Защо самолетите летят Обяснението ще разберете VSM
Без съмнение разбирането защо самолетите летят ще ни позволи да летим с по-голямо спокойствие. Оттук и важността да отделите няколко минути, за да разберете как е възможно самолетите да останат във въздуха.
Как летят самолети?
Най-простият отговор би бил да се каже, че самолетите летят, защото са проектирани да летят. По същия начин, както трансатлантическият кораб с тегло над 100 000 тона има определена форма и интериорен дизайн, който му позволява да остане на повърхността, самолетът има форма, която му позволява да остане във въздуха. Това не е нещо вълшебно. Странното и вълшебно нещо би било, че самолетите не можеха да летят с формата, която имат. Ключът към формата му е в крилата и дизайна, който имат.
Малко по-сложен отговор би бил да се каже, че самолет лети благодарение на въздушния поток, който преминава през крилата. Така че вече можем да заключим, че за да лети самолет, е необходим въздушен поток или, което е същото, скорост по отношение на въздуха.
Когато въздухът тече през крилата, се генерира възходяща сила, наречена повдигане., че ако е достатъчно компенсира теглото на самолета.
Точно както корабите са проектирани да плават, самолетите са проектирани да летят - какъв е вашият улов? (Снимка: Ренато Сера Фонсека)
Това не е магия!
Колко капацитет има движещият се въздух?
По някакъв начин капацитетът на въздуха има тенденция да бъде подценяван. Вярно е, че ако хвърлим камък на земята, изглежда, че има празнота, нищо не спира камъка. Същото се случва, ако вдигнем ръка, като изпънем ръката и я оставим да падне. Изглежда, че въздухът не е там, за да предотврати падането на предмети на земята. Но всички сме виждали колко трудно е да се ходи, когато е доста ветровито, виждали сме изображения на опустошителните ефекти на торнадото, които могат да вдигат коли, камиони или дори къщи и, понякога, изваждаме ръката си от прозорец на колата, за да „играе“, за да го задържи във въздуха благодарение на скоростта на превозното средство.
Как крилата генерират повдигане?
Продължавайки с предишния пример, можем да видим как е по-лесно да държим ръката си окачена във въздуха, колкото по-висока е скоростта на автомобила. Същото се случва и с крилата на самолет: колкото по-висока е скоростта на самолета по отношение на въздуха, толкова по-голяма е силата на повдигане. Поради тази причина, за да излитат, самолетите се нуждаят от писта, където да могат да ускорят до определена скорост.
Защо самолетите летят? По същата причина, поради която ръката остава във въздуха: потокът на въздуха. (Снимка: TijanaM/shutterstock
Също така можем да проверим как чрез промяна на наклона на ръката си можем да въздействаме върху силата, която я повдига. Същото важи и за крилата на самолетите и този наклон е известен като ъгъл на атака. За да се променя ъгълът на атака, целият самолет се завърта, повдига или спуска носа, благодарение на контролните повърхности, разположени на опашката: това се прави при излитане при достигане на скоростта на «въртене».
Получаването на лифт не е сложно. Трудното е да го постигнете ефективно, което позволява вдигане на значителни тежести, без да генерира голяма съпротива, която ни забавя. Ръцете ни не са идеалната форма. въпреки това, крилата на самолетите имат силно проучен дизайн за постигане на голяма ефективност. Много важна характеристика в дизайна на крилата е формата на така наречения профил на крилото, който се състои от напречно сечение на крилото, гледано отстрани. Профилът на крилото не е нещо неподвижно, той ще зависи от характеристиките на самолета и според неговото използване (акробатика, пътнически транспорт, бой, отдих и др.), Но обикновено има обща характеристика: предната част (предния ръб) е заоблена, а противоположната й част (задния ръб) е по-остра.
За да разберем по-добре какво се случва на крилото на самолет, най-доброто, което можем да направим, е да променим нашата референтна система и да си представим фиксиран профил на крилото и въздушен поток, който се движи отляво надясно и го засяга (в края и в края) важното е относителният вятър). Това се прави в аеродинамични тунели и, добавяйки малко дим в различни точки, можем да оценим следното:
Въздушният поток се разделя по две пътеки, едната преминава над профила на крилото, а другата отдолу. Формата и наклонът на профила на крилото по отношение на въздушния поток (ъгъл на атака) гарантират, че двете пътеки не са симетрични, че въздушните частици поемат извити пътища, че те променят скоростта си и това се появява своеобразно разпределение на налягането. По-точно, под крилния профил налягането се увеличава и въздушните частици се забавят, а над профила налягането намалява и частиците се ускоряват. Тази разлика в налягането между двете страни, повече налягане отдолу и по-малко налягане отгоре, създава дисбаланс, който поражда възходяща сила, която наричаме повдигане.
(а) малък ъгъл на атака (б) голям ъгъл на атака (Снимка: Как работят крилата/Холгер Бабински)
Профилът на крилото
(Снимка: Bombardier)
Ъъъъ, няма ли още по-лесен начин да разберете защо самолетите летят?
За да генерирате асансьор, трябва да отклоните въздуха надолу. Това е различно обяснение, но свързано с предишното.
Когато самолетът лети, крилата изтласкват въздуха около тях надолу. Ако крилата изтласкат въздуха надолу (действие), според третия закон на Нютон (При всяко действие възниква еднаква и противоположна реакция), въздухът от своя страна трябва да избута крилата нагоре (реакция). И как успява да избута крилата нагоре? След това трябва да се върнем към обяснението, коментирано по-рано: чрез разликата в налягането между двете страни на профила на крилото. Всичко е свързано помежду си и едното не би било възможно без другото.