Uçak yuvarlanma kontrolü. Yatay ve dikey düzlemlerde uçağın kontrolü nasıldır? Her şey uçuş fiziği ile başlar

İnsan her zaman gökyüzünde uçmayı hayal etmiştir. Icarus ve oğlunun hikayesini hatırlıyor musunuz? Bu elbette sadece bir efsane ve gerçekte nasıl olduğunu asla bilemeyeceğiz, ancak bu hikaye gökyüzünde uçma susuzluğunu tam olarak ortaya koyuyor. Gökyüzüne çıkmak için ilk girişimler, artık daha çok gökyüzünde romantik yürüyüşler için bir araç olan devasa bir aracın yardımıyla yapıldı, sonra zeplin ortaya çıktı ve onunla birlikte uçaklar ve helikopterler daha sonra ortaya çıktı. Şimdi, uçakla 3 saatte başka bir kıtaya uçabileceğiniz herkes için neredeyse hiç haber ya da olağandışı bir şey değil. Ama nasıl oluyor? Uçaklar neden uçar ve düşmez?

Fiziksel açıdan açıklama oldukça basittir, ancak pratikte uygulanması daha zordur.

Uzun yıllar uçan bir makine yaratmak için çeşitli deneyler yapıldı, birçok prototip oluşturuldu. Ancak uçakların neden uçtuğunu anlamak için Newton'un ikinci yasasını bilmek ve pratikte onu yeniden üretebilmek yeterlidir. Şimdi insanlar, daha doğrusu mühendisler ve bilim adamları, ses hızından birkaç kat daha yüksek, devasa hızlarda uçacak bir makine yaratmaya çalışıyorlar. Yani soru artık uçakların nasıl uçtuğu değil, onları nasıl daha hızlı uçuracağımızdır.

Bir uçağın havalanması için iki şey güçlü motorlar ve uygun kanat tasarımıdır.

Motorlar, ileriye doğru iten muazzam bir itiş gücü yaratır. Ancak bu yeterli değil, çünkü aynı zamanda yukarı çıkmanız gerekiyor ve bu durumda şimdiye kadar sadece yüzey boyunca büyük bir hıza ulaşabileceğimiz ortaya çıktı. Bir sonraki önemli nokta, kanatların şekli ve uçağın gövdesidir. Canlandırıcı gücü yaratan onlardır. Kanatlar, altlarındaki hava üstlerindekinden daha yavaş olacak şekilde yapılmıştır ve bunun sonucunda alttan gelen havanın vücudu yukarı ittiği ve kanadın üstündeki havanın bu etkiye direnemediği ortaya çıkar. uçak belirli bir hıza ulaşır. Bu fenomene fizikte kaldırma denir ve bunu daha ayrıntılı olarak anlamak için aerodinamik ve diğer ilgili yasalar hakkında biraz bilgi sahibi olmanız gerekir. Ancak uçakların neden uçtuğunu anlamak için bu bilgi yeterlidir.

İniş ve kalkış - bu araba için ne gerekiyor?

Bir uçağın büyük bir piste veya daha doğrusu uzun bir piste ihtiyacı vardır. Bunun nedeni, kalkış için önce belirli bir hız kazanması gerektiği gerçeğidir. Kaldırma kuvvetinin harekete geçmesi için, uçağı, kanatların altından gelen havanın yapıyı yukarı kaldırmaya başlayacağı bir hıza hızlandırmak gerekir. Uçakların neden alçaktan uçtuğu sorusu, tam da bu kısım, araba inerken veya inerken ilgilenir. Düşük bir başlangıç, uçağın gökyüzüne çok yükseğe yükselmesini mümkün kılar ve bunu genellikle açık havada görürüz - planlanmış uçaklar, arkalarında beyaz bir iz bırakarak, insanları bir noktadan diğerine yapabileceğinden çok daha hızlı hareket ettirir. Kara ulaşımı veya deniz.

Uçak yakıtı

Ayrıca uçakların neden gazyağı ile uçtuğuyla da ilgileniyor. Evet, temelde öyle, ancak gerçek şu ki, bazı ekipman türleri yakıt olarak normal benzin ve hatta dizel yakıt kullanıyor.

Ama gazyağı avantajı nedir? Birkaç tane var.

