Kontrola náklonu letadla. Jak je strukturováno řízení letadla v horizontální a vertikální rovině? Vše začíná fyzikou letu

Člověk vždy snil o létání v nebi. Pamatujete si příběh Ikara a jeho syna? To je samozřejmě jen mýtus a jak to bylo ve skutečnosti se nikdy nedozvíme, ale tento příběh odhaluje touhu vznášet se na obloze naplno. První pokusy vzlétnout do nebe byly provedeny pomocí obrovského, který je dnes spíše prostředkem pro romantické procházky po obloze, poté se objevila vzducholoď a s tím později letadla a vrtulníky. To, že můžete letět letadlem na jiný kontinent za 3 hodiny, už není prakticky pro nikoho novinkou nebo něčím neobvyklým. Ale jak se to stane? Proč letadla létají a nehavarují?

Vysvětlení z fyzikálního hlediska je vcelku jednoduché, v praxi je však obtížnější.

Po mnoho let se prováděly různé experimenty na vytvoření létajícího stroje, vzniklo mnoho prototypů. Ale abychom pochopili, proč letadla létají, stačí znát druhý Newtonův zákon a umět jej reprodukovat v praxi. Nyní se lidé, nebo spíše inženýři a vědci, snaží vytvořit stroj, který by létal kolosální rychlostí několikanásobně vyšší než rychlost zvuku. To znamená, že otázkou již není, jak letadla létají, ale jak je přimět létat rychleji.

Dvě věci, aby letadlo vzlétlo, jsou výkonné motory a správný design křídla

Motory vytvářejí ohromný tah, který tlačí dopředu. To ale nestačí, protože je potřeba i vylézt nahoru a v této situaci se ukazuje, že zatím můžeme zrychlovat jen po povrchu na obrovskou rychlost. Dalším důležitým bodem je tvar křídel a samotné tělo letadla. Jsou to oni, kdo vytváří zvedací sílu. Křídla jsou vyrobena tak, že vzduch pod nimi je pomalejší než nad nimi a v důsledku toho se ukazuje, že vzduch zespodu tlačí trup nahoru a vzduch nad křídlem není schopen tomuto efektu odolat, když letadlo dosáhne určitou rychlost. Tomuto jevu se ve fyzice říká vztlak a abyste tomu porozuměli podrobněji, musíte mít trochu znalosti aerodynamiky a dalších souvisejících zákonitostí. Ale tyto znalosti stačí k tomu, abychom pochopili, proč letadla létají.

Přistání a vzlet – co k tomu auto potřebuje?

Letadlo potřebuje obrovskou dráhu, nebo spíše dlouhou dráhu. Je to dáno tím, že pro vzlet potřebuje především získat určitou rychlost. Aby vztlaková síla začala působit, je nutné letoun zrychlit na takovou rychlost, aby vzduch ze spodní části křídel začal zvedat konstrukci vzhůru. Otázka, proč letadla létají nízko, se týká právě této části, když auto vzlétá nebo přistává. Nízký start umožňuje letadlu vyšplhat velmi vysoko do nebe, a to často vidíme za jasného počasí - plánovaná letadla, která za sebou zanechávají bílou stopu, přemisťují lidi z jednoho bodu do druhého mnohem rychleji, než to lze udělat použitím pozemní doprava nebo moře.

Letecké palivo

Také se divím, proč letadla létají na petrolej. Ano, v zásadě to tak je, ale faktem je, že některé typy zařízení používají jako palivo obvyklý benzín a dokonce i motorovou naftu.

Jaká je ale výhoda petroleje? Je jich několik.

První, možná, lze nazvat jeho náklady. Je výrazně levnější než benzín. Druhý důvod lze nazvat jeho lehkostí ve srovnání se stejným benzínem. Také petrolej má tendenci hořet, abych tak řekl, hladce. V automobilech – osobních nebo nákladních automobilech – potřebujeme schopnost náhle zapnout a vypnout motor, když je letadlo navrženo tak, aby jej nastartovalo a neustále udržovat turbíny v pohybu danou rychlostí po dlouhou dobu, pokud mluvíme o osobní letadla... Lehkomotorová letadla, která nejsou určena k přepravě obrovského nákladu, ale jsou většinou spojena s vojenským průmyslem, zemědělstvím a tak dále (takové auto pojme pouze dva lidi), je malé a manévrovatelné, a proto je benzín vhodné pro tuto oblast. Jeho explozivní spalování je vhodné pro typ turbíny instalované v lehkých letadlech.

