Avioane-Generalitati-

Elev: Mihalache Alexandru Clasa: a-X-a

Cuprins:1.Istoric2.Aerodinamica avionului2.1Greutatea2.2Traciunea2.3Rezistena la naintare2.4Portana3.Prile componente ale avionului i manevrarea sa4.Structura avionului4.1Aripa4.2Fuzelajul4.3Ampenajele5.Sistemul de propulsie5.1Exemple de motoare MTR5.2Exemple de motoare MTR-DF6.Clasificarea avioanelor

Istoric:Aprute la nceputul secolului 20, primele avioane cereau mult curaj i ndemnare pentru a le pilota. n acea vreme, ele nu erau nici rapide, nici ncptoare. Primul zbor controlat, propulsat, cu un aparat mai greu dect aerul l-au fcutFraii Wrightpe17 decembrie1903, primul zbor efectiv autopropulsat a fost fcut deTraian Vuiala data de18 martie1906[2]iar primul zbor oficial autopropulsat a fost fcut deAlberto Santos-Dumontla data de12 noiembrie1906.Henri Coandeste inventatorul aparatului de zbor fr elice, acesta fiind propulsat de un motor cu reacie.[3]Louis Blriota fost primul pilot care a traversatCanalul Mnecii, n1909.Charles Lindbergha realizat prima traversare a Atlanticului, singur i fr escal, n1927. n1933,Wiley Posta fost primul pilot de avion care a fcut singur turul lumii. A parcurs 25000km n 27 zile, 54 ore i 78 de minute.

Aerodinamica avionului:Asupra unei aeronave aflate n zbor acioneaz patru fore care trebuie s se afle n echilibru. O for n general poate fi interpretat ca o tragere sau o mpingere asupra unui obiect ntr-o anumit direcie.

Greutatea Greutatea este o for orientat ntotdeauna spre centrul pmntului. Ea este direct proporional cu masa avionului i depinde de ncrcarea sa. Dei este distribuit asupra ntregului aparat, ne putem imagina c ea este colectat i acioneaz asupra unui singur punct, numit centrul de greutate. n zbor, dei aeronava se rotete n jurul centrului de greutate, orientarea greutii rmne tot spre centrul pmntului. n timpul zborului greutatea scade constant datorit consumrii combustibilului din rezervoare. Distribuia greutii i centrul de greutate se pot i ele schimba, de aceea pilotul trebuie s ajusteze constant comenzile pentru a ine avionul n echilibru.TraciuneaTraciunea este asigurat de sistemul de propulsie. Valoarea traciunii depinde de mai muli factori asociai sistemului de propulsie: tipul motorului, numrul de motoare, comanda motorului, viteza i nlimea de zbor. n figura alturat, cele dou motoare ale avionului sunt dispuse sub aripi i orientate paralel cu fuzelajul, deci traciunea va aciona pe linia central longitudinal a fuzelajului. La unele avioane (de exemplu Hawker-Siddeley Harrier/Harrier direcia traciunii poate varia n funcie de evoluia pe care o execut. De exemplu la decolare ea este orientat la un anumit unghi fa de axa longitudinal a avionului, pentru a "ajuta" avionul s decoleze. ns, la avioanele turboreactoare, dei gazele de ardere sunt evacuate n sens opus sensului de zbor, acest lucru face ca avionul s fie "mpins" nainte, pe principiul aciune - reaciune descris de Newton: oricrei fore de aciune i se opune o for egal i de sens contrar, numit reaciune.

Rezistena la naintareRezistena la naintare (la micare) este fora aerodinamic care se opune oricrui corp ce se deplaseaz ntr-un fluid. Mrimea acestei fore este influenat de mai muli factori: forma aeronavei, densitatea i compoziia aerului, viteza. Direcia acestei fore este ntotdeauna opus direciei de zbor i putem considera c ea "se concentreaz" ntr-un singur punct numit centru depresiune.

