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

Рис. 1. Системы координат, связанные с Землёй; O₀X₀Y₀Z₀ — геоцентрическая прямоугольная система координат (вспомогательная); OX_gY_gZ_g — сопровождающий географический трёхгранник (горизонтальная система координат). Географическая система координат определяется на сфероиде меридианами и параллелями. Координаты летательного аппарата в ней: {{}} — широта, {{}} — долгота, H — высота полета, 1 — нулевой Гринвичский меридиан; 2 — меридиан, приходящий через точку O (положение летательного аппарата на H — эллипсоиде); 3 — экватор; 4 — ортодромия (дуга большого круга); 5 — географическая параллель; P_N — географический северный полюс; P_S — географический южный полюс; P₀ — северный полюс ортодромии; O₀X₀⁰Y₀⁰Z₀⁰ — геоцентрическая прямоугольная система координат, оси O₀X₀⁰ и O₀Y₀⁰ в плоскости ортодромии, O⁰X_g⁰Y_g⁰Z_g⁰ — сопровождающий ортодромический трёхгранник:  — широта,  — долгота.

Рис. 2. Виды широт: {{}} — географическая; {{'}} — геоцентрическая; {{''}} — гравитационная; g' — вектор гравитационного ускорения; {{}}g — вектор центробежного ускорения; g = g' + {{}}g — вектор ускорения силы тяжести (направлен по нормали к геоиду); r — радиус-вектор земного эллипсоида.

Рис. 3. Системы небесных координат: а — горизонтальная; б — экваториальная; Z — зенит; Z' — надир; ZZ' — отвесная линия; P — северный полюс мира; P' — южный полюс мира; PP' — ось мира (совпадает с осью вращения Земли); PZP'Z' — небесный меридиан или меридиан наблюдателя (большой круг небесной сферы); NESW — истинный горизонт; N и S — точки севера и юга; E и W — точки востока и запада; NS — полуденная линия; QEQ'W — небесный экватор; C — светило; qq' — суточная параллель светила. Координаты светила в горизонтальной системе координат: A — азимут светила (дуга NB); h — высота светила (дуга BC) или z —зенитное расстояние светила (дуга вертикали светила ZC). Координаты светила в экваториальной системе координат: o — прямое восхождение светила (дуга {{}}D, где {{}} — точка весеннего равноденствия) или l — местный часовой угол светила; {{}} — склонение светила (дуга DC) или p — полярное расстояние (дуга PC).

В наиболее общем случае с целью определения этих параметров на борту летательного аппарата выполняются: построение системы координат, измерение первичных параметров в этой системе и привязка её к одной из систем координат, связанных с Землёй; построение модели информационного поля, реализующей связь измеряемых параметров с навигационными; построение модели геометрической формы Земли, используемой для приведения первичных параметров, измеренных относительно истинной поверхности Земли, к поверхности, относительно которой решается задача Н.; реализация в бортовом вычислителе уравнений Н. на основе моделей информационного поля и геометрической формы Земли, позволяющих по измеренным параметрам определить основные навигационные параметры; пересчёт навигационных параметров в различные системы координат для ориентации, пилотирования, взаимодействия с другими летательными аппаратами и службой управления воздушным движением, решения специальных задач (см. Навигационные системы координат).