Je vrtulník konkurentem nebo přítelem letadla?

Zajímavý vynález lidstva spojený se stěhováním do vzdušný prostor- vrtulník. Oproti letadlu má hlavní výhodu – vertikální start a přistání. Nevyžaduje obrovský akcelerační prostor a proč letadla létají pouze z míst k tomu vybavených? Je to tak, potřebujete dostatečně dlouhou a hladkou plochu. V opačném případě může být výsledek výsadby někde na poli plný zničení stroje a ještě horšího - lidských obětí. Helikoptéra může přistávat na střeše budovy, která je uzpůsobena, na stadionu atd. Tato funkce není u letadla dostupná, i když konstruktéři již pracují na spojení výkonu s vertikálním startem.

Při vytváření letounu museli inženýři vyřešit nelehký úkol ovládání okřídleného letounu. Rovina se totiž nepohybuje pouze v horizontální rovině. Auto i loď mají pouze jedno kormidlo, které umožňuje zatáčet doleva nebo doprava. Letadlo potřebuje přídavné kormidlo pro manévry ve vertikální rovině - nahoru a dolů.

V důsledku toho bylo letadlo vybaveno dvěma směrovkami - směrovým a výškovkou (hloubka).
Směrovka slouží k ovládání letadla v horizontální rovině. Svou konstrukcí připomíná kormidlo obyčejné lodi. Směrovka je propojena dvěma kabely s křidélkem zadní části trupu. Při otáčení křidélka doprava se letoun vlivem proudění vzduchu stáčí doprava. Vše je extrémně jednoduché.

Výškovka umožňuje naklánění letadla nahoru a dolů vzhledem k příčné ose trupu. Spuštěním křidélek na rovinách letadla proud vzduchu tlačí vůz dolů nebo nahoru. Výškovka je naproti sedadlu pilota. Když pilot „převezme“ kormidlo, křidélka se posunou nahoru, vzduchové hmoty se vyřítí nahoru a tlačí na zadní část křídla. Ocas letadla klesá a letadlo stoupá vzhůru.

Když pilot sklopí ovládací kolečko, „rozdá“, výšková křidélka klesnou a letadlo se řítí dolů. Působení vzduchu na letadlo probíhá ze spodní části křídla podle stejného principu jako při zvedání křidélek. Letoun ztrácí výšku kvůli zvednutí ocasu trupu.

Když je výškovka nakloněna na stranu, letadlo se odpovídajícím způsobem naklání. To je způsobeno systémem sklopného výtahu. K naklánění letadla dochází v důsledku střídavého spouštění nebo zvednutí křidélek. Tento princip se používá pro vyvážení letadla ve vodorovné ose letadel.

Díky současnému použití výškovek a směrovek může letoun současně měnit výšku a směr letu. Pilot ovládá výtah pravou rukou. Velmi zřídka, když je nutné vyvinout úsilí v zatáčce, pilot uchopí volant oběma rukama. V moderních letadlech je kvůli hydraulice potřeba na výškovku velmi malé úsilí.

Levá ruka pilota ovládá páky ovládání motoru. Všechny ostatní přístroje a zařízení zajišťující stabilitu letu jsou ovládány levou rukou pilota.

Princip činnosti kormidel a křidélek je vcelku jednoduchý. Tento princip se s rozvojem konstrukce letadel nezměnil. Jediný rozdíl spočívá v inženýrském řešení rozložení řídicího systému, které by odpovídalo úkolům navrženého modelu. V moderních letadlech se pro výrobu křidélek používají lehké kovové rámy opláštěné duralovými plechy. Také hydraulické a elektrické pohony jsou široce používány pro zajištění optimálních provozních podmínek letadla.

Mnoho mužů začíná vypadávat vlasy ve třiceti letech. Můžete vyzkoušet minoxidil na vypadávání vlasů, který lze zakoupit online na minoxid.ru.

