Летит самолет какое это явление: Физика в движении самолета – внеурочная деятельность (конкурсная работа) – Корпорация Российский учебник (издательство Дрофа – Вентана)
Физика в движении самолета – внеурочная деятельность (конкурсная работа) – Корпорация Российский учебник (издательство Дрофа – Вентана)
- Участник:Полозкова Анастасия Петровна
- Руководитель:Гусарова Ирина Викторовна
Введение
Обоснования выбора темы
Из множества предоставляемых вариантов тем, я выбрала именно изучение физических явлений, связанных с полетом самолета, потому что такой популярный и распространенный способ передвижения на сегодняшний день является интересным объектом изучения. Самолёт — воздушное судно, предназначенное для полётов в атмосфере с помощью силовой установки, создающей тягу, и неподвижного относительно других частей аппарата крыла, создающего подъёмную силу. Физика играет огромную роль в процессе работы самолета. Тысячи самолетов летают каждый день. Тысячи людей доверяют жизни самолетам. Как же физика связана с этим? Именно этот вопрос натолкнул меня на изучения данной темы.
Актуальность это работы обусловлена изучением историей открытия физических явления в полете самолета, совершенствования их использования, а также возможностью развития моих исследовательских способностей, расширения кругозора и базы математических и физических знаний, развития логического мышления, тренировки интеллекта.
Объектом исследования является школьный материал физики 7-9 класс.
Предметом исследования являются физические явления в полете самолета.
Гипотезой исследования стало предположение: изученные физические явления лежат в основе полета самолета.
Цель исследования: проследить историю открытия физики, связанной с самолетом, как эти открытия повлияли на развитие общества. Исследовать некоторые физические явления, происходящие при полете самолета, установить между ними связь.
Практическая значимость работы определяется возможностью подробного изучения, саморазвития, анализа открытий.
I глава. Научное описание и объяснение явлений
1. Подъемная сила
Упрощённый вариант появления подъёмной силы крыла, которое располагается параллельно потоку воздуха. Конструкция крыла такова, что верхняя часть его профиля имеет выпуклую форму. Воздушный поток, обтекающий крыло, разделяется на два: верхний и нижний. Скорость нижнего потока остаётся практически неизменной. А вот скорость верхнего возрастает за счёт того, что он должен преодолеть больший путь за то же время. Чем выше скорость потока, тем ниже давление в нём. Следовательно, давление над крылом становится ниже. Из-за разницы этих давлений возникает подъёмная сила, которая толкает крыло вверх, а вместе с ним поднимается и самолёт. И чем больше эта разница, тем больше и подъёмная сила. А почему подъёмная сила появляется, когда профиль крыла имеет вогнуто-выпуклую или двояковыпуклую симметричную форму?
Профиль крыла самолёта располагается под углом к воздушному потоку. А поток воздуха, сталкиваясь с нижней поверхностью такого крыла, скашивается и приобретает движение вниз. Согласно закону сохранения импульса на крыло будет действовать сила, направленная в противоположном направлении, то есть, вверх.
На самом деле всё намного сложнее. Набегающий поток воздуха воздействует на крыло с силой, которая называется полной аэродинамической силой. А подъёмная сила – это одна из составляющих этой силы. Вторая составляющая – сила лобового сопротивления. Вектор полной аэродинамической силы – это сумма векторов подъёмной силы и силы лобового сопротивления. Вектор подъёмной силы направлен перпендикулярно вектору скорости набегающего воздушного потока. А вектор силы лобового сопротивления – параллельно.
Самолёт может взлететь только в том случае, если подъёмная сила больше его веса. Скорость он развивает с помощью двигателей. С увеличением скорости увеличивается и подъёмная сила. И самолёт поднимается вверх.
Если подъёмная сила и вес самолёта равны, то он летит горизонтально. Двигатели самолёта создают тягу – силу, направление которой совпадает с направлением движения самолёта и противоположно направлению лобового сопротивления. Тяга толкает самолёт сквозь воздушную среду. При горизонтальном полёте с постоянной скоростью тяга и лобовое сопротивление уравновешены. Если увеличить тягу, самолёт начнёт ускоряться. Но и лобовое сопротивление увеличится тоже. И вскоре они снова уравновесятся. И самолёт будет лететь с постоянной, но большей скоростью.
Если скорость уменьшается, то становится меньше и подъёмная сила, и самолёт начинает снижаться.
2. Сила тяжести
Сила тяжести остается всегда одинаковой, на земле ли самолет или в воздухе, и поэтому приятно знать, что эта постоянная сила всегда с нами. Полет возможен только тогда, когда есть поступательная скорость. Поступательная скорость получается за счет энергии от сгорания горючего.
Если мы отрываемся от земли и поднимаемся на некоторую высоту, мы уже имеем некоторый запас энергии (вес самолета), способный придать самолету поступательную скорость, когда мотор перестанет ее развивать. В случае остановки мотора на некоторой высоте над землей вес продолжает тянуть самолет вперед; самолет не падает, а начинает планировать, скользя вниз, будучи все время управляем.
Чем выше самолет находится в воздухе, тем большее расстояние он может пролететь без мотора. Постоянно действующая сила тяжести становится чем- то вроде постоянной охраны обеспечивая самолет невидимой энергией, необходимой для движения вперед.
3. Электризация
На задней кромке крыла хорошо видны 10 электростатических разрядников.
Статическое электричество для летательных аппаратов представляет серьёзную проблему, но успешно решаемую.
Из-за трения о воздух на самолете в полёте набирается заряд 200 – 300 мкКл, поднимающий потенциал до 200 – 300 киловольт.
Когда шасси самолета приближаются к посадочной полосе, происходит электрический разряд на землю длиной около метра, чаще всего по поверхности резины колес. Его хорошо видно в темноте.
Накапливающееся в полёте статическое электричество значительно ухудшает работу радиосвязного оборудования, приводит к сбоям в работе цифровой аппаратуры. После посадки летательного аппарата статический заряд вполне способен убить человека.
Для предотвращения негативного влияния статического электричества на летательных аппаратах установлены следующие средства защиты:
- Перемычки металлизации, соединяющие отдельные элементы конструкции самолета между собой и массой самолета.
- Разрядники, способствующие стеканию накопленного самолетом заряда статического электричества в атмосферу.
На самолётах электростатические разрядники установлены группами на конце крыла, а также других выступающих частях конструкции планера.
Тело разрядника длиной 10–15 см представляет объемный резистор сопротивлением в 10–100 МОм.
II глава. История открытия, интересные факты о рассматриваемых явлениях
1. Подъемная сила
2. Сила тяжести
Исаак Ньютон гулял по яблоневому саду в поместье своих родителей и вдруг увидел луну в дневном небе. И тут же на его глазах с ветки оторвалось и упало на землю яблоко. Ньютон в это самое время работал над законами движения , он уже знал, что яблоко упало под воздействием гравитационного поля Земли. Знал он и о том, что Луна не просто висит в небе, а вращается по орбите вокруг Земли, и, следовательно, на нее воздействует какая-то сила, которая удерживает ее от того, чтобы сорваться с орбиты и улететь по прямой прочь, в открытый космос. Тут ему и пришло в голову, что, возможно, это одна и та же сила заставляет и яблоко падать на землю, и Луну оставаться на околоземной орбите. Все считали, что есть земная гравитация, действующая на несовершенной Земле, и есть гравитация небесная, действующая на совершенных небесах. Ньютон же сделал следующее – он объединил эти два типа гравитации в своем сознании. С этого исторического момента искусственное и ложное разделение Земли и остальной Вселенной прекратило свое существование.
3. Электризация
Электризация – это явления, в которых тела приобретают свойства притягивать другие тела; вэлектризациивсегдаучаствуютдватела. Приэтом электризуются оба тела. Электризация происходит при соприкосновении. Греческий философ Фалес Милетский, живший в 624-547 гг. до нашей эры, открыл, что янтарь, потертый о мех, приобретает свойство притягивать мелкие предметы — пушинки, соломинки и т.п. Это свойство в течение ряда столетий приписывалось только янтарю, от названия которого и произошло слово «электричество». Рождение учения об электричестве связано с именем Уильяма Гильберта (1540-1603). Он был одним из первых ученых, утвердивших опыт, эксперимент как основу исследования. Он показал, что при трении электризуется не только янтарь, но и многие другие вещества и что притягивают они не только пылинки, но и металлы, дерево, листья, камешки и даже воду и масло.
Вывод
Изучая физические явления, у меня возникло желание более подробно изучить их применение. Удивительным фактом и маленьким открытием становится то, что окружающие явления подчиняются и объясняются общими законами и закономерностями в физике.
определите к какому явлению (механическое,
Свинцовую дробь, нагретую до 100 °С, в количестве 100 г смешивают с 50 г льда при 0 °С. Какой будет температура смеси после установления теплового рав … новесия?
Какой выигрыш в силе даёт система из идеальных блоков и нитей, указанная на рисунке? Ответ округлите до сотых.
При подаче на схему (см. рисунок) напряжения U заряд конденсатора С5 оказался равным нулю. Емкости конденсаторов С1 = C5 = C, C2 = 2C, C3 =3C. Определ … ите емкость конденсатора С4.
Физика 10 класс. Ребята помогите, перехожу в 10 класс, не могу понять как решается данная задача
Олимпиадная задача по физике(кинематика) — пожалуйста, дайте решение с объяснениями. От пристани «Дубки» экспериментатор Глюк отправился в путешествие … по реке на плоту. Ровно через час он причалил к пристани «Грибки», где обнаружил, что забыл свой рюкзак на пристани в «Дубках».К счастью, Глюк увидел на берегу своего друга — теоретика Бага, у которого была моторная лодка. На ней друзья поплыли обратно, забрали рюкзак и вернулись в «Грибки».Сколько времени плыла моторная лодка против течения, если всё плавание заняло 32 минуты?Мотор лодки в течение всего плавания работал на полную мощность, а время, которое потребовалось на подбор рюкзака, пренебрежимо мало.
Двигун кондиціонера споживає силу струму 5 А від мережі напругою 220 В. Яку корисну роботу виконує двигун за 10 хв, якщо його ККД дорівнює 90 %? А. 60 … 0 кДж Б. 800 кДж В. 650 кДж Г. Немає вірної відповіді .
Обчисліть тиск, який чинить на рейки чотиривісний навантажений вагон масою 42 т на рейки, якщо площа дотикання колеса з рейкою 5 см 2 . А. 10 4 кПа Б. … 10 6 кПа В. 10 5 кПа Г. Не має вірної відповіді.
Снаряд, выпущенный вертикально вверх, мгновенно разрывается в высшей точке траектории на два осколка, массы которых m=10 кг и 2m=20 кг. Скорость лёгко … го осколка сразу после взрыва v1=1000 м/с. Найдите скорость v2 второго осколка сразу после взрыва. Найдите суммарный импульс Pc всех осколков через t1=5 с после взрыва. В этот момент все осколки находятся в полете. Силы сопротивления воздуха, действующие на осколки, считайте пренебрежимо малыми.
Допоможіть з двома завданнями, дам 34 бала.
1)Что такое потенциальная и кинетическая энергия? Привести примеры 2)Шар брошен вертикально вверх. Как изменяется его потенциальная и кинетическая э … нергии во время подлёта?
Что это, преодоление звукового барьера? Ответ неверный
- Стивен Даулинг
- BBC Future
Автор фото, SPL
О впечатляющих фотографиях реактивных истребителей в плотном конусе водяного пара часто говорят, что это, мол, самолет преодолевает звуковой барьер. Но это ошибка. Обозреватель BBC Future рассказывает об истинной причине феномена.
Это эффектное явление неоднократно запечатлевали фотографы и видеооператоры. Военный реактивный самолет проходит над землей на большой скорости, несколько сотен километров в час.
По мере того как истребитель ускоряется, вокруг него начинает формироваться плотный конус конденсата; создается впечатление, что самолет — внутри компактного облака.
Будоражащие фантазию подписи под такими фотографиями зачастую утверждают, что перед нами — визуальное свидетельство звукового удара при выходе самолета на сверхзвуковую скорость.
На самом деле, это не совсем так. Мы наблюдаем так называемый эффект Прандтля-Глоерта — физическое явление, возникающее при приближении самолета к скорости звука. С преодолением звукового барьера оно не связано.
