Воздушному транспорту пришлось претерпеть множество изменений, прежде чем он обрел современный вид. Для каждой задачи теперь есть свои модели самолетов. Одни возят пассажиров, другие транспортируют грузы, третьи участвуют в специальных военных миссиях или спортивных состязаниях. Каждая разновидность самолета вызывает удивление. Но особенно – их возможность летать в перевернутом положении и совершать различные маневры.
Принцип полета
Чтобы успешно взлететь, самолет должен набрать достаточную скорость. Например, большие пассажирские «боинги» перед взлетом разгоняются до 270 км/час. Секрет полета сосредоточен в конструкции крыла. Увидеть форму можно, если условно отпилить крыло. Особенность его профиля обеспечивает подъемную силу самолета. Авиационная терминология не предусматривает использование понятия «крылья». В узкой литературе используется термин крыло, который состоит из левой и правой консоли.
Профиль имеет ассиметричный вид, поскольку верхняя его часть отличается большей площадью. Также нижняя и верхняя поверхности имеют различные формы. Когда самолет находится в полете, воздух движется ему навстречу. Таким образом, он проходит вдоль верхней части крыла быстрее по сравнению с нижней поверхностью. Здесь применим закон Бернулли: чем выше скорость жидкости или газа, тем ниже показатель давления. Получается, что вверху крыла образуется менее высокое давление, чем внизу, соответственно, оно стремится подняться вверх. Так воздушный транспорт преодолевает силу притяжения и поднимается в воздух, несмотря на значительный вес.
Однако закон Бернулли – это не единственный фактор, от которого зависит подъемная сила. Например, самолеты, на которых выполняются фигуры пилотажа либо маневры для атаки противника, когда речь идет о военных самолетах. У них совсем другая, симметричная конструкция крыла. Однако это не мешает взлету, благодаря наличию положительного угла.
Принцип взлета
Что это такое? Проще понять принцип взлета на простом примере. Если человек, сидящий внутри движущегося на достаточно большой скорости автомобиля, выставит руку в окно с небольшим наклоном ладони, то сможет ощутить этот эффект на себе. Дело в том, что рука начнет заметно подниматься вверх. Так же происходит и во время полета: если пилот направит самолет вверх, то воздушное давление повысится. За счет этого транспорт начнет набирать высоту, независимо от своего веса.
При этом для успешного полета необходимо соблюдать одно условие – воздушные потоки должны равномерно окружать крыло самолета. У этого явления имеется свой термин – ламинарное обтекание. Если происходит нарушение угла подъема, правильные потоки воздуха исчезают, точнее, они становятся вихрями. В таких условиях самолет моментально теряет подъемную силу, и именно это явление считается частой причиной авиакатастроф.
Интересный факт: каждая модель самолета имеет собственный показатель подъемной силы. Он зависит от площади крыла, на которой образуется подъемная сила. Чем больше площадь, тем выше и этот показатель. Например, размах крыла «боинга» – 68,5 м. Самолет может взлететь при весе 442 тонны (учитывая его собственный вес и багаж, топливо, прочие компоненты). Крыло воздушного судна Евростар СЛ имеет размах 8,15 м. При этом его взлетный вес составляет 470 кг.
Секрет полета вверх ногами
Казалось бы, согласно теории образования подъемной силы, воздушное судно не может летать в перевернутом положении. Теоретически развернутые крылья будут давать отрицательную подъемную силу и ускорять падение самолета. Но, оказывается, что существует вектор тяги, которым можно управлять. Также в конструкции предусмотрены закрылки, элероны. Таким образом, крыло служит лишь вспомогательным фактором полета.
Главное – создать правильный угол между плоскостью крыла, а также направлением полета транспортного средства. Когда самолет набирает скорость, воздушный поток под крыльями становится плотнее, в нем повышается давление. В то же время, над плоскостью крыльев уровень давления падает – образуется тяга. Правильный угол также называется углом атаки.
Оба крыла специально располагаются в конструкции самолета таким образом, чтобы они были слегка повернуты вперед. Если попытаться повернуть такой самолет во время полета вверх ногами, он начнет быстро падать вниз. Однако правильный (положительный) угол атаки позволит удержать его на прежней высоте. Для этого пилоту требуется направить нос конструкции вверх, чтобы он «смотрел» в небо.
Крупные пассажирские лайнеры с подобной задачей не справятся из-за своей тяжести, а также недостаточной прочности. Легко могут передвигаться в обычном и перевернутом положении самолеты спортивного типа. Как раз для таких маневров они оснащаются симметричными крыльями. При этом имеет значение их расположение – параллельно по отношению к оси корпуса. Когда самолет идет на взлет, его передняя часть всегда задирается выше к небу, чем у пассажирских лайнеров.
В обычном положении самолет набирает высоту, потому что над крылом образуется низкое давление воздуха, а под ним – высокое. Это обусловлено ассиметричной формой крыла и особенностями его расположения. Также необходимо соблюдать положительный угол атаки. Это угол, который образуется между направлением движения самолета и поверхностью крыла. Летать вверх ногами могут самолеты, которые, благодаря своей конструкции, способны менять данный угол.