Великий реактивний літак - разом з сотнями пасажирів, що знаходяться в ньому - важить кілька сотень тонн. Як може така величезна та важка машина, по-перше, відірватися від землі і, по-друге, залишатися у повітрі на шляху завдовжки тисячі кілометрів? Літаки працюють на основі складної суміші принципів аеродинаміки – теорій, які пояснюють рух повітря та поведінку тіл, що рухаються через це повітря.

Літаки приводять у дію двигунами. В не великих літакахзазвичай використовуються поршневі двигуни. Поршневий двигун обертає повітряні гвинти, А повітряні гвинти створюють тягу, завдяки якій літак переміщається в повітрі, - так само, як гвинт судна створює тягу, що змушує судно рухатися по воді.

У великих літаках використовуються реактивні двигуни, які приводять у дію у вигляді спалювання палива. Такі двигуни виштовхують величезну кількість повітря, а реактивна сила змушує їх рухатися вперед.

Літаки здатні піднятися у повітря і залишатися у повітрі завдяки формі своїх крил. Крило у літака знизу плоске, а зверху закруглене. Коли тяга, що створюється двигуном, змушує літак рухатися вперед, повітря розділяється, проходячи повз крило з двох сторін. Над закругленою поверхнею крила повітря проходить швидше, ніж під нижньою плоскою частиною.

Швидше повітря, що рухається зверху стає розрідженим, тиск його стає менше, ніж у повітря внизу крила, і завдяки цьому крило прагне піднятися вгору. Таким чином, нерівний тиск повітря, що виникає завдяки формі крил літака, породжує силу, що називається підйомною. Завдяки цій силі літак може летіти.

Сила рухомого повітря використовується також для того, щоб керувати літаком. Управління літаком здійснюється за допомогою елеронів (управління по крену), розташованих на крилах та хвості літака кермо висоти (керування по тангажу, тобто зниження або набір висоти. Якщо вони будуть встановлені під кутом, то будуть створювати перешкоду для повітряного потоку, в результаті чого літак розвертатиметься або змінюватиме траєкторію польоту.

Для того, щоб залишатися в повітрі, літак повинен бути весь час у русі, його крила повинні розсікати повітря для створення підйомної сили. Повітря, що рухається, необхідне також для керування літаком.

Іншими словами, літак не може літати, якщо не буде двигунів, які створюють потяг. А для того, щоб відірватися від землі та піднятися в повітря, літак повинен спочатку промчати на великій швидкості по землі.

Досить дивно спостерігати, як багатотонна машина легко піднімається зі злітної смуги аеродрому та плавно набирає висоту. Здавалося б, підняти таку важку конструкцію у повітря завдання нездійсненне. Але як бачимо, це не так. Чому літак не падає і за рахунок чого летить?

Відповідь це питання лежить у тих фізичних законах, які дозволяють підняти у повітря літальні апарати. Вони вірні не лише щодо планерів та легких спортивних літаків, а й щодо багатотонних транспортних лайнерів, які здатні нести додаткове корисне навантаження. І взагалі вже фантастичним, здається політ вертольота, який може не тільки рухатися прямою лінією, а й зависати на одному місці.

Політ літальних апаратів став можливим завдяки сукупному використанню двох сил - підйомної і сили тяги двигунів. І якщо з силою тяги все більш-менш зрозуміло, то з підйомною силою все трохи складніше. Незважаючи на те, що з цим виразом ми всі добре знайомі, пояснити його може не кожен.

Отже, якою є природа появи підйомної сили?

Давайте уважно подивимося на крило літака, завдяки якому він може триматися в повітрі. Знизу воно абсолютно плоске, а зверху має сферичну форму, з опуклістю назовні. Під час руху літака повітряні потоки спокійно проходять під нижньою частиною крила, не зазнаючи якихось змін. Але щоб пройти над верхньою поверхнею крил, повітряний потік має стиснутися. В результаті ми отримуємо ефект продавленої труби, крізь яку має пройти повітря.

