Eski zamanlardan beri, kuşların uçuşunu izleyen insanın kendisi uçmayı öğrenmek istedi. Bir kuş gibi uçma arzusu eski mitlere ve efsanelere yansır. Böyle bir efsane, parlak güneşe daha yakın, gökyüzüne uçmak için kanatlar yapan İkarus'unkidir. Ve Icarus'un uçuşu trajik bir şekilde sona ermesine rağmen, kuşlar havadan önemli ölçüde daha ağır olmalarına rağmen mükemmel uçarlar. Bu efsanenin ortaya çıkmasından üç bin yıl sonra, 20. yüzyılın başlarında, bir uçakta ilk insan uçuşu gerçekleştirildi. Bu uçuş sadece 59 saniye sürdü ve uçak sadece 260 metre uçtu. Böylece bir adamın uzun süredir devam eden uçma hayali gerçek oldu. Modern uçak daha uzağa ve daha uzun uçun. Büyük bir kütleye sahip bir uçağın neden uçtuğunu, neden herhangi bir kuştan daha hızlı, daha yüksek ve daha uzağa uçabildiğini, motorsuz bir planörün neden uzun süre havada uçabildiğini anlamaya çalışalım.

Bunlar, pilotlar için davranış kuralları veya hatta bakım ekiplerinin belirli şeylere daha fazla dikkat etmesi için talimatlar olabilir. Normal bir uçakta kullanılan sistem ve programlardan bazıları on yaşında veya daha eskidir. Bir arabaya tırmanan herkes, akıllı telefonlarında kesinlikle bir uçaktan daha güncel yazılımlara sahip olacaktır. Kulağa dramatik geliyor, ama o kadar da kötü değil. Uçak sistemlerinin yerine getirmesi gereken bir takım işlevler, son yıllarönemli ölçüde değişmedi.

Ayrıca donanım ve yazılım kombinasyonunun test edildiğini ve yüz binlerce uçuş saatini hatasız tamamladığını söylemek güvenlidir. En azından bu nedenle, uçak istatistiksel olarak en güvenli ulaşım araçlarından biridir.


Uçuş sırasında, kuşlardan farklı olarak, bir uçağın kanatları gövdeye sıkıca sabitlenmiş olmasına rağmen, uçak onlar sayesinde ve ayrıca itme yaratan ve uçağı gerekli hıza hızlandıran motorlar sayesinde uçar. Bir uçak kanadının kesiti, bir kuş kanadının kesitine çok benzer. Ve bu tesadüfi değil, çünkü bir uçak tasarlarken, insanlara her şeyden önce kuşların uçuşu rehberlik etti. Uçuş sırasında uçağın kanadına dört kuvvet etki eder: motorların yarattığı itme kuvveti, Dünya'ya yönelik yerçekimi kuvveti, uçağın hareketini engelleyen hava sürtünme kuvveti ve son olarak kaldırma kuvveti. tırmanmayı sağlayan kuvvet. Bu kuvvetlerin oranı, uçağın uçma kabiliyetini belirler. Sabit bir hızda uçarken, bu kuvvetlerin toplamı 0'a eşit olmalıdır: itme kuvveti, sürükleme kuvvetini ve kaldırma kuvveti yerçekimi kuvvetini telafi eder. Bir uçağın güvenilir bir uçan modelini yapmak için aeromodelling ile ilgilenen herkesin bunu bilmesi önemlidir.

Ancak pilotlar, üreticilerin bariz nedenlerle hangi bilgileri onlardan sakladığını merak edebilir. Öte yandan, pratik kullanımın bu tür bilgileri ne getireceği sorusu da gündeme gelebilir. Aviyonik yazılımında sorun giderme son derece zordur - ve özellikle pahalıdır. Projenin liderlerinden biri, bu tür bir yazılımda bir kod satırını değiştirmenin maliyetinin yaklaşık bir milyon dolara çıkmasına neden oluyor ve bazen değişikliklerin uygulanması yıllar alıyor.

