Ako funguje krídlo lietadla?

Lietadlo môže alebo nemusí byť tým najdôležitejším vynálezom 20. storočia; Je zrejmé, že je možné argumentovať za všetky ďalšie inovácie vrátane antibiotík, počítačového procesora a nástupu bezdrôtovej globálnej komunikačnej technológie. Napriek tomu niektoré z týchto vynálezov, ak existujú, nesú vizuálnu majestátnosť a vrodeného ľudského ducha odvážnosti a skúmania rovnako ako lietadlo.

Prevažná časť typického lietadla je do značnej miery na nerozoznanie od iných veľkých osobných vozidiel; Pozostáva z tubulárneho priestoru, v ktorom sedia cestujúci, zodpovedné osoby a ďalšie prepravované predmety. Väčšina lietadiel má tiež kolesá; väčšina pozorovateľov by ich nestanovila ako primárnu vlastnosť, ale väčšina lietadiel by bez nich nemohla vzlietnuť alebo pristáť.

Je však zrejmé, že hlavná fyzická vlastnosť, vďaka ktorej je lietadlo okamžite identifikovateľné podľa krídel. Nosné konštrukcie, o ktorých si tiež prečítate, do istej miery prispievajú k charakteristickému vzhľadu lietadla, ale krídlo je akosi najpútavejšie; napriek svojmu klamne základnému vzhľadu je krídlo lietadla skutočným zázrakom inžinierstva a je nevyhnutné pre život v modernej civilizácii.

Ovládanie lietadla vyžaduje nielenvýťah(oveľa viac o tom neskôr), ale aj vertikálne a horizontálne riadiace a stabilizačné zariadenie. Pre štandardný letún typu pre cestujúcich platí nasledujúce: zjavne neexistuje žiadna konštrukcia lietadla, ani nato osobné prúdové lietadlo. Myslite na fyziku, nie na konkrétne zložky.

Rúrka alebo telo lietadla sa nazývatrup. Krídla sú pripevnené k trupu v bode približne v polovici jeho dĺžky. Samotné krídla majú na zadnej strane dve sady pohyblivých komponentov; vonkajšia sada sa volákrídelká, zatiaľ čo tie dlhšie, vnútorné, sa jednoducho nazývajúklapky. Tieto zmeny menia nakláňanie a odpor lietadla, napomáhajú riadeniu a spomaľujú lietadlo. Konce krídel sú často malé pohyblivékrídelká, ktoré znižujú odpor.

Koncové časti roviny zahŕňajúhorizontálneavertikálne stabilizátory,bývalý napodobňujúci drobné krídla v orientácii a vychvaľujúci saklapky výťahu, a druhý vrátane akormidlo,hlavné prostriedky letúna na zmenu vodorovného smeru. Lietadlo, ktoré malo iba motor a krídla, ale nemalo kormidlo, by bolo ako silné auto bez č volant a zistenie problémov nevyžaduje fyzika ani profesionálneho vodiča závodného automobilu tu.

​Orville a Wilbur Wrightsa im pripisuje prvý úspešný let, v roku 1903 v Severnej Karolíne v USA. Ako ste pravdepodobne predpokladali, neboli to len odvážlivci ktorí zhodili facku z motora a niekoľkých ľahkých fošní a vyskúšali ju, ktorá náhodou fungovala v ich láskavosť. Naopak, boli to dôkladní výskumníci a pochopili, že krídlo bude slúžiť ako kritický aspekt každého úspešného mechanizmu lietania lietadlom. („Lietadlo“ je v leteckom svete kuriózny, ale roztomilý výraz.)

Wrightsovci mali prístup k údajom z aerodynamického tunela z Nemecka a použili ich pri formovaní krídel pre klzáky, ktoré predchádzali ich okamžite slávnej motorizovanej verzii z roku 1903. Experimentovali s rôznymi tvarmi krídel a zistili, že tie s pomerom rozpätia krídla k šírke krídla v blízkom rozsahu a blízko 6,4: 1 sa javia ako ideálne; že je to takmer dokonalépomer stránbola potvrdená modernými inžinierskymi metódami.

Krídlo je druh profilu krídla, ktorý predstavuje prierez všetkého zaujímavého pre inžinierov v oblasti dynamiky tekutín, ako sú plachty, vrtule a turbíny. Toto znázornenie je užitočné pri riešení problémov, pretože ponúka najlepšie vizuálne znázornenie toho, ako lietadlo stúpa a ako je možné ho modulovať pomocou rôznych tvarov krídel a ďalších funkcií.