Средства Н. по принципу действия делятся на 4 группы: геотехнические, радиотехнические, астрономические и светотехнические. Геотехнические средства Н. основаны на измерении параметров естественных геофизических полей Земли: магнитного поля (магнитные компасы), поля земной атмосферы (барометрические высотомеры, измерители воздушной скорости), топографического поля (навигационные карты), поля оптического контраста (оптические визиры), гравитационного поля (гравиметры). Особо следует выделить группу гироинерционных средств Н., основанных на использовании гироскопического эффекта и измерении сил инерции ускоренного движения в совокупности с силой тяготения (гировертикали, инерциальные системы навигации и др.). Эта группа средств позволяет определять гироскопический курс, вектор путевой скорости V_п, относительную высоту полёта h₀, местоположение летательного аппарата ({{}}_с, {{}}_с). Радиотехнические средства Н. основаны на измерении параметров искусственных электромагнитных полей, создаваемых наземными или бортовыми излучателями. Это радионавигационные системы ближней и дальней Н., радиокомпасы, радиолокаторы, доплеровские измерители скорости и угла сноса, спутниковые навигационные системы (см. Радионавигация летательного аппарата), позволяющие определить V_п, угол сноса, истинную высоту полёта летательного аппарата, местоположение летательного аппарата ({{}}_с, {{}}_с). Астрономические средства Н. (астрокомпасы, секстанты, астрономические и звёздно-солнечные ориентаторы), основанные на пеленгации небесных светил, позволяют определять географический курс и местоположение летательного аппарата ({{}}_с, {{}}_с) (см. Астронавигация. Аэронавигационные системы). Светотехнические средства Н. основаны на использовании бортовых или наземных источников света, главная задача которых — облегчение ориентировки в сложных метеорологических условиях и ночью (прежде всего при посадке). Так как каждой группе технических средств Н. свойственны свои преимущества и недостатки, для обеспечения точной и надёжной Н. в любых условиях осуществляется их комплексирование.

Методы определения местоположения летательного аппарата. Текущее местоположение летательного аппарата может быть определено по информации о начальном местоположении и информации о составляющих вектора скорости на последующем участке полёта или на основе непосредственных измерений параметров, определяющих место летательного аппарата относительно наблюдаемых ориентиров. Применяются следующие методы определения местоположения летательного аппарата. Метод счисления пути основан на определении составляющих вектора скорости летательного аппарата в системе координат, привязанной к земной поверхности, и интегрировании этих составляющих по времени. Для решения задачи этим методом может быть использована информация от инерциальных, доплеровских, курсовых систем и измерителей воздушной скорости. Позиционный метод основан на измерении физических величин (навигационных параметров), для которых известна пространственная зависимость. В этом случае одно измерение позволяет определить поверхность положения (ПП), во всех точках которой навигационный параметр постоянен и равен измеренному его значению. В одной из точек ПП находится летательный аппарат в момент измерения соответствующего ей навигационного параметра. Пересечение ПП с поверхностью земного геоида даёт линию положения (ЛП) — линию на земной поверхности, являющуюся геометрическим местом точек проекции возможного местоположения летательного аппарата на поверхности Земли. Могут быть три типа ЛП: изолинии геометрического параметра (радионавигационного и астронавигационного), изолинии физического параметра (изодинамы магнитного поля, изобары поля давления, изолинии поля силы тяжести), топографической линии. Местоположение летательного аппарата определяется (рис. 1) как точка пересечения двух ЛП или более (трёх ПП или более). Обзорно-сравнительный метод основан на определении местоположения летательного аппарата путём сравнения параметров какого-либо физического поля, заложенных в память ЭВМ, с измеренными значениями параметров этого поля. Могут использоваться поле рельефа, магнитное поле, гравитационное поле, поле давления, поле оптического контраста, поле радиолокационного контраста, поле инфракрасного контраста.

Методы формирования программы полёта. В горизонтальной плоскости маршрут полёта прокладывается в виде отрезков частных ортодромий, которые задаются географическими координатами промежуточных пунктов маршрута, расположенных в начале (конце) каждой ортодромии — дуги большого круга, проходящей через две точки на земной поверхности, полёт по которым является полётом по линии кратчайшего расстояния между этими точками. В районе аэродрома траектория полёта формируется с учётом особенностей данного аэродрома и характеристик летательного аппарата. В вертикальной плоскости траектория формируется одним из следующих способов: выход на заданный эшелон полёта (см. Эшелонирование) по жёстко программируемой траектории; выход на заданный эшелон полёта по непрограммируемой траектории; полёт по экономичной по расходу топлива траектории. Основные варианты режимов полёта в последнем случае — полёт на максимальную дальность, максимальное время полёта и полёт, наиболее экономичный по эксплуатационным расходам. Для некоторых военных самолётов типовым является полёт по «потолкам», а для гражданских — полёт со сменой эшелонов. Осуществляется также программирование полёта по времени. В этом случае основными вариантами являются программирование времени прибытия самолёта в отдельные точки маршрута (прежде всего в конечную) и программирование графика полёта по времени непрерывно по всему маршруту.