Buna, geçerli uçakta bulunan yazılımın uçakta değiştirilmesi maliyetini ekleyin. askeri servis. Ancak, uçak her saat yerde kalır ve bu da havayoluna bir maliyettir. Bireysel makineler bazen önceden planlanır: Altı haftalık bir revizyona başlaması gereken bir pilot için, bazen bir sonraki uçuş zaten tamamlanma günü olarak planlanır. Üreticiler ve havayolları için maliyetler bu koşullarda hızla astronomik boyutlara yükselir.


Çok önemli bir parametre hücum açısıdır - kanadın kirişi (kanadın ön ve arka kenarlarını birleştiren çizgi) ile kanat etrafındaki hava akışının yönü arasındaki açıdır. Hücum açısı ne kadar küçük olursa, sürükleme kuvveti o kadar düşük olur, ancak aynı zamanda kalkış ve dengeli uçuş sağlayan kaldırma kuvveti de o kadar düşük olur. Bu nedenle, hücum açısındaki artış, kalkış ve uçuş için yeterli kaldırma sağlar. Kanat şeklinin asimetrisi nedeniyle, kanadın üstündeki hava, altındakinden daha hızlı hareket eder ve Bernoulli denklemine göre, kanadın altındaki hava basıncı, üstündekinden daha büyüktür. Bununla birlikte, ortaya çıkan kaldırma kuvveti kalkış için yetersizdir ve esas etki, esasen uçak kanadının hücum açısına bağlı olan yaklaşan akış tarafından kanat altında hava sıkıştırması nedeniyle elde edilir. Saldırı açısını değiştirerek uçağın uçuşunu kontrol edebilirsiniz, bu işlev kanatlar tarafından gerçekleştirilir - kanadın arka kenarında simetrik olarak yerleştirilmiş saptırılmış yüzeyler. Kalkış, tırmanış, iniş ve iniş sırasında ve ayrıca düşük hızlarda uçarken kanadın taşıma kapasitesini artırmak için kullanılırlar.

İyi haber şu ki: Daha Fazlası modern sistemler ve yeni makineler çok daha sıkı güvenlik gereksinimleriyle tasarlandı. Ancak, eski makineler bu yeniliklerden genellikle faydalanmaz. ama özellikle kıdemli pilotlar bugün gökyüzündeki uçakların çoğunluğunu oluşturuyor. Yolcu uçakları için, 15 veya 20 yıllık hizmete sahip olmak nadir değildir - bazen daha da fazla. Burada, diğer endüstrilerde kim olduğu konusunda aynı zorluk görülüyor: Prensipte herkesin bu sistemler için tehlikeli olabilecek ekipmanlara erişiminin olduğu bir dünya için asla tasarlanmayan bir sistemi korumak gerekiyor.

Aerodinamik biliminin kurucusu olan büyük Rus tamircisi, kuş uçuşunun dinamiklerini kapsamlı bir şekilde inceleyen Nikolai Egorovich Zhukovsky, kanadın kaldırma kuvvetini belirleyen yasayı keşfetti. Bu kuvvet, kanadın üstündeki ve altındaki basınç farkı ile belirlenir ve aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanır:

Bununla birlikte, otomasyon boyunca, en azından biraz huzur, insanın hala düzlemde olduğu gerçeğidir. son kelime. Bombus arısı çok şişman olduğunu bilmediği için uçabiliyormuş. Ağır uçaklar daha fazla uzatmadan her gün uçuyor. Uçuş pilotu Nikolaus Braun, bir uçağın neden uçtuğunu açıklıyor.

Bombus arısı efsanesi, motivasyon kılavuzlarında yıllardır dolaşmaktadır: Bombus arısı uçamayacağını bilmiyor. Bu, açıklamak fiziksel olarak imkansız olsa da, basitleştirir ve çalışır. Bu gelişme iki şeyi gösteriyor: Bir yandan aerodinamik fizikte nispeten genç bir disiplin. Başlangıcı çok eski olmasına rağmen, insanlar süreçleri daha iyi anlamaya ve bilimsel bir bakış açısıyla anlamaya ancak yüzyılın sonunda başladı.

hava yoğunluğu nerede, gelen hava akışının hızı, uçak kanatlarının alanı, kanat yakınındaki hava sirkülasyon hızıdır. Kaldırmanın hücum açısına bağımlılığı, momentumun korunumu kanunu kullanılarak elde edilebilir:

İnsanlık tarihindeki ilk uçağın kaldırma kuvvetini hesaplamak için benzer bir formül Wright kardeşler tarafından kullanıldı:

Balon neden uçmuyor?

