Как работи крилото на самолета?

Самолетът може или не може да бъде най-променящото живота изобретение на 20-ти век; могат ясно да се изтъкнат аргументи за всякакви други иновации, включително антибиотични лекарства, компютърния процесор и появата на безжични глобални комуникационни технологии. И все пак малко от тези изобретения, ако има такива, носят както визуалното величие, така и вродения човешки дух на дръзновение и изследване, както и самолетът.

По-голямата част от типичния самолет до голяма степен не може да се различи от другите мащабни пътнически превозни средства; тя се състои от отделение, подобно на тръба, в което седят пътници, отговорниците и други превозвани предмети. Освен това повечето самолети имат колела; повечето наблюдатели не биха ги поставили като основна характеристика, но повечето самолети не можеха да излетят или кацнат без тях.

Ясно е обаче, че основната физическа характеристика, която прави самолета веднага разпознаващ крилата си. До известна степен носещите конструкции, за които също ще прочетете, добавят към характерния външен вид на самолета, но крилото е някак най-завладяващо; въпреки измамно елементарния си вид, крилото на самолета е истинско инженерно чудо, както и необходимо за живота в съвременната цивилизация.

Контролът на самолета изисква не самовдигам(много повече за това по-късно), но също така и вертикално, както и хоризонтално оборудване за управление и стабилизиране. Следното се отнася за стандартен самолет в пътнически стил; ясно е, че не съществува нито един дизайн на самолет или по този начин пътнически реактивен самолет. Помислете за физиката, а не за конкретните съставки.

Тръбата или тялото на самолет се наричафюзелаж. Крилата са прикрепени към фюзелажа на точка около половината по дължината му. Самите крила имат два комплекта подвижни компоненти на гърба; външният набор се извиквателерони, докато по-дългите, вътрешните се наричат ​​простоклапи. Те променят съответно търкалянето и съпротивлението на самолета, подпомагайки управлението и забавянето на самолета. Върховете на крилата често имат малки подвижникрила, които намаляват плъзгането.

Задните части на самолета включватхоризонталнаивертикални стабилизатори,бившият имитира миниатюрни крилца в ориентация и самохвалствокапаци на асансьори, като последното включва aкормило,основното средство на самолета за промяна на хоризонталния курс. Самолет, който имаше само двигател и крила, но без кормило, щеше да прилича на мощна кола без волан и не е нужен физик или професионален шофьор на състезателни автомобили, за да забележи проблемите тук.

​Орвил и Уилбър Райтсе приписват на първия успешен полет през 1903 г. в Северна Каролина, САЩ. Както може би предположихте, те не бяха просто смелчаци които хвърлиха един шамар от мотор и няколко леки дъски и го направиха, който случайно работи в техния услуга. Напротив, те бяха щателни изследователи и те разбираха, че крилото ще служи като критичен аспект на всеки успешен самолетен летящ механизъм. („Самолет“ е старомоден, но симпатичен термин в авиационния свят.)

Райтите са имали достъп до данни от аеродинамичните тунели от Германия и са го използвали при формулирането на крила за планери, предшестващи моментално известната им моторизирана версия от 1903 г. Те експериментираха с различни форми на крилата и откриха, че тези със съотношение размах на крилата към ширина в близост и близо 6,4 към 1 изглеждат идеални; че това е почти перфектносъотношениее потвърдено от съвременните инженерни методи.

Крилото е вид аеродинамично крило, което е напречното сечение на всичко, което представлява интерес за инженерите в сферата на динамиката на флуидите, като платна, витла и турбини. Това представяне е полезно за решаване на проблеми, защото предлага най-доброто визуално представяне на това как се издига равнина и как това може да бъде модулирано чрез различни форми на крилото и други характеристики.

Може би в училище или просто като гледате новините, сте виждали или чували термина "асансьор" по отношение на полета. Какво е лифт във физиката? Лифтът е дори измеримо количество, или се отразява на едно?

Лифтът всъщност е сила, която по дефиниция се противопоставя на обектатегло. Теглото от своя страна е силата, произведена в резултат на въздействието на гравитацията върху обекти смаса. Да се ​​постигне повдигане означава да се противодейства по същество на гравитацията - и гравитацията „изневерява“ в това вертикално въже, защото тя никога не почива!

Повдигането е aвекторно количество, като всички сили и по този начин има както скаларен компонент (неговия брой или величина), така и определена посока (обикновено включваща две измерения, обозначенихиу, във физически проблеми на уводно ниво). Начертаният вектор действа през центъра на налягане на обекта и е насочен перпендикулярно на посоката на потока на течността.

Повдигането изисква aтечност(газ или смес от газове, като въздух или течност, като масло) като среда. По този начин нито твърдият обект, нито вакуумът не служат като гостоприемна летателна среда; първият от тях е интуитивно очевиден, но ако някога сте се чудили дали можете да управлявате самолет в космоса, като манипулирате крилата или опашката му, отговорът е не; няма физически „неща“, към които да се притискат частите на самолета.

Всички са наблюдавали вихрите и теченията на река или поток и са размишлявали върху естеството на потока на течността. Какво се случва, когато река или поток изведнъж стане много по-тесен, без промяна в дълбочината? В резултат на това речната вода преминава далеч по-бързо. По-високите скорости означават повече кинетична енергия, а увеличаването на кинетичната енергия разчита на някакво влагане на енергия в системата под формата на работа.

По отношение на динамиката на флуидите, ключовият момент е, че налягането P ще спадне в бързо движещи се течности с плътностρ, включително въздух. (Плътността е маса, разделена на обем, или m / V.) Различните връзки между кинетичната енергия на течност (1/2) ρv², неговата потенциална енергия ρgh (къдетозе всяка промяна във височината, при която съществува разлика в налягането на флуида) и общото наляганеPе уловено от уравнението, прочуто от швейцарския учен от 18-ти векДейвид Бернули. Общата форма е написана:

Тукже ускорение поради гравитацията на земната повърхност, която има стойност 9,8 m / s². Това уравнение се прилага за безброй ситуации, включващи потока на вода и газове и движението на обекти в течности, като самолети, ципиращи във въздуха на небето.

При разглеждането на крилото на самолета, последният член от уравнението на Бернули може да бъде отпаднал, тъй като крилото се третира като равномерно на височина:

Трябва също така да знаете уравнението за непрекъснатост, което свързва налягането с площта на напречното сечение на крилото:

Комбинирането на тези уравнения показва как се произвежда силата на повдигане. Критично разликата в налягането между горната част на крилото и долната страна е резултат от различните форми на съответните страни на профила. Въздухът над крилото може да се движи по-бързо от въздуха отдолу, което води до нещо като "смучещо налягане" отгоре, което се противопоставя на теглото на самолета.

Движението на самолета напред, разбира се, е това, което създава движението на въздуха; хоризонталната скорост на самолета се създава от тягата на реактивните му двигатели към въздуха и получената противоположна сила, упражнена срещу плавателния съд в тази посока, се наричаплъзнете​.

• По този начин обобщение на силите нагоре, надолу, напред и назад на самолета и крилата му, както се вижда от едната страна, савдигам​, ​тегло​, ​тягаиплъзнете​.