Методы вывода летательного аппарата в заданную точку. Различают маршрутный и путевой (курсовой) методы вывода летательного аппарата в заданную точку. При маршрутном методе (рис. 2, а) задача Н. решается в земной системе координат. Основным параметром управления является линейное боковое уклонение Z, а также расстояние до заданной точки по линии пути (S_ост). При этом методе достигается максимальная точность выдерживания линии заданного пути и определения расчётного времени прибытия в заданную точку. При путевом (курсовом) методе (рис. 2, б) параметром управления является угол доворота (разность между заданным и текущим путевыми углами). Полёт в заданную точку выполняется по кратчайшему расстоянию из точки, соответствующей текущему местоположению летательного аппарата.

В развитии средств и методов Н. можно выделить следующие основные этапы. Первый этап (до начала 20 х гг.) характеризовался применением метода визуальной ориентировки, второй (20—50 е гг.) — применением простых средств инструментальной навигации (например, радиокомпаса). Рост интенсивности воздушного движения, концентрация движения в районах расположения наземных радиомаяков привели к необходимости осуществления зональной навигации, основной отличительной особенностью которой является возможность полётов по любым траекториям и прежде всего по трассам, не проходящим через радиомаяки. Решение этой задачи было реализовано на следующем этапе (50—80 е гг.) установкой на борту летательного аппарата навигационных вычислителей, позволяющих «хранить» программу полёта и вычислять сигналы выхода на заданную траекторию. Появление на борту летательного аппарата навигационных вычислителей привело к образованию навигационных и пилотажно-навигационных комплексов (см. Пилотажно-навигационное оборудование).

Лит.: Помыкаев И. И., Селезнев В. П., Дмитроченко Л. А., Навигационные приборы и системы, М., 1983; Олянюк П. В., Астафьев Г. П., Грачев В. В., Радионавигационные устройства и системы гражданской авиации, М., 1983; Воздушная навигация, Справочник, М., 1988.

О. В. Виноградов.

Рис. 1. Определение местоположения летательного аппарата по линиям положения: а — по измерению дальностей Д до двух радиостанций; б — по измерению азимута А и дальности Д; в — по двум гиперболическим линиям положения; Р₁, Р₂, Р₃ — наземные радиостанции; М_с — местоположение летательного аппарата; N — направление на север.

Рис. 2. Основные навигационные параметры и методы вывода летательного аппарата в заданную точку: а — маршрутный метод; б — путевой метод; ИПМ — исходный пункт маршрута; ППМ — промежуточные пункты маршрута (i = 1,...,n); КПМ — конечный пункт маршрута; Z — линейное боковое уклонение от заданного маршрута; S_ост — оставшееся расстояние до очередного ППМ; М_с — местоположение летательного аппарата; V_п — вектор путевой скорости; V — вектор воздушной скорости; W — вектор скорости ветра; {{}} — курс летательного аппарата; ПУ — путевой угол летательного аппарата; УС —угол сноса; ЗПУ —заданный путевой угол; УД — угол доворота; Д — дальность до пункта назначения; N — направление на север.

Навье (Navier) Луи Мари Анри (1785—1836) — французский учёный и инженер в области механики, член французской АН (1824). С 1820 профессор. Основные работы по строительной механике, сопротивлению материалов, теории упругости, гидравлике и гидромеханике. Вывел уравнения движения несжимаемой вязкой жидкости (см. Навье — Стокса уравнения), общие уравнения равновесия и движения упругого тела, уравнения изогнутой оси прямого и кривого брусков при изгибе. Исследовал изгиб прямоугольной пластины и т. д.

Соч.: Memoire sur les lois du mouveraent des fluides, P., 1827.