По мере развития авиастроения аэродинамические формы становились все более обтекаемыми, а скорость летательных аппаратов неуклонно росла – самолеты начали делать с окружающим их воздухом такие вещи, на которые не были способны их более тихоходные и громоздкие предшественники.
Загадочные ударные волны, формирующиеся вокруг низколетящих самолетов по мере приближения к скорости звука, а затем и преодоления звукового барьера, свидетельствуют о том, что воздух на таких скоростях ведет себя весьма странным образом.
Так что же это за таинственные облака конденсата?
Автор фото, Getty
Подпись к фото,Эффект Прандтля-Глоерта наиболее ярко выражен при полетах в теплой, влажной атмосфере
По словам Рода Ирвина, председателя аэродинамической группы Королевского общества воздухоплавания, условия, при которых возникает конус пара, непосредственно предшествуют преодолению самолетом звукового барьера. Однако фотографируют это явление обычно на скоростях чуть меньше скорости звука.
Приземные слои воздуха плотнее, чем атмосфера на больших высотах. При полетах на малых высотах возникает повышенные трение и лобовое сопротивление.
Кстати, летчикам запрещено преодолевать звуковой барьер над сушей. «Выходить на сверхзвук можно над океаном, но не над твердой поверхностью, — объясняет Ирвин. — Между прочим, это обстоятельство было проблемой для сверхзвукового пассажирского лайнера Concorde — запрет ввели уже после ввода его в эксплуатацию, и экипажу разрешалось развивать сверхзвуковую скорость только над водной поверхностью».
Более того, визуально зарегистрировать звуковой удар при выходе самолета на сверхзвук чрезвычайно трудно. Невооруженным глазом его не увидеть — только при помощи специального оборудования.
Для фотографирования моделей, продуваемых на сверхзвуковых скоростях в аэродинамических трубах, обычно используют специальные зеркала, чтобы засечь разницу в отражении света, вызванную формированием ударной волны.
Автор фото, Getty
Подпись к фото,При перепаде воздушного давления температура воздуха понижается, и содержащаяся в нем влага превращается в конденсат
Фотографии, полученные так называемым шлирен-методом (или методом Теплера), используют для визуализации ударных волн (или, как их еще называют, скачков уплотнения), образующихся вокруг модели.
В ходе продувок вокруг моделей не создаются конусы конденсата, поскольку используемый в аэродинамических трубах воздух предварительно осушается.
Конусы водяного пара связаны со скачками уплотнения (а их несколько), формирующимися вокруг самолета по мере набора им скорости.
Когда скорость летательного аппарата приближается к скорости звука (около 1234 км/ч на уровне моря), в обтекающем его воздухе возникает перепад местного давления и температуры.
Как следствие, воздух теряет способность удерживать влагу, и формируется конденсат в форме конуса, как на этом видео.
«Видимый конус пара вызван скачком уплотнения, при котором возникает перепад давления и температуры окружающего самолет воздуха», — говорит Ирвин.
На многих из самых удачных фотографий этого явления запечатлены самолеты ВМС США — и это неудивительно, учитывая, что теплый, влажный воздух у поверхности моря, как правило, способствует более яркому проявлению эффекта Прандтля-Глоерта.
Такие трюки часто проделывают истребители-бомбардировщики F/A-18 Hornet – это основной тип самолетов палубного базирования американской морской авиации.
Автор фото, SPL
Подпись к фото,Скачок уплотнения при выходе самолета на сверхзвук трудно обнаружить невооруженным глазом
На таких же боевых машинах летают члены пилотажной группы ВМС США Blue Angels, мастерски выполняющие маневры, при которых вокруг самолета образуется конденсационное облако.
Из-за зрелищности явления его нередко используют в целях популяризации морской авиации. Летчики намеренно маневрируют над морем, где условия для возникновения эффекта Прандтля-Глоерта наиболее оптимальны, а поблизости наготове дежурят профессиональные флотские фотографы — ведь сделать четкий снимок реактивного самолета, летящего со скоростью 960 км/ч, на обычный смартфон невозможно.
Наиболее эффектно конденсационные облака выглядят на так называемом трансзвуковом-режиме полета, когда воздух частично обтекает самолет на сверхзвуковой скорости, а частично — на дозвуковой.
«Самолет при этом необязательно летит на сверхзвуковой скорости, но воздух обтекает верхнюю поверхность его крыла с большей скоростью, чем нижнюю, что приводит к местному скачку уплотнения», — говорит Ирвин.
По его словам, для возникновения эффекта Прандтля-Глоерта необходимы определенные климатические условия (а именно — теплый и влажный воздух), с которыми истребители палубной авиации сталкиваются чаще других самолетов.
Все, что вам остается сделать, — попросить об услуге профессионального фотографа, и — вуаля! — ваш самолет запечатлели в окружении эффектного облака водяного пара, которое многие из нас ошибочно принимают за признак выхода на сверхзвук.
Туман и самолёты — Авиамузей
Последнюю неделю Киев окутан туманом. Среди пассажиров и неравнодушных к авиации людей закономерно возникает вопрос, безопасно ли летать в таких сложных метеорологических условиях. Почему одни рейсы вылетают, когда с земли не видно даже сам самолет, а другие — отменяются? В этом тексте мы попробуем разобраться, как воздушные суда и авиакомпании справляются с туманами.
Во-первых, надо понять что такое туман. Это атмосферное явление, когда капельки воды, кусочки льда или их смесь зависают в атмосфере близко к земле и не могут подняться вверх, чтобы рассеяться. Да, туман снижает видимость, что может стать одним из факторов задержки или отмены рейса. Но не ключевым, потому что их на самом деле много.
Летная или нелетная погода это совокупность таких факторов как состояние взлетно-посадочной полосы, общие погодные условия, скорость и направление ветра (или его отсутствие — штиль). Все это называется общим термином «метеорологический минимум».
Во-вторых, учитываем и другие «минимумы»: заложенные в самом самолет его разработчиками — сегодня, большинство современных лайнеров могут садиться автоматически близкой к нулевой видимости, но к этому обычно не прибегают; показатели, которые выдают датчики и оборудование непосредственно аэропорту ( «аэродромный минимум») в зависимости от расположения и рельефа местности. Горные аэропорты имеют значительно выше минимума, несмотря на оборудование. А еще не стоит забывать о человеческом факторе — разные пилоты имеют разный допуск, разную квалификацию. И там, где один спокойно взлетает в густой туман, второй вынужден остаться на земле.
Как правило, принятие решения по взлету базируется на худшем из минимумов: самолета, пилотов и аэродрома. Если, например, самолет может садиться с видимостью, например, 300-350 метров и его пилоты имеют все допуски к ней, но аэродром может принять рейсы только со значительно большей видимостью (например, 800-900 м или даже 1 км), то посадка невозможна. Надо менять курс на запасной аэродром или принимать решение о втором круге. И наоборот, если на земле дальность видимости ВПП (runway visual range) низкая, или ВПП обледенела, то авиалайнер просто не взлетит. Из-за сильного снегопада или низкой температуры осадков, что делает очистку ВПП бессмысленной, «воздушные ворота» могут на некоторое время закрыть.
К тому же, не все аэропорты мира имеют мощные курсово-глиссадные системы ILS, потому что они очень дорогие. В общем, антенны ILS создают самолету «посадочный коридор», за пределы которого выходить нельзя. Это — безопасный способ посадить машину даже на автопилоте и в плохую погоду. В дождь и туман помогают системы радиоглисадних маяков и специальная противотуманная подсветка ВПП. В завершение можно сказать, что посадка в туман осуществляется в основном по приборам в кабине самолета и системам на земле. Но последнее слово всегда за диспетчерами аэропорта.
На склоне горя: что могло стать причиной крушения Ан-26 | Статьи
Причиной трагедии на Камчатке, где 6 июля разбился самолет, на борту которого было 28 человек, могла стать плохая обученность летного состава. По данным СПАРК, в 2020 и 2021 годах Ространснадзор выявил у Камчатского авиапредприятия в общей сложности 11 нарушений теоретической подготовки пилотов. Как выяснили «Известия», среди сотрудников компании, не прошедших очередное обучение и не сдавших вовремя экзамены, есть имена предположительно погибших в авиакатастрофе 6 июля членов экипажа. Если самолет разбился о гору, значит, пилот вслепую заходил на посадку ниже безопасной высоты, что в условиях плохой видимости равноценно самоубийству, говорят эксперты. Их мнения о технических характеристиках Ан-26 разошлись: одни считают его проверенным и надежным, другие уверены, что машина морально и физически устарела.
Три нарушенияАнализ данных СПАРК говорит о том, что проблемы с контролирующими органами у Камчатского авиационного предприятия (КАП), которому принадлежал разбившийся Ан-26, наблюдались как минимум два последних года. По информации СПАРК, всего было выявлено 11 нарушений: восемь в 2020-м и три в 2021-м. Все они касаются обучения пилотов, в том числе по сценарию обстановки реального полета.
В предписании контролирующего органа от февраля 2020 года говорится, что «эксплуатантом АО «КАП» не обеспечено проведение обучения членов летного экипажа по теоретической подготовке к выполнению полетов в особых условиях, по выводу воздушного судна из сложного пространственного положения, предсрывных режимов, режима сваливания». Кроме того, некоторые летчики не прошли подготовку в области авиационной безопасности, не были готовы к действиям в аварийных ситуациях и не сдали очередной экзамен по выполнению полетов в условиях сдвига ветра. Устранить эти нарушения компании было предписано в срок до 1 сентября прошлого года, но в начале 2021-го Ространснадзор снова выявил нарушения. Причем два из них связаны с тем, что компания так и не устранила недостатки, выявленные еще год назад, — не провела обучение и не организовала сдачу экзамена по выполнению полетов в аварийных ситуациях среди более чем 40 членов летного экипажа.
Фото: РИА Новости/МЧС РФ
Место крушения пассажирского самолета Ан-26, летевшего из Петропавловска-Камчатского в поселок Палана
Третье нарушение заключалось в том, что тех членов экипажа, которые не прошли подготовку, компания тем не менее допустила к полетам. Как выяснили «Известиям», среди пилотов, не прошедших очередное обучение и не сдавших вовремя экзамены, есть имена предположительно погибших в авиакатастрофе 6 июля. По этическим соображениям издание их не называет.
Последнее предписание об устранении нарушений воздушного законодательства РФ КАП получила в феврале текущего года, а решить вопрос должна была до 1 марта.
Полет по нештатному навигаторуНа вечер 6 июля власти рассматривали несколько основных версий крушения самолета.
Катастрофа могла произойти при заходе на второй круг во время посадки, сообщил губернатор Камчатского края Владимир Солодов. По его словам, не исключено, что на исходе маневра сказалась плохая видимость.
— При исследовании места с воздуха часть фюзеляжа воздушного судна обнаружена на берегу, часть в воде и прибрежной зоне, — сказал глава региона.
Он добавил, что в среду, 7 июля, на Камчатке начнет работу правительственная комиссия во главе с руководителем Росавиации Александром Нерадько. Она установит причины трагедии.
Пилот потерпевшего крушение Ан-26 пытался срезать маршрут по нештатному навигатору, сообщил «Известиям» близкий к следствию источник. По его данным, перед посадкой летчик, предположительно, решил срезать траекторию полета через сопку Пятибратка. Неудачный маневр обернулся столкновением со скалой, подчеркнул он.
Таким образом, причиной катастрофы могла стать ошибка пилота. Также к крушению могли привести неблагополучные метеоусловия. В момент посадки воздушного судна в регионе наблюдался туман, горы были закрыты плотными облаками, уточнил источник.
Самолет Ан-28, принадлежащий ФГУП «Камчатские авиалинии» и потерпевший крушение в 10 км от поселка Палана
Фото: Дальневосточное СУ на транспорте СК РФ
Для Камчатки это уже не первая авиатрагедия — в 2012 году здесь потерпел крушение самолет Ан-28, который тоже столкнулся с горой. Часть его обломков также были найдены на сопке Пятибратка, напомнил он.
Со слов источника, пилоты на Камчатке с ее гористой местностью часто меняют траекторию по нештатным навигаторам GPS. Использование такого прибора и могло привести к отклонению от схемы полета и столкновению с землей.
«Тяжело и горько»Житель Петропавловска-Камчатского Максим Артемьев лично знал пилотов разбившегося судна, с некоторыми членами экипажа был знаком с детства. В течение нескольких часов, пока шли поиски пропавшего самолета, и он, и все остальные жители Камчатки надеялись, что пассажиров и экипаж найдут живыми. После обнаружения обломков он думает, что это маловероятно.
