Ламповый усилитель

 

   Особенно активное перемешивание связано с атмосферными фронтами, где обширные потоки стратосферного воздуха были зарегистрированы существенно ниже тропопаузы, а тропосферный воздух вовлекался в нижние слои стратосферы. Значительные успехи были достигнуты в изучении вертикальной структуры нижних слоев атмосферы в связи с совершенствованием техники запуска на высоты 25–30 км радиозондов.

         Вопросы:

1. Охарактеризуйте стратосферу?

2. Какие процессы происходят в данном слое?

3. Что такое тропопауза?

                                 

                                  4 Мезосфера

   МЕЗОСФЕРА, располагающаяся выше стратосферы, представляет собой оболочку, в которой до высоты 80–85 км происходит понижение температуры до минимальных показателей для атмосферы в целом. Рекордно низкие температуры до –110° С были зарегистрированы метеорологическими ракетами, запущенными с американо-канадской установки в Форт-Черчилле (Канада). Верхний предел мезосферы (мезопауза) примерно совпадает с нижней границей области активного поглощения рентгеновского и наиболее коротковолнового ультрафиолетового излучения Солнца, что сопровождается нагреванием и ионизацией газа.

В полярных регионах летом в мезопаузе  часто появляются облачные системы, которые занимают большую площадь, но имеют незначительное вертикальное развитие. Такие светящиеся по ночам  облака часто позволяют обнаруживать крупномасштабные волнообразные движения воздуха в мезосфере. Состав этих облаков, источники влаги и ядер конденсации, динамика и связь с  метеорологическими факторами пока еще недостаточно изучены.

     Вопросы:

1. Характеристика данного слоя?

2. Давление воздуха на верхней  границе?

3. В Мезосфере сильно развита?

 

                                5 Термосфера

  ТЕРМОСФЕРА представляет собой слой атмосферы, в котором непрерывно повышается температура. Его мощность может достигать 600 км. Давление и, следовательно, плотность газа с высотой постоянно уменьшаются. Вблизи земной поверхности в 1 м³ воздуха содержится ок. 2,5´10²⁵ молекул, на высоте ок. 100 км, в нижних слоях термосферы, – приблизительно 10¹⁹, на высоте 200 км, в ионосфере, – 5´10¹⁵ и, по расчетам, на высоте ок. 850 км – примерно 10¹² молекул. В межпланетном пространстве концентрация молекул составляет 10⁸–10⁹ на 1 м³.

На  высоте ок. 100 км количество молекул  невелико, и они редко сталкиваются между собой. Среднее расстояние, которое преодолевает хаотически движущаяся молекула до столкновения с другой такой же молекулой, называется ее средним свободным пробегом.

                                                        

  Слой, в котором эта величина  настолько увеличивается, что  вероятностью межмолекулярных или  межатомных столкновений можно  пренебречь, находится на границе  между термосферой и вышележащей  оболочкой (экзосферой) и называется  термопаузой. Термопауза отстоит  от земной поверхности примерно  на 650 км.

При определенной температуре скорость движения молекулы зависит от ее массы: более легкие молекулы движутся быстрее  тяжелых. В нижней атмосфере, где  свободный пробег очень короткий, не наблюдается заметного разделения газов по их молекулярному весу, но оно выражено выше 100 км. Кроме  того, под воздействием ультрафиолетового  и рентгеновского излучения Солнца молекулы кислорода распадаются  на атомы, масса которых составляет половину массы молекулы. Поэтому  по мере удаления от поверхности Земли  атомарный кислород приобретает  все большее значение в составе  атмосферы и на высоте ок. 200 км становится ее главным компонентом. Выше, приблизительно на расстоянии 1200 км от поверхности  Земли, преобладают легкие газы –  гелий и водород. Из них и состоит  внешняя оболочка атмосферы. Такое  разделение по весу, называемое диффузным  расслоением, напоминает разделение смесей с помощью центрифуги.

        Вопросы:

1. Характеристики Термосферы?

2. Что происходит в данном  слое?

           5. Какова  плотность воздуха в ионосфере?

 

                          

 

 

 

 

                             6 Экзосфера

  ЭКЗОСФЕРОЙ  называется внешний слой атмосферы, выделяемый на основе изменений температуры и свойств нейтрального газа. Молекулы и атомы в экзосфере вращаются вокруг Земли по баллистическим орбитам под воздействием силы тяжести. Некоторые из этих орбит параболические и похожи на траектории метательных снарядов. Молекулы могут вращаться вокруг Земли и по эллиптическим орбитам, как спутники. Некоторые молекулы, в основном водорода и гелия, имеют разомкнутые траектории и уходят в космическое пространство,"ускользать", рассеиваться. Поэтому экзосферу называют еще сферой рассеяния. 
                                                     

