Үлкен ұшақтар - Large aircraft
Үлкен ұшақтар үлкен және / немесе ауыр жүкті алыс қашықтыққа тасымалдауға рұқсат беру. Ұшақ дизайнын ұлғайту сонымен қатар жанармайдың жалпы тиімділігін жақсарта алады адам-сағат Берілген жүкті тасымалдау үшін, ал жеңіл жүктерді тасымалдау немесе жолаушыларға жүруге мүмкіндік беру үшін көбірек орын бар. Алайда, әуе кемесі көлемінің ұлғаюына байланысты олар кішігірім типтерде емес, маңызды дизайн мәселелерін тудырады. Олар құрылымдық тиімділікті, ұшуды басқарудың реакциясы мен сенімді және үнемді қондырғыдағы жеткілікті қуатты қамтиды.
Ірі ұшақтарға мамандандырылған жерүсті қондырғылары қажет, ал кейбір елдерде олар үшін арнайы реттеуші орталар бар.
Алып дирижабльдер 1930 жж., 2016 жылғы жағдай бойынша ең үлкен ұшақ болып қалады, ал Хьюз Н-4 1947 жылғы «шырша қазы» кез-келген қозғалмайтын типтегі ең үлкен қанаттардың кеңдігіне ие болды. The Гибридті әуе көлігі Airlander 10 гибридті дирижабль - бүгінде ең үлкен ұшатын ұшақ.
Сипаттамалары
Пайдалы жүктеме кеңістігі
Ұшақтың көтеру қабілеті қанат өлшеміне және оның «жүктелуіне», қанат көтере алатын аудан бірлігіне келетін салмаққа байланысты. Технологияның белгілі бір деңгейі үшін жүктеме азды-көпті тұрақты болады. Осылайша, әуе кемесінің көлемі ұлғайған сайын көтеру қабілеті жер бетіне қарай ұлғаяды. Берілген аэродинамикалық форма үшін аудан өз кезегінде қанат аралықтарының квадратына ұлғаяды. Егер құрылымдық тиімділікті сақтауға болатын болса, онда корпустың құрылымдық салмағы оның бетінің ауданы мен аралықтың квадратына байланысты артады. Бірақ ішкі көлем аралық текшесіне қарай өседі.
Мысалы, егер өлшемдер екі еселенсе, онда ауданы мен көтеру қабілеті 2 × 2 = 4 есе өседі, ал көлемі 2 × 2 × 2 = 8 есе артады.
Жолаушылар ұшағы үшін оның көлемінің екі еселенуі бір жолаушыға арналған салонның екі еселенген кеңістігін береді. Сонымен қатар, көлік үшін бұл кеңістіктің екі есеге дейін көлемін жеңіл, бірақ жеңіл жүктерге сыйғызуға мүмкіндік береді. Осылайша, үлкен ұшақтар кішігірім түрлеріне қарағанда ыңғайлы және пайдалану жағынан икемді.
Құрылым
Үлкен қанат үлкен күштерді көтергенімен, ол да қалың. Қанаттағы негізгі шпат анға жуықтайды I-сәуле, оның тереңдігі қанаттың қалыңдығына тең. Берілген жалпы жүктеме үшін пучкадағы күштер оның тереңдігінің квадратымен азаяды. Егер қанат аралықта екі еселенсе, ол қалыңдықта да екі еселенеді. Бұл шпандағы күштерді 2 х 2 = 4 есе азайтады, бұл жалпы жүктеменің төрт есе өсуіне мүмкіндік береді. Бұл үлкен қанат аймағындағы көтерілген көтергішке дәл сәйкес келеді.
Бұл дегеніміз, үлкен ұшақтың металл бөлшектері кішігірім ұшақтарға қарағанда қалың немесе ауыр болмауы керек. Алайда, бұл бөлшектер төрт есе ауыр ауданды қамтуы керек, өйткені олар ұшақты төрт есе ауырлатады. Бұл қайтадан жүктің салмағының артуымен дәл сәйкес келеді, сондықтан ұшақтың қаншалықты үлкен (немесе кіші) жасалуы мүмкін болатынына шек жоқ.
