Здравствуйте, уважаемые читатели! С вами снова Елена Голенастова. Сегодня мы продолжим разговор об авиационных двигателях. И, кроме этого, поговорим на другие темы.

Продолжение темы «Авиационные двигатели».

Большая тяга реактивных двигателей требует также и большого расхода топлива. На тягу в 1 кН в течение часа нужно сжигать около 100 кг керосина. Много это или мало? Давайте подсчитаем. Пусть полная масса самолета равна 50 т, тогда на Земле на него действует сила тяжести, равная 500 кН. Если аэродинамическое качество самолета равно 5 (аэродинамическое качество самолета – это отношение получаемой подъемной силы к лобовому сопротивлению), то, чтобы преодолеть аэродинамическое сопротивление, двигатель должен развить тягу не меньше 100 кН. Следовательно, за один час полета двигатель будет расходовать керосина 100 100 кг=10т. А это 1/5 массы всего самолета! Из этого понятно, какое большое значение имеет экономичность двигателя и аэродинамическое качество самолета.

При большой скорости полета (М=2 или М=3) воздух, пройдя через воздухозаборник, сильно сжимается. Компрессор и турбина становятся ненужными. Поэтому можно применить двигатель другого типа – прямоточный воздушно-реактивный (ПВРД). Однако надо помнить, что на малых скоростях такой двигатель работать не будет.

Если добиться, чтобы турбина в ТРД (турбореактивный двигатель) поглощала почти всю энергию разогретого и ускоренного потока, то такая турбина сможет вращать не только компрессор, но и воздушный винт. На этом основана конструкция турбовинтового двигателя . Его можно сделать значительно более мощным, чем обычные двигатели внутреннего сгорания. Наибольшая мощность двигателя внутреннего сгорания равна примерно 3000 кВт; при этом в двигателе должно быть не меньше 20 цилиндров. А современный турбовинтовой двигатель развивает мощность до 15 000 кВт. Можно было бы создать и ещё более мощные двигатели, но трудно сделать винт, который развивал бы соответствующую тягу и был бы экономичным.

На таких больших самолетах, как ТУ-114, ИЛ-18, АН-10, установлены турбовинтовые двигатели. При скорости самолета около 800 км/ч они экономичнее реактивных.

Воздушно-реактивные двигатели создают тягу, отбрасывая назад воздух, взятый из окружающей среды (он же одновременно служит и окислителем при горении топлива). Но с увеличением высоты полета плотность окружающего воздуха уменьшается. Все меньшая масса его проходит через двигатели – тяга падает. Этого недостатка нет у ракетных двигателей, для работы которых нужно иметь запасы и горючего и окислителя. Тяга здесь создается отбрасыванием назад продуктов горения и практически не зависит от плотности окружающей среды.

Ракетные двигатели могут работать на твердом и на жидком топливе. Двигатели на жидком топливе экономичнее, но требуют очень осторожного обращения, так как и топливо и окислитель обычно ядовиты; в качестве окислителя часто применятся крепкая азотная кислота.

На самолетах ракетные двигатели используются только как вспомогательные – для кратковременных полетов на очень большой высоте или для быстрого взлета. Широко ракетные двигатели применяются на ракетах, где тяга создается на короткое время: для разгона зенитной ракеты, для подъема и разгона баллистических ракет, для запуска спутников, для разгона и торможения космических кораблей. Ракетный двигатель позволяет получить очень большую тягу. Уже 30 лет назад начали создавать двигатели с тягой в несколько миллионов ньютонов!

На тех же принципах, что и воздушно-реактивные и ракетные двигатели, будут, очевидно, построены и двигатели будущего. Ученые уже думают о реактивных двигателях, в которых воздух будет нагреваться не за счет тепла, выделяемого керосином или другим химическим топливом при его горении, а с помощью управляемой ядерной реакции, подобно тому как нагревается теплоноситель на атомных электростанциях. Разрабатываются ионные двигатели. Они тоже будут работать по реактивному принципу. Но в этих двигателях будет отбрасываться не струя газов, а поток ионов. Подумывают ученые и о фотонных двигателях, в которых силу тяги создаёт луч света очень большой силы и интенсивности.

Классификация самолётов

Самолёт (аэроплан) —летательный аппарат тяжелее воздуха для полётов в атмосфере при помощи двигателя и неподвижных крыльев (крыла). Самолёт способен перемещаться с высокой скоростью, используя подъёмную силу крыла для поддержания себя в воздухе. Неподвижное крыло отличает самолёт от махолёта, а наличие двигателя — от планера. Классификация самолётов может быть дана по различным признакам - по назначению, по конструктивным признакам, по типу двигателей, по летно-техническим параметрам и т.д.

