Энциклопедия авиации. Главный редактор: Г. П. Свищёв. Издательство: Москва, «Большая Российская Энциклопедия»

Схема катапультирования: 1 — сброс фонаря; 2 — выход кресла из кабины и ввод стабилизирующего кресло парашюта; 3 — движение кресла с включённым ракетным двигателем твёрдого топлива (твердотопливный ракетный двигатель); 4 — ввод тормозного парашюта, предназначенного для стабилизированного спуска с больших высот; 5 — отделение лётчика от кресла и ввод основного парашюта лётчика; 6 — выпуск носимого аварийного запаса; 7 — приземление (приводнение) лётчика; 7 — положение летательного аппарата в момент катапультирования; 8 — положение летательного аппарата в момент ввода тормозного парашюта.

Основные элементы К. к.: регулируемая по высоте чашка (сидение), спинка, заголовник, силовой каркас, привод катапультирования, система фиксации лётчика при помощи регулируемых плечевых и поясных ремней и ограничителей разброса рук и ног, стреляющий механизм с пиропатронами, парашютная система, система стабилизации, автоматы времени — высоты и др. К. к. устанавливается на летательном аппарате в направляющих рельсах и крепится шариковым замком. После катапультирования все операции, включая раскрытие парашюта, выполняются автоматически. К. к. обеспечивают спасение экипажа на всех высотах и при всех скоростях полёта летательного аппарата, а также при катапультировании с земли. Масса К. к. в зависимости от типа и назначения летательного аппарата составляет 50—150 кг.

Катенарная подвеска в мягком дирижабле: 1 — узел катенарного пояса; 2 — катенарный пояс (внутренний); 3 — оболочка дирижабля; 4 — тросы подвески; 5 — гондола.

Число Струхала можно записать в виде Sh = (V/t)/(V²/L) и трактовать его как отношение масштаба локального ускорения, характеризующего изменение скорости во времени, к масштабу конвективного ускорения, характеризующего изменение скорости в пространстве. При движении летательного аппарата на значение локального ускорения накладываются ограничения, обусловленные физическими возможностями человека переносить перегрузки; кроме того, большие перегрузки наблюдаются в полёте при относительно больших скоростях (выход из пикирования, боевой разворот и другие манёвры самолёта). На конвективное ускорение никаких ограничений не накладывается. Поэтому в большинстве случаев при движении самолётов и других летательных аппаратов число Струхала Sh < < 1, и квазистационарный подход широко применяется для определения поля течения около движущегося тела, его аэродинамических характеристик и аэродинамического нагревания его поверхности.

А. В. Квасников.

Дж. Кейли.

В математике основные труды К. посвящены теории функций действительного и комплексного переменного, уравнениям с частными производными, функциональному анализу. Важные результаты, полученные К. в области теории функций комплексного переменного, широко используются при решении задач прикладных аэро- и гидродинамики. К. внёс существенный вклад в развитие вычислительной и машинной математики, создание эффективных методов численного решения задач в различных областях науки и техники.

В 1978 АН СССР учредила Золотую медаль имени М. В. Келдыша «За выдающиеся научные работы в области прикладной математики и механики, а также теоретические исследования по освоению космического пространства». В Москве сооружены памятники учёному (в том числе в начале Аллеи космонавтов), создан кабинет-музей в Институте прикладной математики Российской АН. В Московском государственном университете учреждена стипендия имени М. В. Келдыша. Его имя носит Институт прикладной математики, Именем К. назван кратер на Луне. Урна с прахом в Кремлёвской стене.

Соч.: Некоторые общие свойства полипланов, М., 1936; Вибрации на самолете, М., 1942 (совм. с др.); Шимми переднего колеса трехколесного шасси, М., 1945; Приложения теории функций комплексного переменного к гидродинамике и аэродинамике. М., 1964 (совм. с др.).

М. В. Келдыш.

