Ľudia vždy chceli lietať. Pred viac ako 100 rokmi sa bratom Wrightovým podarilo tento sen splniť. Lietanie s prvými lietadlami bolo skutočne nebezpečným počinom, no postupom času sa bezpečnosť letov vo svete z roka na rok výrazne zlepšila.
Dnes sa zo 48 000 000 komerčných letov ročne po celom svete asi 28 (!) končí nehodou. Len 5-10 leteckých nešťastí ročne končí ľudskými obeťami.
A to je zo 48 000 000 letov! Tento úžasný výkon umožnila neúnavná práca stoviek tisíc ľudí a organizácií: konštruktérov lietadiel, výrobcov lietadiel, testovacích pilotov, výrobcov elektronických navigačných systémov, riadiacich letovej prevádzky, vývojárov leteckých simulátorov a mnohých ďalších. Dnes je letectvo jedným z najbezpečnejších životných procesov, aj keď nie absolútne bezpečným.
Aby ste zvýšili svoj pokoj na palube, zdá sa mi potrebné sprostredkovať vám princíp letu lietadla. Uvedomujúc si, že lietadlo letí úplne v súlade s prírodnými zákonmi, a nie v rozpore s nimi, sa mnohí stanú oveľa pokojnejšími. Ľudia, ktorí sa boja lietania, si zvyknú myslieť: „Nechápem, ako tento kolos lieta. Nezdá sa mi spoľahlivé a bezpečné „visieť“ v nadmorskej výške 10 000 metrov, keď je pod vami prázdnota a závisieť od najmenšieho rozmaru motora. V skutočnosti lietadlo lieta nie napriek, ale vďaka prírodným zákonom a v úplnom súlade s nimi.
Sledujte vtáky: aj bez mávnutia krídel sa dokážu vznášať vo vzduchu pomerne dlho a nepadajú ako kameň, však? Prečo potom podľa vás lietadlo údajne závisí od "rozmaru" motora? Prečo podľa všeobecnej mylnej predstavy aerofóbov musí lietadlo nevyhnutne spadnúť, ak, nedajbože, čo sa stane s motorom alebo iným systémom?
Princíp, podľa ktorého je lietadlo udržiavané vo vzduchu, je tento: keď lietadlo rýchlo prejde prúdom vzduchu, tlak pod lietadlom bude vždy vyšší ako tlak nad ním. To znamená, že pod lietadlom sa vytvorí "vankúš" vzduchu, alebo skôr plynu pod vysokým tlakom. Čím vyššia je rýchlosť, tým väčší je rozdiel v tlaku, tým „hrubší“ je náš „vankúš“.
Počas letu na lietadlo pôsobia 4 hlavné sily, ktoré sa navzájom vyrovnávajú. Sú to ťah, ťah, hmotnosť a zdvih. Čím väčšia hmotnosť, tým väčší zdvih lietadlo potrebuje.
Zdvíhacia sila je vytvorená podľa Bernoulliho vety. Bez toho, aby sme čitateľov chceli zasväcovať do hlbín fyziky a aerodynamiky, môžeme zjednodušiť Bernoulliho vetu a predstaviť ju v tejto forme:
L = zdvih (alebo "hrúbka vankúša")12 - hustota vzduchuS je plocha aerodynamického povrchu
vztlak vzniká, ak existuje hustota vzduchu, aerodynamický povrch (napríklad krídlo) a rýchlosť. Čím väčšia rýchlosť a väčšia plocha krídla, tým viac zdvíhacia sila. Preto majú veľké a ťažké lietadlá veľké krídla a na vzlietnutie potrebujú veľkú rýchlosť.
Pre lepšie pochopenie tohto zákona skúste počas jazdy vystrčiť ruku z otvoreného okna, dlaňou nadol a pod uhlom asi 45 stupňov nahor. Čo sa bude diať? To je pravda, prúd vzduchu zdvihne vašu ruku nahor, rovnako ako zdvihne lietadlo, pretože tlak na vašu ruku bude vyšší ako tlak nad vašou pažou. Nezabudnite vykonať tento experiment a v priebehu niekoľkých minút pocítite „elasticitu“ vzduchu. Vaše rameno je „minikrídlo“ alebo vedecky povedané aerodynamický povrch.
Takéto aerodynamické plochy tvoria väčšinu častí lietadla: sú to krídla, trup a výškovky a dokonca ... predĺžený podvozok.
tedapokiaľ má lietadlo krídla a rýchlosť, môže „lietať“ vo vzduchu rovnako ako vták.
