Почему самолет трясет
Турбулентность или болтанка — это колебания самолета, вызванные вихревыми потоками ветра, нисходящим и исходящим.
Турбулентность турбулентности рознь. Обычная болтанка, возникающая при пролете через некоторые виды облаков, ничем не опасна. Самолет спроектирован так, чтобы выдерживать возникающие при этом перегрузки.
Отчего и когда возникает турбулентность?
Опасные завихрения воздуха возникают в грозовых облаках – потоки воздуха в них легко могут бросить самолет на закритические углы атаки, которые чреваты большими неприятностями.
Пилот никогда специально не полетит в скопище грозовых облаков, они хорошо видны на специальном локаторе в кабине пилота и, если есть возможность, их облетает.
Но по краям грозового фронта тоже есть завихрения, вот их-то на локаторе не видно. Перед полетом все пилоты проходят брифинг, на котором ознакамливаются со сводкой погоды и выбирают оптимальный маршрут. Однако, если запланирован длительный перелет, точно спрогнозировать наличие грозовых облаков невозможно.
Еще одной причиной турбулентности могут послужить струйные течения. Это течения скорость которых резко меняется как в горизонтальном, так и в вертикальном направлениях. Обычно они тянутся на несколько тысяч километров. Чаще всего их можно встретить у восточных берегов США.
В ясном небе болтанка тоже возникает, но самолет не всегда может изменить эшелон полета из-за плотного трафика в небе. Между самолетами нужно строго выдерживать определенные интервалы во избежание столкновений.
Иногда пассажиры думают, что, будет трясти самолет или нет, зависит от квалификации и навыков пилота. Это большое заблуждение – самолет идет на автопилоте. И только при очень сильной болтанке, когда нужна реакция пилота, автопилот отключают и пилотируют в ручную. Вот от чего зависит, с какой силой будет трясти, так это от самолета. Чем он больше и тяжелее, тем меньше ощущается турбулентность.
При снижении самолеты также сталкиваются с сильными вихрями ветра. Для экипажа разработаны нормативы параметров полета в болтанку, и, если они выходят за пределы, пилот вынужден уходить на запасной аэродром. Пассажирам этих отклонений не видно, и, когда капитан сообщает им об уходе на запасной аэродром по метеоусловиям, в салоне возникает легкое напряжение… За окном же все чисто, погода ясная, может, шасси неисправно? Все исправно, просто пилот выполняет рекомендации по обеспечению вашей безопасности.
Вот небольшое видео, которое поможет вам разобраться, что такое турбулентность и как она влияет на состояние человека во время полета:
Но не стоит недооценивать турбулентность. Прислушайтесь к рекомендациям бортпроводников и светового табло, займите свое место и пристегнитесь. При сильной болтанке нередки травмы среди пассажиров, кто-то вылетает из своего кресла и ударяется об углы салона или, что встречается чаще, головой о потолок, доходит до переломов.
Других опасностей, связанный с турбулентностью, нет, самолет никогда не полетит в зону, которая может причинить вред самолету.
В статье использованы материалы проекта Летаем без страха
А в нашем Телеграм-канале тоже есть полезная и актуальная информация. Рассказываем о местах, куда сразу же хочется улететь, публикуем дешёвые билеты и рассказываем новости.
Хотите подобрать билеты в путешествие?
Подобрать билеты
03 Фев 2012 Анна Комок Метки: авиаликбез, турбулентность Загрузка... Поделитесь записьюКак работают самолеты | наука о полете
Реклама
Крис Вудфорд. Последнее обновление: 16 июня 2019 года.
Мы считаем, что можем летать с одной стороны света. другому в считанные часы, но столетие назад это удивительное способность мчаться по воздуху была только что обнаружена. какой братья Райт - пионеры активного полета - из возраст, когда около 100 000 самолетов каждый день взлетают в небо в одних только Соединенных Штатах? Они были бы поражены, конечно, и тоже в восторге.Благодаря их успешным экспериментам с самолет , самолет по праву признан одним из величайших изобретения всех времен. Давайте подробнее рассмотрим, как это работает!
Фото: вам нужны большие крылья, чтобы поднять большой самолет, такой как Globemaster ВВС США. Ширина крыльев 51,75 м (169 футов) - это чуть меньше длины тела самолета 53 м (174 фута). Максимальный взлетный вес составляет 265 352 кг (585 000 фунтов), примерно 40 взрослых слонов! Фото Джереми Локка любезно предоставлено ВВС США.
Как летают самолеты?
Если вы когда-нибудь видели, как реактивный самолет взлетает или входит в земля, первое, что вы заметили, это шум двигатели. Реактивные двигатели, которые представляют собой длинные металлические трубы, горящие непрерывно прилив топлива и воздуха намного шумнее (и гораздо мощнее), чем традиционные пропеллерные двигатели. Вы можете подумать, что двигатели являются ключом к летать самолетом, но ты ошибаешься. Вещи могут летать довольно счастливо без двигателей, как планеры (самолеты без двигателей), бумажные самолеты, и действительно скользящие птицы охотно показывают нам.
Фото: четыре силы действуют на самолет в полете. Когда самолет летит горизонтально с постоянной скоростью, подъем с крыльев точно уравновешивает вес самолета, а тяга точно уравновешивает сопротивление. Однако во время взлета или когда самолет пытается подняться в небо (как показано здесь), тяга от двигателей, толкающих самолет вперед, превышает сопротивление (сопротивление воздуха), оттягивающее его назад. Это создает подъемную силу, превышающую вес самолета, который приводит самолет выше в небо.Фото Натанаэля Каллона любезно предоставлено ВВС США.
