Введение

Самолет (American English) или аэроплан (Commonwealth English), неофициально самолет, – это летательный аппарат с фиксированным крылом, приводимый в движение тягой от реактивного двигателя, пропеллера или ракетного двигателя. Самолеты бывают различных размеров, форм и конфигураций крыльев. Широкий спектр применения самолетов включает в себя отдых, перевозку грузов и пассажиров, военные нужды и научные исследования. Во всем мире коммерческая авиация ежегодно перевозит более четырех миллиардов пассажиров на авиалайнерах и более 200 миллиардов тонно-километров грузов, что составляет менее 1% от общего объема мировых грузоперевозок. Большинство самолетов управляются пилотом, находящимся на борту, но некоторые предназначены для дистанционного или компьютерного управления, такие как беспилотные летательные аппараты. Братья Райт изобрели и совершили первый полет на самолете в 1903 году, который признан «первым устойчивым и управляемым полетом аппарата тяжелее воздуха с двигателем». Они опирались на работы Джорджа Кейли, начиная с 1799 года, когда он сформулировал концепцию современного самолета (а позже построил и испытывал модели и успешные пассажирские планеры), а также на работы немецкого пионера авиации Отто Лилиенталя, который в период с 1867 по 1896 год также изучал полеты аппаратов тяжелее воздуха. Попытки полетов Лилиенталя в 1891 году считаются началом пилотируемого полета. После ограниченного применения в Первой мировой войне авиационные технологии продолжали развиваться. Самолеты принимали участие во всех крупных сражениях Второй мировой войны. Первым реактивным самолетом стал немецкий Heinkel He 178 в 1939 году. Первый реактивный авиалайнер, de Havilland Comet, был представлен в 1952 году. Boeing 707, первый широко успешный коммерческий реактивный самолет, находился в коммерческой эксплуатации более 50 лет, с 1958 по 2013 год и далее.

Этимология и употребление

Впервые зафиксировано в английском языке в конце 19 века (до первого устойчивого управляемого полета), слово «самолёт», как и «аэроплан», происходит от французского aéroplane, которое, в свою очередь, восходит к греческому ἀήρ (aēr) — «воздух» и либо к латинскому planus — «ровный», либо к греческому πλάνος (planos) — «скитающийся». Изначально «аэроплан» относился лишь к крылу, поскольку это плоскость, движущаяся в воздухе. В качестве примера синекдохи, слово, обозначающее крыло, стало использоваться для обозначения всего летательного аппарата. В Соединенных Штатах и Канаде термин «самолёт» применяется к самолётам с фиксированным крылом, оснащённым двигателем. В Соединенном Королевстве, Ирландии и большинстве стран Содружества используется термин «аэроплан». Некоторые из самых ранних задокументированных попыток полётов на планерах были предприняты в 9 веке андалузским и арабским поэтом Аббасом ибн Фирнасом и английским монахом Эйлмером Малмсберийским в 11 веке; оба эксперимента привели к травмам пилотов. Леонардо да Винчи изучал конструкцию крыльев птиц и разработал проект летательного аппарата с мускульным приводом в своем «Кодексе о полёте птиц» (1502 год), впервые отметив различие между центром масс и центром давления летающих птиц. В 1799 году Джордж Кейли сформулировал концепцию современного самолёта как летательного аппарата с фиксированным крылом, имеющего отдельные системы для подъёмной силы, тяги и управления. Кейли строил и испытывал модели самолётов с фиксированным крылом уже в 1803 году, а в 1853 году построил успешный пассажирский планер. Затем русский Александр Ф. Можайский также разработал ряд инновационных конструкций. В 1883 году американский Джон Дж. Монтгомери совершил управляемый полёт на планере. Среди других пионеров, совершавших подобные полёты в то время, были Отто Лилиенталь, Перси Пилчер и Октав Шануте. Сэр Хирам Максим построил аппарат весом 3,5 тонны с размахом крыльев 34 метра, приводимый в движение двумя паровыми двигателями, вращающими два винта. В 1894 году его машина была испытана с использованием направляющих рельсов, чтобы предотвратить её подъём. Испытания показали, что подъёмной силы достаточно для взлёта. Аппарат оказался неуправляемым, и, вероятно, Максим осознал это, поскольку впоследствии отказался от дальнейшей работы над ним. В период с 1867 по 1896 год немецкий пионер авиации Отто Лилиенталь занимался разработкой полётов тяжелее воздуха. Он был первым человеком, совершившим хорошо задокументированные, многократные и успешные полёты на планерах. Работа Лилиенталя привела к разработке концепции современного крыла, его попытки полётов в 1891 году считаются началом пилотируемого полёта, а «Lilienthal Normalsegelapparat» рассматривается как первый серийно выпускаемый самолёт, оказавший значительное влияние на братьев Райт. В 1890-х годах Лоуренс Харгрейв проводил исследования конструкции крыльев и разработал коробчатый воздушный змей, способный поднимать вес человека. Его конструкции воздушных змеев получили широкое распространение. Хотя он также разработал тип роторного авиационного двигателя, он не создал и не испытал самолёт с фиксированным крылом, оснащённый двигателем.

