Часто, наблюдая за летящим в небе самолётом, мы задаёмся вопросом, как самолёт поднимается в воздух. Как он летит? Ведь самолёт значительно тяжелее воздуха.

Почему поднимается дирижабль

Мы знаем, что аэростаты и дирижабли поднимает в воздух сила Архимеда . Закон Архимеда для газов гласит: «Н а тело, погружённое в газ, действует выталкивающая сила, равная силе тяжести вытесненного этим телом газа» . Эта сила противоположна по направлению силе тяжести. То есть, сила Архимеда направлена вверх.

Если сила тяжести равна силе Архимеда, то тело находится в равновесии. Если же сила Архимеда больше силы тяжести, то тело поднимается в воздухе. Так как баллоны аэростатов и дирижаблей заполняют газом, который легче воздуха, то сила Архимеда выталкивает их вверх. Таким образом, сила Архимеда является подъёмной силой для летательных аппаратов легче воздуха.

Но сила тяжести самолёта значительно превышает силу Архимеда. Следовательно, поднять самолёт в воздух она не может. Так почему же он всё-таки взлетает?

Подъёмная сила крыла самолёта

Возникновение подъёмной силы часто объясняют разностью статических давлений воздушных потоков на верхней и нижней поверхности крыла самолёта.

Рассмотрим 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. По закону Бернулли, 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.

Но в этом случае невозможно объяснить, почему подъёмная сила появляется, когда профиль крыла имеет вогнуто-выпуклую или двояковыпуклую симметричную форму. Ведь здесь воздушные потоки проходят одинаковое расстояние, и разницы давлений нет.

На практике профиль крыла самолёта располагается под углом к воздушному потоку. Этот угол называется углом атаки . 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.

Но эта модель, описывающая возникновение подъёмной силы, не учитывает обтекание верхней поверхности профиля крыла. Поэтому в данном случае величина подъёмной силы занижается.

На самом деле всё намного сложнее. Подъёмная сила крыла самолёта не существует как самостоятельная величина. Это одна из аэродинамических сил.

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.

Полная аэродинамическая сила определяется как интеграл от давления вокруг контура профиля крыла:

Y – подъёмная сила

Р – тяга

dΩ – граница профиля

р – величина давления вокруг контура профиля крыла

n – нормаль к профилю

Теорема Жуковского

Как образуется подъёмная сила крыла, впервые объяснил русский учёный Николай Егорович Жуковский, которого называют отцом русской авиации. В 1904 г. он сформулировал теорему о подъёмной силе тела, которое обтекается плоскопараалельным потоком идеальной жидкости или газа.

Жуковский ввёл понятие циркуляции скорости потока, что позволило учесть скос потока и получить более точное значение подъёмной силы.

Подъемная сила крыла бесконечного размаха равна произведению плотности газа (жидкости), скорости газа (жидкости), циркуляции скорости потока и длины выделенного отрезка крыла. Направление действия подъемной силы получается поворотом вектора скорости набегающего потока на прямой угол против циркуляции.

Подъёмная сила

Плотность среды

Скорость потока на бесконечности

Циркуляция скорости потока(вектор направлен перпендикулярно плоскости профиля, направление вектора зависит от направления циркуляции),

Длина отрезка крыла (перпендикулярно плоскости профиля).

Величина подъёмной силы зависит от многих факторов: угла атаки, плотности и скорости воздушного потока, геометрии крыла и др.

Теорема Жуковского положена в основу современной теории крыла.

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.

Почему самолеты летают? Мечта о полете с древнейших времен сопровождала человека. Она нашла отражение в древнегреческом мифе о Дедале и Икаре, чертежи нескольких летательных аппаратов оставил после себя великий Леонардо да Винчи, о диковинных способах перемещения в воздушном пространстве фантазировал Сирано де Бержерак.

Помимо этого, в истории многих цивилизаций остались задокументированные сведения об удачных и не очень попытках отчаянных изобретателей оторваться от земли. Среди них достойны упоминания:

  • полеты на воздушных змеях и «небесных фонариках», первых прототипах аэростатов, в Китае еще до Средневековья,
  • прародитель дельтаплана, успешно прошедший испытание в Кордовском халифате в 9 веке,
  • первый парашют на основе набросков да Винчи в Европе начала 17-го века,
  • удачные полеты на планере и ракете в Османской империи в 17 веке.