Если вы пытаетесь понять, как летают самолеты, вам нужно быть ясно о разнице между двигателями и крыльями и разные работы, которые они делают. Двигатели самолета предназначены для его перемещения вперед на высокой скорости. Это делает воздушный поток быстро через крылья, которые сбрасывают воздух к земле, создавая подъемную силу, называемую подъемной силой, которая преодолевает вес и держит его в небе. Так что двигатели двигают самолет вперед, в то время как крылья двигают его вверх.
Фото: третий закон движения Ньютона объясняет, как двигатели и крылья работают вместе, чтобы заставить самолет двигаться по небу. Сила горячего выхлопного газа, стреляющего назад от реактивного двигателя, толкает самолет вперед. Это создает движущийся поток воздуха над крыльями. Крылья толкают воздух вниз, и это толкает самолет вверх. Фото Сэмюэля Роджерса (с добавленными аннотациями объяснением от thatstuff.com) любезно предоставлено ВВС США. Подробнее о работе двигателей читайте в нашей подробной статье о реактивных двигателях.
Как крылья делают подъем?
В одном предложении крылья поднимаются, изменяя направление и давление воздуха, который в них врезается, когда двигатели стреляют по небу.
Перепад давления
Хорошо, значит, крылья - это ключ к тому, чтобы что-то летало, но как они работают? Большинство крыльев самолета имеют изогнутую верхнюю поверхность и более плоскую нижнюю поверхность, что делает форма поперечного сечения, называемая аэродинамическим профилем (или аэродинамическим профилем, если вы британец):
Фото: крыло аэродинамического профиля обычно имеет изогнутую верхнюю поверхность и плоскую нижнюю поверхность.Это крыло на самолет Центурион НАСА на солнечной энергии. Фото Тома Чида любезно предоставлено Центром летных исследований НАСА им. Армстронга.
Во многих научных книгах и на веб-страницах вы прочтете неправильное объяснение того, как аэродинамический профиль, подобный этому, вызывает подъем. Это происходит следующим образом: когда воздух проникает через изогнутую верхнюю поверхность крыла, он должен перемещаться на дальше, чем на , чем воздух, который проходит под ним, поэтому он должен идти на быстрее, на (чтобы одновременно преодолеть большее расстояние). По принципу аэродинамики называется Бернулли закон, быстро движущийся воздух находится под более низким давлением, чем медленно движущийся воздух, поэтому давление над крылом ниже, чем давление ниже, и это создает подъемную силу, которая приводит самолет в движение вверх.
Хотя это объяснение того, как работают крылья, часто повторяется, оно неверно: оно дает правильный ответ, но по совершенно неправильным причинам! Подумайте об этом на мгновение, и вы увидите, что если бы это было правдой, акробатические самолеты не могли бы летать с ног на голову. Если перевернуть самолет, произойдет «сброс» и он рухнет на землю. Не только это, но вполне возможно проектировать самолеты с аэродинамическими поверхностями, которые симметричны (если смотреть прямо вниз по крылу), и они все еще производят подъемную силу.Например, бумажные самолеты (и сделанные из тонкого бальсового дерева) создают подъемную силу, даже если у них плоские крылья.
" Популярное объяснение лифта является общим, быстрым, звучит логично и дает правильный ответ, но также вводит в заблуждение, использует бессмысленные физический аргумент и вводит в заблуждение уравнение Бернулли. "
Профессор Хольгер Бабинский, Кембриджский университет
Но стандартное объяснение подъема проблематично и по другой важной причине: воздушный выстрел над крылом не должен идти в ногу с воздухом, идущим под ним, и ничто не говорит о том, что он должен преодолевать большее расстояние в том же направлении. время.Представьте, что две молекулы воздуха достигают передней части крыла и разделяются, так что одна стреляет вверх, а другая свистит прямо под дном. Нет причин, по которым эти две молекулы должны прибыть в одно и то же время на заднем конце крыла: вместо этого они могут встретиться с другими молекулами воздуха. Этот недостаток стандартного объяснения аэродинамического профиля носит техническое название «теория равного транзита». Это просто причудливое название для (неправильной) идеи о том, что воздушный поток разделяется на передней части аэродинамического профиля и снова аккуратно встречается сзади.
Так каково реальное объяснение? Когда изогнутое крыло аэродинамического профиля летит по небу, оно отклоняет воздух и изменяет давление воздуха над и под ним. Это интуитивно очевидно. Подумайте, каково это, когда вы медленно идете по бассейну и чувствуете силу воды, толкающей ваше тело: ваше тело отвлекается поток воды, когда он проталкивается через него, и аэродинамическое крыло делает то же самое (гораздо более резко - потому что это то, для чего оно предназначено).Когда самолет летит вперед, изогнутая верхняя часть крыла понижает давление воздуха непосредственно над ним, поэтому оно движется вверх.
Почему это происходит? Когда воздух проходит по изогнутой верхней поверхности, его естественная склонность - двигаться по прямой линии, но изгиб крыла тянет его назад и вниз. По этой причине воздух эффективно растягивается в больший объем - то же количество молекул воздуха, вынужденных занимать больше места, - и это то, что снижает его давление. По совершенно противоположной причине давление воздуха под крылом увеличивается: продвигающееся крыло сдавливает молекулы воздуха перед ним в меньшее пространство.Разница в давлении воздуха между верхней и нижней поверхностями вызывает большую разницу в скорости воздуха (не наоборот, как в традиционной теории крыла). Разница в скорости (наблюдаемая в реальных экспериментах в аэродинамической трубе) намного больше, чем можно было бы предсказать из простой теории (равного транзита). Таким образом, если две наши молекулы воздуха отделяются спереди, то, что проходит через верх, попадает в хвостовую часть крыла гораздо быстрее, чем то, что идет под дном. Независимо от того, когда они прибудут, обе эти молекулы будут ускоряться на вниз, на - и это помогает произвести подъем вторым важным способом.
