ВВЕДЕНИЕ. Дисциплина «Введение в специальность» предназначена для студентов факультета транспортных систем с учетом требований к специальности «Техническая эксплуатация

Дисциплина «Введение в специальность» предназначена для студентов факультета транспортных систем с учетом требований к специальности «Техническая эксплуатация летательных аппаратов и двигателей» по направлению «Испытания и эксплуатация авиационной и ракетно-космической техники». Настоящее учебное пособие написано в соответствии с учебной программой подготовки студентов и общей характеристикой направления подготовки дипломированного специалиста.

Квалификация выпускника – инженер.

Нормативный срок освоения основной образовательной программы подготовки инженера при очной форме обучения 5,5 лет.

Объектами профессиональной деятельности выпускников по специальности «Техническая эксплуатация летательных аппаратов и двигателей» являются: планер летательного аппарата (ЛА), функциональные системы ЛА, силовая установка, как объекты технической эксплуатации.

Инженер по специальности «Техническая эксплуатация летательных аппаратов и двигателей» должен освоить:

- конструкцию, принцип работы функциональных систем, планера ЛА, авиадвигателей, правила их технического обслуживания и ремонта;

- принципы создания конструкций и систем повышенной живучести, методы улучшения конструктивно-эксплуатационных свойств ЛА;

- номенклатуру и порядок ведения эксплуатационно-технической документации;

- основы организации и обеспечения полетов, правила выполнения полетов, методы расчета элементов полета;

- методы обеспечения безопасности полетов;

- основные технологические процессы и характеристики технического обслуживания и ремонта планера, двигателей и функциональных систем воздушных судов (ВС).

Изучение данной дисциплины позволяет получить основные сведения о летательных аппаратах, способах летной и технической эксплуатации их, местах базирования, обеспечения безопасности полетов, узнать специальные термины и обозначения, используемые авиационными специалистами.

Знания, полученные при изучении этого курса, станут основой (фундаментом) для успешного освоения материала специальных предметов на старших курсах обучения.

Глава 1. АВИАЦИОННЫЙ ТРАНСПОРТНЫЙ КОМПЛЕКС

Любой летательный аппарат можно считать одним из наиболее совершенных творений человека. Создание летательного аппарата требует расходования огромных интеллектуальных и экономических ресурсов общества.

Оценка интеллектуальной мощи и уровня развития производства государств, расположенных на планете Земля, может быть произведена по их способности спроектировать, построить и эксплуатировать летательный аппарат тяжелее воздуха.

Россия занимает достойное место среди государств, обладающих такой возможностью. XX век характеризуется появлением новых видов человеческой деятельности, авиация является одним из них.

Авиация – теория и практика полетов на аппаратах тяжелее воздуха в околоземном воздушном пространстве. Развитие авиации является следствием совершенствования человеческого общества, его стремлением создания новых видов транспорта, позволяющих быстрое перемещение относительно Земли.

Авиация составляет часть транспортной системы страны и должна решать задачи, стоящие перед всеми другими видами транспорта: обеспечивать своевременное, качественное и полное удовлетворение потребностей в перевозках пассажиров и грузов.

Авиационный транспортный комплекс (рисунок 1.1) можно рассматривать как системный объект, обладающий определенными свойствами. Системный подход предполагает, что компоненты, входящие в его состав, могут рассматриваться как системы. ЛА является сложной технической системой, а с другой стороны является компонентом АТК. Создание системного объекта при изучении его свойств и надежности представляет собой один из методов математического моделирования. Образование более сложной системы высшего уровня из взаимосвязанных, управляемых подсистем (ЛА, условия эксплуатации, техническая эксплуатация и др.), объединенных общей целью функционирования при достижении максимальной эффективности системы с наименьшими материальными затратами и гарантированным уровнем безопасности представляет результат системного подхода.

Авиационный транспортный комплекс – результат создания сложной системы, объединяющей на уровне подсистем ВС, экипаж, службы технического обслуживания, ИАС и другие службы. Так реализуется свойство создания систем по принципу иерархии, т.е. расположение частей или элементов целого в порядке от высшего к низшему.

АТК обладает особенностями, присущими техническим системам:

- наличием единой цели (эффективность применения и безопасность полетов);

- управляемостью системы, имеющей иерархическую структуру;

- взаимосвязью подсистем;

- наличием интенсивных потоков информации;

- уязвимостью при воздействии случайных факторов и наличием черт самоорганизации.

Рисунок 1.1. Структура авиационно-транспортного комплекса

Рисунок 1.1. – Структура авиационно-транспортного комплекса

Центральное звено АТК – система «экипаж- ВС» обеспечивает использование ВС по назначению. Экипаж является конечным звеном АТК. При выполнении полета он испытывает все недостатки конструкции ВС, управления воздушным движением, организации и обеспечения полетов инженерно-авиационной службой. Система безопасности полетов в АТК занимает особое место и является координирующей.

