Классификация самолетов, расставляем все по полочкам

Авиация стремительно развивается, создавая удобные пассажирские, военные и другие виды самолетов, соответствующие всем требованиям. Каждый из них имеет свои особенности конструкции и тип полета, соответствующие его назначению.

Согласно этим параметрам разработана классификация самолетов, подробно описывающая отличия моделей друг от друга. Разбираемся в особенностях разных типов летательных аппаратов, изучая классификацию более подробно.

По назначению и типу

Существуют различные категории самолетов, которые могут быть классифицированы воздушных судов по их назначению, такие как:

учебно-тренировочные;
пассажирские;
спортивные,
военные,
особого назначения (например, для обработки полей, исследований, поисковых работ и спасательных операций).

Также параметры использования могут быть разделены на виды и типы.

Широкофюзеляжные. Грузовые суда большой вместимостью и пассажирские аэробусы с двумя проходами между креслами и тремя линиями рядов. Вместимость до пятисот человек.
Узкофюзеляжные. Узкие (до 4 м) самолеты с одним проходом между креслами. Такие суда вмещают до 289 пассажиров.
Региональные. Небольшие самолеты, вмещающие до ста пассажиров и выполняющие рейсы между регионами.
Местные. Маленькие, вместимостью до 20 человек. Максимальная дальность полета таких машин может достигать 1 000 км.

Вид воздушного судна является важным критерием для оценки безопасности авиалайнера и получения сертификата типа воздушного судна. Эта процедура обязательна во всех странах, занимающихся производством и эксплуатацией авиатехники, несмотря на ее высокую стоимость.

Сертификация проверяет техническую исправность и пригодность самолета для эксплуатации.

По аэродинамической схеме

Возможна классификация пассажирских самолетов на основе количества и расположения поверхностей, несущих основную нагрузку.

Существуют определенные паттерны размещения крыльев и горизонтального оперения.

Нормальная (классическая) – типичная для большинства самолетов. Нос фюзеляжа короткий, поэтому исключается дисбаланс. Также уменьшается размер вертикального оперения, увеличивается угол обзора.
«Утка». Горизонтальное оперение расположено перед основным крылом, в носовой части судна.
«Бесхвостка». Не имеет горизонтального оперения. Модели расходуют мало топлива и лучше маневрируют в воздушном потоке.
«Летающее крыло». Схема не имеет фюзеляжа, экипаж и грузы размещаются в крыльях.
Схема с передним и хвостовым горизонтальным оперением. Такое строение используется для увеличения подъемной силы.
Конвертируемая схема имеет горизонтальное оперение, выполняющее функции дестабилизатора. Оно находится перед крыльями. Такая схема применяется для сверхзвуковых самолетов, уменьшая расход топлива и улучшая маневренность. В момент включения сверхзвукового режима горизонтальное оперение (далее – ГО) работает как флюгер и убирается в фюзеляж.

По количеству крыльев

Разделение самолетов на типы в зависимости от числа крыльев:

Моноплан. Имеет только одно крыло, обладает более эффективными летными параметрами. Монопланы в зависимости от крепления крыла подразделяются на низкопланы, среднепланы, высокопланы и парасоли (монокрыло размещено над фюзеляжем).
Биплан. Такие воздушные суда имеют два крыла, расположенные друг над другом. Самолеты легче взлетают, но имеют маленький запас прочности.
Полутораплан. Биплана, у которого нижняя несущая поверхность существенно меньше верхней.
Триплан, самолет, который имеет три поверхности, расположенных друг над другом. Воздушные суда такой конструкции обладают высокой подъёмной силой, но имеют мощное лобовое сопротивление, поэтому в современной авиации не используются. Были популярны во время Второй мировой.
Полиплан. Самолет с четырьмя и более поверхностями. Устаревшая конструкция, как и триплан. Использовалась в начале XX для увлечения подъемной силы. Аэродинамика в то время была еще неизвестна авиации.

