Od davnina, posmatrajući let ptica, čovek je i sam želeo da nauči kako da leti. Želja za letenjem poput ptice ogleda se u drevnim mitovima i legendama. Jedna takva legenda je ona o Ikaru, koji je napravio krila da lete visoko u nebo, bliže blistavom suncu. I iako je let Ikara završio tragično, ptice lete savršeno, unatoč činjenici da su znatno teže od zraka. Tri hiljade godina od nastanka ove legende, na samom početku 20. veka, izvršen je prvi ljudski let u avionu. Ovaj let je trajao samo 59 sekundi, a avion je preletio samo 260 metara. Tako se čovjekov dugogodišnji san o letenju ostvario. Moderni avioni lete dalje i duže. Pokušajmo shvatiti zašto avion sa ogromnom masom leti, zašto može letjeti brže, više i dalje od bilo koje ptice, zašto jedrilica bez motora može dugo lebdjeti u zraku.

To mogu biti pravila ponašanja za pilote, ili čak instrukcije za posadu za održavanje da posvete više pažnje određenim stvarima. Neki od sistema i programa koji se koriste na redovnom avionu stari su deset godina ili više. Svako ko se penje u automobilu sigurno će imati najnoviji softver na svom pametnom telefonu od aviona. Zvuči dramatično, ali nije tako loše. Brojne funkcije koje sistemi aviona moraju obavljati, u poslednjih godina nije se značajno promijenila.

Osim toga, sa sigurnošću se može reći da je kombinacija hardvera i softvera testirana i bez greške je obavila stotine hiljada sati leta. Ne samo zbog toga, letjelica je statistički jedno od najsigurnijih prevoznih sredstava.


Unatoč činjenici da su tokom leta, za razliku od ptica, krila aviona čvrsto pričvršćena za tijelo, letjelica leti upravo zahvaljujući njima, kao i motorima koji stvaraju potisak i ubrzavaju letjelicu do potrebne brzine. Poprečni presjek krila aviona je vrlo sličan krilu ptice. I to nije slučajno, jer su se prilikom dizajniranja aviona ljudi, prije svega, vodili letom ptica. Tokom leta na krilo aviona djeluju četiri sile: sila potiska koju stvaraju motori, sila gravitacije usmjerena prema Zemlji, sila otpora zraka koja ometa kretanje aviona i, konačno, uzgona. sila, koja obezbeđuje uspon. Odnos ovih sila određuje sposobnost letelice. Kada letite konstantnom brzinom, zbir ovih sila mora biti jednak 0: sila potiska kompenzira silu otpora, a sila podizanja kompenzira silu gravitacije. Važno je da svi koji se zanimaju za aviomodelarstvo to znaju kako bi napravili pouzdan leteći model aviona.

Međutim, piloti se mogu zapitati koje informacije im proizvođači kriju iz očiglednih razloga. S druge strane, može se postaviti i pitanje kakvu bi praktičnu korist donijele takve informacije. Otklanjanje problema sa softverom avionike je izuzetno teško - i posebno skupo. Jedan od vođa projekta dovodi do toga da je cijena promjene jedne linije koda u takvom softveru oko milion dolara, a ponekad prođu godine prije nego što se promjene implementiraju.

Dodajte ovome i troškove zamjene softvera u avionu koji su na važećim vojna služba. Međutim, avion ostaje na zemlji svaki sat, što je trošak za aviokompaniju. Pojedinačne mašine se ponekad zakazuju unaprijed: za pilota koji mora započeti šestosedmični remont, ponekad je sljedeći let već zakazan za dan završetka. Troškovi za proizvođače i avio kompanije brzo rastu u ovim okolnostima do astronomskih visina.


Vrlo važan parametar je napadni ugao - ugao između tetive krila (linije koja spaja prednju i zadnju ivicu krila) i smjera strujanja zraka oko krila. Što je manji napadni ugao, to je manja sila otpora, ali je u isto vreme manja i sila podizanja, što obezbeđuje poletanje i stabilan let. Dakle, povećanje napadnog ugla obezbeđuje dovoljno podizanja za poletanje i let. Zbog asimetrije oblika krila, zrak iznad krila se kreće brže nego ispod njega, a prema Bernoullijevoj jednačini tlak zraka ispod krila je veći nego iznad njega. Međutim, rezultujuća uzgonska sila je nedovoljna za poletanje, a glavni efekat se postiže zbijanjem vazduha ispod krila nadolazećom strujom, što u suštini zavisi od napadnog ugla krila aviona. Promjenom napadnog ugla možete kontrolirati let zrakoplova, ovu funkciju obavljaju zakrilci - odbijene površine simetrično smještene na zadnjoj ivici krila. Koriste se za poboljšanje nosivosti krila prilikom polijetanja, penjanja, spuštanja i slijetanja, kao i pri letenju pri malim brzinama.