Щоб обігнути сферичну поверхню крила, повітря знадобиться більше часу, ніж при його проходженні під нижньою, плоскою поверхнею. Тому над крилом він рухається швидше, що, у свою чергу, призводить до виникнення різниці тисків. Під крилом воно значно більше, ніж над крилом, через що і виникає підйомна сила. У цьому випадку діє закон Бернуллі, з яким кожен із нас знайомий зі шкільною лавкою. Найголовніше в тому, що різниця тисків буде тим більшою, чим вища швидкість руху об'єкта. Ось і виходить, що підйомна сила може виникати лише під час руху літака. Вона тисне на крило, змушуючи його підніматися.

У міру розгону літака по злітній смузі збільшується і різниця тисків, що призводить до виникнення підйомної сили. З набором швидкості вона поступово зростає, порівнюється з масою літака, і, як її перевищить, він злітає. Після набору висоти пілоти зменшують швидкість, підйомна сила порівнюється з вагою літака, що змушує його летіти в горизонтальній площині.

Щоб літак рухався вперед, його оснащують потужними двигунами, які женуть повітряний потік у напрямку крил. З їхньою допомогою можна регулювати інтенсивність повітряного потоку, отже, і силу тяги.

Висота польоту – один із найважливіших авіаційних параметрів. Від неї залежать, зокрема, швидкість та витрата палива. Іноді від вибору висоти залежить безпека польоту. Так, наприклад, пілотам доводиться змінювати висоту при різкій зміні метеоумов, через густий туман, щільну хмарність, великий грозовий фронт або турбулентну зону.

Якою має бути висота польоту

На відміну від швидкості літака (коли чим швидше, тим краще), висота польоту має бути оптимальною. Причому кожен тип літаків має свою. Нікому на думку не спаде порівнювати висоти, на яких літають, наприклад, спортивні, пасажирські або багатоцільові бойові літаки. І все-таки і тут є свої рекордсмени.


Перший рекорд висоти польоту дорівнював... трьом метрам. Саме на таку висоту вперше піднявся літак Wright Flyer братів Вілбура та Орвілла Райт 17 грудня 1903 року. Через 74 роки, 31 серпня 1977 року, радянський льотчик-випробувач Олександр Федотов на винищувачі МіГ-25 встановив світовий рекорд висоти - 37650 метрів. До цього часу вона залишається максимальною висотою польоту винищувача.

На якій висоті літають пасажирські літаки

Літаки цивільних повітряних ліній по праву становлять найбільшу групу сучасної авіації. За даними на 2015 рік, у світі налічувалося 21,6 тис. багатомісних літаючих апаратів, з яких третина – 7,4 тис. – це великі широкофюзеляжні пасажирські лайнери.

Під час визначення оптимальної висоти польоту (ешелону) диспетчер чи командир екіпажу керуються наступним. Як відомо, чим більша висота, тим більше розряджене повітря і тим легше летіти літаком – тому є сенс піднятися вище. Проте крилам літака потрібна опора, а на гранично великій висоті(Наприклад, у стратосфері) її явно недостатньо, і машина почне «завалюватися», а двигуни глухнути.


Висновок напрошується сам собою: командир (а сьогодні і бортовий комп'ютер) вибирає «золоту середину» – ідеальне співвідношення сили тертя та підйомної сили. В результаті, у кожного типу пасажирських лайнерів(з урахуванням метеоумов, технічних характеристик, тривалості та напрямки польоту) своя оптимальна висота.

Чому літаки літають на висоті 10 000 метрів?

В цілому, висота польоту цивільних літаківваріюється в межах від 10 до 12 тис. метрів при польоті на захід та від 9 до 11 тис. метрів – на схід. 12 тис. метрів – це максимальна висотадля пасажирських літаків, вище за яку двигуни починають «задихатися» від нестачі кисню. Через це висота 10000 метрів вважається найбільш оптимальною.


На якій висоті літають винищувачі

Висотні критерії винищувачів дещо інші, що їх призначенням: залежно від поставленого завдання вести бойові дії посідає різні висотах. Технічна оснащеність сучасних винищувачів дозволяє їм діяти в діапазоні від кількох десятків метрів до десятків кілометрів.

