თვითმფრინავი არის თვითმფრინავი, რომელსაც აქვს ჰაერის მასაზე მეტი მასა და აეროდინამიკური პრინციპის მიხედვით შექმნილი ამწევი ძალა (ფრთის ირგვლივ ნაკადის გამო ჰაერის ნაწილის ჩამოგდება). ლიფტი არის პასუხი კითხვაზე, რატომ დაფრინავენ თვითმფრინავები. იგი იქმნება მზიდი ზედაპირებით (ძირითადად ფრთებით) თვითმფრინავის ჰაერის ნაკადისკენ მოძრაობისას, რომელიც ავითარებს სიჩქარეს ელექტროსადგურის ან ტურბინის გამოყენებით. ელექტროსადგურის წყალობით, რომელიც ქმნის წევის ძალას, თვითმფრინავს შეუძლია გადალახოს ჰაერის წინააღმდეგობა.

თვითმფრინავები დაფრინავენ ფიზიკის კანონების მიხედვით

აეროდინამიკა, როგორც მეცნიერება, ემყარება ნიკოლაი ეგოროვიჩ ჟუკოვსკის, გამოჩენილი რუსი მეცნიერის, აეროდინამიკის დამაარსებლის თეორემას, რომელიც ჩამოყალიბდა ჯერ კიდევ 1904 წელს. ერთი წლის შემდეგ, 1905 წლის ნოემბერში, ჟუკოვსკიმ გამოაქვეყნა თავისი თეორია თვითმფრინავის ფრთის ამწევი ძალის შექმნის შესახებ მათემატიკური საზოგადოების შეხვედრაზე.

იმისთვის, რომ ამწე ძალამ ჰაერში აწიოს თანამედროვე თვითმფრინავი, თუნდაც ათეულ ტონას იწონის, მის ფრთას უნდა ჰქონდეს საკმარისი ფართობი. ფრთის აწევაზე გავლენას ახდენს მრავალი პარამეტრი, როგორიცაა პროფილი, ფართობი, ფრთის გეგმა, შეტევის კუთხე, ჰაერის სიჩქარე და სიმკვრივე. თითოეულ თვითმფრინავს აქვს თავისი მინიმალური სიჩქარე, რომლითაც მას შეუძლია აფრენა და ფრენა ავარიის გარეშე. ამდენად, მინიმალური სიჩქარე თანამედროვე სამგზავრო თვითმფრინავიარის 180-დან 250 კმ/სთ-მდე დიაპაზონში.

რატომ დაფრინავენ თვითმფრინავები სხვადასხვა სიჩქარით?

თვითმფრინავის ზომა ასევე დამოკიდებულია საჭირო სიჩქარეზე. ნელი სატრანსპორტო თვითმფრინავის ფრთის ფართობი საკმარისად დიდი უნდა იყოს, რადგან ფრთის აწევა და თვითმფრინავის მიერ შემუშავებული სიჩქარე პირდაპირპროპორციულია. ნელი თვითმფრინავის დიდი ფრთის ფართობი განპირობებულია იმით, რომ საკმარისად დაბალ სიჩქარეზე ამწევი ძალა მცირეა.

მაღალსიჩქარიან თვითმფრინავებს, როგორც წესი, აქვთ ბევრად უფრო მცირე ფრთები, მაგრამ მაინც უზრუნველყოფენ საკმარის აწევას. რაც უფრო დაბალია ჰაერის სიმკვრივე, მით უფრო დაბალია ფრთის ამწევი ძალა, ასე რომ მაღალი სიმაღლეთვითმფრინავის სიჩქარე უფრო მაღალი უნდა იყოს ვიდრე დაბალ სიმაღლეზე ფრენისას.

რატომ დაფრინავენ თვითმფრინავები ასე მაღლა?

