Двигатель самолет мотор воздух одним словом: «Авиадвигатель» — смесь воздуха с электричеством и углеводородами

Чистая силаКак работают прямоточные двигатели?

Чистая сила

    Сегодняшние системы
вывода грузов в космос имеют общую проблему: для каждого килограмма
полезной нагрузки нужно везти с собой многократное количество топлива,
чтобы груз вообще мог набрать орбитальную скорость. Например, 85% от
750 тонн стартовой массы ракеты-носителя «Ариан-5» составляет масса
топлива твердотопливных бустеров и работающей на жидком водороде и
кислороде главной ступени. Каждый килограмм, сэкономленный на
топливе, приводит к увеличению КПД носителя.

Давление и температура воздуха во впускном тракте зависит не только от скорости полета, но и от плотности воздуха, т.е. от высоты полета. Из требований необходимой для рабочего процесса степени сжатия и конструктивных ограничений планера и деталей двигателя по температуре и давлению получается т.н. зона работы воздушный двигателей, в рамках которой находятся все возможные концепции прямоточных двигателей.

    Было бы идеально, если бы при
пролете носителя через атмосферу использовался бы содержащийся в ней
кислород. Но традиционные турбореактивные двигатели (ТРД),
используемые на большинстве авиалайнеров и боевых самолетов, могут по
конструктивным причинам применяться только до скорости Маch
3.

    Здесь начинается рабочая область т.н. прямоточных двигателей,
которые можно применять до высоких гиперзвуковых скоростей, т.е. выше Mach
5. Помимо космического транспорта, эти двигатели могут применяться и
в перспективных высокоскоростных самолетах. Они сочетают увеличенную
дальность полета с низким весом и компактностью
конструкции.


   Уже с 50-х годов ведутся
исследования над прямоточными двигателями (ПТД).  Так в 1957 году
впервые взлетел французский экспериментальный самолет Nord Griffon II с
комбинированной силовой установкой, состоящей из ПТД и обычного ТРД. 
До завершения исследовательской программы в 1959 году этот самолет
совершил около 200 полетов и при этом поставил мировой рекорд скорости в
Mach 2,19.  Кроме того, ПТД устанавливались в прошлом на различных
ракетах «воздух-земля» и «земля-воздух» — в комбинации с ракетными
двигателями. Но только с развитием технологий жаростойких материалов и под
давлением необходимости создания более мощных и экономичных космических
носителей прямоточные двигатели попали сегодня снова в центр внимания
интенсивных исследовательских
работ.

    В принципе прямоточный двигатель является использующим
атмосферный воздух устройством без движущихся частей. При высоких скоростях
полета воздух так сильно сжимается во входной части двигателя, что отпадает
потребность в компрессоре, как в ТРД. Это является главным отличием ПТД от
обычных ТРД, которые по существу состоят из пяти компонент: входной тракт,
компрессор, камера сгорания, турбина и сопло.

     В обычных реактивных двигателях тяга создается в трех
стадиях работы: входной тракт (под действием набегающего воздуха) и компрессор
сжимают воздух, затем в камере сгорания ему придается доп. энергия путем
сжигания горючего. В турбине и сопле раскаленные газы расширяются , причем
внутренняя энергия газов преобразуется в кинетическую и, таким образом, в тягу
двигателя. Однако при увеличении скорости полета качества ТРД ухудшаются. Это
можно продемонстрировать т.н. топливноспецифическим импульсом (ТСИ). Это
термодинамическая величина описывает тягу, созданную единицей массы топлива.
Значение ТСИ резко падает с увеличением скорости. Другими словами: при больших
числах Mach для создания требуемой тяги требуется непропорционально большой
расход топлива. При Mach 3 и выше ТСИ прямоточного двигателя становится лучше,
чем у ТРД, у которого в этом виноват компрессор. Эта многоступенчатая компонента
с гребными и направляющими лопатками вызывает потери энергии, не принося большой
пользы на больших Mach-числах. Поскольку с ростом скорости растет и сжатие
набегающего воздуха во впускном тракте, то доля компрессора в суммарном сжатии
воздуха падает: при Mach 1 примерно 50%, при Mach 2 — около 15% и при Mach 3 —
менее 4%.

     Начиная с тройной скорости звука и выше достаточно
вызванного скоростным напором сжатия воздуха, чтобы рабочие процессы в двигателе
проходили устойчиво. Т.е. при высоких скоростях полета компрессор просто не
требуется. К этому следует добавить, что при таком скоростном напоре резко
повышается температура на впуске: при Mach 8 — от 3000 до 4000 градусов Кельвина
(2727 — 3727 град.С) в зависимости от высоты полета, при Mach 12 — около 8000К.

     Подобные температуры обычные компрессоры не выдержат,
т.к. их лопатки трудно охлаждать, а соответствующих жаропрочных материалов не
существует. Логический вывод: не использовать компрессор вовсе. Тогда не
понадобится и турбина, т.к. она нужна только для привода компрессора. Т.о.
получается очень простая конструкция прямоточного двигателя: входной диффузор,
камера сгорания и сопло.

    В традиционных ТРД в камере сгорания сгорает керосин при
относительно небольшой скорости потока воздуха в Mach 0,2. Это позволяет достичь
хорошего смешивания воздуха и впрыскиваемого керосина и соответственно высокого
КПД сгорания. Это преимущество желательно также использовать и в ПТД, тем более
что для дозвукового сжигания наработан очень большой опыт.

    При скоростях Mach 3-4 снижение скорости потока воздуха в
двигателе до дозвуковой для управляемого горения керосина еще не вызывает
проблем. Все выглядит гораздо сложнее при значительном увеличении скорости.
Высокая скорость набегающего потока воздуха должна быть снижена во впускном
диффузоре до умеренной в камере сгорания. Это связано с потерями энергии
(см.рисунок «Сжатие на сверхзвуке»), тем большими, чем больше скорость полета.
При этом ухудшается качество рабочего процесса в двигателе и его тяга
снижается.