Každý let začíná nastartováním motoru a končí vypnutím motoru letadla na zemi. Pojíždění (cvičení 4 podle kanadského FACM) je tedy součástí letu stejně jako stoupání nebo přistávání. A musím říct, že prvek není vůbec jednoduchý, jak se na první pohled zdá. Co je na tom tak složitého? Obtížné, v zásadě nic. Za předpokladu, že jste se zbavili stereotypu automobilového nadšence. To je ta nejtěžší část! :)

Pojďme se tedy podívat, jak se malá letadla ovládají na zemi. Celkově existují pouze dvě možnosti. První je řiditelná podvozková noha ovládaná pedály kormidla. Vlastní směrová rovina má jen nepatrný aerodynamický vliv na směr jízdy, protože protisměrné proudění je stále příliš slabé nebo zcela chybí. Ocas letadla se však při pojíždění i nadále vrtí, když pilot používá pedály. Navíc vrtule foukající přes kormidlo má stále určitou součinnost ve směru zatáčky.

Hlavní točivý moment vytváří příďová (nebo řízená ocasní) vzpěra. Takto bylo ovládání provedeno na všech populárních Cessnách (150, 152, 172, 182) a na mnoha dalších letounech.

Je třeba poznamenat, že při úplném odlehčení příďové vzpěry (k čemuž obvykle dochází při vzletu) se automaticky zastaví ovládání nohou a pedály od tohoto okamžiku ovlivňují pouze směrovku, která je v tuto chvíli již poměrně aerodynamicky účinná.

Druhé schéma ovládání letadla na zemi je jednodušší a pravděpodobně levnější, ale vyžaduje více pilotních dovedností. Jedná se o tzv. „samoorientační příďovou vzpěru“, která se sama, jako volná kolečka vozíku v supermarketu, otáčí za rovinou otáčení. Ale co způsobuje, že se letadlo otáčí? V podstatě použití děleného brzdění. Přidržením brzdy pouze na jednom kole a přidáním tahu motoru můžete přimět letadlo otáčet kolem pevného kola. Zní to velmi jednoduše, že? Tuto jednoduchost si také zapamatujete, když budete pojíždět v úzkých prostorech mezi zaparkovanými letadly a snažíte se udržet letadlo na žluté středové čáře.

Na ruských Jak-18T a Jak-52 je situace navíc komplikovaná tím, že brzdy nejsou umístěny na koncích pedálů kormidla, ale na sloupku řízení. Když jsou pedály v neutrálu, brzda působí na obě kola. Pokud však sešlápnete pouze jeden z pedálů, speciální obtokový ventil vyšle větší tlak na brzdu kola ze strany tohoto pedálu a letadlo se otočí požadovaným směrem. Jediný problém je v tom, že kvůli otočnému postoji se tato zatáčka sama nezastaví, ani když pustíte brzdu u kormidla. Zatáčku budete muset zastavit intenzivním opačným pohybem pedálu a zároveň znovu stisknout spoušť brzdy. Věřte mi, je to velmi obtížná dovednost. Instruktoři vtipkují, že s těmito letadly je obtížnější pojíždět než s nimi létat. Není to tak úplně pravda, ale „v každém vtipu je zrnko vtipu“. Pokud opačný pohyb pedálu provedete příliš pozdě, letadlo se včas nepřestane otáčet a vy definitivně vyjedete z osy. V souladu s tím musíte rozvíjet dovednost určité předvídavosti, abyste mohli aplikovat včasné opravy. Pojíždět byste měli vždy nízkou rychlostí, abyste v případě chyby nebo kluzkého povrchu dokázali letadlo úplně zastavit a poté pomalu, téměř rotující na místě a přidržující letadlo opačnou „nohou“, používat výrazný tah motoru a vrátit letadlo do osy pojezdové dráhy.

Nyní je čas si připomenout zmíněný „stereotyp automobilového nadšence“, se kterým musíte bojovat. V podstatě spočívá v tom, že letadlo na zemi je řízeno NOHAMI a je zbytečné točit volantem doleva a doprava. Dokonce vás může šokovat „ztráta kontroly“, když otočíte volantem až na doraz ve snaze zastavit zatáčku, ale na letadlo to nebude mít absolutně žádný vliv. Což není překvapivé. Jezděte nohama! Mimochodem, pokud jste někdy pádlovali na kajaku, pak už vhodnou dovednost máte: kajak je ve skutečnosti velmi blízko letadla. Duralová konstrukce rámu a pedálové ovládání.

Při pojíždění na letadle se samonastavitelnou vzpěrou vás navíc nepříjemně překvapí chybějící tuhé spojení „směrovky“ a „silnice“. Letadlo se tak nějak houpe, jak chce, teď doleva, pak doprava, a vy ho zuřivě a absurdně chytáte nohama. Nevadí, časem se vaše pohyby stanou hospodárnými a dostatečnými k tomu, aby je udrželi „v rozumných mezích odchylky“ od středové linie. Obvykle vyžaduje zvládnutí této dovednosti alespoň 10 bojových letů (když pojedete na start a popojíte zpět). Připravte se na to, že tato dovednost se v případě dlouhého přerušení letů stejně jako jiné letecké dovednosti degraduje.