ფრენის სიმაღლე თანამედროვე რეაქტიული თვითმფრინავიმდებარეობს ზღვის დონიდან 5000-დან 10000 მეტრამდე. ეს შეიძლება აიხსნას ძალიან მარტივად: ასეთ სიმაღლეზე ჰაერის სიმკვრივე გაცილებით დაბალია და, შესაბამისად, ჰაერის წინააღმდეგობა უფრო დაბალია. თვითმფრინავები დაფრინავენ დიდ სიმაღლეზე, რადგან 10 კილომეტრის სიმაღლეზე ფრენისას თვითმფრინავი 80%-ით ნაკლებ საწვავს მოიხმარს, ვიდრე ერთი კილომეტრის სიმაღლეზე ფრენისას. თუმცა, რატომ არ დაფრინავენ ისინი უფრო მაღლა, ატმოსფეროს ზედა ფენებში, სადაც ჰაერის სიმკვრივე კიდევ უფრო ნაკლებია? ფაქტია, რომ თვითმფრინავის ძრავის მიერ აუცილებელი ბიძგის შესაქმნელად საჭიროა ჰაერის გარკვეული მინიმალური მიწოდება. ამიტომ, ყველა თვითმფრინავს აქვს ფრენის მაქსიმალური უსაფრთხო სიმაღლე, რომელსაც ასევე უწოდებენ "მომსახურების ჭერს". მაგალითად, ტუ-154 თვითმფრინავის მომსახურების ჭერი დაახლოებით 12100 მეტრია.

ზაფხულის დადგომას ჩვენი პლანეტის ზოგიერთ ცხელ კუთხეში თან მოაქვს არა მხოლოდ ძლიერი სიცხე, არამედ აეროპორტებში ფრენების დაგვიანებაც. მაგალითად, ფენიქსში, არიზონაში, ჰაერის ტემპერატურამ ახლახან მიაღწია +48°C-ს და ავიაკომპანიები იძულებულნი გახდნენ გააუქმონ ან გადაეტანათ 40-ზე მეტი ფრენა. Რა არის მიზეზი? თვითმფრინავები არ დაფრინავენ როცა ცხელა? ისინი დაფრინავენ, მაგრამ არა ნებისმიერ ტემპერატურაზე.მედიის ცნობით, სიცხე განსაკუთრებულ პრობლემას უქმნის Bombardier CRJ თვითმფრინავებს, რომლებსაც აქვთ აფრენის მაქსიმალური ტემპერატურა +47,5°C. Ამავე დროს, დიდი თვითმფრინავები Airbus-იდან და Boeing-დან ფრენა +52°С გრადუსამდე ტემპერატურაზეა შესაძლებელიან ასე. მოდით გავარკვიოთ, რა იწვევს ამ შეზღუდვებს.

ლიფტის პრინციპი

სანამ აგიხსნით, თუ რატომ არ შეუძლია ყველა თვითმფრინავს ჰაერის მაღალ ტემპერატურაზე აფრენა, აუცილებელია გვესმოდეს თავად თვითმფრინავების ფრენის პრინციპი. რა თქმა უნდა, ყველას ახსოვს პასუხი სკოლიდან: ”ეს ყველაფერი ფრთის აწევაა.” დიახ, ეს მართალია, მაგრამ არც ისე დამაჯერებელი. იმისთვის, რომ რეალურად გაიგოთ ფიზიკის კანონები, რომლებიც აქ არის ჩართული, ყურადღება უნდა მიაქციოთ იმპულსის კანონი. კლასიკურ მექანიკაში სხეულის იმპულსი ტოლია ამ სხეულის m მასისა და v სიჩქარის ნამრავლის, იმპულსის მიმართულება ემთხვევა სიჩქარის ვექტორის მიმართულებას.

ამ ეტაპზე შეიძლება იფიქროთ, რომ საუბარია თვითმფრინავის იმპულსის ცვლილებაზე. არა, სამაგიეროდ განიხილეთ ჰაერის იმპულსის ცვლილებაფრთის სიბრტყეზე დარტყმა. წარმოიდგინეთ, რომ ჰაერის თითოეული მოლეკულა არის პატარა ბურთი, რომელიც ეჯახება თვითმფრინავს. ქვემოთ მოცემულია დიაგრამა, რომელიც აჩვენებს ამ პროცესს.

