Летательный аппарат

Лета́тельный аппара́т (сокр. ЛА) — общее название устройства (аппарата) для полётов в атмосфере или космическом пространстве^[1]. Представляет собой транспортное средство.

Выбор критерия

Принцип полёта

Принцип полёта — понятие, определяющее категорию основных физических законов, которые приняты для описания движения заданного летающего объекта в заданных условиях полёта.

Принцип полёта определяется тем, каким образом и за счёт чего создаётся подъёмная сила. В настоящее время техническое значение имеют следующие принципы полёта, в которых подъёмная сила определяется:

• аэростатический — Архимедовой силой, равной силе тяжести вытесненной телом массы воздуха;
• аэродинамический — подъёмная сила создаётся через силовое взаимодействие движущегося сквозь воздушную среду^[2] летательного аппарата^[3]. Таким образом, сила тяжести преодолевается благодаря аэродинамической силе, как силе реакции на отбрасывание вниз части воздуха, обтекающего несущие поверхности летательного аппарата^[4].
• инерционный — силой инерции летящего тела за счёт начального запаса скорости или высоты, поэтому такой полёт называют также пассивным;
• ракетодинамический — реактивной силой за счёт отбрасывания части массы летящего тела. В соответствии с законом сохранения импульса системы возникает движение при отделении от тела с какой-либо скоростью некоторой части его массы;
• В безвоздушном пространстве летательный аппарат может совершать инерциальный полёт или на других физических принципах (например, с помощью солнечного паруса, на площадь которого оказывает давление звёздный ветер, либо получением ускорения после витка между относительно массивными планетами, выполнив гравитационный манёвр (см. Вояджер-2).

Классификация

Классификаций летательных аппаратов основывают на разных принципах. Далее не рассматриваются классификации, например, по типу используемого двигателя, или по назначению ЛА, которые по существу не являются классификациями собственно летательных аппаратов, а в действительности классифицируют двигатели, или полезную нагрузку летательных аппаратов, которая может относиться практически к любой отрасли техники, науки и хозяйственной деятельности. Не рассматриваются также и вырожденные классификации (состоящие всего из двух подразделений, например, пилотируемые — беспилотные).

Здесь представлена классификация летательных аппаратов по техническому способу выполнения полёта — перемещения в пространстве без непосредственной опоры на твёрдые тела или на жидкую среду.^[5] По этому способу летательные аппараты подразделяются на:

• 1. Аппараты, движущиеся в гравитационном поле Земли^[6], в полёте преодолевающие силу её тяготения. По способу создания силы, уравновешивающей силу тяготения эти аппараты подразделяются на:
  • 1.1. Аэростатические, или аппараты «легче воздуха», поднимаемые в атмосферный полёт архимедовой силой за счёт баллона (оболочки), наполненного газом (в том числе, нагретым воздухом), плотность которого ниже плотности атмосферного воздуха, или применением вакуумированной оболочки (Вакуумный дирижабль)^[7]. По способу передвижения эти аппараты подразделяются на:
    • 1.1.1. Аэростаты, не имеющие средств целенаправленного передвижения в горизонтальной плоскости и перемещающиеся в ней по ветру.
    • 1.1.2. Дирижабли, имеющие двигатель (двигатели) и средства управления для целенаправленного передвижения по вертикали (вверх или вниз) и в горизонтальной плоскости.
  • 1.2. Аэродинамические — аппараты, поддерживаемые в атмосферном полёте аэродинамической подъёмной силой, возникающей за счёт быстрого движения в воздухе самого аппарата или его частей. Подразделяются на:
    • 1.2.1. Моторные, приводимые в движение двигателем. Подразделяются на:
      • 1.2.1.1. Аппараты с активным управлением течения пограничного слоя, такие как ЭКИП, с вихревой системой управления течением в пограничном слое.
      • 1.2.1.2. Аппараты с неуправляемым течением пограничного слоя
        • 1.2.1.2.1. Вертолёты (геликоптеры), подъёмная сила которых создаётся воздушным винтом, вращаемым двигателем вокруг вертикальной оси.
        • 1.2.1.2.2. Крылатые аппараты, подъёмная сила которых создаётся за счёт ненулевого аэродинамического качества аппарата при его движении в атмосфере. Подразделяются на:
          • 1.2.1.2.2.1. Крылатые аппараты с неподвижным (относительно аппарата) крылом: самолёты^[8], крылатые ракеты^[9], экранолёты, экранопланы, мотодельтапланы, парамоторы.
          • 1.2.1.2.2.2. Крылатые аппараты, с подвижным крылом. К ним относятся:
            • 1.2.1.2.2.2.1. Автожиры^[10], крыло которых свободно вращается вокруг вертикальной оси под воздействием набегающего в горизонтальном полёте воздуха.
            • 1.2.1.2.2.2.2. Махолёты, крыло которых помимо создания подъёмной силы выполняет функцию движителя в горизонтальном полёте.
        • 1.2.1.2.3. Винтокрылы. Аппараты, совмещающие способ (1.2.1.2.1) при отрыве от земли и наборе высоты, подобно вертолётам, со способом как у аппаратов c неподвижным относительно аппарата крылом 1.2.1.2.2.1, в горизонтальном полёте развивающие подъёмную силу крылом, как самолёты, при этом винт, ось которого поворачивается в горизонтальное положение, играет роль движителя в горизонтальном полёте.
    • 1.2.2. Безмоторные аэродинамические аппараты, движущиеся в атмосфере с постепенным снижением^[11] под комбинированным воздействием силы тяжести и аэродинамических сил.
      • 1.2.2.1. Планёры, дельтапланы, Жесткокрылы, парапланы.
      • 1.2.2.2. Парашюты.
      • 1.2.2.3. Спускаемые аппараты космических кораблей.
  • 1.3 Самолёты с аэростатической разгрузкой — подобные БАРС (ЛА) , у которого около 80 % подъёмной силы самолёта достигается за счёт баллона с гелием, а скорость до 300 км/ч обеспечивают маршевые двигатели.
  • 1.4. Инерционные. Движущиеся в поле тяготения Земли по инерции за счёт скорости, сообщённой им на активном участке траектории ракетным двигателем. Подразделяются на:
    • 1.4.1. Головные части баллистических ракет^[12], движущиеся по баллистическим траекториям.
    • 1.4.2. Искусственные спутники Земли и орбитальные космические станции, движущиеся в космическом пространстве вокруг Земли по замкнутым орбитам.
  • 1.5. Ракетные — аппараты, преодолевающие силу тяготения без взаимодействия с атмосферой, за счёт тяги ракетного двигателя, направленной вертикально вверх, или имеющей достаточную вертикальную составляющую. Такой способ полёта используется на активном участке траектории баллистическими ракетами и ракетами-носителями космических аппаратов.
  • 1.6 Аппараты на воздушной подушке, удерживающиеся над землёй или над водой за счёт повышенного давления воздуха, создаваемого компрессором между днищем аппарата и твёрдой или водной поверхностью^[13].
• 2. Аппараты свободного полёта, перемещающиеся в космическом пространстве, в отсутствие значительных гравитационных полей планет. К ним относятся межпланетные зонды.