1.1. Аэропорты и аэродромы гражданской авиации

Регулярные полеты транспортных самолетов осуществляются по воздушным трассам и местным воздушным линиям (таблица 1.1).

Воздушная трасса – это установленное воздушное пространство, в пределах которого выполняются регулярные полеты, обеспеченное аэродромами, наземными радиотехническими средствами и метеорологическим оборудованием.

Местная воздушная линия (МВЛ) – это трасса, оборудованная для местного воздушного сообщения.

Для выполнения регулярных полетов самолетов и вертолетов создаются аэропорты. Аэропорт – комплекс зданий и сооружений (включая аэродром) и оборудования, предназначенный для обеспечения регулярных перевозок пассажиров, грузов и почты средствами воздушного транспорта.

Таблица 1.1.- Классификация самолетов и вертолетов по дальности полета

Продолжение таблицы 1.1.

В состав аэропорта входят аэровокзалы, службы перевозки почты и грузов, мастерские, ангары, топливохранилища и оборудование заправки ЛА топливом и другие наземные сооружения и оборудование.

В целях обеспечения безопасности взлета, посадки и других маневров самолетов устанавливаются охранные зоны, к которым относятся приаэродромные территории с входящими в них полосами воздушных подходов.

Класс аэропорта определяется годовым объемом пассажирских перевозок, т.е. суммарным числом всех прилетающих и вылетающих пассажиров, включая транзитных (с пересадкой из одного ВС в другое).

В зависимости от годового объема пассажирских перевозок аэропорты делятся на пять классов (таблица 1.2).

Таблица 1.2. - Классификация аэропортов.

1.2. Основные части аэродромов и их назначение

Аэродромом называется специально подготовленный земельный участок, имеющий комплекс сооружений и оборудования для обеспечения взлета, посадки, руления, стоянки и обслуживания самолетов. В состав аэродрома входят летное поле и территории служебно-технической застройки (рисунок 1.2).

Летное поле – часть аэродрома, на которой расположены летные полосы, рулежные дорожки, перроны, места стоянки и площадки специального назначения.

Летной полосой называется участок летного поля, предназначенный для взлета и посадки самолетов. Летная полоса состоит из взлетно-посадочной полосы (ВПП), концевых и боковых полос безопасности.

Полосы безопасности являются резервными на случай преждевременного приземления или выкатывания самолетов за пределы (ВПП). Летная полоса выбирается с учетом направления господствующих ветров, рельефа местности и расположения препятствий на территории, примыкающей к аэродрому.

Перрон – специальная площадка, предназначенная для стоянки самолетов с целью посадки и высадки пассажиров, погрузки и выгрузки грузов и почты.

Места стоянки (МС), предназначенные для стоянки и обслуживания самолетов, могут быть индивидуальными или групповыми. Самолеты на групповых местах стоянок размещаются в одну или несколько параллельных линий с соблюдением интервалов, обеспечивающих безопасное маневрирование самолетов. Места стоянок оборудуются электроколонками для питания самолетных систем, осветительными средствами, средствами связи и тушения пожаров, а в крупных аэропортах – централизованными средствами заправки топлива.

К площадкам специального назначения относятся площадки перед ангарами, использующиеся для временной стоянки самолетов, площадки для запуска и опробования двигателей, площадки для размещения спецмашин и средств механизации технического обслуживания.

Территория служебной застройки представляет собой часть аэродрома, на которой размещены здания аэровокзала, ангары АТБ и помещения других служб аэропорта.

Аэродромы делятся на классы в зависимости от длины ВПП и покрытия для обеспечения БП взлетно-посадочных операций ВС. (таблица 1.3.).

Стандартные условия – это принятые за эталон при определении длин ВПП (сухой воздух, Т=15⁰С, Р=760 мм.рт.ст., штиль, ВПП горизонтальная и сухая, покрытие цементобетонное).

Таблица 1.3 – Классы аэродромов гражданской авиации

		Рис.1.2. – Классификация аэродромов по назначению, характеру использования, видам покрытия, по расположению на трассах

Гражданские аэродромы подлежат регистрации в Государственном Реестре системы сертификации ГА РФ. Свидетельство о государственной регистрации и годности аэродромов классов А, Б, В выдается сроком на 5 лет, классов Г, Д, Е – на три года. Продление срока свидетельств производится начальниками УГА после технического обследования. Документом, который удостоверяет соответствие аэродрома Нормам годности к эксплуатации гражданских аэродромов (НГЭА), является Сертификат годности аэродрома, выданный предприятию ГА – владельцу аэродрома. Срок действия Сертификата устанавливается Госавиарегистром на 5 лет.