По расположению крыльев

Классификация воздушных судов по расположению крыльев зависит от конструкции горизонтальных поверхностей. Эти поверхности могут быть размещены:

Низко. В таком виде легче сделать оперение выше крыла, чтобы избежать зоны затемнения и уменьшить вес стоек шасси. Дают плохую зону видимости для пассажиров из окон.
На среднем уровне. Распространённый вид расположения. Существенным недостатком такого размещения крыла считается сокращение пространства во внутренней части фюзеляжа за счет крепления узлов.
Высоко. Высокопланы считаются самым популярным видом воздушных судов для перевозки грузов. Плоскость крыльев, размещенная далеко от взлетно-посадочной полосы, снижает риск попадания в двигатели инородных предметов, упрощает погрузку и разгрузку багажного отделения. Пассажиры при таком размещении крыла получают большой угол обзора. Недостатками высокой схемы считаются сложность уборки шасси и проблемы, связанные с осмотром двигателей, дозаправкой.

По форме крыла

При создании самолета очень важную роль играют крылья, ведь выбор подходящей формы влияет на летные свойства машины. Существует много распространенных вариантов формы крыльев.

Прямое крыло. Конструкция обладает высоким коэффициентом подъемной силы при самых маленьких углах атаки. Самолет имеет повышенную скорость при посадке и взлете. Изготовление такого формата крыла считается наиболее экономичным.
Стреловидное крыло. Имеет большое количество модификаций. Снижает воздушное сопротивление, увеличивает устойчивость к турбулентности. Применяется в популярных пассажирских самолетах (например, Ту-134 и Боинг 737).
Треугольное крыло. Конструкция гораздо легче предыдущих двух типов. Используется для самолетов с высокими скоростями.
Трапециевидное крыло. Такая конструкция считается одной из лучших по аэродинамическим свойствам. Оно имеет небольшую массу, но требует дополнительных вспомогательных элементов в конструкции.
Эллиптическое крыло. Лучшая по аэродинамическим свойствам конструкция. Обладает минимальным сопротивлением и высокой подъёмной силой. Сложность в строительстве мешает частому применению в авиации.
Крыло арочного типа. Разработка американского конструктора. Обладает дополнительной статической подъемной силой. За счет этого свойства самолет может взлетать практически вертикально, либо зависать, сохраняя скорость. Эффективность конструкции не была доказана, поэтому в авиации распространения арочный тип крыла не получил.

По типу стреловидности крыла

Стреловидное крыло имеет широкое применение в авиастроении, благодаря большому выбору модификаций для различных типов самолетов. Его форма способствует достижению высокой скорости и уменьшению сопротивления на больших высотах. Такие крылья могут быть установлены на различные типы воздушных судов. В зависимости от конструкции выделяют:

Крылья с обратной стреловидностью. Для истребителей с высокой маневренностью. Такая модификация позволяет снизить лобовое сопротивление, увеличить допустимый угол разворота.
Модель с наплывом или изменяемой стреловидности. Позволяет создавать спиральный воздушный поток благодаря изменяемой форме крыла во время полета. Самолеты с таким видом увеличивают стреловидную форму на высокой скорости и уменьшают на меньших скоростях.

По хвостовому оперению

Хвостовое оперение — это поверхности, влияющие на продольную и путевую балансировку. Оно состоит из вертикальной и горизонтальной плоскостей, закрепленных в задней части фюзеляжа, и помогает сохранять устойчивость и управляемость самолетов.

Руль и стабилизатор обеспечивают уровень высоты, а ХО выполняет путевые задачи и включает киль и рули направления. Варианты ХО:

Нормальным (киль и горизонтальное оперение):
- Горизонтальное оперение на фюзеляже. Профиль расположен горизонтально на фюзеляже. Он даёт гарантию продольной устойчивости, хорошей управляемости и балансировки.
- Горизонтальное оперение на середине киля.
- Т-образное (горизонтальное оперение на конце киля).
Крестообразным, когда в середине киля воздушного судна расположен стабилизатор.
Двухкилевым:
- Разнесённым двухкилевым. Такое оперение устанавливается в двух частях: хвостовой и средней.
- Н-образным. Две части оперения крепятся по бокам фюзеляжа или на концах горизонтального оперения.
- Двухбалочным. Поверхности верхнего оперения размещаются в конечных точках балок фюзеляжа.
V-образным. Хвостовое оперение с двумя наклонными плоскостями выполняет функции горизонтального и вертикального оперения. Такой вид хвостовой части имеет меньший вес и поверхность.
У-образным. Состоит из двух верхних килей и одного нижнего. Управляются рулем только верхние.
Коробчатым. Стабилизаторы в такой схеме имеют коробчатую форму. Они легче классических, но трудны в изготовлении.
Многокилевым или разнесенным хвостовым оперением. Применяется для сверхзвуковых самолетов.

