Kaip veikia lėktuvo sparnas?

Lėktuvas gali būti ar ne pats svarbiausias XX a. Išradimas; galima aiškiai pateikti argumentus dėl visų kitų naujovių, įskaitant antibiotikus, kompiuterio procesorių ir bevielio pasaulinio ryšio technologijų atsiradimą. Vis dėlto nedaugelis šių išradimų, jei tokių yra, suteikia ir vizualinę didybę, ir įgimtą žmogaus drąsos ir tyrinėjimo dvasią, kaip ir lėktuvas.

Didžioji dalis tipiško lėktuvo iš esmės nesiskiria nuo kitų didelio masto keleivinių transporto priemonių; jis susideda iš vamzdelio formos skyriaus, kuriame sėdi keleiviai, atsakingi žmonės ir kiti gabenami daiktai. Be to, dauguma lėktuvų turi ratus; dauguma stebėtojų nepaskatins jų kaip pagrindinės savybės, tačiau dauguma lėktuvų negalėjo jų pakilti ar nusileisti.

Tačiau akivaizdu, kad pagrindinė fizinė savybė, dėl kurios lėktuvas iš karto atpažįsta jo sparnus. Tam tikru mastu atraminės konstrukcijos, apie kurias taip pat skaitysite, prideda lėktuvui būdingą išvaizdą, tačiau sparnas yra kažkaip patraukliausias; nepaisant apgaulingos pagrindinės išvaizdos, lėktuvo sparnas yra tikras inžinerijos stebuklas, taip pat būtinas šiuolaikinės civilizacijos gyvenimui.

Lėktuvo valdymui reikia ne tikpakelti(daug daugiau apie tai vėliau), bet ir vertikali, taip pat horizontali vairavimo ir stabilizavimo įranga. Tai taikoma standartiniam keleivio stiliaus lėktuvui; aišku, nėra nė vieno lėktuvo ar šiuo klausimu keleivinio reaktyvinio lėktuvo konstrukcijos. Galvokite apie fiziką, o ne apie konkrečius ingredientus.

Lėktuvo vamzdis arba korpusas vadinamasfiuzeliažas. Sparnai pritvirtinti prie fiuzeliažo maždaug per pusę jo ilgio taške. Pačių sparnų gale yra du judamų komponentų rinkiniai; vadinamos išorinės aibėseleronai, tuo tarpu ilgesnieji, vidiniai, tiesiog vadinamiatvartai. Jie keičia atitinkamai orlaivio pasisukimą ir pasipriešinimą, padeda valdyti ir lėtina lėktuvą. Sparnų antgaliai dažnai būna nedideli kilnojamisparneliai, kurie sumažina pasipriešinimą.

Lėktuvo uodegos dalys apimahorizontaliaiirvertikalūs stabilizatoriai,pirmieji orientuodamiesi imituoja mažus sparnelius ir giriasilifto atvartai, o pastarasis, įskaitant avairas,pagrindinė lėktuvo horizontaliojo kurso keitimo priemonė. Lėktuvas, turėjęs tik variklį ir sparnus, bet neturėjęs vairo, būtų kaip galingas automobilis, kurio nėra vairą, o problemoms pastebėti nereikia fiziko ar profesionalaus lenktyninio automobilio vairuotojo čia.

​Orvilis ir Wilburas Wrightasyra įskaitytas už pirmąjį sėkmingą skrydį 1903 m. Šiaurės Karolinoje, JAV. Kaip jau spėjote, jie nebuvo tik drąsuoliai kurie išmetė variklio ir kai kurių lengvų lentų sąranką ir padarė tai, kas atsitiko jų palankumas. Priešingai, jie buvo kruopštūs tyrinėtojai ir suprato, kad sparnas taps kritiniu bet kokio sėkmingo lėktuvo skraidymo mechanizmo aspektu. („Lėktuvas“ yra nuostabus, bet mielas aviacijos pasaulyje terminas.)

„Wrights“ turėjo prieigą prie vėjo tunelių duomenų iš Vokietijos, ir jie tai panaudojo sudarydami sklandytuvų sparnus, buvusius prieš jų akimirksniu garsią 1903 m. Motorizuotą versiją. Jie eksperimentavo su skirtingomis sparnų formomis ir atrado, kad tie, kurių sparnų ir sparnų pločio santykis yra artimas ir beveik 6,4–1, atrodė idealūs; kad tai beveik tobulakraštinių santykisbuvo patvirtinta šiuolaikiniais inžinerijos metodais.

Sparnas yra tam tikras orlaivio dangtelis, kuris yra skerspjūvis visam, kas domina inžinierius skysčių dinamikos srityje, pavyzdžiui, burės, sraigtai ir turbinos. Šis atvaizdavimas yra naudingas sprendžiant problemas, nes jis geriausiai parodo, kaip kyla plokštuma ir kaip tai galima moduliuoti naudojant skirtingas sparno formas ir kitas savybes.