Первый официально зафиксированный полет человека на летательном аппарате был совершен на воздушном конструкции братьев Монгольфье в 1783 году. Однако, построить первую рабочую модель самолета стало возможно только в начале 20-го века, после промышленной революции, серьезно ускорившей научно-технический прогресс.

Давняя мечта человечества наконец осуществилась благодаря применению двигателя внутреннего сгорания в качестве силовой установки вместо парового двигателя, архаичного и не обеспечивавшего необходимой мощности.

Почему самолеты летают?

Современные самолеты – сложные высокотехнологичные летательные аппараты с большой массой или, как принято говорить, с массой больше массы воздуха. При этом им, кажется, легко удается презреть закон всемирного тяготения и оторваться от земли. Это достигается благодаря законам аэродинамики и двум важнейшим конструктивным элементам самолета:

  • силовая установка ();
  • форма крыла.

Наличие силовой установки отличает самолет от планера, а статичность крыла – от вертолета.

Крыло самолета – поверхность со сложной, обусловленной требованиями аэродинамики форой, основное назначение которой заключается в создании подъемной аэродинамической силы, необходимой для отрыва от земли и дальнейшего полета. Подъемная сила возникает при разгоне воздушного судна за счет того, что находящееся под острым углом к встречным воздушным массам крыло создает разницу давлений.

Происходит это из-за выпуклой сверху формы крыла: проходящий над ней поток воздуха обладает меньшим давлением, чем обтекающий снизу поток. Кстати, вопреки распространенному заблуждению, крыло у самолета всего одно. Фюзеляж просто делит его на две консоли: правую и левую.

Силовая установка (двигатель) – энергетический комплекс, отвечающий за создание тяги, которая, преодолевая сопротивление воздушных масс, обеспечивает самолету поступательное движение. Другими словами, именно силовая установка при взлете разгоняет воздушное судно до скорости, при которой крыло самолета начнет создавать подъемную силу, и поддерживает необходимую тягу при движении в воздушном пространстве. Существует три группы авиадвигателей, в зависимости от способа создания тяги:

  • винтовые;
  • реактивные;
  • смешанного типа или комбинированные.

Таким образом, совместная работа крыла и силовой установки самолета позволяет ему взлетать и перемещаться в воздушном пространстве. Конечно, двух указанных конструктивных элементов воздушного судна недостаточно для безопасного полёта. Конструкция самолета объединяет в себе множество систем, служащих этой цели.

Почему самолеты летают на высоте 10000 метров?

Согласно бытующему мнению, самолеты летают на высоте примерно в 10 км. Это не совсем так, для каждого полета существует своя оптимальная высота, которая зависит от типа самолета и его характеристик, удельного веса воздушного судна и метеоусловий в текущий момент.

Зачастую ее выбор осуществляется даже не экипажем корабля, а диспетчерской службой на земле. Кроме того, нужно отметить, что в гражданском воздухоплавании используется правило «четности-нечетности»: движущиеся на запад, северо-запад и юго-запад лайнеры придерживаются четной высоты кратной тысячам метров (10 тысяч метров), а направляющиеся в другие стороны – нечетной (9 или 11 тысяч метров).

Первый самолет братьев Райт поднимался в воздух всего на 3 метра, современные самые легкие самолеты совершают полет на высоте до 2 километров, а для истребителей последнего поколения оптимальная высота – примерно 20 тысяч метров.

Однако, для большинства пассажирских лайнеров идеальная высота полета находится между 9 и 12 тысячами метров над поверхностью, то есть действительно можно говорить о 10 километрах, как средней высоте полета в гражданской авиации. Такой выбор обусловлен несколькими причинами:

  • банальная экономия – на большей высоте меньшая плотность воздуха, меньшее встречное сопротивление, а значит меньше и расход топлива;
  • на этой высоте воздушное судно меньше зависит от атмосферных явлений;
  • температура на 10 тысячах метров – около -50 градусов по Цельсию — хорошо подходит для охлаждения реактивных двигателей лайнеров;
  • большая высота обеспечивает больше времени на принятия решений экипажем, а также выполнение манёвров и планирование в случае возникновения чрезвычайной ситуации на борту;
  • на таких высотах отсутствует вероятность столкновения со стаями птиц, которое может привести к внештатной ситуации.