Ранние полеты на двигателе

Француз Клемент Адер построил свою первую из трех летательных машин в 1886 году – «Эоль». Это был аппарат, напоминающий летучую мышь, приводимый в движение легким паровым двигателем собственной конструкции, с четырьмя цилиндрами, развивающими мощность и вращающим четырехлопастный винт. Вес двигателя не превышал , а размах крыльев составлял . Общий вес составлял . 9 октября 1890 года Адер предпринял попытку полета на «Эоле». Историки авиации признают эту попытку первым взлетом с двигателем и неконтролируемым прыжком на расстояние около на высоте около . Последующие две машины Адера не были задокументированы как совершившие полет. Полет американских братьев Райт в 1903 году был признан Международной федерацией авиации (FAI), организацией, устанавливающей стандарты и ведущей учет в области авиации, как «первый устойчивый и управляемый полет аппарата тяжелее воздуха с двигателем». Они также установили первый мировой рекорд, признанный Аэро-клубом Франции, пролетев менее чем за 22 секунды. Этот полет также был сертифицирован FAI. Ранним образцом конструкции самолета, объединившим современную схему моноплана с тянущим винтом, был проект Blériot VIII 1908 года. Он имел подвижные хвостовые поверхности, управляющие как рысканием, так и тангажом, систему управления креном, реализованную либо отклонением крыла, либо элеронами, и управляемую пилотом с помощью ручки управления и педалей руля направления. Он стал важным предшественником его более позднего самолета Blériot XI, совершившего перелет через Ла-Манш летом 1909 года. Первая мировая война стала полигоном для испытания самолета как оружия. Самолеты продемонстрировали свой потенциал в качестве мобильных наблюдательных пунктов, а затем доказали свою эффективность как боевые машины, способные наносить потери противнику. Первая известная воздушная победа истребителя, вооруженного синхронизированным пулеметом, произошла в 1915 году, благодаря немецкому лейтенанту Куртy Винтгенсу из Luftstreitkräfte. Появились летчики-асы; величайшим (по количеству побед в воздушных боях) был Манфред фон Рихтгофен, также известный как Красный Барон. После Первой мировой войны авиационные технологии продолжали развиваться. Алкок и Браун впервые в 1919 году совершили беспосадочный перелет через Атлантический океан. Первые международные коммерческие рейсы между Соединенными Штатами и Канадой состоялись в 1919 году. Самолеты принимали участие во всех крупных сражениях Второй мировой войны. Они были важным компонентом военных стратегий того периода, таких как немецкий блицкриг, Битва за Британию и кампании американских и японских авианосцев на Тихоокеанском театре военных действий.

Разработка реактивных самолетов

Первым практическим реактивным самолетом был немецкий Heinkel He 178, который был испытан в 1939 году. В 1943 году Messerschmitt Me 262, первый серийный реактивный истребитель, поступил на вооружение немецкого Люфтваффе. Первый реактивный авиалайнер, de Havilland Comet, был представлен в 1952 году. Boeing 707, первый широко распространенный 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. Сверхзвуковые авиарейсы, включая рейсы Concorde, были ограничены полетами над водой на сверхзвуковой скорости из-за создаваемого ими звукового удара, который запрещен над большинством населенных территорий. Высокая стоимость эксплуатации на пассажиро-километр и катастрофа в 2000 году, приведшая к гибели людей, заставили операторов Concorde снять его с эксплуатации.

