Хората винаги са искали да летят. Преди повече от 100 години братята Райт успяха да сбъднат тази мечта. Летенето на първите самолети наистина беше опасно начинание, но с течение на времето безопасността на полетите в света се подобрява значително от година на година.
Днес от 48 000 000 търговски полета годишно по света около 28 (!) завършват с инциденти. Само 5-10 самолетни катастрофи годишно завършват с човешки жертви.
И това е от 48 000 000 полета! Това невероятно представяне стана възможно благодарение на неуморната работа на стотици хиляди хора и организации: дизайнери на самолети, производители на самолети, тестови пилоти, производители на електронни навигационни системи, ръководители на въздушно движение, разработчици на симулатори на полети и много други. Днес авиацията е един от най-безопасните жизнени процеси, макар и не абсолютно безопасен.
За да увеличите вашето спокойствие на борда, струва ми се необходимо да ви предам принципа на полета на самолета. Всъщност, осъзнавайки, че самолетът лети в пълно съответствие със законите на природата, а не в противоречие с тях, мнозина стават много по-спокойни. Хората, които се страхуват от летене, са склонни да си мислят: „Не разбирам как лети този колос. Не ми се струва надеждно и безопасно да „висите“ на височина от 10 000 метра, когато под вас има празнота и зависи от най-малката прищявка на двигателя. Всъщност самолетът лети не въпреки, а благодарение на законите на природата и в пълна хармония с тях.
Гледайте птици: дори без да пляскат с криле, те могат да се реят във въздуха доста дълго време и не падат като камък, нали? Тогава защо според вас самолетът уж зависи от "прищявката" на двигателя? Защо, според общоприетото погрешно схващане на аерофобите, самолетът неизбежно трябва да падне, ако, не дай си Боже, какво се случи с двигателя или с друга система?
Принципът, по който самолетът се поддържа във въздуха, е следният: когато самолет преминава през въздушен поток със скорост, налягането под самолета винаги ще бъде по-високо от налягането над него. Тоест под самолета се образува "възглавница" от въздух или по-скоро газ под високо налягане. Колкото по-висока е скоростта, толкова по-голяма е разликата в налягането, толкова „по-дебела“ е нашата „възглавница“.
По време на полета на самолета действат 4 основни сили, които се балансират взаимно. Това са тяга, съпротивление, тегло и повдигане. Колкото по-голямо е теглото, толкова по-голяма повдигателна сила се нуждае самолетът.
Подемната сила се формира съгласно теоремата на Бернули. Без да искаме да въвеждаме читателите в дълбините на физиката и аеродинамиката, можем да опростим теоремата на Бернули и да я представим в следната форма:
L = повдигане (или "дебелина на възглавницата")12 - плътност на въздухаS е площта на аеродинамичната повърхност
повдигане се образува, ако има плътност на въздуха, аеродинамична повърхност (например крило) и скорост. Колкото по-голяма е скоростта и колкото по-голяма е площта на крилото, толкова повече повдигаща сила. Ето защо големите, тежки самолети имат големи крила и се нуждаят от голяма скорост, за да излетят.
За да разберете по-добре този закон, опитайте се да извадите ръката си през отворения прозорец, докато шофирате, с дланта надолу и под ъгъл от около 45 градуса нагоре. Какво ще се случи? Точно така, въздушният поток ще повдигне ръката ви нагоре, точно както повдига самолет, тъй като налягането в ръката ви ще бъде по-високо от налягането над ръката ви. Не забравяйте да проведете този експеримент и в рамките на няколко минути усетете "еластичността" на въздуха. Вашата ръка е „мини-крило“ или, по-научно, аеродинамична повърхност.
Такива аеродинамични повърхности са повечето части на самолета: това са и крилата, и фюзелажът, и асансьорите, и дори ... удълженият колесник.
По този начин,докато един самолет има крила и скорост, той може да „лети“ във въздуха точно като птица.