Однак помірні висоти винищувачів нині «не в моді». І цьому є пояснення. Сучасні засоби ППО та ракети винищувачів класу «повітря-повітря» здатні знищувати цілі на будь-яких висотах. Тому головна проблема для винищувача – раніше виявити та знищити супротивника, а самому залишитися непоміченим. Оптимальна висота польоту винищувача 5-го покоління (практична стеля) – 20000 метрів.

Чому літають птахи?

Крило птиці влаштоване так, що створює силу, що протидіє силі тяжіння. Адже пташине крило не плоске, як дошка, а вигнуте . Це означає, що струмінь повітря, що огинає крило, повинен пройти по верхній стороні більш довгий шлях, ніж увігнутою нижньою. Щоб обидва повітряні потоки досягли краю крила одночасно, повітряний потік над крилом повинен рухатися швидше, ніж під крилом. Тому швидкість перебігу повітря над крилом збільшується, а тиск зменшується.

Різниця тисків під крилом і над ним створює підйомну силу, спрямовану вгору та протидіє силі тяжіння.

Для когось актуально зараз, для когось після – купити дешевий авіаквитоконлайн. Це можна тут! (Тисніть на картинку!)

Зайшовши на сайт, задайте напрямок, дату вильоту (прильоту), задайте кількість квитків і вам комп'ютер автоматично видасть таблицю з рейсами на дане число та найближчі рейси, варіанти, їх вартість.
Бронювати квиток потрібно, по можливості, якомога раніше і викуповувати швидше, поки діє бронь. Інакше, дешеві квитки "плинуть". Всі подробиці, дізнатися популярні напрямкиз України, замовити авіа та залізничні квитки з будь-якої точки в будь-яку точку можна, зайшовши за вказаною картинкою – на сайті за адресою http://711.ua/cheap-flights/.

Літаки - дуже складні пристрої, що іноді лякають своєю складністю обивателів, людей, не знайомих з аеродинамікою.

Маса сучасних повітряних лайнерів може досягати 400 тонн, але вони спокійно тримаються у повітрі, швидко переміщаються і можуть перетинати величезні відстані.

Чому літак літає?

Бо в нього, як і у птаха, є крило!

Якщо відмовить двигун нічого страшного, літак долетить на другому. Якщо відмовили обидва двигуни - історія знає випадки, що й за таких обставин сідали на посадку. Шасі? Нічого не заважає літаку сісти на черево, за дотримання певних заходів пожежної безпеки він навіть не загориться. Але літак ніколи не зможе летіти без крила. Тому що саме воно створює підйомну силу.

Літаки безперервно "наїжджають" на повітря своїми крилами, встановленими під невеликим кутом до вектора швидкості повітряного потоку. Цей кут в аеродинаміці називається "кут атаки". "Кут атаки" - це кут нахилу крила до невидимого та абстрактного "вектора швидкості потоку". (Див. рис 1)

Наука говорить, що літак літає тому, що на нижній поверхні крила створюється зона підвищеного тиску, завдяки чому на крилі виникає аеродинамічна сила, спрямована перпендикулярно до крила вгору.Для зручності розуміння процесу польоту цю силу розкладають за правилами векторної алгебри на дві складові: силу аеродинамічного опору Х

(Вона спрямована вздовж повітряного потоку) і підйомну силу Y (перпендикулярну вектору швидкості повітря). (Див. рис 2)

При створенні літака крилу приділяється велика увага, тому що саме від нього залежатиме безпека виконання польотів. Дивлячись в ілюмінатор, пасажир зауважує, що воно гнеться і ось-ось зламається. Не бійтеся, воно просто витримує колосальні навантаження.

У польоті та на землі у літака крило "чисте", воно має мінімальний опір повітрю і достатню підйомну силу, щоб утримати літак на висоті, що летить на величезній швидкості.

Але коли настає час зльоту чи посадки, літаку потрібно летіти якомога повільніше, щоб з одного боку не зникла підйомна сила, а з іншого колеса витримали торкання землі. Для цього площа крила збільшується: випускаються закрилки(площини в задній частині) та передкрилки(У передній частині крила).

