Введение

Летательные аппараты тяжелее воздуха с неподвижными крыльями, создающие аэродинамическую подъёмную силу.

Летательный аппарат с неподвижным крылом – это машина тяжелее воздуха, такая как самолет, способная к полету за счет аэродинамической подъёмной силы. Летательные аппараты с неподвижным крылом отличаются от летательных аппаратов с несущим винтом (в которых подъёмная сила создается вращающимся ротором на валу) и орнитоптеров (в которых крылья быстро совершают колебательные движения для создания подъёмной силы). Крылья летательного аппарата с неподвижным крылом не обязательно должны быть жесткими; воздушные змеи, дельтапланы, самолеты с изменяемой стреловидностью крыла и самолеты, использующие изменение формы крыла, все классифицируются как летательные аппараты с неподвижным крылом. Планирующие летательные аппараты с неподвижным крылом, включая свободнолетающие планеры различных типов и привязанные воздушные змеи, могут использовать потоки воздуха для набора высоты. Моторизованные летательные аппараты с неподвижным крылом (самолеты), получающие тягу от двигателя, включают парапланы с мотором, моторизованные дельтапланы и некоторые экранопланы. Большинство летательных аппаратов с неподвижным крылом управляются пилотом, но некоторые специально разработаны для беспилотного управления, дистанционного управления или автономного управления (с использованием бортовых компьютеров).

Ранние воздушные змеи

Около 2800 лет назад воздушные змеи появились в Китае, где были в изобилии материалы, идеально подходящие для их изготовления. Некоторые авторы полагают, что на территории современной Индонезии (Сулавеси) с воздушными змеями из листьев летали гораздо раньше, основываясь на их интерпретации наскальных рисунков на острове Муна, расположенном у Сулавеси. Уже к 549 году нашей эры запускали бумажные змеи, о чем свидетельствует запись о том, что в этом году бумажный змей использовался для передачи сообщения во время спасательной операции. Древние и средневековые китайские источники упоминают и другие применения воздушных змеев: для измерения расстояний, проверки силы ветра, подъема людей, подачи сигналов и обеспечения связи при проведении военных операций. Изначально считавшиеся лишь забавным развлечением, к XVIII и XIX векам воздушные змеи стали использоваться в качестве средств для научных исследований. Возможно, этот аппарат подвешивался для полета. Одной из первых задокументированных попыток создания планеров была предпринята в XI веке монахом Эйльмером из Малмсбери, но она оказалась неудачной. Сообщается, что в XVII веке поэт IX века Аббас ибн Фирнас совершил аналогичную попытку, однако более ранние источники не подтверждают этот факт. В 1799 году сэр Джордж Кейли сформулировал концепцию современного самолета как летательного аппарата с неподвижным крылом, оснащенного отдельными системами для создания подъемной силы, движения и управления. Кейли строил и испытывал модели самолетов с неподвижным крылом уже в 1803 году, а в 1853 году ему удалось создать успешный пассажирский планер. В 1856 году француз Жан-Мари Ле Бри совершил первый полет с использованием двигателя, заставив лошадь тянуть его планер "L'Albatros artificiel" по пляжу. В 1884 году американец Джон Дж. Монтгомери совершил управляемые полеты на планере в рамках серии планеров, построенных в период с 1883 по 1886 год. Среди других пионеров авиации, совершавших подобные полеты в то время, были Отто Лилиенталь, Перси Пилчер и ученики Октава Шанута. В 1890-х годах Лоуренс Харгрейв проводил исследования конструкции крыльев и разработал коробчатый змей, способный поднимать вес человека. Его конструкции коробчатых змеев получили широкое распространение. Хотя он также разработал тип роторного авиационного двигателя, он не создал и не испытал самолет с неподвижным крылом, оснащенный двигателем.

