- •Посвящается 75-летию Московского авиационного института системный подход к проектированию ла.
- •1.1. Техническое задание на проектирование
- •1.2. Сложные (большие) системы, их свойства .
- •1.3. Летательный аппарат – главный элемент авиационного и ракетно-космического комплекса
- •1.4. Системы и компоновка летательного аппарата
- •Инженерное обеспечение проектирования летательного аппарата.
- •2.1. Основные этапы проектирования авиационного комплекса
- •2.2. Иерархия систем летательного аппарата. Специализация инженеров, создающих системы.
- •Глава 3 среда в которой существует и функционирует летательный аппарат
- •3.1. Факторы, влияющие на функциональные возможности и облик летательного аппарата
- •3.2. Естественная внешняя среда - атмосфера Земли и околоземное пространство
- •3.2.1. Основные параметры и свойства воздуха в атмосфере
- •3.2.3. Решение проектно-конструкторских задач и неопределенность по параметрам естественной внешней среды
- •3.3. Искусственная внешняя среда
- •3.3.1. Аэропорт. Взлетно-посадочная полоса
- •3.3.2. Наземные системы обслуживания и подготовки самолета к полету
- •3.3.3. Обеспечение регулярности и безопасности полетов пассажирских самолетов
- •3.3.4. Стартовый ракетный комплекс
- •3.3.5. Решение проектно-конструкторских задач и неопределенность по параметрам искусственной внешней среды
- •Часть вторая теоретические основы авиационной техники
- •Глава 4 принципы полета и классификация летательных аппаратов
- •4.1. Классификация принципов полета
- •4.2. Реализация ракетодинамического и баллистического принципов полета
- •4.3. Реализация аэростатического принципа полета
- •4.4. Реализация аэродинамического принципа полета
- •4.5. Летательные аппараты, реализующие несколько принципов полета
- •4.6. Крылатый летательный аппарат в космическом пространстве
- •Глава 5 основы аэродинамики
- •5.1. Взаимодействие среды и движущегося тела. Классификация скоростей полета
- •5.2. Аэродинамический эксперимент
- •5.3. Аэродинамические силы
- •5.4. Основные законы аэродинамики
- •5.5. Элементы аэродинамики больших скоростей
- •5.6. Системы осей координат
- •5.7. Аэродинамические характеристики самолета
- •Глава 6 основы динамики полета самолета 6.1. Траектории движения
- •6.2. Силы, действующие на самолет в полете
- •6.3. Пространственное движение самолета
- •6.4. Понятие об аэродинамическом расчете
- •Глава 7 аэродинамическая компоновка летательных аппаратов
- •7.1. Геометрические параметры обтекаемых тел
- •7.1.1. Геометрические параметры несущей поверхности (крыла)
- •7.1.2 Геометрические параметры несущих частей самолета (фюзеляжа)
- •7.2.1. Аэродинамические схемы. Продольная балансировка, устойчивость и управляемость самолета
- •ΔδΔYг.О.ΔMz ΔωzΔαΔYсам δ¯ny.
- •7.2.2. Боковая балансировка, устойчивость и управляемость самолета
- •7.2.3. Состав системы управления самолетом
- •7.2.4. Показатели управляемости самолета
- •7.3. Влияние на аэродинамическую компоновку условий базирования и эксплуатации
- •7.4. Летательные аппараты короткого и вертикального взлета и посадки
- •7.4.1. Вертолеты
- •7.4.2. Самолеты вертикального (укороченного) взлета и посадки
- •7.5. Гидроавиация
- •7.6. Самолет изменяемой геометрии
- •7.7. Средства обнаружения и аэродинамическая компоновка
- •7.8. Аэродинамическая компоновка и активные системы управления
- •Глава 8 основы прочности и жесткости летательных аппаратов
- •8.1. Нагружение агрегатов самолета и их деформация под нагрузкой
- •8.2. Статическое и динамическое нагружение частей летательных аппаратов
- •8.3. Нормы прочности - закон при создании конструкции самолета
- •8.4. Предварительная динамическая компоновка летательных аппаратов
- •8.5. Прочностной эксперимент
- •8.6. Активные системы управления и нагружение частей самолета
- •8.7. Понятие надежности и живучести летательного аппарата
- •Инженерные основы авиационной техники
- •Глава 9 взлетная масса самолета
- •9.1. Взлетная масса как критерий выбора проектного решения
- •9.2. Уравнение существования самолета
- •Глава 10 основные элементы конструкции летательных аппаратов
- •10.1. Основные конструкционные материалы
- •10.2. Внешние нагрузки и реакции опор
- •10.3. Простейшие виды нагружения и простейшие конструктивные элементы
- •10.3.1. Растяжение
- •10.3.2. Сжатие
- •10.3.3. Сдвиг
- •10.3.4. Кручение
- •10.3.5. Изгиб
- •10.4. Подкрепленные тонкостенные оболочки - основа конструкции планера летательных аппаратов
- •Глава 11 элементы конструкции планера самолета
- •11.1. Примеры конструктивно-технологических решений
- •11.2. Конструктивно-силовые схемы агрегатов планера самолета
- •11.3. Реализация требований тз в процессе разработки конструкции