См. также

• Аэродинамическая авиатехника
• Воздушное судно (название для подмножества летательных аппаратов, применяемых в авиации)

Примечания

1. Авиация: энциклопедия / Гл. ред. Г. П. Свищёв. — М.: Большая российская энциклопедия, 1994. — С. 309. — 736 с. — ISBN 5-85270-086-X.
2. или среду другого газа
3. Принципы создания подъёмной силы воздуха. Летающие модели и аппараты  (неопр.). Авиационный моделизм. Дата обращения: 5 июля 2011. Архивировано из оригинала 31 октября 2010 года.
4. «Введение в авиационную технику и технологию»: конспект лекций / Ю. Б. Рубцов, Б. Н. Слюсарь. — Кафедра авиастроения Донского государственного технического университета, 2004.  (недоступная ссылка)
5. Оговорка «без непосредственной опоры» существенна в приведённом определении полёта. Как известно, самолёт или аэростат «опираются» на воздух в полёте, но атмосфера, в свою очередь опирается на поверхность Земли, и стало быть эти летательные аппараты тоже опираются на неё, но через посредство атмосферы, а такая опора, в силу данного определения полёта, не учитывается.
6. Здесь говорится только о Земле для краткости, вся классификация может быть распространена и на любые другие планеты со значительным гравитационным полем.
7. Бойко Ю. С. Воздухоплавание в изобретения. — 1990.
8. К этой категории здесь относятся и самолёты с изменяемой геометрией крыла. Хотя такое крыло и обладает некоторой подвижностью, это движение служит для оптимизации его аэродинамических характеристик на различных режимах полёта. Сама же функция крыла с изменяемой геометрией ничем не отличается от функции неподвижного крыла.
9. К этой категории здесь относятся (как это ни парадоксально звучит) и ракеты, построенные по т. н. «бескрылой» аэродинамической схеме, то есть не имеющие собственно крыльев, и подъёмная сила которых создаётся за счёт ненулевого аэродинамического качества корпуса. Пример: ЗУР В-500 ЗРК С-300: …для В-500 была выбрана бескрылая схема «несущий корпус» с четырьмя цельноповоротными аэродинамическими рулями… Архивная копия от 14 сентября 2013 на Wayback Machine.
10. Крыло автожира называется винтом и по форме оно напоминает винт вертолёта, однако его функция отличается от функции последнего, и совпадает с функцией крыла самолёта.
11. Эти аппараты, попадая в восходящий от земли поток воздуха, могут иногда даже набирать высоту.
12. Сюда же следует отнести и метеорологические ракеты.

13. По характеру передвижения различают Аппараты на воздушной подушке самоходные и несамоходные (буксируемые); по положению относительно опорной поверхности — без контакта с ней (амфибийные суда и наземные машины)… Самоходные бесконтактные Аппараты на воздушной подушке относятся к ЛА и снабжаются необходимыми устройствами для стабилизации движения и управления полётом.

    Авиация: энциклопедия / Гл. ред. Г. П. Свищёв. — М.: Большая российская энциклопедия, 1994. — С. 63. — 736 с. — ISBN 5-85270-086-X.