что такое планер вертолета
Планер летательного аппарата
* планёр — безмоторный планирующий летательный аппарат;
* пла́нер — несущая конструкция летательного средства (о несущей конструкции планёра можно сказать: планер планёра).
планер самолёта — понятие, объединяющее различные по назначению и устройству конструктивные части самолёта: крыло, фюзеляж, оперение, управление, шасси и капоты двигателей.Состоит из следующих частей:
гондолы двигателей и шасси (при наличии таковых), а также
узлов и агрегатов механизация планера, меняющих геометрию планера летательного аппарата в процессе руления, взлёта, полёта и посадки.
Современными авиационными специалистами отмечается существенное влияние характеристик планера самолёта на весовую эффективность конструкции самолёта в целом:
Масса планера составляет основную часть массы конструкции самолёта и, следовательно, существенным образом влияет на эффективность самолёта.
Масса конструкции планера самолёта зависит от его назначения и лётно-технических характеристик.
Так, например, на долю конструкции планера приходится:
25—32 % взлётной массы дозвуковых пассажирских магистральных самолётов;
29—31 % взлётной массы дозвуковых пассажирских самолётов местных авиалиний;
32—34 % взлётной массы спортивно-пилотажных самолётов;
18—28 % взлётной массы бомбардировщиков;
28—32 % взлётной массы истребителей.
Действующие в настоящее время требования к элементам конструкции планера самолёта изложены в Международных авиационных правилах редакции 2004 года.
Связанные понятия
Соосная схема — схема построения вертолёта, при которой пара установленных параллельно винтов вращается в противоположных направлениях вокруг общей геометрической оси.
Планер летательного аппарата
Из Википедии — свободной энциклопедии
Пла́нер лета́тельного аппара́та — структурная часть самолёта или вертолёта без силовой установки и оборудования. В авиастроении обычно говорят пла́нер, так как авиаспециалисты разделяют термины:
Планер состоит из следующих частей: фюзеляжа, крыльев, оперения, управление, гондолы двигателей и шасси (при наличии таковых), а также узлов и агрегатов механизации планера, меняющих геометрию летательного аппарата в процессе руления, взлёта, полёта и посадки.
Современными авиационными специалистами отмечается существенное влияние характеристик планера самолёта на весовую эффективность конструкции самолёта в целом:
Масса планера составляет основную часть массы конструкции самолёта и, следовательно, существенным образом влияет на эффективность самолёта. Масса конструкции планера самолёта зависит от его назначения и лётно-технических характеристик. Так, например, на долю конструкции планера приходится:
25−32 % взлётной массы дозвуковых пассажирских магистральных самолётов; 29−31 % взлётной массы дозвуковых пассажирских самолётов местных авиалиний; 32−34 % взлётной массы спортивно-пилотажных самолётов; 18−28 % взлётной массы бомбардировщиков; 28−32 % взлётной массы истребителей.
Может ли вертолет летать без мотора?
Оказывается, можно. Только взлетать он будет не как вертолет, а как автожир. Винт автожира в полете находится в состоянии авторотации, создавая подъемную силу; вперед же автожир движется за счет тянущего или толкающего пропеллера. А во время Второй мировой войны конструкторам немецкой фирмы Focke-Achgelis & Co пришло в голову снять с автожира двигатель, тем самым заставив его работать по принципу планера. Впрочем, обо всем по порядку.
Крутящиеся змеи
В русской авиационной терминологии нет устоявшегося обозначения безмоторного автожира — его именуют гиропланом (так иногда называют и оснащенные двигателем машины), винтовым змеем, гироглайдером. Последний термин, как менее всего пересекающийся с названиями других конструкций, будем использовать и мы.