მოძრავი ფრთა ეჯახება ბუშტები(ანუ ჰაერის მოლეკულები). ბურთები ცვლის იმპულსს, რაც მოითხოვს ძალის გამოყენებას. ვინაიდან მოქმედება უდრის რეაქციას, ძალა, რომელსაც ფრთა ახორციელებს ჰაერის მარცვლებზე, არის იგივე სიდიდე, როგორც ძალა, რომელსაც თავად გრანულები ახორციელებენ ფრთაზე. ეს იწვევს ორ შედეგს. პირველ რიგში, გათვალისწინებულია ფრთის ამწევი ძალა. მეორეც, ჩნდება საპირისპირო ძალა - ბიძგი. წევის გარეშე აწევას ვერ მიაღწევ..

ამწევის შესაქმნელად, თვითმფრინავი უნდა იმოძრაოს, ხოლო სიჩქარის გასაზრდელად საჭიროა მეტი ბიძგი. უფრო ზუსტად რომ ვთქვათ, თქვენ გჭირდებათ მხოლოდ საკმარისი ბიძგი ჰაერის წინააღმდეგობის ძალის დასაბალანსებლად - შემდეგ თქვენ იფრინავთ თქვენთვის სასურველი სიჩქარით. როგორც წესი, ეს ბიძგი უზრუნველყოფილია რეაქტიული ძრავით ან პროპელერით. სავარაუდოდ, თქვენ შეგიძლიათ გამოიყენოთ რაკეტის ძრავაც, მაგრამ ნებისმიერ შემთხვევაში, თქვენ გჭირდებათ ბიძგის გენერატორი.

რა შუაშია ტემპერატურა?

თუ ფრთა მოხვდება ჰაერის მხოლოდ ერთ ბურთულას (ანუ მოლეკულას), ის დიდ აწევას არ გამოიმუშავებს. ამწევის გასაზრდელად საჭიროა ბევრი შეჯახება ჰაერის მოლეკულებთან. ამის მიღწევა შესაძლებელია ორი გზით:

  • უფრო სწრაფად გადაადგილება, მოლეკულების რაოდენობის გაზრდა, რომლებიც ფრთასთან შეხებაში შედის დროის ერთეულზე;
  • დიზაინის ფრთები ერთად უფრო დიდი ზედაპირი, რადგან ამ შემთხვევაში ფრთა დიდი რაოდენობით მოლეკულებს შეეჯახება;
  • კონტაქტის ზედაპირის გაზრდის კიდევ ერთი გზა არის გამოყენება შეტევის უფრო დიდი კუთხე ფრთების დახრის გამო;
  • საბოლოოდ, შესაძლებელია ფრთასა და ჰაერის მოლეკულებს შორის უფრო მეტი შეჯახების მიღწევა თუ თავად ჰაერის სიმკვრივე უფრო მაღალიაანუ, მოლეკულების რაოდენობა ერთეულ მოცულობაზე მეტია. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ჰაერის სიმკვრივის გაზრდა ზრდის ამწევს.

ეს დასკვნა მიგვიყვანს ჰაერის ტემპერატურამდე. რა არის ჰაერი? ეს არის მრავალი მიკრონაწილაკი, მოლეკულა, რომლებიც ჩვენს გარშემო მოძრაობენ სხვადასხვა მიმართულებით და სხვადასხვა სიჩქარით. და ეს ნაწილაკები ერთმანეთს ეჯახება. ტემპერატურის მატებასთან ერთად საშუალო სიჩქარეიზრდება მოლეკულების მოძრაობაც. ტემპერატურის მატება იწვევს გაზის გაფართოებას და ამავდროულად - ჰაერის სიმკვრივის შემცირებამდე. გახსოვდეთ, რომ გაცხელებული ჰაერი უფრო მსუბუქია, ვიდრე ცივი ჰაერი; ამ ფენომენს ეფუძნება ცხელი ჰაერის აერონავტიკის პრინციპი.