Полет на двигателе

Сэр Хирам Максим построил аппарат весом 3,5 тонны с размахом крыльев 34 метра, приводимый в движение двумя паровыми двигателями мощностью по 360 лошадиных сил (270 кВт), вращающими два винта. В 1894 году его машина была испытана с использованием направляющих рельсов, чтобы предотвратить её подъём. Испытание показало, что подъёмной силы достаточно для взлета. Аппарат оказался неуправляемым, что Максим, вероятно, осознал, поскольку впоследствии прекратил работу над ним. Полёт братьев Райт в 1903 году на их Flyer I признан Международной федерацией авиации (FAI), организацией, устанавливающей стандарты и ведущей учёт в области авиации, как "первый устойчивый и управляемый полёт аппарата тяжелее воздуха с двигателем". К 1905 году Wright Flyer III был способен к полностью управляемому и стабильному полёту в течение значительного времени. В 1906 году бразильский изобретатель Альберто Сантос-Дюмон спроектировал, построил и пилотировал самолёт, установивший первый мировой рекорд, признанный Аэро-клубом Франции, совершив полёт на 14 bis менее чем за 22 секунды. Полёт был сертифицирован FAI. Конструкция Bleriot VIII 1908 года представляла собой ранний самолёт с современной схемой моноплана с тянущим винтом. Он был оснащён подвижными хвостовыми поверхностями, управляющими как рысканием, так и тангажом, и системой управления креном, реализованной либо за счёт отклонения крыла, либо элеронов, управляемых пилотом с помощью ручки управления и педалей. Он стал важным предшественником его более позднего самолёта Bleriot XI, совершившего перелёт через Ла-Манш летом 1909 года.

Первая мировая война

Первая мировая война стала полигоном для испытаний самолетов как оружия. Самолеты продемонстрировали свой потенциал в качестве мобильных наблюдательных платформ, а затем доказали, что могут быть использованы как боевые машины, способные наносить потери противнику. Первая задокументированная воздушная победа истребителя, вооруженного синхронизированным пулеметом, произошла в 1915 году, и ее совершил немецкий лейтенант Курт Винтгенс из Luftstreitkräfte. Появились летчики-асы, наиболее выдающимся из которых (по количеству воздушных побед) был Манфред фон Рихтгофен. После Первой мировой войны авиационные технологии продолжали развиваться. В 1919 году Алкок и Браун впервые совершили беспосадочный перелет через Атлантический океан. В 1919 году состоялись первые коммерческие авиарейсы между Соединенными Штатами и Канадой.

Междувоенная авиация в "золотой век"

Так называемый Золотой век авиации пришелся на период между двумя мировыми войнами, в течение которого произошли дальнейшее развитие и применение более ранних достижений – например, новаторская разработка Уго Юнкерса цельнометаллических фюзеляжей в 1915 году, приведшая к созданию гигантских многомоторных самолетов с размахом крыльев до 60+ метров к началу 1930-х годов, широкое распространение воздушных радиальных двигателей как практичной авиационной силовой установки наряду с мощными V-образными 12-цилиндровыми жидкостными авиационными двигателями, и всё большее число попыток совершить дальние перелеты – как, например, полет на Vickers Vimy в 1919 году, за которым всего через несколько месяцев последовал трансатлантический перелет NC-4 ВМС США; кульминацией стало в мае 1927 года одиночное трансатлантическое путешествие Чарльза Линдберга на "Spirit of St. Louis", которое послужило стимулом для еще более амбициозных попыток дальних перелетов и проложило путь к тому, чтобы дальние полеты стали обыденностью в будущем.

Вторая мировая война

Самолеты принимали участие во всех крупных сражениях Второй мировой войны. Они являлись важнейшим элементом военных стратегий того времени, таких как немецкий блицкриг или кампании американских и японских авианосных ударных групп на Тихом океане. Военные планеры были разработаны и использовались в нескольких кампаниях, но не получили широкого распространения из-за высоких потерь, с которыми часто сталкивались при их применении. Роторный планер Focke Achgelis Fa 330 Bachstelze (Щегол) 1942 года был примечателен тем, что использовался немецкими подводными лодками. До и во время войны британские и немецкие конструкторы разрабатывали реактивные двигатели для самолетов. Первым реактивным самолетом, совершившим полет в 1939 году, был немецкий Heinkel He 178. В 1943 году первый серийный реактивный истребитель Messerschmitt Me 262 поступил на вооружение немецкой Люфтваффе, а позднее в ходе войны на вооружение поступил британский Gloster Meteor, но так и не принял участия в боевых действиях – максимальные скорости самолетов той эпохи достигали, при этом неофициальный рекорд был поставлен в начале июля 1944 года прототипом немецкого ракетного истребителя Me 163B V18.