— Ан-26 — хороший самолет, их пять-шесть штук по Камчатке летает, все снабжены плотами, средствами спасения, жилетами. Мы очень надеялись, что если они приводнились на территории акватории, то могли спастись. Очень тяжело и прискорбно осознавать, что этого не произошло. Вся Камчатка связана с авиацией, здесь порой по-иному не добраться в некоторые места. Все друг друга знают через пару рукопожатий. Вся Камчатка переживает, всем очень тяжело и горько от этой трагедии. За последние девять лет Палана переживает второе такое происшествие с самолетом, — рассказал «Известиям» Максим Артемьев.
Еще один житель Петропавловска-Камчатского Алексей, уроженец поселка Палана, в разговоре с корреспондентом «Известий» тоже с трудом сдерживал эмоции, но фамилию свою назвать отказался.
— Я знал некоторых людей, что были на борту, у меня там даже одноклассник есть. Когда в 2012 году разбился Ан-28, там тоже были мои знакомые. И вот спустя девять лет опять трагедия. Вся Палана и все мы переживаем очень сильно, — сказал Алексей.
Пассажирский самолет Ан-26, пропавший 6 июля 2021 года
Фото: ТАСС/Александр Суров
Надежный или безнадежный?Самолет Ан-26 является модификацией АН-24, полностью пассажирской модели. В хвостовую часть корпуса фюзеляжа АН-26 установили грузовую рампу, чтобы можно было, как на самолете ИЛ-76, производить закрутку и выгрузку различных крупногабаритных предметов, рассказал «Известиям» гендиректор компании «Альянс авиационных технологий «Авинтел» Виктор Прядка.
— При этом сам фюзеляж самолета позволяет перевозить как пассажиров, так и грузы. Он рассчитан на 52 человека. Самолет турбовинтовой. Но на данный момент он морально и физически устарел. Выпускался до конца 80-х годов, пока ему на смену не пришел АН-140. Поэтому возможны различные конструктивные недостатки, — допустил эксперт.
Запчасти к Ан-26 поставляются с Украины, потому что он производился ОКБ им. О.К. Антонова. Вероятно, причиной крушения стало то, что запчасти давно иссякли, поэтому присутствовали конструктивные повреждения планера самолета, считает Виктор Прядка.
— Сейчас все эти самолеты нужно выводить из эксплуатации. К тому же у нас появился хороший аналог — ИЛ-114, — отметил эксперт.
У многих малых авиакомпаний, особенно в отдаленных районах, есть общие проблемы, и государство только недавно начало ими заниматься, в свою очередь, сказал председатель совета директоров Национальной ассоциации объединений офицеров запаса ВС Владимир Богатырёв.
— Их экономические и технологические возможности ограничены, — пояснил он. — Как они обслуживают свой парк, придерживаются ли регламентов эксплуатации, что у них с запчастями? Обычно у них скудная ремонтная база. Там могут одну и ту же деталь переставлять с одного самолета на другой — тот, который должен лететь. А из-за того что ослабели межгосударственные связи, мы не знаем, как этот самолет обслуживали на Украине, каким было качество капремонта. Ан-26 — очень надежный самолет, но в силу его возраста вопросы качества ремонта и эксплуатации становятся принципиальными.
Спасатели, доставленные вертолетом на поиски самолета Ан-26
Фото: РИА Новости/ МЧС РФ
Наличие сертификата — это и есть гарантия исправности самолета, не согласен председатель комиссии по гражданской авиации Общественного совета Ространснадзора, заслуженный пилот СССР Олег Смирнов.
— Самолет АН-26 — отличный. Я один из первых в стране осваивал АН-24, прообраз АН-26. У него есть один недостаток, связанный с неправильным изготовлением стабилизатора. Но если есть официальное заявление, что самолет был по всем параметрам проверен перед вылетом, то к нему претензий быть не может. Он вылетал исправным, хорошо подготовленным, его полет продолжался более двух часов, в течение которых с борта не поступало информации ни о каких неисправностях. Командир корабля обязан о любых отклонениях сообщать на землю. Если не сообщил, значит, их во время полета не было. Но иногда чрезвычайная ситуация происходит настолько быстро, что у командира не остается и доли секунды сообщить о ней. Похоже, это как раз тот случай, — отметил он.
«Клевок» или скала?По мнению Олега Смирнова, возможной причиной крушения стал «клевок» при заходе на посадку при выпуске закрылок, когда менялась конфигурация крыла, для того чтобы увеличить подъемную силу и уменьшить скорость перед посадкой.
— Происходит скос потока, который отрицательно влияет на подъемную силу стабилизатора, и образовывается «клевок». Это мгновенное явление, из которого невозможно вывести самолет, потому что идет очень резкое снижение. Пилотов готовят к тому, чтобы в такие ситуации не попадать. Есть вероятность, что в этом случае экипаж не доучили, — предположил летчик.
Однако, судя по тому, что обломки самолета были найдены в море и у горы, предпочтительнее другая версия произошедшего, подчеркнул пилот.
Спасатели на вездеходах продолжают следовать на место крушения самолета АН-26
Фото: ГУ МЧС России по Камчатскому краю
— Столкновение с возвышенностью при заходе на посадку весьма вероятно. Нужно разобраться, есть ли в аэропорту радиолокатор, посадочные системы для помощи оператору. Когда летишь в облаках, ничего не видно кроме приборов. Если пилот вслепую заходил на посадку ниже безопасной высоты, это самоубийство. Столкновение с горой — грубейшее нарушение. Летчик не мог не знать расположение возвышенностей, тогда причиной крушения будет признан человеческий фактор. Но важно еще и то, как был подготовлен экипаж, оборудован аэропорт, как работал диспетчер. Списывать всю вину на пилота пока не стоит, хотя зачастую происходит именно так, — отметил он.
Напомним, днем 6 июля в ГУ МЧС России по Камчатскому краю поступила информация о том, что самолет Ан-26, совершавший пассажирский рейс Петропавловск-Камчатский–Палана, в указанное время не вышел на плановый сеанс связи. Радиосвязь с экипажем воздушного судна, принадлежавшего АО «Камчатское авиапредприятие», пропала примерно за 10 минут до времени посадки. В 05:55 мск в аэропорту Палана была объявлена тревога и организована поисково-спасательная операция. Позднее в 3,8 км от поселка с вертолета были обнаружены обломки пропавшего самолета. Часть из них упала в море. К месту крушения были направлены спасатели, оперативная группа МЧС по Камчатскому краю, а также сотрудники правоохранительных органов. Предположительно, все 28 человек, которые находились на борту, погибли.
Справка «Известий»Самые крупные катастрофы с Ан-26 в России и мире
Чугуев, 2020 год. 25 сентября недалеко от украинского города Чугуев в Харьковской области разбился самолет Ан-26. Он выполнял учебный полет с курсантами. На борту находилось 27 человек, 26 из них погибли.
Хмеймим, 2018 год. 6 марта российский Ан-26 потерпел крушение при заходе на посадку на сирийском аэродроме Хмеймим. Он столкнулся с землей, не долетев около 500 м до взлетно-посадочной полосы. На борту самолета находилось 26 пассажиров и шесть членов экипажа, все они погибли.
Киншаса, 2018 год. 20 декабря потерпел крушение транспортный Ан-26 компании GomAir в 40 км от международного аэропорта Нджили (Киншаса, Демократическая Республика Конго). На борту находилось 23 человека.
Провинция Идлиб, 2015 год. 18 января Ан-26 ВВС Сирии разбился при заходе на посадку на аэродроме Абу-Духур (провинция Идлиб). Погибло 30 человек.
Багдад, 2007 год. Грузовой Ан-26, арендованный Турцией у молдавской авиакомпании, потерпел катастрофу 9 января 2007 года. Самолет пытался зайти на посадку в условиях плохой видимости из-за тумана и разбился во время второй попытки. На борту находилось 35 человек, 32 из них погибли.
Архангельск, 2002 год. 21 февраля Ан-26 потерпел крушение при заходе на посадку в районе аэродрома Лахта в Архангельской области. 17 из 20 находящихся на борту человек погибли. Основной причиной катастрофы были названы метеоусловия: из-за плохой видимости и сильного бокового ветра самолет трижды заходил на посадку и последняя попытка стала роковой.
Microsoft Flight Simulator| Xbox
Вам необходимо принять условия соглашения об использовании служб Майкрософт (microsoft.com/msa). Требует загрузки (требуется значительный объем хранилища, широкополосное подключение к Интернету, могут действовать тарифы поставщика услуг Интернета). Требует загрузки (требуется значительный объем хранилища, широкополосное подключение к Интернету, могут действовать тарифы поставщика услуг Интернета). Могут потребоваться дополнительное оборудование и подписки. Службы Xbox и поддержка доступны не во всех странах (xbox.com/regions). Возможности и онлайн-службы могут отличаться в зависимости от страны и могут меняться или исключаться с течением времени. Может содержать внутриигровые покупки. Требуется учетная запись Майкрософт. За исключением случаев, когда это требуется в соответствии с законодательством, возврат денег за неиспользованные коды не предусмотрен.
Xbox: для многопользовательской игры онлайн на консоли требуется Xbox Game Pass Ultimate или Xbox Live Gold (подписки продаются отдельно). В игре Cross-Generation могут быть ограничены некоторые режимы и функции
ПК с Windows 10: производительность повышается при использовании более современных систем. ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: Некоторые люди могут испытывать эпилептические приступы, наблюдая за мигающими огнями или повторяющимися узорами в видеоиграх (xbox.com/xboxone/healthandsafety).
AIRBUS и другая продукция Airbus и сервисные отметки являются защищеными товарными знаками Airbus. Все права защищены. Официально лицензированы Airbus.
Названия Cessna, эмблемы и конструкция самолета, а также связанные с ним логотипы, являются товарными знаками и интеллектуальной собственностью Textron Innovations Inc. и используются по лицензии Microsoft Corporation.
Название Cub Crafters, эмблемы и конструкция самолета, а также связанные с ним логотипы, являются товарными знаками и интеллектуальной собственностью Cub Crafters и используются по лицензии Microsoft Corporation.
*Источник: Metacritic.com, 24 августа 2020 г.
**© 2021 Paramount Pictures. Все права защищены.
Ответы астрономов на вопросы | Большой новосибирский планетарий
Вопрос: Добрый день, мне интересно знать допускает ли ученое общество возможность того, что открыты не все соединения и элементы и что звезды и планеты в других галактиках могут состоять из абсолютно неизвестных нам элементов. А так же что скорость и направление удаления звезд друг от друга не хаотичны, а определяются силой гравитации, как например солнце вокруг солнца, затем галактики вокруг галактик с большей массой и так до уровня вселенных? Извините за глупый вопрос, но действительно интересно узнать.
Ответ: Ксения, с ответом на Ваш вопрос нам помог доктор физико-математических наук, заведующий отделом физики и эволюции звезд Института астрономии РАН Дмитрий Зигфридович Вибе: 1. Допускает ли ученое общество возможность того, что открыты не все соединения и элементы и что звезды и планеты в других галактиках могут состоять из абсолютно неизвестных нам элементов. «Давайте разделим вопрос на два. Сначала об элементах. Как известно, химические элементы отличаются друг от друга количеством протонов в ядре (оно ещё называется атомным номером). Поскольку количество протонов не может быть слишком большим, число элементов ограничено. Сейчас нам известны элементы с количеством протонов в ядре до 118; новые, пока не известные нам элементы могут иметь лишь большее количество протонов. Далее, нужно учитывать, что у элементов тяжелее урана нет долгоживущих изотопов. Это означает, что существование каких-либо объектов из (пока) неизвестных науке элементов невозможно. Даже если ядра таких элементов и возникают в результате каких-то процессов (например, в земных лабораториях), они распадаются быстрее, чем из них может сформироваться какое-либо тело. Теперь о соединениях. Соединения элементов, то есть различные химические вещества нам, безусловно, известны не все. Ежегодно астрономы открывают в космосе по несколько новых молекул. Чаще это вещества, известные нам по земной химии, но иногда встречаются и молекулы, которые на Земле не синтезировались. Однако они всегда состоят из известных нам химических элементов. Могут ли звёзды и планеты в других галактиках состоять не из химических элементов, не из протонов и нейтронов, а вообще из какого-то совершенно нам не известного вида вещества? Вряд ли. Наши наблюдения проникли сейчас на колоссальные расстояния от Земли, и везде в звёздах и планетах мы видим признаки наличия только тех веществ и химических элементов, которые известны нам по нашей планете и её ближайшим космическим окрестностям.» 2. А так же что скорость и направление удаления звезд друг от друга не хаотичны, а определяются силой гравитации, как например солнце вокруг солнца, затем галактики вокруг галактик с большей массой и так до уровня вселенных? «В Солнечной системе нам привычно видеть именно систематическое вращение тел друг вокруг друга под действием силы гравитации. Однако эта сила способна приводить и к более хаотическому движению. Так движутся, например, звёзды в звёздных скоплениях. Да и Солнечная система не свободна от хаоса, что выражается, например, во временами очень быстрой эволюции орбит астероидов и комет. Поэтому ничего удивительного в хаотическом движении нет. В любом случае, если бы во Вселенной присутствовала описанная в вопросе иерархия вращения, мы бы её, конечно, увидели.»