Как крылья аэродинамического профиля создают подъем № 1: аэродинамический профиль разделяет поступающий воздух, понижает давление верхнего воздушного потока и ускоряет оба воздушных потока вниз. Когда воздух ускоряется вниз, крыло (и самолет) движутся вверх. Чем больше аэродинамический профиль отклоняет путь встречного воздуха, тем больший подъем он создает.
Промывка
Если вы когда-либо стояли возле вертолета, вы точно знаете, как он стоит в небе: он создает огромный «поток вниз» (нисходящий поток) воздуха, который уравновешивает его вес.Роторы вертолетов очень похожи на аэродинамические поверхности самолетов, но вращаются по кругу, а не движутся вперед по прямой, как те, что на самолете. Несмотря на это, самолеты создают поток воды точно так же, как и вертолеты - просто мы этого не замечаем. Промывка не так очевидна, но она так же важна, как и с вертолетом.
Этот второй аспект подъема намного легче понять, чем перепады давления, по крайней мере, для физика: согласно третьему закону движения Исаака Ньютона, если воздух придает силу, направленную вверх, самолет должен давать (равный и противоположный) вниз сила в воздух.Таким образом, самолет также создает подъемную силу, используя свои крылья для выталкивания воздуха вниз за собой. Это происходит потому, что крылья не идеально горизонтальны, как вы могли бы предположить, но слегка отклонены назад поэтому они ударили по воздуху под углом . Наклоненные крылья толкают вниз как ускоренный воздушный поток (сверху над ними), так и более медленный движущийся воздушный поток (снизу над ними), и это вызывает подъем. Поскольку изогнутая верхняя часть аэродинамического профиля отклоняет (отталкивает) больше воздуха, чем прямая нижняя часть (другими словами, намного более резко изменяет траекторию поступающего воздуха), она производит значительно большую подъемную силу.
Как крылья аэродинамического профиля вызывают подъем № 2: изогнутая форма крыла создает область низкого давления над ним (красная), которая создает подъемную силу. Низкое давление заставляет воздух ускоряться над крылом, а изогнутая форма крыла (и более высокое давление воздуха значительно выше потока измененного воздуха) заставляет этот воздух в мощный поток воды, также поднимая самолет вверх. Эта анимация показывает, как различные углы атаки (угол между крылом и входящим воздухом) изменяют область низкого давления над крылом и подъемную силу, которую он делает.Когда крыло плоское, его изогнутая верхняя поверхность создает скромную область низкого давления и небольшую подъемную силу (красная). По мере увеличения угла атаки подъем также резко возрастает - до некоторой точки, когда увеличение сопротивления приводит к срыву плоскости (см. Ниже). Если мы наклоним крыло вниз, мы создадим более низкое давление под ним, и самолет упадет. Основанный на Аэродинамике, общедоступном учебном фильме Военного департамента 1941 года.
Вам может быть интересно, почему воздух вообще падает за крыло.Почему, например, он не попадает в переднюю часть крыла, не изгибается сверху, а затем продолжается горизонтально? Почему есть обратная промывка, а не просто горизонтальная «промывка»? Вспомните наше предыдущее обсуждение давления: крыло понижает давление воздуха непосредственно над ним. Выше, намного выше плоскости, воздух все еще находится под нормальным давлением, которое выше, чем воздух непосредственно над крылом. Таким образом, воздух нормального давления значительно выше крыла выталкивает воздух более низкого давления непосредственно над ним, эффективно «впрыскивая» воздух вниз и позади крыла при обратной промывке.Другими словами, разность давлений, создаваемая крылом, и поток воздуха за ним - это не две отдельные вещи, а все неотъемлемая часть одного и того же эффекта: наклонное крыло аэродинамической поверхности создает разницу давлений, которая создает поток вниз, и это приводит к лифт.
Теперь мы можем видеть, что крылья - это устройства, предназначенные для выталкивания воздуха вниз, легко понять, почему самолеты с плоскими или симметричными крыльями (или перевернутые каскадеры) все еще могут безопасно летать. Пока крылья создают нисходящий поток воздуха, самолет будет испытывать равную и противоположную силу - подъемную силу - которая будет удерживать его в воздухе.Другими словами, перевернутый пилот создает определенный угол атаки, который создает достаточно низкое давление над крылом, чтобы держать самолет в воздухе.
Сколько лифта вы можете сделать?
Обычно воздух, проходящий через верх и низ крыла, очень близко повторяет изгиб поверхностей крыла - так же, как вы могли бы следовать ему, если бы вы обводили его контур пером. Но с увеличением угла атаки плавный воздушный поток за крылом начинает разрушаться и становится более турбулентным, что снижает подъемную силу.Под определенным углом (как правило, около 15 °, хотя он и меняется), воздух больше не плавно обтекает крыло. Есть большое увеличение сопротивления, большое снижение подъемной силы, и говорят, что у самолета заглох. Это немного запутанный термин, потому что двигатели продолжают работать, а самолет продолжает летать; киоск просто означает потерю подъема.
Фото: как самолет глохнет: Вот аэродинамическое крыло в аэродинамической трубе, обращенное к встречному воздуху под крутым углом атаки.Вы можете видеть линии наполненного дымом воздуха, приближающиеся справа и отклоняющиеся вокруг крыла, когда они движутся влево. Обычно линии воздушного потока очень близко соответствуют форме (профилю) крыла. Здесь, из-за крутого угла атаки, воздушный поток отделился позади крыла, и турбулентность и сопротивление значительно возросли. Самолет, летящий таким образом, испытал бы внезапную потерю подъемной силы, которую мы называем «сваливание». Фото любезно предоставлено NASA Langley Research Center.