- •Глава 12 элементы конструкции систем управления
- •12.1. Системы прямого управления самолетом
- •12.2. Усилия на рычагах управления
- •12.3. Система непрямого (бустерного) управления
- •Глава 13 элементы конструкции шасси
- •13.1. Движение самолета по аэродрому
- •13.2. Амортизационная система самолета
- •13.3. Конструктивные схемы амортизационных стоек шасси
- •Глава 14 основы устройства силовых установок летательных аппаратов
- •14.1. Двигатели, применяемые на летательных аппаратах
- •14.2. Воздухозаборники и сопла двигателей самолета
- •14.3. Топливная система самолета
- •Глава 15 бортовые системы и оборудование самолета
- •15.1. Пассажирское бортовое и специальное оборудование
- •15.2. Системы кондиционирования и индивидуального жизнеобеспечения
- •15.2.1. Влияние условий полета на организм человека
- •15.2.2. Системы кондиционирования воздуха в гермокабинах
- •15.2.3. Системы индивидуального жизнеобеспечения
- •5.3. Системы защиты в особых условиях
- •15.3.1. Противообледенительные системы
- •15.3.2. Противопожарные системы
- •15.4. Системы спасения и десантирования
- •15.4.1. Средства спасения на пассажирских самолетах
- •15.4.2. Средства спасения на военных самолетах
- •15.4.3. Системы десантирования
- •15.5. Пилотажно-навигационное и радиотехническое оборудование
- •15.5.1. Пилотажно-навигационное оборудование
- •15.5.2. Радиотехническое оборудование
- •15.5.3. Комплексы бортового радиоэлектронного оборудования
- •15.5.4. Бортовое оборудование и кабина экипажа
- •15.6. Бортовые энергетические системы летательных аппаратов
- •Глава 16 основы производства летательных аппаратов
- •16.1. Основные этапы изготовления летательных аппаратов
- •16.2. Производство авиационного предприятия и субподрядчики
- •16.3. Стандартизация и унификация в авиационном производстве
- •16.4. Некоторые технологические аспекты проектирования летательных аппаратов
- •Глава 17 основы эксплуатации летательных аппаратов
- •17.1. Основные фазы существования летательных аппаратов в эксплуатации
- •17.2. Некоторые аспекты технической эксплуатации агрегатов и систем самолета
- •17.3. Некоторые эксплуатационные аспекты проектирования
- •Глава 18 основы проектирования летательных аппаратов
- •18.1. Содержание процесса и основные этапы проектирования летательных аппаратов
- •18.2. Некоторые экономические аспекты проектирования
- •18.3. Некоторые эргономические и экологические аспекты проектирования
- •18.4. Формальные и неформальные аспекты проектирования
- •18.5. Проектирование самолета и эвм
- •18.6. Сертификация самолетов гражданской авиации
- •Часть четвертая краткий обзор развития отечественной авиационной техники
- •Глава 19 самолетостроение в довоенный период и в годы великой отечественной войны
- •19.1. Начало пути
- •19.2. Самолеты 30-х годов
- •19.3. Самолеты предвоенных лет и в годы Великой Отечественной войны Советского Союза
- •Глава 20 отечественная авиация в послевоенный период
- •20.1. Освоение больших дозвуковых скоростей полета
- •20.2. Сверхзвуковая боевая авиация
- •20.3. Развитие гражданской авиации
- •20.4. Гражданские и боевые вертолеты
- •20.5. Авиация России в 90-е годы
- •Глава 21 возможные пути развития гражданской авиации и задачи, стоящие перед самолетостроением
- •21.1. Общие закономерности развития гражданского самолетостроения
- •21.2. Увеличение коммерческой нагрузки
- •21.3. Увеличение рейсовой скорости
- •21.4. Уменьшение расходов на эксплуатацию
- •21.5. Уменьшение массы самолета
- •21.6. Увеличение аэродинамического качества самолета
- •21.7. Уменьшение расхода топлива
- •Заключение
Глава 20 отечественная авиация в послевоенный период
После окончания Великой Отечественной войны начался новый этап развития авиационной техники, характеризующийся появлением реактивных двигателей, позволивших существенно увеличить скорости полета самолетов. При решении сложнейших проблем создания самолетов совместно с ОКБ работали коллективы: ЦАГИ, Центральный институт авиационного моторостроения им.П.И. Баранова(ЦИАМ), Летно-исследовательский институт (ЛИИ, впоследствии - им. М.М. Громова), Научно-исследовательский институт авиационных систем (НИИАС), Научно-исследовательский институт авиационной технологии (НИАТ), Всесоюзные научно-исследовательские институты авиационных материалов (ВИАМ) и легких сплавов (ВИЛС) и многие другие. Фундаментальные поисковые работы в области аэродинамики, динамики полета, прочности и аэроупругости, разработки силовых установок, летных испытаний, технологии, материаловедения и конкретные проектные разработки привели вначале к освоению больших дозвуковых, а затем и сверхзвуковых скоростей полета.
