10 Авиационных Инноваций Мы Бы Застряли На Земле Без

{h1}

Эти 10 авиационных инноваций могут держать самолет в воздухе. Узнайте, какие 10 авиационных инноваций являются наиболее важными для полета на WordsSideKick.com.

1 июня 2009 года рейс Air France 447 неожиданно опустился на сотни футов в секунду, прежде чем он врезался в Атлантический океан, разорвав самолет на части и убив всех 228 пассажиров и членов экипажа. Со временем следователи смогли собрать воедино то, что пошло не так в ту роковую ночь: комбинация суровой погоды, неисправности оборудования и путаницы экипажа привела к падению и падению самолета с неба.

Рейс 447 вызвал ударную волну в авиационной промышленности. Самолет - Аэробус A330 - был одним из самых надежных самолетов в мире, без зарегистрированных смертельных случаев, летящих коммерчески до обреченного полета Air France. Затем катастрофа показала пугающую правду: тяжелые воздушные транспортные средства работают в очень узких допусках. Когда все пять на пять, самолет делает то, что должен делать - летать - практически без видимых усилий. На самом деле, его способность оставаться на высоте зависит от сложного взаимодействия технологий и сил, которые все работают вместе в тонком балансе. В любом случае нарушить этот баланс, и самолет не сможет оторваться от земли. Или, если он уже в воздухе, он вернется на землю, часто с катастрофическими результатами.

Эта статья исследует тонкую грань между высоким полетом и быстрым падением. Мы рассмотрим 10 нововведений, имеющих решающее значение для структуры и функций современного самолета. Начнем с одной структуры - крыльев, которыми обладают все летающие объекты.

10. аэродинамический профиль

10 Авиационных инноваций мы бы застряли на земле без: инноваций

Крылья имеют форму, обеспечивающую максимальную подъемную силу. ISTOCKPHOTO / Thinkstock

Птицы есть у них. Так же, как летучие мыши и бабочки. Дедал и Икар надели их, чтобы сбежать от Миноса, короля Крита. Мы говорим о крыльях, конечно, или аэродинамические поверхности, которые функции, чтобы поднять самолет. Аэродинамические профили обычно имеют слегка каплевидную форму, с изогнутой верхней поверхностью и более плоской нижней поверхностью. В результате воздух, проходящий через крыло, создает область более высокого давления под крылом, что приводит к восходящей силе, которая поднимает самолет над землей.

Интересно, что некоторые научные книги ссылаются на принцип Бернулли, объясняющий волнующую историю аэродинамических профилей. Согласно этой логике, воздух, движущийся по верхней поверхности крыла, должен двигаться дальше - и, следовательно, должен двигаться быстрее - чтобы достигнуть задней кромки одновременно с воздухом, движущимся по нижней поверхности крыла. Разница в скорости создает перепад давления, приводящий к подъему. Другие книги отвергают это как фигню, предпочитая вместо этого полагаться на проверенные законом закономерности движения Ньютона: крыло толкает воздух вниз, поэтому воздух толкает крыло вверх.

9. Пропеллер

10 Авиационных инноваций мы бы застряли на земле без: авиационных

Это усы или пропеллер? ISTOCKPHOTO / Thinkstock

Полет тяжелее воздуха начался с планеры - легкий самолет, который может летать в течение длительного времени без использования двигателя. Планеры были летающими белками авиации, но такие первопроходцы, как Уилбур и Орвилл Райт, хотели машину, способную подражать соколам, с мощным, мощным полетом. Это требовало двигательной установки для обеспечения тяги. Братья спроектировали и построили первые винты самолета, а также специальные четырехцилиндровые двигатели с водяным охлаждением для их вращения.

Сегодня конструкция и теория пропеллера прошли долгий путь. По сути, винт работает как вращающееся крыло, обеспечивая подъем, но в прямом направлении. Они бывают разных конфигураций, от двухлопастных винтов с фиксированным шагом до четырех- и восьмилопастных моделей с переменным шагом, но все они делают одно и то же. Когда лопасти вращаются, они отклоняют воздух назад, и этот воздух, благодаря закону действия-реакции Ньютона, толкает лопасти вперед. Эта сила известна как осевая нагрузка и работает, чтобы противостоять тянуть, сила, которая задерживает поступательное движение самолета.