Portana

Portanaeste fora care ine avionul n aer i trebuie neleas n raport cu celelalte trei. Ea poate fi generat de orice parte a aeronavei, dar la un avion obinuit portana este datorat n special aripii i n particular formei specifice n seciune a aripii. Portana este o for aerodinamic datorat "trecerii" unui obiect printr-un fluid. Ea acioneaz asupra centrului de presiune i este definit ca fiind perpendicular pe direcia de curgere a fluidului.Teoriile despre generarea forei portante au devenit surse de controverse i subiect de discuii aprinse. Dei explicaia exact i complet este destul de dificil de neles fr aparatul matematic adecvat, acest articol ncearc s expun principiile ei.Curgerea n jurul unui profil aerodinamicSchimbarea direciei sau vitezei unei curgeri de fluid genereaz o for. Mai exact, portana apare atunci cnd curgerea unui fluid este "ntoars" de ctre un obiect solid. Cnd curgerea este deviat ntr-o anumit direcie, portana apare n direcia opus, n concordan cu principiul aciunii i reaciunii al lui Newton. Dat fiind c aerul este un fluid, moleculele sunt libere n micare i orice suprafa solid poate devia curgerea. Pentru o seciune de arip numitprofil aerodinamic ambele sale suprafee, de sus extradosi respectiv de jos intradoscontribuie la ntoarcerea curgerii. Lund n considerare doar una dintre suprafee, ajungem la o teorie incorect a portanei, de aceea ele se abordeaz mpreun.

Prile componente ale avionului i manevrarea sa

Forma exterioar a avionului, dimensiunile, motorizarea, organizarea structural a componentelor sale i influeneaz direct performanele. Avionul este un aparat complex alctuit n mod normal din patru subsisteme:structura de rezistensistemul de propulsieechipamentele de bord i aparatele de comand a zboruluiinstalaiile i mecanizarea aeronavein general, un avion este alctuit din urmtoarele pri principale:aripacu dispozitivele sale de sustentaie,fuzelajul,ampenajeleorizontal i vertical cu prile lor mobile,trenul de aterizareisistemul de propulsie. Prile mobile ale avionului sunt:eleroanele,profundorul,direcia,flapsurile,voleii,frna aerodinamicicompensatoarele.

Aparatura de bord este alctuit din: sisteme pentru controlul zborului, sisteme pentru controlul funcionrii motoarelor, sisteme de navigaie aerian, aparaturradio/radiolocaie.La avioanele militare se adaug armamentul de bord, instalaiile de bombardament i dirijare a rachetelor, blindajul de protecie, acroajele i aparatura adecvat misiunilor de lupt.Acionarea comenzilor avionului se realizeaz prin intermediul instalaiilor hidraulice i pneumatice. Eseniale pentru zborul avionului sunt i instalaiile de alimentare cu combustibil i ulei, instalaiile electrice, de antigivraj (dezgheare), sanitar, de izolaie termic i fonic, climatizare i comenzile agregatelor aeronavei, echipamentul de dirijare.Comanda sistemului de propulsie i a comenzilor prilor sale mobile asigur manevrarea aeronavei.Comanda traciunii se realizeaz prin maneta de gaze care acioneaz sistemul de propulsie. Comenzile prilor mobile sunt asigurate prinman,paloniere,flapsuri,frne, etc. De exemplu, acionarea manei nainte i napoi implic bracarea profundoarelor n sus i n jos, fapt care duce la o micare a avionului n sus sau n jos. Micarea manei spre stnga sau dreapta acioneaz eleroanele de pe aripi, ducnd la o micare de ruliu (rotaie) n jurul axei longitudinale.Clcareapalonierelor (pedalelor) spre stnga sau dreapta acioneaz direcia avionului n lateral. Ceea ce trebuie reinut ns, este c manevrarea aeronavei se face prin acionarea combinat a diferitelor comenzi.

Structura avionului

Aripan zborul aerodinamic, bazat pe fora portant, cea mai important parte a avionului este aripa. mpreun un ampenajele, aripa asigur sustentaia, stabilitatea i manevrabilitatea avionului. n general aripa este compus din structura de rezisten, nveli exterior, rezervoarele integrate de combustibil, aparatura hidro-pneumatic aferent comenzilor. Sub arip se instaleaz trenul principal de aterizare al avionului, sistemul de propulsie, acroaje speciale rachete, bombe sau rezervoare lrgabile.Forma n plan a aripii este extrem de diversificat, n funcie de destinaia, rolul, dimensiunile, forma sau viteza avionului: aripa dreapt (An-2,Cessna 172), arip trapezoidal (F-22 Raptor), arip n sgeat (A300,BAC 1-11,Su-27), arip n sgeat cu geometrie variabil (avionul multirol Tornado,bombardierul B-1 Lancer), arip triunghiular (F-16,Saab 37 Viggen), arip delta gotic (Concorde), etc.