20.1. Освоение больших дозвуковых скоростей полета
24 апреля 1946 года в воздух поднялись первые советские реактивные самолеты Як-15 (рис. 20.1) и МиГ-9 (рис. 20.2).
Рис. 20.1. Самолет Як-15 |
Рис. 20.2. Самолет МиГ-9 |
На испытаниях эти самолеты показали скорости: первый - около 800 км/ч, второй - свыше 900 км/ч. Это было увеличение скорости полета истребителей почти в 1,5 раза! Испытания этих первых реактивных самолетов позволили приступить к проектированию и постройке боевых самолетов различного назначения, тем более что к тому времени были серийно освоены отечественные реактивные двигатели конструкции В.Я. Климова, А.М. Люльки и А.А. Микулина. 3 июля 1947 года поднялся в воздух первый экземпляр дальнего тяжелого бомбардировщика Ту-4, который (насколько это было возможно) буквально копировал один из наиболее совершенных самолетов того времени - четырехмоторный бомбардировщик Боинг В-29, базировавшийся на одном из тихоокеанских островов и совершивший весной 1945 года вынужденную посадку на советской территории. Решение правительства, поручившего эту работу коллективу под руководством А.Н. Туполева, было вызвано тем, что технический уровень самолета В-29, его конструкции, материалов, агрегатов, систем и их элементной базы далеко опережал уровень нашего отечественного самолетостроения, не имевшего возможности проводить исследовательские работы в годы войны. Постройка Ту-4, серийное производство (было построено более 400 самолетов), последующая эксплуатация произвели настоящую революцию в технологии авиационной промышленности и смежных с ней отраслей, позволившую создавать новые уникальные образцы авиационной техники. В 1947-1949 годах появились реактивные истребители МиГ-15, Ла-15 и Як-23 и фронтовые бомбардировщики Ил-28 и Ту-14 (применявшийся, в основном, в качестве торпедоносца в авиации Военно-Морского Флота).
Рис. 20.3. Самолет МиГ-15 |
Рис. 20.4. Самолет Ил-28 |
Из реактивных истребителей в массовой серии строился МиГ-15 (рис. 20.3) А.И. Микояна и М.И. Гуревича. Самолет этот имел крыло со стреловидностью 35°, трехопорное шасси с носовым колесом, герметичную кабину летчика и катапультное кресло летчика. Вооружение - одна пушка калибра 37 мм и две - калибра 23 мм. Взлетная масса - около 4800 кг, скорость - до 1050 км/ч, потолок - 15 200 м, дальность полета - 1400 км, а с подвесными баками - свыше 1900 км. Самолеты МиГ-15 получили боевое крещение во время войны в Корее (1950-1953), где показали свое превосходство над американскими истребителями такого же класса F-86 "Сейбр". Максимальная скорость фронтового бомбардировщика Ил-28 (рис. 20.4) С.В. Ильюшина - 900 км/ч, наибольшая дальность полета (с бомбовой нагрузкой 1000 кг) - 2400 км. Стрелковое вооружение - 4 пушки калибра 23 мм. Самолет отличался простой технологичной компоновкой и был легок в пилотировании. Аэронавигационное и радиооборудование самолета обеспечивало полет ночью и в сложных метеоусловиях. Модификации - разведчик, торпедоносец, учебно-тренировочный самолет (УТС). Ил-28 стал достойным преемником поршневых бомбардировщиков Пе-2 и Ту-2, основным фронтовым бомбардировщиком наших ВВС. В 1952 году был создан и запущен в серийное производство дальний бомбардировщик А.Н. Туполева Ту-16 (рис. 20.5), оснащенный двумя ТРД АМ-3, установленными по бокам в стыке крыла с фюзеляжем и способный нести 3000 кг боевой нагрузки на дальность 5800 км. Максимальная скорость Ту-16 на высоте - 1050 км/ч. Экипаж, состоящий из шести человек, располагал мощным наступательным (ядерным и ракетно-бомбовым) и оборонительным (семью пушками калибра 23 мм) вооружением. Ту-16, первоклассный бомбардировщик послевоенного времени, имевший множество модификаций, был способен уничтожать наземные и надводные цели, не входя в зону ПВО противника.