Идея гироглайдера появилась задолго до того, как Хуан де ля Сиерва поднял в воздух первый автожир. Более того, испанский изобретатель еще не родился, когда в 1891 году шотландец Томас Энсборо получил патент US464412 на конструкцию, которую он сам назвал просто kite, «воздушный змей». Позже схожие патенты стали именоваться revolving kite, то есть «вращающийся воздушный змей». Система Энсборо представляла собой шестигранную конструкцию из реек, на которые была натянута парусина. Рейки располагались в несколько «этажей», насаженных на общую ось, и каждый слой мог вращаться относительно других. К основанию змея крепился канат. В воздухе парусиновые поверхности начинали крутиться, удерживая змей в полете за счет авторотации. Энсборо вдохновлялся ветряной мельницей: если ветер вращает ее огромные лопасти, почему он не может таким же образом удерживать в воздухе более легкую конструкцию? Принцип вертолета в конце XIX века уже был известен, хотя практической реализации еще не получил, а Энсборо случайно построил первый «пред-автожир» — гироглайдер. Впоследствии конструкции, продолжающие идею Энсборо, появлялись в патентных ведомствах разных государств.
Сумрачный немецкий гений
В Германии 1930−1940-х годов практически каждая интересная техническая идея реализовывалась или как минимум исследовалась. В 1942 году перед разработчиками ряда немецких авиастроительных компаний была поставлена задача повысить радиус разведки подводных лодок за счет легких летательных аппаратов. Идея заключалась в следующем: на подлодке должен был находиться в сложенном состоянии планер или самолет, который мог бы взлететь с палубы, «осмотреться» и вернуться обратно.
Специалисты Arado Flugzeugwerke сфокусировались на легком самолете — получился Arado Ar 231, оказавшийся по результатам испытаний слишком большим, неудобным, маломощным и плохо управляемым. А вот в Focke-Achgelis пошли другим путем и представили миру гироглайдер Focke-Achgelis Fa 330, получивший прозвище «Трясогузка».
У Focke-Achgelis, а точнее — у самого Генриха Фокке, уже был опыт конструирования гироглайдеров. Первым полноразмерным гироглайдером в истории стал построенный годом ранее в единственном экземпляре десантный Focke-Achgelis Fa 225. В его конструкции Фокке использовал фюзеляж от серийного десантного планера DFS 230, установив на него автожирный ротор, — машина была сконструирована всего за семь недель и совершила первый полет в начале 1943 года, но в серию не пошла из-за отсутствия видимых преимуществ перед обычным планером.
А вот Fa 330 представлял собой сверхлегкий (68−75 кг в зависимости от модификации) одноместный открытый автожир без двигателя и тянущего пропеллера. Подъемная сила создавалась за счет 7,32-метрового трехлопастного ротора, а минимальная скорость «Трясогузки», при которой глайдер был стабилен, составляла всего 27 км/ч. Принцип действия гироглайдера предполагался следующий. Два члена команды вытаскивали сложенную машину из специального отсека рубки на палубу подлодки, собирали ее (это занимало порядка 20 минут, а при участии третьего человека 10) и пристегивали к 150-метровому тросу. Ротору задавали первоначальное вращение с помощью шкива, за счет набегающего во время движения лодки потока воздуха ротор раскручивался, гироглайдер взлетал, и его отпускали в полет на привязи. Машина поднималась до высоты порядка 120 м, что позволяло «видеть» на расстояние до 35 км (с верхней точки рубки — максимум 8−10 км). По окончании разведки кабель сматывали, и гироглайдер притягивался прямо на палубу или на воду рядом с лодкой. Длина леера могла достигать 300 м — при подъеме гироглайдера на 200−220 м и скорости 80 км/ч пилот имел обзор до 50 км вокруг!
Фюзеляж вертолета
В процессе разработки объемной и весовой компоновки вертолета определяются конфигурации фюзеляжа и его геометрические параметры, координаты, величина и характер нагрузок, которые должны восприниматься силовыми элементами. Выбор КСС фюзеляжа является начальным этапом конструирования. Прорабатывается такая силовая схема, которая наиболее полно выполняет предъявляемые заказчиком требования.
Основные требования к КСС фюзеляжа:
надежность конструкции в период эксплуатации вертолета;
обеспечение заданного уровня комфорта в кабинах экипажа и пассажиров;
высокая эксплуатационная эффективность;
обеспечение безопасного для экипажа и пассажиров объема внутри фюзеляжа и возможность его покидания при аварийной посадке вертолета.