Задачей впускного диффузора является снижение скорости потока и преобразование его кинетической энергии в увеличение давления с минимальными потерями. Снижение скорости на сверхзвуке достигают т.н. скачками давления. Так называют резкие изменения свойств газа. При этом резко повышаются давление, температура и плотность, в то время как скорость газа падает. Это сопровождается и потерей энергии, тем большей, чем сильнее скачки давления. Различают косые и более энергоемкие прямые скачки. Такие прямые скачки приводят к снижению скорости газа со сверхзвуковой до дозвуковой, в то время как косые скачки проходят на сверхзвуке. При этом более выгодно сжимать воздух несколькими слабыми косыми скачками, чем одним сильным. Если скорость потока должна быть дозвуковой, как при Ramjet или ТРД военного самолета, не обойтись без заключительного прямого скачка. Чтобы уменьшить его потери энергии, предварительно снижают скорость потока до небольшой звуковой косыми скачками сжатия. На Scramjet — впускных трактах прямой скачок давления вообще не нужен, т.к. сжатие воздуха в них происходит только за счет косых скачков. Т.н. «чисто внутреннее сжатие» имеет меньше потерь на скоростях выше Mach 4, в области скоростей между Mach 2,5 и 4 обычно применяют смешанное сжатие, при котором часть косых скачков давления вызывается еще перед самим впускным трактом с помощью конуса или клина.

   Начиная со скорости
примерно в Mach 6 более разумным становится сжигание горючего в
сверхзвуковом потоке, поскольку при этом ТСИ гораздо выше.
Хотя сверхзвуковое горение само по себе не так эффективно, чем дозвуковое,
но на впуске воздуха происходит меньше потерь. Прямоточные
двигатели с дозвуковым горением называют Ramjet, со сверхзвуковым
горением — Scramjet. Последние позвляют достичь скоростей до
Mach 20.

    Из разных скоростей воздушного потока в этих двух типах двигателей
следует и их конструктивное отличие. В впускном диффузоре Ramjet
скорость воздуха снижается до дозвуковой. Затем следует дозвуковой
диффузор — по существу, воздушный канал с увеличивающимся сечением, где
давление потока еще больше увеличивается и его скорость
снижается.

   
Сопло Ramjet-двигателя должно быть выполнено по принципу сопла
Лаваля, чтобы придать истекающим газам сверхзвуковую скорость.
Сопло Лаваля имеет часть со сходящимся сечением, в котором дозвуковый
поток истекающих из камеры сгорания газов разгоняется до звуковой скорости
(Mach 1). В последующей расширяющейся части сопла Лаваля
сверхзвуковой поток расширяется и еще более ускоряется.
Напротив, сопло Scramjet-двигателя, у которого на выходе камеры сгорания
поток газов уже имеет сверхзвуковую скорость, имеет только расширяющуюся
часть, с растущим сечением. Поскольку при сжигании в
сверхзвуке скорость газового потока падает, а давление растет — при
дозвуковом сжигании все точно наоборот -, то в Scramjet-двигателе между
впускным диффузором и камерой сгорания встраивают т.н. «изолятор», который
предотвращает проникновение повышенного при сверхзвуковом сгорании
давления газов из камеры сгорания во впускной диффузор. В противном
случае может произойти блокирование впускного тракта
противодавлением.

   
Кроме всего, в изоляторе
возникает «shock train»-феномен, состоящий из переменной
последовательности ударных волн сжатия и разрежения (т.н. скачков
сжатия).   Это происходит из-за взаимодействия ударных волн
сжатия и пограничного слоя у стенок изолятора и приводит к дальнейшему —
желаемому — повышению давления в потоке
воздуха.

   Как и в ракетных двигателях, для ПТД в качестве горючего предусмотрено применение водорода
вместо керосина. Причина лежит в гораздо более высокой плотности
энергии водорода. Килограмм такого топлива может выделить в
три раза больше энергии.  Недостатком водорода является низкая
плотность и следующий отсюда большой объем баков.

    В Scramjet-двигателе вследствие высоких скоростей — на
входе камеры сгорания Mach 2-3, на ее выходе Mach 1,2-1,6 — имеет место
очень плохое смешивание воздуха и топлива и процесс горения
малоэффективен. Поэтому камера сгорания должна иметь большую длину,
чтобы обеспечить хотя бы удовлетворительное смешивание.


    Существуют различные способы внесения топлива —
газообразного водорода — в сверхзвуковую камеру сгорания. В общем
можно различать (вертикальный) впрыск через отверстия в стенке камеры и
через помещенные в потоке инжекторы. Последние впрыскивают топливо
более-менее параллельно потоку воздуха. Поскольку скорости воздуха и
топлива различны, возникают турбулентности, ускоряющие смешивание в камере
сгорания. С помощью дополнительных завихрителей пытаются усилить эти
турбулентности и т.о. повысить эффективность смешивания. Но на
завихрения тратится энергия потока, и здесь необходимо находить
компромисс.

    Поэтому-то и вертикальный
впрыск, вызывающий сильные завихрения потока, не показал значительных
преимуществ. Хотя непосредственно возле стенки камеры и достигается
хорошее смешивание, топливо не проникает достаточно глубоко в объем
сгорания. При этом в области впрыска возникают волны сжатия и срывы
потока, что приводит к потерям давления. В общем, геометрия камеры
сгорания и элементов впрыска топлива, так же как и управление процессом
горения, является большой технической задачей при разработке и применении
ПТД.