8. Реактивный двигатель

10 Авиационных инноваций мы бы застряли на земле без: авиационных

Современный авиационный двигатель ждет заказов в аэропорту. Что бы из этого сделал Фрэнк Уиттл! ISTOCKPHOTO / Thinkstock

В 1937 году авиация сделала гигантский шаг вперед, когда британский изобретатель и инженер Фрэнк Уиттл испытал первый в мире реактивный двигатель. Он не работал, как самолеты с поршневым двигателем того времени. Вместо этого двигатель Уиттла всасывал воздух через обращенные вперед лопатки компрессора. Этот воздух вошел в камеру сгорания, где он смешался с топливом и сгорел. Перегретый поток газов затем вылетел из выхлопной трубы, толкая двигатель и самолет вперед.

Ганс Пабст ван Охайн из Германии принял базовый проект Уиттла и привел в действие первый полет реактивного самолета в 1939 году. Два года спустя британское правительство наконец-то взяло самолет - Gloster E.28 / 39 - с земли, используя инновационный двигатель Уиттла дизайн. К концу Второй мировой войны самолеты Глостер-Метеор, которые были последовательными моделями пилотов Королевских ВВС, преследовали немецкие ракеты V-1 и стреляли в них с неба.

Сегодня турбореактивные двигатели зарезервированы в основном для военных самолетов. Коммерческие авиалайнеры используют турбовентиляторные двигатели, которые все еще поглощают воздух через компрессор, обращенный вперед. Вместо сжигания всего поступающего воздуха турбовентиляторные двигатели позволяют некоторому количеству воздуха обтекать камеру сгорания и смешиваться со струей перегретых газов, выходящих из выхлопной трубы. В результате турбовентиляторные двигатели более эффективны и производят гораздо меньше шума.

7. Реактивное топливо

10 Авиационных инноваций мы бы застряли на земле без: авиационных

Заполните пожалуйста! Около 70 000 галлонов (265 000 литров) топлива для этого грузового самолета Антонов АН-124-100 должны справиться с задачей. © Пэт Васкес-Каннингем / ZUMA Press / Corbis

В ранних поршневых самолетах использовалось то же топливо, что и в вашем автомобиле - бензин и дизельное топливо. Но разработка реактивных двигателей потребовала другого вида топлива. Хотя несколько дурацких ведомых ратуют за использование арахисового масла или виски, авиационная промышленность быстро остановилась на керосине как лучшем топливе для мощных самолетов. Керосин является компонентом сырой нефти, получаемой при перегонке или разделении нефти на составляющие ее элементы.

Если у вас есть керосиновый обогреватель или лампа, возможно, вы знакомы с топливом соломенного цвета. Коммерческие самолеты, однако, требуют более высокого сорта керосина, чем топливо, используемое для бытовых целей. Реактивное топливо должно гореть чисто, но оно должно иметь более высокую температуру вспышки, чем автомобильное топливо, чтобы снизить риск возгорания. Реактивное топливо также должно оставаться жидким в холодном воздухе верхних слоев атмосферы. Процесс очистки устраняет всю взвешенную воду, которая может превратиться в частицы льда и заблокировать топливопроводы. И точка замерзания самого керосина тщательно контролируется. Большинство реактивных топлив не замерзнет, ​​пока термометр не достигнет минус 58 градусов по Фаренгейту (минус 50 градусов по Цельсию).

6. Управление полетом (Fly-by-wire)

10 Авиационных инноваций мы бы застряли на земле без: инноваций

Гари Криер совершил первый полет на самолете F-8 Digital Fly-By-Wire. Для управления использовался компьютер командного модуля Apollo 15. Он имел общую память 38 КБ, из которых 36 КБ была только для чтения. Изображение предоставлено НАСА

Одно дело поднять самолет в воздух. Другое дело эффективно контролировать его, не падая обратно на землю. В простом легком самолете пилот передает команды рулевого управления через механические рычаги управления поверхностями на крыльях, плавнике и хвосте. Такими поверхностями являются соответственно элероны, рули высоты и руль направления. Пилот использует элероны, чтобы катиться из стороны в сторону, лифты, чтобы наклониться вверх или вниз, и руль направления, чтобы поворачивать порт или правый борт. Например, для поворота и крена требуется одновременное воздействие как на элероны, так и на руль, что приводит к падению крыла в поворот.