Možno v škole alebo iba sledovaním správ ste videli alebo počuli výraz „zdvihnúť“ vo vzťahu k letu. Čo je výťah vo fyzike? Je zdvih dokonca merateľné množstvo alebo sa mapuje na jednu?

Výťah je v skutočnosti sila, ktorá je podľa definície proti objektuváha. Hmotnosť je zase sila vyprodukovaná v dôsledku účinkov gravitácie na predmety somša. Dosiahnutie zdvihu znamená v podstate pôsobiť proti gravitácii - a gravitácia „podvádza“ v tomto vertikálnom preťahovaní lanom, pretože nikdy nespočíva!

Výťah je avektorové množstvo, ako všetky sily, a má teda skalárnu zložku (jej počet alebo veľkosť) a určený smer (zvyčajne vrátane dvoch dimenzií, označenýXar, v úlohách fyziky úvodnej úrovne). Vektor je nakreslený pôsobením stredom tlaku objektu a je smerovaný kolmo na smer prúdenia tekutiny.

Výťah vyžaduje atekutina(plyn alebo zmes plynov, napríklad vzduch, alebo kvapalina, napríklad olej) ako médium. Pevný predmet ani vákuum teda neslúžia ako pohostinné lietajúce prostredie; prvý z nich je intuitívne zrejmý, ale ak ste niekedy premýšľali, či by ste mohli riadiť lietadlo vo vesmíre manipuláciou s jeho krídlami alebo chvostom, odpoveď je nie; neexistujú žiadne fyzické „veci“, na ktoré by sa mohli časti lietadla tlačiť.

Každý sledoval víry a prúdy rieky alebo potoka a uvažoval nad povahou prúdenia tekutín. Čo sa stane, keď sa rieka alebo potok náhle zúžia bez zmeny hĺbky? Vďaka tomu voda v rieke preteká oveľa rýchlejšie. Vyššie rýchlosti znamenajú viac kinetickej energie a zvýšenie kinetickej energie závisí od určitého vstupu energie do systému vo forme práce.

Pokiaľ ide o dynamiku tekutín, kľúčovým bodom je, že tlak P poklesne v rýchlo sa pohybujúcich tekutinách s hustotouρ, vrátane vzduchu. (Hustota je hmotnosť delená objemom alebo m / V.) Rôzne vzťahy medzi kinetickou energiou kvapaliny (1/2) ρv², jeho potenciálna energia ρgh (kdehje akákoľvek zmena výšky, nad ktorou existuje rozdiel tlaku kvapaliny) a celkového tlakuPje zachytený rovnicou, ktorú preslávil švajčiarsky vedec z 18. storočiaDavid Bernoulli. Všeobecná forma je napísaná:

Tugje zrýchlenie v dôsledku gravitácie na povrchu Zeme, ktorá má hodnotu 9,8 m / s². Táto rovnica platí pre nespočetné množstvo situácií, ktoré zahŕňajú prúdenie vody a plynov a pohyb objektov v tekutinách, ako sú napríklad lietadlá zipsujúce sa vzduchom z oblohy.

Pri uvažovaní o krídle lietadla možno posledný výraz v Bernoulliho rovnici vypustiť, pretože krídlo je považované za jednotné vo výške:

Mali by ste tiež vedieť o rovnici spojitosti, ktorá súvisí s tlakom na plochu prierezu krídla:

Kombinácia týchto rovníc ukazuje, ako sa vytvára sila na zdvihnutie. Kriticky je tlakový rozdiel medzi hornou časťou krídla a spodnou stranou výsledkom rôznych tvarov príslušných strán profilu krídla. Vzduch nad krídlom sa môže pohybovať rýchlejšie ako vzduch pod ním, čo má za následok akýsi „sací tlak“ zhora, ktorý je v rozpore s hmotnosťou lietadla.

Samotný pohyb roviny vpred je samozrejme to, čo vytvára pohyb vzduchu; horizontálna rýchlosť lietadla je vytvorená nárazom jeho prúdových motorov proti vzduchu a výsledná protichodná sila vyvíjaná na plavidlo v tomto smere sa nazývaťahať​.

• Súhrn síl smerom nahor, nadol, dopredu a dozadu na letún a jeho krídla pri pohľade z jednej strany je tedavýťah​, ​váha​, ​ťahaťahať​.