Послевоенный

В октябре 1947 года Bell X-1 стал первым самолетом, превысившим скорость звука. В 1948–1949 годах самолеты доставляли грузы во время Берлинской блокады. Во время холодной войны производились новые типы самолетов, такие как B-52. Первый реактивный авиалайнер, de Havilland Comet, был представлен в 1952 году, а за ним в 1956 году последовал советский Туполев Ту-104. Boeing 707, первый широко успешный коммерческий реактивный самолет, находился в коммерческой эксплуатации более 50 лет, с 1958 по 2010 год. Boeing 747 был самым большим пассажирским самолетом в мире с 1970 года, пока в 2005 году его не превзошел Airbus A380. Самым успешным самолетом является Douglas DC-3, среднемагистральный двухдвигательный пассажирский самолет, который до сих пор эксплуатируется с 1936 года и используется в небольшом количестве для парашютного спорта и других любительских полетов. Существуют тысячи других модификаций, используемых для различных целей, например, AC-47, штурмовик времен Вьетнамской войны, который до сих пор используется в некоторых армиях.

Самолет/самолет

Самолет (также известный как аэроплан или просто самолет) – это летательный аппарат с двигателем и неподвижным крылом, приводимый в движение тягой, создаваемой реактивным двигателем или воздушным винтом. Самолеты различаются по размерам, формам и конфигурациям крыльев. Широкий спектр применения самолетов включает в себя отдых, перевозку грузов и пассажиров, военные нужды и научные исследования.

Гидросамолет

Гидросамолет – это самолет с фиксированным крылом, способный взлетать и садиться (приземляться) на воду. Гидросамолеты, которые могут также эксплуатироваться с суши, относятся к подклассу, называемому амфибиями. Эти самолеты иногда называли гидропланами. Гидросамолеты и амфибии обычно подразделяются на две категории в зависимости от их технологических характеристик: поплавковые самолеты и летающие лодки. Поплавковый самолет по общей конструкции аналогичен наземному самолету, с обычно неизмененным фюзеляжем по сравнению с его наземной версией, за исключением того, что колеса в основании шасси заменяются поплавками, что позволяет аппарату взлетать и садиться на воду, а не на сушу. Летающая лодка – это гидросамолет с водонепроницаемым корпусом, формирующим нижнюю (вентральную) часть фюзеляжа и опирающимся непосредственно на поверхность воды. Она отличается от поплавкового самолета тем, что не нуждается в дополнительных поплавках для обеспечения плавучести, хотя может иметь небольшие подкрыльевые поплавки или боковые спонсоны для стабилизации на воде. Крупные гидросамолеты обычно представляют собой летающие лодки, а большинство классических конструкций амфибий используют ту или иную форму конструкции летающей лодки для своего фюзеляжа/корпуса.

Планерные самолеты

Многие типы планеров (см. ниже) могут быть модифицированы путем установки небольшого двигателя. К ним относятся:

Моторный планер – обычный планер или парусный планер с вспомогательной силовой установкой, которую можно использовать в полете для повышения летных характеристик. Моторизованный дельтаплан – дельтаплан с установленным двигателем. Парашют с двигателем – парашют типа параплан с интегрированным каркасом, сиденьем, шасси и силовой установкой, подвешенной снизу. Парапланер с двигателем или парамотор – параплан с двигателем, подвешенным за спиной пилота.

Наземное транспортное средство

Грунтовое транспортное средство (ГЭВ) – это аппарат, который достигает устойчивого полёта вблизи поверхности земли, используя эффект земли – аэродинамическое взаимодействие между крылом и земной поверхностью. Некоторые ГЭВ способны летать на высоте вне эффекта земли (OGE) при необходимости – такие аппараты классифицируются как самолёты с двигателями.