Elementele constructive ale unei aripi de avion obinuite sunt:lonjeroanele,lisele,nervurile,panourile de nvelii alte piese componente, de rigidizare (ex: montani) folosite pentru transmiterea eforturile ntre arip i fuzelaj sau ntre tronsoanele aripii.Aripile cu cel puin dou lonjeroane mpreun cu nveliul formeazchesonul de rezisten, care are sarcina de a preluaeforturileaerodinamice i mecanice la care este supus aripa.

Cheson de rezisten

Componentele principale ale chesonului

Lonjeroanelesunt elemente de rigidizare aezate de-a lungul aripii, care preiau cea mai mare parte din forele i momentele ce acioneaz asupra acesteia. Au aspectul unei grinzi consolidate alctuite din tlpi (profile corniere) i inim (platband), mbinate ntre ele cu nituri. Sunt realizate de regul din materiale rezistente la ncovoiere i rsucire: duraluminiu, titan, oeluri speciale.Nervurilesunt elemente de rigidizare transversal a aripii, montate de obicei perpendicular pe bordul de atac al aripii. Nervurile au rolul de a pstra forma aripii i de a transmite solicitrile aerodinamice la lonjeroane i lise. Pot fi nervuri simple sau nervuri de for, acestea din urm avnd rolul suplimentar de a prelua forele concentrate datorate diverselor echipamente i instalaii acroate de aripi.Liselesunt elemente de rigidizare montate n lungul aripii cu rolul de a prelua solicitrile axiale datorate ncovoierii aripii. Ele trebuie s fie rezistente la ntindere i compresiune i mresc rezistena nveliului la deformaie. Sunt obinute tehnologic prin extrudare sau ndoire i sunt alctuite din duraluminiu, aliaje pe baz detitansauoel inoxidabil.nveliul aripii are rolul de a menine forma sa i este realizat din tabl deduraluminiusau aliaje pe baz detitan,magneziuetc. nveliul este solicitat la eforturi de ncovoiere i rsucire. Ele sunt prinse de celelalte elemente prinnituri. Dac distana dintre lise este mic, pentru rigidizarea nveliului se folosete tabl ondulat. mbinarea tablei ondulate cu nveliul se poate face prin metoda sudurii, nu prin nituire. Dac aripa are grosime mic, nveliul se poate realiza prin panouri monolit. Construcia unei astfel de aripi se realizeaz prin mbinarea panourilor dintr-o singur bucat. La aripile cu grosime foarte mic, spaiul interior nu mai cuprinde elemente de rigidizare, ci este umplut cu structur de tip fagure sau cu alt material compozit, rezultnd o structur compact, cu rezisten mecanic mare.

Fuzelajul

Fuzelajul (dinfrancezfuselage) este partea aeronavei n care este plasat cabina piloilor, cabina pasagerilor, ncrctura de transport i cea mai mare parte a echipamentelor i instalaiilor de bord. El reprezint corpul central de care se leag aripa, ampenajele i trenul de aterizare. Fuzelajul trebuie s aib o rezisten la naintare minim. De aceea forma sa trebuie s fie aerodinamic, s aib ct mai puine proeminene, suprafaa "splat" de curentul de aer s fie bine finisat i cu ct mai puine ondulaii.Fuzelajele tip coc sunt cele mai folosite n prezent n construcia aerospaial, ele s-au impus definitiv odat cu apariia motoarelor turboreactoare. Elementele principale ale fuzelajelor de tip coc sunt:structura longitudinalformat din lonjeroane i lise,structura transversalformat din cadre, inveliul rezistent.