По конструкции фюзеляжа

Фюзеляж является основой воздушного судна, объединяющей все его компоненты в одно целое. Существует несколько схем классификации типов пассажирских, грузовых и других воздушных судов на основе их фюзеляжа, используемых конструкторами.

Узкофюзеляжный. Воздушное судно диаметром до 4 м. Такие суда имеют небольшую дальность полета и берут на борт небольшое количество пассажиров (максимальное количество – до 289).
Широкофюзеляжный. Воздушное судно с фюзеляжем до 6 м и вместимостью до 853 человек.
Однопалубный. Воздушное судно с одной палубой для размещения пассажиров, грузов и багажа.
Двухпалубный. Аэробусы, предназначенные для перевозки максимального количества человек. Имеют несколько палуб для размещения пассажиров и их багажа.
Плоскофюзеляжный. Корпус вытянут по продольной оси. Чтобы присесть в таком транспорте пассажирам необходимо пригнуться, а в проходе можно стоять в полный рост.
Гондола (бесфюзеляжный). Имеет обтекаемую форму и предназначен для помещения конструктивных элементов самолета (шасси, двигателя и т.д.).
Ферменный с гондолой. Корпус самолета на основе ферм, стоек с обшивкой в виде хлопчатобумажной ткани, дерева или фанеры.
Двухбалочный с гондолой. Такие суда имели хвостовое оперение, размещенное на двух балках. Экипаж самолета располагается в крыле или гондоле.
Лодка. Корпус воздушного судна, способный взлетать с водной поверхности и приземляться на нее.
Несущий фюзеляж. Крылья у таких конструкций не имеют типичной формы и уменьшены до минимальных размеров.

По расположению опор шасси

Для остановки, взлета и посадки самолета нужны шасси. Обычная конструкция может включать несколько опор с колесами, установленными на них. Вместо колес можно использовать лыжи, поплавки и другие детали. Расположение шасси зависит от схемы.

С хвостовой опорой. Стойки шасси крепятся в центре тяжести воздушного судна и одно – в хвостовой области. Были разработаны на заре авиации и постепенно ушли в прошлое после того, как появились бетонные посадочные полосы.
С передней опорой. Современная схема предполагает размещение колес впереди и более широко расставленные шины позади, в центральной части фюзеляжа.
Велосипедного типа. Шасси располагают под фюзеляжем один за другим, а дополнительные колеса могут выдвигаться из боковых пазух или крыльев. Такая схема применяется на военных самолетах с вертикальным взлетом и посадкой.
Одноколёсное шасси. Схема применяется для облегчения веса воздушного судна. Чаще всего – в самолетах спецназначения. Одно шасси расположено под центром тяжести, а другое в хвостовой части. Для устойчивости самолет с такой конструкцией на аэродроме подпирают специальными стойками.
Четыре главные стойки. Есть два варианта. Первый предполагает два шасси в носовой части фюзеляжа и два в хвостовой. Вторая схема: стойка находится позади центра тяжести и усиливается одной стойкой в хвосте.
Тридцать два колеса. В носовой части фюзеляжа самолета-гиганта расположены две стойки, а позади центра тяжести равномерно распределены ещё 14. Конструкция используется для посадки многотонных самолетов на гражданские аэродромы.