При течении несжимаемой жидкости Н. — С. у. имеют вид:

{{формула}}

где V — вектор скорости, F — вектор массовых сил, {{}} — плотность, p — давление,  — кинематическая вязкость, t — время, D/Dt — так называемвя субстанциональная, или полная, производная, {{}} — символ оператора Лапласа. Для невязкой жидкости ( = 0) H. — С. у. переходят в Эйлера уравнения. Решение Н. — С. у. должно удовлетворять заданным начальным и граничным условиям, последние зависят от рода исследуемой задачи. Для твёрдого тела с непроницаемой поверхностью, движущегося в покоящейся среде, они представляют собой условия прилипания на обтекаемой поверхности и условия затухания вносимых телом возмущений на больших расстояниях от неё. Н. — С. у. замыкаются неразрывности уравнением, имеют в общем случае седьмой порядок, и нахождение решения из-за нелинейности сопряжено с очень большими трудностями.

Если ввести вектор завихренности {{}} = rotV и применить операцию ротора к Н. — С. у. в предположении, что массовые силы имеют потенциал (F = grad), то получим обобщённое уравнение Гельмгольца

{{формула}}

то есть Н. — С. у. описывают процесс конвективного переноса и диффузии завихренности в поле течения.

В частных случаях Н. — С. у. допускают точные решения. Среди них выделяется класс течений, в которых движение происходит лишь в одном направлении. Типичным примером является задача о бесконечной плоской пластине, которая из состояния покой мгновенно приводится в движение с постоянной скоростью u{{_}} в своей плоскости; ее решение записывается в квадратурах

где {{}} = y/2(t)^1/2. Эта задача хорошо раскрывает природу Н. — С. у. как уравнения переноса завихренности: при t = 0 в плоскости пластины возникает тангенциальный разрыв, который равносилен появлению вихревой пелены и который при t > 0 диффундирует в окружающую среду; при этом суммарная завихренность в поперечном сечении поток остаётся постоянной во всё время движения. Толщина увлекаемого пластиной слоя жидкости {{}}  4(t)^1/2. Аналогичный характер поведения имеет решение уравнений изобарического ламинарного пограничного слоя в плоской пластине.

При движении сжимаемой среды Н. — С. у. имеют более сложный вид, и для их замыкания кроме уравнения неразрывности используются энергии уравнение и уравнение состояния среды.

Золотая авиационная медаль. Является высшей наградой ФАИ. Учреждена в 1924. Ежегодно присуждается только одному человеку за особо крупный вклад в развитие авиации и космонавтики. Первая медаль вручена в 1925 итальянцу Франческо де Пинедо. Этой награды удостоены восемь граждан СССР: А. И. Туполев (1958), Ю. А. Гагарин (1961), В. К. Коккинаки (1965), А. С. Яковлев (1967), С. В. Ильюшин (1969), М. Л. Попович (1972), А. В. Федотов (1974), С. И. Харламов (1987).

Золотая космическая медаль. Является высшей наградой ФАИ. Учреждена по предложению Федерации авиационного спорта СССР в 1963. Ежегодно присуждается обычно одному человеку — космонавту за выдающиеся достижения в космосе или другому лицу, внёсшему значит, вклад в развитие космонавтики. Этой медалью награждены лётчики-космонавты СССР: А. Г. Николаев (1963), П. Р. Попович (1963), В. В. Терешкова (1964), В. М. Комаров (1965), К. П. Феоктистов (1965), Б. Б. Егоров (1965), А. А. Леонов (1966, 1976), Г. Т. Береговой (1978), Ю. В. Романенко (1979), В. А. Ляхов (1980), А. И. Березовой (1983), В. А. Соловьёв (1985), Г. С. Титов (1986), В. С. Титов (1989), М. X. Манаров (1989).

Золотая медаль имени Юрия Гагарина. Учреждена по предложению Федерации авиационного спорта СССР в 1968 в честь космонавта Ю. А. Гагарина, первого в мире человека, совершившего космический полёт 12 апреля 1961. Ежегодно присуждается обычно одна медаль — лётчику-космонавту, который в предыдущем году достиг выдающихся успехов в покорении космоса. Среди награждённых медалью лётчики-космонавты СССР: Береговой (1969), Николаев (1970), В. И. Севастьянов (1970), В. А. Шаталов (1971), А. С. Елисеев (1971), В. И. Кубасов (1976), В. В. Ковалёнок (1979), В. В. Рюмин (1980), Соловьёв (1987), Романенко (1987), А. А. Волков (1989).

