Авион може, али не мора бити изум који је највише променио живот 20. века; јасно се могу изнети аргументи за све друге иновације, укључујући антибиотске лекове, рачунарски процесор и појаву бежичне глобалне комуникационе технологије. Ипак, мало који од ових проналазака носи визуелну величину и урођени људски дух смелости и истраживања, као и авион.
Главнина типичног авиона у великој мери се не разликује од осталих путничких возила великих размера; састоји се од цевастог одељења у којем седе путници, одговорни људи и други превожени предмети. Такође, већина авиона има точкове; већина посматрача их не би поставила као примарно обележје, али већина авиона не би могла да полети или слети без њих.
Јасно је, међутим, да је главна физичка карактеристика која чини авион одмах препознатљивим својим крилима. До неке мере, носеће конструкције о којима ћете такође читати додају карактеристичан изглед авиона, али крило је некако најубедљивије; упркос свом варљиво основном изгледу, крило авиона је право чудо технике, као и неопходно за живот модерне цивилизације.
Аеродинамички активни делови авиона
Контрола авиона захтева не самолифт(о томе много више касније), али и вертикална, као и хоризонтална опрема за управљање и стабилизацију. Следеће се односи на стандардни авион у путничком стилу; јасно је да не постоји ниједан дизајн авиона или, у том смислу, путничког авиона. Мислите на физику, а не на специфичне састојке.
Цев или тело авиона назива сетруп авиона. Крила су причвршћена за труп на тачки отприлике на пола његове дужине. Сама крила имају два сета покретних компонената на полеђини; спољашњи скуп се зовукрилци, док се дужи, унутрашњи једноставно називајуклапне. Они мењају котрљање и отпор ваздухоплова, помажући у управљању и успоравању авиона. Врхови крила често имају мале покретнекрила, који смањују отпор.
Репни делови авиона укључујухоризонталниивертикални стабилизатори,бивши опонашајући сићушна крила у оријентацији и хвалисањеклапне лифта, а ово друго укључује икормило,примарно средство авиона за промену хоризонталног курса. Авион који је имао само мотор и крила, али није имао кормило, био би попут моћног аутомобила без управљач, а није потребан физичар или професионални возач тркачких аутомобила да би уочио проблеме овде.
Историја крила авиона
Орвилле и Вилбур Вригхтзаслужни су за први успешан лет, 1903. у Северној Каролини, САД. Као што сте можда претпоставили, они нису били пуки дрзници који су заједно са мотором и неколико лаганих дасака бацили опрему за шамарање и покушали, она која је случајно успела у њиховом наклоност. Напротив, били су педантни истраживачи и схватили су да ће крило служити као критични аспект сваког успешног механизма летења авиона. („Авион“ је необичан, али допадљив појам у ваздухопловном свету.)
Вригхтови су имали приступ подацима из тунела из Немачке и то су користили у формулацији крила за једрилице које су претходиле њиховој тренутно познатој моторизованој верзији из 1903. године. Експериментисали су са различитим облицима крила и открили да они са односом распона крила и ширине крила у блиском опсегу и близу 6,4 према 1 изгледају идеално; да је ово готово савршенооднос ширине и висинепотврђена је савременим инжењерским методама.
Крило је врста ваздушног крила, које је пресек свега што занима инжењере у области динамике флуида, попут једра, пропелера и турбина. Ова представа је корисна у решавању проблема јер нуди најбољи визуелни приказ како се авион подиже и како се то може модулисати кроз различите облике крила и друге карактеристике.
Основне чињенице о аеродинамици
Можда сте у школи или само гледајући вести видели или чули појам „подизање“ у односу на лет. Шта је лифт у физици? Да ли је лифт уопште мерљива количина, или се мапира на једну?
Подизање је заправо сила која се по дефиницији супротставља објектиматежина. Тежина је пак сила која настаје као резултат утицаја гравитације на предмете самиса. Постићи подизање значи суштински се супротставити гравитацији - и гравитација „вара“ у овом вертикалном потезању конопа, јер никада не мирује!
Лифт је авектоска величина, као и све силе, и стога има и скаларну компоненту (њен број или величину) и одређени правац (обично укључујући две димензије, означенеИксиг., у уводним проблемима из физике). Извучени вектор делује кроз средиште притиска објекта и усмерен је окомито на смер протока течности.
За подизање је потребан атечност(гас или смеша гасова, попут ваздуха, или течност, као што је уље) као медијум. Стога ни чврсти предмет ни вакуум не служе као гостољубиво летеће окружење; први од њих је интуитивно очигледан, али ако сте се икада запитали да ли бисте могли управљати авионом у свемиру манипулишући његовим крилима или репом, одговор је не; не постоје физичке „ствари“ на које би се делови авиона могли погурати.
Берноуллијева једначина
Сви су посматрали вртлоге и струје реке или потока и размишљали о природи протока течности. Шта се догађа када река или поток изненада постану уски, без промене дубине? Као резултат тога, речна вода тече далеко брже. Веће брзине значе више кинетичке енергије, а пораст кинетичке енергије ослања се на неки унос енергије у систем у облику рада.
Што се тиче динамике флуида, кључна ствар је да ће притисак П пасти у флуидима са густином који се брзо крећуρ, укључујући ваздух. (Густина је маса подељена са запремином или м / В.) Различити односи између кинетичке енергије течности (1/2) ρв2, његова потенцијална енергија ρгх (гдехје свака промена висине преко које постоји разлика притиска флуида) и укупног притискаП.је заробљена једначином коју је прославио швајцарски научник из 18. векаДавид Берноулли. Општи образац је написан:
П + \ фрац {1} {2} \ рхо в ^ 2 + \ рхо гх = константа
Евогје убрзање услед гравитације на површини Земље, која има вредност 9,8 м / с2. Ова једначина се примењује на безброј ситуација које укључују проток воде и гасова и кретање предмета у течностима, као што су авиони који зипују кроз ваздух неба.
Физика лета авиона
При разматрању крила авиона, последњи члан у Берноуллијевој једначини може да се избаци јер се крило третира као да је на једнакој висини:
П + \ фрац {1} {2} \ рхо в ^ 2 = константа
Такође бисте требали бити свесни једначине континуитета, која односи притисак на површину крила пресека:
\ рхо Ав = константа
Комбиновање ових једначина показује како настаје сила подизања. Разлика притиска између врха крила и доње стране пресудно је резултат различитих облика одговарајућих страница профила. Ваздух изнад крила сме да се креће брже од ваздуха испод, што резултира својеврсним „притиском усисавања“ одозго који се супротставља тежини авиона.
Кретање самог авиона унапред, наравно, је оно што ствара кретање ваздуха; хоризонталну брзину авиона ствара потисак његових млазних мотора у ваздух, а резултујућа супротстављена сила која делује на летјелицу у овом правцу назива севуци.
- Тако је резиме сила нагоре, надоле, напред и назад у авиону и његовим крилима гледано са једне странелифт, тежина, потисакивуци.