По типу опорных элементов

Основной элемент воздушного судна — это структура, которая принимает на себя основное напряжение при взлете и посадке. Этот элемент может быть разделен на несколько типов:

Колёсный. Вид опорных элементов, состоящий из выдвижной стойки и колеса, оснащенного резиновой покрышкой. Применяется для взлета и посадки с твердой поверхности (земли, бетона, асфальтированной полосы и т.д.).
Лыжный. Выдвижная сойка с креплением на ней лыж для посадки и взлета со снежной поверхности. Такой тип опор комбинируют с колесным видом.
Колёсно-лыжный. Совмещенный вариант шасси на основе колес и лыж. Подходит для универсальных самолетов, приземляющихся на снег или твердую поверхность. Основа шасси – лыжа, но при необходимости выпускается колесо.
Чашечный. Имеет конусообразный вид в форме зонтика со значительным углом конусности. Он выполнен из жестких материалов. Вращательная ось располагает элемент «чашки» параллельно поверхности.
Гусеничный. Гусеницы по типу танковых используются очень редко. Их применяют для районов со сложным рельефом и погодными условиями. Тяжело изготавливать и эксплуатировать.
Воздушная подушка. Опора представляет собой большую надувную подушку. Такие самолеты могут садиться на воду, снег и любые другие поверхности.

По взлетной массе

Классификация самолетов по взлетной массе включает в себя четыре категории.

Категория от 75 тонн и выше.
Вес в пределах 30–75 тонн.
Массой от 10 до 30 тонн.
Весом до 10 тонн.

Выделяют понятия лёгкого и сверхлегкого судна. Первое обладает весом менее 5,7 тонны, а второе – имеет массу до 0,495 тонны.

По типу двигателей

Развитие авиации стимулируется использованием новых технологий и топлива, что позволяет создавать более экономичные и эффективные двигатели. Существуют различные виды самолетов, которые можно классифицировать по типу двигателя.

Паровые. Одни из первых моторов работали на пару. Они не стали массово использоваться в авиастроении из-за низкого КПД. Принцип его работы основан на возвратно-поступательном движении поршней и вращении винтов при помощи выделения энергии из пара.
Поршневые. Классический мотор внутреннего сгорания, в котором используется поступательное движение поршней, а энергия топлива выделяется в виде расширяемого газа. Такие модели используются до сих пор благодаря высокой надежности. Простые и недорогие.
Атомные. Выработка мощного потока энергии происходит за счет контролируемой цепной реакции при небольшом количестве затрат на производство. От такого вида двигателей отказались из-за больших рисков, связанных с последствиями крушений судов с таким мотором.
Ракетные. Использовались по большей части только для разгона. Имеют плохую управляемость на высоких скоростях, поэтому больше не применяются.
Реактивные. Один из самых распространённых типов моторов. Принцип работы основан на преобразовании реактивной струи от топлива в кинетическую энергию.
Газотурбинные. Работа двигателя основана на сжатии и нагревании газообразного вещества, которое заставляет турбину работать механически вращаясь. Такие моторы часто используют в гражданской и военной авиации.
Турбовинтовые. Один из вариантов газотурбинных двигателей, предполагающий преобразование нагретых газов в движущую силу винта. Надежность таких моторов объясняет их частое применение в гражданской авиации.
Пульсирующие воздушно-реактивные моторы. Низкая эффективность метода получения энергии после попадания топлива в камеру сгорания не позволила таким двигателям стать частью современной авиации.
Турбовентиляторные моторы применяются на крупных воздушных судах. Вентилятор, установленный в турбине, подаёт напор воздуха, за счет чего осуществляется полное сгорание топлива, что обеспечивает не только высокую эффективность, но и экологичность.

По числу двигателей

Согласно этой классификации, выделяют две категории. Первая – один мотор, а вторая – большее количество. Единственный двигатель используется для небольших, легких самолетов. Чаще всего применяются в гражданской авиации и будут выпускаться в дальнейшем воздушные суда с двумя моторами.

На тяжелых самолетах устанавливают четыре или три двигателя, однако инженеры стремятся уменьшить их количество. Это связано с тем, что два мотора обеспечивают наилучшую эффективность при более низком расходе топлива, меньшем сопротивлении воздуха и меньшем весе конструкции.

Выделится категория самого большого в мире самолета «Мрия». У этой модели 6 двигателей, которые находятся под крыльями. Ранее были известны модели с 8 или 10 моторами, но они устарели.