Jednou z najčastejších mylných predstáv ľudí, ktorí sa boja lietania, je, že ak zlyhá motor, lietadlo spadne ako kameň! Pochopením základného princípu letu teraz viete, že sa to nestane. Po prvé, lietadlo má ešte aspoň jeden motor, pomocou ktorého môže lietadlo doletieť do cieľa a vrátiť sa späť. Po druhé, aj keď zlyhajú dva motory naraz (čo sa v celom obrovskom systéme nazývanom „svetové letectvo“ stáva veľmi zriedkavo, v priemere raz za 7-8 rokov), lietadlo má dostatočnú výšku a rýchlosť na to, aby plánovalo približne 40-45 minút. z cestovnej výšky. Počas tejto doby môže lietadlo dosiahnuť najbližšie letisko a pristáť. Aj keď k najzriedkavejšiemu zlyhaniu všetkých motorov dôjde ďaleko od letísk, lietadlo bude s najväčšou pravdepodobnosťou schopné kĺzať a špliechať sa, pristáť na poli alebo inej rovnej ploche.
Lietadlo jednoducho fyzicky nemôže spadnúť z cestovnej výšky.
Lietadlo vo vzduchu je porovnateľné s muchou v plechovke s kondenzovaným mliekom - kondenzované mlieko pevne drží muchu a bráni jej pádu na dno.
Rovnakým spôsobom rozdiel v tlaku drží lietadlo bezpečne vo vzduchu. Jediný spôsob, ako prinútiť lietadlo nekontrolovateľne spadnúť, je dať ho do takzvanej vývrtky a na to musíte vynaložiť menšie úsilie ako skočiť z veže Ostankino. Náhodou lietadlo nemôže byť na chvoste. A ako dôkaz, fakt - za posledných 30 rokov sa to stalo iba raz.
Pri pohľade do budúcnosti poviem, že väčšina lietadiel, ktoré pred pristátím začínajú klesať z letovej hladiny, používa režim motora nazývaný „voľnobehový plyn“, ktorý nevytvára ťah. To znamená, že takmer každé lietadlo pred pristátím kĺže asi pol hodiny, bez použitia ťahu motora. Hluk, ktorý pasažieri počujú v kabíne, nie je nič iné ako ich voľnobeh, porovnateľný s chodom motora auta na neutrál.
Pamätajte - let je pre lietadlo rovnako prirodzený ako gravitácia pre človeka. Let prebieha v úplnom súlade s prírodnými zákonmi aj vďaka nim. To, čo VIDÍTE, je neprirodzené a nespoľahlivé – iba sa ZDÁTE. A musíte uznať, že medzi tým, čo sa zdá byť, a tým, ako sa veci skutočne majú, je vzdialenosť často veľká.
Veľké prúdové lietadlo - spolu so stovkami cestujúcich v ňom - váži niekoľko stoviek ton. Ako môže taký obrovský a ťažký stroj po prvé vzlietnuť zo zeme a po druhé zostať vo vzduchu na dráhe tisícok kilometrov? Lietadlá fungujú na komplexnej zmesi aerodynamických princípov - teórií, ktoré vysvetľujú pohyb vzduchu a správanie telies pohybujúcich sa týmto vzduchom.
Lietadlá sú poháňané motormi. Malé lietadlá zvyčajne používajú piestové motory. Piestový motor otáča vrtuľami a vrtule poskytujú ťah, ktorý poháňa lietadlo vzduchom, rovnako ako lodná vrtuľa vytvára ťah, ktorý poháňa loď cez vodu.
Veľké lietadlá používajú prúdové motory, ktoré sú poháňané spaľovaním paliva. Takéto motory tlačia obrovské množstvo vzduchu a sila prúdu ich núti pohybovať sa dopredu a nahor.
Lietadlá sú schopné vzlietnuť do vzduchu a zostať vo vzduchu vďaka tvaru krídel. Krídlo lietadla je zospodu ploché a zhora zaoblené. Keď ťah generovaný motorom spôsobí pohyb lietadla dopredu, vzduch sa oddelí a krídlo prejde na obe strany. Nad zaoblenou plochou krídla prechádza vzduch rýchlejšie ako pod rovným dnom.
Rýchlo sa pohybujúci vzduch zhora sa stáva redším, jeho tlak je menší ako tlak vzduchu pod krídlom a vďaka tomu má krídlo tendenciu stúpať nahor. Nerovnomerný tlak vzduchu v dôsledku tvaru krídel lietadla teda vytvára silu nazývanú vztlak. Vďaka tejto sile môže lietadlo lietať.
