Qadim zamonlardan beri qushlarning parvozini kuzatib, insonning o'zi qanday uchishni o'rganishni xohlardi. Qushdek uchish istagi qadimgi afsona va rivoyatlarda o‘z ifodasini topgan. Ana shunday rivoyatlardan biri osmonga baland, yorqin quyoshga yaqinroq uchish uchun qanot yasagan Ikar haqidagi afsonadir. Va Ikarning parvozi fojiali yakunlangan bo'lsa-da, qushlar havodan sezilarli darajada og'irroq bo'lishiga qaramay, mukammal uchishadi. Ushbu afsonaning paydo bo'lishidan uch ming yil o'tgach, 20-asrning boshida, samolyotda birinchi inson parvozi amalga oshirildi. Bu parvoz bor-yo‘g‘i 59 soniya davom etgan, samolyot esa bor-yo‘g‘i 260 metr masofani bosib o‘tgan. Shunday qilib, insonning uzoq yillik uchish orzusi amalga oshdi. Zamonaviy samolyot uzoqroq va uzoqroq uchish. Keling, katta massaga ega samolyot nima uchun uchishini, nima uchun u har qanday qushdan tezroq, balandroq va uzoqroq ucha olishini, motorsiz planer nima uchun havoda uzoq vaqt uchishi mumkinligini aniqlashga harakat qilaylik.

Bu uchuvchilar uchun xulq-atvor qoidalari yoki hatto texnik xizmat ko'rsatuvchi ekipajlar uchun ba'zi narsalarga ko'proq e'tibor berish uchun ko'rsatmalar bo'lishi mumkin. Oddiy avialaynerda ishlatiladigan ba'zi tizimlar va dasturlar o'n yil yoki undan kattaroqdir. Mashinada ko'tarilgan har bir kishi, albatta, smartfonida samolyotdan ko'ra ko'proq zamonaviy dasturiy ta'minotga ega bo'ladi. Bu dramatik tuyuladi, lekin u qadar yomon emas. Samolyot tizimlari bajarishi kerak bo'lgan bir qator funktsiyalar o'tgan yillar sezilarli darajada o‘zgarmagan.

Bundan tashqari, apparat va dasturiy ta'minotning uyg'unligi sinovdan o'tkazildi va yuz minglab parvoz soatlarini nosozliklarsiz yakunladi, deb ishonch bilan aytish mumkin. Buning sababi shundaki, samolyot statistik jihatdan eng xavfsiz transport vositalaridan biri hisoblanadi.


Parvoz paytida, qushlardan farqli o'laroq, samolyot qanotlari tanaga qattiq mahkamlangan bo'lsa-da, samolyot aniq ular, shuningdek, kuchni yaratadigan va samolyotni kerakli tezlikka tezlashtiradigan dvigatellar tufayli uchadi. Samolyot qanotining kesimi qush qanotiga juda o'xshaydi. Va bu tasodifiy emas, chunki samolyotni loyihalashda odamlar, birinchi navbatda, qushlarning parvozini boshqargan. Parvoz paytida samolyot qanotida to'rtta kuch ta'sir qiladi: dvigatellar tomonidan yaratilgan surish kuchi, Yerga yo'naltirilgan tortishish kuchi, samolyotning harakatiga to'sqinlik qiladigan havo tortish kuchi va nihoyat, ko'taruvchi kuch. ko'tarilishni ta'minlaydigan kuch. Bu kuchlarning nisbati samolyotning uchish qobiliyatini belgilaydi. Doimiy tezlikda uchayotganda bu kuchlarning yig'indisi 0 ga teng bo'lishi kerak: surish kuchi tortishish kuchini, ko'tarish kuchi esa tortishish kuchini qoplaydi. Samolyotning ishonchli uchuvchi modelini yaratish uchun aviamodelga qiziqqan har bir kishi buni bilishi muhim.

Biroq, uchuvchilar aniq sabablarga ko'ra ishlab chiqaruvchilar ulardan qanday ma'lumotlarni yashirayotganiga hayron bo'lishlari mumkin. Boshqa tomondan, bunday ma'lumotlardan qanday amaliy foydalanish mumkinligi haqida savol tug'ilishi mumkin. Avionika dasturiy ta'minotidagi nosozliklarni bartaraf etish juda qiyin va ayniqsa qimmat. Loyihaning etakchilaridan biri bunday dasturiy ta'minotdagi kodning bir qatorini o'zgartirish narxi taxminan bir million dollarni tashkil etadi va ba'zan o'zgarishlar amalga oshirilishiga yillar kerak bo'ladi.