У каждого самолета существует крайнее значение высоты, при котором давление воздуха способно создавать подъемную силу. Выше 12 тысяч метров воздух становится слишком разреженным для пассажирского лайнера со средними характеристиками. Мощность двигателя падает, а объем расхода топлива резко увеличивается, а самолет начинает «заваливаться».

Почему самолеты не летают через полюса?

На самом деле, кроссполярные пассажирские рейсы, хоть их количество и невелико, на данный момент регулярно осуществляются. По крайней мере, воздушные трассы через Северный Полюс были открыты в 2001 году, и на данный момент их успешно используют авиаперевозчики США, Канады, Китая, Кореи, Сингапура, Таиланда и ОАЭ. Однако, есть два момента, осложняющих развитие подобных маршрутов:

  • сложности с радиолокационной поддержкой диспетчерской службой на всем протяжении маршрута;
  • недостаточное техническое оснащение и плохое аэронавигационное обслуживание в Сибирской части Евразийского континента.

Возможно, дальнейший технический прогресс и выполнение масштабных проектов по строительству аэронавигационных станций в местах прохождения маршрутов сделают полеты через Северный Полюс более распространенным явлением.

Экономический смысл в этом есть: подсчитано, что кроссполярные перелеты позволят исключить пересадки и на 25% сократить полетное время на маршрутах, соединяющих Северную Америку и Азию. Южный Полюс в свою очередь удален от основных воздушных магистралей, и рациональных причин на прохождение регулярных рейсов вблизи него нет.

Почему самолеты не летают через Индийский океан?

Действительно, если открыть любую карту полетов, можно обнаружить, что маршрут воздушных судов, следующих над водами Индийского океана, всегда выстраивается вдоль суши, даже если такой путь кажется более длинным.

После нескольких авиапроисшествий последних лет, стало набирать популярность мистическое околонаучное объяснение катастроф и исчезновений летательных аппаратов в этом географическом регионе. Причем особенности карты полетов воздушных судов сторонники этой теории приводят, как доказательство своей правоты. Конечно, истинный ответ далек от мистики.

Современные пассажирские самолеты летают в соответствии с нормами ETOPS – сводом требований к полетам двухмоторных воздушных судов над местностью без ориентиров. Эти нормы были разработаны Международной организацией гражданской авиации.

Согласно ETOPS, маршруты составляются так, чтобы воздушное судно всегда находилось в пределах установленного максимального времени полета до ближайшего аэропорта, куда можно было бы дотянуть в случае отказа одного их двигателей.

В настоящее время максимальный интервал по этим нормам составляет 180 минут, в зависимости от конструкции самолеты также сертифицируют на 60 и 120 минут предельного удаления от ближайшего аэродрома. Вот почему через безлюдные просторы Индийского Океана почти не проходят маршруты гражданской авиации.

Почему самолеты летают низко?

Если исключить очевидные набор высоты и заход на посадку, в повседневной жизни мы чаще наблюдаем на небольшой высоте самолеты военно-воздушных сил, МЧС или летательные аппараты сельскохозяйственного назначения. При этом есть причина, по которой пассажирские лайнеры могут в течении долгого времени совершать полет сравнительно низко. Она как правило связана с необходимостью незапланированной посадки.

В авиации существует такой параметр, как максимальная посадочная масса, которую выдерживает шасси при посадке. Обычно топливо в самолет заливается на прохождение расстояния по маршруту с навигационным запасом. В случае необходимости посадки самолета раньше запланированного, когда топлива на борту еще много и максимальная посадочная масса выше допустимого значения, излишки топлива «сжигают» полетом на низких высотах. Если этого не сделать, шасси просто не выдержит посадки.

Человек полетит, опираясь не на силу своих мускулов, а на силу своего разума.
Н. Е. Жуковский

Фото И. Дмитриева.

Рис. 1. При взаимодействии плоской пластины с потоком воздуха возникают подъёмная сила и сила сопротивления.

Рис. 2. При обтекании потоком воздуха выгнутого крыла давление на его нижней поверхности будет выше, чем на верхней. Разница в давлениях даёт подъёмную силу.

Рис. 3. Отклоняя ручку управления, лётчик изменяет форму руля высоты (1-3) и крыльев (4-6).

Рис. 4. Руль направления отклоняют педалями.

Вы когда-нибудь летали? Не на самолёте, не на вертолёте, не на воздушном шаре, а сами — как птица? Не приходилось? И мне не довелось. Впрочем, насколько я знаю, это не удалось никому.