Öte yandan, birçok süreç son derece karmaşıktır. Devrenin temel anlayışının aktarılması ve hesaplanması kolay olsa da, aerodinamikte çok daha zordur. Uçaklar için temel olarak iki tür araç vardır: birinci grup havadan hafif olan uçaklardır. Bu grup, muhafazası içinde yer değiştiren ortam havasından daha hafif gaz veya sıcak hava ile beslenen bütün olarak daha hafif olan tüm balonları içerir. Kaldırma kuvvetlerini dinamik olarak oluşturmazlar ve bu nedenle uçmazlar.


nerede

- 18. yüzyılda elde edilen Smeaton katsayısı. Bu formül bir öncekinden 45 0'a eşit bir hücum açısıyla elde edilir. Bu formülü kullanarak bir uçağın kalkış yapması gereken minimum hızı hesaplayabilirsiniz:

Aynı şekilde ivme kazanan su üzerindeki bir gemi gibi hareket ederler. İkinci grup ağır uçaklardır: bu uçaklar aktif olarak onları kaldıran bir kaldırma kuvveti oluşturmalıdır - uçarlar. Bu grup uçakları, helikopterleri, gyroplanes ve diğerlerini içerir.

Her iki durumda da kaldırma kuvveti, ağırlığa karşı hareket eden kuvvettir. Bir uçağın kaldırma kuvveti için basit bir kaldırma kuvveti denklemi vardır. Bu denklemde kaldırma kuvvetini önemli ölçüde belirleyen üç unsur vardır: kanat alanı, akış bilgisi ve kaldırma faktörü.


nerede - hızlanma serbest düşüş, m uçağın kütlesidir.

Boeing 747-300'ün kalkış hızını hesaplayalım. Kütlesi yaklaşık 3 105 kg ve kanat alanı 511 m2'dir. Hava yoğunluğunun 1,2 kg/m3 olduğunu düşünürsek, yaklaşık 70 m/s veya yaklaşık 250 km/h hız değeri elde ederiz. Modern yolcu uçakları bu hızda kalkıyor.

Yüzdürme - aslında oldukça basit

Denklemde ilk boyut kanat alanıdır. Tabii ki, kanadın ne kadar büyük veya küçük olduğuna bağlı olarak, aynı zamanda yüzer. İkinci katılımcı, kanadın etrafında akan akımdır. İki tarih önemlidir: havanın ne kadar hızlı olduğu ve yoğunluğunun ne kadar yüksek olduğu.

Hızın önemi de açık olsa da yoğunluk o kadar yaygın değildir. Neyse ki biz insanlar için hava yoğunluğundaki farklılıklar Gündelik Yaşam Neredeyse farkedilir. Sonuçta biliyoruz ki yüksek dağlar hava "ince" ve daha hızlı nefes almalıyız. Aerodinamik için bu etkinin büyük bir etkisi vardır: hava yoğunluğu - yani belirli bir hacimde kaç tane hava parçacığının olduğu - hava sıcaklığı ve hava basıncı ile değişir.

Önerilen yöntemi kullanarak, kütlesi 5 kg ve kanat alanı 0,04 m2 olan bir model uçağın kalkış yapabilmesi için sahip olması gereken hızı hesaplamanızı öneririz.

İçinde yüzlerce yolcu bulunan büyük bir jet uçağı birkaç yüz ton ağırlığındadır. Bu kadar büyük ve ağır bir makine nasıl olur da binlerce kilometrelik bir yolda ilk olarak yerden havalanır ve ikinci olarak havada kalabilir? Uçaklar, aerodinamik ilkelerin karmaşık bir karışımı üzerinde çalışır - havanın hareketini ve bu havada hareket eden cisimlerin davranışını açıklayan teoriler.