Рис. 20.5. Самолет Ту-16 |
Рис. 20.6. Самолет Як-25 |
В 1952 году начал летные испытания и был принят в серийное производство Як-25 (рис. 20.6) А.С. Яковлева - двухместный всепогодный барражирующий (от франц. barrage - заграждение) перехватчик-истребитель, предназначенный для воздушного патрулирования на дальних подступах к обороняемому объекту, с дальностью полета до 3000 км (с подвесными топливными баками) и рекордной для реактивных истребителей того времени продолжительностью полета 2,5 ч. Возможность применения этого самолета днем, ночью и в сложных метеоусловиях обеспечивалась мощным радиолокационным и радиотехническим оборудованием. Наличие второго члена экипажа значительно облегчало боевые операции. Як-25 имел две 37-мм пушки и достигал скорости 1090 км/ч. В ноябре 1952 года состоялся первый полет Ту-95, единственного в мире стратегического бомбардировщика с ТВД и стреловидным крылом, послужившего основой для множества модификаций боевых самолетов и для создания пассажирского самолета Ту-114.
Рис. 20.7. Самолет 4M |
В январе 1953 года совершил первый полет стратегический бомбардировщик 4М (103М) (рис. 20.7), разработанный коллективом ОКБ под руководствомВ.М. Мясищева. Этот самолет, как и созданный на его основе бомбардировщик 3М (201М), совершивший первый полет в марте 1956 года, не имел себе равных в мировой практике и обладал великолепным сочетанием грузоподъемности, скорости и дальности полета. Максимальная скорость бомбардировщика 3М на высоте - 940 км/ч, крейсерская скорость - 800 км/ч, практический потолок - 12 150 м. Бомбардировщик 3М мог нести 5000 кг боевой нагрузки на дальность 11 850 км. Уникальные характеристики межконтинентального стратегического бомбардировщика 3М подтвердили 19 мировых рекордов, установленных в 1959 году. На этих самолетах впервые применены многие технические решения (дистанционное управление вооружением, гидроусилители в системе управления, оригинальные схемы велосипедного шасси, система заправки в воздухе, монолитные панели, герметичные баки-кессоны и др.).
Высокие летно-технические и тактико-технические характеристики обеспечили самолетам Ту-95 и 3М поразительное долголетие.
Создание этих боевых реактивных самолетов, составивших основу ВВС до конца 50-х годов, обеспечило высокую обороноспособность нашей страны и ее союзников.
Рис. 20.8. Самолет P-1 |
Продолжая традиции гидроавиации, конструкторский коллектив, возглавляемый Г.М. Бериевым, создал первую в мире летающую лодку Р-1 (рис. 20.8) с реактивными двигателями, первый полет которой состоялся 30 мая 1952 года. По схеме Р-1 - лодочный моноплан с прямым крылом, на концах которого расположены поплавки для обеспечения боковой остойчивости на воде. Экспериментальный гидросамолет Р-1 с взлетной массой 20 000 кг, с тремя членами экипажа показал высокие летно-технические данные: скорость полета у воды - 760 км/ч, скорость полета на высоте 7 км - 800 км/ч, потолок - 11 500 м и дальность полета до 2000 км. Отработка в процессе летных испытаний этого самолета вопросов гидродинамики на больших взлетно-посадочных скоростях и аэродинамики на околозвуковых скоростях полета позволила в дальнейшем разработать целое семейство летающих лодок с турбореактивными и турбовинтовыми двигателями.
Следует отметить, что отечественные реактивные двигатели перечисленных самолетов как по конструктивным схемам, так и по развиваемым тягам не имели себе равных среди зарубежных двигателей.