Uçak Kanadı Nasıl Çalışır?

Uçak, 20. yüzyılın en hayat değiştiren icadı olabilir veya olmayabilir; Antibiyotik ilaçları, bilgisayar işlemcisi ve kablosuz küresel iletişim teknolojisinin ortaya çıkışı da dahil olmak üzere diğer her türlü yenilik için açıkça argümanlar yapılabilir. Yine de bu icatlardan çok azı, uçakta olduğu gibi hem görsel ihtişamı hem de doğuştan gelen cesaret ve keşif ruhunu taşır.

Tipik bir uçağın büyük kısmı, diğer büyük ölçekli yolcu araçlarından büyük ölçüde ayırt edilemez; yolcuların, sorumlu kişilerin ve taşınan diğer eşyaların oturduğu tüp benzeri bir bölmeden oluşur. Ayrıca çoğu uçağın tekerlekleri vardır; Çoğu gözlemci onları birincil bir özellik olarak görmezdi, ancak çoğu uçak onlarsız inemez veya inemezdi.

Bununla birlikte, bir uçağın kanatlarını hemen ayırt etmesini sağlayan ana fiziksel özellik açıktır. Bir dereceye kadar, hakkında okuyacağınız destek yapıları da bir uçağın karakteristik görünümüne katkıda bulunur, ancak kanat bir şekilde en çekici olanıdır; Aldatıcı derecede basit görünümüne rağmen, uçak kanadı gerçek bir mühendislik harikasıdır ve modern uygarlıkta yaşam için vazgeçilmezdir.

Uçak kontrolü sadeceasansör(ileride çok daha fazlası) değil, aynı zamanda dikey ve yatay yönlendirme ve dengeleme ekipmanı. Aşağıdakiler standart bir yolcu tipi uçak için geçerlidir; açıkçası, bir uçak tasarımı ya da bu nedenle bir yolcu jet uçağı yoktur. Belirli bileşenleri değil, fiziği düşünün.

Bir uçağın tüpüne veya gövdesine denir.gövde. Kanatlar, gövdenin uzunluğunun yaklaşık yarısında bir noktada gövdeye bağlanır. Kanatların arkasında iki takım hareketli bileşen bulunur; dış küme denirkanatçıklar, daha uzun, iç olanlar basitçe denirkanatlar. Bunlar sırasıyla uçağın yuvarlanmasını ve sürüklenmesini değiştirerek uçağın yönlendirilmesine ve yavaşlatılmasına yardımcı olur. Kanat uçları genellikle küçük hareketlikanatçıklarsürüklemeyi azaltır.

Bir uçağın kuyruk kısımları şunları içerir:yatayvedikey stabilizatörler,oryantasyon ve övünmede küçük kanatları taklit eden eskiasansör kanatlarıve ikincisi dahil birdümen,uçağın yatay rotasını değiştirmenin birincil yolu. Sadece motoru ve kanatları olan ama dümeni olmayan bir uçak, hiçbir özelliği olmayan güçlü bir arabaya benzerdi. direksiyon simidi ve sorunları tespit etmek için bir fizikçi veya profesyonel bir yarış arabası sürücüsü gerekmiyor İşte.

​Orville ve Wilbur Wright1903'te Kuzey Carolina, ABD'de ilk başarılı uçuşu yapmalarıyla tanınırlar. bir motordan ve bazı hafif kalaslardan hızlı bir mekanizmayı bir araya getiren ve onu bir araya getiren, iyilik. Aksine, titiz araştırmacılardı ve kanadın herhangi bir başarılı uçak uçuş mekanizmasının kritik yönü olarak hizmet edeceğini anladılar. ("Uçak", havacılık dünyasında tuhaf ama sevimli bir terimdir.)

Wright'ların Almanya'dan gelen rüzgar tüneli verilerine erişimi vardı ve bunu, anında ünlü 1903 motorlu versiyonlarından önce gelen planörler için kanat formülasyonunda kullandılar. Farklı kanat şekillerini denediler ve kanat açıklığı-kanat genişliği oranları yakın ve 6,4'e 1'e yakın olanların ideal göründüğünü keşfettiler; bu neredeyse mükemmelen boy oranımodern mühendislik yöntemleriyle doğrulanmıştır.

Kanat, akışkanlar dinamiği alanındaki mühendislerin ilgisini çeken yelkenler, pervaneler ve türbinler gibi herhangi bir şeyin kesiti olan bir tür kanat profilidir. Bu gösterim, bir uçağın nasıl yükseldiğinin ve bunun farklı kanat şekilleri ve diğer özellikler aracılığıyla nasıl modüle edilebileceğinin en iyi görsel temsilini sunduğu için problemlerin çözümünde yardımcı olur.