Современные военные и коммерческие авиалайнеры имеют одинаковые поверхности управления и используют те же принципы, но они устраняют механические связи. Ранние инновации включали в себя гидравлические и механические системы управления полетом, но они были уязвимы для боевого повреждения и занимали много места. Сегодня почти все крупные самолеты используют цифровые передавать по проводной системе системы, которые вносят коррективы в поверхности управления на основе расчетов бортового компьютера. Такая сложная технология позволяет управлять сложным коммерческим авиалайнером всего двумя пилотами.

5. Алюминий и алюминиевые сплавы

10 Авиационных инноваций мы бы застряли на земле без: авиационных

Полноразмерная репродукция планера братьев Райт в состоянии покоя 1902 года в Национальном мемориале братьев Райт в Китти-Хок, штат Северная Каролина. © Кевин Флеминг / Корбис

В 1902 году братья Райт управляли самым совершенным самолетом того времени - планером из одного человека с муслиновой «кожей», натянутой на еловую раму. Со временем дерево и ткань уступили место ламинированной древесине монококконструкция самолета, в которой обшивка самолета несет некоторые или все напряжения. Фюзеляжи Monocoque позволили создать более прочные и обтекаемые самолеты, что привело к ряду рекордов скорости в начале 1900-х годов. К сожалению, древесина, используемая в этих самолетах, нуждалась в постоянном техническом обслуживании и износилась при воздействии элементов.

К 1930-м годам почти все авиаконструкторы предпочли цельнометаллическую конструкцию над ламинированной древесиной. Сталь была очевидным кандидатом, но она была слишком тяжелой, чтобы сделать практичный самолет. Алюминий, с другой стороны, был легким, прочным и легко формовался в различные компоненты. Фюзеляжи с полированными алюминиевыми панелями, скрепленные заклепками, стали символом современной авиационной эпохи. Но у материала были свои проблемы, самой серьезной из которых была усталость от металла. В результате производители разработали новые методы обнаружения проблемных зон в металлических деталях самолета. Бригады техобслуживания сегодня используют ультразвуковое сканирование для выявления трещин и напряжений, даже небольших дефектов, которые могут не быть видны на поверхности.

4. Автопилот

10 Авиационных инноваций мы бы застряли на земле без: управления

Не у всех современных самолетов есть система автопилота, но у многих она есть, и она может помочь во всем - от взлета до полета и посадки. ISTOCKPHOTO / Thinkstock

В первые дни авиации полеты были короткими, и основной проблемой пилота было не рухнуть на землю после нескольких волнующих моментов в воздухе. Однако по мере совершенствования технологии все более длительные полеты стали возможны - сначала через континенты, затем через океаны, а затем по всему миру. Усталость пилотов стала серьезной проблемой в этих эпических путешествиях. Как одинокий пилот или небольшая команда могут бодрствовать и часами бдить, особенно во время монотонных сессий высотных полетов?

Войдите в автопилот. Изобретен Лоуренсом Берстом Сперри, сыном Элмера А. Сперри, автопилотили система автоматического управления полетом, соединяющая три гироскопа с поверхностями самолета, контролирующими наклон, крен и рыскание. Устройство внесло поправки, основанные на угле отклонения между направлением полета и исходными гироскопическими настройками. Революционное изобретение Сперри было способно стабилизировать нормальный крейсерский полет, но оно также могло выполнять взлеты и посадки без посторонней помощи.

Система автоматического управления полетом современного самолета мало чем отличается от первых гироскопических автопилотов. Датчики движения - гироскопы и акселерометры - собирают информацию о положении и движении самолета и передают эти данные на компьютеры с автопилотом, которые выводят сигналы на управляющие поверхности на крыльях и хвосте для поддержания желаемого курса.

3. Пито Трубы

10 Авиационных инноваций мы бы застряли на земле без: авиационных

Изогнутая труба, которая оказалась незаменимой для современного полета iStockphoto / Thinkstock

Пилоты должны отслеживать много данных, когда они находятся в кабине самолета. воздушная скорость - скорость самолета относительно воздушной массы, через которую он летит, - это одна из самых важных вещей, которую они отслеживают. Для конкретной конфигурации полета, будь то посадка или экономичный рейс, скорость самолета должна оставаться в довольно узком диапазоне значений. Если он летит слишком медленно, он может пострадать от аэродинамического сваливания, когда недостаточно силы, чтобы преодолеть нисходящую силу гравитации. Если он летит слишком быстро, он может получить структурные повреждения, такие как потеря закрылков.