Пропеллер

Пропеллер воздушного судна, или воздушный винт, преобразует вращательное движение от двигателя или другого источника энергии в спиральный поток воздуха, который толкает пропеллер вперед или назад. Он состоит из вращающейся приводной ступицы, к которой прикреплено два или более радиальных профилированных лопастей, образующих единую конструкцию, вращающуюся вокруг продольной оси. Три типа авиационных двигателей, используемых для привода пропеллеров, включают в себя поршневые двигатели, газотурбинные двигатели и электродвигатели. Величина тяги, создаваемой пропеллером, частично определяется площадью его диска – площадью, описываемой вращающимися лопастями. Ограничением скорости лопастей является скорость звука; при превышении скорости звука на конце лопасти возникают ударные волны, снижающие эффективность пропеллера. Необходимые обороты в минуту для достижения заданной скорости вращения конца лопасти обратно пропорциональны диаметру пропеллера. Максимальная расчетная скорость для самолетов с пропеллером составляет 0,6 Маха. Самолеты, предназначенные для полетов с большей скоростью, используют реактивные двигатели.

Двигатель с перемещающимся приводом

У поршневых двигателей в авиации существует три основных варианта: радиальный, рядный и оппозитный (или плоский). Радиальный двигатель – это тип двигателя внутреннего сгорания, в котором цилиндры радиально расположены вокруг центрального картера, подобно спицам колеса, и широко использовался в авиационных двигателях до распространения газотурбинных двигателей. Рядный двигатель – это поршневой двигатель с цилиндрами, расположенными в один ряд друг за другом, а не рядами, при этом в каждом ряду может быть любое количество цилиндров, но обычно не более шести, и он может быть жидкостного охлаждения. Оппозитный двигатель – это двигатель внутреннего сгорания с горизонтально расположенными цилиндрами.

Газовая турбина

Турбовинтовой газотурбинный двигатель состоит из воздухозаборника, компрессора, камеры сгорания, турбины и реактивного сопла, которые передают мощность от вала через редуктор к винту. Реактивное сопло обеспечивает относительно небольшую часть общей тяги турбовинтового двигателя.

Электромотор

Электрический самолет приводится в движение электродвигателями, электроэнергия для которых поступает от топливных элементов, солнечных батарей, ультраконденсаторов, передачи энергии направленным лучом или аккумуляторов. В настоящее время летающие электрические самолеты в основном представлены экспериментальными прототипами, включая пилотируемые и беспилотные летательные аппараты, однако на рынке уже появились некоторые серийные модели.

Самолет

Реактивные самолеты приводятся в движение реактивными двигателями, которые используются, поскольку аэродинамические ограничения, присущие воздушным винтам, не распространяются на реактивную тягу. Эти двигатели значительно мощнее двигателей внутреннего сгорания при тех же размерах или весе, сравнительно тише и эффективно работают на больших высотах. К разновидностям реактивного двигателя относятся прямоточные воздушно-реактивные двигатели (ПВРД) и гиперзвуковые прямоточные воздушно-реактивные двигатели (ГПВРД), которые используют высокую скорость воздушного потока и геометрию воздухозаборника для сжатия воздуха перед подачей и воспламенением топлива. Ракетные двигатели создают тягу путем сжигания топлива с окислителем и выброса газов через сопло.

Турбофанатор

Большинство реактивных самолетов используют турбовентиляторные двигатели, в которых газовая турбина приводит в движение воздухозаборник с каналом, ускоряющий воздух вокруг турбины для создания тяги, дополняющей тягу, создаваемую потоком воздуха, проходящим через турбину. Отношение массы воздуха, обтекающего турбину, к массе воздуха, проходящего через турбину, называется степенью двухконтурности. Они представляют собой компромисс между турбореактивными двигателями (без двухконтурности) и турбовинтовыми двигателями (в основном использующими воздух двухконтурного потока). Подзвуковые самолеты, такие как авиалайнеры, используют турбовентиляторные двигатели с высокой степенью двухконтурности для повышения топливной эффективности. Сверхзвуковые самолеты, такие как истребители, используют турбовентиляторные двигатели с низкой степенью двухконтурности. Однако на сверхзвуковых скоростях воздух, поступающий в двигатель, должен быть замедлен до дозвуковой скорости, а затем повторно ускорен до сверхзвуковой скорости после сгорания. Форсажная камера может использоваться на боевых самолетах для кратковременного увеличения тяги путем впрыска топлива непосредственно в горячие выхлопные газы. Многие реактивные самолеты также используют реверсивные устройства тяги для замедления после посадки.

Скрамджет

Скрамджет – это разновидность прямоточного воздушно-реактивного двигателя (ПВРД), в котором внутренний сверхзвуковой поток воздуха используется для сжатия, смешивания с топливом, сгорания и ускорения выхлопных газов, создавая тягу. Двигатель работает только на сверхзвуковых скоростях. Экспериментальный беспилотный аппарат NASA X-43 установил мировой рекорд скорости в 2004 году для реактивных летательных аппаратов, достигнув скорости 9,7 Маха, что почти .