Birincisi, belki de maliyeti olarak adlandırılabilir. Benzinden çok daha ucuzdur. İkinci neden, aynı benzine kıyasla hafifliği olarak adlandırılabilir. Ayrıca, gazyağı, tabiri caizse sorunsuz bir şekilde yanma eğilimindedir. Arabalarda - arabalarda veya kamyonlarda - uçak onu çalıştırmak üzere tasarlandığında motoru aniden açıp kapatma ve türbinleri belirli bir hızda uzun süre sürekli olarak hareket ettirme kabiliyetine ihtiyacımız var. yolcu uçağı. Büyük kargoları taşımak için tasarlanmayan, ancak çoğunlukla askeri sanayi, tarım vb. ile ilişkili olan hafif motorlu uçak (böyle bir araba sadece iki kişiyi ağırlayabilir), küçük ve manevra kabiliyetine sahiptir ve bu nedenle benzin bu alan için uygundur. Patlayıcı yanması, hafif uçaklara kurulan türbin tipi için uygundur.

Helikopter - bir rakip mi yoksa uçağın bir arkadaşı mı?

Hareket etmekle ilişkili ilginç bir insanlık icadı hava boşluğu- helikopter. Uçağa göre ana avantajı var - dikey kalkış ve iniş. Hızlanma için çok büyük bir alan gerektirmez ve neden uçaklar sadece bu amaç için donatılmış yerlerden uçar? Bu doğru, yeterince uzun ve pürüzsüz bir yüzeye ihtiyacınız var. Aksi takdirde, sahada bir yere inişin sonucu, makinenin tahrip olması ve daha da kötüsü - insan zayiatı ile dolu olabilir. Bir stadyumda vb. uyarlanmış bir binanın çatısına helikopter inişi yapılabilir. Tasarımcılar zaten gücü dikey kalkışla birleştirmek için çalışıyor olsalar da, bu işlev bir uçak için mevcut değildir.

Bir uçak yaratırken, mühendislerin kanatlı bir makineyi kontrol etme gibi zor bir görevi çözmeleri gerekiyordu. Sonuçta, uçak sadece yatay bir düzlemde hareket etmiyor. Arabada ve gemide sadece bir direksiyon simidi bulunur, bu da sola veya sağa dönmenizi sağlar. Uçağın ayrıca dikey bir düzlemde yukarı ve aşağı manevralar için ek bir direksiyon simidine ihtiyacı vardır.

Sonuç olarak, uçak iki dümenle donatıldı - bir dümen ve bir asansör (derinlik).
Dümen, uçağı yatay bir düzlemde kontrol etmek için kullanılır. Cihazı sıradan bir geminin direksiyonuna benziyor. Dümen, arka gövdenin kanatçıklarına iki kablo ile bağlanır. Kanatçık sağa çevrildiğinde, hava akımı nedeniyle uçak sağa döner. Her şey son derece basit.

Asansör, uçağı gövdenin enine eksenine göre yukarı ve aşağı eğmenizi sağlar. Uçağın uçaklarındaki kanatçıkları indirerek, hava akımı aracı yukarı veya aşağı yönlendirir. Asansör çubuğu, pilot koltuğunun karşısında bulunur. Pilot dümeni "devraldığında", kanatçıklar yükselir, hava kütleleri harekete geçer ve kanadın arkasına bastırır. Uçağın kuyruğu düşer ve uçak yükselir.

Pilot boyunduruğu indirdiğinde, “vazgeçtiğinde”, irtifa kanatçıkları aşağı iner ve uçak aşağı iner. Havanın uçak üzerindeki hareketi, kanatçıklar kaldırıldığında olduğu gibi aynı prensibe göre kanadın altından gerçekleşir. Uçak, gövdenin kuyruğunu kaldırarak irtifa kaybeder.

Asansör yana yatırıldığında, uçak buna göre yuvarlanır. Bunun nedeni mafsallı asansör sistemidir. Uçağın yuvarlanması, kanatçıkların dönüşümlü olarak indirilmesi veya yükseltilmesinin bir sonucu olarak meydana gelir. Bu prensip, uçağın yatay ekseninde uçağı dengelemek için kullanılır.

Asansörlerin ve dümenlerin aynı anda kullanılması sayesinde, uçak aynı anda uçuş yüksekliğini ve yönünü değiştirebilir. Pilot asansörü sağ eliyle kontrol ediyor. Çok nadiren, dönüşte çaba sarf etmeniz gerektiğinde, pilot dümeni iki eliyle alır. Modern uçaklarda, hidrolik nedeniyle asansörde çok az çaba gerekir.