Планер

Планер – это летательный аппарат, тяжелее воздуха, который поддерживается в полете динамической реакцией воздуха на его несущие поверхности, и чей свободный полет не зависит от двигателя. Парусный планер – это планер с фиксированным крылом, предназначенный для парения – способности набирать высоту в восходящих потоках воздуха и летать в течение длительного времени. Планеры в основном используются для отдыха, но также применялись и для других целей, таких как исследования аэродинамики, военные действия и возвращение космических аппаратов. Моторные планеры оснащены ограниченной двигательной установкой для взлета или для увеличения продолжительности полета. Как и в случае с самолетами, существует большое разнообразие типов планеров, отличающихся конструкцией крыльев, аэродинамической эффективностью, расположением пилота и органами управления. Пожалуй, наиболее распространенным типом является бумажный самолетик. Большие планеры чаще всего запускаются с помощью буксировочного самолета или лебедки. Военные планеры использовались в боевых условиях для доставки войск и оборудования, а специализированные планеры – в атмосферных и аэродинамических исследованиях. Ракетные самолеты и космические самолеты также совершали посадки без использования двигателя, аналогичные полету на планере. Планеры и парусные планеры, используемые в спортивном планеризме, обладают высокой аэродинамической эффективностью. Наивысшее соотношение подъемной силы к сопротивлению составляет 70:1, хотя более распространенным является 50:1. После запуска дополнительная энергия получается за счет умелого использования восходящих потоков воздуха в атмосфере. Были достигнуты полеты протяженностью в тысячи километров со средней скоростью более 200 км/ч. Небольшим примером планера является бумажный самолетик. Обычный лист бумаги можно довольно легко сложить в аэродинамическую форму; его небольшая масса по отношению к площади поверхности создает подъемную силу, позволяя ему скользить на некоторое расстояние при правильном броске. Планеры и парусные планеры имеют много общих элементов конструкции и аэродинамических принципов с самолетами с двигателем. Например, Horten H.IV был планером с крылом без хвостового оперения, а орбитальный аппарат Space Shuttle с дельтавидным крылом летел как планер во время фазы снижения. Многие планеры также используют аналогичные органы управления и приборы, как и самолеты с двигателем.

Типы планеров

Основное применение современных планеров – спорт и отдых.

Парусник

Планеры были разработаны с 1920-х годов для любительского полёта. Когда пилоты начали понимать, как использовать восходящие потоки воздуха, были разработаны планерные планеры с высоким аэродинамическим качеством (соотношением подъёмной силы к сопротивлению). Это позволяло совершать более длительные полёты к следующему источнику подъёма, тем самым увеличивая шансы на далёкие перелёты. Так возник популярный вид спорта – полёты на планерах. Ранние планеры в основном строились из дерева и металла, но большинство современных планеров используют композитные материалы, включающие стекловолокно, углеволокно или арамидные волокна. Для минимизации сопротивления они имеют обтекаемый фюзеляж и длинные узкие крылья с большим удлинением. Доступны как одноместные, так и двухместные планеры. Изначально обучение проводилось короткими «заходами» на первичных планерах – очень простых аппаратах без кабины и с минимальным набором приборов. Сразу после Второй мировой войны обучение стало проводиться исключительно на двухместных планерах с двойным управлением, но высокопроизводительные двухместные планеры также используются для распределения нагрузки и получения удовольствия от длительных полётов. Первоначально для посадки использовались полозья, но сейчас большинство планеров приземляются на колёсах, часто убирающихся. Некоторые планеры, известные как моторизованные планеры, предназначены для беспилотного полёта, но могут быть оснащены поршневыми, роторными, реактивными или электрическими двигателями. Для соревнований FAI классифицирует планеры по классам, в основном на основе размаха крыла и наличия закрылков. FAI также определил класс сверхлёгких планеров, включающий некоторые модели, известные как планеры с микроподъёмной силой и «воздушные кресла», исходя из максимального веса. Они достаточно лёгкие для удобной транспортировки и в некоторых странах могут эксплуатироваться без лицензии. Сверхлёгкие планеры имеют характеристики, схожие с дельтапланами, но обеспечивают повышенную безопасность при авариях, поскольку пилот может быть закреплён в вертикальном кресле внутри деформируемой конструкции. Посадка обычно осуществляется на одном или двух колёсах, что отличает их от дельтапланов. Несколько коммерческих сверхлёгких планеров появлялись и исчезали, но большинство современных разработок ведётся отдельными конструкторами и любителями, строящими планеры самостоятельно.