Ускользанию подвергаются преимущественно  атомы водорода, который является господствующим газом в наиболее высоких слоях экзосферы. 
Недавно предполагалось, что экзосфера, и с нею вообще земная атмосфера, кончается на высотах порядка 2000-3000 км. Но из наблюдений с помощью ракет и спутников создалось представление, что водород, ускользающий из экзосферы, образует вокруг Земли так называемую земную корону, простирающуюся более чем до 20 000 км. Конечно, плотность газа в земной короне ничтожно мала. На каждый кубический сантиметр здесь приходится в среднем всего около тысячи частиц. Но в межпланетном пространстве концентрация частиц (преимущественно протонов и электронов) по крайней мере в десять раз меньше. 
С помощью спутников и геофизических ракет установлено существование в верхней части атмосферы и в околоземном космическом пространстве радиационного пояса Земли, начинающегося на высоте нескольких сотен километров и простирающегося на десятки тысяч километров от земной поверхности. Этот пояс состоит из электрически заряженных частиц - протонов и электронов, захваченных магнитным.

     Вопросы:

1. Что называется Экзосферой?

2. Что происходит в данном  слое?

3. Почему Экзосферу называют  Средой рассеянии

 

                     

                           7. Почему летают самолеты?

(устаревшее — аэроплан) — летательный аппарат тяжелее  воздуха для полётов в атмосфере  с помощью силовой установки,  создающей тягу, и неподвижного  крыла, на котором при движении  в воздушной среде образуется  аэродинамическая подъёмная сила. Неподвижность крыла, которая  отличает Самолет от винтокрылых летательных аппаратов, имеющих «вращающееся крыло» (несущий винт), и от летательного аппарата с машущими крыльями (махолётов), в некоторой степени условна, так как в ряде конструкций Самолета, крыло может изменять в полёте угол установки, угол стреловидности и т. п. Концепция Самолета, зародившаяся в конце XVIII — начале XIX вв.   (Джон. Кейли) и предполагавшая осуществление полёта летательного аппарата с помощью разделённых по функциям движителя (воздушного винта) и несущей поверхности (крыла), в ходе развития летательной техники оказалась наиболее удачной по совокупности лётных характеристик и эксплуатационных качеств, и Самолет, получил наибольшее распространение среди летательных аппаратов с различными принципами создания подъёмной силы и конструктивными способами их воплощения

летательный аппарат тяжелее  воздуха с крылом, на котором при  движении образуется аэродинамическая подъёмная сила, и силовой установкой, создающей тягу для полёта в атмосфере. Основные части самолёта: крыло (одно или два), фюзеляж, оперение, шасси (всё это вместе называется планёром самолёта), силовая установка, бортовое оборудование; военные самолёты имеют также авиационное вооружение.

Крыло – основная несущая  поверхность самолёта. Самолёты с  одним крылом называются монопланами, с двумя – бипланами. Средняя часть крыла, присоединяемая к фюзеляжу или составляющая с ним одно целое, называется центропланом; к центроплану крепятся боковые отъёмные части крыла – консоли. На крыле располагаются органы управления (элероны, элевоны, интерцепторы) и устройства, с помощью которых регулируются аэродинамические характеристики крыла (закрылки, предкрылки и др.). В крыле размещаются топливные баки, различные агрегаты (направленные шасси), коммуникации и прочие. На крыле или под ним (на пилонах) устанавливают двигатели. Вплоть до середины 20 века самолёты имели крылья трапециевидной формы (в плане). С появлением реактивных двигателей форма крыла изменилась, приобрела стреловидность. Стреловидное крыло в сочетании с газотурбинным реактивным двигателем позволяет достичь скоростей полёта, вдвое и втрое превышающих скорость звука.

  В 1960—70-х гг. были созданы самолёты с крылом изменяемой в полёте стреловидности: при взлёте и посадке, а также при полёте с дозвуковой скоростью лучше характеристики у прямого (традиционного) крыла; в полёте со сверхзвуковой скоростью крыло поворачивается, приобретая стреловидность, что существенно улучшает его аэродинамику (МиГ-23, СССР; F-111, США).Фюзеляж – это корпус самолёта, несущий крылья, оперение и шасси. В нём размещаются кабина экипажа и пассажирский салон, грузовые отсеки, оборудование. Иногда фюзеляж заменяют хвостовыми балками или объединяют с крылом. До 1930-х гг. большинство самолётов имело открытые кабины лётчиков. С увеличением скорости и высоты полётов кабины стали закрывать обтекаемым «фонарём». Полёты на больших высотах потребовали создания герметичных кабин с обеспечением в них давления и температуры, необходимых для нормальной жизнедеятельности человека. Обтекаемая сигарообразная форма фюзеляжа обеспечивает ему минимальное сопротивление воздушного потока в полёте. У сверхзвуковых самолётов фюзеляж делают с сильно заострённой носовой частью. Форма поперечного сечения фюзеляжа у современных самолётов может быть круглой, овальной, в виде пересечения двух окружностей, близкой к прямоугольной и прочей. Создание в 1965—70-х гг. т. н. широкофюзеляжных самолётов с фюзеляжем диаметром 5.5–6.5 м позволило заметно повысить грузоподъёмность и пассажировместимость воздушных судов (Ил-86, СССР; «Боинг-747», США). Конструкция фюзеляжа содержит каркас из силовых элементов (лонжероны, стрингеры, шпангоуты) и обшивку.