Pilotun sol eli, motorun çalışmasını düzenleyen kolları kontrol eder. Uçuş stabilitesini sağlayan diğer tüm alet ve cihazlar, pilotun sol eli tarafından kontrol edilir.

Dümenlerin ve kanatçıkların çalışma prensibi oldukça basittir. Bu ilke, uçak yapımının gelişmesiyle değişmedi. Fark, yalnızca, tasarlanan modelin görevlerine karşılık gelen kontrol sisteminin yerleşimi için mühendislik çözümlerinde yatmaktadır. Modern uçaklarda, kanatçıkların üretimi için duralumin levhalarla kaplanmış hafif metal çerçeveler kullanılır. Ayrıca, optimum uçak operasyon modlarını sağlamak için hidrolik ve elektrikli tahrikler yaygın olarak kullanılmaktadır.

Birçok erkek otuzlu yaşlarında saçlarını kaybetmeye başlar. Minoxid.ru'dan çevrimiçi olarak satın alınabilen minoxidil'i kellik için deneyebilirsiniz.

Her uçuş, motorun çalıştırıldığı andan itibaren başlar ve yerde uçak motoru kapatıldığında sona erer. Bu nedenle taksi yapmak (Kanada CUL'ye göre Alıştırma 4) tırmanma veya iniş kadar uçuşun bir unsurudur. Ve söylemeliyim ki, öğe ilk bakışta göründüğü gibi hiç de basit değil. Bu kadar zor olan ne? Zor, prensipte, hiçbir şey. Bir araba tutkunu klişesinden kurtulmanız şartıyla. Bu en zor kısım! :)

Öyleyse, yerde ne kadar küçük uçakların kontrol edildiğini düşünelim. Temel olarak, sadece iki seçenek var. Bunlardan ilki, dümen pedalları tarafından çalıştırılan, iniş takımının yönlendirilebilir bir "bacağıdır". Dümen düzleminin kendisi, hareket yönü üzerinde sadece hafif bir aerodinamik etkiye sahiptir, çünkü karşıdan gelen akış hala çok zayıftır veya tamamen yoktur. Ancak, pilot pedalları kullanırken taksi yaparken uçağın kuyruğu “sallanmaya” devam eder. Ek olarak, pervane ile dümene üflemek, dönüş yönünde yine de bir miktar yardım sağlar.

Ana dönüş momenti, burun (veya kontrollü kuyruk) dikmesi tarafından oluşturulur. Tüm popüler Cessna'larda (150, 152, 172, 182) ve diğer birçok uçakta kontrol bu şekilde yapılır.

Bu uçakların burun teçhizatı tamamen boşaldığında (genellikle kalkış sırasında olur), ayak kontrolünün otomatik olarak durduğunu ve o andan itibaren pedalların sadece dümeni etkilediğini ve bu andan itibaren zaten oldukça verimli olduğunu belirtmek gerekir. aerodinamik olarak.

Uçağı yerde kontrol etmek için ikinci şema daha basit ve muhtemelen daha ucuzdur, ancak daha fazla pilot becerisi gerektirir. Bu, bir süpermarketteki bir alışveriş arabasının serbest tekerlekleri gibi, dönen uçaktan sonra dönen "kendinden yönlendirilen burun desteği" olarak adlandırılır. Ama uçağı döndüren nedir? Temel olarak, ayrı frenleme kullanımı. Sadece bir tekerleğe fren basarak ve motora itiş gücü ekleyerek uçağın sabit bir tekerlek etrafında dönmesini sağlayabilirsiniz. Kulağa çok basit geliyor, değil mi? Bu sadeliği, park etmiş uçakların arasındaki dar alanlarda taksi yaparken, uçağı sarı merkez çizgide tutmaya çalışırken tekrar hatırlayacaksınız.