Při pojíždění je třeba vzít v úvahu několik důležitých bodů.

O prvním o kterém jsem se již zmínil, je to rychlost. Známé pravidlo říká, že „je třeba řídit rychlostí ne větší, než je rychlost rychle se pohybujícího člověka“. To poskytuje možnost rychlého zastavení v případě jakýchkoli neočekávaných událostí: vykolejení, překážka, neočekávané klouzání na holém ledu v zatáčce nebo pod vlivem poryvu větru atd. Myslete také na možné škody, které může způsobit pojíždění letadla k jinému letadlu, pokud uděláte chybu. Čím nižší rychlost nárazu, tím menší poškození.

Pro kontrolu rychlosti máme trakci a brzdy. Obojí je třeba užívat dostatečně, včas, ale opatrně. Chcete-li dostat letadlo ze země (zejména do kopce, zvláště na zemi nebo sněhu), potřebujete mnohem větší tah. Ale bezmyšlenkovitě nalepit režim vzletu na „stacionární“ letadlo není nejlepší řešení. Pokud se nehýbe, je možné, že je připoután, parkovací brzda nebyla uvolněna nebo jste nevyjmuli klíny zpod kol.

Jakmile se letadlo rozjede, musí se tah okamžitě vyčistit. Pro přímý pohyb často stačí nízký plyn. Zároveň v zatáčkách musíte občas trochu zvýšit režim, zvláště pokud se k řízení používají brzdy. A tady jsou zastávky a ostré zatáčky je nutné předem předvídat a předem nastavit nízký plyn. Jinak budete muset aktivně a často používat brzdy. Horké brzdy se stávají neúčinnými a v případě odmítnutého vzletu se vám to nebude vůbec líbit. V zimě se navíc sníh občas dostane na vyhřívané brzdy a rychle taje. Jak se ochladí, voda se opět změní v led a pevně zablokuje brzdy stojící letadlo... Navíc často pouze jedna z brzd, takže při pojíždění k dalšímu odjezdu můžete přímo na parkovišti provést velmi nebezpečný "kompas".

Během pojíždění se v žádném případě "nehádejte s motorem s brzdou" - to je hrubá chyba. Před jízdou položte paty na podlahu a úplně uvolněte brzdy. Pokud chcete zpomalit nebo zastavit, nastavte nízký plyn a použijte brzdy.

Použití brzdy (jednoho z kol!) Ve spojení s tahem motoru je přípustné pouze při ostrých zatáčkách. Pokud je zatáčka velmi ostrá, musí být tlak na pedál / páka pravidelně povolován, což umožňuje mírné otáčení brzděného kola. To výrazně snižuje opotřebení pryže a snižuje nebezpečné torzní zatížení podvozku. Otáčení kolem kola, například na konci ranveje, by se mělo zcela vyhnout. V tomto případě musíte ke zvětšení poloměru zatáčení využít celou šířku pruhu: zatáčku začněte od jeho samého okraje a skončete na druhé straně středové osy. Pak se samozřejmě musíte o pár metrů „natáhnout“, abyste letadlo srovnali s kurzem vzletu.

Druhý, co musíte vzít jako pravidlo, je pojíždění přísně podél žluté středové čáry. Na asfaltu je nakreslena žlutá čára, aby byla zajištěna maximální vzdálenost mezi vašimi křídly a překážkami. Odolejte nutkání „odříznout roh“ jako na parkovišti u supermarketu.

Třetí bod opět do stereotypu motoristy, který vám může udělat velmi špatnou práci. Je třeba si uvědomit, že v kokpitu nejezdíte jako žába v krabici. Jsi velký pták! Přemýšlejte o křídlech. Jsou to VAŠE křídla, jsou velká, křehká a nechcete jimi nic chytit. Zvykněte si na to, že vaše rozměry se vůbec neomezují na kabinu. Jste mnohem víc! Alespoň širší. Zakruťte hlavou, buďte rádi, že nejste v kokpitu vložky, odkud jsou křídla vidět, jen když se vykloníte oknem a ohlédnete se.