Защитные покрытия из К. м. получают по шликерно-обжиговой технологии (тугоплавкие эмали, реакционно-спекаемые, реакционно-отверждаемые), плазменным напылением (из чистых оксидов Al₂O₃, ZrO₂), конденсацией из газовой фазы (карбиды, нитриды) и другими методами с целью защиты металлических конструкций от газовой коррозии, повышения эрозионной стойкости, придания поверхностям изделий заданных оптических, электрических и других характеристик при высоких температурах.

Теплоизоляционные К. м. получают на основе супертонких волокон либо с применением поро- и пенообразователей (пористость до 90—95%). Керамические волокна, обладающие высокой термостойкостью (1400{{°}}С и более) и прочностью, получают на основе Al₂O₃, ZrO₂, диоксида кремния, муллита.

Конструкционные К. м. на основе нитрида и карбида кремния служат для изготовления лопаток турбин, роторов и других теплонагруженных деталей авиационных двигателей. Диски и лопатки, например, для турбин газотурбинного двигателя, из нитрида кремния (Si₃N₄) и присадок (оксид иттрия) обжигают в печи при атмосферном давлении, а затем подвергают изостатическому прессованию. По другой технологии детали получают реакционным спеканием, при котором порошок кремния в среде азота превращается в Si₃N₄. Разрабатываются технологии получения конструкционных К. м. из нитрида алюминия, борида титана, ZrO₂.

С. С. Солнцев.

керосин (английское kerosene, от греческого k{{ē}}r{{ó}}s — воск) — фракция нефти, выкипающая в диапазоне температур 200—300{{°}}С. Получают перегонкой нефти или крекингом тяжёлых нефтепродуктов; плотность 790—860 кг/м³. Иногда К. неправильно называют реактивные топлива, содержащие кроме керосина бензиновые, лигроиновые, дизельные фракции нефти (см. Топливо авиационное).

Кёртисс (Curtiss) Глен Хаммонд (1878—1930) — американский летчик, авиаконструктор и промышленник, один из пионеров авиации. Известный вело- и мотогонщик, рекордсмен, К. в 1902 стал владельцем завода мотоциклов, где спроектировал поршневый двигатели к первому дирижаблю для армии США. В 1907 стал руководителем Авиационной экспериментальной ассоциации, где построил самолёт, на котором в 1908 впервые в США совершил полёт на 1 милю (за 1 мин 42 с); впоследствии устанавливал рекорды и выигрывал крупные авиационные соревнования. В 1910 на базе своих предприятий основал фирму «Кёртисс», выпускавшую самолёты и авиационные двигатели, позже организовал авиационное производство и в Канаде. В 1912 построил первую в США летающую лодку. Организовал ряд лётных школ. В 1914 построил летающую лодку «Америка» для трансатлантического перелёта, однако первый такой перелёт (с несколькими промежуточными посадками) был совершён в 1919 на другом его гидросамолёте NC-4.

Г. Х. Кёртисс.

В. В. Беляев.

Кессон: а — односвязный; б — двухсвязный; 1 — стенки; 2 — интегральные панели; 3 — диафрагма; 4 — стрингеры; 5 — обшивка.

Р. С. Кинасошвилли.

Феноменологическая К. ф.-х. позволяет описывать более широкий класс явлений, близких к термодинамически равновесным, и получать общие соотношения, но при этом используются эмпирические коэффициенты.

В. С. Галкин.

Распределение молекул по скоростям v в некоторой точке r в момент времени t определяется функцией распределения (ФР) f(v, r, t), удовлетворяющей основному для К. т. г. Больцмана уравнению. Описание явлений на молекулярном уровне (микроуровне) чрезвычайно сложно из-за многомерности задачи, которая в общем случае семимерна, так как ФР зависит не только от времени и координат (как газодинамические переменные), но и от компонентов скоростей молекул. В то же время получаемая информация для большинства приложений излишне детальна. Поэтому к молекулярно-кинетическому описанию обращаются лишь тогда, когда задача не может быть рассмотрена на макроуровне с меньшим числом измерений. Одна из основных задач К. т. г. состоит в установлении круга явлений, которые могут быть строго описаны на макроуровне, в выводе соответствующих уравнений и граничных условий для макровеличин.