Военные планеры

Военные планеры использовались во время Второй мировой войны для перевозки войск (планерная пехота) и тяжелого оборудования в зоны боевых действий. Планеры буксировались в воздух и на большую часть пути к цели военными транспортными самолетами, например C-47 Dakota, или бомбардировщиками, переведенными на второстепенные задачи, например Short Stirling. После отсоединения от буксира вблизи цели они приземлялись как можно ближе к намеченной точке. Преимуществом перед десантниками было то, что можно было доставить тяжелое оборудование, и войска собирались быстро, а не рассредоточивались по зоне десантирования. Планеры рассматривались как одноразовые, поэтому их строили из распространенных и недорогих материалов, таких как дерево, хотя некоторые из них извлекались и использовались повторно. К началу Корейской войны транспортные самолеты стали больше и эффективнее, что позволило десантировать даже легкие танки на парашютах, что привело к снижению популярности планеров.

Исследовательские планеры

Даже после разработки самолетов с двигателями планеры продолжали использоваться для авиационных исследований. Гибкое крыло NASA Paresev Rogallo первоначально было разработано для изучения альтернативных способов возвращения космических аппаратов. Хотя это применение было отменено, широкая огласка вдохновила любителей адаптировать профиль гибкого крыла для современных дельтапланов. Первоначальные исследования различных типов летательных аппаратов с фиксированным крылом, включая бесхвостые самолеты и подъемные тела, также проводились с использованием беспилотных прототипов.

Подвесный планер

Подвесный планер – это летательный аппарат, в котором пилот находится в подвеске, закрепленной на каркасе, и управляет, перемещая вес тела относительно управляющей рамы. Большинство современных подвесных планеров изготавливаются из алюминиевого сплава или композитных материалов с тканевым крылом. Пилоты способны парить в течение нескольких часов, набирать тысячи метров высоты в восходящих потоках теплого воздуха, выполнять фигуры высшего пилотажа и совершать перелеты на сотни километров.

Парапланер

Параплан – это лёгкий, свободно летающий планер, взлетающий с ноги, без жёсткой несущей конструкции. Пилот сидит в подвесной системе, расположенной под полым крылом из ткани, форма которого поддерживается расчётным натяжением строп, давлением воздуха, поступающего в воздухозаборники в передней части крыла, и аэродинамическими силами воздушного потока, обтекающего внешнюю поверхность. Парапланеризм чаще всего является видом активного отдыха.

Беспилотные планеры

Бумажный самолетик — это игрушечный летательный аппарат (обычно планер), сделанный из бумаги или картона. Модели планеров — это модели самолетов, использующие легкие материалы, такие как полистирол и бальза. Конструкции варьируются от простых планеров до точных масштабных моделей, некоторые из которых могут быть очень большими. Планирующие бомбы — это бомбы с аэродинамическими поверхностями, обеспечивающими планирующий полет вместо баллистической траектории. Это позволяет самолету-носителю атаковать сильно охраняемую цель с безопасного расстояния.

Змеевик

Воздушный змей – это летательный аппарат, прикреплённый к фиксированной точке, так что ветер обтекает его крылья. Подъёмная сила возникает, когда воздух обтекает крыло змея, создавая пониженное давление над крылом и повышенное давление под ним, и отклоняя воздушный поток вниз. Это отклонение также создаёт горизонтальное сопротивление по направлению ветра. Результирующий вектор силы, образованный компонентами подъёмной и тяговой сил, уравновешивается натяжением одной или нескольких строп, прикреплённых к крылу. Воздушные змеи в основном используются для развлечения, но имеют и множество других применений. Первопроходцы, такие как братья Райт и Дж. В. Данн, иногда испытывали самолёт в виде воздушного змея, чтобы усовершенствовать его и подтвердить лётные характеристики, прежде чем устанавливать двигатель и органы управления, и использовать его как самолёт.