Золотая парашютная медаль. Учреждена по предложению почётного президиума Международной парашютной комиссии ФАИ Д. Истела (США) в 1968. Присуждается ежегодно одному лицу за выдающиеся достижения в области парашютизма, они могут быть в области спорта, безопасности прыжков, изобретений, техники, медалью удостоен советский парашютист И. И. Лисов (1984).

Золотая медаль Нила. Учреждена по предложению аэроклуба Египта в 1972. Медалью ежегодно награждают лицо, группу или организацию за выдающиеся работы в области авиационно-космического образования, особенно в течение года, предшествующего награде. Медалью Нила награждены советские граждане В. Ф. Башкиров (1976), В. С. Брусов (1989).

Золотая авиамодельная медаль. Учреждена по предложению Федерации авиационного спорта СССР в 1987. Присуждается ежегодно одна медаль за выдающиеся организаторские заслуги в области авиамоделизма.

Медаль Анри де Лаво. Учреждена в 1933 в Честь основателя Международной авиационной федерации и бывшего её президента графа де Лаво, который внёс большой вклад в развитие авиации и погиб в авиационной катастрофе при исполнении служебных обязанностей. Медалью награждаются обладатели признанных ФАИ абсолютных авиационных и космических рекордов мира. Первыми из советский лётчиков медалью де Лаво были награждены М. М. Громов, А. Б. Юмашев, С. А. Данилин (1937). Медали де Лаво удостоены свыше 40 советских лётчиков и космонавтов: Г. К. Мосолов (1960, 1962, 1963), Б. М. Адрианов, К. К. Коккинаки (оба в 1961), Федотов (1962, 1973, 1977), Гагарин, Г. С. Титов (оба в 1962), П. М. Остапенко, В. С. Ильюшин (оба в 1963), С. Е. Савицкая (1985) и др. Ежегодно может присуждаться несколько медалей в зависимости от числа установленных в течение года абсолютных мировых рекордов.

Медаль Луи Блерио. Учреждена в 1936 в честь Л. Блерио, бывшего вице-президента ФАИ. Медалью могут награждаться ежегодно не свыше трёх человек — обладателей наивысших рекордов по скорости, высоте и расстоянию полёта по прямой на лёгком самолёте. Награды удостоены советский лётчики А. И. Бодрягина (1949) и О. А. Булыгин (1977).

Медаль Отто Лилиенталя. Учреждена 1938 в честь О. Лилиенталя. Присуждается за значительные достижения или большие заслуги в области планеризма в течение продолжительного времени. Ежегодно награждается один пилот-планерист, который побил международный рекорд или совершил «пионерский полёт» в течение прошедшего года, открыл новые возможности для планеризма или в течение длительного времени оказывал большие услуги в развитии планеризма и является активным пилотом-планеристом.

Медаль А. Туполева. Учреждена в 1989 по предложению Федерации авиационного спорта СССР. Ежегодно присуждается одному авиамоделисту, который в одном году стал победителем национального чемпионата и чемпионата мира по авиамодельному спорту в одном и том же классе модели.

Бронзовая медаль. Учреждена в 1962. Ежегодно присуждается одна медаль по предложению генерального директора ФАИ за выдающиеся заслуги перед ФАИ в административной работе, в организации международных спортивных соревнований, работе технических комиссий.

Диплом Поля Тиссандье. Учреждён в 1952 в честь генерального секретаря ФАИ в 1919—1945. Присуждается авиационным специалистам за добросовестную работу и инициативу в развитии спортивной авиации. Ежегодно награждается несколько человек. Диплома удостоены 92 советских гражданина.