Rus Yak-18T ve Yak-52'de, frenlerin dümen pedallarının uçlarında değil, direksiyon kolonunda yer alması nedeniyle durum daha da karmaşıklaşıyor. Pedallar nötr konumdayken, fren her iki tekerleğe de etki eder. Ancak pedallardan sadece birine basarsanız özel bir baypas valfi o pedaldan tekerlek frenine daha fazla basınç gönderecek ve uçak istenilen yöne dönmeye başlayacaktır. Tek sorun, kendi kendini yönlendiren payanda nedeniyle, dümendeki freni bıraktığınızda bile bu dönüşün kendi kendine durmamasıdır. Aynı anda fren tetiğine tekrar basarken, pedalların güçlü bir ters hareketiyle dönüşü durdurmanız gerekecektir. İnanın bu çok zor bir yetenek. Eğitmenler, bu uçakları yönlendirmenin uçmaktan daha zor olduğu konusunda şaka yapıyorlar. Tamamen doğru değil, ama "her şakanın bir şaka payı vardır." Ters pedal çevirme çok geç yapılırsa uçak dönüşü zamanında durdurmaz ve kesinlikle eksenden saparsınız. Buna göre, zamanında düzeltmeler uygulamak için bir miktar öngörü becerisini geliştirmek gerekir. Her zaman düşük hızda yönlendirmek gerekir, böylece bir hata veya kaygan yüzey durumunda, uçağı tamamen durdurmak ve ardından yavaşça, neredeyse yerinde dönerek ve uçağı zıt "ayak" ile tutmak mümkündür, önemli miktarda motor itişi kullanın ve uçağı taksi yolunun eksenine geri döndürün.

Yukarıda belirtilen ve savaşmanız gereken "araba meraklısı klişesini" hatırlamanın zamanı geldi. Temel olarak, yerdeki uçağın FEET ile yönlendirildiği gerçeğinde yatmaktadır ve direksiyon simidini sola ve sağa çevirmek işe yaramaz. Dönüşü durdurmak için boyunduruğu sonuna kadar çevirdiğinizde “kontrol kaybı” karşısında şok bile olabilirsiniz, ancak bunun uçak üzerinde kesinlikle hiçbir etkisi olmayacaktır. Hangi şaşırtıcı değil. Ayaklarınla ​​yuvarla! Bu arada, daha önce bir kanoda yüzdüyseniz, o zaman zaten doğru yeteneğe sahipsiniz: aslında bir kano uçağa çok yakındır. Dural çerçeve konstrüksiyonu ve pedal kontrolü.

Ek olarak, kendinden yönlendirmeli bir dikmeye sahip bir uçakta taksi yaparken, "dümen" ve "yol" arasında katı bir bağlantı olmaması sizi şaşırtacak. Uçak adeta istediği gibi sallanıyor, şimdi sola, sonra sağa ve onu yakalarsınız, çılgınca ve beceriksizce bacaklarınızı tekmelersiniz. Hiçbir şey, zamanla hareketleriniz ekonomik hale gelecek ve eksenden “makul sapmalar” içinde tutmak için yeterli olacaktır. Genellikle, bu beceride ustalaşmak en az 10 sorti alır (ilk taksiye binip geri taksiye bindiğinizde). Diğer uçuş becerilerinde olduğu gibi uçuşlarda uzun molalar olması durumunda bu becerinin de düşeceği gerçeğine hazırlıklı olun.

Özellikle taksi yaparken dikkat edilmesi gereken birkaç önemli nokta vardır.

İlk hakkında daha önce bahsettiğim şey hız. İyi bilinen kural, "hızlı yürüyen bir kişinin hızından daha büyük olmayan bir hızda direksiyonu kullanmak gerekir" der. Bu, herhangi bir sürpriz durumunda hızlı bir şekilde durma yeteneği sağlar: raydan çıkma, engeller, bir dönüşte veya bir rüzgarın etkisi altında çıplak buzda beklenmedik kayma vb. Bir hata yaparsanız, taksi yapan bir uçağın başka bir uçağa verebileceği olası hasarı da düşünün. Çarpışma hızı ne kadar düşükse, hasar o kadar az olur.

Hızı kontrol etmek için çekiş ve frenlerimiz var. Her ikisi de yeterli ölçüde, zamanında ama dikkatli bir şekilde kullanılmalıdır. Uçağı bir yerden hareket ettirmek için (özellikle yokuş yukarı, özellikle yerde veya karda), önemli ölçüde daha fazla itmeye ihtiyacınız var. Ancak kalkış modunu “sabit” bir uçağa dikkatsizce zorlamak en iyi çözüm değil. Hareket etmiyorsa, bağlı olabilir, park freninden serbest bırakılmamış veya tekerleklerin altındaki takozları çıkarmamış olabilirsiniz.