Якщо потрібно ще зменшити швидкість, то у верхній частині крила випускаються спойлери,які відіграють роль повітряного гальма та зменшують підйомну силу.

Літак стає схожий на ощетинілого звіра, що повільно наближається до землі.

Всі разом: закрилки, передкрилки та спойлери- називається механізацією крила. Механізацію випускають льотчики вручну з кабіни перед зльотом чи посадкою.

На цей процес задіяна, як правило, гідравлічна система (рідше електрична). Механізм виглядає дуже цікаво, і є водночас дуже надійним.

На крилі є кермо (по-авіаційному елерони), подібні до корабельних (не дарма літак називається повітряним судном), які відхиляються, нахиляючи літак у потрібну сторону. Зазвичай вони відхиляються синхронно на лівій та правій стороні.

Також на крилі є аеронавігаційні вогні , які призначені для того, щоб з боку (з землі або іншого літака) завжди було видно, в яку сторону летить літак. Справа в тому, що ліворуч завжди горить червоний, а праворуч – зелений. Іноді поруч із ними ставлять білі "мигалки", які дуже добре видно вночі.

Більшість характеристик літака безпосередньо залежить від крила, його аеродинамічної якості та інших параметрів. Усередині крила розташовані баки з паливом (від розмірів крила дуже сильно залежить максимальний обсяг палива, що заправляється), на передній кромці ставляться електричні обігрівачі, щоб у дощ там не наростав лід, у кореневій частині кріпляться шасі.

Швидкість літака досягається за допомогою силової установки або турбіни. За рахунок силової установки, що створює силу тяги, літак здатний долати опір повітря.

Літаки літають за законами фізики

В основі аеродинаміки як науки закладена т. еорема Миколи Єгоровича Жуковського,видатного російського вченого, засновника аеродинаміки, яка була сформульована ще 1904 року. Через рік у листопаді 1905 року Жуковський виклав свою теорію створення підйомної сили крила літального апарату на засіданні Математичного товариства.

Чому літаки літають так високо?

Висота польоту сучасних реактивних літаківзнаходиться в межах від 5000 до 10000 метрів над рівнем моря. Це пояснюється дуже просто: на такій висоті щільність повітря набагато менша, а отже, менша і опір повітря. Літаки літають на високих висотах, тому що при польоті на висоті 10 кілометрів літак витрачає на 80% менше пального, ніж при польоті на висоті в один кілометр.

Однак чому ж тоді вони не літають ще вищими, у верхніх шарах атмосфери, де щільність повітря ще менша?

Справа в тому, що для створення необхідної тяги двигуном літака необхідний певний мінімальний запас повітря. Тому у кожного літака є найбільша безпечна межа висоти польоту, звана також «практична стеля». Наприклад, практична стеля літака Ту-154 складає близько 12 100 метрів.

Мабуть, немає людини, яка дивлячись, як летить літак, не запитувала себе: «Як він це робить?»

Люди завжди мріяли літати. Першим повітроплавцем, який спробував злетіти за допомогою крил, можна, напевно, вважати Ікара. Потім протягом тисячоліть у нього було безліч послідовників, але справжній успіх випав на долю братів Райт. Саме вони вважаються винахідниками літака.

Бачачи на землі величезні пасажирські лайнери, двоповерхові Боїнги, наприклад, зовсім неможливо зрозуміти, як ця багатотонна металева махіна піднімається у повітря, настільки це здається неприродним. Мало того, навіть люди, які все життя пропрацювали в суміжних з авіацією галузях і, безумовно, знають теорію повітроплавання, іноді чесно зізнаються, що не розуміють, як літають літаки. Але ми все ж таки спробуємо розібратися.

Літак тримається в повітрі завдяки «підйомній силі», що діє на нього, яка виникає тільки в русі, який забезпечують двигуни, закріплені на крилах або фюзеляжі.

  • Реактивні двигуни викидають назад струмінь продуктів згоряння гасу чи іншого авіаційного палива, штовхаючи літак вперед.
  • Лопаті гвинтового двигуна ніби вгвинчуються в повітря і тягнуть літак за собою.