ასე რომ, მეტი აწევისთვის საჭიროა ან უფრო მაღალი სიჩქარე, ან უფრო დიდი ფრთის ფართობი, ან ფრთაზე მოლეკულების შეტევის უფრო დიდი კუთხე. კიდევ ერთი პირობა: რაც უფრო მაღალია ჰაერის სიმკვრივე, მით მეტია ამწევი ძალა. მაგრამ პირიქითაც არის: რაც უფრო დაბალია ჰაერის სიმკვრივე, მით უფრო დაბალია ამწე. და ეს ეხება პლანეტის ცხელ ნაწილებს. მაღალი ტემპერატურის გამო, ჰაერის სიმკვრივე ძალიან დაბალია ზოგიერთი თვითმფრინავისთვის, მათი აფრენა საკმარისი არ არის.

რა თქმა უნდა, ჰაერის სიმკვრივის კლების კომპენსირება სიჩქარის გაზრდით შეგიძლიათ. მაგრამ როგორ შეიძლება ამის გაკეთება რეალურად? ამ შემთხვევაში აუცილებელია თვითმფრინავზე უფრო ძლიერი ძრავების დაყენება, ან ასაფრენი ბილიკის სიგრძის გაზრდა. აქედან გამომდინარე, ავიაკომპანიებისთვის ბევრად უფრო ადვილია ზოგიერთი ფრენის უბრალოდ გაუქმება. ან თუნდაც გადაიტანოთ საღამოს, დილით ადრე, როცა ტემპერატურა გარემოიქნება მაქსიმალურ დასაშვებ ზღვარზე ქვემოთ.

ალბათ არ არსებობს ადამიანი, ვინც თვითმფრინავის ფრენის ყურებისას არ დაინტერესებულა: "როგორ აკეთებს ამას?"

ხალხი ყოველთვის ოცნებობდა ფრენაზე. იკარუსი შეიძლება ჩაითვალოს პირველ აერონავტად, რომელმაც ფრთების დახმარებით აფრენა სცადა. შემდეგ, ათასწლეულების განმავლობაში, მას ბევრი მიმდევარი ჰყავდა, მაგრამ ნამდვილი წარმატება ძმებს რაიტებს ერგო. ისინი ითვლებიან თვითმფრინავის გამომგონებლებად.

ადგილზე უზარმაზარი სამგზავრო თვითმფრინავების დანახვა, ორსართულიანი ბოინგებიმაგალითად, სრულიად შეუძლებელია იმის გაგება, თუ როგორ ამოდის ჰაერში ეს მრავალტონიანი ლითონის კოლოსი, ეს ასე არაბუნებრივი ჩანს. უფრო მეტიც, ადამიანებიც კი, რომლებიც მთელი ცხოვრება მუშაობდნენ ავიაციასთან დაკავშირებულ ინდუსტრიებში და, რა თქმა უნდა, იციან აერონავტიკის თეორია, ზოგჯერ გულწრფელად აღიარებენ, რომ მათ არ ესმით, როგორ დაფრინავენ თვითმფრინავები. მაგრამ ჩვენ მაინც შევეცდებით ამის გარკვევას.

თვითმფრინავი ჰაერში რჩება მასზე მოქმედი „ამწევი ძალის“ წყალობით, რომელიც წარმოიქმნება მხოლოდ ფრთებზე ან ფიუზელაჟზე დამაგრებული ძრავების მოძრაობისას.

  • რეაქტიული ძრავები უკან აგდებენ ნავთის ან სხვა წვის პროდუქტების ნაკადს საავიაციო საწვავი, უბიძგებს თვითმფრინავს წინ.
  • პროპელერის ძრავის პირები თითქოს ჰაერშია დაჭედილი და თვითმფრინავსაც თან აზიდავს.