Почему же человек не смог этого сделать, ведь кажется, нужно лишь скопировать крылья птицы, прикрепить их к рукам и, подражая пернатым, взмыть в поднебесье. Но не тут-то было. Оказалось, что человеку не хватает сил, чтобы поднять себя в воздух на машущих крыльях. Рассказами о таких попытках пестрят летописи всех народов, от древнекитайских и арабских (первое упоминание содержится в китайской хронике «Цаньханьшу», написанной ещё в I в. н.э.) до европейских и русских. Мастера в разных странах использовали для изготовления крыльев слюду, тонкие прутья, кожу, перья, но полететь так никому и не удалось.

В 1505 году великий Леонардо да Винчи писал: «… когда птица находится в ветре, она может держаться в нём без взмахов крыльями, ибо ту же роль, которую при неподвижном воздухе крыло выполняет в отношении воздуха, выполняет движущийся воздух в отношении крыльев при неподвижных крыльях». Звучит это сложно, но по сути не просто верно, а гениально. Из этой идеи следует: чтобы полететь, не нужно размахивать крыльями, нужно заставить их двигаться относительно воздуха. А для этого крылу нужно просто сообщить горизонтальную скорость. От взаимодействия крыла с воздухом возникнет подъёмная сила, и, как только её величина окажется больше величины веса самого крыла и всего, что с ним связано, начнётся полёт. Дело оставалось за малым: сделать подходящее крыло и суметь разогнать его до необходимой скорости.

Но опять возник вопрос: какой формы должно быть крыло? Первые эксперименты проводили с крыльями плоской формы. Посмотрите на схему (рис. 1). Если на плоскую пластину под небольшим углом действует набегающий поток воздуха, то возникают подъёмная сила и сила сопротивления. Сила сопротивления старается «сдуть» пластину назад, а подъёмная сила - поднять. Угол, под которым воздух дует на крыло, называется углом атаки. Чем больше угол атаки, то есть чем круче к потоку наклонена пластина, тем больше подъёмная сила, но вырастает и сила сопротивления.

Ещё в 80-х годах XIX века учёные выяснили, что оптимальный угол атаки для плоского крыла лежит в пределах от 2 до 9 градусов. Если угол сделать меньше - сопротивление будет небольшим, но и подъёмная сила маленькой. Если развернуться круче к потоку - сопротивление окажется так велико, что крыло превратится скорее в парус. Отношение величины подъёмной силы к величине силы сопротивления называется аэродинамическим качеством. Это один из самых важных критериев, относящихся к летательному аппарату. Оно и понятно, ведь чем выше аэродинамическое качество, тем меньше энергии тратит летательный аппарат на преодоление сопротивления воздуха.

Вернёмся к крылу. Наблюдательные люди очень давно заметили, что у птиц крылья не плоские. Всё в тех же 1880-х годах английский физик Горацио Филлипс провёл эксперименты в аэродинамической трубе собственной конструкции и доказал, что аэродинамическое качество выпуклой пластины значительно больше, чем плоской. Нашлось и довольно простое объяснение этому факту.

Представьте, что вам удалось сделать крыло, у которого нижняя поверхность плоская, а верхняя - выпуклая. (Очень просто склеить модель такого крыла из обычного листа бумаги.) Теперь посмотрим на вторую схему (рис. 2). Поток воздуха, набегающий на переднюю кромку крыла, делится на две части: одна обтекает крыло снизу, другая - сверху. Обратите внимание, что сверху воздуху приходится пройти путь несколько больший, чем снизу, следовательно, сверху скорость воздуха будет тоже чуть больше, чем снизу, не так ли? Но физикам известно, что с увеличением скорости давление в потоке газа падает. Смотрите, что получается: давление воздуха под крылом оказывается выше, чем над ним! Разница давлений направлена вверх, вот вам и подъёмная сила. А если добавить угол атаки, то подъёмная сила ещё увеличится.

Одним из первых вогнутые крылья сделал талантливый немецкий инженер Отто Лилиенталь. Он построил 12 моделей планеров и совершил на них около тысячи полётов. 10 августа 1896 года во время полёта в Берлине его планер перевернуло внезапным порывом ветра и отважный пилот-исследователь погиб. Теоретическое обоснование парения птиц, продолженное нашим великим соотечественником Николаем Егоровичем Жуковским, определило всё дальнейшее развитие авиации.

