Как летают самолеты?

Как летают самолеты?

Как летают самолеты: аэродинамические силы

aerodynamic-forcesСделав краткий экскурс в историю авиации, давайте попытаемся разобраться в том, что позволяет самолету находиться в воздухе, несмотря на его значительный вес. Итак, во время полета на самолет действуют четыре основные аэродинамические силы: тяга, сопротивление воздуха, подъемная сила и сила притяжения. Каждая из этих сил как бы толкает самолет в определенном направлении.

При помощи тяги, созданной пропеллером или турбиной, самолет движется вперед. Чем больше топлива пилот подает в двигатель, тем сильнее создается тяга и, соответственно, тем больше увеличивается скорость самолета. Противодействием тяги выступает сопротивление воздуха. Сила сопротивления напрямую зависит от скорости самолета, его формы и размеров, а также от плотности воздуха. Чтобы минимизировать силу сопротивления, тем самым снизив расход топлива, самолету придают специальную аэродинамическую форму, прячут все выступающие детали, например шасси, и максимально снижают его вес. Небольшой эксперимент с тягой и сопротивлением воздуха можно провести, высунув руку из окна движущегося автомобиля. Если выпрямить пальцы и держать руку ребром ладони к земле, то на высокой скорости вы почувствуете довольно сильное сопротивление, для преодоления которого потребуется приложить усилие. Чтобы уменьшить сопротивление и сэкономить силы, можно повернуть руку ладонью к земле, тем самым улучшив ее аэродинамику.

wingСледующий «комплект» сил, действующих на самолет во время полета – это сила притяжения и подъемная сила. Сила притяжения (гравитация) действует на самолет так же, как и на любой другой объект на Земле, обладающий массой. Чем тяжелее самолет, тем больше сила притяжения, которая на него действует. Противодействием силе притяжения выступает подъемная сила, которую обеспечивают крылья самолета. Они спроектированы таким образом, что во время полета скорость воздушных потоков над ними значительно выше скорости потоков под ними. Более медленные потоки воздуха под крыльями оказывают большее давление, поднимая самолет вверх. Подъемная сила напрямую зависит от скорости полета, а также от угла наклона крыльев. Чем быстрее летит самолет, тем выше скорость потоков воздуха под крыльями и над ними; соответственно, чем больше угол наклона крыльев, тем меньше воздушных потоков над ними образуется. Для успешного полета пилот должен постоянно поддерживать баланс между этими четырьмя силами, регулируя подачу топлива и изменяя форму и наклон крыльев. Подробнее об управлении самолетом в воздухе читайте на следующей странице.

Как летают самолеты: управление полетом

Братьям Райт в начале ХХ века было достаточно использовать эти четыре основных принципа аэродинамики, чтобы поднять самолет на несколько метров и кое-как опустить его на землю через несколько минут. Их летательные аппараты часто падали, впрочем, из-за небольшой высоты и скорости полетов пионеры авиации отделывались незначительными ушибами и ссадинами. В те времена начинающие авиаторы не могли себе позволить точно управлять самолетами, что часто приводило к вынужденным посадкам и отсутствию какой-либо безопасности во время полета. Сегодня же фаза управления самолетом в полете является столь же важной, как и фаза взлета, поэтому ее нельзя не затронуть в этой статье.


Aileron — элерон, flap — закрылок, elevator — руль высоты, rudder — руль направления. Источник: howstuffworks.com.
Во время полета крылья становятся ключевой частью самолета, т.к. они позволяют регулировать высоту самолета и направление его движения. Высоту полета, конечно, можно регулировать с помощью двигателя, однако, более точным инструментов в этом деле является так называемый угол атаки, т.е. угол, под которым крылья расположены по отношению к набегающим потокам воздуха. Чем больше величина этого угла, тем выше давление под крыльями, следовательно, самолет начинает набирать высоту. Если бы угол атаки нельзя было контролировать, самолет бы постоянно набирал высоту во время полета; и чтобы ее снизить пилотам бы приходилось регулярно то снижать, то набирать скорость. Чтобы самолет постоянно не набирал высоту, угол атаки должен быть отрицательным (т.е. крылья должны быть немного наклонены вперед), а это приводит к дополнительному расходу топлива.

Крылья самолета также оснащены дополнительными органами управления, которые позволяют еще точнее регулировать направление и скорость воздушных потоков. В принципе, форма крыльев идеально подходит для контроля высоты полета на крейсерских скоростях (около 800-900 км/ч). Однако, при взлете и посадке, когда скорость самолета не позволяет достичь необходимой подъемной силы, пилотам также приходится использовать закрылки и предкрылки, расположенные, соответственно, на задней и передней частях крыльев, а также руль высоты, расположенный в хвосте самолета. С поднятыми вверх закрылками и предкрылками воздушные потоки меняют свое направление, сопротивление воздуха увеличивается, что позволяет самолету снизить скорость и высоту.

Для успешного полета недостаточно контролировать только высоту самолета – нужно контролировать также его курс движения. Повороты самолета в воздухе обеспечивают руль направления и элероны. Руль направления находится в хвостовом оперении и позволяет постепенно изменять направление движения самолета. Принцип его действия аналогичен рулю на судне или катамаране: повернув руль направления влево, самолет берет курс направо и наоборот.

И, наконец, последняя ключевая часть крыльев – элероны. Двигаясь в противоположном друг другу направлении, они позволяют контролировать крен самолета, изменяя подъемную силу каждого крыла. Перечисленные выше органы управления в той или иной модификации встречаются на всех самолетах, начиная от «кукурузника» и заканчивая сверхзвуковым самолетом последней модели.

1 2 3

Оставить комментарий

Ваш email не будет опубликован.

*


six + thirteen =


Поиск Google

(function() { var cx = '013762819107762716451:zn5azro-xtc'; var gcse = document.createElement('script'); gcse.type = 'text/javascript'; gcse.async = true; gcse.src = (document.location.protocol == 'https:' ? 'https:' : 'http:') + '//www.google.com/cse/cse.js?cx=' + cx; var s = document.getElementsByTagName('script')[0]; s.parentNode.insertBefore(gcse, s); })();

Мы Вконтакте

Top
Follow

Get every new post delivered to your Inbox

Join other followers