Как устроен самолёт: из чего состоит и что за что отвечает

Из каких частей состоит самолёт

Схема выше показывает те же части. Коротко о каждой:

• Фюзеляж — «труба» с кабиной экипажа, салоном и багажными отсеками под полом. Салон герметичный: в нём держится давление, при котором можно дышать на большой высоте.
• Крыло — создаёт подъёмную силу, внутри хранится топливо, на нём стоят рули и механизация (подробнее ниже).
• Хвостовое оперение — вертикальный киль с рулём направления и горизонтальные стабилизаторы с рулями высоты. Оно удерживает самолёт на курсе и не даёт ему «клевать носом».
• Шасси — колёсные опоры для разбега, посадки и руления. В полёте убираются внутрь, чтобы не создавать лишнего сопротивления.
• Двигатели — на большинстве узкофюзеляжных лайнеров висят под крыльями на пилонах, на некоторых самолётах стоят по бокам хвоста.

Крыло: что видно из иллюминатора

Внутри крыла — баки с топливом. У Airbus A320 первые версии заправлялись только из крыльевых баков, а в версии A320-200 включили ещё центральный бак в центроплане (части крыла внутри фюзеляжа), и дальность выросла.

Задняя кромка крыла — закрылки. При взлёте и посадке они выдвигаются назад и вниз, увеличивая площадь и кривизну крыла, чтобы самолёт держался в воздухе на небольшой скорости. Именно их выдвижение вы видите из окна и слышите как гул и скрежет перед посадкой. На передней кромке выдвигаются предкрылки, для той же цели.

Ближе к концу крыла — элероны: они отклоняются в разные стороны и накреняют самолёт. А на самой верхней поверхности крыла после касания полосы поднимаются щитки — интерцепторы. Они «ломают» подъёмную силу и прижимают самолёт к полосе, помогая тормозить. Коснитесь на схеме закрылков, предкрылков, элеронов и интерцепторов: подсветится каждый и покажется, как он двигается.

Как управляют самолётом: крен, тангаж, рысканье

Самолёт поворачивается вокруг трёх осей. Крен — наклон вправо или влево, им управляют элероны. Тангаж — нос вверх или вниз, им управляют рули высоты на горизонтальном оперении. Рысканье — поворот носа вправо или влево, им управляют руль направления на киле и педали у лётчика. При обычном повороте самолёт сначала кренится, а потом разворачивается.

Это можно проверить самому: в «штурвале» на схеме самолёта выше сдвиньте ползунки крена и тангажа и посмотрите, как отклоняются рули и как самолёт отвечает. Правый элерон вверх, левый вниз — правое крыло опускается, самолёт кренится и поворачивается вправо.

В классическом управлении лётчик через штурвал и педали двигает рули тросами и гидравликой. Современные лайнеры управляются электродистанционно (fly-by-wire): движения штурвала или сайдстика (ручки сбоку от кресла) превращаются в электрические сигналы, а компьютеры решают, как отклонить рули. Airbus A320 — первый в мире пассажирский самолёт с цифровой электродистанционной системой управления; у него вместо штурвала именно сайдстик.

Как работает двигатель

Двигатель современного лайнера называется турбореактивным двухконтурным (ТРДД). Спереди стоит огромный вентилятор. Часть воздуха, попавшего в него, идёт во внутренний контур: компрессор сжимает воздух, в камере сгорания в него впрыскивается керосин и поджигается, горячий газ вращает турбину, которая приводит в движение вентилятор и компрессор, и выходит через сопло. Остальная часть воздуха идёт по внешнему контуру мимо камеры сгорания, холодной.

Степень двухконтурности — это отношение расхода воздуха во внешнем контуре к расходу во внутреннем. Чем она выше, тем больше воздуха разгоняется медленно, а не мало и быстро: такой двигатель экономичнее и тише, потому что шум от горячей струи тем выше, чем выше её скорость. Поэтому двигатели лайнеров растут: у CFM56 (A320ceo, Boeing 737) степень двухконтурности около 6, у LEAP-1A (A320neo) около 11, у российского ПД-14 (МС-21) — примерно 8,5 при диаметре вентилятора около 1,9 м. Переключите двухконтурность в разрезе двигателя под этим разделом и увидите, как растёт вентилятор и как меняется доля тяги, которую даёт холодный контур. Ползунок РУД (рычага управления двигателем) показывает, как растут обороты и поток.