Эксплуатационные требования, схема и назначение вертолета также существенно влияют на выбор КСС фюзеляжа. Эти требования следующие:
Фюзеляж вертолета Н-21 цельнометаллический
Для аварийного покидания вертолета пассажирами и экипажем на вертолете предусматриваются аварийные выходы. Двери для пассажиров и экипажа, а также эксплуатационные люки включаются
в число аварийных выходов, если их размеры и расположение отвечают соответствующим требованиям. Аварийные выходы в кабине экипажа располагаются по одному с каждой стороны фюзеляжа либо вместо этого предусматривается один верхний люк и один аварийный выход на любой его стороне. Их размеры и расположение должны обеспечивать быстрое покидание вертолета экипажем. Подобные выходы можно не предусматривать, если экипаж вертолета может воспользоваться аварийными выходами для пассажиров, расположенными вблизи кабины экипажа. Аварийные выходы для пассажиров должны быть прямоугольной формы с радиусом закругления углов не больше 0,1 м.
Размеры аварийных выходов для экипажа должны быть не менее:
— 480 х 510 мм — для бортовых выходов;
— 500 х 510 мм — для верхнего люка прямоугольной формы или диаметром G40 мм — для круглого люка.
Каждый основной и аварийный выходы должны удовлетворять следующим требованиям:
—- иметь подвижную дверь или съемный люк, обеспечивающий свободный выход пассажиров и экипажа;
— легко открываться как изнутри, так и снаружи с помощью не более двух ручек;
— иметь средства для запирания снаружи и изнутри, а также предохранительное устройство, исключающее открытие двери или люка в полете в результате случайных действий. Запирающие устройства делают самоконтрящимися, без съемных ручек и ключей. На вертолете снаружи обозначаются места для вырубания обшивки в случае заклинивания дверей и люков при аварийной посадке вертолета.
Объемы, требуемые для размещения пассажиров и ’транспортируемого груза, являются определяющими при конструировании пассажирской и грузовой кабины фюзеляжа.
Внешний вид фюзеляжа и его КОС зависят от назначения вертолета и его схемы:
— вертолет-амфибия должен иметь специальную форму нижней части фюзеляжа, отвечающую требованиям гидродинамики (минимальные нагрузки на вертолет при посадке на воду; минимальную потребную тягу 11В при взлете; отсутствие брызго- образования в зоне обзора летчика и воздухо- заборников двигателей; соответствие требованиям устойчивости и плавучести);
— фюзеляж вертолета-крана представляет собой силовую балку, к которой крепится кабина экипажа, а груз транспортируется на внешней подвеске или в контейнерах, соединенных со стыковыми узлами нижней центральной части фюзеляжа;
— в наиболее распространенной одновинтовой схеме вертолета необходимо иметь силовую консольную балку для крепления РВ.
Выбор рациональной КСС фюзеляжа осуществляется прежде всего на основании данных весовой статистики, параметрических зависимостей и обобщенных сведений о силовых схемах предшествующих конструкций.
По результатам принятых решений формируются предложения, на основании которых происходит окончательный выбор КСС фюзеляжа. В большинстве случаев, исходя из предъявляемых требований и условий эксплуатации, уже заранее известно, какой тип конструкции применим в том или другом случае, поэтому задача может быть сведена к поиску лучшего варианта в рамках заданного конструктивного типа.
В каркасных конструкциях применяются уже проверенные длительной практикой КСС — это конструкции типа подкрепленных оболочек (балочная схема), ферменные конструкции и их комбинации.
Наиболее распространена балочная схема фюзеляжа. Основная причина развития балочных фюзеляжей — стремление конструктора создать прочную и жесткую конструкцию, в которой материал, оптимально распределенный по заданному периметру сечения, рационально применяется при различных нагрузках. В балочной конструкции максимально используется внутренний объем фюзеляжа, обеспечиваются все требования аэродинамики и технологии. Вырезы в обшивке требуют местного усилия, что увеличивает массу фюзеляжа.
Балочные фюзеляжи подразделяются на два типа — лонжеронные и моноблочные.