Ракета

В то время как реактивные самолеты используют атмосферу как источник окислителя и массы для реактивного ускорения, создаваемого за самолетом, ракетные самолеты несут окислитель на борту и ускоряют продукты сгорания топлива и окислителя назад, используя их в качестве единственного источника массы для реакции. Жидкое топливо и окислитель могут подаваться в камеру сгорания, либо твердое топливо с окислителем может сгорать непосредственно в топливной камере. Независимо от типа топлива – жидкого или твердого – горячий газ ускоряется через сопло. Во время Второй мировой войны немцы применили ракетный самолет Me 163 Komet. Первым самолетом, преодолевшим звуковой барьер в горизонтальном полете, был ракетный самолет Bell X 1 в 1948 году. North American X 15 установил множество рекордов скорости и высоты в 1960-х годах и послужил основой для разработки инженерных концепций, использованных в последующих самолетах и космических аппаратах. Военно-транспортные самолеты могут использовать ракетные ускорители для взлета с коротких взлетно-посадочных полос. Помимо этого, к ракетным самолетам относятся космические самолеты, такие как SpaceShipTwo, предназначенные для полетов за пределы земной атмосферы, и спортивные самолеты, разработанные для Rocket Racing League, существовавшей недолгое время.

Конструкция и производство

Большинство самолетов строятся компаниями с целью их массового производства для клиентов. Процесс проектирования и планирования, включая испытания безопасности, может занять до четырех лет для небольших турбовинтовых самолетов или больше для более крупных. В ходе этого процесса устанавливаются цели и конструкторские спецификации воздушного судна. Сначала строительная компания использует чертежи и уравнения, моделирование, испытания в аэродинамической трубе и накопленный опыт для прогнозирования поведения самолета. Компьютеры используются компаниями для разработки, планирования и проведения первоначального моделирования самолета. Затем небольшие модели и макеты всех или отдельных частей самолета испытываются в аэродинамических трубах для проверки его аэродинамических характеристик. После прохождения этих этапов проектирования компания строит ограниченное количество прототипов для наземных испытаний. Часто первый полет совершают представители регулирующего авиационного органа. Летные испытания продолжаются до тех пор, пока самолет не выполнит все предъявляемые требования. Затем государственное авиационное управление страны разрешает компании начать производство. В Соединенных Штатах этим органом является Федеральное управление гражданской авиации (FAA). В Европейском Союзе – Европейское агентство по безопасности полетов (EASA), в Соединенном Королевстве – Управление гражданской авиации (CAA). В Канаде государственным органом, отвечающим за и разрешающим массовое производство самолетов, является Управление гражданской авиации Транспортного управления Канады. Когда деталь или компонент необходимо соединить сваркой для практически любого применения в аэрокосмической или оборонной промышленности, она должна соответствовать самым строгим и специфическим правилам и стандартам безопасности. Nadcap, или Национальная программа аккредитации аэрокосмических и оборонных подрядчиков, устанавливает глобальные требования к качеству, управлению качеством и обеспечению качества в аэрокосмической инженерии. В случае международных продаж также требуется лицензия регулирующего авиационного или транспортного органа страны, где будет эксплуатироваться воздушное судно. Например, самолеты, произведенные европейской компанией Airbus, должны быть сертифицированы FAA для полетов в Соединенных Штатах, а самолеты, произведенные американской компанией Boeing, должны быть одобрены EASA для полетов в Европейском Союзе. Введение нормативных требований привело к снижению уровня шума от авиационных двигателей в ответ на увеличение шумового загрязнения из-за роста воздушного трафика в городских районах вблизи аэропортов. Небольшие самолеты могут быть спроектированы и построены любителями как самодельные. Другие самодельные самолеты могут быть собраны из готовых комплектов деталей, которые собираются в базовый самолет и затем должны быть доработаны строителем. Небольшое количество компаний производит самолеты в больших масштабах. Однако производство самолета для одной компании – это процесс, который фактически включает в себя десятки или даже сотни других компаний и заводов, производящих детали для самолета. Например, одна компания может отвечать за производство шасси, а другая – за радар. Производство таких деталей не ограничивается одним городом или страной; в случае крупных производителей самолетов такие детали могут поступать со всего мира. Детали отправляются на главный завод авиакомпании, где расположена производственная линия. В случае крупных самолетов могут существовать отдельные производственные линии, предназначенные для сборки определенных частей самолета, особенно крыльев и фюзеляжа. После завершения самолет подвергается тщательной проверке на предмет выявления дефектов и несоответствий. После одобрения инспекторами самолет проходит серию летных испытаний, чтобы убедиться в правильной работе всех систем и в надлежащей управляемости самолета. После успешного прохождения этих испытаний самолет готов к "финальной отделке" (внутренняя конфигурация, покраска и т. д.) и затем передается заказчику.

