Як працює крило літака?

Літак може бути, а може і не бути найбільш винахідливим винаходом 20 століття; можна відверто аргументувати всілякі інші нововведення, включаючи антибіотики, комп'ютерний процесор та появу бездротових глобальних технологій зв'язку. І все ж небагато з цих винаходів, якщо такі є, несуть як візуальну велич, так і вроджений людський дух сміливості та досліджень, як і літак.

Основна маса типового літака здебільшого не відрізняється від інших великомасштабних пасажирських транспортних засобів; вона складається з трубчастого відсіку, в якому сидять пасажири, відповідальні люди та інші речі, що перевозяться. Крім того, більшість літаків мають колеса; більшість спостерігачів не хотіли б розмістити їх як основну характеристику, але більшість літаків не могли злетіти або приземлитися без них.

Очевидно, однак, головна фізична особливість, яка робить літак відразу ж ідентифікує крила. Певною мірою несучі конструкції, про які ви також прочитаєте, додають характерному зовнішньому вигляду літака, але крило якось найбільш привабливе; незважаючи на оманливий базовий вигляд, крило літака є справжнім дивом техніки, а також необхідним для життя в сучасній цивілізації.

Керування літаком вимагає не тількипідняти(набагато більше про це пізніше), але також вертикальне, а також горизонтальне рульове та стабілізуюче обладнання. Далі стосується стандартного літака пасажирського типу; Зрозуміло, що жодної конструкції літака або пасажирського реактивного літака не існує. Подумайте про фізику, а не про конкретні інгредієнти.

Трубка або корпус літака називаєтьсяфюзеляж. Крила прикріплені до фюзеляжу приблизно на половині його довжини. Самі крила мають на спині два набори рухомих компонентів; зовнішній набір називаютьсяелерони, тоді як довші, внутрішні називаються простозакрилки. Вони змінюють крен і опір літака відповідно, сприяючи рульовому керуванню та уповільненню літака. Наконечники крил часто мають невеликі рухомікрилатки, які зменшують опір.

Хвостові частини літака включаютьгоризонтальнийівертикальні стабілізатори,колишній імітував крихітні крила в орієнтації та хвастощізаслінки ліфта, і останній, включаючи aкермо,основний засіб літака для зміни горизонтального курсу. Літак, який мав лише двигун і крила, але не мав керма, був би таким, як потужний автомобіль без кермо, і фізику чи професійному водію гоночного автомобіля не потрібно помічати проблеми тут.

​Орвілл та Уілбур Райтприписують перший успішний політ у 1903 р. у Північній Кароліні, США. Як ти, напевно, припустив, вони були не простими сміливцями які зібрали з мотора і декілька легких дощок штукатурку, яку вони випадково спрацювали у своїх прихильність. Навпаки, вони були прискіпливими дослідниками, і вони розуміли, що крило буде критичним аспектом будь-якого успішного літального механізму польоту. ("Літак" - це дивний, але привабливий термін в авіаційному світі.)

Райти мали доступ до даних аеродинамічної труби з Німеччини, і вони використовували це у формулюванні крил для планеристів, що передували їхній миттєво відомій моторизованій версії 1903 року. Вони експериментували з різними формами крил і виявили, що ті, що мають співвідношення розмаху крил і ширини крила в безпосередній близькості і близько 6,4 до 1, здаються ідеальними; що це майже ідеальноспіввідношення сторінпідтверджується сучасними інженерними методами.

Крило - це свого роду аеродинамічний профіль, який є перерізом будь-чого, що цікавить інженерів в області динаміки рідини, таких як вітрила, гвинти та турбіни. Це подання є корисним для вирішення проблем, оскільки воно пропонує найкраще візуальне зображення того, як піднімається літак і як це можна модулювати за допомогою різних форм крил та інших особливостей.

Можливо, у школі чи просто переглядаючи новини, ви бачили або чули термін "підйом" стосовно польоту. Що таке підйом у фізиці? Чи є підйомник навіть вимірюваною величиною, чи він відображається на одному?

Насправді підйом - це сила, яка за визначенням протистоїть об’єктувага. Вага в свою чергу - це сила, що утворюється в результаті впливу сили тяжіння на предмети, що маютьмаси. Щоб досягти підйому, це по суті протидіяти гравітації - і гравітація "обманює" у цьому вертикальному перетягуванні каната, бо воно ніколи не відпочиває!

Підйом - цевекторна кількість, як і всі сили, і, отже, має як скалярну складову (її кількість або величину), так і заданий напрямок (як правило, включаючи два виміри, позначеніхір, у вступних фізичних завданнях). Накреслений вектор діє через центр тиску на об'єкт і спрямований перпендикулярно напрямку потоку рідини.

Підйом вимагаєрідина(газ або суміш газів, таких як повітря, або рідина, наприклад нафта) як середовище. Таким чином, ні твердий предмет, ні вакуум не служать гостинним повітряним середовищем; перший з них інтуїтивно очевидний, але якщо ви коли-небудь задавались питанням, чи можете ви керувати літаком у космічному просторі, маніпулюючи його крилами або хвостом, відповідь - ні; немає фізичного "матеріалу" для частин літака, на які можна натиснути.

Кожен спостерігав за вихорами та течіями річки чи потоку і міркував над природою потоку рідини. Що трапляється, коли річка чи потік раптом стають значно вужчими, без змін глибини? В результаті річкова вода протікає набагато швидше. Більш високі швидкості означають більше кінетичної енергії, а збільшення кінетичної енергії покладається на деяке введення енергії в систему у вигляді роботи.

Що стосується динаміки рідини, то ключовим моментом є те, що тиск Р падатиме в швидко рухаються рідинах щільностіρ, включаючи повітря. (Густина - це маса, поділена на об’єм, або м / об.) Різні співвідношення між кінетичною енергією рідини (1/2) ρv², його потенційна енергія ρgh (деh- будь-яка зміна висоти, при якій існує різниця тиску рідини) та загального тискуPзахоплюється рівнянням, прославленим швейцарським ученим 18 століттяДевід Бернуллі. Записана загальна форма:

Осьg- це прискорення завдяки силі тяжіння на поверхні Землі, яка має значення 9,8 м / с². Це рівняння застосовується до незліченних ситуацій, пов’язаних з потоком води та газів та переміщенням об’єктів у рідинах, таких як літаки, що проносяться крізь повітряне небо.

Розглядаючи крило літака, останній член у рівнянні Бернуллі може бути відкинутий, оскільки крило розглядається як рівномірне по висоті:

Ви також повинні знати рівняння безперервності, яке пов’язує тиск із площею крила перерізу:

Поєднання цих рівнянь показує, як виробляється сила підйому. Критично важливо, що перепад тиску між верхньою частиною крила та нижньою частиною є результатом різної форми відповідних сторін аеродинамічного профілю. Повітря над крилом дозволяється рухатися швидше, ніж повітря знизу, що призводить до свого роду "всмоктувального тиску" зверху, який протистоїть вазі літака.

Рух літака вперед, звичайно, є тим, що створює рух повітря; горизонтальна швидкість літака створюється за рахунок тяги його реактивних двигунів до повітря, а результуюча протилежна сила, що діє на корабель у цьому напрямку, називаєтьсяперетягування​.

• Таким чином, підсумок сил, що рухаються вгору, вниз, вперед і назад на літаку та його крилах, як це видно з одного боку, єпідняти​, ​вага​, ​тягаіперетягування​.