​Аэродинамические схемы самолетов
Многообразие существующих схем объясняется различием назначения и предъявляемых к самолету требований.
По количеству агрегатов различают следующие схемы: бипланы и монопланы (а, б); с одним или несколькими двигателями (в, г); с одним или двумя фюзеляжами (е, з); “летающее крыло”, не имеющее фюзеляжа и оперения (и) и ряд других.
Наиболее важные различия в характеристиках самолета создают взаимное расположения крыла и горизонтального оперения по длине фюзеляжа. По этому признаку наиболее характерны три схемы: нормальная или классическая, “утка” и “бесхвостка”.
Нормальная схема (в) характеризуется расположением горизонтального оперения позади крыла; применяется на большинстве современных самолетов благодаря следующим преимуществам:
— крыло находится в невозмущенном потоке воздуха, что позволяет получить наилучшие аэродинамические характеристики;
— горизонтальное оперение, расположенное за крылом, позволяет укоротить носовую часть фюзеляжа для улучшения обзора летчика.
Однако наряду с преимуществами схема обладает некоторыми недостатками:
— горизонтальное оперение находится в зоне заторможенного за крылом потока;
— почти на всех режимах полета горизонтальное оперение создает отрицательную подъемную силу, что приводит к уменьшению подъемной силы самолета.
В самолетах ”утка” (е) горизонтальное оперение располагается впереди крыла.
Находясь в невозмущенном потоке, оно создает положительную подъемную силу и при достижении больших углов атаки из-за срыва потока воздуха автоматически переводит самолет на меньшие углы атаки, чем предотвращает переход самолета в штопор.
Одним из недостатков схемы “утка” является уменьшение путевой устойчивости из-за удлинения носовой части фюзеляжа.
Самолет, не имеющий горизонтального оперения, называют ”бесхвосткой” (д). Такому самолету свойственны минимальное лобовое сопротивление и наименьший вес конструкции. Однако из-за сложности управления и уменьшения эффективности закрылков на взлете и посадке схема “бесхвостка” не получила широкого распространения.
По расположению крыла относительно фюзеляжа различают низкоплан, среднеплан, высокоплан.
Низкоплан – самолет с нижним расположением крыла относительно фюзеляжа (б). Ему свойственны такие достоинства, как приращение подъемной силы вследствие экранирующего влияния земли, меньшая высота стоек шасси и, следовательно, веса конструкции, проще и удобнее обслуживание двигателей на стоянке.
К недостаткам относятся большее сопротивление интерференции, обусловленное взаимным влиянием крыла и фюзеляжа, ухудшение обзора летчику и пассажирам нежней полусферы и вероятность попадания грязи в двигатели, расположенные на крыле.
У среднеплана (ж) крыло располагается около середины высоты фюзеляжа, благодаря чему уменьшается сопротивление интерференции и улучшается работа двигателей, если они расположены на крыле. Но, с другой стороны, среднее расположение крыла ухудшает обзор летчику задней полусферы и затрудняет компоновку пассажирских кабин.
Высокоплан – самолет с высокорасположенным крылом (г) обладает минимальным сопротивлением интерференции, хорошим обзором нижней полусферы, удобством обслуживания пассажирских салонов и багажных отсеков. Наряду с этим высокоплан имеет существенные недостатки: сложнее уборка шасси в крыло, увеличивается высота фюзеляжа, усложняется обслуживание двигателей.