Structura fuzelajului

Ampenajele

Ampenajele sunt elemente care reprezint pentru aeronav organele de echilibru, stabilitate i comand. Dup modul cum sunt construite depinde n mare msur capacitatea de manevr a aeronavei. Se compun de regul din ampenajul orizontal format din stabilizator (partea fix) i profundor (partea mobil) i ampenajul vertical format din deriv(partea fix) i direcie(partea mobil). La aeronavele supersonice se instaleaz cteodat dou ampenaje verticale, iar stabilizatorul are numai parte mobil, fiind realizat dintr-o singur bucat. n configuraia clasic stabilizatorul este plasat n spatele aripii, dar laavioanele de vntoaremoderne poate apare n faa sa, rezultnd aa-zisa configuraie "canard" (ra) (de exemplu laEurofighter).Structura unui ampenaj orizontal vzut "de sus"

Sistemul de propulsie

n general sistemele de propulsie ale unei aeronave se compun din:motoareelice (sau ventilator, dup caz)sistem de rciresistem de admisiesistem de ungeresistem de evacuaredemaror (starter)comenzi ale motoarelorRolul sistemului de propulsie este de a asigura traciunea avionului.

n continuare sunt prezentate dou dintre cele mai utilizate motoare n prezent:motorul simplu reactor(MTR) imotorul reactor cu dublu flux(MTRDF).Motorulturboreactoreste motorul care echipeaz n prezent aeronavele care zboar la altitudini mari i viteze peste 0,6 Mach. Principiul su de funcionare este urmtorul: aerul care intr prin dispozitivul de admisie este comprimat de ctre compresor, intr n camera de ardere unde formeaz mpreun cu combustibilul injectat amestecul de gaze de ardere i are loc arderea propriu-zis. Gazele arse trec apoi prin turbin, unde are loc destinderea lor parial prin rotaie, apoi trec prin ajutajul de reacie i ies din sistem cu o energie cinetic mult mai mare dect cea de intrare, asigurnd astfel componenta de traciune a avionului. Eventual, la avioanele supersonice putem ntlni sistemul de postcombustie. Acesta se afl ncorporat n sistemul de evacuare i are rol de a injecta o nou doz de combustibil n amestecul de gaze arse provenit din camera de ardere. Noul amestec mai arde o dat, rezultnd o cretere considerabil a traciunii.Motoarele turboreactoare cu dublu flux - denumite genericturboventilatoare- sunt de fapt turboreactoare modificate. Ele se caracterizeaz prin existena a dou fluxuri de curgere paralele: unul secundar, de aer, antrenat de un ventilator montat pe acelai ax cu compresorul de joas presiune a turbinei, carembracfluxul de aer primar (interior) format din gaze de ardere. Traciunea MTR-DF este suma traciunilor rezultate de cele dou fluxuri. Nu trebuie uitat c ventilatorul are rol de propulsie, funcionnd ca o elice. Un sistem MTR-DF este prezentat n desenele alturate.Trebuie menionat faptul c motoarele turboreactoare cu dublu flux sunt cele mai rspndite tipuri de motoare de aviaie, echipnd cea mai mare parte din avioanele civile i o bun parte din avioanele militare.

Exemple de motoare MTR:General Electric J79(echipeaz aeronaveleF-4 PhantomiB-1 bomber)Rolls-Royce Viper(echipeazSoko Orao 2,I.A.R. 93,I.A.R. 99 Soim,Aermacchi MB.326)Exemple de motoare MTR-DF: n domeniul civil:SNECMA-GECFM-56(echipeazBoeing 737,AirbusA318,A319,A320,A321)General ElectricGE90(Boeing 777)CF6(A300,A310,A330,Boeing 747)Pratt & WhitneyJT9D(B747,Boeing 767, A300, A310)W4000(B777, A330)PW6000(A318)Rolls-RoyceTrent 500-900(pentru aproape toate tipurile deBoeingiAirbuscivile).n domeniul militar:General ElectricF110(F14,F15,F16)F103/CF6(Air Force One, B767AWACS)F404(F/A-18,F117,A-4 Skyhawk)Rolls-RoyceEJ200(Eurofighter Typhoon)Pegasus(Boeing-BAe Harrier) SnecmaM53(Mirage 2000)M88(Rafale).