Үлкен ұшақтар әлі күнге дейін дизайнға қиындық тудырады. Құрылымдық элементтер қалың болмауы мүмкін, бірақ олардың ұзындығы екі есе ұзын, сондықтан қаттылық проблемаға айналады, сондықтан дизайн қатысы бар қаттылықты қамтамасыз ету үшін бейімделуі керек. Бұған әдетте құрылымдық мүшелерді ұялы ету арқылы қол жеткізіледі. Мысалы, кішігірім ұшақтағы қанат шпаны шын мәнінде қарапайым көлденең қимасы бар I-сәуле болуы мүмкін, бірақ үлкенірек дизайнда арқалықтың немесе «тордың» тік бөлігі ферманың ашық торы ретінде салынады үшбұрышты құрылымда
Ұшуды басқару
Эйлерон сияқты ұшуды басқарудың тиімділігі, негізінен оның ауданына және ұшақтың центрінен қашықтығына байланысты болады рычаг. Егер қанаттардың аралықтары екі еселенсе, онда аймақ төрт есе артады, иінтірек қолдары екі еселенеді, бұл эйлеронды 8 есе тиімді етеді.
Ұшақ төрт есе ауыр, ал салмағы орта есеппен екі есе асып кетсе, қанат ұшының бірдей үдеуіне жету үшін 8 есе күш қажет.
Бұлар тепе-теңдікті сақтайды, сондықтан үлкен әуе кемесінде эквиваленттік аэрондар қанаттардың ұшын кіші ұшақтармен бірдей жылдамдықпен жоғары немесе төмен жылдамдатады. Бірақ қанатта екі аралықта ұшақ қатынасының бірдей өзгеруіне қол жеткізу үшін ұш екі есе алыс жүруі керек. Бұл ұзақ уақытты алады, сондықтан үлкен ұшақ баламалы кішігірім ұшақтарға қарағанда баяу басқарады.
Сияқты өте үлкен түрлерде Airbus A380, кәдімгі эйлерондардың өзі жеткіліксіз, ал төмен көтерілетін қанаттың көтерілуін азайту және орамның жылдамдығын практикалық және қауіпсіз деңгейге дейін көтеру үшін қосымша көтергіш спойлерлер қолданылады.
Осындай мәселелер лифт пен қадамды басқаруда пайда болады. Тиісті бақылау реакциясын қамтамасыз ететін қосымша жобалық шараларсыз, ұшу жолына соңғы минутта түзету енгізу кез-келген әрекет тым кеш болып, қонуды тоқтатып, ұшып өтуді қиын және қауіпті етеді.
Қозғалтқыштар
Ұшақтағы қозғалтқыштардың саны оның сенімділігі мен қауіпсіздігіне әсер етеді. Қозғалтқыштар неғұрлым көп болса, соғұрлым бір қозғалтқыш істен шықса, соғұрлым қауіпсіз болады. Екінші жағынан, қозғалтқыштар неғұрлым көп болса, соғұрлым бір немесе бірнешеуінің істен шығуы ықтимал және бортинженерге жүктеме соғұрлым көп болады. Қазіргі уақытта іс жүзінде екі қозғалтқышқа басымдық беріледі, тіпті өте үлкен кең кузовты ұшақтар тек екі қозғалтқышы бар. Төрт қауіпсіздік үшін де, шығындар үшін де шектеулер ретінде қабылданады.
Бірнеше әскери түрлерге тыйым салу, бірде-бір үлкен ұшақтың төрт қозғалтқышы болған емес. Ұшақ үлкейген сайын үлкенірек қозғалтқыштарды жобалау қажет болады.
Желдеткіш пышақтың ауа жылдамдығы зақымды және шулы толқындарды болдырмау үшін дыбыс жылдамдығынан төмен ұсталуы керек. Бұл ұштың максималды жылдамдығы айналу жылдамдығына шек қояды. Берілген айналу жылдамдығы үшін үлкен желдеткіштің ұшы жылдам жүреді. Сондықтан үлкен қозғалтқыштың жоғары жылдамдығын ұстап тұру үшін желдеткіш баяу айналуы керек. Желдеткішті турбина сол біліктің жетегінен шығарады, сондықтан турбина жүздері де жай айналады.
