Duży odrzutowiec – wraz z setkami pasażerów, które przewozi – waży kilkaset ton. Jak tak ogromna i ciężka maszyna może po pierwsze odbić się od ziemi, a po drugie utrzymać się w powietrzu po trasie długiej na tysiące kilometrów? Samoloty działają w oparciu o złożoną mieszaninę zasad aerodynamiki – teorii wyjaśniających ruch powietrza i zachowanie ciał poruszających się w tym powietrzu.

Samoloty napędzane są silnikami. w nr duże samoloty Zwykle stosuje się silniki tłokowe. Silnik tłokowy obraca się śmigła, a śmigła wytwarzają ciąg, który powoduje, że samolot porusza się w powietrzu, podobnie jak śmigło statku wytwarza ciąg, powodując poruszanie się statku po wodzie.

Duże samoloty korzystają z silników odrzutowych napędzanych spalanym paliwem. Takie silniki wypychają ogromne ilości powietrza, a siła reakcji zmusza je do ruchu do przodu.

Samoloty są w stanie wystartować i utrzymać się w powietrzu dzięki kształtowi skrzydeł. Skrzydło samolotu jest płaskie u dołu i zaokrąglone u góry. Kiedy ciąg generowany przez silnik popycha samolot do przodu, powietrze rozdziela się, mijając skrzydło po obu stronach. Powietrze porusza się szybciej po zaokrąglonej powierzchni skrzydła niż pod płaskim dnem.

Im szybciej poruszające się powietrze nad skrzydłem staje się rozrzedzone, jego ciśnienie staje się mniejsze w porównaniu z powietrzem pod skrzydłem, przez co skrzydło ma tendencję do unoszenia się do góry. Zatem nierówne ciśnienie powietrza wynikające z kształtu skrzydeł samolotu generuje siłę zwaną siłą nośną. Dzięki tej sile samolot może latać.

Siła poruszającego się powietrza jest również wykorzystywana do sterowania samolotem. Sterowanie statkiem powietrznym odbywa się za pomocą lotek (sterowanie przechyleniem), umieszczonych na skrzydłach i ogonie samolotu, steru wysokości (sterowanie pochyleniem, czyli zniżaniem lub wznoszeniem. Jeżeli zostaną zamontowane pod kątem, będą stanowić przeszkodę w przepływie powietrza , w rezultacie dlaczego samolot zawróci lub zmieni tor lotu.

Aby utrzymać się w powietrzu, samolot musi być cały czas w ruchu, a jego skrzydła muszą przecinać powietrze, tworząc siłę nośną. Ruchome powietrze jest również niezbędne do sterowania samolotem.

Innymi słowy, samolot nie może latać, jeśli nie ma silników wytwarzających ciąg. Aby wystartować z ziemi i wznieść się w powietrze, samolot musi najpierw pędzić z dużą prędkością po ziemi.

Dziwnie jest patrzeć, jak wielotonowy pojazd z łatwością wznosi się z pasa startowego lotniska i płynnie nabiera wysokości. Wydawać by się mogło, że podniesienie tak ciężkiej konstrukcji w powietrze jest zadaniem niemożliwym. Jednak, jak widzimy, tak nie jest. Dlaczego samolot nie spada i dlaczego leci?

Odpowiedź na to pytanie kryje się w prawach fizycznych, które umożliwiają uniesienie samolotu w powietrze. Dotyczy to nie tylko szybowców i lekkich samolotów sportowych, ale także wielotonowych samolotów transportowych, które są w stanie unieść dodatkowy ładunek. I ogólnie fantastycznie wydaje się lot helikopterem, który może nie tylko poruszać się po linii prostej, ale także zawisać w jednym miejscu.

Lot samolotu stał się możliwy dzięki połączonemu wykorzystaniu dwóch sił – siły nośnej i ciągu silnika. A jeśli z siłą pociągową wszystko jest mniej więcej jasne, to z siłą podnoszenia wszystko jest nieco bardziej skomplikowane. Mimo że wszyscy znamy to wyrażenie, nie każdy potrafi je wyjaśnić.

Jaka jest zatem natura pojawienia się windy?