    Чтобы еще более расширить область
применения ПТД, инженеры разработали концепции двухрежимных двигателей,
которые могут работать как в режиме Ramjet, так и в режиме Scramjet.
Т.о. двигатель может оптимально работать в очень широком диапазоне
скоростей. Многорежимность ПТД может достигаться либо камерой
сгорания переменной геометрии, либо впрыском топлива через разные дюзы в
зависимости от скорости потока.

    Естественно, ни Ramjet, ни Scramjet не могут эффективно работать
при скорости менее Mach 2-3. Если ЛА должен взлетать самостоятельно,
то необходимо комбинировать ПТД с какой-либо другой двигательной
системой. Поскольку у ПТД отсутствует компрессор, на входе в камеру
сгорания отсутствует необходимое давление воздуха, и двигатель на стоянке
не работает. Т.о. ясно, что не существует используемого воздух
двигателя, способного работать с места и до высоких
Mach-скоростей.

Но гиперзвуковой ЛА не
может стартовать со скоростью Mach 3, он должен иметь возможность
стартовать с места и проходить весь возможный диапазон скоростей.  Из
этого следует, что для его ускорения до такой скорости необходимо
использовать другие способы.

    При этом возможны два способа. При двухступенчатой
концепции (программа Зенгер, например) ЛА с ПТД выносится на нужную высоту
и скорость другим ЛА с обычным ТРД. При одноступенчатой конструкции
ЛА имеет комбинацию ПТД и ТРД, которые переключаются при скорости Mach
3.

    Для применения в космическом транспорте
большие надежды возлагают на т.н. Rocked-based Combined Cycle Engine
(RBCC). При этом комбинируют ПТД с ракетным двигателем (РД).
Для старта и разгона до рабочих скоростей Ramjet’а используется ракетный
двигатель. Затем, для разгона до скорости Mach 10-12 используется
только ПТД. С этого момента вновь включается РД в качестве
дополнительного, и начиная с Mach 20 ракетный двигатель в одиночку выводит
полезный груз на орбиту.

    Но прежде чем эта
концепция станет осуществимой, необходимо еще провести немало работ в
фундаментальной области Scramjet-технологии. На сегодняшний день еще
ни один ЛА не летал с Scramjet-двигателем. Но это дело недалекого
будущего.

    Летом 2000 года должен совершить
свой первый тестовый полет аппарат Х-43A фирмы NASA. В рамках
программы Hyper-X этого ведомства строятся три таких испытательных ЛА (ок.
4 метров длины) со встроенным Scramjet-двигателем. В следующие три
года они должны достичь скоростей в Mach 10.

    X-43A будет первым гиперзвуковым самолетом с Scramjet,
т.е. с прямоточным двигателем со сверхзвуковым горением.  Всего
строится три аппарата, которые должны достигнуть скоростей Mach 7 —
10.   Летательный аппарат не может взлетать самостоятельно и поэтому
будет выноситься самолетом B-52 NASA на высоту старта.
Ракета-носитель разгоняет X-43A до рабочих скоростей
Scramjet-двигателя.

Wolfgang Birkenstock

FLUG-REVUE, май 2000

Перевел Waldi по разрешению редакции

Почему авиастроительные корпорации делают одинаковые самолеты?

• Павел Аксенов
• Русская служба Би-би-си

19 июня 2017

Подпишитесь на нашу рассылку ”Контекст”: она поможет вам разобраться в событиях.

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Конструкторы нашли оптимальную форму для пассажирского самолета

Когда в очередной раз вы видите презентацию нового авиалайнера, не появляется ли у вас ощущение дежавю, не кажется ли вам, что каждый раз из ангара выкатывают самолет, который вы уже много раз видели раньше?

В понедельник открывается парижский авиасалон Ле Бурже, где будут представлены самые последние новинки авиационного рынка. 2017 год вообще богат на премьеры — только в мае в воздух впервые поднялись российский лайнер МС-21 и китайский С919, а Boeing 737MAX и А321NEO уже поступают к первым покупателям.

Но если стереть со всех этих самолетов опознавательные знаки, ливреи, отличите ли вы на летном поле один от другого? На фото в конце этого абзаца изображены Airbus A320 и Boeing 737. Сможете ли вы, не прибегая к помощи интернета, понять, какой где?

Подпись к фото,

Проверьте себя. На этом снимке — Airbus A320 и Boeing 737. Сможете отгадать, какой где? Ответ — в последнем абзаце текста

Мы привыкли к тому, что самолеты похожи друг на друга, однако, оказывается, так было не всегда. В первые десятилетия после Второй мировой войны — во время расцвета гражданской авиации — у каждого пассажирского самолета было свое «лицо».

1950-е годы, Caravelle, Ту-104, Boeing 707, Comet — каждый из них можно было узнать по неповторимому силуэту. В 1960-е и 70-е небо было тоже более пестрым: Ил-62, Boeing 727, Ту-154. Все они были легко отличимы друг от друга даже на большом расстоянии. Посмотрите, какими разными они были:

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Британский лайнер Comet — первый серийный реактивный пассажирский самолет

Автор фото, TASS/Belozerov

Подпись к фото,

Ту-104 — первый советский реактивный авиалайнер

Автор фото, Wikimedia/Garitzko

Подпись к фото,

У германского VFW 614 двигатели располагались над крыльями — наверное, самая причудливая модель за всю историю гражданской авиации

Автор фото, Hulton Archive

Подпись к фото,

DC-10 — еще один неповторимый силуэт в гражданской авиации

Автор фото, Anatoly Yegorov/TASS

Подпись к фото,

Ил-62 — советский дальнемагистральный лайнер совершенно не похож на своего американского конкурента Boeing 707

Автор фото, Hulton Archive

Подпись к фото,

Boeing 707 — «одноклассник» Ил-62

Так что же случилось? Все очень просто. Похоже, авиаконструкторы во всем мире нашли оптимальную форму самолета. В авиации не бывает дизайна ради красоты (ну разве чуть-чуть) — каждая мелочь имеет свое объяснение и обоснование.