Как летают самолеты и самолеты
См. Вашу рекламуКак работают самолеты
Самолеты летают, когда движение воздуха поперек их крыльев создает восходящую силу на крылья (и, следовательно, на остальную часть самолета), превышающую силу тяжести, тянущую самолет к земле. Физика, лежащая в основе этого явления, была впервые описана Даниэлем Бернулли, швейцарским математиком и ученым 18 века, изучавшим движение жидкостей. Бернулли обнаружил, что давление движущейся жидкости обратно пропорционально скорости жидкости.Другими словами, давление жидкости уменьшается с увеличением скорости жидкости, и наоборот.
Принцип Бернулли
Самолеты летают, когда движение воздуха поперек их крыльев создает восходящую силу на крылья (и, следовательно, на остальную часть самолета), превышающую силу тяжести, тянущую самолет к Земля.
Физика, лежащая в основе этого явления, была впервые описана Даниэлем Бернулли, швейцарским математиком и ученым 18 века, изучавшим движение жидкостей.Бернулли обнаружил, что Давление движущейся жидкости обратно пропорционально скорости жидкости. Другими словами, давление жидкости уменьшается с увеличением скорости жидкости, и наоборот.
Тот же принцип применяется к движущемуся воздуху. Чем быстрее воздух движется через пространство, тем ниже давление воздуха; чем медленнее он движется, тем выше давление. Крылья самолета рассчитаны на Преимущество этого факта и создание подъемной силы, необходимой для преодоления веса самолета и отрыва самолета от земли.Нижняя сторона крыльев более или менее плоская, а вершина изогнутая. Кроме того, крылья наклонены. немного вниз спереди назад, поэтому воздух, движущийся вокруг крыла, проходит более длинный путь через верх, чем под ним. Воздух, идущий над крылом, движется быстрее, чем воздух, идущий под ним, и давление воздуха над крылом таким образом, он ниже, чем под крылом, где собираются вместе более медленно движущиеся молекулы воздуха. Перепад давления создает подъемную силу, и чем быстрее крыло движется по воздуху, тем больше становится подъемная сила, в конечном итоге преодолевая силу. силы тяжести на самолет.
Фазы полета
Выталкивание и выруливание
Этот первый этап полета, после того как все двери были закрыты, включает перемещение самолета от взлетно-посадочной полосы терминала и вдоль рулежных дорожек к взлетно-посадочной полосе. Моторизованный автомобиль под названием иногда буксир используется, чтобы отодвинуть самолет от ворот. В некоторых аэропортах определенным самолетам разрешено использовать обратную тягу. Это означает, что после запуска двигателя на воротах реверсоры тяги используются буквально для поддержки самолета. подальше от ворот.Затем самолет своим ходом движется по рулежным дорожкам. Поскольку самолеты предназначены в первую очередь для полетов и не являются наземными транспортными средствами, их руление осуществляется на очень низких скоростях. Отталкивание происходит только тогда, когда пилот разрешение на это от службы управления воздушным движением, которая контролирует все движения самолетов во время руления.
Взлет и набор высоты
Когда готов к взлету и получает разрешение от службы управления воздушным движением продолжать движение, пилот или первый помощник воздушного судна отпускает тормоза и перемещает дроссельную заслонку, чтобы увеличить мощность двигателя для ускорения. вниз по взлетно-посадочной полосе.После выравнивания на взлетно-посадочной полосе управление самолетом обычно осуществляется с помощью ножных педалей, которые манипулируют носовым колесом до тех пор, пока скорость не станет достаточной, чтобы ветер, несущийся рулем направления на хвосте самолета, заставлял рулевое колесо носа ненужное.
По мере того, как самолет набирает скорость, воздух все быстрее и быстрее проходит над его крыльями, и создается подъемная сила. Приборы на борту самолета показывают эту скорость, которая равна не только скорости самолета. относительно земли, но также и скорость любого ветра, который может дуть в сторону самолета (самолет обычно взлетает навстречу ветру).Когда воздушная скорость достигает определенной заданной точки, известной как скорость вращения, пилот манипулирует панели на хвостовой части самолета для поворота носовой части самолета вверх. Это создает еще более сильную подъемную силу, и самолет отрывается от земли.
Скорость вращения, сокращенно VR, является одним из трех важных параметров воздушной скорости, рассчитываемых перед каждым полетом. Остальные — V1 — скорость, выше которой безопасная остановка на взлетно-посадочной полосе невозможна; и V2 — минимальная скорость, необходимая для удержания самолета в полете в случае отказа двигателя после того, как самолет превысит скорость V1.Некоторые из факторов, влияющих на VR и V2, — это вес самолета, температура воздуха и высота аэропорта. В Чем тяжелее самолет, тем больше подъемная сила и, следовательно, требуется скорость, чтобы оторвать его от земли. Самолету также нужно лететь быстрее, чтобы лететь в жаркий день, чем в прохладный. Горячий воздух менее плотный, чем холодный, и меньшая плотность создает меньшую подъемную силу для такая же скорость. Точно так же, чем выше высота, тем менее плотный воздух. Самолету требуется больше скорости, чтобы оторваться от земли в таком месте, как Денвер, чем в таком месте, как Нью-Йорк, при всех прочих факторах, таких как вес, равны.Некоторые из этих факторов также важны при расчете V1, хотя ключевым фактором является длина используемой взлетно-посадочной полосы.
Большинство больших реактивных самолетов отлетают от земли со скоростью около 160 миль в час и первоначально набирают высоту под углом более 15 градусов. Угол наклона крыльев самолета к обтекаемому воздуху чрезвычайно важен. для поддержания лифта. Если так называемый угол атаки слишком велик, поток воздуха вокруг крыльев нарушается, и самолет теряет подъемную силу.
Чтобы сделать самолет более аэродинамически эффективным, колеса, на которых катится самолет, когда он находится на земле, убираются в полость в брюхе самолета после того, как он находится в воздухе. Там имеет меньшее лобовое сопротивление (сопротивление ветру), и самолет может летать быстрее, когда его шасси убрано.
Круиз
Как только самолет находится в воздухе, он продолжает набирать высоту до тех пор, пока не достигнет крейсерской высоты, которая определяется пилотом и должна быть одобрена Управлением воздушного движения.На данный момент мощность снижается от настройки, необходимой для набора высоты, и самолет поддерживает постоянную горизонтальную высоту. Чтобы лететь ровно, вес самолета и подъемная сила, создаваемая крыльями, точно равны.
Стандартной высоты для крейсерского полета не существует. Как правило, это около 35000 футов, но она может значительно варьироваться в зависимости от продолжительности полета, погодных условий, турбулентности воздуха и местоположения. других самолетов в небе.Крейсерские скорости имеют постоянное число Маха, около 82 процентов скорости звука. Это означает, что скорость земли составляет около 550 миль в час, хотя она также может значительно варьироваться в зависимости от встречного и попутного ветра. и другие факторы.
Во время полета пилоты обычно следуют по обозначенным воздушным трассам или трассам в небе, которые отмечены на полетных картах и определяются их отношениями к радионавигационным маякам, сигналы которых подбираются самолетом.Некоторые самолеты также имеют на борту инерциальные навигационные системы, помогающие пилотам ориентироваться. Эти компьютерные системы вычисляют положение самолета от точки отправления, внимательно отслеживая его курс. скорость и другие факторы после того, как он покинет ворота. Некоторые самолеты также могут использовать сигналы группировки спутников для определения своего местоположения. Это известно как Глобальная система позиционирования. Коммерческие самолеты все чаще используй это. GPS позволяет самолету с разрешения службы управления воздушным движением безопасно работать вне заданных воздушных трасс.Эта возможность делает операции более эффективными и увеличивает пропускную способность авиационной системы.
Пилоты управляют и направляют самолет в полете, манипулируя панелями на крыльях и хвосте самолета. Эти управляющие поверхности описаны более подробно далее в этой главе.
Спуск и посадка
На этом этапе полета пилот постепенно возвращает самолет к земле за счет уменьшения мощности и скорости двигателя, а значит, и подъемной силы.Так называемый финальный подход начинается в нескольких милях от аэропорта. К этому моменту служба управления воздушным движением установила последовательность для посадки самолетов, тщательно отделяя их от всех других самолетов, направляющихся в тот же аэропорт или вылетающих из него. Шасси опускается, замедляется самолет дальше. Кроме того, панели на задней кромке крыльев самолета, известные как закрылки, используются для увеличения лобового сопротивления и, таким образом, уменьшения скорости и высоты. Используются другие панели, известные как рули высоты, и руль направления (так как они на протяжении всего полета) для управления самолетом и удержания его на курсовом маяке и глиссаде (глиссаде) непрерывные радиосигналы, по которым летный экипаж будет следовать до конца взлетно-посадочной полосы.
Самолеты авиакомпании обычно движутся со скоростью около 120 миль в час относительно земли, когда они приземляются. Затем летный экипаж быстро замедляет самолет с помощью нескольких действий: обратно на дроссели, подняв еще один набор панелей на верхней части крыльев, называемых спойлерами, которые нарушают воздушный поток и увеличивают сопротивление ветру, реверсируя тягу двигателей и, конечно же, применяя тормоза.
Такси и парковка
Заключительный этап полета — это обратная сторона первого этапа.Самолет на малой скорости своим ходом выезжает на рулежную дорожку, а оттуда — к выходу на посадку. Поскольку большинство ворот оснащены подвижные трапы или крытые пандусы, самолеты обычно припарковываются самостоятельно.
Основные части самолета
Фюзеляж
Это основной корпус самолета, за исключением его хвостового оперения, крыльев и двигателей. Термин происходит от французского слова fusele, что означает конический, потому что фюзеляж имеет форму длинной цилиндр с коническими концами.Он состоит из склепанных между собой алюминиевых секций, а внутри находятся три основные секции: кабина, кабина (которая часто подразделяется на две или три секции с различным расположением сидений. и разные классы обслуживания) и грузовой отсек.
Кабина экипажа
Кабина является самой передней частью фюзеляжа и содержит все инструменты, необходимые для управления самолетом. Кабина экипажа, которую иногда называют кабиной пилота, имеет сиденья для пилота и второй пилот; бортинженер, на некоторых самолетах; и места для одного или двух наблюдателей, которые могут быть от самой авиакомпании или от FAA.Кабина закрыта для пассажиров во время полета и бортпроводников во время взлета и посадки.
Кабина
Кабина — это часть фюзеляжа позади (и ниже в случае двухпалубного Боинга 747) кабины, где авиакомпания перевозит пассажиров, груз или и то, и другое, в случае комбинации перевозчик. В типичной пассажирской кабине есть камбуз для приготовления пищи; туалеты; одно или несколько сидений, туалетов и верхних полок для хранения багажа, верхней одежды и других вещей, переносимых в самолет пассажирами; и несколько дверей наружу, большинство из которых используются только для аварийной эвакуации.Количество выходов определяется количеством посадочных мест. Маленькие самолеты перевозят около 60 пассажиров, более крупные, такие как Boeing 747, могут перевозить более 400 пассажиров.
Грузовой отсек
Это область фюзеляжа под пассажирской палубой, где перевозятся груз и багаж. В основном это нижняя половина цилиндра фюзеляжа. Он находится под давлением вместе с остальной частью фюзеляж и имеет системы обогрева для мест, предназначенных для перевозки живых животных.В самолетах также есть системы вентиляции, которые нагнетают воздух в эти области. Доступ в грузовые отсеки осуществляется через двери в салоне самолета. Доступа из каюты нет.