Przyjrzyjmy się bliżej skrzydłu samolotu, dzięki któremu może on utrzymać się w powietrzu. Od dołu jest całkowicie płaska, a od góry ma kształt kulisty, z wypukłością na zewnątrz. Podczas ruchu samolotu strumienie powietrza spokojnie przepływają pod dolną częścią skrzydła, nie ulegając żadnym zmianom. Aby jednak przejść przez górną powierzchnię skrzydeł, strumień powietrza musi zostać sprężony. W efekcie uzyskujemy efekt ściśniętej rury, przez którą musi przepływać powietrze.

Aby okrążyć kulistą powierzchnię skrzydła, powietrze potrzebuje więcej czasu niż w przypadku przejścia pod dolną, płaską powierzchnią. Z tego powodu porusza się szybciej nad skrzydłem, co z kolei prowadzi do powstania różnicy ciśnień. Jest znacznie większy pod skrzydłem niż nad skrzydłem, co powoduje siłę nośną. W tym przypadku obowiązuje prawo Bernoulliego, które każdy z nas zna ze szkoły. Najważniejsze jest to, że różnica ciśnień będzie tym większa, im większa będzie prędkość obiektu. Okazuje się więc, że siła nośna może wystąpić tylko wtedy, gdy samolot się porusza. Naciska na skrzydło, zmuszając je do uniesienia.

W miarę przyspieszania samolotu po pasie startowym różnica ciśnień wzrasta, co prowadzi do wytwarzania siły nośnej. Wraz ze wzrostem prędkości stopniowo wzrasta, staje się równa masie samolotu, a gdy tylko ją przekroczy, startuje. Po nabraniu wysokości piloci zmniejszają prędkość, siłę nośną porównuje się z masą samolotu, co powoduje, że leci on w płaszczyźnie poziomej.

Aby samolot mógł poruszać się do przodu, jest wyposażony w mocne silniki, które kierują przepływ powietrza w kierunku skrzydeł. Za ich pomocą można regulować intensywność przepływu powietrza, a co za tym idzie, siłę uciągu.

Wysokość lotu jest jednym z najważniejszych parametrów lotniczych. Od tego zależy w szczególności prędkość i zużycie paliwa. Czasami bezpieczeństwo lotu zależy od wyboru wysokości. Na przykład piloci muszą zmienić wysokość, gdy następuje nagła zmiana warunków pogodowych z powodu gęstej mgły, gęstych chmur, rozległego frontu burzowego lub turbulentnej strefy.

Jaka powinna być wysokość lotu?

W przeciwieństwie do prędkości samolotu (gdzie im szybciej, tym lepiej), wysokość lotu musi być optymalna. Co więcej, każdy typ samolotu ma swój własny. Nikomu nie przyszłoby do głowy porównywać wysokości, na jakich latają np. samoloty sportowe, pasażerskie czy wielozadaniowe. samolot bojowy. A jednak i tutaj nie brakuje rekordzistów.


Pierwszy rekord wysokości lotu wyniósł... trzy metry. Na tę wysokość 17 grudnia 1903 roku po raz pierwszy przeleciał samolot Wright Flyer braci Wilbura i Orville’a Wrightów. 74 lata później, 31 sierpnia 1977 r., radziecki pilot doświadczalny Aleksander Fiedotow ustanowił światowy rekord wysokości 37 650 metrów na myśliwcu MiG-25. Do dziś pozostaje to maksymalna wysokość lotu myśliwca.

Na jakiej wysokości latają samoloty pasażerskie?

Samoloty cywilnych linii lotniczych słusznie stanowią największą grupę współczesnego lotnictwa. W 2015 r. na świecie było 21,6 tys. samolotów wielomiejscowych, z czego jedną trzecią – 7,4 tys. – stanowiły duże szerokokadłubowe samoloty pasażerskie.

Przy ustalaniu optymalnej wysokości lotu (poziomu lotu) dyspozytor lub dowódca załogi kieruje się poniższymi zasadami. Jak wiadomo, im większa wysokość, tym rozrzedzone powietrze i łatwiej samolotowi latać – dlatego warto lecieć wyżej. Jednak skrzydła samolotu wymagają wsparcia i to ekstremalnego wysoki pułap(na przykład w stratosferze) to wyraźnie nie wystarczy, a samochód zacznie się „przewracać”, a silniki zgasną.