Dobra vijest je: Moderniji sistemi i nove mašine dizajnirani su sa mnogo strožim sigurnosnim zahtjevima. Međutim, starije mašine nemaju često koristi od ovih inovacija. ali posebno stariji piloti danas čine većinu aviona na nebu. Za putničke avione, nije neuobičajeno da imaju 15 ili 20 godina radnog staža - ponekad čak i više. Ovdje se vidi isti izazov, nad kim, u drugim industrijama: Neophodno je zaštititi sistem koji nikada nije bio namijenjen svijetu u kojem, u principu, svi imaju pristup opremi koja može biti opasna za ove sisteme.

Veliki ruski mehaničar, osnivač nauke o aerodinamici, Nikolaj Egorovič Žukovski, nakon što je sveobuhvatno proučio dinamiku leta ptica, otkrio je zakon koji određuje podiznu silu krila. Ova sila je određena razlikom pritiska iznad i ispod krila i izračunava se pomoću sljedeće formule:

Ono što, međutim, kroz automatizaciju, barem malo mira je činjenica da u avionu još uvijek ljudsko biće ima posljednja riječ. Bumbar navodno može da leti jer ne zna da je predebela. Teški avioni lete svakodnevno bez daljnjeg. Pilot letač Nikolaus Braun objašnjava zašto avion leti.

Legenda o bumbaru godinama kruži motivacijskim priručnicima: bumbar ne zna da ne može letjeti. Ovo pojednostavljuje i radi, iako je to fizički nemoguće objasniti. Ovaj razvoj pokazuje dvije stvari: s jedne strane, aerodinamika je relativno mlada disciplina u fizici. Iako je početak veoma dalek, tek su krajem veka ljudi počeli bolje da razumeju procese i razumeju ih sa naučnog stanovišta.

gdje je gustina zraka, brzina dolaznog toka zraka, površina krila aviona, brzina cirkulacije zraka u blizini krila. Ovisnost uzgona od napadnog ugla može se dobiti korištenjem zakona održanja impulsa:

Sličnu formulu za izračunavanje sile podizanja prvog aviona u istoriji čovječanstva koristila su braća Wright:

Zašto balon ne leti?

S druge strane, mnogi procesi su izuzetno složeni. Dok je osnovno razumijevanje kruga lako prenijeti i izračunati, ono je mnogo teže u aerodinamici. Za avione u osnovi postoje dvije vrste vozila: prva grupa su avioni koji su lakši od zraka. U ovu grupu spadaju svi baloni koji su u cjelini lakši opskrbljeni lakim plinom ili toplim zrakom u kućištu nego istisnutim okolnim zrakom. Oni ne stvaraju dinamički svoju uzgonu i stoga ne lete.


gdje

- Smeatonov koeficijent, dobijen još u 18. veku. Ova formula se dobija iz prethodne pod napadnim uglom od 45 0 . Koristeći ovu formulu, možete izračunati minimalnu brzinu koju avion treba da poleti:

Kreću se poput broda na vodi koji dobija svoj zamah na isti način. Druga grupa su teški avioni: ovi avioni moraju aktivno generisati podizanje koje ih podiže - oni lete. U ovu grupu spadaju avioni, helikopteri, žiroplani i drugi.

Uzgon u oba slučaja je sila koja djeluje protiv težine. Postoji jednostavna jednadžba uzgona za plovnost aviona. U ovoj jednačini postoje tri elementa koji značajno određuju uzgonu: površina krila, informacija o protoku i faktor uzgona.


gdje - ubrzanje slobodan pad, m je masa aviona.