Крылья
Крылья — это аэродинамический профиль, который создает подъемную силу, необходимую для удержания самолета от земли. Как и фюзеляж, к которому они прикреплены, они сделаны из панелей из алюминиевого сплава, склепанных заклепками. все вместе. Точка крепления — это центр тяжести или точка равновесия летательного аппарата.
Большинство реактивных самолетов имеют стреловидные крылья, то есть крылья наклонены назад к задней части самолета. Стреловидные крылья создают меньшую подъемную силу, чем перпендикулярные крылья, но они более эффективны на высоких скорости, потому что они создают меньшее сопротивление.
Крылья в основном полые внутри, с большими отсеками для топлива. На большинстве самолетов, эксплуатируемых сегодня, крылья также поддерживают двигатели, которые прикреплены к пилонам, подвешенным под крыльями.
Крыльяспроектированы и изготовлены с особым вниманием к форме, контуру, длине, ширине и глубине, и они оснащены множеством различных типов поверхностей управления, которые описаны ниже.
Оперение
Хвостовое оперение — это хвостовое оперение самолета, состоящее из больших килей, которые проходят как по вертикали, так и по горизонтали от задней части фюзеляжа. Их основная цель — помочь стабилизировать самолет, очень похожий на киль лодки. Кроме того, в них также встроены поверхности управления, которые помогают пилотам управлять самолетом.
Панели управления
Поверхности управления, прикрепленные к крыльям и хвосту самолета, изменяют равновесие прямого и горизонтального полета при движении вверх и вниз или влево и вправо.Они управляются из элементов управления в кабина. В некоторых самолетах гидравлические линии соединяют органы управления кабиной с этими различными внешними панелями. В других случаях связь электронная.
Руль — это большая панель, прикрепленная к задней кромке вертикального стабилизатора самолета в задней части самолета. Он используется для управления рысканием, то есть движением носа влево или вправо. Руль направления используется в основном во время взлета и посадки, чтобы удерживать нос самолета на средней линии взлетно-посадочной полосы.Он управляется ножными педалями в кабине. Реактивные самолеты также имеют автоматические демпферы рыскания, которые работают постоянно, для комфортной езды.
Руль высоты — это панели, прикрепленные к задней кромке двух горизонтальных стабилизаторов самолета, а также часть хвостового оперения или оперения. Лифты контролируют тангаж самолета, то есть движение носа вверх или вниз. Они используются во время полета и управляются путем вытягивания или нажатия на штурвал управления или контроллер боковой ручки в кабине.
Элероны — это панели, встроенные в заднюю кромку крыльев. Как и лифты, они используются во время полета для управления самолетом и управляются поворотом штурвала или боковой ручки управления. контроллер в кабине слева или справа. Эти рулевые движения отклоняют элероны вверх или вниз, что, в свою очередь, влияет на относительную подъемную силу крыльев. Отклоненный вниз элерон увеличивает подъемную силу крыла, к которому он прикреплен, в то время как элерон отклоняется вверх, уменьшает подъемную силу своего крыла.Таким образом, если пилот отклонит вниз элерон на левом крыле самолета и отклонит вверх элерон на правом крыле, самолет будет катиться или крениться вправо. Спойлеры — это панели, встроенные в верхние поверхности крыльев, и в основном они используются во время приземления, чтобы нарушить подъемную силу крыльев и, таким образом, удерживать самолет в твердой посадке на земле после приземления. Их также можно использовать во время полета. чтобы ускорить спуск.
Другими основными рулевыми поверхностями являются закрылки и предкрылки, которые в первую очередь предназначены для увеличения подъемной силы крыльев на малых скоростях, используемых во время взлета и посадки.Закрылки установлены на задняя кромка крыльев, ламели по передней кромке. В выдвинутом состоянии они увеличивают подъемную силу, поскольку увеличивают площадь крыльев и подчеркивают изгиб крыльев. Закрылки также обычно открываются на конечном этапе захода на посадку. для увеличения подъемной силы, что обеспечивает управляемость и устойчивость на низких скоростях. Настройки закрылков и предкрылков контролируются пилотами, хотя иногда предусмотрены системы автоматического выдвижения / втягивания для защиты полета и целостности конструкции.
Шасси шасси
Шасси — это шасси, которое поддерживает самолет, когда он находится на земле, и состоит из колес, шин, тормозов, амортизаторов, осей и других опорных конструкций. Практически все У реактивного самолета есть носовое колесо с двумя шинами, а также два или более узлов основного шасси с 16 шинами. Шасси обычно поднимается и опускается гидравлически и полностью помещается в нижней части фюзеляжа в убранном состоянии. Самолет шины заполнены азотом, а не воздухом, потому что азот не расширяется и не сжимается так сильно, как воздух при резких перепадах температуры, что снижает вероятность разрыва шины.
Двигатели
Точное количество двигателей на самолете определяется требованиями к мощности и характеристикам самолета. Большинство реактивных самолетов имеют два, три или четыре двигателя, в зависимости от размера самолета. Некоторые имеют двигатели, прикрепленные к задней части фюзеляжа. У многих они установлены на пилонах, свисающих под крыльями. Некоторые из них имеют комбинацию и того, и другого, с двигателем под каждым крылом и одним на верхней части фюзеляжа в задней части самолета.
Мощность, производимая двигателями, контролируется пилотами прямо или косвенно через компьютеризированные средства управления.Все большие авиалайнеры рассчитаны на безопасные полеты с меньшим числом двигателей. Другими словами, оставшийся двигатель или двигатели обладают достаточной мощностью, чтобы поддерживать самолет в воздухе.
Реактивный двигатель
Как упоминалось выше, для перемещения самолета по воздуху и создания достаточной подъемной силы для полета требуется какая-то движущая сила. Самыми ранними формами силовой установки были простые бензиновые двигатели. что получились пропеллеры. Большинство современных авиалайнеров оснащено реактивными двигателями, которые более мощные, механически более простые и надежные, чем поршневые.Реактивные двигатели впервые поступили на коммерческую службу в конце 1950-х годов и находились в широкое распространение к середине 1960-х гг.
Реактивный двигатель забирает воздух спереди, сжимает его на все меньшие и меньшие пространства, протягивая его через ряд лопастей компрессора. Затем топливо добавляется в горячий сжатый воздух и воспламеняется. смесь в камере сгорания. Это вызывает взрыв чрезвычайно горячих газов в задней части двигателя и создает силу, известную как тяга, которая толкает двигатель (и, следовательно, самолет) вперед.Это тот же принцип, что и толкает воздушный шар вперед, когда его надувают воздухом и отпускают. Воздух, выходящий как из воздушного шара, так и из реактивного двигателя, создает перепад давления между передней и задней частью замкнутого пространства, что приводит к движению вперед. Важно отметить, что когда горячие газы вырываются из задней части струи, они вращают колесо, известное как турбина. Турбина соединена центральным валом с лопатками компрессора в передней части двигателя и, таким образом, обеспечивает вращение компрессора, пока двигатель работает. на.
Как и во всех двигателях внутреннего сгорания, мощность увеличивается за счет добавления большего количества топлива в камеру сгорания. Самые мощные на сегодняшний день реактивные двигатели могут создавать тягу более 90 000 фунтов. Выразил другое Кстати, каждый из этих гигантских двигателей может поднять 90 000 фунтов прямо от земли. Поскольку самолет использует свои крылья для вертикального подъема, а двигатели — только для горизонтального движения, эти большие двигатели могут поднимать с земли огромное количество веса. наземный и силовой самолет на больших скоростях.
Типы форсунок
Есть три основных типа реактивных двигателей. Турбореактивные двигатели — это двигатели, которые используют только выхлопную тягу для продвижения самолета вперед, как только что было описано.
Турбореактивные двухконтурные двигатели, или вентиляторные двигатели, представляют собой улучшенную версию турбореактивного двигателя. С более крупным вентилятором спереди турбовентиляторный двигатель втягивает больше воздуха. Он также отводит часть поступающего воздуха вокруг камеры сгорания. и позже смешивает его с горячими выхлопными газами, выходящими наружу. Это снижает температуру и скорость выхлопа, увеличивает тягу на более низких оборотах и делает двигатель тише.
Третий тип — турбовинтовые, или воздушно-реактивные. Он использует реактивный двигатель для вращения пропеллера. Тяга создается как винтом, так и выхлопными газами самой струи. Турбовинтовые двигатели используются на небольшие самолеты малой дальности, такие как те, которые часто используются пригородными и региональными авиалиниями. Они эффективны в этих типах операций, но менее эффективны на высоких скоростях и на больших высотах, которыми управляют большие коммерческие самолеты.
История | Дерегулирование | Структура | Экономика | Как они летают | Безопасность | Аэропорты | УВД | Окружающая среда | Глоссарий
Никто не может объяснить, почему самолеты остаются в воздухе
В декабре 2003 года в ознаменование 100-летия первого полета братьев Райт в газете New York Times был опубликован рассказ под названием «Оставаясь в воздухе; Что их там поддерживает? » Суть статьи заключалась в простом вопросе: что держит самолеты в воздухе? Чтобы ответить на него, Times обратилась к Джону Д.Андерсон-младший, куратор аэродинамики в Национальном музее авиации и космонавтики и автор нескольких учебников в этой области.
Однако Андерсон сказал, что на самом деле нет согласия относительно того, что создает аэродинамическую силу, известную как подъемная сила. «На этот вопрос нет однозначного ответа», — сказал он в интервью « Times ». Люди дают разные ответы на вопрос, некоторые с «религиозным рвением». Спустя более 15 лет после этого заявления все еще существуют разные версии того, что создает подъемную силу, каждая из которых имеет свой значительный ранг ревностных защитников.На данном этапе истории полетов эта ситуация немного озадачивает. В конце концов, естественные процессы эволюции, действующие бездумно, хаотично и без какого-либо понимания физики, эоны назад решили механическую проблему аэродинамической подъемной силы для парящих птиц. Почему ученым так сложно объяснить, что удерживает в воздухе птиц и авиалайнеры?
Путаницу усугубляет тот факт, что отчеты о лифте существуют на двух отдельных уровнях абстракции: техническом и нетехническом.Они скорее дополняют, чем противоречат друг другу, но они различаются по своим целям. Одна существует как строго математическая теория, область, в которой среда анализа состоит из уравнений, символов, компьютерных симуляций и чисел. Существует мало серьезных разногласий относительно того, какие уравнения или их решения являются подходящими. Задача технической математической теории состоит в том, чтобы делать точные прогнозы и прогнозировать результаты, которые будут полезны авиационным инженерам, занятым сложным бизнесом по проектированию самолетов.
Но сами по себе уравнения не являются объяснениями, как и их решения. Есть второй, нетехнический уровень анализа, который призван дать нам физическое, здравое объяснение подъемной силы. Цель нетехнического подхода — дать нам интуитивное понимание реальных сил и факторов, которые действуют при удержании самолета в воздухе. Этот подход существует не на уровне чисел и уравнений, а на уровне понятий и принципов, которые знакомы и понятны неспециалистам.
Именно на этом втором, нетехническом уровне и лежат разногласия. Для объяснения подъемной силы обычно предлагаются две разные теории, и сторонники обеих сторон аргументируют свои точки зрения в статьях, книгах и в Интернете. Проблема в том, что каждая из этих двух нетехнических теорий правильна сама по себе. Но ни один из них не дает полного объяснения подъемной силы, которое обеспечивает полный учет всех основных сил, факторов и физических условий, управляющих аэродинамической подъемной силой, без каких-либо проблем, оставшихся висячими, необъяснимыми или неизвестными.Существует ли вообще такая теория?
Две конкурирующие теории
Безусловно, наиболее популярным объяснением подъемной силы является теорема Бернулли, принцип, установленный швейцарским математиком Даниэлем Бернулли в его трактате 1738 года, Hydrodynamica . Бернулли происходил из семьи математиков. Его отец Иоганн внес свой вклад в вычисления, а его дядя Якоб ввел термин «интеграл». Многие из работ Даниэля Бернулли были связаны с потоком жидкости: воздух — это жидкость, и теорема, связанная с его именем, обычно выражается в терминах динамики жидкости.Проще говоря, закон Бернулли гласит, что давление жидкости уменьшается с увеличением ее скорости, и наоборот.