А теперь попробуем разобраться, как подъёмную силу можно изменять и использовать для управления самолётом. У всех современных самолётов крылья сделаны из нескольких элементов. Основная часть крыла неподвижна относительно фюзеляжа, а на задней кромке устанавливают как бы небольшие дополнительные крылышки-закрылки. В полёте они продолжают профиль крыла, а на взлёте, при посадке или при манёврах в воздухе могут отклоняться вниз. При этом подъёмная сила крыла возрастает. Такие же маленькие дополнительные поворотные крылышки есть на вертикальном оперении (это руль направления) и на горизонтальном оперении (это руль высоты). Если такую дополнительную часть отклонить, то форма крыла или оперения меняется, и меняется его подъёмная сила. Посмотрим на третью схему (рис. 3 на с. 83). В общем случае подъёмная сила увеличивается в сторону, противоположную отклонению рулевой поверхности.

Расскажу в самых общих чертах, как управляется самолёт. Чтобы подняться вверх, нужно слегка опустить хвост, тогда возрастёт угол атаки крыла, самолёт начнёт набирать высоту. Для этого пилот должен потянуть штурвал (ручку управления) на себя. Руль высоты на стабилизаторе отклоняется вверх, его подъёмная сила уменьшается и хвост опускается. При этом угол атаки крыла увеличивается и его подъёмная сила возрастает. Чтобы спикировать, пилот наклоняет штурвал вперёд. Руль высоты отклоняется вниз, самолёт задирает хвост и начинает снижение.

Наклонить машину вправо или влево можно при помощи элеронов. Они расположены на концевых частях крыльев. Наклон ручки управления (или поворот штурвала) к правому борту заставляет правый элерон подняться, а левый - опуститься. Соответственно подъёмная сила на левом крыле возрастает, а на правом падает, и самолёт наклоняется вправо. Ну а как наклонить самолёт влево - догадайтесь сами.

Рулём направления управляют с помощью педалей (рис. 4). Толкаете вперёд левую педаль - самолёт поворачивает налево, толкаете правую - направо. Но делает это машина «лениво». А вот чтобы самолёт быстро развернулся, нужно сделать несколько движений. Предположим, вы собираетесь повернуть влево. Для этого нужно накренить машину влево (повернуть штурвал или наклонить ручку управления) и в то же время нажать на левую педаль и взять штурвал на себя.

Вот, собственно, и всё. Вы можете спросить, почему же лётчиков учат летать несколько лет? Да потому, что просто всё только на бумаге. Вот вы дали самолёту крен, взяли ручку на себя, а самолёт вдруг начал съезжать вбок, как на скользкой горке. Почему? Что делать? Или в горизонтальном полёте вы решили подняться повыше, взяли штурвал на себя, а самолёт вдруг, вместо того чтобы забираться на высоту, клюнул носом и по спирали полетел вниз, как говорят, вошёл в «штопор».

Пилоту в полёте нужно следить за работой двигателей, за направлением и высотой, за погодой и пассажирами, за собственным курсом и курсами других самолётов и множеством других важных параметров. Пилот должен знать теорию полёта, расположение и порядок работы органов управления, должен быть внимательным и смелым, здоровым, а самое главное - любить летать.

Возможность летать людей привлекала всегда, но создание подобных современным лайнерам аппаратов еще чуть больше сотни лет назад казалось абсурдом. Астроному американского происхождения Саймону Ньюкому даже приписывали математические доказательства того, что поднять в небо технику тяжелее воздуха не получится, однако сейчас ежедневно взлетают 11000-13000 судов. Рассказываем, что изменилось и как самолетам удается перевозить миллионы пассажиров.

Как выглядит полет с точки зрения физики

Чтобы взлететь, аппарату нужно компенсировать силу тяжести за счет подъемной и противостоять силе сопротивления воздуха тягой

Невозможный, согласно математическим расчетам Ньюкома, полет современных лайнеров можно объяснить простым опытом. Для него понадобятся 2 одинаковые банки, пара похожих мух и весы. На одну чашу ставят емкость с насекомым, которое неподвижно сидит на дне. На другой оказывается банка с постоянно летающей мухой.