Операциялар
Іс жүзінде, аз ұшу аппараттарына тән жедел үнемдеу олардың көлемін сақтай алатын үлкен типтерді маршруттарда үнемді етеді.
Алайда, ұшу-қону жолақтары, жүк көтергіш қондырғылар мен ангарлар сияқты жер үсті құрылыстарын еңсеру үшін оларды үлкейту керек, және бұл шығындар төменгі пайдалану шығындарымен өтелуі керек. Кейбір әуежайлардағы шектеулі ені практикалық әуе кемесінде қанаттардың аралықтарын шектейді.
Нормативтік анықтамалар
Әуе қозғалысын реттеу кезінде билік белгілі бір мөлшерден жоғары түрлерге қосымша ережелер мен шектеулер қояды.
Американдық Федералды авиациялық әкімшілік үлкен ұшақты 12,500 фунттан (5,7 тонна) асатын кез-келген ұшақ ретінде анықтайды сертификатталған ұшудың максималды салмағы.[1]
The Еуропалық авиациялық қауіпсіздік агенттігі (EASA) үлкен ұшақты не «максималды ұшу массасы 5700 килограмнан (12600 фунт) жоғары ұшақ немесе көп моторлы тікұшақ» деп анықтайды.[2]
Тарих
Алғашқы практикалық ұшақтар спорт және әскери бақылау үшін пайдаланылған әуе шарлары болды. 1901 жылы алып әуе шар Преусен (Пруссия) 8400 текше метр (300.000 куб фут) 9155 метр биіктікке көтерілді (30.036 фут). Алғашқы дирижабльдер қозғалтқышы ілінген ұзартылған шарлардан гөрі аз болды. Бұл қолөнер мөлшері шектеулі болды, өйткені олардың денелері қатты емес еді және оларды ұзақ жасау мүмкін болмады. Неміс Граф Фердинанд фон Цеппелин қатты қаңқа әлдеқайда үлкен көлемді көтере алатынын түсінді және 1900 ж Luftschiff Zeppelin 1 11,300 текше метр (400,000 текше фут) және 128 метр (420 фут) ұзындық қысқа уақытқа ауаға шықты.[3]
Алғашқы тіркелген ұшақтар негізінен бір моторлы болған. Орыс болған кезде Игорь Сикорский оның құрастырған және ұшқан Илья Муромец 1913 жылы ол алғашқы төрт моторлы ұшақ болып қана қоймай, қанатының ұзындығы 29,8 метрді (98 фут) және жүк салмағы 4600 килограммды (10 100 фунт) осы уақытқа дейін ең ауыр және ең ауыр болды. Салыстыру арқылы LZ 18 сол жылы ұшқан дирижабль 158 метр (518 фут) болды (конверттің сыйымдылығы 270 000 м)3 (9 500 000 куб фут)) және бос салмағы 20 тонна.
The Бердмор икемсіз 1928 ж. (48,01 м) қанатының ұзындығы 157 фут 6 және барлық салмағы 37 000 фунт болды. Алайда мұндай ауыр ұшақ үшін ол жетіспеді. Ол өз уақытына құрылымдық жағынан жетілдірілген, металлдан жасалынған теріден жасалған.[4] The Дорниер До Х ең үлкен, ең ауыр және күшті болды ұшатын қайық әлемде 1929 жылы ұшқан кезде, 48 м (157 фут 6 дюйм) ұзақтығы және ұшудың ең жоғары салмағы 56000 кг (123,459 фунт) болды.
Екі дүниежүзілік соғыс арасындағы жылдарда тек Кеңес Одағы Туполев ANT-20 Максим Горки 1934 жылғы ұшақ 63,00 м (206 фут 9 дюйм) аралықта үлкен болды, бірақ ең жоғары ұшу салмағы 53 м тонна болғанда ол Do X's 56 тн сияқты ауыр болған жоқ.