Схема фюзеляжа существенно видоизменяется при наличии в конструкции вырезов, особенно на их значительной длине. По мере приближения сечений к торцевой части выреза напряжения в обшивке и стрингерах существенно снижаются, усложняются передача крутящего момента и появляются дополнительные напряжения и продольном наборе. Для сохранения прочности панели стрингеры вдоль границы выреза усиливаются, превращаясь в лонжероны. Обшивка и стрингеры полностью включаются в работу лишь сечении, расположенном от торцов выреза на расстоянии, равном примерно ширине выреза. КСС фюзеляжа в подобном случае целесообразно принять лонжеронной.
В лонжеронных конструкциях изгибающий момент воспринимается преимущественно продольными элементами — лонжеронами, а обшивка воспринимает местные нагрузки, перерезывающую силу и крутящий момент.
В моноблочной конструкции обшивка совместно с элементами каркаса воспринимает также нормальные усилия от изгибающих моментов.
Комбинацией указанных силовых схем являются стрингерные фюзеляжи с частично работающей обшивкой, которая выполняется в виде тонкостенной оболочки, подкрепленной стрингерами и шпангоутами. Разновидностью моноблочной КСС является.
Монокок из однородного материала. Предусматривает наличие лишь двух элементов — обшивки и шпангоутов. Все силы и моменты воспринимает обшивка. Такая схема чаще всего применяется для хвостовых балок малых диаметров — D
Тест-драйв планера: как летают без мотора
«Мотор? Кому нужен мотор?» — смеется сидящий сзади инструктор, мастер спорта по планеризму и президент Федерации планерного спорта России Сергей Рябчинский. Его совершенно не беспокоит, что после отцепки от буксира стрелка вариометра, показывающая вертикальную скорость, отклоняется вниз. Впрочем, скорость снижения — чуть больше 1 м/с, так что времени у нас еще много. Мы ищем термик — восходящий поток, который позволит планеру набрать высоту и дольше продержаться в воздухе. Но похоже, что в этот раз нам не повезло — пару раз стрелка вариометра дергается, застывая около нуля, но потоки оказываются слишком слабыми, чтобы удержать планер. И минут через пятнадцать, совершив эффектный проход над площадкой, Сергей заходит на посадку.
Оседлав поток
Согласно определению, планер, или планёр (фр.planeur, от лат. planum — плоскость) — безмоторный летательный аппарат тяжелее воздуха, поддерживаемый в полете за счет аэродинамической подъемной силы, создаваемой на крыле набегающим потоком воздуха. Но сухое определение не отражает всех достоинств планера. «Если судить с точки зрения аэродинамики, это самые совершенные летательные аппараты, которые были когда-либо созданы, — объясняет Сергей Рябчинский.- Существует такой показатель, как аэродинамическое качество, — это отношение расстояния, которое может пролететь ЛА с выключенным двигателем с некоторой высоты, к потере этой высоты. У легких самолетов он обычно составляет 10−15, а у планеров от 25−30 только начинается, то есть с высоты 1 км такой планер может пролететь по горизонтали 30 км. И это если только планировать и не использовать восходящие потоки».
На самом деле планеры летают намного дальше, если пилоту удается «оседлать» восходящий поток. Например, термик — термический поток в местах нагрева земной поверхности солнечным излучением. Обычно такие потоки образуются над пашнями, дорогами и местами городской застройки. Часто из-за конденсации паров воды в восходящем теплом потоке при попадании в более холодные вышележащие слои атмосферы термики «выдают себя» кучевыми облаками. Попав в такой восходящий поток, имеющий скорость несколько метров в секунду, планер может по винтовой линии снижаться относительно потока, но при этом подниматься относительно земли. Термики могут подниматься до 3000 м и дают возможность набрать высоту, необходимую для длительного планирования — до следующего восходящего потока. В средних широтах солнце прогревает воздух только с поздней весны до начала осени, так что планеризм здесь — спорт сезонный. Впрочем, термики не единственный вид восходящих потоков. При взаимодействии воздушных масс с элементами рельефа (холмы, крутые берега) возникают потоки обтекания, взбирающиеся на высоту в несколько сотен метров. А в горах можно встретить постоянные волновые потоки — одну из разновидностей стоячих волн (волн Ли) в атмосфере, которые образуются при обтекании воздушными потоками горных хребтов. Волновые потоки взбираются до высот в 10−15 км и поэтому используются планеристами для установления мировых рекордов высоты и дальности полета.