По расположению двигателей

Существует несколько способов классификации воздушных судов, включая количество и тип двигателей, а также их расположение. Общепринято выделять три категории, каждая из которых обладает своими уникальными характеристиками.

1) В области фюзеляжа. Высокий уровень шума. Устанавливаются практически вплотную, что увеличивает шанс одновременного выхода из строя обоих устройств:

В носовой части (отсеке). Увеличивают уровень шума и требуют дополнительных стабилизаторов.
В средней части. Сложно обслуживать, увеличивают уровень шума внутри салона.
Над фюзеляжем. Тяжело обслуживать, но меньше шансов выхода из строя из-за засасывания постороннего предмета во время взлета или посадки.
Под фюзеляжем. Легко обслуживать, но увеличивается риск попадания посторонних предметов во время взлета или посадки.

2) В хвостовом пространстве. При таком расположении самолеты имеют минимальное количество шума в салоне. В случае отказа одного из движков разворотная тяга будет минимальной. Большой вес ограничивает количество двигателей, приходится использовать стабилизаторы. Применяется в гражданских самолетах, рассчитанных на 0–90 мест. В хвосте движки могут располагаться:

в хвостовой части по бортам фюзеляжа и в отсеке (повышает аэродинамические свойства, но отбирает часть пространства салона);
в хвостовой части по бортам фюзеляжа (неустойчивы в режиме выхода на критические углы атаки, несмотря на самые высокие показатели аэродинамики в полете);
в хвостовой части сверху фюзеляжа (имеют существенный недостаток: из-за близкого расположения моторов практически одновременно выходят из строя в случае пожара в одном из двигателей, тяжелее классического на крыльях).

3) Сверху или в самом крыле:

В корне. Делает разворотную тягу в случае отказа одного из моторов меньше.
В средней части. Уменьшается шум внутри салона.
На законцовках. Легко обслуживать, но увеличивает разворотную тягу в момент отказа одного из двигателей.
Над крылом. Редкая схема. Благодаря расположению двигателей над крылом создается разряжение крыла, подъемная сила увеличивается, разбег становится меньше. Такие моторы расположены высоко, что усложняет эксплуатацию, но выгодно для аэродромов с плохим покрытием.
На пилонах над крылом. Более легкое обслуживание, чем без пилонов.
Под крылом. Имеет наименьший вес. По сравнении с другими видами расположения моторов, удобно обслуживать. Сложно выполнить посадку на брюхо, может клевать носом.
На пилонах под крылом. Как и в случае с классическим расположением под крылом, сложно сесть на брюхо в экстренной ситуации, легкий доступ для мусора, который может встретиться на взлетной полосе. Применяется для самолетов вместимостью до 70 мест. Обслуживание двигателей на пилонах легче, чем без них.

По скорости полета

Самолеты разделяются по числу Маха — критерию, названному в честь австрийского физика и механика Эрнста Маха, который сделал важные открытия в газовой динамике.

Маховое число описывает отношение скорости газового потока к скорости звука в движущейся среде. Самолеты классифицируются в зависимости от значения Маха.

Дозвуковые. Показатель соответствует максимальным значениям 0,7–0,8. Скорость такого самолета не превышает уровень звука. Его аэродинамические качества выше, чем у любого сверхзвукового. Классическая для гражданской авиации скорость.
Трансзвуковые. Предельное число варьируется от 0,7–0,8 до 1,2. Такая скорость выше, чем у дозвукового судна, но меньше, чем у сверхзвукового. Скорость характерна для новой гражданской авиации, находящейся в стадии совершенствования.
Сверхзвуковые. Параметр находится в пределах от 1,2 до 5. Высокая скорость полета, но несколько пониженное качество аэродинамики. Для её улучшения используется сплющенная форма, увеличивающая поверхность и большая длина. Сверхзвуковые самолеты применяют преимущественно в военной сфере.
Гиперзвуковые. Полётное значение свыше 5. Аппараты, способные развивать скорость значительно выше сверхзвуковой. Она применяется в космонавтике, но последнее время разработчики самолетов пытаются веси эту категорию и в военную авиацию.