Belki okulda ya da sadece haberleri izleyerek uçuşla ilgili olarak "asansör" terimini görmüş ya da duymuşsunuzdur. Fizikte kaldırma nedir? Kaldırma ölçülebilir bir miktar mı, yoksa bire mi eşleniyor?

Kaldırma aslında bir kuvvettir, tanımı gereği bir cismin hareketine karşı olan bir kuvvettir.ağırlık. Ağırlık ise yerçekiminin cisimler üzerindeki etkilerinin bir sonucu olarak üretilen kuvvettir.kitle. Kaldırmayı başarmak, esasen yerçekimine karşı koymaktır - ve yerçekimi bu dikey halat çekme oyununda "hile yapar", çünkü asla durmaz!

Asansör birvektör miktarı, tüm kuvvetler gibi ve bu nedenle hem skaler bir bileşene (sayısı veya büyüklüğü) hem de belirli bir yöne (genellikle etiketli iki boyut dahil) sahiptir.xvey, giriş seviyesi fizik problemlerinde). Çizilen vektör, nesnenin basınç merkezinden geçer ve sıvı akış yönüne dik olarak yönlendirilir.

Asansör gerektirirsıvı(bir gaz veya hava gibi gazların karışımı veya yağ gibi bir sıvı) ortam olarak. Bu nedenle, ne katı bir nesne ne de bir boşluk, misafirperver bir uçuş ortamı işlevi görmez; bunlardan ilki sezgisel olarak açıktır, ancak uzayda bir uçağı kanatlarını veya kuyruğunu kullanarak yönlendirip yönlendiremeyeceğinizi merak ettiyseniz, cevap hayır; uçak parçalarının iteceği fiziksel bir "malzeme" yoktur.

Herkes bir nehir veya derenin girdaplarını ve akıntılarını izlemiş ve sıvı akışının doğasını düşünmüştür. Bir nehir veya dere birdenbire derinliğinde bir değişiklik olmaksızın çok daha daraldığında ne olur? Sonuç olarak nehir suyu çok daha hızlı akar. Daha yüksek hızlar, daha fazla kinetik enerji anlamına gelir ve kinetik enerjideki artışlar, sisteme iş şeklinde bir miktar enerji girişine dayanır.

Akışkan dinamiği ile ilgili kilit nokta, yoğunluğu hızlı hareket eden akışkanlarda P basıncının düşeceğidir.ρ, hava dahil. (Yoğunluk, kütle bölü hacim veya m/V'dir.) Bir akışkanın kinetik enerjisi (1/2)ρv arasındaki çeşitli ilişkiler², potansiyel enerjisi ρgh (buradahüzerinde bir sıvı basınç farkının olduğu yükseklikteki herhangi bir değişiklik) ve toplam basınçtır.P18. yüzyıl İsviçreli bilim adamı tarafından ünlü hale getirilen denklem tarafından yakalanırDavid Bernoulli. Genel form yazılır:

Burayag9,8 m/s değerindeki Dünya yüzeyindeki yerçekimi ivmesidir.². Bu denklem, gökyüzünün havasında hızla ilerleyen uçaklar gibi, su ve gazların akışını ve sıvıların içindeki nesnelerin hareketini içeren sayısız durum için geçerlidir.

Uçak kanadı düşünüldüğünde, kanat tek tip bir yükseklikte olduğu için Bernoulli denklemindeki son terim atlanabilir:

Ayrıca, basıncı enine kesit kanat alanıyla ilişkilendiren süreklilik denkleminin de farkında olmalısınız:

Bu denklemlerin birleştirilmesi, kaldırma kuvvetinin nasıl üretildiğini gösterir. Kritik olarak, kanadın üst kısmı ile alt tarafı arasındaki basınç farkı, kanat profilinin ilgili yanlarının farklı şekillerinin sonucudur. Kanadın üstündeki havanın alttaki havadan daha hızlı hareket etmesine izin verilir, bu da yukarıdan uçağın ağırlığına karşı gelen bir tür "emme basıncı" ile sonuçlanır.

Havanın hareketini yaratan, elbette, uçağın kendisinin ileri hareketidir; uçağın yatay hızı, jet motorlarının havaya karşı itişi tarafından oluşturulur ve sonuçta uçağa bu yönde uygulanan karşıt kuvvete denir.sürüklemek​.

• Böylece bir uçağa ve kanatlarına bir taraftan bakıldığında yukarı, aşağı, ileri ve geri kuvvetlerin bir özeti şu şekildedir:asansör​, ​ağırlık​, ​itmevesürüklemek​.