ამწევი ძალა

აწევა ხდება მაშინ, როდესაც შემომავალი ჰაერი მიედინება ფრთის გარშემო. ფრთის განყოფილების განსაკუთრებული ფორმის გამო, ფრთის ზემოთ ნაკადის ნაწილს აქვს უფრო მაღალი სიჩქარე, ვიდრე ფრთის ქვეშ მყოფი დინება. ეს იმიტომ ხდება, რომ ფრთის ზედა ზედაპირი ამოზნექილია, განსხვავებით ბრტყელი ქვედა ზედაპირისგან. შედეგად, ფრთის ირგვლივ ზემოდან შემოდინებულმა ჰაერმა უნდა გაიაროს უფრო დიდი მანძილი და, შესაბამისად, უფრო მაღალი სიჩქარით. და რაც უფრო მაღალია დინების სიჩქარე, მით უფრო დაბალია წნევა მასში და პირიქით. რაც უფრო დაბალია სიჩქარე, მით მეტია წნევა.

1838 წელს, როდესაც აეროდინამიკა, როგორც ასეთი, ჯერ კიდევ არ არსებობდა, შვეიცარიელმა ფიზიკოსმა დანიელ ბერნულმა აღწერა ეს ფენომენი და ჩამოაყალიბა კანონი მის სახელზე. თუმცა ბერნულმა აღწერა სითხის ნაკადების ნაკადი, მაგრამ ავიაციის გაჩენითა და განვითარებასთან ერთად მისი აღმოჩენა უფრო ხელსაყრელ დროს ვერ მოხდებოდა. ფრთის ქვეშ წნევა აღემატება წნევას ზემოთ და უბიძგებს ფრთას და მასთან ერთად თვითმფრინავს ზემოთ.

ამწევის კიდევ ერთი კომპონენტია ეგრეთ წოდებული „შეტევის კუთხე“. ფრთა განლაგებულია შემომავალი ჰაერის ნაკადის მწვავე კუთხით, რის გამოც ფრთის ქვეშ წნევა უფრო მაღალია, ვიდრე ზემოთ.

რამდენად სწრაფად დაფრინავენ თვითმფრინავები?

ამწევის შესაქმნელად საჭიროა გარკვეული და საკმაოდ მაღალი სიჩქარე. არის მინიმალური სიჩქარე, რომელიც აუცილებელია მიწიდან ასასვლელად, მაქსიმალური სიჩქარე და საკრუიზო სიჩქარე, რომლითაც თვითმფრინავი დაფრინავს მარშრუტის უმეტეს ნაწილს, ეს არის მაქსიმუმის დაახლოებით 80%. საკრუიზო სიჩქარე თანამედროვე სამგზავრო თვითმფრინავები 850-950 კმ საათში.

ასევე არსებობს სახმელეთო სიჩქარის კონცეფცია, რომელიც შედგება თვითმფრინავის საკუთარი სიჩქარისა და ჰაერის დინების სიჩქარისგან, რომელიც მან უნდა გადალახოს. სწორედ ამის საფუძველზე ითვლება ფრენის ხანგრძლივობა.

აფრენისთვის საჭირო სიჩქარე დამოკიდებულია თვითმფრინავის წონაზე და თანამედროვეზე სამგზავრო გემებიმერყეობს 180-დან 280 კმ-მდე საათში. დაშვება ხორციელდება დაახლოებით იგივე სიჩქარით.

სიმაღლე

ფრენის სიმაღლე ასევე არ არის არჩეული თვითნებურად, მაგრამ განისაზღვრება დიდი თანხაფაქტორები, საწვავის ეკონომია და უსაფრთხოების მოსაზრებები.

დედამიწის ზედაპირის მახლობლად ჰაერი უფრო მკვრივია და, შესაბამისად, მას აქვს უფრო დიდი წინააღმდეგობა მოძრაობის მიმართ, რაც იწვევს საწვავის მოხმარებას. სიმაღლის მატებასთან ერთად ჰაერი უფრო იშვიათი ხდება და წინააღმდეგობა მცირდება. ფრენისთვის ოპტიმალურ სიმაღლედ ითვლება დაახლოებით 10000 მეტრი. საწვავის მოხმარება მინიმალურია.