Почётный групповой диплом. Учреждён в 1965 по предложению Федерации авиационного спорта СССР. Им ежегодно награждают группу людей, которые внесли большой вклад в развитие авиации и космонавтики. Дипломом награждены 26 советских коллективов, среди них: журнал «Крылья Родины» (1965), ОКБ Яковлева (1966), О. К. Антонова (1967), А. И. Туполева (1969), Центральный аэроклуб СССР (1973), космодром «Байконур» (1974), коллективы, создавшие космические аппараты «Луна-17», «Венера-9», «Венера-10» (1977), Центр подготовки космонавтов им. Ю. А. Гагарина (1987) и др.

Диплом В. М. Комарова. Учреждён ФАИ в 1970 по предложению Федерации авиационного спорта СССР в память о советском космонавте Комарове, командире экипажа космического корабля «Восход», погибшего в 1967. Этот диплом может присуждаться космонавтам, членам экипажа многоместных космических кораблей за выдающиеся достижения в исследовании космического пространства в предыдущем году. Ежегодно присуждают не более трёх дипломов.

Диплом имени О. К. Антонова. Учреждён в 1987 по предложению Федерации авиационного спорта СССР в честь генерального конструктора авиационной техники Антонова. Ежегодно присуждается один диплом авиамоделисту за новые технические решения в авиамодельном спорте, получившие признание у мировой спортивной общественности.

Почётный диплом президентам ФАИ. Учреждён в 1973. Им награждаются бывшие президенты ФАИ в знак признания их заслуг перед ФАИ. Такого диплома удостоен В. К. Коккинаки (1984).

Диплом Монгольфье. Учреждён в 1960 в честь братьев Монгольфье. Им ежегодно награждают трёх человек за лучшие спортивные достижения за предыдущий год в воздухоплавании и вклад в развитие спортивного воздухоплавания.

Диплом Альфонса Пено. Учреждён в 1979 в честь французского изобретателя. Ежегодно присуждается один диплом авиамоделисту, который завоевал титул чемпиона мира, или не менее трёх раз стал победителем на национальных первенствах, или установил не менее трёх мировых рекордов, либо лицу, дважды выполнявшему обязанности директора на национальных, международных соревнованиях, чемпионатах Европы и мира.

Диплом Леонардо да Винчи. Учреждён в 1970 в честь Леонардо да Винчи. Ежегодно награждают одним дипломом парашютиста за выдающиеся успехи.

Диплом дельтапланеризма. Учреждён в 1979. Ежегодно может награждаться один человек за выдающийся вклад в развитие дельтапланеризма.

Диплом Феникса. Учреждён в 1978. Им награждают любителя-авиатора за лучшую реконструкцию или восстановление старого самолёта, построенного 30 лет назад и более.

Диплом Чарлза Линдберга. Учреждён в 1983 в честь Чарльза Линдберга. Им награждают лиц или организации, которые внесли значительный вклад за период не менее 10 лет в развитие спортивной или транспортной авиации. Ежегодно присуждается один диплом.

Диплом «Колибри». Учреждён в 1983. Им может награждаться ежегодно один человек, внёсший выдающийся вклад в развитие сверхлёгкой авиации.

См. также Арести кубок, Нестерова кубок.

Ю. А. Постников.

нагрузка летательного аппарата, полезная нагрузка, — запас топлива и целевая нагрузка. Определяет основные размеры и массу летательного аппарата. Запас топлива складывается из топлива, расходуемого при взлёте, наборе высоты, крейсерском полёте и посадке, а также нормируемого аэронавигационного запаса топлива. Топливо, расходуемое на земле до старта, в Н. не входит.

Состав целевой нагрузки зависит от назначения летательного аппарата. Для гражданских летательных аппаратов — это коммерческая нагрузка (иногда её называют платной нагрузкой) — пассажиры, багаж, почта, грузы. Для военно-транспортных — десантируемая техника, грузы, личный состав. Для боевых летательных аппаратов — боевая нагрузка (ракеты, бомбы и т. п.). Для пассажирских летательных аппаратов коммерческая нагрузка ограничивается в основном прочностью или объёмом конструкции, для военно-транспортных — взлётной массой, соответствующей минимальному значению эксплуатационной перегрузки, для боевых летательных аппаратов — нормальной и перегрузочной взлётной массой.