Підйомна сила

Підйомна сила виникає, коли потік повітря, що набігає, обтікає крило. Завдяки особливій формі перерізу крила, частина потоку над крилом має більшу швидкість, ніж потік під крилом. Це відбувається тому, що верхня поверхня крила опукла, на відміну від плоскої нижньої. У результаті повітря, що обтікає крило зверху, доводиться пройти більший шлях, відповідно з більшою швидкістю. А чим більша швидкість потоку, тим менший тиск у ньому, і навпаки. Чим менша швидкість - тим більший тиск.

У 1838 році, коли ще аеродинаміки, як такої, не існувало, швейцарський фізик Данило Бернуллі описав це явище, сформулювавши закон, названий на його ім'я. Бернуллі, щоправда, описував перебіг потоків рідини, але з виникненням і розвитком авіації, його відкриття виявилося дуже доречним. Тиск під крилом перевищує тиск зверху і виштовхує крило, а з ним і літак вгору.

Інше доданок підйомної сили - так званий «кут атаки». Крило розташовується під гострим кутом до зустрічного потоку повітря, завдяки чому тиск під крилом вищий, ніж зверху.

З якою швидкістю літають літаки

Для виникнення підйомної сили необхідна певна і досить висока швидкість руху. Розрізняють мінімальну швидкість, вона необхідна для відриву від землі, максимальну і крейсерську, на якій літак летить більшу частину маршруту, вона становить близько 80% максимальної. Крейсерська швидкість сучасних пасажирських лайнерів 850-950 км/год.

Ще є поняття колійної швидкості, що складається зі своєї швидкості літака і швидкості повітряних потоків, які йому доводиться долати. Саме, виходячи із неї, розраховують тривалість рейсу.

Швидкість, необхідна для зльоту, залежить від маси літака, і для сучасних пасажирських суденстановить від 180 до 280 км на годину. Приблизно на такій швидкості проводиться посадка.

Висота

Висота польоту теж вибирається не довільно, а визначається великою кількістю факторів, міркуваннями економії палива та безпеки.

У поверхні землі повітря більш щільне, відповідно, воно чинить великий опір руху, викликаючи підвищену витрату палива. Зі збільшенням висоти повітря стає більш розрядженим, і опір зменшується. Оптимальною висотою для польоту є висота близько 10 000 метрів. Витрата палива при цьому мінімальна.

Ще одним суттєвим плюсом польотів на великих висотах є відсутність тут птахів, зіткнення з якими неодноразово призводили до катастроф.

Підніматися вище 12 000-13 000 метрів цивільні літакине можуть, оскільки занадто сильне розрядження перешкоджає нормальній роботі двигунів.

Управління літаком

Управління літаком здійснюється шляхом збільшення чи зменшення тяги двигуна. При цьому змінюється швидкість, відповідно підйомна сила та висота польоту. Для більш тонкого управління процесами зміни висоти та поворотів служать засоби механізації крила та керма, що знаходяться на хвостовому оперенні.

Зліт та посадка

Щоб підйомна сила стала достатньою для відриву літака від землі, він повинен розвинути достатню швидкість. Для цього служать злітно-посадкові смуги. Для важких пасажирських або транспортних літаків потрібні довгі ЗПС завдовжки 3-4 кілометри.

За станом смуг ретельно стежать аеродромні служби, підтримуючи їх в ідеально чистому стані, оскільки сторонні предмети, потрапляючи в двигун, можуть призвести до аварії, а сніг і лід на смузі становлять велику небезпеку при зльоті та посадці.

При розбігу літака настає момент, після якого скасувати зліт вже не можна, тому що швидкість стає настільки великою, що літак не зможе зупинитися в межах смуги. Це так і називається – «швидкість прийняття рішення».

Посадка – дуже відповідальний момент польоту, льотчики поступово скидають швидкість, унаслідок чого зменшується підйомна сила та літак знижується. Перед землею швидкість вже така низька, що на крилах випускаються закрилки, які дещо збільшують підйомну силу і дозволяють м'яко посадити літак.

Таким чином, як би дивно нам це не здавалося, літаки літають, причому у суворій відповідності до законів фізики.