Макровеличины, в том числе все привычные газодинамические переменные, могут быть выражены через ФР: плотность {{ρ}} = m{{∫}}fdv, скорость потока u = (m/{{ρ}}){{∫}}fdv, температура T = (2m/3k{{ρ}}){{∫}}(mc²/2)fdv, компоненты тензора напряжений P_ij = m{{∫}}c_ic_jfdv, вектор потока теплоты q = {{∫}}(mc²/2)c/dv и т. д.; k — постоянная Больцмана, c = v—u — тепловая (собственная) скорость молекул, m — их масса. Как из уравнения Больцмана, так и феноменологическим путём можно получить уравнения сохранения массы, импульса и энергии (см. также Сохранения законы):

{{формула}}

{{формула}}

Эти уравнения не замкнуты, так как число неизвестных больше числа уравнений. В общем случае не существует локальных связей между «лишними» переменными P_ij и q₁ и пятью газодинамическими функциями (переменными) {{ρ}}, u₁ и T.

В К. т. г. фундаментальную роль играет Кнудсена число Kn. Если Kn < 1, то решение уравнения Больцмана можно построить в виде асимптотического ряда f = f⁽⁰⁾ + f⁽¹⁾ + f⁽²⁾…, в котором функции f^(k) зависят от {{ρ}}, u₁, и T и их производных по координатам до k го порядка (так называемый метод Чепмена—Энскога). Подставляя этот ряд в выражения для P_ij и q_j, получим

{{формула}}

и т. д. ({{μ}} — динамическая вязкость, {{λ}} — теплопроводность, p — давление). Подстановка полученных соотношений в уравнения сохранения приводит к замкнутой системе уравнений для {{ρ}}, u₁и T: при учёте одного члена разложения получаются Эйлера уравнения, двух — Навье — Стокса уравнения, трёх — уравнения Барнетта и т. д. Приведённые связи (переносные свойства среды) известны и в механике сплошной среды, где они постулируются. К. т. г. не только устанавливает эти связи, но определяет область их применимости (Kn < < 1) и позволяет вычислить входящие в них {{μ}} и {{λ}}, которые в континуальной теории берутся из эксперимента. Это особенно важно для смесей газов и газов с внутренними степенями свободы, обладающих более сложными переносными свойствами: благодаря диффузии состав смеси в течении меняется от точки к точке, так что невозможно заблаговременно «заготовить» коэффициент переноса, их необходимо рассчитывать в каждой точке одновременно с расчётом течения.