Самолеты могут летать без крыльев в форме крыльев; вы будете знать, что если вы когда-либо делали бумажный самолетик - и это было доказано 17 декабря 1903 года братьями Райт.Из их оригинального патента «Flying Machine» (патент США № 821393) ясно, что слегка наклоненные крылья (которые они называли «самолетами») являются ключевыми частями их изобретения. Их «самолеты» были просто кусочками ткани, натянутой на деревянный каркас; у них не было профиль аэродинамического профиля. Райтс понял, что угол атаки имеет решающее значение: «В летательных аппаратах того типа, к которому относится данное изобретение, аппарат поддерживается в воздухе из-за контакта воздуха с нижней поверхностью одного или нескольких самолетов, контакт -поверхность, представленная под небольшим углом падения к воздуху.«[Акцент добавлен]. Хотя Райтс были блестящими учеными-экспериментаторами, важно помнить, что им не хватало наших современных знаний аэродинамики и полного понимания того, как именно работают крылья.
Не удивительно, что чем больше крылья, тем больше подъемная сила, которую они создают: удвоение площади крыла (это плоская область, которую вы видите сверху вниз) удваивает и подъем, и его сопротивление. Вот почему гигантские самолеты (как C-17 Globemaster в нашем верхнее фото) есть гигантские крылья.Но маленькие крылья могут также сильно поднять, если они движутся достаточно быстро. Для обеспечения дополнительной подъемной силы при взлете самолеты имеют закрылки на крыльях, которые они могут выдвинуть, чтобы толкать больше воздуха вниз. Подъем и сопротивление варьируются в зависимости от квадрата вашей скорости, поэтому, если самолет движется в два раза быстрее, чем встречный воздух, его крылья производят в четыре раза больше подъема (и сопротивления). Вертолеты производят огромную подъемную силу, быстро вращая лопасти винта (по существу тонкие крылья, которые вращаются по кругу).
Крыло вихрей
Теперь самолет не выбрасывает воздух за собой полностью чистым способом. (Например, вы можете себе представить, как кто-то выталкивает большой ящик воздуха из задней двери военного транспортера, чтобы он упал прямо вниз. Но это не работает так!) Каждое крыло фактически направляет воздух вниз, делая Прямо за ним вращается вихрь (вид мини-торнадо). Это немного похоже на то, когда вы стоите на платформе на железнодорожной станции, и высокоскоростной поезд несется мимо, не останавливаясь, оставляя после себя ощущение всасывающего вакуума.На плоскости вихрь имеет довольно сложную форму, и большая его часть движется вниз, но не все. В центре движется огромный поток воздуха, но некоторое количество воздуха фактически циркулирует вверх по обе стороны от кончиков крыльев, уменьшая подъемную силу.
Фото: законы Ньютона заставляют летать самолеты: самолет генерирует восходящую силу (подъем), толкая воздух вниз к земле. Как показывают эти фотографии, воздух движется вниз не в аккуратном и чистом потоке, а в вихре. Помимо прочего, вихрь влияет на то, насколько близко один самолет может лететь за другим, и это особенно важно вблизи аэропортов, где постоянно движется множество самолетов, создавая сложные турбулентные структуры в воздухе.Слева: цветной дым показывает вихри крыльев, созданные настоящим самолетом. Дым в центре движется вниз, но поднимается за концы крыльев. Справа: как выглядит вихрь снизу. Белый дым показывает тот же эффект в меньшем масштабе в тесте аэродинамической трубы. Обе фотографии любезно предоставлено NASA Langley Research Center.
Как самолеты управляют?
Что такое рулевое управление?
Управлять всем - от скейтборда или велосипеда до автомобиля или гигантский реактивный самолет - означает, что вы меняете направление движения.С научной точки зрения, изменение чего-то направление движения означает, что вы изменяете его скорость на , то есть скорость, которую он имеет в определенном направлении. Четный если он движется с той же скоростью, если вы меняете направление движения, вы меняете скорость. Менять что-то Скорость (включая направление движения) означает, что вы ускоряете ее . Опять же, не имеет значения, останется ли скорость то же самое: изменение направления всегда означает изменение скорости и ускорения.Законы движения Ньютона говорят нам, что Вы можете только ускорить что-то (изменить его скорость или направление движения), используя силу, другими словами, толкать или тянуть это как-то. Короче говоря, если вы хотите управлять чем-то, вам нужно приложить силу к Это.
Фото: управлять самолетом, наклонившись под крутым углом. Фото Бена Блокера любезно предоставлено ВВС США.
Другой способ взглянуть на рулевое управление - думать о нем как о том, чтобы заставить что-то перестать двигаться по прямой и начать движение по кругу.Это означает, что вы должны дать ему то, что называется центростремительная сила. Вещи, которые движутся по кругу (или поворот по кривой, которая является частью круга) всегда что-то действует на них, чтобы дать им центростремительную силу. Если вы управляете автомобилем за поворотом, центростремительная сила возникает из-за трения между четырьмя шинами и дорогой. Если вы ездите на велосипеде по кривой скорости, часть вашей центростремительной силы исходит от шин, а часть от опираясь на поворот. Если вы на скейтборде, вы можете наклонить колоду и наклониться, чтобы ваш вес помог центростремительная сила.В каждом случае вы движетесь по кругу, потому что что-то обеспечивает центростремительную силу, которая тянет вас путь от прямой линии и закруглиться в кривую.
Рулевое управление в теории
Если вы находитесь в самолете, вы, очевидно, не соприкасаетесь с землей, откуда же берется центростремительная сила? чтобы помочь вам объехать круг? Точно так же, как велосипедист наклоняется в повороте, самолет «наклоняется» в поворот. Рулевое управление включает в себя и , где самолет наклоняется в одну сторону, а одно крыло опускается ниже другого.Самолет Общий лифт наклонен под углом и, хотя большая часть лифта все еще действует вверх, некоторые теперь действуют вбок. Это боком часть подъема обеспечивает центростремительную силу, которая заставляет самолет вращаться по кругу. Так как есть меньше лифта действуя вверх, есть меньше, чтобы уравновесить вес самолета. Вот почему поворот самолета по кругу сделает он теряет подъемную силу и высоту (высоту), если пилот не делает что-то еще для компенсации, например, используя лифты (поверхности управления полетом в задней части самолета), чтобы увеличить угол атаки и, следовательно, снова поднять подъемную силу.