Bunga samolyot bortida mavjud bo'lgan dasturiy ta'minotni almashtirish xarajatlarini qo'shing harbiy xizmat. Biroq, samolyot har soatda yerda qoladi, bu esa aviakompaniyaga qimmatga tushadi. Shaxsiy mashinalar ba'zan muddatidan oldin rejalashtirilgan: olti haftalik kapital ta'mirlashni boshlashi kerak bo'lgan uchuvchi uchun ba'zan keyingi parvoz allaqachon tugash kuniga rejalashtirilgan. Bunday sharoitda ishlab chiqaruvchilar va aviakompaniyalarning xarajatlari astronomik balandliklarga tez ko'tariladi.


Juda muhim parametr - bu hujum burchagi - qanotning akkordi (qanotning etakchi va orqa qirralarini bog'laydigan chiziq) va qanot atrofidagi havo oqimining yo'nalishi o'rtasidagi burchak. Hujum burchagi qanchalik kichik bo'lsa, tortish kuchi shunchalik past bo'ladi, lekin shu bilan birga, ko'tarilish kuchi shunchalik past bo'ladi, bu esa parvoz va barqaror parvozni ta'minlaydi. Shuning uchun, hujum burchagining ortishi parvoz va parvoz uchun etarli ko'tarishni ta'minlaydi. Qanot shaklining assimetriyasi tufayli qanot ustidagi havo uning ostidagidan tezroq harakat qiladi va Bernulli tenglamasiga ko'ra, qanot ostidagi havo bosimi uning ustidagidan kattaroqdir. Biroq, paydo bo'lgan ko'tarish kuchi uchish uchun etarli emas va asosiy ta'sir qanot ostidagi havoning kelayotgan oqim tomonidan siqilishi tufayli erishiladi, bu asosan samolyot qanotining hujum burchagiga bog'liq. Hujum burchagini o'zgartirib, siz samolyotning parvozini boshqarishingiz mumkin, bu funktsiya qanotning orqa tomonida nosimmetrik tarzda joylashgan klapanlar - egilgan sirtlar tomonidan amalga oshiriladi. Ular havoga ko'tarilish, ko'tarilish, tushish va qo'nish paytida, shuningdek, past tezlikda uchish paytida qanotning ko'tarish qobiliyatini yaxshilash uchun ishlatiladi.

Yaxshi xabar: ko'proq zamonaviy tizimlar va yangi mashinalar yanada qattiqroq xavfsizlik talablari bilan ishlab chiqilgan. Biroq, eski mashinalar ko'pincha bu yangiliklardan foydalanmaydi. lekin, ayniqsa, katta uchuvchilar bugungi kunda osmondagi samolyotlarning ko'p qismini tashkil qiladi. Yo'lovchi samolyotlari uchun 15 yoki 20 yillik xizmat ko'rsatish odatiy hol emas - ba'zan undan ham ko'proq. Bu erda, kim, boshqa sohalarda ham xuddi shunday qiyinchilikni ko'rish mumkin: bu tizimlar uchun xavfli bo'lishi mumkin bo'lgan asbob-uskunalardan hamma foydalanishi mumkin bo'lgan dunyo uchun hech qachon mo'ljallanmagan tizimni himoya qilish kerak.

Buyuk rus mexanigi, aerodinamika fanining asoschisi Nikolay Egorovich Jukovskiy qushlar parvozi dinamikasini har tomonlama o'rganib, qanotning ko'tarish kuchini belgilaydigan qonunni kashf etdi. Bu kuch qanot ustidagi va ostidagi bosim farqi bilan aniqlanadi va quyidagi formula bo'yicha hisoblanadi:

Biroq, avtomatlashtirish davomida, hech bo'lmaganda, bir oz xotirjamlik shundaki, samolyotda hali ham odam bor. oxirgi so'z. Bumblebee go'yoki uchishi mumkin, chunki u juda semizligini bilmaydi. Og'ir samolyotlar har kuni hech qanday qiyinchiliksiz parvoz qiladi. Parvoz uchuvchisi Nikolaus Braun samolyot nima uchun uchishini tushuntiradi.