Izračunajmo brzinu poletanja Boeinga 747-300. Njegova masa je približno 3 10 5 kg, a površina krila 511 m 2. S obzirom da je gustina vazduha 1,2 kg/m 3 , dobijamo vrednost brzine od oko 70 m/s ili oko 250 km/h. Ovom brzinom polijeću savremeni putnički avioni.

Uzgona - zapravo prilično jednostavna

Prva dimenzija u jednadžbi je površina krila. Naravno, ovisno o tome koliko je krilo veliko ili malo, ono je i plutajuće. Drugi učesnik je struja koja teče oko krila. Važna su dva datuma: koliko je zrak brz i kolika je gustina.

Iako je važnost brzine također očigledna, gustoća nije tako uobičajena. Na sreću za nas ljude, razlike u gustini vazduha u Svakodnevni život jedva primetno. Uostalom, mi to znamo visoke planine vazduh je "redak" i moramo brže disati. Za aerodinamiku, ovaj efekat ima veliki uticaj: gustina vazduha - to jest, koliko je čestica mase vazduha u datoj zapremini - menja se sa temperaturom vazduha i vazdušnim pritiskom.

Koristeći predloženu metodu, predlažemo da izračunate brzinu koju model aviona mase 5 kg i površine krila od 0,04 m 2 mora imati da bi poletio.

Veliki mlazni avion - zajedno sa stotinama putnika u njemu - težak je nekoliko stotina tona. Kako može tako ogromna i teška mašina, prvo, da poleti sa zemlje, a drugo, da ostane u vazduhu na putanji dugoj hiljadama kilometara? Avioni rade na složenoj mješavini aerodinamičkih principa - teorija koje objašnjavaju kretanje zraka i ponašanje tijela koja se kreću kroz taj zrak.

Na kraju, ali ne i najmanje važno, faktor podizanja ostaje. Ova vrijednost je bezdimenzionalna veličina koja opisuje karakteristike krila: oblik aeroprofila i napadni ugao u strujanju zraka. Ako imate ove podatke zajedno, možete izračunati uzgonu.

S druge strane, lako možete vidjeti kako se igrati vrijednostima. Igra uma: avion leti tačno na visini. Gori sa kerozinom i postaje lakši, što smanjuje težinu. Međutim, budući da je uzgona konstantna, avion će se dizati polako i kontinuirano. Ne može promijeniti površinu krila u krstarenju. S druge strane, može promijeniti tok leteći sporije. Isto tako, mogao bi smanjiti napadni ugao, a time i faktor podizanja, ali bi tada morao zadržati svoju brzinu.

Avione pokreću motori. Mali avioni obično koriste klipne motore. klipni motor okreće propelere, a propeleri daju potisak koji pokreće letjelicu kroz zrak, baš kao što propeler broda proizvodi potisak koji tjera brod kroz vodu.

Velika upotreba aviona mlazni motori koji se napajaju sagorevanjem goriva. Takvi motori potiskuju ogromne količine zraka, a mlazna sila ih tjera da se kreću naprijed.

Kako se tačno razvija sila uzgona na profilu lista? Bez krila, možete vidjeti razliku u pritisku na krilu: postoji jak negativan pritisak na krilu, a blagi nadpritisak na dnu. Ove razlike u pritisku – a posebno dominantni negativni pritisak na krilo – na kraju stvaraju uzgon.

U ovoj fazi objašnjenja naći ćete u relevantnoj literaturi mnoge objašnjavajuće pristupe razlici tlaka, koji su, s jedne strane, popularni koliko i lako razumljivi, s druge strane, ali su gotovo svi pogrešno prošli kroz banku. ! Žalosna istina je da se sva dalja tačna objašnjenja mogu objasniti samo stručnoj publici. Ako tražite smjer za dalju orijentaciju: ovo je cirkulacija oko aeroprofila, potrebna vam je "Navier-Stokesova jednačina", proširenje Eulerovih jednačina i Kutta-Jukovsky teorema.

Avioni su u stanju da uzlete u vazduh i ostanu u vazduhu zahvaljujući obliku svojih krila. Krilo aviona je ravno odozdo i zaobljeno odozgo. Kada potisak koji stvara motor navede avion da se kreće naprijed, zrak se odvaja, prolazeći krilo s obje strane. Iznad zaobljene površine krila zrak prolazi brže nego ispod ravnog dna.