Существуют эксплуатационные ограничения Н. на о. п., обусловленные значением индуктивной скорости потока. Для транспортных вертолётов максимальная Н. на о. п. исходя из условий безаэродромного базирования не должна превышать 70—80 кг/м². Для вертолётов-кранов, используемых на монтажных работах (когда под вертолётом находятся люди в специальном снаряжении), Н. на о. п. допускается не выше 50—60 кг/м². Для спасательных вертолётов, подбирающих людей на режиме висения, Н. на о. п. должна быть не выше 30—35 кг/м².

Наибольшие значения Н. на о. п. имеют преобразуемые аппараты вертикального взлёта: аппараты с поворотными винтами — 50—150 кг/м², аппараты с винтами на поворотных крыльях — 200—300 кг/м², самолеты вертикального взлета и посадки с вентиляторами — до 2500 кг/м². Увеличение Н. на о. п. приводит также к увеличению скорости снижения аппарата на режиме авторотации, что затрудняет выполнение аварийной посадки при отказе силовой установки или делает такую посадку невозможной.

М. П. Логинов.

нагрузки на летательный аппарат — система сил, действующих на летательный аппарат и являющихся основой для определения его прочности. В эту систему входят аэродинамические, аэростатические, инерционные силы, тяга двигателей, силы от реакции земли при движении по аэродрому, от неравномерного изменения температуры конструкции, от акустических давлений, от наддува в гермоотсеках и др. Различают внешние нагрузки — поверхностные (силы давления и трения), объёмные, или массовые (сила тяжести, инерционные силы) и внутренние нагрузки — усилия, потоки напряжений и т. п., являющиеся результатом действия внешних сил, нагревания (тепловые нагрузки) и других факторов. При решении ряда задач применяют способы с использованием интегралов от внешних нагрузок в виде распределённых по длине и сосредоточенных (суммарных) нагрузок, а также в виде перерезывающих сил Q и моментов — изгибающих M_изг и крутящих M_крут. В расчётах летательных аппаратов широко применяется интегральная характеристика нагрузок — перегрузка, равная отношению суммы поверхностных сил к силе тяжести летательного аппарата.

По характеру изменения во времени Н. на л. а. разделяют на статические (например, в установившемся вираже), квазистатические, относящиеся к так называемым манёвренным нагрузкам, и динамические, возникающие в конструкции, когда развиваются упругие колебания (например, от посадочного удара); при этом время изменения внешних поверхностных сил сравнимо или много меньше какого-либо периода собственных колебаний конструкции. Н. на л. а. принято определять в соответствии с Нормами прочности летательных аппаратов, в которых регламентированы типичные условия нагружения и их нормированные параметры для каждого расчётного случая. Например, при манёвре самолёта типичным является показанное на рис. 1 распределение вертикальных проекций аэродинамических нагрузок, уравновешенных массовыми нагрузками. Эти нагрузки разгружают (на 10—30%) крыло самолёта, но для таких его частей, как нос фюзеляжа, пилоны двигателей, являются основными при расчёте на прочность. Н. на л. а. определяют ещё для ряда расчётных случаев: разворота летательного аппарата при рулении, действия ветра на стоянке, остановки двигателей на одном полукрыле в полёте, действия шума реактивных струй, раскрытия тормозного парашюта, вынужденной посадки на воду (действует гидродинамическая нагрузка), примерзания лыжного шасси, буксировки и пр. Для быстро вращающихся агрегатов двигателей существенной является, например, гироскопическая нагрузка.