Осы уақытқа дейін жасалған ең үлкен дирижабль - бұл Zeppelin LZ 129 «Хинденбург». 1936 жылы алғаш рет ұшқан Гинденбургтің көлемі 200 000 текше метр (7 100 000 куб фут) және ұзындығы 245 метр (804 фут) болды. Оның жолаушылар мен жүктің жиынтық жүктемесі 19000 килограммды (42000 фунт) құрады. Гинденбургтің апатты жағдайынан кейін осы уақытқа дейін осындай дирижабльдер жасалынған жоқ.
Ол кезде үлкен ұшақтар, әсіресе алыс қашықтыққа ұшатын қайықтар - ол ауқымы жағынан Илья Муромецтен асып түсті. Содан кейін, Екінші дүниежүзілік соғыс кезінде Америка дайындалған қону белдеуі жоқ базалардан жұмыс істей алатын ірі транс-Тынық мұхиты жүк тасымалдаушысына қойылатын талапты алдын-ала білді. Алып Hughes H-4 Hercules ұшатын қайық ағаштан жасалып, оған «шырша қазы» атауын берді. 1947 жылы қысқа ұшқанда 97,82 метр (320 фут 11 дюйм) қанаты оны ең үлкен ұшаққа айналдырды, және ол ешқашан теңестірілмеген. Бұл 8 қажет Пратт және Уитни R-4360 Оны ауаға шығару үшін негізгі радиалды қозғалтқыштар. Ол кезде қону құралы ұзақ қашықтыққа ұшуды қабылдады, ал H-4 - судан 100 фут қашықтықта бір мильдік рейсті өткізген - енді ешқашан ұшқан жоқ. Ол бүгінде мұражай ретінде сақталған.
Екінші дүниежүзілік соғыс басталған кезде, Барнс Уоллис 10 тонна бомбаны алып жүру үшін 50 тонна «Жеңіс бомбасын» ұсынды, бірақ оның қолданылуы шектеулі болғандықтан, әуе министрлігі оны арзандатты. Соғыс өрбіген сайын британдықтар өте үлкен бомбардировщиктердің жобаларын ойластырды (75 тоннадан 25 тоннаға дейін және алты немесе одан да көп қозғалтқыштармен), бірақ оларды қолданысқа енгізу үшін уақытты, бомба жүктемесін, қорғаныс қаруы мен қашықтықты теңдестірудің қиындығын ескерді, және кез-келген артықшылықтардан гөрі қолданыстағы дизайндардың жетістігі (мысалы, Авро Ланкастер). Соғыстан кейінгі үлкен авиациядағы кейбір жұмыстар Бристоль Брабазон 70 метрлік қанаттарының ұзындығы 130 тонналық лайнер, бұл 100 жолаушыға кеме тәрізді кеңістік пен жайлылық деңгейін берген болар еді.[5]
Келуімен реактивті жас, лайнерлер көлемін ұлғайта берді. Кең денелі типтер енгізілді, ал 1970 ж Boeing 747 «Jumbo jet» қызметке кірді. Мұнда жолаушыларға көбірек орналастыруды қамтамасыз ету үшін қысқа екінші, жоғарғы палуба ұсынылды. 747 нұсқалары отыз жылдан астам уақыт бойы ұшқан ең ірі әуе лайнерлері болып қалды, кейбіреулері «созылған» жоғарғы палубамен келгенге дейін Airbus A380 2007 жылы толық ұзындықтағы жоғарғы палубамен ұсынылған серия. Екі жол да жетілдіріліп отырады, олардың үлкен нұсқалары енгізілуде. Қазіргі уақытта ең үлкені (2014 ж.) А380-800, 853 адамға дейін сыяды.
Ұшақпен әуеге көтеру үшін «Буран» ғарыш кемесі, 1988 жылы Кеңес Одағы табанын енгізді Антонов Ан-225 Мрия (Арман). Бірге (ұшудың максималды салмағы 640 тоннадан (1,410,000 фунт) және қанатының ұзындығы 88,4 метрді (290 фут) құрайтын әлемдегі ең үлкен ұшақ болған және сол күйінде қалады. Буран рейстері аяқталғаннан бері Мрия ауыр көлік ретінде қызмет етіп келеді.
