Летательные аппараты легче воздуха

Аэростат – летательный аппарат легче воздуха. Известно что всякое тело погруженное в жидкость или газ испытывает действие выталкивающей силы Архимеда направленной вверх.

Первый полет аэростата был совершен в 1783 году в Париже на аэростате который создали братья Монгальфье. Этот аэростат был заполнен нагретым воздухом и полет продлился около 25 минут.

Различают аэростаты – неуправляемые и управляемые, которые обычно называют Дерижаблями.

Неуправляемые аэростаты в свою очередь делятся на свободные и привязанные.

Аэростат представляет собой сферическую оболочку из прорезиненной хлопчатобумажной ткани к которой привязываются стропы к которым крепятся гондолы для размещения в них экипажа.

Герметическим гондолам придают шарообразную форму. В гондоле размещается экипаж, пассажиры, приборы, необходимые запасы и оборудование. К гондоле крепятся гайдроф канат с якорем предназначенным для торможения аэростата при посадке. Под гондолой или на её бортах размещают балласт (как правило песок в мешках). В верхней части оболочки предусмотрен клапан для выпуска газа. Для управления клапоном служит веревка конец которой находится в гондоле.

В нижней части оболочки расположен патрубок для заполнения аэростата газом и свободного выхода из мешков его при нагревании оболочки аэростата в полете. Этим устраняется повышение давления в оболочке. Верхней части обшивки пришиваются клепки к которым крепятся поясные веревки удерживающие аэростат на земле перед полетом.

Свободные аэростаты перемещаются в воздухе под действием набегающих воздушных потоков и управлять ими можно только в вертикальном направлении то есть изменять высоту полета.

Для подъема аэростат облегчают то есть выбрасывают часть балласта.

Для снижения аэростата открывают клапан и выпускают часть газов в атмосферу. В результате чего подьемная сила уменьшается и аэростат теряет высоту.

Свободные аэростаты широко применяются в настоящее время. Для научных исследовании атмосферы и испытанием различного исследовательского оборудования и спортивных целей.

К свободным аэростатам относятся не большие баллоны-зонды, шары- пилоты и радио- зонды применяемые для метеорологических измерении и поднимающихся на большую высоту. Оболочки таких аэростатов изготавливают как правило из искусственного прозрачного материала.

Привязные аэростаты используют также для метеорологических наблюдении и при военных действиях для корректировки артиллерийского огня. Защиты городов, военных и промышленных объектов от налетов вражеских самолетов.

Подъем и спуск аэростата такого типа осуществляется лебедками.

Дирижабль – управляемый аэростат который состоит из корпуса, оперения и гондолы.

Корпус имеет удлиненную форму с тупой носовой частью и заостренной кормой для того чтобы получить минимальное лобовое сопротивление.

Оперение состоит из горизонтального (стабилизатор), неподвижных частей, и из подвижных, и горизонтального (руль высоты), вертикальных рулей направления

Гондола (одна или несколько) служат для размещения экипажа, пассажиров, двигателей и оборудования.

Дирижабли бывают мягкие, полужесткие и жесткие. У мягких обычно объем от 1000 до 7000 кубических метров. Матерчатый корпус служит и оболочкой для газа. К корпусу с помощью строп подвешена гондола с силовой установкой. Оболочка дирижабля изготавливается из прочной прорезиненной ткани. Внутри оболочки размещен баллонет из двухслойной прорезиненной материи прикрепленной к корпусу (оболочке).

Баллонет служит для сохранения постоянной подъемной силы и формы оболочки дирижабля, и поэтому в нем всегда поддерживается избыточное давление.

При подъеме на высоту или при нагревании газа часть воздуха из баллонета удаляется, а при уменьшении давления воздух в баллонет нагнетается с помощью вентилятора.

Под гондолой расположены два воздушных арматизатора смягчающих удар при приземлении.

Для удержания дирижабля на старте и при посадки служат специальные лебедки (поясные веревки).