Рисунок: Когда самолет наклоняется, подъем, созданный его крыльями, наклоняется под углом. Большая часть подъемной силы все еще действует вверх, но некоторые наклоняются в одну сторону, обеспечивая центростремительную силу, которая заставляет самолет поворачиваться по кругу. Чем круче угол крена, тем больше подъемная сила наклонена в сторону, тем меньше направленная вверх сила, чтобы уравновесить вес, и тем больше потеря высоты (если пилот не компенсирует это).
Управление на практике
В кабине есть рулевое управление, но это единственное, что у самолета общего с автомобилем.Как вы управляете чем-то, что летит по воздуху на высокой скорости? Просто! Вы заставляете поток воздуха по-разному проходить мимо крыльев с каждой стороны. Самолеты перемещаются вверх и вниз, управляются из стороны в сторону и останавливаются комплексом Совокупность движущихся закрылков называется управляющими поверхностями на передней и задней кромках крыльев и хвоста. Это так называемые элероны, лифты, рули, спойлеры и воздушные тормоза. Сейчас полет на самолете очень сложен, и я не пишу здесь руководство для пилота: это просто очень базовое введение в науку о силах и движении, поскольку они относятся к самолетам.Для простого обзора всех различных органов управления самолетом и как они работают, взгляните на статью Википедии о поверхностях управления. Базовое введение НАСА в полет имеет хороший рисунок управление кабиной самолета и как вы используете их для управления самолетом. Вы найдете гораздо больше подробностей в официальном FAA Справочник пилота по авиационным знаниям (глава 6 посвящена управлению полетом).
Один из способов понять управляющие поверхности - это построить себе бумажную плоскость и экспериментировать. Первый, создайте себе базовый бумажный самолетик и убедитесь, что он летит по прямой линии.Затем срежьте или разорвите заднюю часть крыльев, чтобы сделать элероны. Наклоните их вверх и вниз и посмотрите, какой эффект они в разных позициях. Наклоните один вверх и один вниз и посмотрите, какая разница. Затем попробуйте сделать новый самолет с одним крылом больше другого (или тяжелее, добавив скрепки). Чтобы заставить бумажный самолет управлять рулем, нужно, чтобы одно крыло создавало большую подъемную силу, чем другое - и вы можете делать это разными способами!
Больше деталей самолета
Фото: братья Райт проявили очень научный подход к полету, дотошно проверяя каждую особенность своих самолетов.Здесь они изображены во время одного из их первых полетов 17 декабря 1903 года. Предоставлено NASA / Интернет-архив.
Вот некоторые другие ключевые части самолетов:
- Топливные баки : вам нужно топливо для питания самолета - его много. Airbus A380 вмещает более 310 000 литров (82 000 галлонов) топлива, что примерно в 25 000 раз больше, чем у обычной машины! Топливо безопасно упакованы в огромные крылья самолета.
- Шасси : Самолеты взлетают и садятся на прочные колеса и шины, которые быстро втягиваются в ходовую часть (самолет днище) с помощью гидравлических цилиндров для уменьшения сопротивления (сопротивления воздуха) при они в небе.
- Радио и радар : братья Райт должны были летать Первопроходец самолета Китти Хок целиком на виду. Это не имеет значения потому что он летел около земли, оставался в воздухе всего 12 секунд, и не было другие самолеты, о которых нужно беспокоиться! В эти дни небо упаковано самолеты, которые летают днем, ночью и в любую погоду. Радио, радар и спутниковые системы имеют важное значение для навигации.
- Кабины под давлением : давление воздуха падает с высотой над поверхностью Земли - именно поэтому альпинисты должны использовать кислород цилиндры для достижения экстремальных высот.Вершина горы Эверест чуть менее 9 км над уровнем моря, но реактивные самолеты обычно летать на больших высотах, чем это, и военные самолеты летали почти в три раза выше! Вот почему пассажирские самолеты имеют герметичные кабины: те, в которые постоянно подается нагретый воздух чтобы люди могли дышать правильно. Военные летчики избегают проблемы путем носить маски для лица и герметичные костюмы.
Благодарности
Я очень благодарен Стиву Носковичу за неоценимую помощь в уточнении и улучшении моего объяснения о том, как крылья производят подъем.
Узнайте больше
На этом сайте
На других сайтах
- Руководство для начинающих по аэронавтике: отличное введение в науку о полете (особенно для студентов) из Исследовательского центра имени Гленна при НАСА. Рассказывает, как работают самолеты и двигатели, аэродинамические трубы, гиперзвуковые системы, аэродинамика, воздушные змеи и модельные ракеты.
- Бумаги Уилбура и Орвиля Райта в Библиотеке Конгресса: довольно много интересных работ и фотографий Райта доступны в Интернете.
- Flying Machine: Оригинальный патент братьев Райт (поданный 22 марта 1903 г. и выданный 22 мая 1906 г.) заслуживает прочтения, поскольку он дает представление о полете собственными словами изобретателей. Поскольку в этом патенте описана машина без двигателя, легко понять решающее значение крыльев в «летающей машине» - то, что мы обычно упускаем из виду в эпоху реактивного двигателя!
- Справочник пилота по авиационным знаниям: Министерство транспорта США / FAA, 2016. К сожалению, даже в этом официальном руководстве приводятся неверные объяснения Бернулли / равных транзитов подъема.