Sila pohybujúceho sa vzduchu sa využíva aj na riadenie lietadla. Lietadlo je ovládané systémom pohyblivých klapiek umiestnených na krídlach a chvoste lietadla; v mnohých ohľadoch fungujú klapky rovnako ako kormidlá na lodi. Ak sú namontované pod uhlom, vytvoria prekážku prúdeniu vzduchu, čo spôsobí otáčanie alebo nakláňanie lietadla.
Aby pilot klesol, napríklad stiahne chvostové klapky a pod vplyvom prúdenia vzduchu sa nos lietadla spustí k zemi. Pre natočenie lietadla je potrebné zmeniť smer klapiek umiestnených na krídlach a smer chvostového kormidla.
Aby sa lietadlo udržalo vo vzduchu, musí byť neustále v pohybe, jeho krídla musia prerezávať vzduch, aby vytvorili vztlak. Na ovládanie lietadla je potrebný aj pohybujúci sa vzduch.
Inými slovami, lietadlo nemôže lietať, pokiaľ nemá motory na zabezpečenie ťahu. A aby sa lietadlo odlepilo od zeme a vzlietlo do vzduchu, musí sa najprv veľkou rýchlosťou rútiť po zemi.
Od staroveku sa človek pri sledovaní letu vtákov chcel naučiť lietať. Túžba lietať ako vták sa odráža v starých mýtoch a legendách. Jednou takouto legendou je legenda o Ikarovi, ktorý vyrobil krídla, aby lietali vysoko do neba, bližšie k žiarivému slnku. A hoci let Ikaru skončil tragicky, vtáky lietajú perfektne, napriek tomu, že sú podstatne ťažšie ako vzduch. Tri tisícky rokov po vzniku tejto legendy, na samom začiatku 20. storočia, sa uskutočnil prvý let človeka v lietadle. Tento let trval iba 59 sekúnd a lietadlo preletelo iba 260 metrov. Mužovi sa tak splnil dávny sen o lietaní. Moderné lietadlá lietajú oveľa ďalej a dlhšie. Skúsme prísť na to, prečo lietadlo s obrovskou hmotnosťou letí, prečo môže letieť rýchlejšie, vyššie a ďalej ako ktorýkoľvek vták, prečo môže klzák bez motora dlho vznášať sa vo vzduchu.
Napriek tomu, že počas letu sú na rozdiel od vtákov krídla lietadla pevne pripevnené k telu, lietadlo vďaka nim lieta precízne, ako aj motorom, ktoré vytvárajú ťah a zrýchľujú lietadlo na požadovanú rýchlosť. Prierez krídla lietadla je veľmi podobný krídlu vtáka. A to nie je náhodné, pretože pri navrhovaní lietadla sa ľudia v prvom rade riadili letom vtákov. Počas letu pôsobia na krídlo lietadla štyri sily: ťažná sila vytváraná motormi, gravitačná sila smerujúca k Zemi, sila odporu vzduchu, ktorá bráni pohybu lietadla a napokon vztlak. sila, ktorá zabezpečuje stúpanie. Pomer týchto síl určuje schopnosť lietadla lietať. Pri lete konštantnou rýchlosťou sa súčet týchto síl musí rovnať 0: prítlačná sila kompenzuje odporovú silu a vztlaková sila kompenzuje gravitačnú silu. Je dôležité, aby to vedel každý, kto sa zaujíma o letecké modelárstvo, aby mohol vyrobiť spoľahlivý lietajúci model lietadla.
Veľmi dôležitým parametrom je uhol nábehu – uhol medzi tetivou krídla (čiara spájajúca nábežnú a odtokovú hranu krídla) a smerom prúdenia vzduchu okolo krídla. Čím menší je uhol nábehu, tým nižšia je odporová sila, no zároveň aj vztlaková sila, ktorá zabezpečuje vzlet a stabilný let. Preto zvýšenie uhla nábehu poskytuje dostatočný zdvih pre vzlet a let. Kvôli asymetrii tvaru krídla sa vzduch nad krídlom pohybuje rýchlejšie ako pod ním a podľa Bernoulliho rovnice je tlak vzduchu pod krídlom väčší ako nad ním. Výsledná vztlaková sila však nie je dostatočná na vzlet a hlavný efekt je dosiahnutý vďaka zhutneniu vzduchu pod krídlom prichádzajúcim prúdením, ktoré v podstate závisí od uhla nábehu krídla lietadla. Zmenou uhla nábehu môžete riadiť let lietadla, túto funkciu plnia klapky – vychýlené plochy symetricky umiestnené na odtokovej hrane krídla. Používajú sa na zlepšenie nosnosti krídla pri vzlete, stúpaní, klesaní a pristávaní, ako aj pri lietaní nízkou rýchlosťou.
