Як літають літаки: роль крила та основні сили в польоті

Як мінімум до 24 лютого над Україною пролітало чимало літаків. Коли був молодше, часто замислювався: “як літають літаки?” та що підіймає їх в повітря. Можливо, якась невидима сила чи ще щось..? Оскільки питання мене тривожило ще здавна, у цій статті готовий дуже стисло та узагальнено розкрити таємницю польоту.

Що змушує літаки літати

Мабуть, багато хто навіть не уявляє, яким чином ці залізяки (і не тільки) підіймаються в небо. Почнімо з того, що летіти може практично все, камінь це або новенький Airbus. Але не все буде зберігати стабільність, постійну швидкість і висоту.

Для того, щоб літаки летіли, повинні бути:

• Сам літак
• Повітря (в космосі теж полетять, але це тема іншої статті)
• Бажання змусити нашу пташку летіти

Тепер трішки про фізику польоту. Всі ми знаємо про існування таких сил як: сила тяжіння, підіймальна та тяги. Як не дивно, всі вони дуже тісно зав’язані з польотом літаків. Яким чином? Про це далі.

Основні сили, що сприяють польоту

Чому літак летить? Завдяки силі тяги. Саме вона долає силу гальмування літака (опір повітря), а підіймальна сила долає земне тяжіння (силу тяжіння). І літак летить!

У той час, поки підіймальна сила дорівнює силі земного тяжіння, літак буде стабільно летіти. Збільшуємо швидкість (тягу) – пташка «піде» вгору, зменшимо — вниз.

Сума всіх цих сил при стабільному польоті дорівнює нулю.

Закон Бернуллі та підіймальна сила крила

Ми говорили про сам літак, як він летить, про сили, що існують при польоті, але не згадали про крило, що є основним елементом в конструкції літака. Чому так? А тому, що саме крило є причиною виникнення підіймальної сили. Далі розберімось, як виникає підіймальна сила.

Існує теорія, що підіймальна сила крила створюється при різниці тисків повітря на нижній і верхній поверхнях крила, оскільки під крилом швидкість протікання повітря нижче, ніж над ним.

Пояснюють це існуванням закону Бернуллі: збільшення швидкості рідини відбувається одночасно зі зменшенням статичного тиску.

Проте, як часто кажуть, тут не все так однозначно. Існує інше доведення існування підіймальної сили, яке виключає роль випуклості аеродинамічного профілю та описує природу сили безпосередньо значенням кута атаки.

Детальніше про природу виникнення підіймальної сили

Кут атаки як основа польоту літака

Більш коректно пояснювати існування підіймальної сили по-іншому, в разі плоского крила або випуклого крила під певним кутом до потоку. Крило, яке увігнуте під деяким кутом до горизонту, змушує частинки повітря відштовхуватись від нього вниз, за третім законом Ньютона, крило відштовхується вгору. Згаданий кут — кут атаки.

Кут атаки — кут між набігаючим потоком та хордою крила. У випадку, коли створюється великий кут атаки, підіймальна сила, що виникає згідно із законом Бернуллі грає вже другорядну роль, що і здебільшого відбувається в польоті.

Таким чином будь-яка поверхня, повернута під певним кутом, матиме змогу літати. Для цього одна вимога: кут атаки. Як тільки виникає кут між набігаючим потоком, виникають вищезгадані аеродинамічні сили.

Сподіваюся, Ви зрозуміли основні принципи польоту і то, як літають літаки в небі.