защо

Няма нищо като двадесет и седемчасово пътуване със самолет, което да се върти по света, което е приблизително колко време ми отне да се върна от Нова Зеландия. Там горе, в удобните седалки на Qatar Airways, се чудех как успяхме да летим толкова богато, без да се сривам, както „здравият разум“ би казал М. Рахой. Това са отговорите.

Самолетите летят, защото няма получена сила. И когато тялото не е подложено на никаква сила, то ще продължи да стои неподвижно или с постоянна скорост. Исак Нютон вече го заяви в първия си закон. Но това не означава, че върху самолета не действа сила. Самолетът има една тежест, пътниците и техният багаж - друга, а всички молекули във въздуха, изтласкани от двигателите или удрящи се във фюзелажа, генерират сила. Това, което се случва, е, че инженерите са успели така, че някои от тези удари да се използват за противодействие на теглото и устойчивостта на въздуха.

За да обобщим, може да се каже, че самолетите летят основно на основата на две теории, които научихме в гимназията, въпреки че по това време всъщност не знаехме за какво, по дяволите, бяха те: от една страна, в ефекта на Вентури и от друга, още по-важна, в третия закон на Нютон, известен още като "закон за действие и реакция".

Нека започнем със силите във вертикална посока. Този, който дърпа надолу, е силата на гравитацията, а този, който сочи нагоре, е тласъкът. Но откъде идва последното? Въпреки че излиза от целия фюзелаж, т.е. от цялото тяло на самолета (Фигура 1), по-голямата част от него възниква от крилата и в двата случая това се случва благодарение на ефекта на Вентури (Фигура 2).

Ефектът на Вентури е, че когато течността увеличи скоростта си, налягането й намалява. За да се възползват от това, крилата на самолетите са проектирани по такъв начин, че горната им част да е по-извита от долната, което означава, че разстоянието за пътуване през въздуха е по-голямо в горната част и следователно, че е видимо принуден да увеличи скоростта си. Поради ефекта на Вентури това намалява налягането над крилото (колкото по-висока е скоростта, толкова по-ниско е налягането). Накратко, долната част на крилото се постига с по-голямо налягане от горната и това упражнява тяга нагоре, която помага на самолета да остане във въздуха.

Обаче силата, упражнявана от ефекта на Вентури, сама по себе си не е достатъчна, за да може самолетът да остане във въздуха и тук се появява третият закон на Нютон, който установява, че в лицето на определена сила или действие, произведени върху обект, това от своя страна генерира реакция с еднаква интензивност, но в обратна посока (опитайте се да удряте стената и ще разберете за какво говорим).

И как тази теория се използва в самолетите? Е, отново благодарение на формата и разположението на крилата, които са проектирани така, че въздухът, който преминава през тях, да се движи надолу, като по този начин се генерира сила на действие надолу, която поради гореспоменатия закон на Нютон поражда сила на реакция върху крило в посока нагоре. Разбира се, колкото по-бързо получавате по-голяма сила и следователно самолетите трябва първо да достигнат много висока скорост, за да излетят и по-късно да останат във въздуха.

Един лесен начин да проверите това, което казвам, е да поставите едната си ръка през прозореца на колата. Ако вместо да поставим ръката в профил, ние я наклоним малко с лице към вятъра, ще движим въздуха надолу и ще забележим възходяща сила, която има тенденция да повдига не ръката, а цялата ръка.

Третият закон на Нютон се подпомага и от така наречения ефект на Коанда, физическо явление, благодарение на което течността има тенденция да се придържа и да следва пътя на обект, с който се удря. В случай на самолети, въздухът (течността) има тенденция да се придържа към крилото на самолета (обект, с който се удря) и да следва траекторията на това (т.е. да следва посока надолу). Можете да видите практически пример в лъжицата на снимката или, още по-добре, в това видео.

И как се генерира с тялото на самолета? Постига се, защото въздушните молекули го изтласкват нагоре. Благодарение на формата си, в движение има повече молекули, които се сблъскват отдолу, отколкото отгоре, (по същия начин, когато при бягане в дъжда има по-малко капки, удрящи се отзад), а тези, които се сблъскат отгоре, се сблъскват с много по-малка скорост от тези, които се сблъскват отдолу, което генерира разлика в налягането, която повдига равнината (Фигура 1).

Сега, по хоризонталната ос имаме сила, която изтласква равнината назад. Тази сила са въздушните молекули, които се сблъскват с устройството. Двигателите са отговорни за противодействието им, като това, което правят, е да изтласкват въздушните молекули назад и те го правят, като се въртят бързо с лопатките. Големи и малко в самолети с витло и много и малки в самолети с турбини.