Русская служба Би-би-си попросила авиационных экспертов, включая представителей крупнейших мировых авиастроительных корпораций Boeing и Airbus, объяснить особенности конструкции современных авиалайнеров.

Почему у самолета крылья снизу?

Начнем с крыльев. Когда у самолета они расположены внизу фюзеляжа, он называется «низкопланом». Абсолютное большинство пассажирских самолетов -низкопланы.

В компании Boeing нам объяснили, что причин этому сразу несколько. «Расположение крыла внизу (схема — низкоплан) позволяет сделать более короткие шасси (снизить вес), расположить двигатели под крылом достаточно близко к земле, более удобно скомпоновать пассажирский салон (центральная часть крыла проходит под полом пассажирской кабины), создает условия для безопасного покидания самолета в случае аварийной посадки на воду», — рассказали в американской компании.

Автор фото, Getty Images

Подпись к фото,

Низкорасположенное крыло более безопасно при аварийных посадках даже при полных топливных баках. В 2009 году А320 компании US Airways приводнился на реку Гудзон сразу после взлета. Все пассажиры и экипаж спаслись

Давайте чуть подробнее поговорим о безопасности. Центральная часть самолета — место, где крылья соединяются с фюзеляжем, — называется центроплан. Это самая прочная и самая тяжелая его часть. В ней же расположены и топливные баки. Если самолету придется совершать аварийную посадку, то, очевидно, лучше сидеть на самой прочной и тяжелой части, а не под ней, не правда ли? А если при этом самолет сядет на воду, то полупустые, или почти пустые топливные баки станут своего рода понтонами, которые будут поддерживать его на плаву.

Среди региональных и ближнемагистральных хватает высокопланов, у которых крылья находятся сверху. Есть совсем немного среднепланов, крылья которых соединяются с фюзеляжем в середине, и даже биплан — Ан-2, но это уже авиационная экзотика, хотя и весьма симпатичная.

Автор фото, AFP

Подпись к фото,

Ан-158 проще садиться на плохо подготовленные полосы

Схема «высокоплана» тоже имеет свои преимущества. Самолетам с пропеллерами удобней располагать их выше от земли, а реактивные высокопланы, такие как украинский Ан-158, могут приземляться на аэродромах с не очень хорошо подготовленной полосой, где есть опасность того, что пыль или мелкие камни могут попасть в двигатели.

Наконец, высокопланы чрезвычайно удобны для посадки и высадки — фюзеляж находится близко к земле, можно сойти на нее даже без трапа (особенно актуально как раз для плохо оборудованных аэродромов). Конструкторы транспортных самолетов от этой схемы в полном восторге — загружать такой самолет намного проще.

Почему у самолетов два реактивных двигателя, а не один, три или четыре?

Расцвет гражданской авиации пришелся на послевоенные годы, и некоторое время турбореактивные (без пропеллера) и турбовинтовые (с пропеллером) двигатели соперничали друг с другом.

Первые позволяли самолетам летать быстро, вторые — экономить топливо. Сегодня средне- и дальнемагистральные самолеты летают на турбовентиляторных реактивных двигателях, которые становятся все более экономичными, надежными и, что немаловажно, более тихими.

Тяжеловозы А380, А340 и B747 все еще используют по четыре двигателя (Россия планирует добавить к ним модернизированный Ил-96), до сих пор летают трехдвигательные DC-10 и Ту-154, но в мировой авиации давно наметилась тенденция делать пассажирские самолеты, даже большие и тяжелые, с двумя моторами.

Автор фото, Marina Lystseva/TASS

Подпись к фото,

Новейший российский лайнер МС-21 построен по схеме, ставшей классической

«Расход топлива, аэродинамическое сопротивление и вес силовой установки самолета с двумя мощными двигателями значительно меньше, чем у такого же самолета с тремя или четырьмя двигателями поменьше», — объяснили в Boeing.

Два — идеальное число двигателей авиалайнера. Оставлять один небезопасно — двигатели иногда отказывают в полете, а современный авиалайнер должен быть способен продолжить полет на одном.

Впрочем, есть еще «Мрия», у которой под крыльями целых шесть моторов. Но это особый самолет. И невероятно красивый — полюбуйтесь на него.

Почему двигатели находятся под крыльями?

За всю историю гражданской авиации конструкторы перепробовали великое множество вариантов того, как прикрепить к самолету двигатель. Их размещали в корне крыла, в хвостовой части фюзеляжа, под крыльями, встречались и более экзотические схемы — на американском широкофюзеляжном DC-10 два мотора находились под крыльями, а третий — в хвосте, а у германского Fokker 614 — над крыльями на двух стойках-пилонах.

Теперь на абсолютном большинстве новых лайнеров двигатели подвешены на пилонах под крыльями. Это может показаться странным, ведь два тяжелых авиационных мотора должны создавать большую нагрузку на крылья, которым и без того приходится поддерживать весь самолет. Не лучше ли, например, оставить их в задней части фюзеляжа, как это делали поколения авиаконструкторов?

Автор фото, AFP

Подпись к фото,

Новый Boeing 737MAX — обратите внимание, что к двигателям можно просто подойти по земле, совершенно необязательно при этом бегать за стремянкой. При этом стойки шасси настолько короткие, что гондолы двигателей пришлось в нижней части немного подрезать

Пропустить Подкаст и продолжить чтение.

Подкаст

Что это было?

Мы быстро, просто и понятно объясняем, что случилось, почему это важно и что будет дальше.

эпизоды

Конец истории Подкаст

«Преимущество двигателей под крылом — это в первую очередь короткий путь к топливному баку, находящемуся, опять же, в крыле. Это означает более простую и более легкую систему подачи топлива. Проще регулировать центр тяжести самолета в полете, так как масса двигателей находится практически в центре», — объяснил Би-би-си германский эксперт в области авиации Александр Вайц.