Военные применения

Воздушные змеи использовались для передачи сигналов, доставки боеприпасов и наблюдения, поднимая наблюдателя над полем боя и применяя аэрофотосъемку с воздушных змеев.

Наука и метеорология

Воздушные змеи использовались в научных целях, например, в знаменитом эксперименте Бенджамина Франклина, доказавшем, что молния – это электричество. Воздушные змеи были предшественниками традиционных самолетов и сыграли важную роль в разработке первых летательных аппаратов. Александр Грэм Белл экспериментировал с очень большими змеями, способными поднимать человека, как и братья Райт и Лоуренс Харгрейв. Воздушные змеи исторически использовались для подъема научных приборов для измерения атмосферных условий с целью прогнозирования погоды.

Радиоантенны и световые маяки

Воздушные змеи могут использоваться для подъема радиоантенн. Этот метод был применен на приемной станции первой трансатлантической передачи, осуществленной Маркони. Для подобных экспериментов воздушные шары могут быть более удобны, поскольку антенны, поднимаемые воздушными змеями, требуют сильного ветра, который не всегда доступен при работе с тяжелым оборудованием и заземляющим проводником. Воздушные змеи также могут использоваться для подъема световых эффектов, таких как светящиеся палочки или фонари на батарейках.

Производство электроэнергии

Более ста участников ведут концептуальные научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы для изучения возможности использования воздушных змеев для выработки электроэнергии за счет высотных ветровых потоков.

Культурное использование

Фестивали воздушных змеев – популярное развлечение во всем мире. Они охватывают как местные мероприятия, так и традиционные праздники, и крупные международные фестивали.

Крылья

Крылья самолета с фиксированным крылом – это неподвижные плоскости, расположенные по обе стороны фюзеляжа. При движении самолета вперед воздушный поток обтекает крылья, форма которых создает подъемную силу.

Структура крыла

У воздушных змеев, некоторых легких планеров и самолетов крылья имеют гибкую поверхность, натянутую на каркас и приобретающую жесткость за счет подъемной силы воздушного потока, обтекающего их. Более крупные самолеты оснащаются жесткими крыльями, обеспечивающими дополнительную прочность. Большинство крыльев, будь то гибкие или жесткие, имеют прочный каркас, который придает им форму и передает подъемную силу с поверхности крыла на остальную часть самолета. Основными конструктивными элементами являются одна или несколько лонжеронов, идущих от корневой части до конца крыла, и множество нервюр, расположенных от передней кромки до задней кромки. Ранние авиационные двигатели имели небольшую мощность, поэтому малый вес был крайне важен. Кроме того, профили крыла первых самолетов были очень тонкими, что не позволяло установить внутри них прочный каркас. Поэтому вплоть до 1930-х годов большинство крыльев были недостаточно прочными и требовали внешней расчалки в виде подкосов и тросов. С увеличением мощности двигателей в 1920-х и 1930-х годах крылья стали изготавливать достаточно тяжелыми и прочными, чтобы расчалка больше не требовалась. Такой тип крыла, не требующий расчалки, называется консольным.