Глава2. САМОЛЕТ И ЕГО ОСНОВНЫЕ ЧАСТИ

Самолетом называют летательный аппарат тяжелее воздуха, имеющий силовую установку для получения тяги и крылья для создания подъемной силы (рисунок 2.1).

Описывая форму самолета, пользуются понятиями базовая плоскость самолета, базовая система координат см. ГОСТ 22833-77. Характеристики самолета геометрические. Термины, определения и буквенные обозначения. М.: Изд-во стандартов, 1978. 22с.

Базовая плоскость самолета –плоскость, относительно которой большинство элементов самолета расположено симметрично слева и справа. Часто эту плоскость называют плоскостью симметрии.

Базовая сиcтема координат –правая прямоугольная система координат O_RX_RY_RZ_R, фиксированная относительно самолета. Начало координат О_R называют базовой точкой самолета, в базовой плоскости самолета. Ее расположение определяется решаемой задачей. Оси O_RX_R и O_R Y_R также лежат в базовой плоскости самолета. Первая направлена вперед, вторая – вверх. Ось O_R Z_R направлена вдоль правого полукрыла.

Основными частями самолета (рисунок 2.1) являются крыло, фюзеляж (корпус), оперение, взлетно-посадочные устройства, силовая установка, системы управления, оборудование.

Крыло,называемое иногда несущей поверхностью, представляет собой часть самолета, форма которой характеризуется тем, что один ее размер (толщина) значительно меньше других. Обычно крыло имеет плоскость симметрии.

Крыло предназначено для создания подъемной силы самолета, необходимой для уравновешивания силы тяжести самолета и изменения траектории полета.

Изучая аэродинамику самолета, пользуются понятиями «крыло с подфюзеляжной частью», «крыло, составленное из консолей» (рисунок 2.2).

Под крылом с подфюзеляжной частью понимают крыло, получаемое продолжением передних и задних кромок внутрь фюзеляжа.

Крылом, составленным из консолей,называют крыло, составленное из находящихся в потоке частей крыла самолета, отделенных от фюзеляжа по бортовым сечениям.

Подробно геометрические характеристики самолета и его частей описываются в дальнейшем, при изучении их аэродинамики. Здесь же рассматриваются только самые общие.

Рисунок 2.1. – Самолет и его основные части: 1- крыло; 2- фюзеляж; 3 – силовая установка; 4 – горизонтальное оперение; 5 – руль высоты; 6 – стабилизатор; 7 – вертикальное оперение; 8 – руль направления; 9 –киль; 10 – закрылки; 11 - элерон

Размах крылаl (как составленного из консолей, так и крыла с подфюзеляжной частью) – расстояние между двумя плоскостями, параллельными базовой плоскости самолета (плоскости симметрии крыла) и касающимися концов крыла. На рисунке 2.2 индексами «кр» обозначены параметры крыла, составленного из консолей.

Профиль крыла –местное сечение крыла плоскостью, параллельной базовой плоскости самолета. В некоторых случаях сечение проводят перпендикулярно передней кромке или иначе, в зависимости от решаемой задачи.

Местная хорда крылаb(z) – отрезок прямой, соединяющей наиболее удаленные точки профиля.

Центральная хорда крылаb_А- хорда, лежащая в базовой плоскости самолета. Если рассматривается изолированное крыло, то центральная хорда лежит в плоскости его симметрии.

Базовая плоскость крыла –плоскость, содержащая центральную хорду и перпендикулярная базовой плоскости самолета. У изолированного крыла она перпендикулярна плоскости его симметрии.

Площадь крыла S –площадь проекции крыла на его базовую плоскость.

Рисунок 2.2. – Крыло: а- крыло с подфюзеляжной частью; б- крыло составленное из консолей; b_0кр=b_б

При расчете аэродинамических характеристик самолета обычно характерной площадью считают площадь крыла с подфюзеляжной частью. В некоторых случаях в площадь крыла включают площадь наплывов.

Средняя аэродинамическая хорда (САХ)b_СAХ – условная хорда. Это хорда крыла прямоугольного в «плане », имеющего равную площадь S с расчетным крылом и одинаковые продольные моменты М_Z .

Понятие b_САХ используется при расчетах крыла произвольной формы (трапециевидное, стреловидное и т.д.), заменой этого крыла на прямоугольное, расчет которого производят по несложным математическим формулам. Отличие расчетного крыла от прямоугольного в «плане» крыла учитывают с помощью поправочных коэффициентов.

Крыло несет на себе закрылки, предкрылки, элероны, элевоны, интерцепторы, гасители подъемной силы.