Для того чтобы обеспечить центровку лайнеров, двигатели которых расположены в хвосте, действительно надо приложить определенные усилия — у таких самолетов центр тяжести смещен назад.

В корпорации Airbus Русской службе Би-би-си объяснили, что еще одним достоинством схемы современных самолетов является то, что двигатели под крыльями работают эффективнее, поскольку находятся в «невозмущенном потоке» — вне завихрений воздуха, которые образуются в полете возле фюзеляжа.

Еще одна причина, на которую указали в Airbus, — уменьшение нагрузки на крыло. Во время полета самолет «опирается» на воздух целиком, и крыльями, и фюзеляжем, и хвостовым оперением. И чем равномернее будет распределена нагрузка по всей площади, тем лучше для всех узлов и сочленений. При этом если тяжелые двигатели будут на фюзеляже, сила притяжения будет стараться как бы «сложить» самолет подобно книге. Сделать это, конечно, не получится, но и лишняя нагрузка планеру ни к чему.

Схема расположения двигателей в хвостовой части самолета, от которой сейчас отказываются производители больших авиалайнеров, долгое время была очень популярной. Вспомним советские Ту-154, Ту-134, Як-40, Як-42, Ил-62, американский Boeing 727 и многие другие. Она имеет определенные преимущества, поскольку позволяет сделать крыло более тонким, аэродинамически более совершенным.

Кроме того, если в полете откажет один двигатель, и самолет сможет продолжать полет на втором, то в случае, если тот будет расположен под крылом, самолет неизбежно будет немного разворачивать (попробуйте толкать детскую коляску одной рукой, взявшись за ручку с краю). Это немного дискомфортно для пилота, но не так уж опасно. Когда двигатели находятся в хвостовой части, экипаж не будет испытывать даже и этого дискомфорта.

Однако когда речь заходит о комфорте во время технического обслуживания, разница между двигателями под крылом и в хвосте становится колоссальной. Инженер по техническому обслуживанию самолетов Алексей Ребик рассказал Би-би-си об обслуживании самолета на примере самой простой операции — установки на двигатель заглушки (алюминиевый щит или кусок ткани, которым закрывают воздухозаборник). Эту операцию выполняют каждый раз, когда самолет отправляется на более-менее длительную стоянку.

Автор фото, Yuri Belozerov/TASS

Подпись к фото,

1982 год, техники зимой пытаются добраться до двигателей Ту-134

Автор фото, Anatoly Sedelnikov/TASS

Подпись к фото,

1994 год. Более современный «Туполев» — Ту-204. Техникам явно намного проще с ним работать

«Если двигатель расположен высоко, значит, вы должны взять стремянку, потаскать ее вокруг всего самолета, подтащить к каждому двигателю, заглушить… А там несколько точек крепления, и с одной стремянки, бывает, не достать до всех точек — на магистральных самолетах воздухозаборник обычно диаметром не меньше двух метров. С одной стремянки вы не можете достать до всех точек, и каждый раз вам надо спуститься, переставить стремянку, прикрепить заглушку в следующей точке и повторить это еще раз», — рассказал он.

При этом в случае с Ту-154 или Boeing 727, у которых имеется третий двигатель внутри хвостовой части фюзеляжа, как рассказал инженер, для простейшего технического обслуживания надо вообще вызывать специальный автомобиль со стрелой и люлькой. На самолетах с низкорасположенными двигателями такая процедура, по его словам, делается минимум на полчаса быстрее.

А ведь установка заглушки — простая операция, при более сложном обслуживании проблемы с доступом становятся еще более острыми, а их решение — еще более длительным.

Если вы считаете, что пассажира это не очень касается, то напрасно — техническое обслуживание самолета авиакомпания обычно оплачивает по времени работы техника. И в конечном счете тот факт, что самолеты теперь стало проще и быстрее обслуживать, отразился на стоимости билетов — полеты стали более доступными.

Есть еще одна причина, по которой двигатели вешают не просто под крылом, но и поотдаль от фюзеляжа. В корпорации Airbus Би-би-си объяснили, что это делается для того, чтобы в салоне не было слышно шума от них.

Почему у самолета именно такой хвост?

Прежде чем окончательно прийти к той форме, которую обычно имеют современные самолеты (однокилевое хвостовое оперение с двумя горизонтальными плоскостями в основании), авиаконструкторы перепробовали великое множество вариантов. Самым экзотическим был, наверное, Constellation — лайнер, который выпускала с 1943 по 1958 год американская компания Lockheed. Его разрабатывали во время Второй мировой, и самолету нужен был невысокий хвост, чтобы вписываться в ворота ангаров — вместо одного большого в результате сделали три маленьких.

Автор фото, Hulton Archive

Подпись к фото,

Lockheed Constellation можно наградить призом за самый пышный хвост

За всю историю авиации хвостовое оперение приобретало самые причудливые формы — одно- и двухвостое оперение, Н-образное, V-образное, Т-образное и многие другие. Если бы конструкторы не нашли в результате оптимальную схему, они бы, наверное, перепробовали весь алфавит.

В настоящее время классическими можно считать два типа: оперение с одним вертикальным стабилизатором (рулем направления) и двумя горизонтальными (рулями высоты), которые расположены у его основания, а также Т-образное, как на Ту-134 или Boeing 727. У каждого типа есть свои преимущества и недостатки, но в результате на большинстве авиалайнеров применяется первый вариант.