Конфигурация крыла

Количество и форма крыльев сильно различаются у разных типов самолетов. Плоскость крыла может быть цельной или разделена центральным фюзеляжем на левое и правое крыло. В некоторых случаях использовалось и большее количество крыльев, при этом трехкрылый самолет (триплан) получил известность во время Первой мировой войны. Четырехкрылые самолеты (квадропланы) и другие многопланные конструкции не имели особого успеха. Моноплан, название которого происходит от приставки «моно», означающей «один», имеет одну плоскость крыла. Биплан имеет две плоскости, расположенные одна над другой, а тандемное крыло – две плоскости, расположенные одна за другой. Когда в 1920-х и 1930-х годах увеличилась мощность двигателей и необходимость в расчалках отпала, моноплан консольного типа стал наиболее распространенной конструкцией летательных аппаратов с двигателем. План крыла – это форма крыла при взгляде сверху. Для обеспечения аэродинамической эффективности крыло должно быть прямым, с большим размахом и небольшой хордой (высоким удлинением). Однако для обеспечения конструктивной эффективности и легкости крыло должно иметь небольшой размах, но достаточную площадь для создания подъемной силы (низким удлинением). На трансзвуковых скоростях, близких к скорости звука, полезно отклонять крыло назад или вперед для уменьшения сопротивления, создаваемого сверхзвуковыми ударными волнами при их образовании. Стреловидное крыло – это просто прямое крыло, отклоненное назад или вперед. Дельтавидное крыло имеет треугольную форму и может использоваться по разным причинам. В качестве гибкого крыла Рогало оно обеспечивает стабильную форму под воздействием аэродинамических сил и поэтому часто используется для воздушных змеев и других сверхлегких летательных аппаратов. Как сверхзвуковое крыло, оно сочетает в себе высокую прочность с низким сопротивлением и поэтому часто используется в быстроходных реактивных самолетах. Крыло изменяемой геометрии может менять свою форму в полете. Крыло изменяемого стреловидного угла трансформируется из эффективной прямой конфигурации для взлета и посадки в конфигурацию с низким сопротивлением для высокоскоростного полета. Другие формы крыла изменяемой геометрии испытывались, но ни одна из них не вышла за рамки исследовательского этапа.

Фюзеляж

Фюзеляж – это длинное, узкое тело, обычно с заостренными или округлыми концами для обеспечения аэродинамически гладкой формы. Большинство самолетов с фиксированным крылом имеют один фюзеляж, который часто называют просто "корпусом". Другие могут иметь два или более фюзеляжей, либо фюзеляж может быть оснащен хвостовыми балками по обе стороны от хвостового оперения для использования самой задней части фюзеляжа. Фюзеляж может вмещать экипаж, пассажиров, груз или полезную нагрузку, топливо и двигатель(и). Беспилотные летательные аппараты (дроны) обычно не имеют пилота или какого-либо другого экипажа или пассажиров на борту. Планеры обычно не имеют топлива или двигателей, хотя некоторые варианты, такие как моторные планеры и ракетные планеры, могут быть оснащены ими для временного или дополнительного использования. Пилоты пилотируемых самолетов с фиксированным крылом обычно управляют ими из кабины, как правило, расположенной в передней или верхней части фюзеляжа и оснащенной органами управления, а также окнами и приборами. На самолетах часто бывает два или более пилота, один из которых является командиром воздушного судна ("пилот"), а остальные – "вторые пилоты". На больших самолетах навигатор обычно также находится в кабине пилота. Некоторые военные или специализированные самолеты могут иметь и других членов экипажа в кабине. В небольших самолетах пассажиры обычно располагаются за пилотом(ами) в одной кабине, хотя иногда пассажирское место может быть рядом или даже перед пилотом. Крупные пассажирские самолеты имеют отдельную пассажирскую кабину или, в некоторых случаях, несколько кабин, физически отделенных от кабины пилота.