Wniosek nasuwa się sam: dowódca (a dziś komputer pokładowy) wybiera „złoty środek” - idealny stosunek siły tarcia do siły nośnej. W rezultacie każdy typ samoloty pasażerskie(w zależności od warunków pogodowych, właściwości techniczne, czas trwania i kierunek lotu) własną optymalną wysokość.

Dlaczego samoloty latają na wysokości 10 000 metrów?

Ogólnie rzecz biorąc, wysokość lotu samolot cywilny waha się od 10 do 12 tysięcy metrów podczas lotu na zachód i od 9 do 11 tysięcy metrów podczas lotu na wschód. 12 tysięcy metrów to maksymalna wysokość Dla samolot pasażerski, powyżej którego silniki zaczynają się „dusić” z braku tlenu. Z tego powodu za najbardziej optymalną uważa się wysokość 10 000 metrów.


Na jakiej wysokości latają myśliwce?

Kryteria wysokościowe myśliwców są nieco inne, co tłumaczy się ich przeznaczeniem: w zależności od wykonywanego zadania operacje bojowe muszą być prowadzone na różnych wysokościach. Wyposażenie techniczne współczesnych myśliwców pozwala im działać na dystansie od kilkudziesięciu metrów do kilkudziesięciu kilometrów.

Jednak wygórowany wzrost zawodników jest obecnie „niemodny”. I jest na to wyjaśnienie. Nowoczesne systemy obrony powietrznej i rakiety myśliwskie powietrze-powietrze są w stanie niszczyć cele na dowolnej wysokości. Dlatego głównym problemem dla myśliwca jest wcześniejsze wykrycie i zniszczenie wroga, pozostając jednocześnie niezauważonym. Optymalna wysokość lotu myśliwca 5. generacji (pułap serwisowy) wynosi 20 000 metrów.

Dlaczego ptaki latają?

Skrzydło ptaka ma za zadanie wytworzyć siłę, która przeciwdziała sile grawitacji. W końcu skrzydło ptaka nie jest płaskie jak deska, ale zakrzywiony . Oznacza to, że strumień powietrza opływający skrzydło musi pokonać dłuższą drogę po górnej stronie niż po wklęsłej dolnej stronie. Aby oba strumienie powietrza dotarły do ​​końca skrzydła jednocześnie, strumień powietrza nad skrzydłem musi poruszać się szybciej niż pod skrzydłem. Dlatego prędkość przepływu powietrza nad skrzydłem wzrasta, a ciśnienie maleje.

Różnica ciśnień pod i nad skrzydłem tworzy siłę nośną skierowaną do góry i przeciwdziałającą sile grawitacji.

Dla niektórych jest to istotne teraz, dla innych ważne jest, aby kupić to później tani bilet lotniczy online. Możesz to zrobić tutaj! (Kliknij na zdjęcie!)

Wchodząc na stronę, ustaw kierunek, datę odlotu (przylotu), ustaw liczbę biletów, a komputer automatycznie wyświetli tabelę z lotami na tę datę i na najbliższe loty, opcje i ich koszty.
Jeśli to możliwe, należy zarezerwować bilet jak najwcześniej i jak najszybciej go zrealizować, póki rezerwacja jest ważna. Inaczej tanie bilety odpłyną w niepamięć. Poznaj wszystkie szczegóły popularne kierunki z Ukrainy możesz zamówić bilety lotnicze i kolejowe z dowolnego miejsca w dowolne miejsce, przechodząc do wskazanego zdjęcia - na stronie internetowej pod adresem http://711.ua/cheap-flights/.

Samoloty to bardzo złożone urządzenia, czasami przerażające swoją złożonością zwykłych ludzi, niezaznajomionych z aerodynamiką.

Masa nowoczesnych samolotów pasażerskich może sięgać 400 ton, ale zachowują spokój w powietrzu, poruszają się szybko i mogą pokonywać ogromne odległości.

Dlaczego samolot leci?

Ponieważ on, podobnie jak ptak, ma skrzydło!