Bumblebee afsonasi yillar davomida motivatsion qo'llanmalarda aylanib yuribdi: bumblebee uning ucha olmasligini bilmaydi. Bu jismonan tushuntirish imkonsiz bo'lsa-da, soddalashtiradi va ishlaydi. Ushbu rivojlanish ikki narsani ko'rsatadi: bir tomondan, aerodinamika fizikada nisbatan yosh fandir. Boshlanishi juda uzoqqa bo'lsa-da, faqat asrning oxirida odamlar jarayonlarni yaxshiroq tushuna boshladilar va ularni ilmiy nuqtai nazardan tushuna boshladilar.

havo zichligi qayerda, kiruvchi havo oqimining tezligi, samolyot qanotlarining maydoni, qanot yaqinidagi havo aylanish tezligi. Liftning hujum burchagiga bog'liqligini impulsning saqlanish qonuni yordamida olish mumkin:

Insoniyat tarixidagi birinchi samolyotning ko'tarish kuchini hisoblash uchun shunga o'xshash formuladan aka-uka Raytlar foydalangan:

Nega shar uchmaydi?

Boshqa tomondan, ko'p jarayonlar juda murakkab. Sxemaning asosiy tushunchasini uzatish va hisoblash oson bo'lsa-da, aerodinamikada bu ancha qiyin. Samolyotlar uchun asosan ikki turdagi transport vositalari mavjud: birinchi guruh havodan engilroq samolyotlardir. Bu guruhga ko'chirilgan muhit havosiga qaraganda engil gaz yoki issiq havo bilan ta'minlangan, umuman olganda engilroq bo'lgan barcha sharlar kiradi. Ular dinamik ravishda suzish qobiliyatini yaratmaydilar va shuning uchun uchmaydilar.


qayerda

- Smeaton koeffitsienti, 18-asrda olingan. Ushbu formula oldingisidan 45 0 ga teng hujum burchagida olinadi. Ushbu formuladan foydalanib, samolyot uchishi kerak bo'lgan minimal tezlikni hisoblashingiz mumkin:

Ular xuddi shunday tezlikni oladigan suv ustidagi kema kabi harakat qilishadi. Ikkinchi guruh - og'ir samolyotlar: bu samolyotlar ularni ko'taradigan liftni faol ravishda yaratishi kerak - ular uchib ketishadi. Bu guruhga samolyotlar, vertolyotlar, gyroplanlar va boshqalar kiradi.

Har ikki holatda ham suzuvchilik og'irlikka qarshi ta'sir qiluvchi kuchdir. Samolyotning suzuvchanligi uchun oddiy suzish tenglamasi mavjud. Ushbu tenglamada suzuvchanlikni sezilarli darajada aniqlaydigan uchta element mavjud: qanot maydoni, oqim ma'lumotlari va ko'tarish omili.


qaerda - tezlashtirish erkin tushish, m - samolyotning massasi.

Keling, Boeing 747-300 samolyotining uchish tezligini hisoblaylik. Uning massasi taxminan 3 10 5 kg, qanotlari maydoni esa 511 m 2. Havoning zichligi 1,2 kg / m 3 ekanligini hisobga olsak, biz taxminan 70 m / s yoki taxminan 250 km / soat tezlik qiymatini olamiz. Aynan shu tezlikda zamonaviy yo'lovchi samolyotlari havoga ko'tariladi.

Suzish - aslida juda oddiy

Tenglamadagi birinchi o'lcham qanotning maydonidir. Albatta, qanotning katta yoki kichikligiga qarab, u ham suzuvchidir. Ikkinchi ishtirokchi - qanot atrofida oqadigan oqim. Ikkita xurmo muhim: havo qanchalik tez va zichligi qanchalik baland.

Tezlikning ahamiyati ham aniq bo'lsa-da, zichlik unchalik keng tarqalgan emas. Yaxshiyamki, biz odamlar uchun havo zichligidagi farqlar Kundalik hayot deyarli sezilmaydi. Axir, biz buni bilamiz baland tog'lar havo "nozik" va biz tezroq nafas olishimiz kerak. Aerodinamika uchun bu ta'sir katta ta'sir ko'rsatadi: havo zichligi - ya'ni ma'lum hajmdagi havoning qancha massa zarralari - havo harorati va havo bosimi bilan o'zgaradi.

Taklif etilgan usuldan foydalanib, massasi 5 kg va qanotlari maydoni 0,04 m 2 bo'lgan model samolyotning uchish uchun tezligini hisoblashni taklif qilamiz.

Katta reaktiv samolyot - unda yuzlab yo'lovchilar bilan birga - bir necha yuz tonna og'irlik qiladi. Qanday qilib bunday ulkan va og'ir mashina, birinchidan, erdan uchib, ikkinchidan, minglab kilometrlik yo'lda havoda qolishi mumkin? Samolyotlar aerodinamik printsiplarning murakkab aralashmasi asosida ishlaydi - havo harakati va bu havoda harakatlanadigan jismlarning harakatini tushuntiruvchi nazariyalar.