Uçak döner dönmez, itme kuvveti derhal temizlenmelidir. Genellikle doğrusal hareket için küçük bir gaz kelebeği yeterlidir. Aynı zamanda virajlarda, özellikle direksiyon için frenler kullanılıyorsa, bazen modu biraz artırmak gerekiyor. İşte duraklar keskin dönüşlerönceden öngörmek ve önceden düşük bir gaz ayarlamak gereklidir. Aksi takdirde, aktif ve sık sık fren kullanmak zorunda kalacaksınız. Sıcak frenler etkinliğini kaybeder ve reddedilen bir kalkış durumunda bundan hiç hoşlanmazsınız. Ayrıca, kışın kar bazen frenlere basıp hızla erir. Soğudukça su tekrar buza dönüşür ve frenleri sıkıca bloke eder. ayakta uçak. Üstelik, genellikle sadece bir fren, bu nedenle, bir sonraki kalkış için taksiye binmeye başlayarak, park yerinde çok tehlikeli bir "pusula" gerçekleştirebilirsiniz.

Taksi yaparken, hiçbir durumda “motorla fren yapmamalısınız” - bu büyük bir hatadır. Sürüşe başlamadan önce topuklarınızı yere koyun ve frenleri tamamen bırakın. Yavaşlamak veya durmak istiyorsanız, gazı alçaltın ve frene basın.

Bir frenin (tekerleklerden birinin!) kullanılmasına, motor itişiyle birlikte yalnızca küçük yarıçaplı dönüşler yapılırken izin verilir. Dönüş çok keskinse, pedal / kol periyodik olarak gevşetilmelidir, bu da frenli tekerleğin biraz dönmesine izin verir. Bu, iniş takımı üzerindeki lastik aşınmasını ve tehlikeli burulma yüklerini önemli ölçüde azaltır. Bir pistin sonunda olduğu gibi tekerlek dönüşünden genellikle kaçınılmalıdır. Bu durumda, dönüş yarıçapını artırmak için şeridin tüm genişliğini kullanmak gerekir: dönüşe en kenarından başlayın ve orta çizginin diğer tarafında bitirin. Ardından, elbette, uçağı kalkış rotasında hizalamak için birkaç metre "germeniz" gerekecek.

İkinci, Kural olarak alınması gereken şey kesinlikle sarı merkez hattı boyunca taksi yapmaktır. Kanatlarınız ve engeller arasındaki maksimum mesafeyi sağlamak için asfalt üzerine sarı çizgi çizilir. Bir süpermarketin otoparkında olduğu gibi "köşeyi kesme" dürtüsüne karşı savaşın.

Üçüncü an yine size çok zarar verebilecek olan sürücü klişesiyle ilgilidir. Bir kutudaki kurbağa gibi kokpite binmediğinizi anlamalısınız. Sen büyük bir kuşsun! Kanatları hatırla. Bunlar SENİN kanatların, büyük, kırılgan ve onlarla hiçbir şey yakalamak istemiyorsun. Boyutlarınızın kabinle sınırlı olmadığına alışın. Sen çok daha fazlasısın! En azından daha geniş. Başınızı çevirin, yalnızca pencereden dışarı eğilip geriye baktığınızda kanatların görülebildiği, astarın kokpitinde olmadığınıza sevinin.

Sınırlı bir alanda dönüş yaparken kanatlara ek olarak kuyruğu da hatırlamalısınız. Arkanızda geniş bir kavis çiziyor ve onu yakınlarda park etmiş bir uçağın kanadına "almak" için her türlü şans var. Dönüşün güvenliğinden emin değilseniz, motoru kapatmak ve uçağı manuel olarak park yerine döndürmek daha iyidir. Bu yüzden daha ucuz olacak.

Peki dördüncü anİlk başta dikkat etmeniz çok zor olacak, ancak yine de uçuş sınavının ayrılmaz bir parçası olduğu için yapmak zorunda kalacaksınız. Bu önemli nokta (havacılık için oldukça geleneksel) rüzgar muhasebesidir. Ancak tekniği özeldir, çünkü bu durumda yerde gerçekleştirilir.

