Как летают самолеты

Как-то я провел часа три в дискуссии с одной девушкой, которая боялась авиаперелетов. Да я и сам первое время боялся. Основной ее аргумент был такой: самолет намного тяжелее воздуха, и это страшно, потому что непонятно, как он держится в воздухе. Принцип, позволяющий такому тяжелому аппарату, как самолет, взлетать и лететь, довольно прост с точки зрения физики. Попытаюсь объяснить простыми словами.

Как летают самолеты

Для того, чтоб самолет полетел, то есть, набрал высоту, и летел вперед, необходимо создать условия, при которых:

• Самолет по взлетной полосе разгонится до скоростей на уровне 220-280 км/час.
• Образуется сила, которая будет толкать его вверх.
• Самолетом можно будет управлять в воздухе.

За разгон самолета отвечают мощные двигатели, которые сжигают в единицу времени очень много топлива, а газ, образующийся в результате сгорания, с очень высокой начальной скоростью выходит из задней части самолета, тем самым, толкая самолет вперед. Мощность авиадвигателей позволяет такую громадину как современный пассажирский самолет разгонять на очень большую скорость, до 300 км/час. Так самолет набирает скорость. А когда набрана определенная скорость, возникает сила, которая давит на самолет снизу вверх.

Как это происходит? Из-за специальной конструкции крыльев. Снизу крыло ровное, а сверху — выпуклое. Это означает: когда самолет набрал большую скорость по взлетной полосе, воздух, который «обтекает» верхнюю выпуклую часть крыльев самолета, за единицу времени проходит чуть больший путь, чем воздух, обтекающий нижнюю часть крыла. То есть, обтекающий крыло самолета воздух сверху движется (относительно самолета) с большей скоростью, чем тот воздух, который обтекает крыло самолета снизу.

Воздух толкает самолет вверх

И именно из-за этого возникает такой эффект, когда давление на крыло снизу сильнее, чем на крыло сверху. Потому что, чем больше скорость движения воздуха, тем ниже давление. В итоге, чем быстрее самолет разгоняется по взлетной полосе, тем сильнее воздух начинает давить на самолет снизу вверх. При наборе определенной скорости это давление становится достаточным, чтоб самолет оттолкнулся от земли, и далее уже в воздухе продолжал набор высоты. У разных моделей самолетов эта скорость разная.

Например, Boeing 747 отталкивается от земли на скорости 270 км/час, а для отрыва от земли Ту 154М необходимо набрать 220 км/час. Ну, а после отрыва от земли, с помощью регулировки мощности двигателя, а также манипулируя специальными подвижными конструкциями в крыльях и в хвосте самолета, пилот имеет возможность управлять самолетом в воздухе — менять направление полета, набирать высоту или снижаться, и так далее. Современная авиатехника уже давно достигла таких высот, когда полет на самолете значительно безопаснее и надежнее, чем поездка в среднестатистическом такси. Так что, боятся тут совершенно нечего.

Поскольку в детстве я был заядлым авиамоделистом, ответить мне будет несложно, а даже доставит удовольствие немного поумничать. :) Постараюсь доступно объяснить, почему летают самолеты, и как ими управляют.

Почему самолеты летают

Все дело в особой форме крыла, которая обеспечивает необходимую подъемную силу. Говоря простым языком, его геометрия создает разницу давления, которая как бы «выталкивает» самолет. Это явление называется аэродинамической силой, которая и способствует набору высоты. В принципе, форма крыла является стандартной, разница лишь в размерах и материалах из которых изготовлена обшивка. Фронтальный его изгиб называется углом атаки и составляет от 3 до 5°, чего вполне достаточно для подъема большинства машин. Логично, что крыла и двигателя недостаточно для совершения маневров, то есть полноценного полета, а значит необходимы элементы управления.

Как управляют самолетом

Сегодня большинство авиалайнеров во время полета управляются мощными компьютерами, а в обязанности пилотов входит контроль за системами и осуществление посадки-взлета. Несмотря на высокий уровень развития технологий, на этих отрезках автоматика не может заменить человека ввиду того, что наша реакция гораздо быстрее, но главное, мы можем анализировать свои действия и их последствия. Управлять многотонной летающей машиной совсем не то же самое, что автомобилем — все намного сложнее. Итак, вот некоторые элементы управления:

• Штурвал — манипуляции с ним отражаются на поведении машины. «От себя» — вниз, а «на себя» — соответственно, вверх. Повороты влево и вправо создают необходимый угол крена.
• Киль — расположен в хвостовой части, а «крылышки» под ним предназначены для устойчивости машины. Обе части позволяют корректировать полет посредством рулей высоты и направления.
• Рычаг мощности — перемещая его, пилот регулирует мощность тяги, что позволяет набирать либо снижать скорость.

В общем, самолет — сложнейшая конструкция, с системами управления, кучей электроники, километрами проводов, но главное, это труд множества людей.

В детстве, в отличие от сверстников, я не мечтал стать космонавтом, а хотел быть пилотом. К сожалению, моей мечте не суждено было сбыться по некоторым причинам, но в том, что касается авиации, я разбираюсь неплохо. В общем, расскажу о том, за счет чего летают самолеты.

За счет чего летают самолеты

Все дело в особом профиле крыла — оно снизу плоское, а сверху наоборот — выпуклое. Выходит, что встречный поток воздуха расслаивается надвое, при этом верхний проходит несколько больший путь, чем нижний. Согласно физике, при повышении скорости в струе газа, его давление понижается, а значит, он становится более разряженным. Следовательно, давление над крылом несколько меньше, что и обусловливает его подъемную силу, которой вполне можно управлять, если добавить в конструкцию некоторые элементы. Например, сегодня у самолета крыло имеет такие сегменты:

• стационарная часть;
• поворотные элероны;
• закрылки.

Благодаря последним изменяется подъемное усилие, без чего и взлет, и посадка были бы совершенно невозможны. В воздухе их положение соответствуют профилю крыльев, а когда необходимо совершить маневр — они отклоняются вверх или вниз.

Взлет, посадка и маневрирование

Итак, чтобы взлететь, необходимо опустить хвостовую часть, то есть создать такое положение машины, при котором угол атаки возрастет. Что это такое? Это угол между встречными воздушными потоками и продольным направлением тела, в данном случае — хордой крыла. Пилот тянет руль к себе, поднимая закрылок, что увеличивает угол атаки, а значит, увеличивается подъемная способность крыла. Для снижения руль приводится в положение «от себя», следовательно, хвостовая часть приподнимается вверх — начинается снижение. Элероны же дают возможность наклонять машину влево и вправо, при соответствующем положении штурвала.

К примеру, при повороте руля вправо, элерон на левом крыле опускается, а на правом наоборот — поднимается. В этом случае давление силы на правом крыле падает, а на левом возрастает.