Теорема Бернулли пытается объяснить подъемную силу как следствие изогнутой верхней поверхности аэродинамического профиля — технического названия крыла самолета. Идея гласит, что из-за этой кривизны воздух, проходящий через верхнюю часть крыла, движется быстрее, чем воздух, движущийся по нижней поверхности крыла, которая является плоской. Теорема Бернулли гласит, что повышенная скорость на вершине крыла связана с областью более низкого давления, а именно подъемной силой.
Предоставлено: L-Dopa. Горы эмпирических данных по линиям тока (линиям частиц дыма) в тестах в аэродинамической трубе, лабораторных экспериментах с соплами и трубками Вентури и т. Д. Предоставляют неопровержимые доказательства того, что, как было сказано, принцип Бернулли верен и верен. Тем не менее, есть несколько причин, по которым теорема Бернулли сама по себе не составляет полного объяснения подъемной силы. Хотя опыт показывает, что воздух движется быстрее по искривленной поверхности, сама по себе теорема Бернулли не объясняет, почему это так.Другими словами, теорема не говорит о том, как появилась более высокая скорость над крылом.
Предоставлено: L-Dopa. Есть много плохих объяснений более высокой скорости. Согласно наиболее распространенной теории — теории «равного времени прохождения» — частицы воздуха, которые разделяются на передней кромке крыла, должны одновременно соединяться на задней кромке. Поскольку верхний участок проходит дальше, чем нижний за заданный промежуток времени, он должен двигаться быстрее. Ошибка здесь в том, что нет физической причины, по которой два участка должны достигать задней кромки одновременно.И действительно, они этого не делают: эмпирический факт состоит в том, что воздух на вершине движется намного быстрее, чем могла бы объяснить теория равного времени прохождения.
Существует также пресловутая «демонстрация» принципа Бернулли, которая повторяется во многих популярных аккаунтах, видео на YouTube и даже в некоторых учебниках. Для этого нужно держать лист бумаги горизонтально у рта и дуть через изогнутый верх. Страница поднимается, якобы иллюстрируя эффект Бернулли. Противоположный результат должен произойти, когда вы продуваете нижнюю часть листа: скорость движущегося под ним воздуха должна тянуть страницу вниз.Вместо этого, как это ни парадоксально, страница поднимается.
Подъем изогнутой бумаги при приложении потока к одной стороне «происходит не потому, что воздух движется с разной скоростью с двух сторон», — говорит Хольгер Бабинский, профессор аэродинамики Кембриджского университета, в своей статье «. Как работают крылья? » Чтобы продемонстрировать это, подуйте прямой лист бумаги — например, который держат так, чтобы он свисал вертикально, — и убедитесь, что бумага не движется в ту или иную сторону, потому что «давление с обеих сторон бумаги — это такой же, несмотря на очевидную разницу в скорости.”
Второй недостаток теоремы Бернулли состоит в том, что она не говорит, как и почему более высокая скорость на вершине крыла вместе с ним вызывает более низкое давление, а не более высокое. Было бы естественно думать, что когда кривизна крыла вытесняет воздух вверх, этот воздух сжимается, что приводит к увеличению давления наверху крыла. Такие «узкие места» обычно замедляют ход вещей в обычной жизни, а не ускоряют их. На шоссе, когда две или более полосы движения сливаются в одну, машины не едут быстрее; вместо этого наблюдается массовое замедление движения и, возможно, даже автомобильная пробка.Молекулы воздуха, обтекающие крыло, не ведут себя подобным образом, но в теореме Бернулли не сказано, почему бы и нет.
Третья проблема представляет собой наиболее решительный аргумент против того, чтобы рассматривать теорему Бернулли как полное описание подъемной силы: самолет с изогнутой верхней поверхностью способен летать в перевернутом состоянии. В перевернутом полете изогнутая поверхность крыла становится нижней поверхностью, и, согласно теореме Бернулли, она затем создает пониженное давление под крылом . Это более низкое давление, добавленное к силе тяжести, должно иметь общий эффект оттягивания самолета вниз, а не удержания его вверх.Более того, летательные аппараты с симметричными аэродинамическими профилями, с одинаковой кривизной сверху и снизу — или даже с плоскими верхней и нижней поверхностями — также могут летать в перевернутом положении, если аэродинамический профиль встречает встречный ветер под соответствующим углом атаки. Это означает, что одной теоремы Бернулли недостаточно для объяснения этих фактов.
Другая теория подъемной силы основана на третьем законе движения Ньютона, принципе действия и противодействия. Теория утверждает, что крыло удерживает самолет в воздухе, толкая воздух вниз.Воздух имеет массу, и из третьего закона Ньютона следует, что толчок крыла вниз приводит к равному и противоположному толчку назад вверх, то есть подъемной силе. Ньютоновское учение применимо к крыльям любой формы, изогнутым или плоским, симметричным или несимметричным. Он подходит для самолетов, летящих перевернутым или правым боком. Действующие силы также известны из обычного опыта — например, когда вы высовываете руку из движущегося автомобиля и наклоняете ее вверх, воздух отклоняется вниз, и ваша рука поднимается. По этим причинам третий закон Ньютона является более универсальным и исчерпывающим объяснением подъемной силы, чем теорема Бернулли.
Но взятый сам по себе, принцип действия и противодействия также не может объяснить более низкое давление наверху крыла, которое существует в этой области, независимо от того, имеет ли крыло изогнутый профиль. Только когда самолет приземляется и останавливается, область более низкого давления наверху крыла исчезает, возвращается к атмосферному давлению и становится одинаковым как сверху, так и снизу. Но пока самолет летит, эта область более низкого давления является неизбежным элементом аэродинамической подъемной силы, и это нужно объяснять.
Историческое понимание
Ни Бернулли, ни Ньютон, конечно, не пытались сознательно объяснить, что удерживает самолет, потому что они жили задолго до реального развития механического полета. Их соответствующие законы и теории были просто переориентированы после того, как братья Райт взлетели в воздух, что сделало изучение аэродинамической подъемной силы серьезным и неотложным делом для ученых.
Большинство этих теоретических отчетов пришло из Европы. В начале 20-го века несколько британских ученых разработали технические и математические объяснения подъемной силы, в которых воздух рассматривался как идеальная жидкость, а это означало, что он несжимаем и имел нулевую вязкость.Это были нереалистичные предположения, но, возможно, они были понятны для ученых, столкнувшихся с новым явлением управляемого механического полета. Эти предположения также сделали лежащую в основе математику более простой и понятной, чем она могла бы быть в противном случае, но эта простота имела свою цену: сколь бы успешными ни были математические расчеты аэродинамических профилей, движущихся в идеальных газах, они оставались ошибочными с эмпирической точки зрения.
В Германии одним из ученых, который занялся проблемой подъемной силы, был никто иной, как Альберт Эйнштейн.В 1916 году Эйнштейн опубликовал в журнале Die Naturwissenschaften небольшую статью, озаглавленную «Элементарная теория водных волн и полета», в которой стремился объяснить, что объясняет несущую способность крыльев летательных аппаратов и парящих птиц. «Эти вопросы окружают много неясности», — писал Эйнштейн. «Действительно, должен признаться, что я никогда не встречал простого ответа на них даже в специальной литературе».
Эйнштейн затем приступил к объяснению, предполагающему несжимаемую жидкость без трения, то есть идеальную жидкость.Не упоминая Бернулли по имени, он дал отчет, который согласуется с принципом Бернулли, сказав, что давление жидкости больше там, где ее скорость меньше, и наоборот. Чтобы воспользоваться преимуществами этих перепадов давления, Эйнштейн предложил аэродинамический профиль с выступом наверху, так чтобы форма увеличивала скорость воздушного потока над выступом и, таким образом, уменьшала давление там.
Эйнштейн, вероятно, думал, что его анализ идеальной жидкости будет одинаково хорошо применим к реальным потокам жидкости.В 1917 году на основе своей теории Эйнштейн сконструировал аэродинамический профиль, который позже стал известен как крыло с кошачьей спиной из-за его сходства с горбатой спиной вытягивающейся кошки. Он передал дизайн самолетостроителю LVG (Luftverkehrsgesellschaft) в Берлине, который построил на его основе новый летательный аппарат. Летчик-испытатель сообщил, что аппарат качается в воздухе, как «беременная утка». Много позже, в 1954 году, сам Эйнштейн назвал свой экскурс в воздухоплавание «юношеским безумием». Человек, который дал нам радикально новые теории, пронизывающие как самые маленькие, так и самые большие компоненты Вселенной, тем не менее, не смог внести положительный вклад в понимание подъемной силы или придумать практическую конструкцию аэродинамического профиля.
К полной теории подъемной силы
Современные научные подходы к проектированию самолетов — это область моделирования вычислительной гидродинамики (CFD) и так называемых уравнений Навье-Стокса, которые полностью учитывают фактическую вязкость реального воздуха. Решения этих уравнений и результаты моделирования CFD дают прогнозы распределения давления, схемы воздушного потока и количественные результаты, которые являются основой современных высокотехнологичных конструкций самолетов.Тем не менее, сами по себе они не дают физического и качественного объяснения подъемной силы.
Однако в последние годы ведущий специалист по аэродинамике Дуг МакЛин попытался выйти за рамки чисто математического формализма и разобраться с физическими причинно-следственными связями, которые определяют подъемную силу во всех ее реальных проявлениях. Маклин, который большую часть своей профессиональной карьеры проработал инженером в Boeing Commercial Airplanes, где он специализировался на разработке кода CFD, опубликовал свои новые идеи в тексте 2012 года Understanding Aerodynamics: Arguing from the Real Physics .
Учитывая, что книга включает более 500 страниц довольно подробного технического анализа, удивительно, что в нее включен раздел (7.3.3), озаглавленный «Основное объяснение подъемной силы крылового профиля, доступное для нетехнической аудитории». Создание этих 16 страниц было нелегким делом для Маклина, мастера своего дела; действительно, это была «наверное самая сложная часть книги для написания», — говорит автор. «В него было внесено больше изменений, чем я могу сосчитать. Я никогда не был полностью этим доволен ».
Сложное объяснение подъемной силы Маклином начинается с основного предположения всей обычной аэродинамики: воздух вокруг крыла действует как «сплошной материал, который деформируется, повторяя контуры аэродинамического профиля.Эта деформация существует в виде глубокого потока жидкости как над, так и под крылом. «Аэродинамический профиль влияет на давление на большой площади в так называемом поле давления », — пишет Маклин. «Когда создается подъемная сила, над аэродинамическим профилем всегда образуется диффузное облако низкого давления, а внизу обычно образуется диффузное облако высокого давления. Там, где эти облака касаются аэродинамического профиля, они образуют разность давлений, которая создает подъемную силу на аэродинамический профиль ».
Тест водного канала в NASA Ames Fluid Mechanics Lab использует флуоресцентный краситель для визуализации поля потока над крылом самолета.Линии тока, движущиеся слева направо и изгибающиеся при встрече с крылом, помогают проиллюстрировать физику подъемной силы. Предоставлено: Ян Аллен.Крыло толкает воздух вниз, в результате чего воздушный поток поворачивается вниз. Воздух над крылом ускоряется в соответствии с принципом Бернулли. Кроме того, есть область высокого давления под крылом и область низкого давления вверху. Это означает, что в объяснении подъемной силы Маклином есть четыре необходимых компонента: поворот воздушного потока вниз, увеличение скорости воздушного потока, зона низкого давления и зона высокого давления.
Но именно взаимосвязь между этими четырьмя элементами является наиболее новым и отличительным аспектом описания Маклина. «Они поддерживают друг друга во взаимных причинно-следственных отношениях, и ни одно не существовало бы без других», — пишет он. «Разница давлений оказывает подъемную силу на аэродинамический профиль, в то время как поворот потока вниз и изменения скорости потока поддерживают разницу давлений». Именно эта взаимосвязь составляет пятый элемент объяснения Маклина: взаимность между четырьмя другими.Как будто эти четыре компонента коллективно создают себя и поддерживают себя посредством одновременных актов взаимного творения и причинности.
Похоже, в этой синергии есть намек на волшебство. Процесс, который описывает Маклин, похоже на то, как четыре активных агента подтягиваются друг к другу, чтобы коллективно держаться в воздухе. Или, как он признает, это случай «круговой причинно-следственной связи». Каким образом возможно, чтобы каждый элемент взаимодействия поддерживал и усиливал все остальные? И что вызывает это взаимное, взаимное, динамическое взаимодействие? Ответ Маклина: второй закон движения Ньютона.