Nihoyat, lekin eng muhimi, lift omili saqlanib qoladi. Bu qiymat qanotning xususiyatlarini tavsiflovchi o'lchovsiz miqdordir: havo plyonkasi shakli va havo oqimidagi hujum burchagi. Agar sizda ushbu ma'lumotlar mavjud bo'lsa, siz suzishni hisoblashingiz mumkin.

Boshqa tomondan, siz qadriyatlar bilan qanday o'ynashni osongina ko'rishingiz mumkin. Aql o'yini: samolyot balandlikda uchadi. U kerosin bilan yonadi va engilroq bo'ladi, bu esa vaznni kamaytiradi. Biroq, suzish kuchi doimiy bo'lib qolganligi sababli, samolyot asta-sekin va doimiy ravishda ko'tariladi. U kruiz parvozida qanot maydonini o'zgartira olmaydi. Boshqa tomondan, u sekinroq uchib, oqimni o'zgartirishi mumkin. Xuddi shunday, u hujum burchagini va shuning uchun ko'tarish omilini ham kamaytirishi mumkin edi, lekin keyin tezligini saqlab turishi kerak edi.

Samolyotlar dvigatellar bilan ishlaydi. Kichik samolyotlar odatda pistonli dvigatellardan foydalanadilar. pistonli dvigatel parvonalarni aylantiradi va parvonalar samolyotni havo orqali harakatga keltiradigan surishni ta'minlaydi, xuddi kema parvonasi kemani suv orqali harakatga keltiradigan surishni hosil qiladi.

Katta samolyotlardan foydalanish reaktiv dvigatellar ular yoqilg'ining yonishi bilan ishlaydi. Bunday dvigatellar katta miqdordagi havoni itarib yuboradi va reaktiv kuch ularni oldinga siljitadi.

Barg profilida suzuvchi kuch aniq qanday rivojlanadi? Qanotsiz qanotdagi bosim farqini ko'rish mumkin: qanotda kuchli salbiy bosim, pastki qismida esa biroz ortiqcha bosim mavjud. Bu bosim farqlari va ayniqsa qanotdagi ustun salbiy bosim - suzib yurishni keltirib chiqaradi.

Tushuntirishning ushbu bosqichida siz tegishli adabiyotlarda bosim farqiga oid ko'plab tushuntirish yondashuvlarini topasiz, ular bir tomondan, tushunish oson, boshqa tomondan mashhur bo'lgan, ammo deyarli barchasi bankdan noto'g'ri o'tgan. ! Afsuski, barcha keyingi to'g'ri tushuntirishlarni faqat professional auditoriyaga tushuntirish mumkin. Agar siz keyingi yo'nalish uchun yo'nalish izlayotgan bo'lsangiz: bu havo plyonkasi atrofidagi aylanish, sizga "Navier-Stokes tenglamasi", Eyler tenglamalarining kengaytmasi va Kutta-Jukovskiy teoremasi kerak bo'ladi.

Samolyotlar qanotlarining shakli tufayli havoga ko'tarilib, havoda turishga qodir. Samolyotning qanoti pastda tekis va tepada yumaloq. Dvigatel tomonidan ishlab chiqarilgan surish samolyotning oldinga siljishiga olib kelganda, havo ikki tomondan qanotdan o'tib, ajralib chiqadi. Qanotning yumaloq yuzasida havo tekis taglik ostidan tezroq o'tadi.

Ushbu integral funktsiyalar yordamida aerodinamika talabalari xuddi mashhur professorning talabalari kabi batafsil tushunadilar. Aksariyat yo'lovchi samolyotlarining og'irligi o'n ming funtni tashkil qiladi va yuzlab odamlarni havoga olib chiqadi. Qanday qilib shunday og‘ir samolyot osmondan toshdek qulab tushmay, baland havoda ucha oladi?

Odamlar doimo uchishni orzu qilishgan. Asrlar davomida ular qushlar kabi havoda uchib o'tishga harakat qilishdi. Siz allaqachon qush patlari qanotlari bilan uchishni xohlagan Ikar haqidagi hikoyalarni eshitgan bo'lishingiz mumkin. Siz u bilan ucha olmadingiz. Leonardo da Vinchi bu uchuvchi mashinani ixtiro qilgan.

Yuqoridan tezroq harakatlanadigan havo kamayib boradi, uning bosimi qanot ostidagi havodan kamroq bo'ladi va shu sababli qanot yuqoriga ko'tarilishga intiladi. Shunday qilib, samolyot qanotlarining shakli tufayli teng bo'lmagan havo bosimi ko'taruvchi deb ataladigan kuchni hosil qiladi. Ushbu kuch tufayli samolyot ucha oladi.