Едно от най-разпространените погрешни схващания на хората, които се страхуват от летене е, че ако двигателят откаже, тогава самолетът ще падне като камък! Като разберете основния принцип на полета, вече знаете, че това няма да се случи. Първо, самолетът има поне още един двигател, с помощта на който самолетът може да лети до местоназначението си и да се върне обратно. Второ, дори ако два двигателя откажат наведнъж (което се случва изключително рядко в цялата огромна система, наречена „световна авиация“, средно веднъж на 7-8 години), самолетът има достатъчно височина и скорост, за да планира около 40-45 минути от крейсерска височина. През това време самолетът може да достигне най-близкото летище и да кацне. Дори ако най-редкият отказ на всички двигатели се случи далеч от летищата, самолетът най-вероятно ще може да се плъзне и да се пръсне надолу, да кацне на поле или друга равна площ.
Самолетът просто физически не може да падне от крейсерската височина.
Самолет във въздуха е сравним с муха в кутия с кондензирано мляко - кондензираното мляко здраво държи мухата, предотвратявайки падането й на дъното.
По същия начин разликата в налягането поддържа самолета сигурно във въздуха. Единственият начин да накарате самолета да падне неконтролируемо е да го поставите в така наречената въртене, а за това трябва да положите не по-малко усилия, отколкото да скочите от кулата Останкино. Случайно самолетът не може да е във въртене. И като доказателство факт - за последните 30 години това се е случило само веднъж.
Гледайки напред, ще кажа, че повечето самолети, започвайки да се спускат от нивото на полета преди кацане, използват режима на двигателя, наречен "празен дросел", който не създава тяга. Тоест почти всеки самолет се плъзга около половин час преди кацане, без да използва тяга на двигателя. Шумът, който пътниците чуват в купето, не е нищо повече от режим на празен ход, сравним с работата на автомобилен двигател на неутрална предавка.
Запомнете – полетът е толкова естествен за самолета, колкото и гравитацията за човек. Полетът се осъществява в пълна хармония с природните закони и благодарение на тях. Това, което ВИЖДАТЕ неестествено и недостоверно - само ИЗГЛЕЖДА. И трябва да признаете, че между това, което изглежда, и това, което наистина са нещата, разстоянието често е голямо.
Голям реактивен самолет - заедно със стотици пътници в него - тежи няколкостотин тона. Как може такава огромна и тежка машина, първо, да излети от земята и, второ, да остане във въздуха на път от хиляди километри? Самолетите работят на сложна комбинация от аеродинамични принципи - теории, които обясняват движението на въздуха и поведението на телата, движещи се през този въздух.
Самолетите се задвижват от двигатели. Малките самолети обикновено използват бутални двигатели. Буталния двигател завърта витлата, а витлата осигуряват тягата, която задвижва самолета във въздуха, точно както витлото на кораба произвежда тягата, която задвижва кораба през водата.
Големите самолети използват реактивни двигатели, които се задвижват от изгаряне на гориво. Такива двигатели изтласкват огромни количества въздух, а реактивната сила ги кара да се движат напред и нагоре.
Самолетите могат да се издигат във въздуха и да остават във въздуха благодарение на формата на крилата си. Крилото на самолета е плоско отдолу и заоблено отгоре. Когато тягата, генерирана от двигателя, кара самолета да се движи напред, въздухът се разделя, преминавайки през крилото от двете страни. Над заоблената повърхност на крилото въздухът преминава по-бързо, отколкото под плоското дъно.
По-бързо движещият се въздух отгоре се разрежда, налягането му става по-малко от това на въздуха под крилото и поради това крилото има тенденция да се издига нагоре. Така неравномерното въздушно налягане, дължащо се на формата на крилата на самолета, генерира сила, наречена повдигане. Благодарение на тази сила самолетът може да лети.