Второй закон Ньютона гласит, что ускорение тела или пакета жидкости пропорционально приложенной к нему силе. «Второй закон Ньютона гласит, что когда перепад давления накладывает чистую силу на жидкую посылку, это должно вызывать изменение скорости или направления (или обоих) движения посылки», — объясняет Маклин. Но, в свою очередь, разница давлений зависит от ускорения посылки и существует из-за него.
Разве мы не получаем здесь что-то даром? Маклин говорит «нет»: если бы крыло было в состоянии покоя, никакой части этого кластера взаимно усиливающей активности не существовало бы.Но тот факт, что крыло движется по воздуху, и каждая часть влияет на все остальные, создает эти взаимозависимые элементы и поддерживает их на протяжении всего полета.
Включение взаимности подъема
Вскоре после публикации Understanding Aerodynamics Маклин осознал, что он не полностью учел все элементы аэродинамической подъемной силы, потому что он не объяснил убедительно, что вызывает изменение давления на крыло по сравнению с окружающим.Так, в ноябре 2018 года Маклин опубликовал в журнале The Physics Teacher статью из двух частей, в которой он предложил «исчерпывающее физическое объяснение» аэродинамической подъемной силы.
Хотя статья в значительной степени повторяет предыдущую аргументацию Маклина, она также пытается добавить лучшее объяснение того, что вызывает неоднородность поля давления, и принять ту физическую форму, которую оно имеет. В частности, его новый аргумент вводит взаимное взаимодействие на уровне поля потока, так что неоднородное поле давления является результатом приложенной силы, направленной вниз силы, оказываемой аэродинамическим профилем на воздух.
Вопрос о том, насколько успешно раздел 7.3.3 Маклина и его последующая статья дает полное и правильное описание подъемной силы, открыт для интерпретации и споров. Есть причины, по которым трудно дать ясный, простой и удовлетворительный отчет об аэродинамической подъемной силе. Во-первых, потоки жидкости более сложны и трудны для понимания, чем движения твердых объектов, особенно потоки жидкости, которые разделяются на передней кромке крыла и подвергаются различным физическим силам сверху и снизу.Некоторые споры, касающиеся подъемной силы, касаются не самих фактов, а, скорее, того, как эти факты следует интерпретировать, что может включать вопросы, которые невозможно решить экспериментальным путем.
Тем не менее, на данный момент есть только несколько нерешенных вопросов, требующих объяснения. Как вы помните, подъемная сила — это результат разницы давлений между верхней и нижней частями профиля. У нас уже есть приемлемое объяснение того, что происходит в нижней части аэродинамического профиля: встречный воздух толкает крыло как по вертикали (создавая подъемную силу), так и по горизонтали (создавая сопротивление).Толчок вверх существует в виде более высокого давления под крылом, и это более высокое давление является результатом простого ньютоновского действия и противодействия.
Однако в верхней части крыла дела обстоят совсем иначе. Здесь существует область более низкого давления, которая также является частью аэродинамической подъемной силы. Но если ни принцип Бернулли, ни третий закон Ньютона не объясняют этого, что делает? Из линий тока мы знаем, что воздух над крылом плотно прилегает к кривизне крыла, направленной вниз.Но почему частицы воздуха, движущиеся по верхней поверхности крыла, должны следовать его кривизне вниз? Почему они не могут отделиться от него и улететь прямо назад?
Марк Дрела, профессор гидродинамики Массачусетского технологического института и автор книги Flight Vehicle Aerodynamics , предлагает ответ: «Если бы посылки на мгновение улетели по касательной к верхней поверхности профиля, внизу буквально образовался бы вакуум. их », — объясняет он. «Этот вакуум затем засасывает посылки, пока они в основном не заполнят вакуум, т.е.е., пока они снова не переместятся по касательной к профилю. Это физический механизм, который заставляет частицы перемещаться по форме аэродинамического профиля. Остается небольшой частичный вакуум, чтобы посылки оставались на изогнутой траектории ».
Это оттягивание или оттягивание этих пакетов воздуха от соседних участков выше — это то, что создает область более низкого давления наверху крыла. Но это действие сопровождается еще одним эффектом: более высокой скоростью воздушного потока над крылом. «Пониженное давление на подъемное крыло также« действует горизонтально »на воздушные пакеты, когда они приближаются вверх по потоку, поэтому они имеют более высокую скорость к тому времени, когда они поднимаются над крылом», — говорит Дрела.«Таким образом, повышенная скорость над подъемным крылом может рассматриваться как побочный эффект пониженного там давления».
Но, как всегда, когда дело доходит до объяснения лифта на нетехническом уровне, у другого эксперта будет другой ответ. Кембриджский аэродинамик Бабинский говорит: «Мне неприятно не соглашаться с моим уважаемым коллегой Марком Дрелой, но если объяснением было создание вакуума, то трудно объяснить, почему иногда поток все же отделяется от поверхности. Но во всем остальном он прав.Проблема в том, что нет простого и быстрого объяснения ».
Сам Дрела признает, что его объяснение в некотором смысле неудовлетворительно. «Одна очевидная проблема заключается в том, что нет объяснения, которое было бы общепринятым», — говорит он. Так, где это оставляет нас? Фактически, именно там, где мы начали: с Джона Д. Андерсона, который заявил: «На этот вопрос нет однозначного ответа».
Как летают самолеты? | Живая наука
У современных производителей самолетов не так уж много Орвилла и Уилбура. В современных реактивных самолетах используются те же принципы аэродинамики, которые братья Райт использовали в 1903 году, чтобы поднять в воздух свой Flyer .
Но как именно летают самолеты?
Для полета требуются две вещи: тяга и подъемная сила. Тяга — это поступательное движение, обеспечиваемое воздушным винтом или реактивным двигателем. (Между прочим, пропеллер использует те же принципы, которые обсуждаются ниже, для создания подъемной силы, но он использует эту подъемную силу для перемещения самолета вперед, а не вверх.)
Подъемник
Подъем намного сложнее, чем тяга. На самом деле это очень спорно и часто плохо объясняется, а во многих учебниках категорически неверно. Я знаю, потому что некоторые читатели сообщили мне, что первоначальная версия этой истории была неточной. Я попытался исправить это после исследования противоречивых мнений «экспертов» по этому поводу.
Крыло самолета имеет особую форму, называемую аэродинамическим профилем, которая выступает больше сверху, чем снизу. Эта форма помогает в полете, но не является ключевым моментом.Если бы это было все, то как могли бы некоторые самолеты летать вверх ногами?
Когда воздух встречает крыло, оно разделяется на два потока, верхний и нижний. Вы часто будете слышать, что два потока снова встречаются сзади, как показано здесь, потому что воздух, проходящий сверху, должен двигаться дальше, чем воздух, идущий снизу, поэтому он вынужден двигаться быстрее. Но на самом деле посылки с воздухом не объединяются в один или несколько единообразных соединений.
Воздух, движущийся быстрее, имеет меньшее давление (это часто называют принципом Бернулли).Поэтому часто говорят, что область над крылом имеет меньшее давление, чем область под крылом, создавая подъемную силу.
Опять же, реальность более сложна, и законы Ньютона обычно предпочтительнее принципа Бернулли для объяснения подъемной силы. Идея Ньютона такова: воздух, обтекающий крыло, в конечном итоге отклоняется вниз под углом крыла, и Ньютон сказал, что должна быть равная и противоположная реакция, поэтому крыло движется вверх.
Если вам уже надоело, будьте уверены, даже инженеры все еще спорят о деталях того, как летают самолеты и какие термины использовать.
Drag
Против полета действуют две силы: сопротивление и сила тяжести.
Крыло должно быть спроектировано не только для создания подъемной силы, но и для минимизации трения с проходящим воздухом, которое вызывает сопротивление.
Каждый самолет имеет определенную взлетную скорость, при которой подъемная сила преодолевает силу тяжести. Эта критическая скорость меняется в зависимости от веса конкретного летного снаряжения. Между тем, пропеллер самолета или реактивный двигатель должен работать, чтобы обеспечить достаточную тягу для преодоления сопротивления.
Хотите знать, почему в некоторых наших примерах профиль был наклонен? Это простой способ увеличить расстояние, на которое воздух должен преодолевать вершину. Пилоты могут вносить незначительные изменения в закрылки, эффективно изменяя угол наклона крыла против ветра. Более наклонное крыло позволяет создать большую подъемную силу при более низкой скорости.
Еще один способ подумать об этом: когда-нибудь «вылетали» рукой из окна машины? Попробуйте как-нибудь. Если ваша рука (аэродинамический профиль) находится на одном уровне, она движется по воздуху на ровной плоскости.Наклоните передний край руки вверх, ветер поднимет снизу вверх, и ваша рука будет поднята.
При слишком сильном наклоне крыла самолета или слишком большом снижении скорости вдоль верхней части крыла образуются очаги турбулентности. Подъемная сила снижается, самолет входит в стойло и падает с неба. Подготовленные пилоты могут вывести самолет из сваливания, направив нос вниз и увеличивая скорость самолета до тех пор, пока подъемная сила снова не восстановится.
Flight Technology
Летающие животные
Как самолеты противодействуют явлению световой плазмы, Санкт-Петербург.Огонь Элмо во время грозы
Летчики испытали пожар на острове Сент-Эльмо во время полета на самолете KC-10 в грозовое облако из неизвестного места, 22 марта 2017 года. Пожар на острове Сент-Эльмо возникает, когда электрическое поле вокруг самолета ионизирует молекулы воздуха, вызывая искры. Предоставлено: старший летчик Брайан Келли
.На земле, ветер усиливает эти электрические вспышки, но новые эксперименты рассказывают другую историю о летающих объектах.
В разгар грозы концы вышек сотовой связи, телефонные столбы и другие высокие электропроводящие конструкции могут самопроизвольно излучать вспышку синего света.Это электрическое свечение, известное как коронный разряд, возникает, когда воздух, окружающий проводящий объект, на короткое время ионизируется электрически заряженной средой.
На протяжении веков моряки наблюдали коронные разряды на концах судовых мачт во время штормов на море. Они придумали явление огня Святого Эльма в честь покровителя моряков.
Ученые обнаружили, что коронный разряд может усиливаться в ветреную погоду и светиться ярче, когда ветер еще больше электризует воздух.Это усиление, вызванное ветром, наблюдается в основном в электрически заземленных конструкциях, таких как деревья и башни. Теперь аэрокосмические инженеры из Массачусетского технологического института обнаружили, что ветер оказывает противоположное влияние на незаземленные объекты, такие как самолеты и некоторые лопасти ветряных турбин.
В некоторых из последних экспериментов, проведенных в аэродинамической трубе братьев Райт Массачусетского технологического института перед ее демонтажом в 2019 году, исследователи подвергли электрически незаземленную модель крыла самолета воздействию все более сильных порывов ветра.Они обнаружили, что чем сильнее ветер, тем слабее коронный разряд и тем тусклее создаваемое свечение.
Результаты команды опубликованы в журнале Journal of Geophysical Research: Atmospheres. Ведущий автор исследования — Кармен Герра-Гарсия, доцент кафедры воздухоплавания и космонавтики Массачусетского технологического института. Ее соавторами в Массачусетском технологическом институте являются Нгок Куонг Нгуен, старший научный сотрудник; Теодор Муратидис, аспирант; и Мануэль Мартинес-Санчес, профессор воздухоплавания и космонавтики, занимающий пост-должность.
Кармен Герра-Гарсия, доцент кафедры воздухоплавания и космонавтики Массачусетского технологического института, является ведущим автором нового исследования, посвященного анализу влияния ветра на подземные коронные разряды. Предоставлено: Лилли Пакетт, Школа инженерии Массачусетского технологического института
.Электрическое трение
Внутри грозового облака может нарастать трение, чтобы произвести дополнительные электроны, создавая электрическое поле, которое может достигать земли. Если это поле достаточно сильное, оно может разрушать молекулы окружающего воздуха, превращая нейтральный воздух в заряженный газ или плазму.Этот процесс чаще всего происходит вокруг острых проводящих объектов, таких как вышки сотовой связи и концы крыльев, поскольку эти заостренные структуры имеют тенденцию концентрировать электрическое поле таким образом, что электроны оттягиваются от окружающих молекул воздуха к заостренным структурам, оставляя за собой завесу положительного заряженная плазма непосредственно вокруг острого предмета.