Автор фото, Carl Ford / Airteamimages

Подпись к фото,

Boeing 727-225 авиакомпании Дональда Трампа Trump Shuttle (действовала с 1989 по 1992 годы). Обслуживать такое Т-образное хвостовое оперение намного сложнее, чем у самолета, стабилизаторы которого находятся на фюзеляже

Проблема тут в том, что обе схемы обладают своими достоинствами и недостатками. К недостаткам схемы, ставшей традиционной на современных лайнерах, можно отнести то, что стабилизаторы «попадают в возмущенный поток, сходящий с расположенного впереди крыла», рассказали специалисты Boeing. Другими словами, воздушные завихрения за крыльями образуются ровно в том месте, где находятся рули высоты.

Автор фото, AFP

Подпись к фото,

Новый китайский авиалайнер С919 — никаких сюрпризов в компоновке, традиционная схема с низкорасположенными стабилизаторами

Однако у Т-образной схемы недостатков больше. Как объяснили в Airbus, нижнее расположение рулей высоты продиктовано вопросами безопасности: «При сваливании стабилизаторы на вершине находятся в «тени» воздушного потока крыла, такой самолет тяжелее вывести в стабильное управляемое положение».

В Boeing тоже обращают внимание на эту проблему: «Основным недостатком этой схемы с позиций безопасности полета является возможность попадания стабилизатора и расположенных на нем рулей высоты в зону скосов потока с крыла в случае полета самолета на очень больших углах атаки».

Поясним, речь идет о положении самолета, при котором его нос сильно задран, а сам он продолжает лететь вперед — в такой ситуации крылья как бы раздвигают воздух, оставляя за собой сильно разреженный его слой. В этой «тени» и оказываются горизонтальные стабилизаторы на вершине хвоста (и двигатели, если они расположены сзади), при помощи которых можно выровнять самолет — из-за отсутствия плотного воздуха сделать это почти невозможно. В такую опасную ситуацию лайнеры попадают нечасто, но этот недостаток серьезно усугубляет весь набор проблем Т-образной схемы хвоста.

В Airbus указали еще на одну проблему такого хвостового оперения — большой вес. Горизонтальные рули и сами по себе весят немало, но сверху нужно еще разместить различные механизмы, да и сам хвост укрепить, увеличив тем самым его массу.

Наконец, судя по рассказу инженера по техобслуживанию самолетов Алексея Ребика, эта схема — настоящее наказание для техников. Он объяснил это на примере обслуживания стабилизаторов на Ту-154.

«Высота горизонтального оперения на Ту-154 — 11-12 метров. Здесь не обойдешься стремянкой. Надо вызывать машину и ждать, пока она приедет. Когда приезжает машина, у нее выдвигаются аутригеры — гидравлические подъемники, опоры, которые она ставит на землю. Это занимает время. Чтобы переместиться от одной половины стабилизатора к другой, ей нужно опустить стрелу, потом поднять аутригеры, затем вы управляете этой машиной, подъездом-отъездом, потом снова она выдвигает опоры, вы залезаете в корзину, едете наверх, выполняете работы. По сравнению с тем, как вы одну стремянку под Boeing 737 подкатили, это плюс полчаса получается», — рассказал инженер.

Что же нового в современных самолетах?

Мы точно знаем, как будет выглядеть новый авиалайнер, который представят на ближайшем авиасалоне. И человеку, далекому от авиации, будет сложно отличить новинку одного производителя от другого. Но если авиаконструкторы уже нащупали оптимальную форму самолета, как происходит эволюция самолетов, по какому пути они развиваются?

В корпорации Airbus Би-би-си сказали, что основные направления развития пассажирской авиации — экономичность, летно-технические характеристики, комфорт, удобство эксплуатации, надежность (которая не связана с безопасностью — это отдельная и большая тема, скорее связанная с обслуживанием, чем с проектированием).

Автор фото, Deniz Altindas

Подпись к фото,

Прогресс в авиации идет по малозаметному со стороны пути — использование новых материалов, новых систем управления самолетом

«Наверное, бесконечными можно назвать модификации в салоне самолета, ведущие, с одной стороны, к увеличению числа перевозимых пассажиров, с другой — к улучшению комфорта салона. Кроме того, идет активная работа по улучшению показателей экономической эффективности самолетов: это более современные двигатели, новые законцовки крыла, шарклеты, это новая геометрия крыла, как на А350, ну и, конечно же, это новые материалы. Прежде всего это композитные материалы, они более лёгкие и более надежные», — рассказал авиационный эксперт Александр Вайц.

В Boeing указали на «широкое применение новых композитных материалов, новых прочных и легких сплавов», а также прочих систем, главная задача которых — снизить вес самолета и продлить его жизненный цикл.

Кроме того, в американской компании рассказали, что в новых авиалайнерах будет «существенно более высокий уровень автоматизации полета, практически от взлета до заруливания на стоянку после посадки, автоматическая «защита» от попадания самолета в какие-либо критические ситуации в результате ошибок экипажа или/и отказов двигателя или систем».

Однако, по словам представителей корпорации, «продолжаются исследования других аэродинамических схем самолета, например: схема «летающее крыло», расположение двигателей над фюзеляжем и другие для снижения расходов топлива, уровня шума на местности и вредных выбросов».

Ах, да, и на картинке в начале текста слева — Boeing 737-700, а справа — Airbus 320.