Jeśli silnik ulegnie awarii, nie ma problemu, samolot poleci na drugim. Jeśli oba silniki uległy awarii, historia zna przypadki, gdy nawet w takich okolicznościach lądowały. Podwozie? Nic nie stoi na przeszkodzie, aby samolot wylądował na brzuchu, a przy zachowaniu pewnych środków bezpieczeństwa przeciwpożarowego nawet nie zapali się. Ale samolot nigdy nie będzie latał bez skrzydła. Ponieważ to właśnie tworzy siłę nośną.

Samoloty w sposób ciągły „wzbijają się” w powietrze skrzydłami ustawionymi pod niewielkim kątem do wektora prędkości przepływu powietrza. Kąt ten nazywany jest w aerodynamice „kątem natarcia”. „Kąt natarcia” to kąt nachylenia skrzydła do niewidzialnego i abstrakcyjnego „wektora prędkości przepływu”. (patrz rysunek 1)

Nauka mówi, że samolot leci, ponieważ na dolnej powierzchni skrzydła powstaje strefa zwiększonego ciśnienia, w wyniku czego na skrzydle pojawia się siła aerodynamiczna skierowana do góry prostopadle do skrzydła. Dla wygody zrozumienia procesu lotu siłę tę rozkłada się zgodnie z zasadami algebry wektorowej na dwie składowe: siłę oporu aerodynamicznego X

(jest skierowana wzdłuż strumienia powietrza) i siłę nośną Y (prostopadle do wektora prędkości powietrza). (patrz rysunek 2)

Tworząc samolot, dużą uwagę poświęca się skrzydłu, ponieważ od niego będzie zależeć bezpieczeństwo lotów. Patrząc przez okno pasażer zauważa, że ​​się ono wygina i zaraz pęknie. Nie bój się, wytrzymuje ogromne obciążenia.

W locie i na ziemi skrzydło samolotu jest „czyste”, ma minimalny opór powietrza i wystarczającą siłę nośną, aby utrzymać samolot na wysokości podczas lotu z dużą prędkością.

Kiedy jednak nadejdzie czas startu lub lądowania, samolot musi lecieć jak najwolniej, aby z jednej strony winda nie zniknęła, a z drugiej koła wytrzymały kontakt z ziemią. Aby to osiągnąć, zwiększa się powierzchnię skrzydła: klapy(samolot z tyłu) i listwy(z przodu skrzydła).

Jeśli zajdzie potrzeba dalszego zmniejszenia prędkości, wówczas w górnej części skrzydła zostaną one zwolnione spoilery, które działają jak hamulec pneumatyczny i zmniejszają siłę nośną.

Samolot przypomina najeżoną bestię, powoli zbliżającą się do ziemi.

Razem: klapy, listwy i spoilery- zwana mechanizacją skrzydeł. Piloci ręcznie uwalniają mechanizmy z kokpitu przed startem lub lądowaniem.

W procesie tym najczęściej wykorzystuje się układ hydrauliczny (rzadziej elektryczny). Mechanizm wygląda bardzo interesująco, a jednocześnie jest bardzo niezawodny.

Na skrzydle są kierownice (w lotkach lotniczych), podobne do tych na statku (nie bez powodu samolot nazywa się samolotem), które odchylają się, przechylając samolot w pożądanym kierunku. Zwykle odchylają się synchronicznie po lewej i prawej stronie.

Są też na skrzydle światła lotnicze , które mają za zadanie zapewnić, że z boku (z ziemi lub innego statku powietrznego) zawsze będzie widać, w którym kierunku leci samolot. Faktem jest, że kolor czerwony jest zawsze włączony po lewej stronie, a zielony po prawej. Czasami obok nich umieszczane są białe „migające światła”, które są bardzo widoczne w nocy.

Większość cech samolotu zależy bezpośrednio od skrzydła, jego właściwości aerodynamicznych i innych parametrów. Zbiorniki paliwa znajdują się wewnątrz skrzydła (maksymalna ilość paliwa, jaką należy zatankować, zależy w dużej mierze od wielkości skrzydła), na krawędzi natarcia zamontowane są grzejniki elektryczne, aby podczas deszczu nie tworzył się tam lód, podwozie jest przymocowany do korzenia...