Amerikada ikkita aka-uka bor edi: Uilbur va Orvil Rayt. Ikkalasining birinchi motorli parvozi atigi 12 soniya davom etdi, ammo bu hali ham sensatsiya edi. Aka-uka Raytlar birinchi bo'lib parvoz qilish uchun ajralmas kuchni yaratishga muvaffaq bo'lishdi: lift. Bunday bilan samolyot Uilbur va uning ukasi Orvil birinchi motorli parvozni o'zlashtirdi.

Uchish uchun ko'tarilish kerak

Havoda uchayotgan samolyotda turli kuchlar harakat qiladi. Katta samolyot dvigatellari tortishish yoki tortishish hosil qiladi. U samolyotning oldinga siljishiga amin. Samolyot yuqori tezlikda oldinga harakatlansa, tortishish hosil bo'ladi. Havo zarralari samolyotni biroz sekinlashtiradi. Endi Yerning tortishish kuchi keladi. Gravitatsiya tekisligi va qayta o'rnatish tortishish kuchi. Suzish kuchi tortish kuchiga qarshi turadi va samolyotni yuqoriga tortadi. Bu juda qiyin. Videoni tomosha qilish yaxshidir.

Harakatlanuvchi havo kuchi ham samolyotni boshqarish uchun ishlatiladi. Samolyot havo kemasi liftining qanotlari va dumida joylashgan aileronlar (rulonni boshqarish) yordamida boshqariladi (pitch nazorati, ya'ni tushish yoki ko'tarilish. Agar ular burchak ostida o'rnatilsa, ular havo oqimiga to'sqinlik qiladi, bu esa samolyotning harakatlanishiga olib keladi. parvoz yo'lini burish yoki o'zgartirish uchun.

Fritz Fuchs fon Lövenzan bir marta videoda nima borligini tushuntirdi. Videoda ko‘rib turganingizdek, suzuvchilik samolyot qanotlarining maxsus shakli bilan yaratilgan. Ular pastki qismida to'g'ridan-to'g'ri va tepada kavisli. Samolyot havoda tez harakat qilganda, havo qanot atrofida oqadi. Har ikki tomondan qanot ustida havo oqsa, parallel oqim deyiladi.

Oldinga surish tufayli qanotning orqa qismida havo turbulentligi paydo bo'ladi. Ular har doim yuqoriga va pastga juft bo'lib kelishadi. Samolyotda uchish uchun hal qiluvchi omil pastki girdobdir. Bu qanot ostidagi oqimni sekinlashtiradi. Shunday qilib, qanot ustidagi havo qanot ostidagi havodan ancha tezroq oqadi. Qanot ostidagi sekin oqim tufayli u erda ko'plab havo zarralari to'planadi. Bu ortiqcha bosim qanotni yuqoriga itaradi va shuning uchun liftning taxminan uchdan bir qismini tashkil qiladi.

Havoda qolish uchun samolyot doimo harakatda bo'lishi kerak, uning qanotlari ko'tarilish uchun havoni kesib o'tishi kerak. Samolyotni boshqarish uchun harakatlanuvchi havo ham kerak.

Boshqacha qilib aytadigan bo'lsak, samolyot kuchini ta'minlaydigan dvigatellar bo'lmasa, ucha olmaydi. Va erdan tushish va havoga ko'tarilish uchun samolyot birinchi navbatda shoshilishi kerak yuqori tezlik yerda.

Samolyot qanoti: Bu shakli muhim. Suzishning katta qismi qanot ustida sodir bo'ladi. Bu erda havo juda tez oqadi, shuning uchun faqat bir nechta havo molekulalari mavjud. Qanot ustida manfiy bosim mavjud bo'lib, u assimilyatsiya hosil qiladi va samolyot qanotini yuqoriga tortadi.

Liftni ishlab chiqaradigan qanotdagi ikkita oqim samolyotning yuqori tezligidan hosil bo'ladi. Agar siz hech qachon uchib ketgan bo'lsangiz, uchish paytida samolyot uchish-qo'nish yo'lagidan juda tez o'tishini payqadingiz. O'rindiqni bosmaguningizcha u tezroq va tezroq ishlaydi. Samolyot kerakli tezlikka erishgandan keyingina qanotlar ostida va tepasida oqim hosil bo'ladi va samolyot havoga ko'tariladi - va siz va sizning oilangiz yozgi ta'tilga uchasiz.