоняющие струю газов и, следовательно, изменяющие направление тяги двигателя.
Рис. 1б. Внешний вид дирижабля.
Рис. 2б. Внешний вид самолёта Ту-124.
Рис. 2г. Внешний вид вертолёта Ми-10.
Рис. 3б. Внешний вид самолета с вертикальным взлетом и посадкой.
Научно-технический словарь:
ЛЕТАТЕЛЬНЫЙ АППАРАТ, любой аппарат, способный летать в земной атмосфере. Наиболее распространенным видом таких аппаратов является самолет, или аэроплан. Это аппарат тяжелее воздуха, у которого возможность летать зависит от наличия жестко закрепленных крыльев, создающих ПОДЪЕМНУЮ СИЛУ, КОГДА самолет движется благодаря ТЯГЕ, развиваемой двигателем. Тягу может обеспечивать пропеллер (воздушный винт), приводимый в движение поршневым двигателем или турбиной, либо выхлопные газы реактивной установки или ракетного двигателя. ПЛАНЕРЫ отличаются от самолетов только тем, что они не имеют двигателя и их полет полностью зависит от воздушных потоков. Основным компонентом корпуса самолета является фюзеляж, к которому прикреплены крылья и хвостовая часть. Двигатели могут быть расположены внутри крыльев либо подвешены под ними, но иногда их монтируют на фюзеляже ближе к хвосту или, как в некоторых военных самолетах, встраивают в корпус ближе к крыльям. Под фюзеляжем находится устройство, предназначенное для посадки самолета (шасси), снабженное тяжелым колесами и мощными амортизаторами, поглощающими силу удара. При взлете шасси полностью втягивается в крылья или фюзеляж. Конструкция крыльев зависит от типа самолета; у высокоскоростных истребителей крылья острые, часто убирающиеся или регулируемые, они создают минимальное сопротивление воздуха на высоких скоростях. Полной противоположностью им являются тяжелые грузовые самолеты, им нужны более широкие крылья для получения необходимой подъемной силы при взлете. Существуют так называемые треугольные крылья — они широкие и представляют собою расширение фюзеляжа; такая конструкция с аэродинамической точки зрения подходит и для больших, и для малых высокоскоростных самолетов. Самолетом управляет пилот, который регулирует положение заслонок и ЭЛЕРОНОВ на крыльях, а также рули высоты в хвостовой части. Изменение положения этих устройств приводит к изменению давления на различных участках профиля крыла (см. ВОЗДУШНЫЙ ПРОФИЛЬ), в результате чего самолет поднимается, опускается, наклоняется или поворачивается в воздухе. Пилоту необходимо знать показания многих приборов управления, к их числу относятся альтиметры, показывающие высоту, указатель горизонта, показывающий угол наклона, наземную скорость, скорость взлета или спуска и поворота. Двигатель и конструктивные элементы контролируются отдельным рядом приборов, датчиков и сигнальных ламп. РАДАРНЫЕ системы помогают ориентироваться, а АВТОПИЛОТ удерживает самолет на заданном курсе. В салоне поддерживается необходимое давление воздуха, что позволяет пассажирским самолетам летать на высотах, превышающих 10 000 м. см. также ДИРИЖАБЛЬ, АЭРОДИНАМИКА, ВОЗДУШНЫЙ ШАР, ВЕРТОЛЕТ.
Техника. Современная энциклопедия:
летательный аппарат
Устройство для полёта в атмосфере Земли (другой планеты) или в космическом пространстве. Все летательные аппараты традиционно подразделяют на аппараты легче воздуха, тяжелее воздуха и космические. К аппаратам первой группы относятся аэростаты и дирижабли. Строго говоря, они никак не легче воздуха, и подъёмная сила у них возникает из-за разности плотностей газа, заполняющего их оболочку (нагретый воздух, гелий и др.), и окружающего воздуха. Эта подъёмная сила действует на аэростат (дирижабль) постоянно, независимо от того, летит ли он или находится на земле. Если аппарат не удерживать у земли, то он поднимается, как бы всплывает в воздухе из более плотных в менее плотные слои атмосферы. Отсюда и определение этих летательных аппаратов – легче воздуха. Горизонтальное перемещение летящего аэростата зависит от направления и силы ветра; дирижабль имеет собственные движители – воздушные винты, создающие силу тяги для его поступательного перемещения.
К летательным аппаратам тяжелее воздуха относят самолёты, вертолёты, планёры, экранопланы, винтокрылы, автожиры и др. У самолёта, планёра, экраноплана подъёмная сила, обеспечивающая возможность полёта, создаётся в основном крыльями и в меньшей степени фюзеляжем и хвостовым оперением. Эта сила возникает при движении летательного аппарата и изменяется приблизительно пропорционально квадрату скорости полёта. Для каждого аппарата этой группы существует минимальная скорость, при которой подъёмная сила крыльев уравновешивает силу тяжести самого аппарата. Поэтому для взлёта им необходим разбег для достижения взлётной скорости и отрыва от поверхности земли, а при посадке – пробег, чтобы погасить её до нуля. Для этого строятся аэродромы со взлётно-посадочной полосой. У вертолётов, винтокрылов, автожиров подъёмная сила создаётся вращающимися лопастями несущего винта (у винтокрылов – ещё и крылом), благодаря чему они могут взлетать и садиться без разбега. Сила тяги, необходимая для поступательного движения летательных аппаратов этого класса, создаётся воздушным винтом (у вертолётов – несущим винтом, а у винтокрылов – и воздушным и несущим винтами), воздушно-реактивным двигателем или ракетным двигателем. Винтовые движители и воздушно-реактивные двигатели создают тягу только в атмосфере (воздухе), а ракетные двигатели – как в атмосфере, так и в космическом пространстве.
К космическим летательным аппаратам относятся космические корабли, орбитальные станции, искусственные спутники, межпланетные космические аппараты. Для преодоления силы притяжения Земли или иной планеты и выведения космического летательного аппарата на орбиту, а также для коррекции траектории их полёта и торможения при спуске используются только ракетные двигатели. Причём для выведения аппарата на орбиту применяют ракеты-носители с мощными ракетными двигателями, способными разогнать аппарат до космических скоростей, а для маневрирования на орбите – сравнительно маломощные реактивные двигатели (напр., на сжатом воздухе). При спуске космического летательного аппарата на поверхность какой-либо планеты возможны два способа торможения, чтобы уменьшить скорость снижения аппарата до нуля: с помощью тормозного ракетного двигателя (при посадке на небесные тела, лишённые атмосферы, напр. на Луну); с использованием тормозного двигателя и парашюта (при посадке космического аппарата на Землю).
В классификации летательных аппаратов особняком стоят ракеты, способные двигаться как в атмосфере Земли, так и в безвоздушном пространстве под действием реактивной силы – тяги ракетного двигателя. Используют ракеты для выведения космических аппаратов на орбиту (ракеты-носители), доставки средств поражения к различным целям (боевые ракеты), проведения научных исследований (геофизические и метеорологические ракеты) и т. д.
© «СловоТолк.Ру» — толковые и энциклопедические словари, 2007-2020