Бүгінде (2014 ж.) Ұшатын кез-келген типтегі ең үлкен ұшақ - бұл Гибридті әуе көлігі Airlander 10 гибридті дирижабль, ішкі сыйымдылығы 38000 текше метр және ұзындығы 91 м.[6][7]
Ең үлкен ұшақтардың тізімдері
Бұл тізімдер қолөнердің әр түрі үшін әуе шарлары, дирижабль, ұшақ, роторкрафика бойынша тарихи прогрессияны көрсетеді. Гибридтер конверттің ұзындығы, қанаттарының кеңдігі немесе ротордың диаметрі болсын, ең үлкен компонент бойынша тізімделеді.
Ең үлкен шарлар
| Түрі | Ел | Күні | Рөлі | Күй | Сипаттама |
|---|---|---|---|---|---|
| Преусен («Пруссия») | Германия | 1901 | Тәжірибелік | Прототип | Көлемі 8,400 куб м (300,000 куб фут).[3] |
Ең үлкен дирижабльдер
| Түрі | Ел | Күні | Рөлі | Күй | Сипаттама |
|---|---|---|---|---|---|
| Zeppelin LZ 1 | Германия | 1900 | Тәжірибелік | Прототип | Ұзындығы 128 м (420 фут), көлемі 11 300 текше метр (400,000 куб фут) [3] |
| R38 (АҚШ атауы ZR-2) | Біріккен Корольдігі | 1921 | Әскери | Ұзындығы: 211,8 м (695 фут) Көлемі 2,724,000 кг[8] АҚШ Әскери-теңіз күштері үшін салынған | |
| R100 | Біріккен Корольдігі | 1929 | Жолаушылар көлігі | Тәжірибелік | Ұзындығы 216,1 м (709 фут), көлемі 193 970 текше метр (5,156,000 куб фут)[9] |
| R101 | Біріккен Корольдігі | 1930 | Жолаушылар көлігі | Тәжірибелік | Ұзындығы 236,83 м (777 фут), көлемі 155,992 текше метр (5,508,800 фут фут) R100-ден алғашқы салынған кезде ұзын, бірақ көлемі аз: 1930 жылы ұзартылғаннан кейін үлкен және үлкен көлем[9] |
| USS Акрон | АҚШ | 1931 | Әуе кемесі | Операциялық | Ұзындығы 239,27 м (785 фут), көлемі 193 970 текше метр (6,850,000 куб фут).[10] |
| LZ 129 Хинденбург | Германия | 1936 | Жолаушылар көлігі | Операциялық | Ұзындығы 245 м (804 фут), көлемі 200,000 текше метр (7 100,000 фут фут), максималды пайдалы жүктеме (жолаушылар мен жүк құрамы) 19,000 кг (42,000 фунт).[3] |
Ең үлкен ұшақтар
| Түрі | Ел | Күні | Рөлі | Күй | Сипаттама |
|---|---|---|---|---|---|
| Сикорский Илья Муромец | Ресей | 1913 | Бомбалаушы / көлік | Өндіріс | Аралық 29,8 м (98 фут), ең көп салмағы 4600 кг (10 100 фунт).[дәйексөз қажет ] |
| Цеппелин-Штаакен В.Г.О. Мен | Германия | 1915 | Бомбер | Прототип | Аралық 42,2 м (138 фут 6 дюйм), жүктің ең көп салмағы 9520 кг (20,944 фунт).[11] |
| Тарант Табор | Британия | 1919 | Бомбер | Прототип | Ұзындығы 40,02 м (131 фут 3 дюйм), ең көп салмағы 20,305 кг (44,672 фунт). |
| Дорниер До Х | Германия | 1929 | Көлік ұшатын қайық | Операциялық (3 салынған) | Максималды ұшу салмағы 51,900 кг (114,400 фунт) қанаттарының ұзындығы 40,05 м. (131 фут 4 дюйм) ұзындығы 48 м (157 фут 5 дюйм)[12] |
