Техника

Техника

наука

Воздухоплавание и авиация


КАК И ПОЧЕМУ ОНИ ЛЕТАЮТ?

Если кому-нибудь из вас приходилось стрелять в тире из винтовки, то вы знаете, что обозначает термин «отдача». Для остальных поясню. Вы, наверно, не раз видели, как ныряльщик, прыгая в воду с лодки, отталкивает ее в противоположном направлении. По такому же, но более сложному принципу летает ракета, а упрощенный вариант этого процесса как раз и представляет собой выстрел из винтовки. Пуля, вылетая из дула, отталкивает винтовку назад. Так как масса пули неизмеримо мала по сравнению с массой вашего тела, вы не отлетаете в противоположную сторону, подобно описанной выше лодке или ракете, а лишь ощущаете небольшой толчок приклада в плечо. Длится он очень короткое время, примерно несколько тысячных долей секунды. Но если бы мы стреляли из пулемета, то силу отдачи ощущали бы постоянно, до тех пор, пока пули вылетают из ствола.

Полет Лилиенталя на планере собственной конструкции. Подобные аппараты без мотора, но с крыльями, размах которых может достигать десятков метров, используют энергию восходящих потоков теплого воздуха для набора высоты и парения. Современные планеры способны пролететь до 1 500 км и подняться на высоту, превышающую 15 000м.

 

Схема иллюстрирует термин «угол атаки» и направление подъемной силы.

Из истории абсолютных мировых рекордов высоты полета. 12 января 1910г. французский пилот Л. Подан на самолете фирмы «Farman» достиг высоты 1209 м. Вскоре в «схватку» за рекорды вступили американцы. 14 июня 1910 г. пилот У. Брукинс на самолете «Wright» поднялся на 1 335 м. 7 июля 1910г. в небо вновь взлетел самолет Г. Латама. Рекордная планка взлетела на отметку 1 384 м. Через три лня пришло сообщение американцев—пилот У. Брукинс поднялся на /900 м. А еще через месяц (11 августа 1910 г.) американец Э. Лрексел на самолете фирмы «Bleriot» «разменял» лее тысячи километров, его результат равнялся 2 012 м.

Так же и летательный аппарат, например самолет, может получать постоянно действующую подъемную силу, необходимую для полета, если будет непрерывно отбрасывать воздух вниз. Именно для этого и нужны самолету крылья. Если крыло движется в воздушной среде горизонтально и при этом находится под некоторым углом к направлению своего движения, то оно отбрасывает встречный воздух вниз и тем самым создает постоянно действующую подъемную силу, направленную вверх. Кстати, угол, под которым находится крыло относительно направления своего движения, в авиации называется углом атаки.

Не будем описывать здесь сложные механизмы образования подъемной силы самолета, скажем лишь, что величина подъемной силы зависит от массы воздуха, который самолет за единицу времени отбрасывает вниз. В свою очередь, масса воздуха пропорциональна плотности воздуха, скорости полета и площади крыла Вертикальная скорость воздуха пропорциональна углу атаки крыла и скорости полета.

Необходимо отметить, что эта величина зависит от формы крыла и угла атаки.

Получается, что подъемную силу можно создать довольно простым способом, для этого достаточно лишь, чтобы крыло постоянно двигалось. В жизни это решается по-разному — птицы периодически взмахивают крыльями, планеры скользят по воздуху, постепенно снижаясь, сопротивление воздуха при этом преодолевается силой тяжести. Механическим летательным аппаратам для движения необходим мотор, который передает усилие винту. Вращаясь, он «тянет» аппарат за собой. Может быть, в таком случае было бы разумней развернуть его так, чтобы создаваемая им тяга компенсировала заодно и силу тяжести? Такие варианты неоднократно рассматривались, но оказалось, что подъемная сила, создаваемая крылом, во много раз больше сопротивления воздуха. Отношение получаемой при движении самолета подъемной силы к сопротивлению воздуха называется аэродинамическим качеством летательного аппарата. В дозвуковых самолетах эта величина равняется 20—30, а для современных сверхзвуковых самолетов она достигает 6.

Кстати, именно на образовании движущимся крылом подъемной силы основан и полет вертолета. Его винт представляет собой не что иное, как несколько узких крыльев, которые, вращаясь постоянно, движутся в воздухе и создают подъемную силу. Она отрывает вертолет от земли и поднимает его в воздух.

Вертолет — летательный аппарат тяжелее воздуха с вертикальным взлетом и посадкой. Подъемная и пропульсивная силы создаются несущими винтами. Различают вертолеты одновинтовые с рулевым (хвостовым) винтом; двух- или многовинтовые. Скорость полета вертолета до 350 км/ч, грузоподъемность до 40 т.

Подъемную силу можно получить различными способами. Птицы для этого машут крыльями, планеры скользят по воздуху, а самолет не сможет осуществить полет без мотора, который перелает усилие винту.

Развитие авиации в XX в. во многом зависело от открытий и изобретений в различных сферах человеческой деятельности. В первую очередь толчком для этого послужила наука, изучающая процессы обтекания тел газом, — аэродинамика. Ее основы были заложены еще в начале XX в. учеными Н.Е. Жуковским, С.А. Чаплыгиным, С.А. Христиановичем, Л. Прандталем, Т. Карманом и другими. Кроме этого большую роль в развитии авиации сыграла наука о механике полета и появление новых направлений в промышленности, которые дали авиаконструкторам легкие и прочные материалы, мощные моторы и точные приборы.

Когда-то человек мечтал летать как птица. Самолет позволил воплотить эти мечты в реальность.




Авиация и космонавтика, вооружения, hi-tech, открытия, концепции и изобретения...

Наука, техника, изобретения © 2009-