Aeronavele cu destinaie militar se subclasific din punctul de vedere almisiunii specifice:vntoare-interceptare: destinate pentru anihilarea prin lupt aerian a avioanelor inamice (MIG-31, SU-27, Rafale, Mirage 2000, F-14 Tomcat, F-15 Eagle, F-16 Falcon, F/A-18 Hornet). Acestea sunt uor de manevrat, cu vitez mare de zbor i narmate cu tunuri automate iproiectilereactive.bombardament(numite ibombardiere): destinate pentru lovirea cubombea obiectivelor terestre sau maritime, (Rockwell B-1, Northrop-Grumman B-2,Boeing B-52)cercetare i supraveghere aerian: destinate pentru executareacercetriiaeriene i sunt dotate cu aparatur fotografic i cu alte mijloace tehnice speciale (deradiolocaie, deteleviziune) (Northrop-GrummanEA-6B,SR-71 Blackbird, Boeing 767 AWACS)cercetare-corectare: pentru cercetarea i corectarea foculuiartilerieiantrenament/coal(Boeing-Douglas T-45 Goshawk,Dassault-Dornier Alpha Jet, Mirage F1,IAR99 oim)transport i tehnic de lupt(LockheedC-5 Galaxy,C-130 Hercules, Boeing-DouglasC-17 Globemaster, Airbus/EADSA400 M)n general ins,avioanele militareau misiuni multirol, de exemplu:vntoare-intercepie-strategie-bombardament(F-16, F/A-18,MIG-29, Tornado, Saab-39 Gripen, Rafale).Aeronavele cu destinaie special sunt utilizate pentru cercetare sau experimentare. Tot n aceast categorie se ncadreaz aeronavele experimentale ale cror soluii constructive de natur aerodinamic sau tehnologic urmeaz a fi implementate la viitoarele aeronave de serie.Dupsistemul de propulsie, aeronavele se clasific n:aeronave cuelice(AN-2, Cessna 172,ZLIN Z-142)aeronave cureacie(Boeing 747, A340, MIG-21, F-16, AN-124, Concorde)aeronave cuelice i reacie(turbopropulsor) (ATR-42, C-130 Hercules)

Clasificarea avioanelor

Exist multe criterii de clasificare a aeronavelor (unele ns destul de subiective). Urmeaz cteva dintre ele, exemplificnd, fr a lua n consideraieelicopterele,dirijabilele, avioanele ultrauoare sau cele fr structur de rezisten.Un prim criteriu este dupdestinaialor:aeronave cu destinaiecivil(Boeing 747, Airbus A300,AntonovAN-2, Dassault Falcon, Concorde)aeronave cu destinaiemilitar: construite i narmate n vederea executrii unei misiuni de lupt (F-16,MIG-21, Suhoi SU-27,DassaultRafale,IAR 93)aeronave cu destinaiespecial(Northrop-GrummanRQ-4 Global Hawk, AeroVironmentPathfinder,Helios)Aeronavele cu destinaie civil sunt folosite pentru transportul pasagerilor, al mrfurilor sau aeronavele utilitare. Din punct de vedere al distanei de zbor, ele se clasific n aeronave pentru:distane scurte scurt-curiere(Airbus A318,EmbraerERJ-145)distane medii mediu curiere(Airbus A300, Boeing 737,BAe, BAC 1-11)distane mari lung-curiere(Boeing 747, AirbusA340, Concorde)transport cargo -( AntonovAN-124),Multe linii aeriene mpart avioanele cu destinaie civil n alte dou categorii din punct de vedere operaional:avioane regionale - avioane de capacitate redus, pentru curse scurte, din orae mici, ctre un punct central, deseori operate de o sucursal sau un partener al liniei aeriene:EmbraerERJ 135,BombardierCanadairCRJ 200,Avro RJ,FokkerF100etc.avioane de linie principal, capabile de capaciti i distane mai mari, cu servicii oferite direct de linia aerian: toate modelele civileAirbusiBoeing,Tupolev 154,Il-96, etc

Din prima categorie fac parte aeronavele echipate cu motoare clasice cu piston i elice, din cea de-a doua categorie aeronavele cu motoareturboreactoare, iar din ultima, cele echipate motoare turbopropulsoare.Dupnumrul de motoare, aeronavele se clasific n:monomotoare(AN-2, ZLIN Z-142, MIG-21, F-16,Mirage F1)bimotoare(Airbus A300 A310, A330, Boeing 737, 777, Rafale, BAC 1-11, F-14, F-18, ATR-42) multimotoarecare pot fi: trimotoare:McDonnell-DouglasDC-10,Boeing 727, cuadrimotoare:Boeing747, AirbusA340, C-5 Galaxy, AN-124 sau cu mai multe motoare:An-225- 6 motoare, B-52 - 8 motoare.Avioanele de pasageri au, n general, ntre dou i patru motoare.