Наше деловое партнерство www.banwar.org

ЧОМУ І ЯК ЛІТАЄ ЛІТАК

Исоко в небі летить пасажирський літак (рис. 19). Великі крила легко несуть повітряний корабель, а потужний гул гвинто-в свідчить про напружену роботу двигунів. Літак летить горизонтально, прямолінійно і рівномірно ...

Під дією яких сил відбувається такий політ?

З першого закону механіки, відкритого великим англійським вченим Ісааком Ньютоном (1643-1727), випливає, що прямолінійний рівномірний рух відбувається без дії будь-яких сил - по інерції [10] ). На перший погляд це здається абсолютно незрозумілим, так як з життя ми знаємо, що без сили тяги неможливо здійснити прямолінійний рівномірний рух. Але справа в тому, що сила тяги потрібна тільки для того, щоб

Мал. 19. Пасажирський 27-місний літак ІЛ-12 конструкції С. В. Іллюшина в горизонтальному польоті.

Весь час долати гальмує силу, від якої ми не можемо позбутися. Якби її не було, то тіло, раз отримавши рух, рухалося б вічно - за інерцією.

Наведемо простий приклад.

По річці рухається моторний човен з постійною швидкістю. Сила тяги гребного гвинта, долаючи силу опору води і силу опору повітря, повинна бути дорівнює їх сумі, інакше рівномірного руху не вийде: якщо сила тяги буде більше гальмують сил, рух буде прискореним, якщо сила тяги стане менше їх, рух сповільниться. Таким чином, для прямолінійного рівномірного руху човна необхідно, щоб діючі на неї сили взаємно врівноважувалися, тобто щоб сума їх дорівнювала нулю. А адже це і означає, що такий рух відбувається без будь-яких сил - по інерції.

Отже, і для прямолінійного польоту з постійною швидкістю (усталеного польоту) теж необхідно, щоб діючі на літак сили взаємно врівноважувалися. Це справедливо як для горизонтального польоту, так і для підйому і спуску.

Ось літак летить горизонтально і прямолінійно (рис. 20) з постійною швидкістю при деякому куті атаки а.

На літак діють три головні сили: сила ваги У сила тяги Т і повна аеродинамічна сила Р всього літака, яку зручніше представити у вигляді її

Мал. 20. Сили, що діють иа літак в сталому горизонтальному польоті. Підйомна сила П дорівнює силі ваги В, а сила тяги гвинта Т дорівнює силі лобового опору Л Ц. Т. центр тяжкості.

Доданків-підйомної сили П і сили лобового опору сп.

Сила ваги завжди прикладена в центрі ваги літака [11] ). Інші сили зазвичай включені хоча і близько від центру ваги, але в інших точках. Однак заради простоти будемо поки вважати, що вони включені теж в центрі ваги.

Сила ваги завжди спрямована вертикально вниз, тобто прямовисно. Підйомна сила завжди перпендикулярна до повітряного потоку, отже, в горизонтальному польоті вона спрямована вертикально вгору. Сила тяги спрямована, звичайно, вперед-за руху, а сила лобового опору - назад, проти руху.

При сталому прямолінійному польоті сили повинні взаємно врівноважуватися.

Так як підйомна сила спрямована вертикально вгору, а сила ваги - вертикально вниз, то, очевидно, підйомна сила і повинна врівноважити силу ваги. Сила тяги повинна врівноважити гальмує силу, тобто силу лобового опору.

Таким чином, в горизонтальному сталому польоті підйомна сила дорівнює вазі літака, а сила тяги дорівнює лобовій силі.

Ну, а якщо потрібно змінити швидкість горизонтального польоту? Здавалося б, що для цього достатньо змінити

Мал. 21. Горизонтальний політ з різними швидкостями:

А) максимальна швидкість при дуже малому куті атаки, б) деяка середня швидкість, в) мінімальна швидкість при критичному вугіллі атаки.

Тягу гвинта, як це робить водій моторного човна. Але тут справа не так просто. Якщо льотчик змінить тільки тягу гвинта, то зміниться і підйомна сила крила (оскільки вона залежить від швидкості польоту), рівновагу її з силою ваги порушиться, і тому траєкторія польоту скривиться вгору або вниз. Отже, одночасно зі зміною тяги гвинта льотчик повинен зробити ще щось.

Підйомна сила крила залежить також від кута атаки, зі збільшенням його вона зростає, із зменшенням - падає. Так як льотчик може змінювати кут атаки (кермом висоти), то тим самим він може змінювати і величину підйомної сили.

Таким чином, для зміни швидкості польоту в розпорядженні льотчика є важелі керування силовою установкою і кермом висоти.

Тепер припустимо, що в горизонтальному польоті двигун працює на повній потужності, і літак летить з максимальною швидкістю. При такій швидкості достатньо дуже малого кута атаки, щоб підйомна сила дорівнювала вазі літака (рис. 21, а).

Але ось льотчик вирішив трохи зменшити швидкість польоту. Для цього він зменшує обертів двигуна і одночасно збільшує кут атаки (рис. 21, б). В результаті зменшення швидкості підйомна сила повинна зменшитися, а в результаті збільшення кута атаки вона повинна збільшитися. Ось і виходить, що в підсумку вона залишається незмінною, рівній вазі літака.

І чим меншу швидкість хоче отримати льотчик, тим більше він збільшує кут атаки (рис. 21, б), відповідно змінюючи тягу гвинта. Положення, зображене на рис. 21, б, приблизно відповідає польоту з мінімальної (найменшої) можливою швидкістю. Вона виходить при критичному вугіллі атаки. Зі швидкістю, меншою за мінімальну, літак літати не може.

Всі швидкості, з якими літак може летіти горизонтально, складають, як кажуть, діапазон швидкостей літака. Наприклад, мінімальна швидкість літака ЯК-18 дорівнює 100 кілометрам на годину, а максимальна - 257 кілометрів на годину, отже, цей літак може летіти з будь-якою швидкістю в діапазоні від 100 до 257 кілометрів на годину.

Чим більше діапазон швидкостей горизонтального польоту, тим краще літак.

Більш докладніше про радянської авіації тут В Ся історія розвитку літака - від його народження до наших днів - це історія боротьби за швидкість польоту. Подальший розвиток авіації, безсумнівно, буде ...

Чому літак може робити віражі [13]) і фігури? Які сили змушують важку машину легко перекидатися в повітрі? Як льотчик управляє цими силами в криволінійному польоті? Звичайно, це все ті ж аеродинамічні ...

П еред посадкою льотчик вимикає двигун або зменшує його обороти до найменших. Літак починає плавно знижуватися по похилій траєкторії. Такий спуск літака називають плануванням. Щоб легше зрозуміти поведінку літака ...