Osiągnięto prędkość samolotu przy użyciu elektrowni lub turbiny. Dzięki elektrowni wytwarzającej siłę trakcyjną samolot jest w stanie pokonać opór powietrza.

Samoloty latają zgodnie z prawami fizyki

Aerodynamika jako nauka, na której się opiera twierdzenie Nikołaja Jegorowicza Żukowskiego, wybitnego rosyjskiego naukowca, twórcy aerodynamiki, który został sformułowany ponownie w 1904. Rok później, w listopadzie 1905 roku, na posiedzeniu Towarzystwa Matematycznego Żukowski przedstawił swoją teorię tworzenia siły nośnej skrzydła samolotu.

Dlaczego samoloty latają tak wysoko?

Wysokość lotu współczesnego Samolot odrzutowy jest w środku od 5000 do 10000 metrów nad poziomem morza. Można to wytłumaczyć bardzo prosto: na takiej wysokości gęstość powietrza jest znacznie niższa, a zatem opór powietrza jest mniejszy. Samoloty latają na dużych wysokościach, ponieważ lecąc na wysokości 10 kilometrów, samolot zużywa o 80% mniej paliwa niż podczas lotu na wysokości jednego kilometra.

Dlaczego jednak nie latają jeszcze wyżej, w górnych warstwach atmosfery, gdzie gęstość powietrza jest jeszcze mniejsza?

Faktem jest, że niezbędny ciąg jest wytwarzany przez silnik samolotu wymagany jest pewien minimalny dopływ powietrza. Dlatego każdy samolot ma maksymalną bezpieczną wysokość lotu, zwaną także „pułapem usług”. Przykładowo pułap serwisowy samolotu Tu-154 wynosi około 12 100 metrów.

Chyba nie ma osoby, która obserwując lecący samolot nie zastanawiała się: „Jak to się robi?”.

Ludzie zawsze marzyli o lataniu. Ikara można prawdopodobnie uznać za pierwszego aeronautę, który próbował wznieść się przy pomocy skrzydeł. Następnie przez tysiąclecia miał wielu naśladowców, ale prawdziwy sukces przypadł w udziale braciom Wright. Uważani są za wynalazców samolotu.

Widząc ogromne samoloty pasażerskie na ziemi, piętrowe Boeingi na przykład całkowicie niemożliwe jest zrozumienie, jak ten wielotonowy metalowy kolos unosi się w powietrze, wydaje się to tak nienaturalne. Co więcej, nawet osoby, które całe życie przepracowały w branżach związanych z lotnictwem i oczywiście znają teorię aeronautyki, czasami szczerze przyznają, że nie rozumieją, jak latają samoloty. Ale nadal będziemy próbować to rozgryźć.

Samolot utrzymuje się w powietrzu dzięki działającej na niego „siłze nośnej”, która powstaje jedynie w ruchu zapewnianym przez silniki zamontowane na skrzydłach lub kadłubie.

  • Silniki odrzutowe odrzucają strumień produktów spalania nafty lub innych paliwo lotnicze, popychając samolot do przodu.
  • Łopatki silnika śmigłowego wydają się być wkręcone w powietrze i ciągną za sobą samolot.

Siła podnoszenia

Siła nośna ma miejsce, gdy nadlatujące powietrze opływa skrzydło. Ze względu na specjalny kształt sekcji skrzydła część przepływu nad skrzydłem ma większą prędkość niż przepływ pod skrzydłem. Dzieje się tak, ponieważ górna powierzchnia skrzydła jest wypukła, w przeciwieństwie do płaskiej dolnej powierzchni. W rezultacie powietrze opływające skrzydło od góry musi pokonać większą odległość i, co za tym idzie, z większą prędkością. Im wyższa prędkość przepływu, tym niższe ciśnienie w nim i odwrotnie. Im niższa prędkość, tym większe ciśnienie.