По роду посадочных органов

Существуют различные типы воздушных судов, которые предназначены для использования в разных условиях и имеют разные функции. В зависимости от их назначения, посадочные системы могут отличаться. В авиастроении существуют четыре типа самолетов с различными системами посадки. Они включают в себя:

Сухопутные. Такие воздушные суда оснащены шасси, лыжами и другими приспособлениями для посадки на землю, твердую поверхность.
Корабельные. Имеют усиленные шасси и тормозной гак, для помощи в прицельной посадке судна на палубу корабля.
Гидросамолёты. Некоторые воздушные суда могут взлетать и приземляться на водную гладь. Раньше назывались гидропланами. Они могут иметь нижнюю часть фюзеляжа в форме лодки из нескольких закрепленных вместо шасси поплавков, подводные крылья или сочетание этих элементов вместе с классическими шасси.
Летающая подводная лодка. Воздушное судно, способное не только садиться на воду, но и продолжать движение под водой.

По способу управления

Современные технологии позволяют управлять некоторыми видами летного транспорта без участия летчика-профессионала. Для этого используются дистанционное управление или заранее заданные схемы полетов до стратегических точек. Классическая система управления самолетом теперь имеет различные виды, в зависимости от способа управления современными воздушными судами.

Пилотируемые человеком. Классический вид, предполагающий присутствие в кабине одного или нескольких летчиков, управляющих полетом из самолета.
Беспилотные. К ним относятся БПЛА и робосамолёты, способные по заданной программе или управляемые дистанционно, без присутствия человека совершать полеты на определённые расстояния.

По типу взлета и посадки

Воздушные суда разного размера и условий полета могут иметь разные типы взлета и посадки. Существуют такие категории взлетно-посадочных типов:

Вертикальные. Самолёты с вертикальным взлетом не требуют создания взлетно-посадочной полосы и могут приземляться и взлетать с участка, который равен по габаритам судну. Таки воздушные аппараты способны садиться и подниматься при нулевой горизонтальной скорости, применяя тягу двигателей, направленную в вертикальном положении.
Короткие. Некоторые виды воздушных судов требуют небольшой по продолжительности взлётно-посадочной полосы, которая сможет уместиться на ограниченной местности. Такие схемы применяются в местной авиации. Получили широкое распространение в США, где популярно передвижение между штатами на самолетах.
Горизонтальные. К ним причисляют воздушные суда с классическим видом разгона и последующим взлетом с подготовленной взлетной полосы аэродрома.

По стадии разработки и освоения модели

Особую категорию воздушных судов составляют такие характеристики, как степень разработки и освоения. Самолеты бывают:

Экспериментальные. Самолеты из этой категории применяются в сфере конструкторских разработок и предназначены для проведения опытов, исследовательских работ, нацеленных на усовершенствование существующих судов авиации и создания новых технологий, который возможно будут применять массово.
Опытные. Воздушные суда, изготовленные по новым параметрам, имеющие определённую долю риска в процессе эксплуатации, выпущенные с целью устранения недостатков, изучения и дальнейшей модернизации конструкции. Опытные партии выпускаются перед началом запуска и серийной линии производства.
Серийные. Воздушные суда, прошедшие экспериментальную и опытную стадии, поставленные на массовый поток производства самолеты, применяемые в гражданской, военной, сельскохозяйственной и прочих видах авиации.
Единичные экземпляры. Самолёты разработанные и выпущенные с определённой целью в ограниченных количествах (например, один–два экземпляра в мире).

По типу выполняемых полетов

Разрабатываются воздушные суда для разных типов местности, ситуаций и условий полетов, которые пилот должен будет осуществлять. Суда могут быть классифицированы по типу полетов, которые они выполняют.

С визуальным типом ориентирования. Имеют классическую схему ориентирования через увеличенное стекло, установленное в кабине пилотов. Приборы в таких самолетах используются как дополнительные возможности для предотвращения нештатных ситуаций и при ухудшении видимости.
С ориентированием по приборам. Предназначены для полетов в условиях отсутствия или затруднения прямой видимости. Применяется чаще всего в военной авиации, для сверхзвуковых машин.