На коммерческих авиалайнерах, трубки Пито нести бремя измерения воздушной скорости. Устройства получили свое название от Анри Пито, француза, который нуждался в инструменте для измерения скорости воды, протекающей в реках и каналах. Его решением была тонкая трубка с двумя отверстиями - одно спереди и одно сбоку. Пито сориентировал свое устройство так, чтобы переднее отверстие было направлено вверх по течению, позволяя воде течь через трубу. Измеряя перепад давления на передних и боковых отверстиях, он мог рассчитать скорость движения воды.

Инженеры по самолетам поняли, что могут добиться того же, установив трубки Пито на краю крыльев или выступая над фюзеляжем. В этом положении движущийся воздушный поток проходит через трубы и позволяет точно измерять скорость самолета.

2. Управление воздушным движением

10 Авиационных инноваций мы бы застряли на земле без: авиационных

Вид с авиадиспетчерской вышки. Это красиво - и занято. © Боб Саша / Корбис

Пока что этот список сфокусирован на авиационных конструкциях, но одно из самых важных авиационных нововведений - фактически набор новшеств - управление воздушным движениемсистема, которая гарантирует, что самолеты могут взлетать из одного аэропорта, преодолевать сотни или тысячи миль и безопасно приземляться в аэропорту назначения. В Соединенных Штатах более 20 центров управления воздушным движением контролируют движение самолетов по всей стране. Каждый центр отвечает за определенную географическую область, поэтому, когда самолет летит по своему маршруту, его передают из одного центра управления в другой. Когда самолет прибывает к месту назначения, управление переходит к транспортной вышке аэропорта, которая обеспечивает все направления для посадки самолета на землю.

Радиолокатор наблюдения играет ключевую роль в управлении воздушным движением. Стационарные наземные станции, расположенные в аэропортах и ​​в центрах управления, излучают коротковолновые радиоволны, которые распространяются на самолеты, наносят им удары и отскакивают. Эти сигналы позволяют авиадиспетчерам отслеживать положение и курс воздушного судна в пределах определенного объема воздушного пространства. В то же время большинство коммерческих самолетов несут транспондерыустройства, которые передают данные самолета, высоту, курс и скорость, когда они "опрашиваются" радаром.

1. Шасси

10 Авиационных инноваций мы бы застряли на земле без: авиационных

Вы можете ясно видеть шасси этого E-2C Hawkeye, когда он приближается к кабине пилота USS John C. Stennis. Stocktrek Images / Thinkstock

Посадка коммерческого авиалайнера кажется одним из самых невероятных подвигов технологии. Самолет должен спуститься с высоты 35 000 футов (10 668 метров) на землю и разогнаться с 650 миль (1046 километров) до 0 миль в час. О, да, и он должен разместить весь свой вес - около 170 тонн - на нескольких колесах и стойках, которые должны быть прочными, но полностью выдвигающимися. Стоит ли удивляться, что шасси занимает первое место в нашем списке?

Вплоть до конца 1980-х годов большинство гражданских и военных самолетов использовали три базовые конфигурации шасси: одно колесо на стойку, два колеса рядом на стойку или два параллельных колеса рядом с двумя дополнительными рядом. боковые колеса. По мере того, как самолеты становились все больше и тяжелее, системы шасси становились все более сложными как для снижения нагрузки на колеса и стойки, так и для уменьшения сил, действующих на дорожное покрытие. Так, например, шасси супергрузового авиалайнера Airbus A380 имеет четыре шасси - два с четырьмя колесами в каждом и два с шестью колесами в каждом. Независимо от конфигурации, прочность гораздо важнее веса, поэтому в металлических компонентах шасси вы найдете сталь и титан, а не алюминий.

Будет ли АВС когда-либо регулировать пространство для ног на коммерческих самолетах?

Будет ли АВС когда-либо регулировать пространство для ног на коммерческих самолетах?

Авиакомпании продолжают забивать все больше и больше мест, что делает полет почти невыносимым для некоторых. Но это также небезопасно? WordsSideKick.com общается с экспертами.


Примечание автора

Орвилл Райт однажды сказал: «Самолет стоит, потому что у него нет времени на падение». После этого я бы назвал это преуменьшением эпических масштабов.





RU.WordsSideKick.com
Все права защищены!
Перепечатка материалов разрешена только с простановкой активной ссылки на сайт RU.WordsSideKick.com

© 2005–2020 RU.WordsSideKick.com