Основы аэродинамики.

Аэродинамические трубы.

Аэродинамика это наука изучающая законы движения воздуха и взаимодействия воздушного потока с находящимися в нем телами. Аэродинамика как самостоятельная наука начала развиваться в конце 19 столетия. Долгое время она была лишь специальным разделом физики.

Развитие аэродинамики шло по двум основным направлениям (теоретическому и экспериментальному).

Теоретическая аэродинамика находит решения путем теоретического анализа происходящей ситуации. Решения при этом большинства практических задач получаются приблизительными.

Экспериментальная аэродинамика изучает сущность тех же явлении опытным путем и определяет значение аэродинамических сил при испытании моделей летательных аппаратов.

Аэродинамические эксперименты проводят главным образом в аэродинамических трубах где можно создать искусственный регулируемый поток воздуха и при расчетах пользуется законом обращения движения. В соответствии с которым сила действующая на тело движущиеся со скоростью равна силе действующей на то же тело закрепленное неподвижно и обдуваемое потоком воздуха с такой же скоростью.

Исследуемое тело (модель) устанавливается в потоке и крепится не подвижно. Для моделирования движения необходимо в аэродинамической трубе создать равномерный поток воздуха имеющий одинаковую плотность и температуру.

В аэродинамических трубах определяют силы действующие при полете на летательный аппарат находят оптимальные формы последних и исследуют устойчивость и управляемость.

Аэродинамические трубы разделяют на два вида:

1. Прямого действия.

2. замкнутые.

В аэродинамической трубе прямого действия вентилятор приводимый в действие электродвигателями втягивает воздух в трубу и прогоняет его через рабочую часть где устанавливается испытуемая модель. Далее воздух выбрасывается наружу. Перед рабочей частью устанавливается решетка служащая для спрямления воздушного потока обтекающего испытуемое тело. Вентилятор в данном случае устанавливается в выходной части трубы.

Аэродинамические трубы прямого действия отличаются простотой конструкции в аэродинамических трубах замкнутого типа входная и выходная части соединены между собой. Такие трубы более экономичны так как энергия затраченная вентилятором для создания потока воздуха частично используется повторно. Сужающееся сопло предназначено для получения потока воздуха с заданными по сечению характеристиками скоростью, плотностью и температурой.

Расширяющийся диффузор уменьшает скорость а соответственно повышает давление струи вследствие чего экономится энергия затраченная на привод вентилятора.

Вентилятор с электродвигателем служит для разгона воздуха и в дальнейшем компенсирует потери энергии потока. Направляющие лопатки уменьшают потери энергии воздуха и предотвращают появление вихрей при поворотах потока. Радиатор обеспечивает постоянную температуру воздуха.

Аэродинамические трубы предназначены для исследовании в области, до звуковых и сверхзвуковых скоростей. Схемы до звуковых и сверхзвуковых в общих чертах одинаковы. Для получения сверхзвуковой скорости рабочую часть трубы выполняют в виде сопла Ловаля которая представляет собой сначала сужающийся, а затем расширяющийся канал.

В сужающиеся части скорость потока воздуха возрастает и в наиболее узкой части достигает скорости звука, а сужающее части канала скорость становится сверхзвуковой.

Каждому значению сверхзвуковой скорости отвечает определенный контур крыла, поэтому в сверхзвуковых аэродинамичаских трубах применяют сопло с изменяющимися (управляемыми) контурами или сменными с различными контурами. Для изменения сил моментов действующих на испытуемое тело в аэродинамических трубах применяют аэродинамические весы для определения действующих сил широко используются способ измерения давления на поверхности модули с помощью специальных отверстий соединенных с манометрами. Помимо аэродинамических труб для аэродинамических исследований применяют «летающие лаборатории» представляющие собой самолеты специально продуманные для данной цели. Эксперименты в летающих лабораториях отличаются высокой точностью результатов так как они выполняются в реальных условиях полета.

Дата добавления: 2014-01-07