Е, вече знаем горе-долу защо самолет лети, но защо лети толкова високо? Повечето търговски самолети плават на височина от близо 35 000 фута, около 10,6 километра. Ако се замислите, това е голяма височина. Защо не полетите само на няколко километра над земята, надморска височина повече от достатъчна, за да не може самолетът да има проблеми със конструкции като кули или небостъргачи? Ако става въпрос за избягване на планини, дори ако всички планини в света са били с височината на Еверест (8,8 километра), защо да вземем почти 2000 метра повече запас за безопасност?

Е, първо, височината, на която летят повечето самолети, не е произволен избор. Има много добри причини за това. По-долу са основните.

Една от основните причини търговските самолети да летят толкова високо е въздушното съпротивление. Колкото по-високо се издигнете над земята, толкова по-тънка става атмосферата и следователно по-малкото съпротивление има към полета на самолета. Самолетите летят на тази височина, откакто са изобретени реактивни двигатели (самолетите вече не използват оригиналните реактивни двигатели, сега те използват турбовентилатори). Тези двигатели, по-скоро като реакционни системи в ракетите, имат по-висок специфичен импулс, тъй като има по-малко въздух. Въпреки това те се нуждаят от атмосферен кислород, за да могат да поддържат горенето.

Във всеки случай, колкото повече въздушни молекули трябва да изчисти самолетът, докато преминава, толкова повече енергия ще му е необходима, толкова повече гориво ще консумира и следователно оперативните разходи ще бъдат по-високи. Поради по-ниското съпротивление на по-голяма надморска височина, търговските самолети летят с минимален разход на гориво. Ето защо 35 000 фута е известен като „крейсерска надморска височина“, при която се постига баланс между експлоатационните разходи и горивната ефективност.

Друга важна причина е, че на крейсерска височина атмосферата е по-стабилна и обикновено не е нужно да се притеснявате за облаци и други метеорологични явления като гръмотевични бури. Самолетите могат да се придвижват без големи проблеми между облаците и бурите, но когато се появят, турбуленцията е неизбежна, което, освен че е неудобно за пътниците, може да засее паника в кабината.

Изчистването на препятствията е трета и очевидна причина. Първо, ако летите със самолет на конзолата или на компютъра си, можете да летите ниско, да се разхождате, да се промъквате между сгради, да минавате през клисури и много други. Но реалността не е това. Ако това е твърде опасно дори за малък шоу или боен самолет, за голям търговски самолет е практически невъзможно. С малко превозно средство дори аз можех да направя невъзможни маневри за градски автобус.

Освен това, както всички знаят, теренът не е дланта на ръката, но над морското равнище има множество релефи, така че самолетът се издига на достатъчна височина, за да стои далеч от всякакви релефи на сушата. И ако трябва да се избягват релефите, летенето на 35 000 фута също гарантира, че самолетът е доста над полета на повечето птици. Това е от решаващо значение, тъй като стачките на птици могат да бъдат много повече от просто злополука или досада.

Има много случаи на инциденти със стачки на птици, но този, който получи най-голямо внимание, беше случаят с полет на US Airways 1549 На 15 януари 2009 г. самолет (Еърбъс 320) извърши чудодейно кацане без мощност в река Хъдсън, след като бе ударен от стадо птици малко след излитане от летище LaGuardia в Ню Йорк Невероятно е, че няма нито една жертва. Ето защо неравната и щастлива кацане - направена във филм във филма „Съли“, режисиран от Клинт Истууд с участието на Том Ханкс - е известна като „чудото на Хъдсън“.

Да предположим, че летите с търговски самолет само на един километър над земята и нещо се обърка. Самолетът започва да се спуска. Знаете, че можете да отстраните проблема, който кара самолета да се спуска бързо, но падате твърде бързо и просто нямате достатъчно време, за да го отстраните. В този момент той би си помислил: „Ако имах повече време ...“. Това е друга причина, поради която търговските самолети летят на височина около 11 км, надморска височина, която действа като „възглавница за безопасност“ и дава на пилотите време да поправят нещата, ако нещо се обърка.

Разбира се, че се интересувате.

Зимата 2019 в Северна Америка вече навлиза в климатичната история на планетата. В наши дни термометрите в САЩ и Канада отчитат температури до -37 ...

Регистрациите на превозни средства продължават да растат в Испания, но всяка година с по-малко сила. През 2018 г. са регистрирани 1 321 438 броя, цифра, която представлява увеличение от 7% в сравнение с ...

Това е страхотна история, която повечето деца учат в училище. Стъпките на огромни и ужасни животни, динозаври, гърмяха на Земята за милиони ...