Силата на движещия се въздух също се използва за управление на самолета. Самолетът се управлява от система от подвижни задкрилки, разположени на крилата и опашката на самолета; в много отношения задкрилките работят по същия начин, по който работят кормилата на кораба. Ако са монтирани под ъгъл, те ще създадат пречка за въздушния поток, което ще доведе до завъртане или накланяне на самолета.
За да се спусне, например, пилотът спуска задкрилките и под въздействието на въздушния поток носът на самолета се спуска към земята. За да завъртите самолета, е необходимо да промените посоката на задкрилките, разположени на крилата, и посоката на руля на опашката.
За да остане във въздуха, самолетът трябва да е в движение през цялото време, крилата му трябва да прорязват въздуха, за да създават повдигане. Движещият се въздух също е необходим за управление на самолета.
С други думи, един самолет не може да лети, ако няма двигатели, които да осигурят тяга. И за да се отлепи от земята и да се издигне във въздуха, самолетът трябва първо да се втурне с висока скорост по земята.
От древни времена, наблюдавайки полета на птиците, самият човек искаше да се научи да лети. Желанието да летиш като птица е отразено в древните митове и легенди. Една такава легенда е тази за Икар, който направил крила, за да лети високо в небето, по-близо до лъчезарното слънце. И въпреки че полетът на Икар завърши трагично, птиците летят перфектно, въпреки факта, че са значително по-тежки от въздуха. Три хиляди години след възникването на тази легенда, в самото начало на 20 век, е извършен първият полет на човек със самолет. Този полет продължи само 59 секунди, а самолетът прелетя само 260 метра. Така се сбъдна дългогодишната мечта на един човек да лети. Съвременните самолети летят много по-далече и по-дълго. Нека се опитаме да разберем защо самолет с огромна маса лети, защо може да лети по-бързо, по-високо и по-далеч от всяка птица, защо планер без двигател може за дълго временосете се във въздуха.
Въпреки факта, че по време на полет, за разлика от птиците, крилата на самолета са здраво закрепени към тялото, самолетът лети именно благодарение на тях, както и на двигателите, които създават тяга и ускоряват самолета до необходимата скорост. Напречното сечение на крилото на самолета е много подобно на това на крилото на птица. И това не е случайно, тъй като при проектирането на самолет хората преди всичко се ръководят от полета на птиците. По време на полета четири сили действат върху крилото на самолета: силата на тягата, създадена от двигателите, силата на гравитацията, насочена към Земята, силата на въздушно съпротивление, която възпрепятства движението на самолета, и накрая повдигането сила, която осигурява изкачване. Съотношението на тези сили определя способността на самолета да лети. При летене с постоянна скорост сумата от тези сили трябва да бъде равна на 0: силата на тягата компенсира силата на съпротивлението, а силата на повдигане компенсира силата на гравитацията. Важно е всеки, който се интересува от авиомоделизъм, да знае това, за да направи надежден летящ модел на самолет.
Много важен параметър е ъгълът на атака - ъгълът между хордата на крилото (линията, свързваща предния и задния ръб на крилото) и посоката на въздушния поток около крилото. Колкото по-малък е ъгълът на атака, толкова по-малка е силата на съпротивление, но в същото време толкова по-малка е повдигащата сила, което осигурява излитане и стабилен полет. Следователно увеличаването на ъгъла на атака осигурява достатъчно подемна сила за излитане и полет. Поради асиметрията на формата на крилото, въздухът над крилото се движи по-бързо, отколкото под него, и според уравнението на Бернули налягането на въздуха под крилото е по-голямо, отколкото над него. Обаче получената повдигаща сила не е достатъчна за излитане и основният ефект се постига поради уплътняването на въздуха под крилото от насрещния поток, което по същество зависи от ъгъла на атака на крилото на самолета. Чрез промяна на ъгъла на атака можете да контролирате полета на самолета, тази функция се изпълнява от клапи - отклонени повърхности, симетрично разположени на задния ръб на крилото. Използват се за подобряване на носещата способност на крилото по време на излитане, набор, спускане и кацане, както и при полет с ниска скорост.