Při zatáčkách ve stísněném prostoru musíte kromě křídel pamatovat i na ocas. Popisuje za vámi široký oblouk a existuje velká šance, že je „dosáhnete“ na křídlo poblíž zaparkovaného letadla. Pokud si nejste jisti bezpečností obratu do protisměru, je lepší vypnout motor a manuálně dorolovat letadlo na parkoviště. Takto to bude levnější.

Studna čtvrtý okamžik, které bude pro vás zpočátku velmi obtížné věnovat pozornost, ale přesto budete muset, protože je nedílnou součástí letecké zkoušky. Tímto důležitým bodem (pro letectví zcela tradičním) je účtování větru. Jeho technika je však specifická, protože v tomto případě se provádí na zemi.

Před zahájením pojíždění byste měli získat směr větru z ovladače nebo ATIS (v nouzi se podívejte na "zaklínače" letiště). Dále, v procesu pojíždění byste měli vždy nastavit křidélka a výškovku (čti „otáčejte a třeste volantem“) do takové polohy, abyste snížili účinek větru na letadlo. Jak víte, vítr má tendenci se otáčet a dokonce otáčet letadlo i na zemi. To je zvláště nebezpečné, když fouká z boku a současně ovlivňuje jak směrové kormidlo a trup (které mají poměrně velkou plochu a vytvářejí efekt korouhvičky), tak křídla, což vytváří větší vztlak na jednom z nich než na druhém. Tyto vlivy není možné zcela eliminovat, ale je třeba se pokusit jejich vliv snížit. K tomu, v závislosti na tom, ze které strany vítr fouká, je nutné nastavit volant do následujících poloh:

1. Pokud vítr fouká zepředu, tak je potřeba vzít volant přes sebe a otočit ho úplně k větru. To usnadní pojíždění na samořídící vzpěře a sníží vztlak na návětrném křídle.
2. Pokud vítr fouká zezadu, pak musí být volant umístěn do polohy „mimo vítr“, to znamená zcela odvrácený od vás a otočený úplně v opačném směru, než ze kterého vítr vane. foukání. Například, pokud vítr fouká zprava dozadu, musí se volant otočit doleva a dát dopředu.

Tento obrázek, specifický pro POH Cessna 150/172, ukazuje správné polohy kormidla pro korekci větru při pojíždění. Všimněte si, že křidélka jsou vždy nastavena do krajní polohy(pro maximální efekt), ale výškovka ne, protože pokud je vítr vepředu, pak je vhodné vzít volant pouze pro vyložení kolečka. Ovládaný stojan stačí jen mírně odlehčit, tedy volant jen trochu volit, nebo ho dokonce nechat v neutrální poloze. Pokud je ale vítr zezadu, pak je výškovka také nastavena do krajní polohy (volant je úplně od vás).

Člověk poletí a nebude se spoléhat na sílu svých svalů, ale na sílu své mysli.
N. E. Žukovskij

Foto I. Dmitriev.

Rýže. 1. Při interakci ploché desky s proudem vzduchu vzniká zvedací síla a odporová síla.

Rýže. 2. Když proud vzduchu obtéká zakřivené křídlo, tlak na jeho spodní plochu bude vyšší než na horní. Tlakový rozdíl dává vztlak.

Rýže. 3. Vychýlením řídící páky mění pilot tvar výškovky (1-3) a křídel (4-6).

Rýže. 4. Směrovka se vychyluje pomocí pedálů.

Už jsi někdy letěl? Ani letadlem, ani helikoptérou, ani letadlem horkovzdušný balón, a sebe - jako pták? nemusel jsi? A já ne. To se však, pokud vím, nikomu nepodařilo.

Proč by to člověk nemohl udělat, zdá se, že stačí zkopírovat křídla ptáka, připevnit je na ruce a napodobovat ptáky a vznést se do nebe. Ale nebylo to tam. Ukázalo se, že člověk nemá dost síly, aby se vznesl do vzduchu na mávajících křídlech. Kroniky všech národů jsou plné příběhů o takových pokusech, od starých čínských a arabských (první zmínka je obsažena v čínské kronice „Tsanhanshu“, napsané v 1. století našeho letopočtu) až po evropské a ruské. Mistři v rozdílné země k výrobě křídel používali slídu, tenké pruty, kůži, peří, ale létat neuměl nikdo.