Galbūt mokykloje ar tiesiog žiūrėdamas naujienas, jūs matėte ar girdėjote terminą „pakelti“, kalbant apie skrydį. Kas yra fizikos kėlimas? Ar keltuvas yra net išmatuojamas dydis, ar jis susietas su vienu?

Iš tikrųjų kėlimas yra jėga, kuri pagal apibrėžimą priešinasi objekto jėgaisvoris. Savo ruožtu svoris yra jėga, sukurta dėl gravitacijos poveikio objektamsmasės. Norint pasiekti pakėlimą, iš esmės reikia atsverti gravitaciją - ir gravitacija „apgaudinėja“ šiame vertikaliame virvės traukime, nes ji niekada nerimsta!

Keltuvas yra avektorinis kiekis, kaip ir visos jėgos, todėl turi ir skaliarinį komponentą (jo skaičių ar dydį), ir nurodytą kryptį (paprastai apima du matmenis, pažymėtusxiry, įžanginio lygio fizikos uždaviniuose). Vektorius nupieštas veikia per objekto slėgio centrą ir yra nukreiptas statmenai skysčio srauto krypčiai.

Pakelti reikia askystis(dujos arba dujų mišiniai, tokie kaip oras, arba skystis, pavyzdžiui, aliejus) kaip terpė. Taigi nei kietas daiktas, nei vakuumas neveikia kaip svetinga skraidanti aplinka; pirmasis iš jų yra intuityviai akivaizdus, ​​tačiau jei kada pagalvojote, ar galite nukreipti lėktuvą į kosmosą manipuliuodami jo sparnais ar uodega, atsakymas yra neigiamas; nėra jokio fizinio „daikto“, prie kurio lėktuvo dalys galėtų atsistoti.

Visi stebėjo upės ar upelio sūkurius ir sroves bei svarstė skysčių tekėjimo pobūdį. Kas atsitinka, kai upė ar upelis staiga tampa daug siauresnis, be gylio pokyčių? Dėl to upės vanduo teka pro šalį kur kas greičiau. Didesnis greitis reiškia daugiau kinetinės energijos, o kinetinės energijos padidėjimas priklauso nuo tam tikro energijos įvedimo į sistemą darbo pavidalu.

Kalbant apie skysčių dinamiką, svarbiausia tai, kad slėgis P kris greitai judančiuose tankio skysčiuoseρ, įskaitant orą. (Tankis yra masė, padalyta iš tūrio, arba m / V.) Įvairūs skysčio kinetinės energijos santykiai (1/2) ρv², jo potenciali energija ρgh (kurhyra bet koks aukščio pokytis, per kurį yra skysčio slėgio skirtumas) ir bendras slėgisPužfiksuota lygtimi, kurią išgarsino XVIII amžiaus šveicarų mokslininkasDavidas Bernoulli. Bendroji forma parašyta:

Čiagyra pagreitis dėl gravitacijos Žemės paviršiuje, kurio vertė yra 9,8 m / s². Ši lygtis taikoma nesuskaičiuojamoms situacijoms, susijusioms su vandens ir dujų srautu bei objektų judėjimu skysčiuose, pavyzdžiui, dangaus oru skriejančiais lėktuvais.

Svarstant lėktuvo sparną, paskutinįjį Bernoulli lygties terminą galima atsisakyti, nes sparnas traktuojamas kaip vienodo aukščio:

Taip pat turėtumėte žinoti apie tęstinumo lygtį, kuri susieja slėgį su skerspjūvio sparnų plotu:

Sujungus šias lygtis, parodoma, kaip kyla kėlimo jėga. Kritiškai vertinant, slėgio skirtumas tarp sparno viršaus ir apatinės dalies yra skirtingų orlaivio dangos pusių skirtingų formų rezultatas. Orui virš sparno leidžiama judėti greičiau nei orui po juo, todėl iš viršaus atsiranda tam tikras „čiulpimo slėgis“, kuris priešinasi lėktuvo svoriui.

Pats lėktuvo judėjimas į priekį, žinoma, sukuria oro judėjimą; lėktuvo horizontalų greitį sukuria jo reaktyvinių variklių trauka prieš orą, o priešinga jėga, nukreipta prieš plaukiojančią priemonę šia kryptimi, vadinamavilkite​.

• Taigi lėktuvo jėgų aukštyn, žemyn, pirmyn ir atgal santrauka ir jos sparnai, žiūrint iš vienos pusės, yrapakelti​, ​svoris​, ​traukairvilkite​.