Закрылки (рисунки 2.3., 2.4.) применяют для увеличения подъемной силы самолета при сохранении его положения (сохранении угла атаки). Их отклоняют (выпускают) на взлете и посадке. Подъемная сила возрастает вследствие увеличения кривизны крыла.

На современных самолетах применяют выдвижные закрылки, состоящие из нескольких звеньев. Многозвенная конфигурация позволяет плавно искривить крыло, а струи воздуха, вытекающие на верхние поверхности звеньев через щели, обеспечивают плавное, безотрывное обтекание при больших углах отклонения звеньев. Такие закрылки дополнительно увеличивают подъемную силу за счет роста площади крыла. На рисунке 2.3 показан закрылок, состоящий из трех звеньев (трехщелевой закрылок) и имевший ранее широкое распространение щиток, применявшийся для тех же целей, что и закрылок.

Рисунок 2.3 – Механизация задней кромки крыла а - закрылок; б - щиток

Углом отклонения закрылка d_З называют угол между хордами основного звена закрылка в неотклоненном и отклоненном положениях. Он измеряется в плоскости, перпендикулярной оси вращения; d_З>0, если закрылок отклонен вниз.

Закрылки используют не только для улучшения взлетно-посадочных характеристик, но и для непосредственного управления подъемной силой, рационального перераспределения нагрузки, действующей на крыло, а также для уменьшения лобового сопротивления.

Предкрылки предназначены для предотвращения преждевременного отрыва потока от крыла. Это достигается за счет искривления крыла у передней кромки и выдува струи на верхнюю поверхность через щель.

Углом отклонения предкрылка d_П называют угол, характеризующий поворот системы координат, связанной с предкрылком, (базовой системы координат предкрылка) при его отклонении .Иногда вместо предкрылков применяют отклоняемые носки (рисунок 2.4). Отклоняемые носки используют для увеличения кривизны профиля, а также для уменьшения лобового сопротивления

Обычно закрылки и щитки называют механизацией задней кромки, а предкрылки, отклоняемые носки и др., устанавливаемые на передней кромке устройства, - механизацией передней кромки.

Элероныявляются органами поперечного управления. Они обеспечивают крен самолета, его вращение вокруг продольной оси. Элероны устанавливают симметрично на правой и левой половинах крыла. При отклонении ручки управления влево (поворота штурвала влево) правый элерон отклоняется вниз, а левый – вверх. При этом подъемная сила на правом полукрыле увеличивается, а на левом – уменьшается. В результате возникает аэродинамический момент,

Рисунок 2.4. .- Схема различных видов механизации крыла

стремящийся накренить самолет влево. При отклонении ручки вправо возникает момент, кренящий самолет вправо.

Углом отклонения элеронов считают угол d_Э между хордами элерона в отклоненном и неотклоненном положениях. Угол измеряется в плоскости, перпендикулярной оси вращения элерона; d_Э>0, если правый элерон отклонен вниз.

На самолетах, не имеющих горизонтального оперения, (бесхвостка, летающее крыло) вдоль задней кромки крыла устанавливают элевоны являющиеся органами продольного и поперечного управления. При отклонении элевонов на обеих половинах крыла вниз возникает продольный момент, стремящийся опустить нос самолета. Если элевоны, расположенные на правом и левом полукрыльях, отклонить в разные стороны, то возникает соответствующий момент крена. Обычно элевоны разделяют на секции. В этом случае одни секции можно использовать как орган продольного управления, другие – как орган поперечного управления, а третьи – для управления как продольным, так и поперечным движением.

Интерцептораминазывают щитки, устанавливаемые на крыле. Их делают поворотными и выдвижными и располагают как на верхней, так и на нижней поверхностях крыла. Интерцепторы используют для управления креном (вместо элеронов).

При отклонении интерцептора, установленного на верхней поверхности, давление перед ним увеличивается, а под крылом – уменьшается. В результате возникает момент крена, стремящийся опустить консоль с отклоненным интерцептором. При отклонении интерцептора несколько возрастает разряжение за ним. Но это мало сказывается на значении момента крена. Установленные под крылом интерцепторы создают момент крена за счет увеличения подъемной силы на том полукрыле, на котором они отклонены (выдвинуты).

Интерцепторы применяют также для уменьшения пробега при посадке и прерванном взлете. В этом случае их устанавливают на верхней поверхности крыла непосредственно перед закрылками и отклоняют одновременно на обоих полукрыльях. Это вызывает срыв потока с верхней поверхности крыла и механизации. В результате резко уменьшается подъемная сила и возрастает нагрузка на колеса, что позволяет значительно увеличить силу торможения. Такие интерцепторы называют гасителями подъемной силы.