Самый быстрый словарь в мире | Vocabulary.com

ПЕРЕЙТИ К СОДЕРЖАНИЮ

0. авиадвигатель двигатель, который приводит в движение самолет

1. посадка самолета посадка самолета

2. авиатор унтер-офицер Королевских ВВС Великобритании

3. авианосец большой военный корабль, несущий самолеты и имеющий длинную плоскую палубу для взлета и посадки

4. авиатор унтер-офицер Королевских ВВС Великобритании

5. ракетный двигатель реактивный двигатель, содержащий собственное топливо и приводимый в движение реактивным двигателем

6. 51″>

   самолет транспортное средство, способное летать

7. отягчающие делающие хуже

8. зенитная артиллерийская установка, предназначенная для стрельбы вверх по самолетам

9. отягчающим образом отягчающим образом

10. профессиональный союз профсоюз, членство в котором ограничено рабочими определенного ремесла

11. арккотангенс функция, обратная котангенсу

12. арккотангенс функция, обратная котангенсу

13. арктангенс функция, обратная тангенсу

14. арктангенс функция, обратная тангенсу

15. 54″>

    турбореактивный двигатель Реактивный двигатель, в котором вентилятор, приводимый в движение турбиной, подает дополнительный воздух в горелку и создает дополнительную тягу

16. турбовентиляторный двигатель реактивный двигатель, в котором вентилятор, приводимый в движение турбиной, подает дополнительный воздух в горелку и создает дополнительную тягу

17. поисковая система Компьютерная программа, которая извлекает документы, файлы или данные из базы данных или из компьютерной сети (особенно из Интернета)

18. прививка

прививка чего-либо к чему-либо другому

19. роторный двигатель Двигатель внутреннего сгорания, в котором мощность передается непосредственно на вращающиеся компоненты

40 CFR § 87.

1 — Определения. | Электронный свод федеральных правил (e-CFR) | Закон США

§ 87.1 Определения.

Определения в этом разделе относятся к этой части. Определения применимы ко всем подразделам. Любые термины, не определенные в этом разделе, имеют значение, данное в Законе о чистом воздухе. Далее следуют определения:

Act означает Закон о чистом воздухе с поправками (42 U.S.C. 7401 и последующие).

Администратор означает Администратора Агентства по охране окружающей среды и любого другого должностного лица или сотрудника Агентства по охране окружающей среды, которому могут быть делегированы соответствующие полномочия.

Самолет имеет значение, данное в 14 CFR 1.1, в котором самолет определяется как устройство, используемое или предназначенное для использования в полете в воздухе. Обратите внимание, что в соответствии с § 87.3 требования этой части обычно применяются только к силовым двигателям, используемым на определенных самолетах, для которых требуются сертификаты летной годности США.

Авиационный двигатель означает силовой двигатель, который установлен или изготовлен для установки на воздушном судне.

Авиационный газотурбинный двигатель означает турбовинтовой, турбовентиляторный или турбореактивный авиационный двигатель.

Уровень характеристики имеет значение, указанное в Приложении 6 Приложения 16 ИКАО (по состоянию на июль 2008 г.). Характеристический уровень представляет собой расчетный уровень выбросов для каждого загрязняющего вещества на основе статистической оценки измеренных выбросов в результате нескольких испытаний.

Класс ТР означает все авиационные турбовинтовые двигатели.

Класс TF означает все турбовентиляторные или турбореактивные авиационные двигатели или авиационные двигатели, предназначенные для применений, которые в противном случае выполнялись бы турбореактивными и турбовентиляторными двигателями, за исключением двигателей классов T3, T8 и TSS.

Класс T3 означает все авиационные газотурбинные двигатели семейства моделей JT3D.

Класс T8 означает все авиационные газотурбинные двигатели семейства моделей JT8D.

Класс TSS означает все авиационные газотурбинные двигатели, используемые для приведения в движение самолетов, предназначенных для работы на сверхзвуковых скоростях полета.

Двигатель коммерческого самолета означает любой авиационный двигатель, используемый или предназначенный для использования «авиаперевозчиком» (включая тех, кто занимается «внутриштатными воздушными перевозками») или «коммерческим эксплуатантом» (включая тех, кто занимается «внутриштатными авиаперевозками») в качестве эти термины определены в подзаголовке 7 раздела 49Кодекса Соединенных Штатов и раздела 14 Свода федеральных правил.

Газотурбинный двигатель коммерческого самолета означает турбовинтовой, турбовентиляторный или турбореактивный двигатель коммерческого самолета.

Дата введения или дата введения означает дату изготовления первого отдельного серийного двигателя данной модели двигателя или семейства двигателей, подлежащих сертификации. Сюда не входят испытательные двигатели или другие двигатели, не введенные в эксплуатацию.

Дата изготовления означает дату, когда FAA (или другой компетентный орган для двигателей, сертифицированных за пределами США) выдает изготовителю документацию, подтверждающую, что данный двигатель соответствует всем применимым требованиям. Эта дата не может быть раньше даты завершения сборки двигателя. Если производитель не получает такую ​​документацию от FAA (или другого компетентного органа для двигателей, сертифицированных за пределами США), дата изготовления означает дату окончательной сборки двигателя.

Производный двигатель для целей сертификации выбросов означает двигатель, который имеет такие же или аналогичные характеристики выбросов, что и двигатель, на который распространяется сертификат типа США, выданный в соответствии с 14 CFR, часть 33. Эти характеристики указаны в § 87.48.

Назначенный сотрудник программы EPA означает директора отдела оценки и стандартов, 2000 Traverwood Drive, Ann Arbor, Michigan 48105.

Секретарь DOT означает министра транспорта и любого другого должностного лица или сотрудника Департамента транспорта, которому могут быть делегированы соответствующие полномочия.

Двигатель означает отдельный двигатель. Группа идентичных двигателей вместе составляет модель или подмодель двигателя.

Модель двигателя означает обозначение изготовителя двигателя для группы двигателей и/или подмоделей двигателей в рамках одного семейства сертификатов типа двигателя, когда такие двигатели имеют схожую конструкцию, в том числе аналогичны конструкции основного двигателя и камеры сгорания.

Подмодель двигателя означает группу двигателей с практически идентичной конструкцией, особенно в отношении конструкции основного двигателя и камеры сгорания, а также других характеристик, связанных с выбросами. Двигатели из подмодели двигателя должны содержаться в одной модели двигателя. Для целей этой части исходная конфигурация модели двигателя считается подмоделью. Например, если производитель сначала выпускает модель двигателя, обозначенную ABC, а затем вводит новую подмодель ABC-1, модель двигателя состоит из двух подмоделей: ABC и ABC-1.