მაღალ სიმაღლეზე ფრენის კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი უპირატესობაა ფრინველების არარსებობა, რომელთა შეჯახებამ არაერთხელ გამოიწვია კატასტროფები.

ასვლა 12000-13000 მეტრზე მაღლა სამოქალაქო თვითმფრინავიმათ არ შეუძლიათ, რადგან ძალიან ბევრი ვაკუუმი ხელს უშლის ძრავების ნორმალურ მუშაობას.

თვითმფრინავის კონტროლი

თვითმფრინავი კონტროლდება ძრავის ბიძგის გაზრდით ან შემცირებით. ამ შემთხვევაში, სიჩქარე იცვლება, შესაბამისად, აწევის ძალა და ფრენის სიმაღლე. სიმაღლის შეცვლისა და შემობრუნების პროცესების უფრო ზუსტი კონტროლისთვის გამოიყენება ფრთების მექანიზაციის მოწყობილობები და საჭეები, რომლებიც მდებარეობს კუდის ბლოკზე.

აფრენა და დაშვება

იმისთვის, რომ ამწე საკმარისი გახდეს თვითმფრინავის მიწიდან ასაწევად, მან უნდა განავითაროს საკმარისი სიჩქარე. სწორედ ამისთვის გამოიყენება ასაფრენი ბილიკები. მძიმე სამგზავრო ან სატრანსპორტო თვითმფრინავს სჭირდება გრძელი ასაფრენი ბილიკები, 3-4 კილომეტრის სიგრძის.

ზოლების მდგომარეობა ყურადღებით აკვირდება აეროდრომის მომსახურება, მათ შესანიშნავად სუფთა მდგომარეობაში შენარჩუნება, ვინაიდან ძრავში შემავალმა უცხო ობიექტებმა შეიძლება გამოიწვიოს ავარია, ხოლო თოვლი და ყინული ასაფრენ ბილიკზე დიდ საფრთხეს წარმოადგენს აფრენისა და დაფრენისას.

როდესაც თვითმფრინავი აფრინდება, დგება მომენტი, რის შემდეგაც აფრენის გაუქმება აღარ არის შესაძლებელი, რადგან სიჩქარე იმდენად მაღალი ხდება, რომ თვითმფრინავი ასაფრენ ბილიკზე გაჩერებას ვეღარ შეძლებს. ამას ეწოდება "გადაწყვეტილების მიღების სიჩქარე".

დაშვება არის ფრენის ძალიან კრიტიკული მომენტი, პილოტები თანდათან ანელებენ ტემპს, რის შედეგადაც მცირდება ლიფტი და თვითმფრინავი ეშვება. მიწამდე, სიჩქარე უკვე იმდენად დაბალია, რომ ფრთებზე გაშლილია ფარდები, რაც ოდნავ ზრდის ამწეობას და საშუალებას აძლევს თვითმფრინავს რბილად დაეშვას.

ამრიგად, რაც არ უნდა უცნაურად მოგეჩვენოთ, თვითმფრინავები დაფრინავენ და ფიზიკის კანონების მკაცრად დაცვით.



ჩვენგან უმეტესობა ჯერ კიდევ ხანდახან სვამს საკუთარ თავს კითხვას, თუ როგორ შეიძლება ჰაერში დარჩეს 600 ტონამდე და მეტი წონის თვითმფრინავი.

სასკოლო სახელმძღვანელოებიდან ირკვევა, რომ ისინი მაღლა დგანან, ემორჩილებიან ფიზიკის კანონებს და ყველა მფრინავი სტრუქტურა იზრდება, მსუბუქი სპორტული თვითმფრინავებიდან დაწყებული მძიმე სატრანსპორტო თვითმფრინავებით ან უფორმო ვერტმფრენებით. ეს ხდება ძრავის წევისა და აწევის გამო.