По логике, первая чаша должна перевесить фактически пустую вторую емкость. Но на деле обе части мерила окажутся в балансе. Летающая муха поднимается в воздух за счет направленного вниз потока импульса, добавляя банке несколько граммов и уравновешивая силу тяжести.

В случае с самолетом принцип в общих чертах похож, только организовано все гораздо сложнее. Летят аппараты благодаря подъемной силе (ПС), возникающей при взаимодействии потоков воздуха и крыла с аэродинамической формой. Последние располагаются под углом. Острием они рассекают поток на направленный вниз и «набегающий», из-за чего под крылом образуется область высокого давления, а над ним - низкого. Разница в итоге и порождает подъемную силу.

Но чтобы взлететь, аппарату нужно компенсировать не только силу тяжести за счет подъемной, но и противостоять силе сопротивления воздуха тягой. В отличие от насекомых, судно не способно набрать нужные скорость и высоту с помощью взмахов крылышками. «Стать на воздух» самолет сможет на определенной скорости, набрать которую помогают двигатели.

Наглядное объяснение того, как и почему летают самолеты. Какую роль в передвижении по воздуху играют крыло, двигатель и другие части конструкции.

Скорость взлета и движения на эшелоне

Скорость (V) передвижения у лайнеров непостоянна - на подъеме необходима одна, а в полете другая.

  1. Взлет фактически начинается с момента движения судна по полосе. Аппарат разгоняется, набирает необходимый для отрыва от полотна темп и только тогда, благодаря увеличению подъемной силы, взмывает вверх. Необходимая для отрыва V прописана в руководстве к каждой модели и общих инструкциях. Моторы в этот момент работают на полную, дают огромную нагрузку на машину, отчего процесс считается одним из самых сложных и опасных.
  2. Чтобы зафиксироваться в пространстве и занять выделенный эшелон, необходимо достичь уже другой скорости. Полет в горизонтальной плоскости возможен только в том случае, если ПС компенсирует притяжение Земли.

Показатели скорости, с которой летательный аппарат способен подняться в воздух и задержаться там на определенное время, назвать трудно. Зависят они от характеристик конкретной машины и окружающих условий. У небольшого одномоторного V логично будет ниже, чем у гигантского пассажирского судна - чем крупнее аппарат, тем быстрее ему приходится двигаться.

Для «Боинга» 747-300 это примерно 250 километров в час, если плотность воздуха составит 1,2 килограмма на кубический метр. У Cessna 172 - примерно 100. Як-40 отрывается от полотна на 180 км/ч, Ту154М - на 210. Для Ил 96 показатель в среднем достигает 250, а у Airbus A380 - 268.

Из независимых от модели аппарата условий при определении числа опираются на:

  • направление и силу ветра - встречный помогает, подталкивая нос вверх
  • наличие осадков и влажность воздуха - могут осложнять или способствовать разгону
  • человеческий фактор - после оценки всех параметров решение принимает пилот

Скорость, характерную для эшелона, в технических характеристиках обозначают как «крейсерская» - это 80% от максимальных возможностей машины

Скорость на самом эшелоне также зависит непосредственно от модели судна. В технических характеристиках ее обозначают как «крейсерская» - это 80% от максимальных возможностей машины. Первый пассажирский «Илья Муромец» разгонялся всего до 105 километров в час. Сейчас же число среднем в 7 раз больше.

Если летите на Airbus A220, показатель находится на уровне 870 км/ч. А310 передвигается обычно со скоростью 860 километров в час, А320 - 840, А330 - 871, А340-500 - 881, А350 - 903, а гигант А380 - 900. У «Боингов» примерно так же. Boeing 717 летает на крейсерской в 810 километров в час. Массовый 737 - на 817-852 в зависимости от поколения, дальнемагистральный 747 - 950, 757 - на 850 км/ч, первый трансатлантический 767 - 851, Triple Seven - 905, а реактивный пассажирский 787 - 902. По слухам, компания занимается разработкой лайнера для гражданской авиации, который будет доставлять людей из одной точки в другую на V=5000. Но пока в топ самых быстрых в мире входят исключительно военные:

  • американский сверхзвуковой F-4 Phantom II пусть и уступил место более современным, но все еще входит в десятку с показателем в 2370 километров в час
  • одномоторный истребитель Convair F-106 Delta Dart с 2450 км/ч
  • боевой МиГ-31 - 2993
  • экспериментальный Е-152, чья конструкция легла в основу МиГ-25 - 3030
  • прототип XB-70 Valkyrie - 3 308
  • исследовательский Bell X-2 Starbuster - 3 370
  • МиГ-25 способен достичь 3492, но остановиться на этой отметке и не повредить двигатель невозможно
  • SR-71 Blackbird - 3540
  • мировой лидер X-15 с ракетным двигателем - 7 274

Возможно, и гражданские суда когда-нибудь смогут достигнуть этих показателей. Но точно не ближайшее время, пока главным фактором в вопросе остается безопасность пассажиров.