Veľký ruský mechanik, zakladateľ vedy o aerodynamike, Nikolaj Egorovič Žukovskij, ktorý komplexne študoval dynamiku letu vtákov, objavil zákon, ktorý určuje vztlakovú silu krídla. Táto sila je určená rozdielom tlaku nad a pod krídlom a vypočíta sa pomocou nasledujúceho vzorca:
kde je hustota vzduchu, je rýchlosť prúdenia vzduchu, je plocha krídel lietadla, je rýchlosť cirkulácie vzduchu v blízkosti krídla. Závislosť zdvihu od uhla nábehu možno získať pomocou zákona zachovania hybnosti:
Podobný vzorec na výpočet vztlakovej sily prvého lietadla v histórii ľudstva použili bratia Wrightovci:
kde 
- Smeatonov koeficient, získaný už v 18. storočí. Tento vzorec sa získa z predchádzajúceho pri uhle nábehu rovnajúcemu sa 45 0 . Pomocou tohto vzorca môžete vypočítať minimálnu rýchlosť, ktorú lietadlo potrebuje na vzlietnutie:
kde je zrýchlenie voľného pádu, m je hmotnosť lietadla.
Vypočítajme rýchlosť vzletu Boeingu 747-300. Jeho hmotnosť je približne 3 10 5 kg a plocha krídla je 511 m 2. Ak vezmeme do úvahy, že hustota vzduchu je 1,2 kg/m 3, dostaneme hodnotu rýchlosti asi 70 m/s alebo asi 250 km/h. Práve touto rýchlosťou vzlietajú moderné osobné lietadlá.
Navrhovanou metódou vám odporúčame vypočítať rýchlosť, ktorú musí mať model lietadla s hmotnosťou 5 kg a plochou krídel 0,04 m2, aby vzlietlo.
Veľké prúdové lietadlo - spolu so stovkami cestujúcich v ňom - váži niekoľko stoviek ton. Ako môže taký obrovský a ťažký stroj po prvé vzlietnuť zo zeme a po druhé zostať vo vzduchu na dráhe tisícok kilometrov? Lietadlá fungujú na komplexnej zmesi aerodynamických princípov - teórií, ktoré vysvetľujú pohyb vzduchu a správanie telies pohybujúcich sa týmto vzduchom.
Lietadlá sú poháňané motormi. Malé lietadlá zvyčajne používajú piestové motory. Piestový motor otáča vrtuľami a vrtule poskytujú ťah, ktorý poháňa lietadlo vzduchom, rovnako ako lodná vrtuľa vytvára ťah, ktorý poháňa loď cez vodu.
Veľké lietadlá používajú prúdové motory, ktoré sú poháňané spaľovaním paliva. Takéto motory tlačia obrovské množstvo vzduchu a prúdová sila ich posúva dopredu.
Lietadlá sú schopné vzlietnuť do vzduchu a zostať vo vzduchu vďaka tvaru krídel. Krídlo lietadla je zospodu ploché a zhora zaoblené. Keď ťah generovaný motorom spôsobí pohyb lietadla dopredu, vzduch sa oddelí a krídlo prejde na obe strany. Nad zaoblenou plochou krídla prechádza vzduch rýchlejšie ako pod rovným dnom.
Rýchlo sa pohybujúci vzduch zhora sa stáva redším, jeho tlak je menší ako tlak vzduchu pod krídlom a vďaka tomu má krídlo tendenciu stúpať nahor. Nerovnomerný tlak vzduchu v dôsledku tvaru krídel lietadla teda vytvára silu nazývanú vztlak. Vďaka tejto sile môže lietadlo lietať.
Sila pohybujúceho sa vzduchu sa využíva aj na riadenie lietadla. Lietadlo sa ovláda pomocou krídelok (ovládanie náklonu) umiestnených na krídlach a chvoste výškovky lietadla (regulácia sklonu, t. j. klesanie alebo stúpanie. Ak sú inštalované pod uhlom, vytvárajú prekážku prúdeniu vzduchu, v dôsledku toho spôsobí, že sa lietadlo otočí alebo zmení dráhu letu.
Aby sa lietadlo udržalo vo vzduchu, musí byť neustále v pohybe, jeho krídla musia prerezávať vzduch, aby vytvorili vztlak. Na ovládanie lietadla je potrebný aj pohybujúci sa vzduch.
Inými slovami, lietadlo nemôže lietať, pokiaľ nemá motory na zabezpečenie ťahu. A aby sa lietadlo odlepilo od zeme a vzlietlo do vzduchu, musí sa najprv veľkou rýchlosťou rútiť po zemi.
