Jak funguje křídlo letadla?

Letoun může, ale nemusí být nejzměnějším vynálezem 20. století; Lze jednoznačně argumentovat pro celou řadu dalších inovací, včetně antibiotických léků, počítačového procesoru a nástupu bezdrátové globální komunikační technologie. Přesto jen málo z těchto vynálezů, pokud vůbec existuje, nese jak vizuální vznešenost, tak vrozeného lidského ducha odvážnosti a zkoumání, stejně jako letadlo.

Převážná část typického letadla je do značné míry k nerozeznání od ostatních velkých osobních vozidel; skládá se z trubkovitého prostoru, ve kterém sedí cestující, odpovědné osoby a další přepravované předměty. Většina letadel má také kola; většina pozorovatelů by je nestanovila jako primární rys, ale většina letadel by bez nich nemohla vzlétnout ani přistát.

Je však zřejmé, že hlavní fyzickou vlastností, díky níž je letadlo okamžitě identifikovatelné svými křídly. Nosné konstrukce, o kterých si také přečtete, do jisté míry přispívají k charakteristickému vzhledu letadla, ale křídlo je jaksi nejpřesvědčivější; navzdory klamně základnímu vzhledu je křídlo letadla skutečným zázrakem inženýrství a nepostradatelné pro život v moderní civilizaci.

Ovládání letadla vyžaduje nejenvýtah(mnohem více o tom později), ale také vertikální i horizontální řízení a stabilizační zařízení. Pro standardní letoun ve stylu pro cestující platí následující; zjevně neexistuje žádná konstrukce letounu, nebo dokonce proudového letadla pro cestující. Myslete na fyziku, ne na konkrétní přísady.

Trubka nebo tělo letadla se nazývátrup. Křídla jsou připevněna k trupu v bodě přibližně v polovině jeho délky. Samotná křídla mají na zadní straně dvě sady pohyblivých součástí; vnější sada se nazývákřidélka, zatímco delší, vnitřní se jednoduše nazývajíklapky. Ty mění náklon a odpor letadla, pomáhají při řízení a zpomalují letadlo. Konce křídel jsou často malé pohyblivékřidélka, které snižují odpor.

Ocasní části letadla zahrnujíhorizontálníavertikální stabilizátory,bývalý napodoboval malá křídla v orientaci a chlubil seklapky výtahu, a druhý včetně akormidlo,primární prostředek letounu ke změně vodorovného kurzu. Letadlo, které mělo pouze motor a křídla, ale žádné kormidlo, by bylo jako silné auto bez volant a na zjištění problémů není třeba fyzika ani profesionálního řidiče závodního automobilu tady.

​Orville a Wilbur Wrightse jim připisuje první úspěšný let, v roce 1903 v Severní Karolíně v USA. Jak jste možná předpokládali, nebyli to jen odvážlivci kteří shodili plácnutí z motoru a několika lehkých prken a udělali to, ten, který náhodou pracoval v jejich laskavost. Naopak, byli pečlivými vědci a chápali, že křídlo bude sloužit jako kritický aspekt každého úspěšného letového mechanismu. („Letadlo“ je v leteckém světě kuriózní, ale roztomilý výraz.)

Wrightové měli přístup k datům z aerodynamického tunelu z Německa a použili to při tvorbě křídel pro kluzáky, které předcházely jejich okamžitě slavné motorizované verzi z roku 1903. Experimentovali s různými tvary křídel a zjistili, že ty s poměry rozpětí křídel k šířce křídel v blízkém dosahu a blízko 6,4: 1 se zdály ideální; že je to téměř dokonalépoměr stranbyla potvrzena moderními inženýrskými metodami.

Křídlo je druh profilu křídla, což je průřez čehokoli zajímavého pro inženýry v oblasti dynamiky tekutin, jako jsou plachty, vrtule a turbíny. Tato reprezentace je užitečná při řešení problémů, protože nabízí nejlepší vizuální reprezentaci toho, jak letadlo stoupá a jak to lze modulovat prostřednictvím různých tvarů křídel a dalších funkcí.