Son olarak, kaldırma faktörü kalır. Bu değer, kanadın özelliklerini tanımlayan boyutsuz bir niceliktir: kanat profili şekli ve hava akışındaki hücum açısı. Bu bilgileri bir arada bulundurursanız kaldırma kuvvetini hesaplayabilirsiniz.

Öte yandan, değerlerle nasıl oynanacağını kolayca görebilirsiniz. Akıl oyunu: uçak tam yükseklikte uçuyor. Gazyağı ile yanar ve daha hafif hale gelir, bu da ağırlığı azaltır. Ancak kaldırma kuvveti sabit kaldığı için uçak yavaş ve sürekli olarak yükselecektir. Seyir uçuşunda kanat alanını değiştiremez. Öte yandan, daha yavaş uçarak akışı değiştirebilir. Aynı şekilde, hücum açısını ve dolayısıyla kaldırma faktörünü de azaltabilir, ancak daha sonra hızını koruması gerekirdi.

Uçaklar motorlarla çalışır. Küçük uçaklar genellikle pistonlu motorlar kullanır. pistonlu motor pervaneleri döndürür ve pervaneler, bir geminin pervanesinin gemiyi suda hareket ettiren itişi üretmesi gibi, uçağı havada hareket ettiren itişi sağlar.

Büyük uçak kullanımı Jet Motorları yakıt yakılarak çalıştırılır. Bu tür motorlar büyük miktarda havayı iter ve jet kuvveti onları ileriye doğru hareket ettirir.

Kaldırma kuvveti yaprak profilinde tam olarak nasıl gelişir? Kanat olmadan, kanattaki basınç farkını görebilirsiniz: kanatta güçlü bir negatif basınç ve altta hafif bir aşırı basınç vardır. Bu basınç farklılıkları - ve özellikle kanattaki baskın negatif basınç - sonunda kaldırma kuvveti yaratır.

Açıklamanın bu aşamasında, ilgili literatürde, bir yandan anlaşılması kolay, diğer yandan popüler olan, ancak neredeyse tamamı bankadan yanlış geçen basınç farkına yönelik birçok açıklayıcı yaklaşım bulacaksınız. ! Talihsiz gerçek şu ki, tüm diğer doğru açıklamalar ancak profesyonel bir izleyici kitlesine açıklanabilir. Daha fazla yönlendirme için bir yön arıyorsanız: bu kanat profili etrafındaki dolaşımdır, "Navier-Stokes denklemi", Euler denklemlerinin uzantısı ve Kutta-Jukovsky teoremi gerekir.

Uçaklar kanatlarının şekli sayesinde havaya uçabilir ve havada kalabilirler. Bir uçağın kanadı altta düz ve üstte yuvarlaktır. Motor tarafından üretilen itme kuvveti uçağın ileri hareket etmesine neden olduğunda, hava ayrılarak kanadı her iki taraftan da geçer. Kanadın yuvarlak yüzeyinin üzerinde hava, düz tabanın altından daha hızlı geçer.

Bu integral fonksiyonların yardımıyla aerodinamik öğrencileri, ünlü profesörün öğrencileri gibi ayrıntılı olarak anlarlar. Çoğu yolcu uçağı on binlerce pound ağırlığında ve yüzlerce insanı havaya taşıyor. Nasıl oluyor da bu kadar ağır bir uçak havada yüksekten uçabiliyor ve bir kaya gibi gökten düşmüyor?

İnsanlar her zaman uçmayı hayal etmişlerdir. Yüzyıllar boyunca kuşlar gibi havada süzülmeye çalıştılar. Kuş tüyü kanatlarla uçmak isteyen İkarus hakkında hikayeler duymuş olabilirsiniz. Onunla uçamazsın. Leonardo da Vinci bu uçan makineyi icat etti.

Yukarıdan daha hızlı hareket eden hava seyrekleşir, basıncı kanadın altındaki havadan daha az olur ve buna bağlı olarak kanat yükselme eğilimindedir. Böylece, uçağın kanatlarının şeklinden kaynaklanan eşit olmayan hava basıncı, kaldırma adı verilen bir kuvvet oluşturur. Bu kuvvet sayesinde uçak uçabilir.