Книги
Для пожилых читателей
Для младших читателей
- Летная школа
- : Как шаг за шагом летать на самолете Ник Барнард. Темза и Гудон, 2012. Хорошо иллюстрированный обзор из 48 страниц для детей 8–12 лет.
- Свидетель: Полет Эндрю Наума. Дорлинг Киндерсли, 2011. Визуальное руководство по истории и технологиям самолетов и других летательных аппаратов.
- Воздушное и космическое путешествие Криса Вудфорда. Факты по делу, 2004 год. Одна из моих собственных книг, эта история об истории полета через воздушные шары, самолеты и космические ракеты.Подходит для детей от 10 до 10 лет.
Статьи
- [PDF] Как работают крылья? Профессор Хольгер Бабинский. Physics Education, Volume 38, Number 6, 2003. Более подробное объяснение того, почему традиционное бернуллиевское объяснение подъема неверно, и альтернативное объяснение того, как крылья действительно работают.
Видео
- Воздушный поток через крыло и Как работают крылья: Эти короткие научные фильмы Хольгера Бабинского показывают движение воздуха через аэродинамическую поверхность (аэродинамический профиль) при изменении угла атаки и доказывают, что классическое простое объяснение Бернулли, основанное на равном времени прохождения, неверно.
- Как на самом деле работают крылья ?: Краткий обзор проекта Bloodhound SSC охватывает ту же тему, что и моя статья, но всего за полторы минуты!
- Как летают самолеты: длинное (18,5 минуты) видео 1968 года Федерального управления гражданской авиации, в котором объясняются основы полета для пилотов.
- Аэродинамика. В этом старом и хрустящем учебном фильме военного министерства США 1941 года объясняется теория аэродинамических профилей и то, как они производят различную силу подъема при изменении угла атаки.
Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты.
Статьи с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных произведений без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным наказаниям.
Авторские права на текст © Chris Woodford 2009, 2017. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условия использования.
Следуйте за нами
Поделиться этой страницей
Сохраните эту страницу на потом или поделитесь ею с помощью:
Цитировать эту страницу
Вудфорд, Крис.(2009/2017) Самолеты. Получено с https://www.explainthatstuff.com/howplaneswork.html. [Доступ (Укажите дату здесь)]
,В принципе коммерческий самолет не просто разбивается даже на низких скоростях. Они спроектированы таким образом, что у них уже есть подъемная сила даже на скорости всего 280 километров в час. Подъем обусловлен особой формой крыльев. Крыло отклоняет воздух вниз и таким образом создает свой собственный подъем вверх.
Это работает хорошо до тех пор, пока воздух чисто течет сзади на поверхности крыла.В области заднего крыла создается больший объем воздуха и, следовательно, создается отрицательное давление, которое фактически тянет крыло вверх.
Большой угол атаки вызывает завихрение на верхней поверхности крыла.
Но это работает, только если крыло находится под правильным углом атаки к окружающему воздуху. Если угол становится слишком крутым (более 15 градусов), линии тока на заднем конце крыла будут отделяться от поверхности крыла. Вихри созданы. Это уже первый предупреждающий знак.
Становится еще хуже, если пилот не вмешивается. Ему нужно надавить на нос самолета, чтобы уменьшить угол атаки. Таким образом он избегает вихрей и может обеспечить подъем. Если он этого не делает, и самолет становится все круче и круче в воздухе, возникает опасный свал, начинающийся примерно под углом атаки 18-20 градусов. Это означает, что воздух над всем крылом начинает закручиваться.
Крыло теряет подъемную силу и, следовательно, всю свою функцию. Самолет наклоняется вперед и падает вглубь.Когда самолет летит кривыми, сваливание может происходить только на одном крыле. Затем самолет начинает вращаться и падает как камень. Только на очень больших высотах опытным пилотам удается восстановить контроль над таким падающим самолетом.
Подробнее: Самолет Эфиопской авиалинии падает вскоре после взлета
Скорость также играет роль
Особенно при подъеме такие ситуации почти всегда заканчиваются катастрофой. Коммерческие самолеты чаще всего участвуют в авариях на этом этапе полета.Чем медленнее летает самолет, тем выше должен быть угол атаки, чтобы самолет имел достаточную подъемную силу. Если он не достигает необходимой скорости сваливания, происходит сваливание.
Вскоре после взлета самолету требуется значительная тяга для одновременного увеличения скорости и увеличения высоты. Если тяга уменьшается во время набора высоты, это неизбежно приводит к значительной потере скорости.
На какой датчик должен опираться пилот?
В любом случае важно, чтобы пилоты знали свою скорость и угол атаки крыльев.Если датчик, отображающий эти данные, неисправен, пилоты должны переключиться на резервный датчик. Тем не менее, они также должны быть в состоянии распознать, какой из двух датчиков является неправильным. Если они теперь полагаются на неисправный датчик, это быстро приводит к катастрофе.
Подробнее: Требования США Боинг вносит изменения в 737 Макс. 8
Черный ящик рейса Air France 447 был обнаружен на дне Атлантического океана.
В трех авиационных происшествиях за последние десятилетия причиной сбоя стало ошибочное измерение скорости с помощью так называемой трубки Пито: полет 301 Birgenair потерпел крушение в 1996 году во время набора высоты в Доминиканской Республике.Вероятно, пыль скопилась в трубке для измерения скорости. Очень похожая причина была обнаружена в крушении рейса Аэроперу 603 в том же году. Только труба там была не грязная, а приклеенная в качестве меры предосторожности. Проблема была в том, что никто не снимал ленты до начала.
В обоих случаях трубка Пито сигнализировала пилотам о слишком высокой скорости. В случае полета Birgenair пилот попытался противодействовать этому, потянув нос самолета - ужасная ошибка.Пилот проигнорировал правильные данные от второго датчика и предупреждающий сигнал о предстоящем сваливании, потому что он, вероятно, был смущен и поражен неверной информацией о скорости.