Uz pomoć ovih integralnih funkcija, studenti aerodinamike razumeju do detalja, baš kao i učenici čuvenog profesora. Većina putničkih aviona teška je desetine hiljada funti i prevozi stotine ljudi u zrak. Kako to da tako teška letelica može da leti visoko u vazduh, a ne samo da padne sa neba kao kamen?

Ljudi su oduvek sanjali o letenju. Vekovima su pokušavali da klize kroz vazduh poput ptica. Možda ste već čuli priče o Ikaru koji je želeo da leti sa krilima od ptičjeg perja. Nisi mogao letjeti s njim. Leonardo da Vinci je izumeo ovu leteću mašinu.

Što se zrak brže kreće odozgo, postaje razrijeđen, njegov pritisak postaje manji od zraka ispod krila i zbog toga krilo teži da se podigne. Dakle, nejednak pritisak vazduha zbog oblika krila aviona stvara silu koja se zove podizanje. Zahvaljujući ovoj sili, avion može da leti.

U Americi su bila dva brata: Wilbur i Orville Wright. Prvi motorizovani let njih dvojice trajao je samo 12 sekundi, ali je ipak bila senzacija. Braća Rajt su prva uspela da stvore neophodnu silu za poletanje: lift. Sa takvima aviona Wilbur i njegov brat Orville savladali su prvi motorizovani let.

Morate podići da letite

Na avion koji leti u zraku djeluju različite sile. Motori velikih aviona stvaraju potisak ili potisak. On je siguran da se avion kreće naprijed. Kada se avion kreće naprijed velikom brzinom, stvara se otpor. Čestice vazduha malo usporavaju avion. Sada dolazi Zemljina gravitacija. Ravan gravitacije i resetovanje gravitaciono privlačenje. Uzgon se suprotstavlja gravitaciji i povlači avion prema gore. Prilično je teško. Najbolje je pogledati video.

Sila vazduha u pokretu se takođe koristi za upravljanje avionom. Avionom se upravlja pomoću elerona (kontrola prevrtanja) koji se nalaze na krilima i repu lifta aviona (kontrola nagiba, tj. spuštanje ili penjanje. Ako su postavljeni pod uglom, stvaraju prepreku strujanju vazduha, uzrokujući da avion da skrene ili promeni putanju leta.

Fritz Fuchs von Löwenzan je jednom objasnio šta se nalazi u videu. Kao što možete vidjeti u videu, uzgonu stvara poseban oblik krila aviona. Prave su na dnu i zakrivljene na vrhu. Kada se avion brzo kreće kroz vazduh, vazduh struji oko krila. Kada vazduh struji preko krila sa obe strane, to se naziva paralelno strujanje.

Zbog potiska naprijed dolazi do stvaranja turbulencije zraka na stražnjem dijelu krila. Uvek dolaze u paru gore-dole. Odlučujući za letenje u avionu je donji vrtlog. Usporava protok ispod krila. Dakle, vazduh iznad krila teče mnogo brže od vazduha ispod krila. Zbog spore struje ispod krila, tamo se nakupljaju mnoge čestice zraka. Ovaj višak pritiska gura krilo prema gore i stoga čini oko jednu trećinu uzgona.

Da bi ostao u vazduhu, letelica mora biti u pokretu sve vreme, njena krila moraju da seku kroz vazduh da bi stvorila uzgon. Vazduh koji se kreće je takođe potreban za kontrolu letelice.

Drugim riječima, avion ne može letjeti ako nema motora koji obezbjeđuju potisak. A da bi sišao sa zemlje i poleteo u vazduh, avion prvo mora da pojuri velika brzina na zemlji.

Krilo aviona: Važan je oblik. Najveći dio uzgona odvija se preko krila. Ovde vazduh struji veoma brzo, tako da postoji samo nekoliko molekula vazduha. Iznad krila postoji negativni pritisak koji stvara usis i povlači krilo aviona prema gore.

Dvije struje na krilu koje proizvode uzgon formirane su velikom brzinom aviona. Ako ste ikada letjeli, primijetili ste da je avion vrlo brz iznad piste pri polijetanju. Trči sve brže i brže dok ne pritisnete sjedalo. Tek kada avion postigne željenu brzinu, stvaraju se struje ispod i iznad krila, a avion polijeće - i vi i vaša porodica letite na ljetne praznike.