V roce 1505 velký Leonardo da Vinci napsal: „...když je pták ve větru, může v něm zůstat, aniž by mával křídly, protože stejnou roli, jakou hraje křídlo ve vztahu ke vzduchu ve stacionárním vzduchu, hraje pohybující se vzduch ve vztahu ke křídlům se stacionárními křídly“. Zní to složitě, ale ve skutečnosti je to nejen pravdivé, ale také geniální. Z této myšlenky vyplývá: abyste mohli létat, nemusíte mávat křídly, musíte je přimět k pohybu vzhledem ke vzduchu. A k tomu stačí křídlu sdělit horizontální rychlost. Ze vzájemného působení křídla se vzduchem vznikne vztlak, a jakmile se jeho hodnota ukáže být větší než hodnota hmotnosti samotného křídla a všeho s tím spojeného, ​​začne let. Zbývalo jen málo: vyrobit vhodné křídlo a umět jej zrychlit na požadovanou rychlost.

Znovu však vyvstala otázka: jaký tvar má mít křídlo? První experimenty byly provedeny s plochými křídly. Podívejte se na diagram (obr. 1). Pokud dopadající proud vzduchu působí na plochou desku pod mírným úhlem, vzniká zvedací síla a odporová síla. Odporová síla se snaží desku „vyfouknout“ zpět a zvedací síla se ji snaží zvednout. Úhel, pod kterým je vzduch vháněn na křídlo, se nazývá úhel náběhu. Čím větší je úhel náběhu, tedy čím strměji je deska nakloněna k toku, tím větší je zdvihací síla, ale roste i síla odporu.

V 80. letech 19. století vědci zjistili, že optimální úhel náběhu pro ploché křídlo leží v rozmezí od 2 do 9 stupňů. Je-li úhel menší, odpor bude malý, ale vztlak bude také malý. Pokud se otočíte prudčeji k proudu, odpor bude tak velký, že se křídlo spíše promění v plachtu. Poměr velikosti vztlakové síly k velikosti odporové síly se nazývá aerodynamická kvalita. Toto je jedno z nejdůležitějších kritérií souvisejících s letadlem. Je to pochopitelné, protože čím vyšší aerodynamická kvalita, tím méně energie letadlo vynakládá na překonávání odporu vzduchu.

Vraťme se ke křídlu. Pozorní lidé si již dlouho všimli, že ptáci nemají plochá křídla. To vše ve stejných 80. letech 19. století prováděl anglický fyzik Horatio Phillips experimenty ve větrném tunelu své vlastní konstrukce a dokázal, že aerodynamická kvalita vypouklé desky je mnohem vyšší než u ploché. Pro tuto skutečnost existovalo i poměrně jednoduché vysvětlení.

Představte si, že se vám podařilo vytvořit křídlo, které má rovnou spodní plochu a konvexní horní plochu. (Model takového křídla je velmi snadné slepit z běžného listu papíru.) Nyní se podíváme na druhé schéma (obr. 2). Proud vzduchu běžící na náběžné hraně křídla je rozdělen na dvě části: jedna obtéká křídlo zespodu, druhá - shora. Upozorňuji, že vzduch musí cestovat trochu více shora než zdola, takže rychlost vzduchu shora bude také o něco vyšší než zdola, ne? Fyzici ale vědí, že s rostoucí rychlostí klesá tlak v proudu plynu. Podívejte se, co se stane: tlak vzduchu pod křídlem je vyšší než nad ním! Rozdíl tlaků směřuje nahoru, zde je zvedací síla. A když k tomu přidáte úhel náběhu, pak se vztlak ještě zvýší.

Jedním z prvních, kdo vyrobil konkávní křídla, byl talentovaný německý inženýr Otto Lilienthal. Postavil 12 modelů větroňů a nalétal na nich asi tisíc letů. 10. srpna 1896 při letu v Berlíně jeho kluzák převrátil náhlý poryv větru a statečný pilot průzkumník zahynul. Teoretické zdůvodnění plachtění ptáků, v němž pokračoval náš velký krajan Nikolaj Jegorovič Žukovskij, určilo celý další vývoj letectví.