Семейство сертификатов типа двигателя означает группу двигателей (включающую одну или несколько моделей двигателей, включая подмодели и производные двигатели для целей сертификации по выбросам этих моделей двигателей), которые, по определению FAA, имеют достаточно общую конструкцию, чтобы их можно было сгруппировать вместе под сертификат типа.

EPA означает Агентство по охране окружающей среды США.

За исключением средств, позволяющих регулярно производить и продавать двигатели, которые не соответствуют (или не полностью соответствуют) другим применимым стандартам. (Обратите внимание, что это определение применяется только в отношении запасных двигателей и что термин «за исключением» имеет свое простое значение в других контекстах.) Освобожденные двигатели должны соответствовать нормативным условиям, указанным для исключений в этой части и других применимых правилах. Освобожденные двигатели считаются «подпадающими под действие» стандартов этой части, даже если они не обязаны соответствовать другим применимым требованиям. Двигатели, освобожденные в отношении определенных стандартов, должны соответствовать другим стандартам, от которых они не освобождены.

Освобождение означает разрешение (через формальный индивидуальный процесс) производить и продавать двигатели, которые не соответствуют (или не полностью соответствуют) другим применимым стандартам. Освобожденные двигатели должны соответствовать нормативным условиям, указанным для исключения в этой части и других применимых правилах. Освобожденные двигатели считаются «подпадающими под действие» стандартов этой части, даже если они не обязаны соответствовать другим применимым требованиям. Двигатели, освобожденные в отношении определенных стандартов, должны соответствовать другим стандартам в качестве условия освобождения.

Выбросы с отработавшими газами означают вещества, выбрасываемые в атмосферу из выпускных патрубков для отработавших газов, измеряемые с помощью процедур испытаний, указанных в подразделе G настоящей части.

FAA означает Министерство транспорта США, Федеральное авиационное управление.

Выбросы при отводе топлива означает сырое топливо, исключая углеводороды в выхлопных газах, выбрасываемых из авиационных газотурбинных двигателей во время всех обычных наземных и летных операций.

Надлежащее инженерное суждение включает в себя принятие решений в соответствии с общепринятыми научными и инженерными принципами и всей соответствующей информацией в соответствии с положениями 40 CFR 1068.5.

Приложение 16 ИКАО означает том II Приложения 16 к Конвенции о международной гражданской авиации (включено посредством ссылки в § 87.8).

Авиационный газотурбинный двигатель, находящийся в эксплуатации, означает авиационный газотурбинный двигатель, находящийся в эксплуатации.

Военный самолет означает самолет, принадлежащий, эксплуатируемый или произведенный для продажи вооруженным силам или другому органу федерального правительства, ответственному за национальную безопасность (включая, помимо прочего, Министерство обороны), и другие самолеты, считающиеся военными самолетами в соответствии с международным правом и конвенциями.

Новые средства, относящиеся к самолету или авиационному двигателю, которые никогда не вводились в эксплуатацию.

Эксплуатант означает любое лицо или компанию, которая владеет или эксплуатирует воздушное судно.

Дата прекращения производства или дата прекращения производства означает дату окончания временных разрешений на поэтапный отказ.

Номинальная выходная мощность (rO) означает максимальную мощность/тягу, достаточную для взлета при стандартных дневных условиях, утвержденных для двигателя FAA, включая, где применимо, вклад в прогрев, но исключая любой вклад из-за впрыска воды, выраженный в киловаттах или килоньютонах (как применимо) и округляется не менее чем до трех значащих цифр.

Коэффициент номинального давления (rPR) означает соотношение между давлением на входе в камеру сгорания и давлением на входе в двигатель, достигаемое двигателем, работающим на номинальной мощности, округленное как минимум до трех значащих цифр.

Круглый имеет значение, данное в 40 CFR 1065. 1001.

Дым означает вещество в выбросах отработавших газов, которое препятствует пропусканию света при измерении с помощью процедур испытаний, указанных в подразделе G настоящей части.

Число задымленности означает безразмерное значение, определяющее количество выбросов дыма, рассчитанное в соответствии с Приложением 16 ИКАО.

Запасной двигатель означает двигатель, установленный (или предназначенный для установки) на воздушном судне, находящемся в эксплуатации, для замены существующего двигателя, за исключением случаев, описанных в § 87.50(c).

Стандартные дневные условия означают следующие условия окружающей среды: температура = 15 °C, удельная влажность = 0,00634 кг h3O/кг сухого воздуха и давление = 101,325 кПа.

Дозвуковые средства, относящиеся к воздушным судам, которые не являются сверхзвуковыми воздушными судами.

Сверхзвуковые средства, относящиеся к воздушным судам, которые сертифицированы для полета со скоростью, превышающей скорость звука.

Уровень 0 означает двигатель, на который распространяются стандарты уровня 0 NOX, указанные в § 87.21.

Уровень 2 означает двигатель, на который распространяются стандарты уровня 2 NOX, указанные в § 87.21.

Уровень 4 относится к двигателю, на который распространяются стандарты уровня 4 NOX, указанные в § 87.21.

Уровень 6 относится к двигателю, на который распространяются стандарты уровня 6 NOX, указанные в § 87.23.

Уровень 8 относится к двигателю, на который распространяются стандарты уровня 8 NOX, указанные в § 87.23.

Турбовентиляторный двигатель означает газотурбинный двигатель, предназначенный для создания тяги за счет выхлопных газов и воздуха, который проходит в обход процесса сгорания и ускоряется в канальном пространстве между внутренним (основным) корпусом двигателя и внешним кожухом вентилятора двигателя.

Турбореактивный двигатель означает газотурбинный двигатель, который предназначен для создания всей своей тяги за счет выхлопных газов.