Подробнее: Boeing 737 MAX: компромиссный самолет
Главный следователь Индонезии Нуркахьо Утомо рассказывает о событиях, которые привели к катастрофе Lion Air в 2018 году.
Во время полета Аэроперу экипаж смог инициировать посадочный маневр. Во время попытки приземления он остановился, а затем рухнул.
Во время полета Air France 447 в 2009 году труба Пито, вероятно, замерзла. Однако здесь самолет уже находился на крейсерской высоте. Когда автопилот затем выключился, пилоты, вероятно, были отвлечены резким наклоном самолета и попытались вернуть самолет под контроль, подняв самолет слишком круто. Таким образом, они также вызвали остановку, которая привела к краху над Атлантикой.
Действительно ли роботы - это решение?
Авиастроители пытаются справиться с известной опасностью двумя способами: С одной стороны, пилоты специально обучены справляться с ошибочными данными измерений с датчиков и правильно их интерпретировать, несмотря на путаницу и возможную панику.
С другой стороны, технология должна совершенствоваться, а также вмешиваться, когда напряженные пилоты принимают неправильные решения. Boeing представила «Систему увеличения характеристик маневрирования» (MCAS) для моделей 737 Max, которая может обнаруживать критические ситуации полета и вмешиваться в случае неизбежного сваливания, но только при отключенном автопилоте. Это может иметь место, например, вскоре после взлета во время всплытия, но также и тогда, когда датчики предоставляют ненадежные данные измерений - как было в случае полета Air France.
Однако система MCAS связана с крушением Lion Air Flight 610 в октябре 2018 года. Здесь, по-видимому, были неисправны не трубы Пито, а датчики, определяющие угол атаки крыльев. Два датчика отклонялись друг от друга до 20 градусов. Эта авария также произошла вскоре после взлета во время критической фазы набора высоты.
Хотя расследование еще не завершено, есть некоторые признаки того, что MCAS снова и снова пытался инициировать снижение до катастрофы, в то время как пилот 26 раз пытался снова поднять нос самолета.
Также при крушении рейса 302 эфиопских авиалиний 10 марта 2019 года, по крайней мере, имеется указание на подключение к системе MCAS. Служба мониторинга полета «Flightradar 24» регистрирует «нестабильную вертикальную скорость». Это может означать, что пилоты и роботы могли работать друг против друга. Но будет ясность в самое ближайшее время, когда регистраторы будут найдены и оценены.
-
Boeing 747: оригинальному реактивному самолету исполнилось 50 лет.
Название говорит само за себя.Эта картина показывает, почему самолет Boeing, официально обозначенный как 747, быстро получил прозвище «большой реактивный самолет» вскоре после его выхода на рынок 50 лет назад. Струя с четырьмя двигателями просто огромна.
-
Boeing 747: первоначальный гигантский реактивный самолет превращается в 50
Старые друзья
Президент Boeing Билл Аллен (слева) и глава американской авиакомпании Pan Am Хуан Триппе 9 февраля 1969 года после первого полета первый 747. У них была давняя дружба.Согласно легенде, Триппе, как говорят, приблизился к Аллену, поскольку производитель самолетов заканчивал планы для широкофюзеляжного самолета: «Если вы построите его, я куплю его». Ответ Боинга: «Если вы купите его, я его построю».
-
Boeing 747: оригинальная гигантская струя поворачивает на 50
Путешествие в элегантности
Новый 747 не только получил высокую оценку за свои технические инновации, но и за гламур. С лаунджем, где подают коктейли, он обещал гладкий и спокойный опыт путешествия.При длине более 70 метров (230 футов) и размахе крыльев почти 60 метров он вмещал от 366 до 550 пассажиров в зависимости от того, как были расставлены сидения.
-
Boeing 747: первоначальный гигантский джет превращается в 50
Катастрофы
К сожалению, гигантский джет также связан с большими бедствиями. Крушение самолета Lufthansa в 1974 году вскоре после взлета в Найроби унесло 59 жизней. В 1977 году два аэробуса столкнулись в аэропорту на Тенерифе, и 583 погибли в этой аварии.В 1988 году 270 человек погибли в результате крушения гигантского городка Локерби в Шотландии после взрыва бомбы террориста на борту.
-
Boeing 747: Оригинальный гигантский джет поворачивает на 50
Открытый широкий
Незабываемой характеристикой гигантского джета является его горб - верхняя палуба, в которой, помимо прочего, расположена кабина. Эта конструкция позволяет грузовому варианту самолета иметь носовую дверь, которая допускает большие нагрузки.Сегодня Boeing практически продает только четырехмоторный самолет в грузовой версии, так как он использует столько топлива и доступны другие более эффективные самолеты.
-
Boeing 747: оригинальный гигантский реактивный самолет поворачивает на 50
Тяжелый груз
Американский космический челнок Discovery едет на контрейлере на гигантском - вот фотография 2012 года. Самолет-шаттл-авианосец (SCA) - это два модифицированных 747-100-х годов. сделан для перевозки космического челнока для американского космического агентства NASA. Они обычно использовались для возврата шаттлов в Космический центр им. Кеннеди во Флориде всякий раз, когда кто-то прибывал на альтернативную посадочную площадку.
-
Boeing 747: первоначальный гигантский реактивный самолет превращается в 50
Air Force One
Из 1548 построенных Jumbo 747 только немногие смогут назвать себя «Air Force One», хотя президент США Дональд Трамп имеет Также заказан следующий президентский самолет на базе модельного ряда 747. Японский император и султан Брунея также используют «Королеву небес» в качестве официального правительственного самолета.