 Силовые элементы изготовляют  из лёгких и прочных конструкционных  материалов (алюминиевые и титановые сплавы, композиционные материалы). Обшивка на заре авиации была полотняной, затем из фанеры и с конструкцией 1920 г. – металлическая (алюминий и его сплавы). Подавляющее большинство самолётов выполнено по однофюзеляжной схеме, очень редко по двухбалочной, и лишь отдельные экспериментальные самолёты – безфюзеляжные, т. н. летающее крыло (ХВ-35, США).

Оперение обеспечивает устойчивость и управляемость самолёта в продольном и боковом движении. У большинства  самолётов оперение располагается  на хвостовой части фюзеляжа и  состоит из стабилизатора и руля высоты (горизонтальное оперение), киля и руля направления (вертикальное оперение). Оперение сверхзвуковых самолётов может не иметь рулей высоты и направления из-за их малой эффективности на высоких скоростях. Их функции выполняют управляемые (цельноповоротные) киль и стабилизатор. Конструкция оперения аналогична конструкции крыла и в большинстве случаев повторяет его форму. Наиболее распространено однокилевое оперение, но создаются самолёты с разнесённым вертикальным оперением (Су-27, МиГ-31). Известны случаи создания V-образного оперения, сочетающего функции киля и стабилизатора («Бонанза-35», США). Немало сверхзвуковых самолётов, особенно военных, не имеют стабилизаторов («Мираж-2000», Франция; «Вулкан», Великобритания; Ту-144).

    Шасси служит для перемещения самолёта по аэродрому при рулёжке и по взлётной полосе при взлёте и посадке. Наиболее распространено колёсное шасси. Зимой на лёгких самолётах могут устанавливаться лыжи. У гидросамолётов вместо колёс на шасси крепятся поплавки-лодки. Во время полёта колёсные шасси, чтобы уменьшить лобовое сопротивление воздуха, убирают в крыло или фюзеляж. Спортивные, учебные и прочие лёгкие самолёты часто строятся с неубирающимися шасси, которые проще и легче убирающихся. Современные реактивные самолёты имеют шасси с передней опорой под носовой частью фюзеляжа и двумя опорами в районе центра тяжести самолёта под фюзеляжем или крылом. Такое трёхопорное шасси обеспечивает более безопасное приземление на повышенных скоростях и устойчивое движение самолёта при разбеге и пробеге во время посадки. Тяжёлые пассажирские самолёты оборудуют многоопорными и многоколёсными шасси для снижения нагрузок и давления на аэродромное покрытие. Все шасси оснащены жидкостно-газовыми или жидкостными амортизаторами для смягчения ударов, возникающих при посадке самолёта и его движении по аэродрому. Для руления самолёта передняя опора имеет поворачивающееся колесо. Управление движением самолёта на земле осуществляется раздельным торможением колёс основных опор.Силовая установка самолёта включает авиационные двигатели (от 1 до 4), воздушные винты, воздухозаборники, реактивные сопла, системы топливоподачи, смазки, контроля и прочие. Почти до конца 1940-х гг. основным типом двигателя был поршневой двигатель внутреннего сгорания, приводивший во вращение воздушный винт. С кон. 1940-х гг. на самолётах военной и гражданской авиации стали применять газотурбинные реактивные двигатели – турбореактивные и турбовентиляторные.

                                                              

                             

                              7.1 Аэродинамика самолёта.  
Подъёмная сила, поддерживающая Самолет в воздухе, образуется вследствие несимметричного обтекания крыла воздушным потоком, имеющего место при несимметричной форме профиля крыла, ориентации его под некоторым положительным углом атаки к потоку или под влиянием обоих этих факторов. В этих случаях скорость потока на верхней поверхности крыла больше, а давление (в соответствии с Бернулли уравнением) меньше, чем на нижней; вследствие этого создаётся разность давлений под крылом и над крылом и возникает подъёмная сила. Теоретические подходы к определению подъёмной силы профиля крыла (для идеальной несжимаемой жидкости) отражены в известной Жуковского теореме. Действующую на Самолет при его обтекании воздушным потоком полную аэродинамическую силу RA (её называют аэродинамической силой планёра) в скоростной системе координат можно представить в виде двух составляющих — аэродинамической подъёмной силы Ya и силы лобового сопротивления Xa (в общем случае возможно также наличие и боковой силы Za). Сила Ya определяется в основном подъёмными силами крыла и горизонт, оперения, а противоположно направленная по отношению к скорости полёта сила Xa обязана своим происхождением трению воздуха о поверхность Самолета (сопротивление трения), разности давлений, действующих на лобовые и кормовые части элементов Самолета.