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. Эта форма называется аэродинамическим профилем и напоминает крыло птицы.

Структура крыла

Самолеты имеют гибкие поверхности крыла, которые натягиваются на каркас и становятся жесткими благодаря подъемной силе, создаваемой обтекающим их воздушным потоком. Более крупные самолеты имеют жесткие поверхности крыла, обеспечивающие дополнительную прочность. Независимо от того, гибкие они или жесткие, большинство крыльев 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, идущих от передней кромки до задней кромки. Двигатели первых самолетов были маломощными, и легкость конструкции была очень важна. Кроме того, ранние профили крыла были очень тонкими, и в них невозможно было установить прочный каркас. Поэтому до 1930-х годов большинство крыльев были недостаточно прочными и требовали внешних расчалок и тросов. Когда в 1920-х и 1930-х годах мощность двигателей возросла, крылья могли быть сделаны достаточно тяжелыми и прочными, чтобы расчалки больше не требовались. Этот тип нерасчалочного крыла 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 даже больше крыльев, и трехкрылый триплан приобрел известность во время Первой мировой войны. Четырехкрылые квадропланы и другие многоплановые конструкции не имели особого успеха. Моноплан имеет одну плоскость крыла, биплан – две, расположенные друг над другом, а тандемное крыло – две, расположенные друг за другом. Когда в 1920-х и 1930-х годах доступная мощность двигателей возросла и крепежные элементы перестали быть необходимыми, некрепимый или консольный моноплан стал наиболее распространенной формой летательных аппаратов с двигателем. План формы крыла – это его очертания при взгляде сверху. Для обеспечения аэродинамической эффективности крыло должно быть прямым, с большим размахом и небольшой хордой (высоким удлинением). Однако для обеспечения конструкционной эффективности и, следовательно, малого веса, крыло должно иметь небольшой размах, но достаточную площадь для создания подъемной силы (низким удлинением). На трансзвуковых скоростях (вблизи скорости звука) помогает отклонять крыло назад или вперед, чтобы уменьшить сопротивление, возникающее из-за сверхзвуковых ударных волн 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 Рогалло оно обеспечивает стабильную форму под воздействием аэродинамических сил и поэтому часто используется в сверхлегких самолетах и даже воздушных змеях. В качестве сверхзвукового крыла 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 угла стреловидности трансформируется из эффективной прямой конфигурации для взлета и посадки в конфигурацию с низким сопротивлением для высокоскоростного полета. Другие формы изменяемой планоформы испытывались, но ни одна из них не вышла за рамки исследовательского этапа.

Фюзеляж

Фюзеляж — это длинное, узкое тело, как правило, с заостренными или округлыми концами для обеспечения аэродинамически обтекаемой формы. В фюзеляже могут размещаться экипаж, пассажиры, груз или полезная нагрузка, топливо и двигатели. Пилоты пилотируемых самолетов управляют ими из кабины, расположенной в передней или верхней части фюзеляжа и оснащенной органами управления, а также обычно окнами и приборами. Самолет может иметь более одного фюзеляжа, либо быть оснащен хвостовым оперением с выносными балками, где хвостовое оперение расположено между балками, что позволяет использовать заднюю часть фюзеляжа для различных целей.