-
Boeing 747: первоначальному гигантскому реактивному самолету исполнилось 50 лет
Ed Force One
Британская хэви-металлическая группа Iron Maiden приземляется в мае 2016 года со своим чартерным Boeing 747 в аэропорту Дюссельдорфа.В то время металлисты и наблюдатели от самолетов обеспечили лучшие места для наблюдения за самолетом, получившие название «Ed Force One» после талисмана группы, монстра Эдди, - приземление и взлет. Кстати, самолетом управлял сам солист Брюс Дикинсон.
-
Boeing 747: оригинальный гигантский джет поворачивает на 50
Летящий динозавр
Подобно еще большему Airbus A380 (на переднем плане), 747 больше не отвечает экономическим требованиям авиакомпаний, предпочитающих двухдвигательный дальнемагистральный самолет. самолеты, такие как A350 или Боинг 777 и 787.В прошлом году было всего 18 новых заказов на 747 джамбо-джетов, всего в книгах только 24 незавершенных заказа.
Автор: Клаус Ульрих (тр)
,
ДЛЯ слишком крутых для школы путешественников, единственное, что раздражает больше, чем пассажиры, которые хлопают, когда приземляется самолет, - это труба, которую играет Ryanair.
Любой, кто совершил больше, чем несколько международных рейсов, был свидетелем того, как кто-то в самолете аплодировал, когда колеса самолета ударили по асфальту.
3
Хлопание, когда самолет приземляется, может быть делом прошлогоКредит: Getty - участникНо есть несколько вещей, которые вызывают больше презрения в полете - даже использование ванной в носках привлечет меньше отвращения.
Так почему же пассажиры аплодируют на посадке? Есть целый ряд психологических и культурных причин - читайте дальше, чтобы узнать больше…
Это инстинкт выживания человека, пробивающий
По словам эксперта по языку тела Джуди Джеймс, некоторые люди просто не могут помочь хлопать в ладоши.
3
После шока от приземления пассажиры возвращаются к контролю, если они вместе создают много шума. Кредит: Getty - участник. Она заявила Sun Online Travel: Момент посадки наиболее опасен.
«Это очень драматично, потому что часто чувствуешь, как колеса подпрыгивают под ним, так что это совсем не то, что тянуть на станцию, например.
«Большинство людей не понимают, что они будут напряжены и затаят дыхание.
«Но тогда нас смущает наш собственный страх, и это возвращает нас к контролю, если мы делаем много шума вместе - это не делает нас похожими на трусов, которых мы чувствуем».
Конец шоу
Хотя мы могли бы почувствовать облегчение - полет для многих по-прежнему остается особенным опытом, и приземление похоже на окончание шоу.
Джуди сказала: «В полете есть определенная театральность - мы чувствуем себя аудиторией с голосом капитана, звучащим над колонками.
Мы чувствуем, что должны аплодировать, как будто мы только что посмотрели игру - и поскольку пилот обычно говорит приятным голосом, эти аплодисменты - это наш слегка шикарный знак награды.
3
Эксперт по языку тела Джуди Джеймс говорит, что некоторые люди просто не могут помочь хлопать в ладошиКредит: Джуди ДжеймсЭто культурная вещь
Люди из некоторых стран гораздо чаще хлопают в ладоши, чем другие.
Например, румыны и русские известны аплодисментами, когда самолет приземляется, и все это связано с их историей.
Жорж Матаче, румын, сказал в Quora: «Румыны аплодируют каждый раз, особенно на недорогих рейсах, - по большей части это связано с отсутствием образования и особенно с отсутствием образования, связанного с полетами.
«До 1989 года, когда произошла румынская революция, очень немногим румынам было разрешено пересекать границу, поэтому пребывание на самолете было так же вероятно, как полет на космическом шаттле.
«Тогда, когда в 1990 году поездки за границу стали« законными », из-за запретительных цен мало кто мог позволить себе купить билет на самолет».
Практика вымирает?
В 1980-х и 1990-х годах хлопания в самолетах были обычным явлением, но в наши дни это стало довольно редким явлением на британских рейсах.
По словам Джуди Джеймса, это происходит по двум причинам: во-первых, люди сегодня чувствуют себя в воздухе намного безопаснее.
Она сказала: «В наши дни мы ожидаем, что в самолете произошла авария, - в 1990-е годы было время, когда вы регулярно что-то слышали в новостях, но теперь вы ничего не слышите.
«Страх перед полетом в наши дни немного изменился - это не столько взлет и посадка, сколько терроризм».
Самолет, летевший из Миннеаполиса в Чикаго, задет в воздухе от сильного воздушного потока
LAST RESORT
Цены на отели Греции падают до £ 11 за ночь - но британцы по-прежнему остаются в стороне
ISLE BE SAFE
Оставайтесь в целости и сохранности во время поездки на Канарские острова этим летом
ИСПАНИЯ БОЛЬ
Пляжи Испании переполнены на третью неделю с 2-ЧАСОВЫМИ очередями на место в Бенидорме
ПРАЗДНИК WOE
Фирма круизных лайнеров CMV погружается в управление после коронавирусного кризиса
SEAT ROW
Ryanair «спекуляция от пандемии», вынуждая семьи платить вместе, чтобы сидеть вместе
RAID-МАСКИ
Британцам грозит штраф в 90 фунтов на Майорке и Ибице с сегодняшнего дня, если их поймают без маскиНо что еще более важно - это просто отчаянно не круто.
Джуди сказала: «Вокруг полетов и авиаперелетов громадный снобизм - все хотят, чтобы все выглядело так, будто они Ким Кардашьян и все время летают.
«Аплодисменты, когда самолет приземляется, заставляют вас выглядеть так, будто вы впервые в воздухе.
«Это странно, потому что аплодисменты - это такая заразная вещь - как мы видели на похоронах принцессы Дианы.
«Но в этом случае люди просто отказываются следовать».
,