Летающее крыло

Летающее крыло – это самолет без хвостового оперения, не имеющий чётко выраженного фюзеляжа, при этом большая часть экипажа, полезной нагрузки и оборудования размещается внутри основной конструкции крыла. Конфигурация летающего крыла была широко изучена в 1930-х и 1940-х годах, в частности Джеком Нортропом и Честоном Л. Эшельманом в Соединенных Штатах, а также Александром Липпишем и братьями Хортен в Германии. После войны на основе концепции летающего крыла был разработан ряд экспериментальных конструкций. Определенный интерес сохранялся до начала 1950-х годов, но эти конструкции не всегда обеспечивали значительное преимущество в дальности полета и представляли ряд технических проблем, что привело к принятию «традиционных» решений, таких как Convair B-36 и B-52 Stratofortress. В силу практической необходимости в крыле большой площади, концепция летающего крыла наиболее эффективна для самолетов в диапазоне медленных и средних скоростей, и сохраняется постоянный интерес к её использованию при создании тактических военно-транспортных самолетов. Интерес к летающим крыльям возродился в 1980-х годах благодаря их потенциально малой эффективной площади рассеяния радиолокационного сигнала. Технология малозаметности основана на формах, отражающих радиоволны только в определенных направлениях, что затрудняет обнаружение самолета, если радиолокационный приемник не находится в конкретном положении относительно него – положении, которое постоянно меняется при движении самолета. Этот подход в конечном итоге привел к созданию стелс-бомбардировщика Northrop B-2 Spirit. В этом случае аэродинамические преимущества летающего крыла не являются приоритетными. Однако современные компьютерные системы управления с электродистанционным управлением позволили минимизировать многие аэродинамические недостатки летающего крыла, что сделало возможным создание эффективного и стабильного бомбардировщика большой дальности.

Крыло с смешанным корпусом

Самолеты со смешанным корпусом и крылом имеют уплощенный корпус аэродинамической формы, который создает основную часть подъемной силы, необходимой для полета, а также четко выраженные крыльевые структуры, хотя крылья плавно интегрированы в корпус. Таким образом, самолеты со смешанным корпусом и крылом сочетают в себе конструктивные особенности как футуристического фюзеляжа, так и схемы "летающее крыло". К предполагаемым преимуществам данной концепции относятся эффективные крылья с высокой подъемной силой и широкий корпус аэродинамической формы. Это позволяет всей конструкции участвовать в создании подъемной силы, что потенциально повышает экономичность топлива.

Подъемный корпус

Подъемное тело – это аэродинамическая схема, в которой подъемная сила создается самой конструкцией корпуса. В отличие от летающего крыла, которое представляет собой крыло с минимальным или отсутствующим традиционным фюзеляжем, подъемное тело можно рассматривать как фюзеляж с небольшим или отсутствующим крылом. В то время как летающее крыло стремится к максимальной эффективности крейсерского полета на дозвуковых скоростях за счет устранения неподъемных поверхностей, подъемные тела обычно минимизируют сопротивление и конструкцию крыла для дозвукового, сверхзвукового и гиперзвукового полета, а также для повторного входа космических аппаратов. Все эти режимы полета создают проблемы для обеспечения устойчивости. Подъемные тела были важным направлением исследований в 1960-х и 1970-х годах как способ создания небольших и легких пилотируемых космических кораблей. США построило ряд известных ракетных самолетов для испытания этой концепции, а также несколько ракетных аппаратов для повторного входа, которые испытывались над Тихим океаном. Интерес к разработке снизился, когда ВВС США утратили интерес к пилотируемым миссиям, а основные работы были прекращены в процессе проектирования космического челнока, когда стало ясно, что обтекаемые фюзеляжи затрудняют размещение топливных баков.

Эмпеннаж и передняя плоскость

Классическое крыло с аэродинамическим профилем неустойчиво в полете и сложно в управлении. Гибкие типы крыльев часто полагаются на якорной трос или вес пилота, подвешенного под крылом, для поддержания правильного положения. Некоторые типы свободнолетающих аппаратов используют модифицированный аэродинамический профиль, обеспечивающий устойчивость, или другие оригинальные механизмы, включая, в последнее время, электронную систему искусственной стабилизации. Однако для достижения балансировки, устойчивости и управляемости большинство типов крылатых аппаратов имеют хвостовое оперение, состоящее из киля и руля направления, работающих по горизонтали, и стабилизатора с рулем высоты, работающих по вертикали. Это настолько распространено, что называется классической схемой. Иногда может быть два или более киля, расположенных вдоль стабилизатора. Некоторые типы имеют горизонтальное переднее крыло типа "канарда" перед основным крылом, а не за ним. Это переднее крыло может способствовать балансировке, устойчивости или управлению аппаратом, или нескольким из этих параметров.

Контроль за змеями

Воздушные змеи управляются лесками, идущими к земле. Как правило, каждая леска служит уздечкой для той части змея, к которой она прикреплена.