По назначению

Военные:

• истребители
• истребители-бомбардировщики
• фронтовые бомбардировщики
• ракетоносцы
• штурмовики
• разведчики
• корректировщики
• многоцелевые и специальные
• транспортные
• десантные
• топливозаправщики
• воздушный авианосец

Гражданские:

• пассажирские — перевозка пассажиров
• транспортные— транспортировка грузов
• почтовые — доставка почты
• сельскохозяйственные — обработка сельскохозяйственных угодий
• учебно-тренировочные — обучение лётного состава
• спортивные — занятия авиационным спортом
• специальные:
  • экспериментальные — проведение лётных экспериментов
  • санитарные — оказание срочной медицинской помощи
  • геологоразведочные — воздушная разведка недр
  • пожарные — для тушения в основном лесных пожаров
  • и др.


По взлётной массе

1-го класса (75 т и более)

2-го класса (от 30 до 75 т)

3-го класса (от 10 до 30 т)

4-го класса (до 10 т)

легкомоторные

сверхлегкие ( до 495 кг)

Класс самолёта связан с классом аэродрома, способного принять самолёт данного типа.

По типу и числу двигателей

По типу двигателей:

• поршневые (ПД)
• турбовинтовые (ТВД)
• турбореактивные (TРД)

По числу двигателей:

• однодвигательные
• двухдвигательные
• трёхдвигательные
• четырёхдвигательные.
• шестидвигательные
• восьмидвигательные


По компоновочной схеме

Классификация по данному признаку является наиболее многовариантной (см. также Классификация самолётов по конструктивным признакам и силовой установке). Предлагается часть основных вариантов:

По расположению крыла:

• высокопланы
• среднепланы
• низкопланы

По числу крыльев:

• монопланы
• полуторопланы
• бипланы
• трипланы

По расположению хвостового оперения:

• нормальной схемы (оперение сзади)
• летающее крыло (бесхвостка)
• типа «утка» (оперение спереди);

По типу и размерам фюзеляжа:

• однофюзеляжные (узко- и широкофюзеляжные);
• двухбалочной схемы («рама»);
• бесфюзеляжные («летающее крыло»).
• двухпалубный самолет


По скорости полёта

дозвуковые (до 0,7-0,8 Маха)

трансзвуковые (от 0,7-0,8 до 1,2 М)

сверхзвуковые (от 1,2 до 5 М)

гиперзвуковые (свыше 5 М)


По роду посадочных органов

сухопутные

корабельные

гидросамолёты

летающая подводная лодка


По типу взлёта и посадки

вертикального (ВВП)

короткого (КВП)

обычного взлёта и посадки

По роду источников тяги

винтовые

реактивные

По надёжности

экспериментальные

опытные

серийные

По способу управления

пилотируемые лётчиком

беспилотные

Андрей Николаевич Туполев

Выдающийся ученый-авиастроитель, академик Андрей Николаевич Туполев родился 10 ноября 1888 г. в семье нотариуса. После окончания гимназии в 1908 г. поступил в Московское техническое училище (ныне Московское высшее техническое училище им. Н.Э. Баумана), где под влиянием Н.Е. Жуковского увлекся авиацией, участвовал в работе воздухоплавательного кружка училища.

В 1916 г. Туполев вместе с другими членами кружка под руководством Жуковского участвовал в создании в Москве Авиационного расчетно-испытательного бюро - одного из первых научно-исследовательских центров в области авиации. В 1918 г. он принимал участие в организации Центрального аэрогидродинамического института (ЦАГИ), ставшего впоследствии одним из крупнейших научных центров в области аэрогидромеханики. С 1918 по 1935 г. Туполев был заместителем начальника ЦАГИ, где он возглавлял отдел гидроавиации и опытного строительства. Туполев был активным сторонником перехода на металлическое самолетостроение, с 1922 г. был назначен руководителем Комиссии ЦАГИ по металлическим самолетам.

В 1923 г. по проекту Туполева был построен легкий спортивный самолет АНТ-1, в котором множество деталей уже были металлическими. А в мае 1924 г. был испытан первый цельнометаллический самолет АНТ-2. На нем был установлен двигатель мощностью 100 л.с., скорость полета достигала 170 км/ч, высота полета 3300 м. В 1925 г. руководимый Туполевым конструкторский коллектив завершил постройку еще двух цельнометаллических самолетов АНТ-3 и АНТ-4 (на АНТ-4 был в 1934 г. спасен экипаж парохода “Челюскин”). В 1927 г. было завершено проектирование самолета-истребителя АНТ-5, который на то время обладал весьма высокими летно-тактическими данными: скорость 227 км/ч, потолок 7600 м. В 1929-30 гг. было завершено проектирование многоцелевого самолета АНТ-7, который использовался и как пассажирский (П-6).