Nyní zkusme přijít na to, jak lze změnit vztlak a použít jej k ovládání letadla. Všechna moderní letadla mají křídla vyrobená z několika prvků. Hlavní část křídla je vzhledem k trupu nehybná a na odtokové hraně jsou jakoby instalovány malé přídavné vztlakové klapky. Za letu pokračují v profilu křídla a při vzletu, při přistání nebo při vzdušných manévrech se mohou odchýlit dolů. V tomto případě se vztlak křídla zvyšuje. Stejná malá přídavná rotační křidélka jsou na svislé ocasní ploše (to je kormidlo) a dále vodorovný ocas(toto je výtah). Pokud je taková přídavná část odmítnuta, změní se tvar křídla nebo ocasní plochy a změní se jeho vztlak. Podívejme se na třetí schéma (obr. 3 na str. 83). Obecně vztlaková síla roste ve směru opačném k výchylce povrchu řízení.

Řeknu vám nejobecněji, jak se letadlo ovládá. Chcete-li vyšplhat nahoru, musíte mírně snížit ocas, pak se úhel náběhu křídla zvýší, letadlo začne získávat výšku. K tomu musí pilot přitáhnout volant (řídící páku) k sobě. Výškovka na stabilizátoru se nakloní nahoru, její zdvih se sníží a ocas klesne. V tomto případě se úhel náběhu křídla zvětšuje a zvyšuje se jeho vztlak. K ponoru pilot nakloní ovládací kolo dopředu. Výškovka se odchýlí dolů, letadlo zvedne ocas a začne klesat.

Pomocí křidélek můžete auto naklonit doprava nebo doleva. Jsou umístěny na koncích křídel. Nakloněním ovládací páky (nebo otočením kormidla) na pravobok se křidélko na pravoboku zvedne a levé křidélko dolů. Podle toho se vztlak na levém křídle zvyšuje a na pravém snižuje a letadlo se naklání doprava. No, hádejte, jak naklonit letadlo doleva.

Kormidlo se ovládá pedály (obr. 4). Sešlápněte levý pedál dopředu - letadlo se otočí doleva, sešlápněte pravý - doprava. Ale stroj to dělá "líně". Ale aby se letadlo rychle otočilo, musíte udělat několik pohybů. Řekněme, že zahnete doleva. Chcete-li to provést, nakloňte stroj doleva (otočte volantem nebo nakloňte ovládací rukojeť) a současně stiskněte levý pedál a otočte volant směrem k sobě.

To je ve skutečnosti vše. Možná se ptáte, proč se piloti učí létat několik let? Protože vše je jen na papíře. Takže jste letadlu dali šmrnc, vzali na sebe rukojeť a letadlo najednou začalo klouzat do stran, jako na kluzkém kopci. Proč? Co dělat? Nebo jste se ve vodorovném letu rozhodli vylézt výš, vzali jste ovládací kolečko a letadlo se najednou místo toho, aby stoupalo do výšky, klovalo do nosu a letělo ve spirále dolů, jak se říká, vstoupilo do „vývrtky“.

Za letu potřebuje pilot sledovat činnost motorů, směr a výšku, počasí a cestující, kurz svůj i ostatních letadel a mnoho dalších důležitých parametrů. Pilot musí znát teorii letu, umístění a pořadí ovládání, musí být pozorný a odvážný, zdravý a hlavně rád létat.

Často se při sledování letadla letícího na obloze divíme, jak letadlo vzlétlo. Jak létá? Letadlo je totiž mnohem těžší než vzduch.

Proč vzducholoď stoupá

Víme, že balóny a vzducholodě se zvedají do vzduchu Archimédova síla ... Archimédův zákon pro plyny říká: „ Na těleso ponořené do plynu působí jako vztlaková síla rovna gravitační síle plynu vytlačené tímto tělesem. ... Tato síla má opačný směr než gravitační síla. To znamená, že Archimedova síla směřuje nahoru.

Pokud je gravitační síla rovna Archimédově síle, pak je těleso v rovnováze. Je-li Archimédova síla větší než gravitační síla, těleso stoupá ve vzduchu. Vzhledem k tomu, že balony balonů a vzducholodí jsou naplněny plynem, který je lehčí než vzduch, Archimedova síla je tlačí nahoru. Síla Archiméda je tedy zvedací silou pro letadlo lehčí než vzduch.

Ale gravitační síla letadla výrazně převyšuje sílu Archiméda. Proto nemůže zvednout letadlo do vzduchu. Tak proč to nakonec vzlétne?

Zdvih křídel letadla

Nárůst vztlaku je často připisován rozdílu statických tlaků proudění vzduchu na horní a spodní ploše křídla letadla.