Число Кнудсена может быть выражено через более привычные газодинамического подобия критерии (Маха число М и Рейнольдса число Re): Kn ≈ M/Re. Так как континуальное макроскопическое описание и уравнения газовой динамики справедливы при Kn{{→}}0, то они справедливы, например, при M = const и Re{{→∞}} (течение типа пограничного слоя) или при Re = const и М{{→}}0 (медленные течения типа течения Стокса) и не справедливы, если М и Re одного порядка. В классической газовой динамике на поверхностях твёрдого тела или жидкости используются условия прилипания — равенство скоростей и температур газа и конденсирующей фазы. Эти условия не следуют из основных постулатов механики сплошных сред и привносятся из эксперимента или дополнительных посылок. В действительности имеет место зависящее от их природы и состояния взаимодействие молекул с поверхностью, определяющее связь функций распределения падающих и отражённых молекул. Если газ не наводится в равновесии с поверхностью, то упомянутая выше ФР, ведущая к газодинамическому описанию, не удовлетворяет этой связи. Следовательно, около стенки всегда имеется слой Кнудсена толщиной порядка длины свободного пробега молекул l, течение в котором не подчиняется законам газовой динамики. Решение уравнения Больцмана в слое Кнудсена связывает истинные микроскопические условия на стенке с газодинамическим течением вне этого слоя, устанавливая для него фиктивные макроскопические граничные скольжения условия на стенке и условие температурного скачка. При рассмотрении течения вне слоя Кнудсена истинное распределение скоростей или температур в слое несущественно. Хотя получаемое с указанными граничными условиями решение уравнений Навье — Стокса внутри слоя Кнудсена отличается от истинного, потоки теплоты и импульса (напряжение трения) определяются с точностью, соответствующей точности самих уравнений. Граничные условия скольжения и температурного скачка тем больше отличаются от условий прилипания, чем больше Kn. При Re > > l, М = O(1) их учёт даёт поправки к классической теории пограничного слоя того же порядка, что и учёт вытесняющего действия этого слоя. Особое место занимает скольжение газа (крип), вызванное градиентом температуры вдоль поверхности, так как приводит оно не к поправкам, а к новым явлениям, отсутствующим при выполнении условий прилипания (термофорез, радиометрический эффект и т. д.). Наличие градиента температуры вдоль трубки вызывает течение вдоль неё (термомеханический эффект).

Ещё более важно исследование слоя Кнудсена, если на поверхности происходит испарение или химическая реакция. Например, расход испаряющегося материала, вычисленный по классической формуле Герца — Кнудсена, полученной без учёта слоя Кнудсена, существенно отличается от расхода, следующего из решения уравнения Больцмана в слое (см. рис.).

Наряду с основным характерным размером L в течении могут существовать «собственные» характерные размеры L_i < L, например, толщина пограничного слоя {{ = }}~(Ll)^1/2 или ударной волны ~l. Если L_i > > l, то течение может быть описано в рамках теории сплошной среды, однако точность описания падает с увеличением Kn = l/Li. Структура ударной волны должна рассматриваться в рамках уравнения Больцмана.

Выше предполагалась справедливость при Kn < < 1 уравнений Навье — Стокса, получаемых при учёте двух членов разложения ФР по числу Кнудсена. Однако если M < < l, Re = O(l) и перепад температур {{Δ}}Т/Т = O(1), то в газе возникают (получаемые при учёте третьего члена разложения) температурные напряжения того же порядка, что и вязкие. Этими напряжениями обусловлены новый тип естественный конвекции, имеющей место в отсутствие массовых сил (термострессовая конвекция), и другие явления.

В смесях газов для каждого компонента записывается своё уравнение Больцмана, столкновительный член которого учитывает как столкновения молекул данного сорта между собой, так и с молекулами другие сортов, а также переход молекул данного сорта в другой (химической реакции). Молекулы, находящиеся в разных квантовых состояниях, рассматриваются как молекулы разных сортов, а переход в другие квантовое состояние — как химическая реакция. Средняя длина пробегав l_Ri (вероятность, эффективное сечение, число столкновений) для i й химической реакции или квантового перехода (неупругие процессы) может существенно отличаться от средней длины пробега l_c для упругих столкновений. В каждой точке течения имеется несколько чисел Кнудсена Kn = l_c/L_i и Kn_Ri = l_Ri/L, которые могут меняться от точки к точке. Обобщённым методом Чепмена — Энскога показано, что макроскопическое газодинамическое описание возможно при Kn{{→}}0 и произвольном отношении {{α}} = l_e/l_Ri. В общем случае для числовой плотности молекул в данном квантовом состоянии получается своё макроскопическое уравнение (поуровневая кинетика). Иногда удаётся свести задачу к меньшему числу уравнений для осреднённых величин. С изменением {{α}} вид уравнений не изменяется, но меняются коэффициент переноса. Исследование явлений при не малых числах Кнудсена в последние десятилетия быстро развивалось и в результате выделилось в самостоятельный раздел К. т. г. и газовой динамики — разреженных газов динамика. В самостоятельную дисциплину также выделилась кинетическая теория плазмы.