თითქმის ყველამ იცის ფრაზა "ამწევი ძალა", მაგრამ ყველას არ შეუძლია ახსნას, თუ როგორ ხდება ეს. სინამდვილეში, ეს მოქმედება შეიძლება აიხსნას მათემატიკური ფორმულებისა და აქსიომების გარეშე.

თვითმფრინავის ფრთა არის თვითმფრინავის მთავარი მზიდი ზედაპირი. თითქმის ყოველთვის აქვს გარკვეული პროფილი, რომელშიც ზედა ნაწილი ამოზნექილია და ქვედა ნაწილი ბრტყელია. როდესაც ჰაერის ნაკადი გადის თვითმფრინავის პროფილის ქვედა ნაწილის ქვეშ, პრაქტიკულად არ იცვლება მისი სტრუქტურა და ფორმა. ჰაერის ნაკადი, რომელიც გადის პროფილის ზედა ნაწილზე, ვიწროვდება, რადგან ჰაერის ნაკადისთვის პროფილის ზედა სიბრტყე ჰგავს მილში ჩაზნექილ კედელს, როგორც ჩანს, მასში მიედინება.

გაძევება გარკვეული დროიმავე მოცულობის ჰაერის ამ "დაჭერილი" მილის მეშვეობით, ის უფრო სწრაფად უნდა გადაადგილდეს. ბერნულის კანონის მიხედვით, რომელიც ისწავლება სასკოლო ფიზიკის სასწავლო გეგმაში, რაც უფრო მაღალია დინების სიჩქარე, მით ნაკლებია მისი წნევა. აქედან გამომდინარეობს, რომ წნევა მთელ ფრთაზე და, შესაბამისად, პროფილის ზემოთ, უფრო დაბალია, ვიდრე წნევა მის ქვემოთ.

წარმოიქმნება ძალა, რომელსაც სურს ფრთის ამოწურვა და, შესაბამისად, მთელი თვითმფრინავი. ამას ლიფტი ჰქვია. თუ თვითმფრინავის წონაზე მეტი ხდება, ის აფრინდება. რაც უფრო მაღალია სიჩქარე, მით უფრო დიდია ამწე. თუ თვითმფრინავის წონა და ამწევი ძალის მნიშვნელობა თანაბარია, მაშინ თვითმფრინავი გადავა ჰორიზონტალურ მდგომარეობაში. მისი თვითმფრინავის ძრავა საკმაოდ კარგ სიჩქარეს აძლევს, ე.ი. წევის ძალა მას ქმნის.

ზემოაღნიშნული პრინციპების გამოყენებით, თეორიულად შესაძლებელია ნებისმიერი მასის და ფორმის ნებისმიერი ობიექტის აფრენა. არა სტანდარტული ფორმა, ე.ი. თვითმფრინავებისგან განსხვავდება ვერტმფრენი. ის საოცრად განსხვავდება თვითმფრინავისგან, მაგრამ ჰაერში იმავე მიზეზით ამაღლებულია. ვერტმფრენს აქვს ფრთა აეროდინამიკური პროფილით, რომელიც მისი მთავარი როტორის პირია.

დანა ქმნის აწევას ჰაერის ნაკადში მოძრაობით, როგორც პროპელერი ბრუნავს, რომელიც აწევს მას და ასვლის ვერტმფრენს წინ. ეს ხდება მაშინ, როდესაც იცვლება პროპელერის ბრუნვის კუთხე, რის შედეგადაც ჩნდება ამწე ძალის ჰორიზონტალური კომპონენტი, რომელიც მოქმედებს როგორც თვითმფრინავის ძრავის ბიძგების ძალა.

ზოგიერთ მკვლევარს ჰქონდა გიჟური იდეები - მათ სურდათ ფრენა, მაგრამ რატომ იყო შედეგი ასეთი დამღუპველი? დიდი ხნის განმავლობაში იყო მცდელობები, მიემაგრებინა ფრთები საკუთარ თავზე და, ააფეთქეს, ცაში ჩიტებივით აფრინდნენ. აღმოჩნდა, რომ ადამიანის ძალა არ არის საკმარისი იმისათვის, რომ ფრთებზე აწიოს თავი.