Uvažujme zjednodušenou verzi vzhledu křídlového zdvihu, který je umístěn rovnoběžně s prouděním vzduchu. Konstrukce křídla je taková, že horní část jeho profilu je konvexní. Proud vzduchu kolem křídla je rozdělen na dva: horní a spodní. Rychlost podtečení zůstává prakticky nezměněna. Ale rychlost toho nejvyššího se zvyšuje díky tomu, že musí za stejnou dobu urazit delší vzdálenost. Podle Bernoulliho zákona platí, že čím vyšší je průtok, tím nižší je tlak v něm. V důsledku toho se tlak nad křídlem snižuje. Vzhledem k rozdílu v těchto tlacích, zdvihací síla, který tlačí křídlo nahoru a letadlo s ním stoupá. A čím větší je tento rozdíl, tím větší je zvedací síla.

Ale v tomto případě je nemožné vysvětlit, proč se objeví vztlak, když má profil křídla konkávně-konvexní nebo bikonvexní symetrický tvar. Koneckonců, proudění vzduchu zde prochází stejnou vzdálenost a není zde žádný tlakový rozdíl.

V praxi je profil křídla letounu v úhlu k proudění vzduchu. Tento úhel se nazývá úhel náběhu ... A proud vzduchu, který narazí na spodní plochu takového křídla, se zkosí a dostane se dolů. Podle zákon zachování hybnosti na křídlo bude působit síla směřující opačným směrem, tedy nahoru.

Ale tento model, který popisuje výskyt vztlaku, nebere v úvahu proudění kolem horní plochy profilu křídla. Proto je v tomto případě velikost zdvihu podhodnocena.

Ve skutečnosti je vše mnohem složitější. Vztlak křídla letadla neexistuje jako nezávislá veličina. To je jedna z aerodynamických sil.

Přicházející proud vzduchu působí na křídlo silou tzv plnou aerodynamickou sílu ... A zvedací síla je jednou ze složek této síly. Druhá složka je tažná síla. Celkový vektor aerodynamické síly je součtem vektorů vztlakové síly a odporové síly. Vektor zdvihu je směrován kolmo k vektoru rychlosti proudění vzduchu. A vektor síly čelního odporu je rovnoběžný.

Celková aerodynamická síla je definována jako integrál tlaku kolem obrysu profilu křídla:

Y - zdvihací síla

R - tah

dΩ - hranice profilu

R - hodnota tlaku kolem obrysu profilu křídla

n - normální k profilu

Žukovského věta

Jak vzniká vztlak křídla, poprvé vysvětlil ruský vědec Nikolaj Jegorovič Žukovskij, který je nazýván otcem ruského letectví. V roce 1904 formuloval větu o vztlakové síle tělesa, které je v planparalelním proudění ideální kapaliny nebo plynu.

Zhukovsky představil koncept cirkulace rychlosti proudění, který umožnil zohlednit sklon proudění a získat přesnější hodnotu zdvihové síly.

Vztlaková síla nekonečného rozpětí křídla je rovna součinu hustoty plynu (kapaliny), rychlosti plynu (kapaliny), cirkulace rychlosti proudění a délky zvoleného segmentu křídla. Směr působení zdvihové síly se získá otočením vektoru rychlosti příchozího proudění v pravém úhlu proti cirkulaci.

Zvedací síla

Hustota média

Průtok v nekonečnu

cirkulace rychlosti proudění (vektor směřuje kolmo k rovině profilu, směr vektoru závisí na směru cirkulace),

Délka segmentu křídla (kolmo k rovině profilu).

Velikost vztlaku závisí na mnoha faktorech: úhel náběhu, hustota a rychlost proudění vzduchu, geometrie křídla atd.

Zhukovského teorém tvoří základ moderní teorie křídel.

Letadlo může vzlétnout pouze tehdy, je-li vztlak větší než jeho hmotnost. Rychlost rozvíjí pomocí motorů. S rostoucí rychlostí roste i zvedací síla. A letadlo stoupá.

Pokud jsou vztlak a hmotnost letadla stejné, letí vodorovně. Letecké motory vytvářejí tah - sílu, jejíž směr se shoduje se směrem pohybu letadla a je opačný ke směru odporu. Tah tlačí letadlo vzduchem. Při vodorovném letu konstantní rychlostí jsou tah a odpor vyváženy. Pokud zvýšíte tah, letadlo začne zrychlovat. Zvýší se ale i odpor. A brzy budou zase bilancovat. A letadlo poletí konstantní, ale vyšší rychlostí.

Pokud se rychlost sníží, vztlak se zmenší a letadlo začne klesat.