Зависимость интенсивности испарения от плотности пара над стенкой: 1 — истинное изменение; 2 — расчёт по формуле Герца — Кнудсена; u{{_∞}}, n{{_∞}}, T{{_∞}} — скорость, числовая плотность молекул и температура пара над стенкой; n_в — числовая плотность молекул насыщения при температуре стенки; {{ψ}} = n{{_∞}}u{{_∞}}/n_в(2kT/m)^1/2

П. С. Кирсанов.

Соч.: Механика. Лекции по математической физике, перевод с нем., М., 1962.

Г. Р. Кирхгоф.

Кирхгофа теория обтекания — см. Гельмгольца—Кирхгофа теория обтекания.

кислородное оборудование — комплекс средств для защиты экипажа, пассажиров и других лиц, участвующих в полете, от кислородной недостаточности, связанной с пониженным парциальным давлением кислорода во вдыхаемом воздухе при низком давлении в кабине (см. Высотная болезнь), а также от воздействия продуктов сгорания в случае пожара. Различают К. о. стационарное, переносное, спасательное.

Стационарное К. о. подразделяется на индивидуальное (для членов экипажа) и коллективное (для пассажиров). Состоит из кислородно-дыхательной аппаратуры (КДА), источника кислорода, запорно-редуцирующих устройств и соединительной арматуры (см. рис.). КДА предназначена для подачи кислорода и регулирования его расхода и давления под кислородной маской в зависимости от высоты полёта. Существует аппаратура лёгочно-автоматического действия (подача кислорода в маску лишь при вдохе) и непрерывного действия (струйная подача). Первая более экономична, применяется, как правило, для экипажа; вторая — аварийная (для пассажиров, в спасательном К. о. и т. п.). По условиям дыхания (давлению подводимого кислорода) различают аппараты без избыточного давления и с избыточным относительно окружающего воздуха давлением (используются на высотах более 12 км для обеспечения необходимого парциального давления кислорода в лёгких), причём на высотах более 14,5 км для дыхания под избыточным давлением необходимо применение специального снаряжения — высотно-компенсирующих костюмов и гермошлемов или скафандров (см. Высотное снаряжение).

Переносное К. о. применяется при передвижениях членов экипажа в разгерметизированной кабине или при использовании дымозащитных масок, а также в терапевтических целях для пассажиров, нуждающихся в дополнительном кислородном питании. Состоит из упрощённого аппарата (с непрерывной или периодической подачей кислорода) и баллона вместимостью 2—3 л.

Спасательное К. о. применяется при покидании самолёта на больших высотах. К этому оборудованию относятся парашютные кислородные приборы, размещаемые в специальном кармане ранца парашюта, либо кислородные приборы, которые совместно с аварийным запасом кислорода находятся в чашке катапультного кресла. Запас кислорода в спасательном К. о. рассчитан на 10—15 мин непрерывной подачи.

В качестве источников кислорода применяются баллоны с давлением 14,7 или 20,6 МПа, газификаторы с жидким кислородом, твёрдые источники кислорода, в которых связанный кислород выделяется в результате термохимического разложения вещества (например, хлората натрия) под воздействием высокой температуры запального устройства, бортовые кислорододобывающие установки, повышающие концентрацию кислорода в воздухе, отбираемом от двигателя летательного аппарата или специального компрессора.

Норма расхода кислорода на 1 человека в 1 мин определяется в зависимости от расчётной высоты (давления) в кабине. Для контроля запаса и расхода кислорода применяются указатели запаса, индикаторы подачи, манометры.