4 детали авиалайнера, от которых зависят летные качества

Летающие машины отличаются от обычных очень сложными конструкциями, предусматривающими каждую мелочь. И кроме очевидных деталей, на возможности и характеристики передвижения влияют и другие части - всего собрали 4 основных.

1. Крыло. Если при отказе двигателя можно долететь до ближайшего аэродрома на втором, а при неполадках сразу в двух - приземлиться с опытом пилота, без крыла от пункта отправления не отдалишься. Не будет его - не будет необходимой подъемной силы. В единственном числе о крыле говорят не случайно. Вопреки распространенному мнению, оно у самолета одно. Этим понятием обозначают всю плоскость, расходящуюся в обе стороны от борта.

Поскольку это главная деталь, отвечающая за нахождение в воздухе, ее конструкции уделяется очень много внимания. Форму строят по точным расчетам, выверяют и испытывают. Кроме того, крыло способно выдерживать огромные нагрузки, чтобы не ставить под угрозу главное - безопасность людей.

2. Закрылки и предкрылки. Большее количество времени крыло самолета имеет обтекаемую форму, но на взлете и посадке на нем появляются дополнительные поверхности. Выпускаются закрылки и предкрылки для того, чтобы увеличить площадь и справиться с действующими на аппарат силами во время серьезных нагрузок в начале и конце пути. При приземлении тормозят лайнер, не позволяют ему упасть слишком быстро, а на подъеме помогают удержаться в воздухе.

У некоторых исследователей появлялись безумные идеи – они хотели полететь, но почему же результат оказался таким плачевным? Давно проводились попытки приделать к себе крылья, и, махая ими, взлететь в небо как пернатые. Оказалось, что силы человека недостаточно для поднятия себя на машущих крыльях.

Первыми народными умельцами были естествоиспытатели из Китая. Сведения о них записаны в «Цань-хань-шу» в первом веке нашей эры. Дальше история пестрит случаями подобного рода, которые происходили и в Европе, и в Азии, и в России.

Первое научное обоснование процессу полета дал Леонардо да Винчи в 1505 году. Он заметил, что птицам не обязательно махать , они могут держаться на неподвижном воздухе. Из этого ученый сделал вывод, что полет возможен, когда крылья движутся относительно воздуха, т.е. когда машут крыльями при отсутствии ветра или когда при неподвижных крыльях.

Почему же самолет летит?

Удерживать в воздухе помогает подъемная сила, которая действует только на больших скоростях. Особая контракция крыла позволяет создавать подъемную силу. Воздух, который движется над и под крылом, претерпевает изменения. Над крылом он разреженный, а под крылом – . Создаются два воздушных потока, направленные вертикально. Нижний поток приподнимает крылья, т.е. самолет, а верхний подталкивает вверх. Таким образом, получается, что на больших скоростях воздух под летательным аппаратом становится твердым.

Так реализуется вертикальное движение, но что заставляет самолет двигаться горизонтально? – Двигатели! Пропеллеры как бы просверливают путь в воздушном пространстве, преодолевая сопротивление воздуха.

Таким образом, подъемная сила преодолевает силу притяжения, а тяговая – силу торможения, и самолет летит.

Физические явления, лежащие в основе управления полетом

В самолете все держится на равновесии подъемной силы и силы земного притяжения. Самолет летит прямо. Увеличение скорости полета увеличит подъемную силу, самолет станет подниматься. Чтобы нивелировать этот эффект, пилот обязан опустить нос самолета.

Уменьшение скорости окажет прямо противоположный эффект, и пилоту потребуется поднять нос самолета. Если этого не сделать, произойдет крушение. В связи с указанными выше особенностями существует риск разбиться, когда самолет теряет высоту. Если это происходит близко к поверхности земли, риск почти 100%. Если это происходит высоко над землей, пилот успеет увеличить скорость и набрать высоту.