Великият руски механик, основател на науката за аеродинамиката, Николай Егорович Жуковски, след като изчерпателно изучава динамиката на полета на птиците, открива закона, който определя повдигащата сила на крилото. Тази сила се определя от разликата в налягането над и под крилото и се изчислява по следната формула:
където е плътността на въздуха, е скоростта на входящия въздушен поток, е площта на крилата на самолета, е скоростта на циркулация на въздуха в близост до крилото. Зависимостта на повдигането от ъгъла на атака може да се получи, като се използва законът за запазване на импулса:
Подобна формула за изчисляване на подемната сила на първия самолет в историята на човечеството е използвана от братята Райт:
където 
- Коефициентът на Смийтън, получен още през 18 век. Тази формула се получава от предишната при ъгъл на атака, равен на 45 0 . Използвайки тази формула, можете да изчислите минималната скорост, необходима на самолета, за да излети:
където е ускорението на свободното падане, m е масата на самолета.
Нека изчислим скоростта на излитане на Boeing 747-300. Масата му е приблизително 3 10 5 kg, а площта на крилото е 511 m 2. Като се има предвид, че плътността на въздуха е 1,2 kg/m 3 , получаваме стойност на скоростта от около 70 m/s или около 250 km/h. Именно с тази скорост излитат съвременните пътнически самолети.
Използвайки предложения метод, ви предлагаме да изчислите скоростта, която модел на самолет с маса 5 kg и площ на крилото 0,04 m 2 трябва да има, за да излети.
Голям реактивен самолет - заедно със стотици пътници в него - тежи няколкостотин тона. Как може такава огромна и тежка машина, първо, да излети от земята и, второ, да остане във въздуха на път от хиляди километри? Самолетите работят на сложна комбинация от аеродинамични принципи - теории, които обясняват движението на въздуха и поведението на телата, движещи се през този въздух.
Самолетите се задвижват от двигатели. Малките самолети обикновено използват бутални двигатели. Буталния двигател завърта витлата, а витлата осигуряват тягата, която задвижва самолета във въздуха, точно както витлото на кораба произвежда тягата, която задвижва кораба през водата.
Големите самолети използват реактивни двигатели, които се задвижват от изгаряне на гориво. Такива двигатели изтласкват огромни количества въздух, а реактивната сила ги кара да се движат напред.
Самолетите могат да се издигат във въздуха и да остават във въздуха благодарение на формата на крилата си. Крилото на самолета е плоско отдолу и заоблено отгоре. Когато тягата, генерирана от двигателя, кара самолета да се движи напред, въздухът се разделя, преминавайки през крилото от двете страни. Над заоблената повърхност на крилото въздухът преминава по-бързо, отколкото под плоското дъно.
По-бързо движещият се въздух отгоре се разрежда, налягането му става по-малко от това на въздуха под крилото и поради това крилото има тенденция да се издига нагоре. Така неравномерното въздушно налягане, дължащо се на формата на крилата на самолета, генерира сила, наречена повдигане. Благодарение на тази сила самолетът може да лети.
Силата на движещия се въздух също се използва за управление на самолета. Самолетът се управлява с помощта на елерони (контрол на преобръщане), разположени на крилата и опашката на елеватора на самолета (контрол на наклона, т.е. спускане или изкачване. Ако са монтирани под ъгъл, те ще създадат пречка за въздушния поток, в резултат карайки самолета да се завърти или да промени траекторията си на полет.
За да остане във въздуха, самолетът трябва да е в движение през цялото време, крилата му трябва да прорязват въздуха, за да създават повдигане. Движещият се въздух също е необходим за управление на самолета.
С други думи, един самолет не може да лети, ако няма двигатели, които да осигурят тяга. И за да се отлепи от земята и да се издигне във въздуха, самолетът трябва първо да се втурне с висока скорост по земята.