Летающее крыло

Летающее крыло — это самолёт без хвостового оперения, не имеющий чётко выраженного фюзеляжа. Большая часть экипажа, полезной нагрузки и оборудования размещается внутри основной конструкции крыла. Конфигурация летающего крыла была всесторонне изучена в 1930-х и 1940-х годах, в частности Джеком Нортропом и Честоном Л. Эшельманом в Соединённых Штатах, а также Александром Липпишем и братьями Хортен в Германии. После войны несколько экспериментальных проектов были основаны на концепции летающего крыла, но известные трудности оставались нерешёнными. Определённый интерес сохранялся до начала 1950-х годов, однако эти конструкции не всегда обеспечивали значительное увеличение дальности полёта 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 самолётов в диапазоне медленных и средних скоростей, и сохраняется постоянный интерес к её использованию при создании тактических военно-транспортных самолётов. 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 определённых направлениях, что затрудняет обнаружение самолёта, если только радиолокационный приёмник не находится в конкретном положении относительно него – положении, которое постоянно меняется по мере движения самолёта. Этот подход в конечном итоге привёл 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 обтекаемой формы, который создает основную часть подъемной силы, обеспечивая поле́т, а также четко выраженные отдельные крыльевые конструкции, 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 заявленным преимуществам схемы со смешанным корпусом и крылом относятся эффективные крылья с высокой подъемной силой и широкий корпус обтекаемой формы. Это позволяет всей конструкции участвовать в создании подъемной силы, что потенциально повышает экономию 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 спуска космических аппаратов. Все эти режимы полета создают проблемы для обеспечения устойчивости. Подъемные тела были важным направлением исследований в 1960-х и 70-х годах как способ создания небольших и легких пилотируемых космических аппаратов. США построило несколько известных ракетных самолетов-экспериментов для испытания этой концепции, а также несколько ракетных аппаратов для отработки спуска, которые испытывались над Тихим океаном. Интерес к разработке угас, когда ВВС США потеряли 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 якорный трос или вес пилота, подвешенного под крылом, для поддержания правильной ориентации. Некоторые типы свободнолетающих аппаратов используют модифицированный аэродинамический профиль, обеспечивающий устойчивость, или другие оригинальные механизмы, включая, в последнее время, электронную систему искусственной стабилизации. Для обеспечения устойчивости и управления большинство самолетов с фиксированным крылом оснащены хвостовым оперением, состоящим из киля и руля направления, работающих по горизонтали, и стабилизатора с рулем высоты, работающих по вертикали. Эти органы управления обычно можно настроить (триммировать), чтобы уменьшить усилия управления на различных этапах полета. 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 созданию подъемной силы, настройке (триммированию) или управлению самолетом, или нескольким из этих параметров.

Контрольные устройства и приборы

Самолеты оснащены сложными системами управления полетом. Основные органы управления позволяют пилоту направлять воздушное судно в воздухе, контролируя ориентацию (крен, тангаж и рыскание) и тягу двигателя. На пилотируемых самолетах приборы кабины пилотов предоставляют пилотам информацию, включая данные о полете, выходную мощность двигателя, навигацию, связь и другие установленные на борту системы самолета.

Безопасность

Если риск измеряется смертностью на пассажиро-километр, авиапутешествия примерно в 10 раз безопаснее поездок на автобусе или поезде. Однако, при использовании статистики смертности на рейс, авиапутешествия значительно опаснее поездок на автомобиле, поезде или автобусе. Страхование авиапутешествий относительно дорого именно по этой причине – страховщики обычно используют статистику смертности на рейс. Существует значительная разница в безопасности между авиалайнерами и небольшими частными самолетами, причем статистика смертности на милю показывает, что авиалайнеры в 8,3 раза безопаснее небольших самолетов.

Влияние на окружающую среду

Как и любая деятельность, связанная со сгоранием, самолеты, работающие на ископаемом топливе, выбрасывают в атмосферу сажу и другие загрязняющие вещества. Также образуются парниковые газы, такие как углекислый газ (CO2). Помимо этого, существуют специфические для самолетов воздействия на окружающую среду: например, самолеты, работающие на больших высотах вблизи тропопаузы (в основном крупные реактивные авиалайнеры), испускают аэрозоли и оставляют конденсационные следы, которые оба могут способствовать образованию перистых облаков. Облачное покрытие могло увеличиться до 0,2% с начала развития авиации. Самолеты, работающие на больших высотах вблизи тропопаузы, также могут выделять химические вещества, взаимодействующие с парниковыми газами на этих высотах, в частности соединения азота, которые взаимодействуют с озоном, повышая его концентрацию. Большинство легких поршневых самолетов используют авиобензин, содержащий тетраэтилсвинец (TEL). Некоторые поршневые двигатели с низкой степенью сжатия могут работать на неэтилированном бензине, а также на турбинных и дизельных двигателях – ни один из которых не требует свинца – которые применяются в некоторых современных легких самолетах. Уже сейчас выпускаются некоторые экологически чистые легкие электрические самолеты. Еще одним негативным воздействием самолетов является шумовое загрязнение, в основном вызванное взлетом и посадкой.