Именно в это время Туполев проектировал и строил другие пассажирские самолеты: АНТ-9 перевозил до 9 пассажиров со скоростью 200 км/ч, АНТ-14 (“Правда”) мог перевозить до 36 пассажиров (его особенностью была установка 5 двигателей).

Но еще большее число двигателей было установлено на знаменитом самолете “Максим Горький” - 8! Для своего времени (1934 г.) это был самый крупный самолет в мире, размах его крыльев 63 м, общая мощность двигателей 7000 л.с., скорость до 260 км/ч. Самолет мог перевозить до 80 пассажиров.

Но основным занятием А.Н. Туполева в то время было, естественно, проектирование военных самолетов. В 1931-33 гг. был построен одноместный истребитель АНТ-23, затем появились истребители АНТ-29 и АНТ-31.

В 1932 г. ЦАГИ приступил к созданию рекордного самолета АНТ-25. Этот самолет представлял собой свободнонесущий моноплан с одним двигателем мощностью 880 л.с. и предназначался для дальних полетов на расстояние свыше 10000 км. В последующие годы на этом самолете были установлены международные рекорды дальности полета без посадки и совершен ряд выдающихся полетов. На этом самолете экипажи летчиков В.П. Чкалова и М.М. Громова совершили перелет в Америку через Северный полюс.

Наряду с созданием сухопутных самолетов в ЦАГИ проводились работы по проектированию гидросамолетов (1930 г. - АНТ-8; 1934 г. - АНТ-22, АНТ-27). Последним гидросамолетом, сконструированным в конструкторском бюро Туполева, была морская летающая лодка АНТ-44 (испытана в 1937 г.).

В 1936 г. было организовано самостоятельное конструкторское бюро Туполева. Дальнейшая работа была посвящена подготовке военных самолетов. В 1942 г. началось производство бомбардировщика Ту-2, который развивал скорость до 550 км/ч на высоте 5400 м с дальностью до 2100 км.

В послевоенные годы конструкторское бюро Туполева подготовило к выпуску несколько типов боевых и транспортных самолетов, среди которых большую роль сыграл Ту-4. В начале 50-х годов в конструкторском бюро Туполева был создан скоростной турбореактивный бомбардировщик с крылом большой стреловидности Ту-16, который в дальнейшем стал самолетом-ракетоносцем. На его основе был разработан первый реактивный пассажирский самолет Ту-104. Начиная с 1956 г. он стал основным типом самолета “Аэрофлота”. Скорость Ту-104 достигала 900 км/ч, дальность полета 3200 км, он мог перевозить до 100 пассажиров.

В 1957 г. был построен еще более крупный пассажирский самолет Ту-114 с четырьмя турбовинтовыми двигателями. Он был рассчитан на дальность полета до 9000 км и мог перевозить 170 пассажиров.

С 1962 г. на воздушные линии начали поступать 72-местные Ту-134. В 1968 г. был испытан самолет Ту-154, рассчитанный на перевозку 164 пассажиров со скоростью до 1000 км/ч на расстояние 6000 км. В декабре 1968 г. впервые в мире совершил испытательный полет сверхзвуковой пассажирский самолет Ту-144.

Всего под руководством А.Н. Туполева было спроектировано и построено более 100 типов летательных аппаратов.

Андрей Николаевич был не только авиационным конструктором, но и крупным ученым, он разработал основы аэродинамического расчета самолета, расчеты на прочность. За научные заслуги он был избран в 1933 г. членом-корреспондентом, а в 1953 г. - действительным членом Академии наук СССР. Туполев был лауреатом Ленинской и Государственных премий, был награжден многими орденами и медалями, трижды удостоен звания Героя Социалистического Труда. Заслуги Туполева были отмечены и в ряде зарубежных стран: он был почетным членом Королевского общества аэронавтики Англии, почетным членом Института астронавтики и аэронавтики США и пр.

Андрей Николаевич Туполев умер в 1972 г. Но по-прежнему конструкторское бюро его имени выпускает в свет все новые самолеты, на которых красуется гордое “Ту”

1. Детская энциклопедия. Вещество и энергия. Том №3.
2. Сайт: http://ru.wikipedia.org/wiki/
3. Сайт: http://www.avia-tu.ru/