Схема стационарных систем кислородного оборудования: а — для членов экипажа; б — для пассажиров (аварийная); 1 — кислородная маска; 2 — кислородный прибор; 3 — регулятор подачи кислорода; 4 — запорно-редуцирующее устройство; 5 — датчик давления; 6 — заправочное устройство, 7 — источник кислорода; 8 — индикатор давления, 9 — индикатор подачи; 10 — маски, автоматически выбрасываемые из блока масок при аварийной разгерметизации; 11 — блок масок,

Соч.: Физические основы металловедения, М., 1955 (совм. с др.); Влияние облучения на структуру и свойства конструкционных металлов, М., 1958; Исследование строения металлов методом радиоактивных изотопов, М., 1959 (совм. с др.).

С. И. Харламов.

Термопластичные К. — многокомпонентные системы на основе термопластичных полимеров; выпускаются в виде растворов, порошков, прутков, плёнок. Клеевые швы, образуемые термопластичными К., характеризуются невысокой прочностью, хладотекучестыо, низкой теплостойкостью, в связи с чем эти К. не пригодны для склеивания несущих конструкций. В авиастроении они используются главным образом для приклеивания декоративно-облицовочных материалов, деталей интерьера самолёта, для склеивания пластмасс.

Термореактивные К. — многокомпонентные системы на основе термореактивных полимеров; выпускаются в виде растворов и эмульсий в органических растворителях, жидких и пастообразных композиций (не содержащих растворитель), плёнок и порошков. К. могут содержать различные наполнители (порошки металлов, мелкодисперсный асбест и т. п.). Наибольшее распространение нашли термореактивные К. на основе эпоксидных и фенольных смол, а также гетероароматических полимеров (полиимидов, полибензимидазолов и др.). Склеивание термореактивными К. осуществляется при обычной температуре (К. холодного отверждения) или при нагревании (К. горячего отверждения). Последние имеют более высокие прочностные характеристики, тепло-, водо-, тропико- и химическую стойкость, повышенную эластичность; такие К. называются конструкционными.

Сочетание клеевых соединений с механическим подкреплением болтами, заклёпками, сварными точками позволяет получать комбинированные соединения, обладающие комплексом свойств, присущих клеевым, и в то же время способные передавать сосредоточенные нагрузки. С помощью К. получают сотовые конструкции из металлов и неметаллических материалов (стекло-, угле-, органопластиков) и слоистые (2 слоя и более) металлические конструкции, позволяющие создавать авиационные конструкции с повышенной жёсткостью, несущей способностью, стойкостью к развитию усталостных трещин и при этом снижать их массу на 5—30%. Клеевые соединения — практически единственный эффективный метод соединения стекло-, угле-, органопластиков в авиационной технике.

В отечественной и зарубежной практике с применением К. изготовляют элементы механизации крыла (закрылки, тормозные щитки, спойлеры и др.), передние и задние панели крыла, киль, стабилизатор, рули управления, слоистые конструкции крыла и фюзеляжа. Кроме того, К. используются при отделке интерьера пассажирского салона самолётов. В широкофюзеляжных пассажирских и транспортных самолётах площадь силовых клеевых соединений достигает 3—5 тысяч м³, а вместе с несиловыми — 6—7 тысяч м³.

Лит.: Кардашов Д. А., Синтетические клеи, 3 изд., М., 1976; его же, Конструкционные клен М., 1980; Крысин В. Н., Слоистые клеевые конструкции в самолетостроении, М.; 1980.

климатические испытания авиационного оборудования — проводятся с целью проверки работоспособности оборудования или состояния его элементов в процессе и (или) после воздействия на них климатических факторов. Последние подразделяются на факторы, существующие в любом полёте (изменение температуры, давления, влажности воздуха и, как следствие, образование на элементах оборудования конденсата, инея или льда), и факторы, зависящие от климатических условий предполагаемых мест базирования летательных аппаратов (мор, туман, пыль, песок, грибковая плесень и др.).

На некоторые элементы и виды оборудования может воздействовать солнечная радиация.