Реверс тяги — тормоз при посадке. После касания полосы створки внешнего контура перекрывают его, и воздух вентилятора уходит вперёд, а не назад. Поэтому в этот момент за окном слышен рёв. На малой скорости реверс убирают: иначе выхлоп, летящий вперёд, засасывался бы обратно в двигатель. Включите переключатель «реверс» в разрезе, чтобы увидеть створки.

ВСУ: почему гудит хвост на стоянке

ВСУ — вспомогательная силовая установка: маленький газотурбинный двигатель в хвосте самолёта, выхлопную трубу которого видно на хвосте многих лайнеров. Пока основные двигатели выключены, ВСУ даёт самолёту электричество (115 В, 400 Гц) и сжатый воздух. Он нужен, чтобы работали свет и кондиционер в салоне, а ещё чтобы запустить основные двигатели.

Благодаря ВСУ самолёт может обойтись без наземного питания и кондиционирования на любом аэродроме. Тот самый гул «из хвоста» на стоянке — это работа ВСУ. После запуска основных двигателей её обычно выключают.

Шасси

У большинства лайнеров шасси трёхопорное: передняя стойка и две основные под крыльями или фюзеляжем. Чтобы снизить сопротивление, опоры в полёте убираются в нишы, закрытые створками. Работают они, как правило, на гидравлике. Удар при посадке гасят масляно-газовые амортизаторы (олеопневматические стойки).

Из салона это слышно как гул и стук после взлёта (уборка) и перед посадкой (выпуск). Лётчики проверяют по «трём зелёным» лампам, что все три опоры выпущены и заперты. Тап по шасси на схеме покажет, куда убирается каждая опора.

Что внутри: кабина, салон, кухни, багаж

Спереди — кабина экипажа за закрытой дверью. За ней идёт пассажирский салон: ряды кресел, туалеты и бортовые кухни (галли), где хранят питание. Багаж и грузы лежат под полом салона, в нижних отсеках фюзеляжа. Топливо — не в салоне и не под ним, а в крыльях.

Салон герметичный: в нём поддерживают давление, при котором можно дышать на большой высоте. Из-за герметичности фюзеляж при каждом полёте немного раздувается и опадает, как воздушный шар, и это нагрузка, на которую рассчитывают корпус.

«Чёрные ящики»: где они и почему оранжевые

На самолёте их два: самописец параметров полёта (FDR) записывает скорость, высоту, положение рулей и работу двигателей, а речевой самописец (CVR) — разговоры в кабине. Бывает, что оба устройства собраны в одном корпусе.

Их обычно ставят в хвостовой части фюзеляжа: считается, что там больше шансов уцелеть при ударе. Корпус красят в яркий жёлтый или оранжевый цвет со светоотражающей полосой, чтобы его легче было найти среди обломков. Название «чёрный ящик» осталось исторически. Устройства рассчитаны на перегрузку 3 400 g в течение 6,5 мс, огонь и погружение на большую глубину. После попадания в воду маяк подаёт ультразвуковые сигналы не меньше 30 суток, а у новых маяков — 90 суток.

Из чего сделан самолёт

Основа корпуса и крыла лайнеров — алюминиевые сплавы: они лёгкие, прочные и хорошо изучены. В Airbus A320 к ним добавлены композиты (волокна, залитые смолой), а оперение сделано почти целиком из композитов.

У российского МС-21 из композитов выполнено и крыло: его кессон (силовая коробка крыла) из отечественных композитов в 2022 году испытали на разрушающие нагрузки, значительно превышающие возможные в реальном полёте. Композиты легче металла и не устают так, как он, поэтому крыло можно сделать длиннее и экономичнее.