После того, как плазма сформировалась, молекулы внутри нее могут начать светиться посредством процесса коронного разряда, когда избыточные электроны в электрическом поле сталкиваются с молекулами, переводя их в возбужденное состояние.Чтобы выйти из этих возбужденных состояний, молекулы испускают фотон энергии с длиной волны, которая для кислорода и азота соответствует характерному голубоватому свечению огня Святого Эльма.
В предыдущих лабораторных экспериментах ученые обнаружили, что это свечение и энергия коронного разряда могут усиливаться при наличии ветра. Сильный порыв ветра может по существу сдуть положительно заряженные ионы, которые локально экранировали электрическое поле и уменьшали его влияние, облегчая электронам запуск более сильного и яркого свечения.
Эти эксперименты в основном проводились с электрически заземленными конструкциями, и команда Массачусетского технологического института интересовалась, окажет ли ветер такое же усиливающее воздействие на коронный разряд, который возникает вокруг острого незаземленного объекта, такого как крыло самолета.
Чтобы проверить эту идею, они изготовили простую конструкцию крыла из дерева и обернули крыло фольгой, чтобы сделать его электропроводящим. Вместо того, чтобы пытаться создать окружающее электрическое поле, подобное тому, которое может возникнуть во время грозы, команда изучила альтернативную конфигурацию, в которой коронный разряд генерировался в металлической проволоке, идущей параллельно длине крыла и соединяющей небольшой высокий -Источник напряжения между проводом и крылом.Они прикрепили крыло к постаменту, сделанному из изоляционного материала, который из-за своей непроводящей природы, по сути, сделал само крыло электрически подвешенным или незаземленным.
Команда поместила всю установку в аэродинамическую трубу братьев Райт Массачусетского технологического института и подвергала ее воздействию все более высоких скоростей ветра, до 50 метров в секунду, поскольку они также варьировали величину напряжения, которое они подавали на провод. Во время этих испытаний они измерили количество электрического заряда, накапливающегося в крыле, ток короны, а также использовали камеру, чувствительную к ультрафиолету, для наблюдения за яркостью коронного разряда на проводе.
Ученые наблюдают ионное «свечение» коронного разряда в электрически незаземленном объекте (слева) по сравнению с заземленным объектом (справа). Кредит: Предоставлено исследователями
В конце концов, они обнаружили, что сила коронного разряда и его результирующая яркость уменьшались по мере усиления ветра — удивительный и противоположный эффект от того, что ученые наблюдали для ветра, воздействующего на заземленные конструкции.
Тянут против ветра
Команда разработала численное моделирование, чтобы попытаться объяснить эффект, и обнаружила, что для незаземленных конструкций процесс во многом аналогичен тому, что происходит с заземленными объектами, но с некоторыми дополнительными особенностями.
В обоих случаях ветер уносит положительные ионы, генерируемые короной, оставляя более сильное поле в окружающем воздухе. Однако для незаземленных структур, поскольку они электрически изолированы, они становятся более отрицательно заряженными. Это приводит к ослаблению положительного коронного разряда. Количество отрицательного заряда, которое сохраняет крыло, определяется конкурирующими эффектами положительных ионов, уносимых ветром, и тех, которые притягиваются и оттягиваются в результате отрицательного отклонения.Исследователи обнаружили, что этот вторичный эффект ослабляет локальное электрическое поле, а также электрическое свечение коронного разряда.
«Коронный разряд — это первая стадия молнии в целом», — говорит Герра-Гарсия. «То, как ведет себя коронный разряд, очень важно и создает основу для того, что может произойти дальше с точки зрения электрификации».
В полете летательные аппараты, такие как самолеты и вертолеты, по своей природе производят ветер, и система тлеющего разряда, подобная той, которая испытывалась в аэродинамической трубе, могла бы фактически использоваться для управления электрическим зарядом транспортного средства.Ссылаясь на некоторую предыдущую работу команды, она и ее коллеги ранее показали, что, если самолет может быть заряжен отрицательно, контролируемым образом, риск удара молнии может быть уменьшен. Новые результаты показывают, что зарядка самолета в полете до отрицательных значений может быть достигнута с помощью управляемого положительного коронного разряда.
». Самое захватывающее в этом исследовании заключается в том, что, пытаясь продемонстрировать, что электрический заряд самолета можно контролировать с помощью коронного разряда, мы фактически обнаружили, что классические теории коронного разряда в ветре неприменимы для бортовых платформ, что электрически изолированы от окружающей среды », — говорит Герра-Гарсия.«Электрический пробой, происходящий в самолете, действительно имеет некоторые уникальные особенности, которые не позволяют сделать прямую экстраполяцию из наземных исследований».
Ссылка: «Коронный разряд в ветру для электрически изолированных электродов» К. Герра-Гарсиа, Н. К. Нгуен, Т. Муратидис и М. Мартинес-Санчес, 28 июля 2020 г., JGR Atmospheres .
DOI: 10.1029 / 2020JD032908
Это исследование частично финансировалось компанией Boeing через Программу стратегических университетов для исследований и технологий Boeing.
Как и где это происходит? Это опасно?
ВВС / старший летчик Брайан Келли
- Ученые Массачусетского технологического института обнаружили, что ветер усиливает огонь Святого Эльма на земле, но укрощает его в воздухе.
- «Коронный разряд» безвредно скользит по самолетам, деревьям и высотным зданиям.
- Контролируемое поле могло защитить самолеты от гораздо более разрушительных ударов молнии.
ул.Elmo’s Fire , возможно, представлял опасность для карьеры, но настоящий St. Elmo’s Fire может помочь защитить самолет от опасных ударов молнии во время полетов. В новом исследовании ученые из Массачусетского технологического института показывают, что особый вид электрического заряда может использоваться для создания защитного и упреждающего заряда вокруг самолетов в полете, а ветер оказывает противоположное влияние на летящие и заземленные транспортные средства.
✈ Вы любите крутые самолеты. Мы любим крутые самолеты. Давайте вместе поработаем над ними.
Огонь Святого Эльма — это древнее погодное явление, впервые наблюдаемое тысячи лет назад и получившее название в честь покровителя моряков Святого Эразма Формийского. Его техническое название — коронный разряд, и, как Britannica объясняет с удивительной поэзией, он выглядит как «свечение, сопровождающее щеточные разряды атмосферного электричества». Это связано с молнией, и обе являются плазмой, что в данном случае означает, что электричество накапливается и быстро распространяется по светящемуся облаку ионизированного воздуха.
При правильных штормовых условиях огонь Святого Эльма, наконец, превращается в светящиеся нити квази-молнии на поверхности, потому что такие предметы, как крылья самолета или церковные шпили, указывают на ионизированное облако и разрушают его. Это когда кажется, что пряди ползут и плывут по поверхности, как самоклеющиеся молнии. Сине-фиолетовый цвет обусловлен составом нашей атмосферы , точно так же, как разные газы создают разные «неоновые» цвета света.
Зарядка и разрядка часто безвредны, хотя в те времена, когда еще не было парусных кораблей, был электрическим на борту .В 1980 году пожар Сент-Эльмо повредил телефонных линий и метеорологический радар в районе Буффало, штат Нью-Йорк, во время сильного шторма. Исследователи были особенно обеспокоены, когда узнали, что ветреные погодные условия усилили огонь Святого Эльма на заземленных объектах, таких как здания и деревья. Любой, кто видел дерево, поврежденное молнией, знает, что «заземление» не приносит деревьям большой пользы.
Этот контент импортирован из {embed-name}. Вы можете найти тот же контент в другом формате или найти дополнительную информацию на их веб-сайте.
Но теперь ученые обнаружили, что ветреные погодные условия уменьшают воздействие огня Святого Эльма на незаземленные объекты, в первую очередь самолеты. В уже выведенной из эксплуатации аэродинамической трубе Массачусетского технологического института ученые установили искусственное крыло самолета и искусственный источник коронного разряда. Чем объясняются разные результаты для заземленных и незаземленных элементов?
MIT объясняет в заявлении:
«В обоих случаях ветер сдувает положительные ионы, генерируемые короной, оставляя более сильное поле в окружающем воздухе.Однако для незаземленных структур, поскольку они электрически изолированы, они становятся более отрицательно заряженными. Это приводит к ослаблению положительного коронного разряда ».
Поскольку самолеты производят ветер как нечто само собой разумеющееся, ученые предполагают, что правильно управляемый коронный разряд можно использовать в качестве защитного электрического поля, что ранее считалось средством сдерживания ударов молнии для самолетов.
«Результаты этой работы демонстрируют, что для электрически изолированных электродов коронный ток может фактически уменьшаться с ветром, и иллюстрируют возможность использования коронного разряда на ветру для зарядки плавучей конструкции, такой как самолет», — поясняет команда в его бумага .
Теперь закрытая аэродинамическая труба Массачусетского технологического института названа в честь братьев Райт, которые построили первую аэродинамическую трубу перед испытанием десятков форм крыльев и конструкций самолетов. Спустя столетие он по-прежнему остается одним из самых полезных полигонов для авиационных испытаний.
Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты. Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на пианино.io
Как летают самолеты — Физика, лежащая в основе навигации самолетов — Scientific Scribbles
Многие конструкции летательных аппаратов были испытаны из-за стремления человека летать в воздухе. Наконец, братьям Райт удалось летать благодаря аэродинамическому профилю. Крылья самолета умели изобретательным образом создавать подъемную силу.
Даже спустя сто лет после первого полета братьев Райт все еще ведутся споры среди инженеров, ученых и пилотов относительно физики, лежащей в основе создания подъемной силы.Есть несколько физических описаний того, как создается подъемник. Концепция производства лифта чаще всего неверно истолковывается «теорией равного прохождения».
Крылья биплана братьев Райт имели изогнутую форму, эта форма толкала воздух вниз, в результате чего сила реакции воздуха толкала крыло вверх с равной величиной (закон Ньютона 3 rd ). Это в конечном итоге приводит к подъемной силе, и самолет сможет летать в воздухе над землей. Даже сегодня самолеты используют ту же технологию аэродинамического профиля для полета, но с аэродинамически оптимизированной формой профиля.
Силы, действующие на самолет
На самолет действуют четыре силы. Их
Вес — действующий по направлению к центру Земли.
Подъемник — действует перпендикулярно направлению относительного движения.
Тяга — действующая в направлении движения, создаваемая двигателями для движения самолета вперед.
Drag — действие, противоположное относительному движению самолета, вызванное сопротивлением воздуха.
Силы, действующие на самолет.Источник изображения: https://www.grc.nasa.gov/www/k-12/airplane/forces.html
Сила тяги заставляет самолет двигаться вперед. Когда самолет движется вперед, относительно обтекающий крылья воздух создает подъемную силу на крыльях. Вторичные поверхности управления, закрылки и предкрылки присутствуют на задней части крыла, а передняя кромка используется для увеличения подъемной силы. При взлете эти вторичные управляющие поверхности выдвигаются вниз, увеличивая эффективную кривизну и площадь крыла, таким образом, воздух отклоняется больше, а создаваемая подъемная сила увеличивается.Когда подъемная сила превышает взлетную массу самолета. При нормальном полете закрылки и предкрылки убираются в исходное положение.
Полетная навигация
Оси самолетов Изображение предоставлено: http://okigihan.blogspot.com.au/p/flight-control-surfaces-directional.html
Положение самолета можно контролировать с помощью трех различных систем управления. Пилоты используют их по отдельности или вместе для управления самолетом.
Элерон — регулятор крена, расположенный на задней кромке крыла возле законцовок крыла.
Руль высоты — регулятор тангажа, установлен на задней кромке хвостового оперения.
Руль направления — регулятор рыскания, установлен на задней кромке вертикального стабилизатора.
Первичные и вторичные панели управления. Источник изображения: http://www.keyshone.com/sciences-behind-airplane-flight-mechanics/
Для подъема / спуска самолета поверните руль высоты вверх / вниз.Когда руль высоты отклоняется вверх, подъемная сила на хвостовом оперении уменьшается, вызывая момент поворота самолета вверх.
Чтобы изменить траекторию самолета, можно подумать об использовании руля направления, но если используется только руль направления, происходит изменение ориентации самолета.