При расчёте динамической Н. на л. а. во время полёта в неспокойном воздухе кроме воздействия однократных порывов ветра рассматривается и реакция конструкции летательного аппарата на непрерывную турбулентность воздушного потока. В этом случае воздействие Н. на л. а. может быть описано многомерным случайным процессом со спектральными плотностями в виде следующего линейного уравнения:

S({{}}) = S_w({{}})|T(i{{}})|²,

где S_w({{}}) — спектральная плотность турбулентности, T(i{{}}) — передаточные функции или амплитудно-фазовые частотные характеристики Н. на л. а. при действии синусоидального порыва ветра, {{}} — частота. По S({{}}) находят повторяемость нагрузок и, задаваясь вероятностью непревышения уровня каких-нибудь нагрузок, получают максимальные эксплуатационные нагрузки. Такой же приём используют и при расчёте нагрузок, возникающих во время пробега самолёта по неровностям аэродрома. Другим примером динамического нагружения летательного аппарата может служить воздействие циклических аэродинамических сил на винтах вертолётов в полёте из-за изменения условий обтекания лопасти при её азимутальном перемещении (аналогично и для винтов самолётов при косой обдувке). Вызываемые этими силами переменные деформации лопасти приводят к появлению инерционных сил. В этом случае имеет место характерное для состояния аэроупругости совместное действие аэродинамических, инерционных и упругих сил. При равенстве их частоты собственной частоте колебаний лопасти возникает резонанс, приводящий к значительному увеличению уровня переменных нагрузок. Переменные Н. на л. а. в совокупности с основными нагрузками определяют выносливость конструкции. При этом первостепенную роль играют не только значения нагрузок, но и их число на единицу пути или времени.

Для расчётов летательных аппаратов на статическую прочность и проведения испытаний из всего многообразия внешних Н. на л. а. важны лишь те, которые дают наибольшие внутренние нагрузки, что в общем случае требует одновременно и решения задачи о напряжённо-деформированном состоянии. На практике эти задачи, как правило, разделяются. В частности, применительно к конструкциям, допускающим балочную схематизацию, о важности для прочности тех или иных нагрузок судят по максимальным или минимальным значениям Q, M_изг или M_крут, так как, как правило, нет одного такого расчётного случая, который давал бы наибольшие нагрузки для всего рассчитываемого элемента конструкции, например, это показывают эпюры M^_изг по полуразмаху крыла самолёта (рис. 2).

Теоретическое определение Н. на л. а. зачастую является достаточно сложной задачей: требуется решение систем дифференциальных уравнений, в ряде случаев нелинейных (например, при расчёте люфтов и насыщения в средствах автоматического управления, нелинейности сил шасси и сил при больших углах атаки), а при учёте нестационарности аэродинамических сил — и систем интегро-дифференциальных уравнений. Для нахождения Н. на л. а. используются также методы аэродинамики и динамики полёта, законы теории колебаний и аэроупругости, акустики и теплофизики, а также теории вероятностей и математической статистики. Применяются экспериментальные методы определения Н. на л. а. при лётных испытаниях, испытаниях в аэродинамических трубах, в гидроканалах, на ракетных дорожках, копрах, стендах и т. п. Проводятся измерения перегрузок и других параметров, характеризующих нагружение летательных аппаратов на различных трассах и в разных режимах полёта.

Лит.: Тейлор Дж., Нагрузки, действующие на самолет, пер. с англ., М., 1971; Прочность самолета. Методы нормирования расчетных условии прочности самолета, под ред. А. И. Макаревского, М., 1975; Макаревский А. И., Чижов В. М., Основы прочности и аэроупругости летательных аппаратов, М., 1982.

О. А. Кузнецов.

Рис. 1. Типичный случай распределения вертикальных проекций аэродинамических нагрузок на самолёт, действующих при его манёвре, уравновешенных массовыми нагрузками: p_аэр — аэродинамическая нагрузка; p_разгр — разгрузка от массовых сил.

Наука о Н. авиационной техники изучает физические причины и закономерности возникновения и развития отказов, влияние нарушений внутренних процессов функционирования и внешних воздействий на работоспособность изделий. Она создаёт научные основы расчёта и практические обеспечения Н. изделий, прогнозирования возможных отказов, разрабатывает теоретические основы их нормирования, методы реализации нормативных требований на этапах создания и подтверждения при испытаниях опытных и эксплуатации серийных образцов авиационной техники.