W 1838 roku, kiedy aerodynamika jako taka jeszcze nie istniała, szwajcarski fizyk Daniel Bernoulli opisał to zjawisko, formułując prawo nazwane jego imieniem. Bernoulli opisał natomiast przepływ strumieni płynów, jednak wraz z pojawieniem się i rozwojem lotnictwa jego odkrycie nie mogło nastąpić w bardziej dogodnym momencie. Ciśnienie pod skrzydłem przewyższa ciśnienie powyżej i wypycha skrzydło, a wraz z nim samolot, do góry.

Kolejnym elementem siły nośnej jest tak zwany „kąt natarcia”. Skrzydło ustawione jest pod ostrym kątem do nadlatującego strumienia powietrza, przez co ciśnienie pod skrzydłem jest wyższe niż nad nim.

Jak szybko latają samoloty?

Aby wygenerować siłę nośną, wymagana jest pewna i dość duża prędkość. Wyróżnia się prędkość minimalną niezbędną do oderwania się od ziemi, prędkość maksymalną oraz prędkość przelotową, z jaką samolot przelatuje większą część trasy, która wynosi około 80% maksymalnej. Prędkość przelotowa nowoczesnych samolotów pasażerskich wynosi 850–950 km na godzinę.

Istnieje również koncepcja prędkości względem ziemi, na którą składa się prędkość własna samolotu oraz prędkość prądów powietrza, które musi on pokonać. Na tej podstawie obliczany jest czas lotu.

Prędkość wymagana do startu zależy od masy samolotu i nowoczesnego statki pasażerskie waha się od 180 do 280 km na godzinę. Lądowanie odbywa się z mniej więcej tą samą prędkością.

Wysokość

Wysokość lotu również nie jest wybierana arbitralnie, ale zależy od wielu czynników, zużycia paliwa i względów bezpieczeństwa.

Powietrze w pobliżu powierzchni ziemi jest bardziej gęste, a co za tym idzie, ma większy opór ruchu, co powoduje zwiększone zużycie paliwa. Wraz ze wzrostem wysokości powietrze staje się bardziej rozrzedzone, a opór maleje. Uważa się, że optymalna wysokość lotu wynosi około 10 000 metrów. Zużycie paliwa jest minimalne.

Kolejną istotną zaletą latania na dużych wysokościach jest brak ptaków, z którymi zderzenia niejednokrotnie kończyły się katastrofami.

Wejdź na wysokość ponad 12 000–13 000 metrów samolot cywilny nie mogą, ponieważ zbyt duże podciśnienie uniemożliwia normalną pracę silników.

Sterowanie samolotem

Sterowanie statkiem powietrznym odbywa się poprzez zwiększanie lub zmniejszanie ciągu silnika. W tym przypadku prędkość zmienia się odpowiednio, siła nośna i wysokość lotu. W celu dokładniejszego sterowania procesami zmiany wysokości i skrętu stosuje się urządzenia mechanizacji skrzydeł i stery umieszczone na jednostce ogonowej.

Start i lądowanie

Aby siła nośna była wystarczająca do uniesienia samolotu nad ziemię, musi rozwinąć odpowiednią prędkość. Do tego służą pasy startowe. Ciężkie samoloty pasażerskie lub transportowe wymagają długich pasów startowych o długości 3-4 kilometrów.

Stan pasków jest dokładnie monitorowany służby lotniskowe, utrzymując je w doskonałej czystości, gdyż ciała obce dostające się do silnika mogą spowodować wypadek, a śnieg i lód na pasie startowym stwarzają duże zagrożenie podczas startu i lądowania.

Gdy samolot wystartuje, przychodzi moment, po którym nie można już odwołać startu, gdyż prędkość staje się tak duża, że ​​samolot nie będzie już w stanie zatrzymać się na pasie startowym. Nazywa się to „szybkością podejmowania decyzji”.

Lądowanie to bardzo krytyczny moment lotu, piloci stopniowo zwalniają, w wyniku czego siła nośna maleje, a samolot opada. Tuż przed ziemią prędkość jest już na tyle niska, że ​​na skrzydłach wysuwają się klapy, które nieznacznie zwiększają siłę nośną i pozwalają samolotowi miękko wylądować.

Tak więc, niezależnie od tego, jak dziwne może nam się to wydawać, samoloty latają i to w ścisłej zgodzie z prawami fizyki.