Možná ve škole, nebo jen sledováním zpráv, jste viděli nebo slyšeli výraz „zvednout“ ve vztahu k letu. Co je výtah ve fyzice? Je výtah dokonce měřitelné množství, nebo se mapuje na jednu?

Lift je ve skutečnosti síla, která se podle definice staví proti objektuhmotnost. Hmotnost je zase síla vyprodukovaná v důsledku účinků gravitace na předměty sHmotnost. Dosáhnout vztlaku znamená v zásadě působit proti gravitaci - a gravitace „podvádí“ v tomto vertikálním přetahování, protože nikdy nespočívá!

Výtah je avektorová veličina, stejně jako všechny síly, a má tedy jak skalární složku (její počet, nebo velikost), tak specifikovaný směr (obvykle obsahující dvě dimenze, označenéXay, v úlohách úvodní úrovně fyziky). Vektor je nakreslen působením středem tlaku objektu a je směrován kolmo ke směru proudění tekutiny.

Výtah vyžaduje atekutina(plyn nebo směs plynů, jako je vzduch nebo kapalina, jako je olej) jako médium. Pevný předmět ani vakuum tedy neslouží jako pohostinné létající prostředí; první z nich je intuitivně zřejmý, ale pokud jste někdy uvažovali o tom, zda byste mohli řídit letadlo ve vesmíru manipulací s jeho křídly nebo ocasem, odpověď zní ne; neexistují žádné fyzické „věci“, na které by se letadlové části mohly tlačit.

Každý sledoval víry a proudy řeky nebo potoka a přemýšlel o povaze toku tekutin. Co se stane, když se řeka nebo potok náhle zúží a beze změny hloubky? Výsledkem je, že voda v řece protéká mnohem rychleji. Vyšší rychlosti znamenají více kinetické energie a zvýšení kinetické energie závisí na nějakém vstupu energie do systému ve formě práce.

Pokud jde o dynamiku tekutin, klíčovým bodem je, že tlak P poklesne v rychle se pohybujících tekutinách o hustotěρ, včetně vzduchu. (Hustota je hmotnost dělená objemem nebo m / V.) Různé vztahy mezi kinetickou energií tekutiny (1/2) ρv², jeho potenciální energie ρgh (kdehje jakákoli změna výšky, nad kterou existuje rozdíl tlaku kapaliny) a celkového tlakuPje zachycen rovnicí proslavenou švýcarským vědcem z 18. stoletíDavid Bernoulli. Obecná forma je psána:

TadyGje zrychlení v důsledku gravitace na zemském povrchu, která má hodnotu 9,8 m / s². Tato rovnice platí pro nespočet situací zahrnujících proudění vody a plynů a pohyb předmětů v tekutinách, jako jsou letadla létající vzduchem po obloze.

Když vezmeme v úvahu křídlo letadla, lze v Bernoulliho rovnici upustit od posledního členu, protože křídlo je považováno za jednotnou výšku:

Měli byste také vědět o rovnici kontinuity, která souvisí s tlakem na plochu průřezu křídla:

Kombinace těchto rovnic ukazuje, jak se vyrábí zdvihací síla. Kriticky je tlakový rozdíl mezi horní částí křídla a spodní stranou výsledkem různých tvarů příslušných stran profilu křídla. Vzduch nad křídlem se může pohybovat rychleji než vzduch pod ním, což má za následek jakýsi „sací tlak“ shora, který odporuje hmotnosti letadla.

Samotný pohyb roviny je samozřejmě tím, co vytváří pohyb vzduchu; horizontální rychlost letadla je vytvořena tahem jeho proudových motorů proti vzduchu a výsledná protichůdná síla vyvíjená na plavidlo v tomto směru se nazývátáhnout​.

• Souhrn sil nahoru, dolů, dopředu a dozadu na letoun a jeho křídla při pohledu z jedné strany jsou tedyvýtah​, ​hmotnost​, ​tahatáhnout​.