| Туполев ANT-20 Максим Горки | КСРО | 1934 | Көлік | Операциялық (2 салынған) | Ұзақтығы 63 м (206,7 фут), ұшудың максималды салмағы 53 т.[дәйексөз қажет ] |
| Boeing B-29 Superfortress | АҚШ | 1942 | Бомбер | Өндіріс | Ең үлкен ұшақтар. Ең ауыр ұшақ.[дәйексөз қажет ] |
| 390 | Германия | 1943 | көлік / бомбалаушы | Прототиптер | Ұшу кезінде салмағы 34 тонна (38 тонна) болған кезде сыналған[13] Ең ауыр ұшақ.[дәйексөз қажет ] |
| 238 | Германия | 1944 | Ең үлкен ұшақтар.[дәйексөз қажет ] | ||
| Convair B-36 бітімгершісі | АҚШ | 1946 | Ең үлкен ұшақтар.[дәйексөз қажет ] | ||
| Hughes H-4 Hercules | АҚШ | 1947 | Көлік | Прототип | 97,82 м (320 фут 11 дюйм) аралық.[14] |
| Экраноплан К.М. | КСРО | 1966 | Тәжірибелік | Прототип | Ұзындығы 37,6 м, ұзындығы 92 м, ұшудың максималды салмағы 544 тонна. |
| Антонов Ан-225 Мрия (арман) | КСРО | 1988 | Көлік | Операциялық | 1 мысал. Ұзындығы 84 м (276 фут), макс. жүк салмағы 600,000 кг (1,320,000 фунт).[14] |
Ең үлкен роторотехника
| Түрі | Ел | Күні | Рөлі | Күй | Сипаттама |
|---|---|---|---|---|---|
| Хьюз XH-17 | АҚШ | 1952 | Ротор диа. 129 фут.[дәйексөз қажет ] | ||
| Фэйи Ротодайн | Біріккен Корольдігі | 1957 | Ұшақ | Прототип | Ең үлкен құрамды гироплан, 40 жолаушы сыйымдылығы.[дәйексөз қажет ] |
| Mil V-12 немесе Ми-12 | КСРО | 1968 | 2 х 114 футтық роторлар, максималды ұшу салмағы 105 т.[дәйексөз қажет ] |
Сондай-ақ қараңыз
Пайдаланылған әдебиеттер
- ^ Schoolcraft, Дон, FAA анықтамаларыsic] L әрпімен, Авиациялық қауіпсіздік бюросы
- ^ EASA туралы ереже - 2042/2003 ережелерін енгізу, 31.02.2012 ж., 4-бет, 1-нұсқа.[1] (2014 жылдың 20 мамырында алынды)
- ^ а б c г. Эге, Л ,; «Шарлар мен дирижабльдер», Бландфорд (1973).
- ^ Халықаралық әуесқой әуе компаниясы Наурыз, 1974, б.145.
- ^ Түйме Құпия жобалар 1935–1950 жж Midland Publishing p128
- ^ «Дирижабльдер - HAV 304». www.airshipmarket.org. Әуе кемесі. Архивтелген түпнұсқа 2014 жылғы 7 сәуірде. Алынған 27 ақпан 2014.
- ^ Весткотт, Ричард (28 ақпан 2014), Ұлыбританияда әлемдегі ең ұзын ұшақтың тұсауы кесілді, BBC News
- ^ «R38 / ZR2». Дирижабль мұрасы сенімі. Алынған 14 желтоқсан 2012.
- ^ а б Робинсон, Дуглас Х. Аспандағы алыптар Фулис (1973), с.342 ISBN 0-85429-145-8
- ^ Робинсон, Дуглас Х. Аспандағы алыптар Фулис (1973), с.343 ISBN 0-85429-145-8
- ^ Сұр, Петр; Тетфорд, Оуэн (1962). Бірінші дүниежүзілік соғыс кезіндегі неміс авиациясы. Лондон: Путнам. б.588.
- ^ «Dornier Do.X». Ұшу: 233–4. 21 ақпан 1930.
- ^ Kössler және Ott, Die Großen Dessauer: Junkers Ju 89, 90, 290, 390. Die Geschichte einer Flugzeugfamilie Берлин: Авиатик-Верлаг, 1993 ж. ISBN 3-925505-25-3.
- ^ а б Винчестер, Дж. (Ред.); «Авиациялық деректер: Ұшақ ұғымы», Grange (2005).