პირველი ხალხური ხელოსნები ჩინეთიდან ნატურალისტები იყვნენ. მათ შესახებ ინფორმაცია ჩაწერილია ცანგ-ჰან-შუში ჩვენს წელთაღრიცხვამდე პირველ საუკუნეში. შემდგომი ისტორია სავსეა მსგავსი შემთხვევებით, რომლებიც მოხდა ევროპაში, აზიასა და რუსეთში.

ფრენის პროცესის პირველი სამეცნიერო საფუძველი ლეონარდო და ვინჩიმ 1505 წელს მისცა. მან შენიშნა, რომ ფრინველებს არ უწევთ დარტყმა, მათ შეუძლიათ ჰაერში დარჩენა. აქედან მეცნიერმა დაასკვნა, რომ ფრენა შესაძლებელია მაშინ, როცა ფრთები ჰაერთან შედარებით, ე.ი. როცა ისინი ფრთებს აფრიალებენ ქარის არარსებობისას ან როცა ფრთები უმოძრაოა.

რატომ დაფრინავს თვითმფრინავი?

ამწევი ძალა ხელს უწყობს მის ჰაერში შენარჩუნებას, რომელიც მოქმედებს მხოლოდ მაღალი სიჩქარით. ფრთის სპეციალური შეკუმშვა იძლევა ლიფტის შექმნის საშუალებას. ჰაერი, რომელიც მოძრაობს ფრთის ზემოთ და ქვემოთ, განიცდის ცვლილებებს. ფრთის ზემოთ მწირია, ფრთის ქვემოთ კი მწირია. იქმნება ორი ჰაერის ნაკადი, რომელიც მიმართულია ვერტიკალურად. ქვედა ნაკადი აწევს ფრთებს, ე.ი. თვითმფრინავი, და ზედა უბიძგებს მაღლა. ამრიგად, გამოდის, რომ მაღალი სიჩქარით საჰაერო ხომალდის ქვეშ ხდება მყარი.

ასე რეალიზდება ვერტიკალური მოძრაობა, მაგრამ რა აიძულებს თვითმფრინავს ჰორიზონტალურად მოძრაობას? - ძრავები! როგორც ჩანს, პროპელერები ბურღავს გზას საჰაერო სივრცეჰაერის წინააღმდეგობის გადალახვა.

ამრიგად, ამწე ძალა სძლევს სიმძიმის ძალას, ხოლო წევის ძალა სძლევს დამუხრუჭების ძალას და თვითმფრინავი დაფრინავს.

ფიზიკური მოვლენები, რომლებიც ემყარება ფრენის კონტროლს

თვითმფრინავში ყველაფერი ინარჩუნებს წონასწორობას ამწევი ძალით და მიზიდულობის ძალით. თვითმფრინავი პირდაპირ მიფრინავს. ფრენის სიჩქარის გაზრდა გაზრდის ამწე ძალას, თვითმფრინავი დაიწყებს აწევას. ამ ეფექტის გასანეიტრალებლად, პილოტმა უნდა ჩამოწიოს თვითმფრინავის ცხვირი.

სიჩქარის შემცირება საპირისპირო ეფექტს მოიტანს, პილოტიდან თვითმფრინავის ცხვირის აწევას მოითხოვს. თუ ეს არ გაკეთებულა, ავარია მოხდება. ზემოაღნიშნული მახასიათებლებიდან გამომდინარე, არსებობს ჩამოვარდნის რისკი, როდესაც თვითმფრინავი კარგავს სიმაღლეს. თუ ეს მოხდება დედამიწის ზედაპირთან ახლოს, რისკი თითქმის 100%-ია. თუ ეს მოხდება მიწის ზემოთ, პილოტს ექნება დრო, გაზარდოს სიჩქარე და მოიპოვოს სიმაღლე.