Amerika'da iki kardeş vardı: Wilbur ve Orville Wright. İkilinin ilk motorlu uçuşu sadece 12 saniye sürdü ama yine de sansasyon yarattı. Wright kardeşler, kalkış için vazgeçilmez bir güç yaratmayı başaran ilk kişilerdi: asansör. Böyle olan uçak Wilbur ve kardeşi Orville, ilk motorlu uçuşta ustalaştı.

uçmak için kaldırman gerek

Havada uçan bir uçağa etki eden çeşitli kuvvetler vardır. Büyük uçak motorları itme veya itme üretir. Uçağın ileriye doğru hareket ettiğinden emin. Uçak yüksek hızda ilerlerken sürükleme oluşur. Hava parçacıkları uçağı biraz yavaşlatır. Şimdi Dünya'nın yerçekimi geliyor. Yerçekimi düzlemi ve sıfırlama yerçekimi çekiciliği. Kaldırma kuvveti yerçekimine karşı koyar ve uçağı yukarı çeker. Bu oldukça zor. Videoyu izlemek en iyisidir.

Hareket eden havanın kuvveti de uçağı yönlendirmek için kullanılır. Uçak, uçak asansörünün kanatlarında ve kuyruğunda bulunan kanatçıklar (yuvarlanma kontrolü) kullanılarak kontrol edilir (pitch kontrolü, yani iniş veya tırmanma. Bir açıyla monte edilirlerse, hava akışına bir engel oluşturacak ve uçağın düşmesine neden olacaktır. uçuş yolunu döndürmek veya değiştirmek için.

Fritz Fuchs von Löwenzan bir keresinde videoda ne olduğunu açıklamıştı. Videoda da görebileceğiniz gibi, kaldırma kuvveti, uçağın kanatlarının özel şekliyle yaratılıyor. Altta düz ve üstte kavislidirler. Bir uçak havada hızlı hareket ettiğinde, hava kanadın etrafında akar. Hava kanat üzerinden her iki taraftan akıyorsa buna paralel akış denir.

İleri itiş nedeniyle, kanadın arkasında hava türbülansı gelişir. Her zaman çiftler halinde yukarı ve aşağı gelirler. Bir uçakta uçmak için belirleyici olan alt girdaptır. Kanat altındaki akışı yavaşlatır. Böylece kanadın üstündeki hava, kanadın altındaki havadan çok daha hızlı akar. Kanatların altındaki yavaş akım nedeniyle orada birçok hava parçacığı birikir. Bu aşırı basınç, kanadı yukarı doğru iter ve bu nedenle kaldırmanın yaklaşık üçte birini oluşturur.

Uçağın havada kalabilmesi için sürekli hareket halinde olması, kanatlarının kaldırma kuvveti oluşturacak şekilde havayı kesmesi gerekir. Uçağı kontrol etmek için hareket eden havaya da ihtiyaç vardır.

Başka bir deyişle, bir uçak, itişi sağlayacak motorlar olmadıkça uçamaz. Ve yerden kalkıp havalanmak için, uçağın önce acele etmesi gerekir. yüksek hız yerde.

Uçak Kanadı: Önemli olan şeklidir. Kaldırma kuvvetinin çoğu kanat üzerinde gerçekleşir. Burada hava çok hızlı akar, bu nedenle sadece birkaç hava molekülü vardır. Kanadın üzerinde emiş oluşturan ve uçağı kanadı yukarı çeken negatif bir basınç vardır.

Asansörü oluşturan kanattaki iki akış, uçağın yüksek hızından oluşur. Daha önce uçtuysanız, uçağın kalkış anında pist üzerinde çok hızlı olduğunu fark etmişsinizdir. Siz koltuğunuza bastırana kadar daha hızlı ve daha hızlı çalışır. Sadece uçak istenilen hıza ulaştığında, kanatların altında ve üstünde akımlar oluşur ve uçak havalanır - siz ve aileniz yaz tatili için uçarsınız.