Taksilemeye başlamadan önce, kontrolörden veya ATIS'den rüzgarın yönünü almalısınız (aşırı durumlarda, hava alanının "büyücüsüne" bakın). Ayrıca, taksi yapma sürecinde, kanatçıkları ve asansörü daima rüzgarın uçak üzerindeki etkisini azaltacak şekilde ayarlamalısınız ("boyunduruğu çevirin ve hareket ettirin" okuyun). Rüzgar, bildiğiniz gibi, yerde bile açılmaya ve hatta uçağı döndürmeye meyillidir. Bu, özellikle yandan estiğinde, aynı anda hem dümeni hem de gövdeyi (oldukça geniş bir alana sahip olan ve rüzgar gülü etkisi yaratan) ve kanatları etkileyerek, birinin üzerinde diğerinden daha fazla kaldırma yarattığında tehlikelidir. Bu etkileri tamamen ortadan kaldırmak mümkün değildir ancak etkilerini azaltmaya çalışmanız gerekir. Bunu yapmak için, rüzgarın hangi taraftan estiğine bağlı olarak, direksiyon simidini aşağıdaki konumlara ayarlamanız gerekir:

1. Rüzgar önden esiyorsa, dümeni alıp sonuna kadar rüzgar yönüne çevirmeniz gerekir. Bu, bir dik uçakta taksi yapmayı kolaylaştıracak ve rüzgar üstü kanattaki kaldırmayı azaltacaktır.
2. Rüzgar arkadan esiyorsa, direksiyon simidi "rüzgardan uzak" konuma getirilmelidir, yani tamamen sizden geri çekilmeli ve rüzgarın estiği yönün tam tersi yönde dönmelidir. Diyelim ki, rüzgar sağdan geliyorsa, direksiyon simidi sola çevrilmeli ve öne verilmelidir.

POH Cessna 150/172'ye özel bu resim, taksi yaparken rüzgar düzeltmesi için dümenlerin doğru konumunu gösterir. Bunu not et kanatçıklar her zaman en uç konuma ayarlanır(maksimum etki için), ancak asansör değil, çünkü rüzgar öndeyse, dümeni yalnızca kendinden yönlendirmeli rafı boşaltmak için almanız önerilir. Direksiyon rafının yalnızca hafifçe boşaltılması, yani direksiyon simidinin çok az seçilmesi veya hatta nötr konumda bırakılması gerekir. Ancak rüzgar arkadaysa, asansör de aşırı konuma getirilir (direksiyon simidi sizden tamamen uzaktadır).

İnsan, kaslarının gücüne değil, aklının gücüne güvenerek uçacaktır.
N.E. Zhukovski

I. Dmitriev'in fotoğrafı.

Pirinç. 1. Düz bir plaka bir hava akımı ile etkileştiğinde, bir kaldırma kuvveti ve bir sürükleme kuvveti ortaya çıkar.

Pirinç. 2. Hava, kavisli bir kanadın etrafında akarken, alt yüzeyindeki basınç, üst yüzeyinden daha yüksek olacaktır. Basınç farkı kaldırma sağlar.

Pirinç. 3. Kontrol çubuğunu reddeden pilot, asansörün (1-3) ve kanatların (4-6) şeklini değiştirir.

Pirinç. 4. Dümen pedallar tarafından saptırılır.

Hiç uçtun mu? Ne uçakta, ne helikopterde, ne sıcak hava balonu, ve kendileri - bir kuş gibi mi? zorunda değil miydi? Ve ulaşamadım. Ancak bildiğim kadarıyla kimse başarılı olamadı.

Neden bir insan bunu yapamadı, çünkü sadece bir kuşun kanatlarını kopyalamanız, onları elinize bağlamanız ve kuşları taklit ederek gökyüzüne uçmanız gerekiyor. Ama orada değildi. Bir kişinin kanat çırparak kendini havaya kaldırmak için yeterli güce sahip olmadığı ortaya çıktı. Tüm halkların kronikleri, eski Çince ve Arapça'dan (ilk söz, MS 1. yüzyılda yazılmış Çin kronikleri "Tsanhanshu" da) Avrupa ve Rusça'ya kadar bu tür girişimler hakkında hikayelerle doludur. Ustalar Farklı ülkeler kanat yapmak için mika, ince çubuklar, deri, tüyler kullandı, ancak kimse uçmayı başaramadı.

1505'te, büyük Leonardo da Vinci şöyle yazdı: "... bir kuş rüzgardayken, kanatlarını çırpmadan içinde kalabilir, çünkü bir kanadın sabit havada havaya göre oynadığı rolün aynısını, sabit kanatlı kanatlara göre hareket eden hava ". Kulağa karmaşık geliyor, ama aslında sadece doğru değil, aynı zamanda dahice. Bu fikir şu şekildedir: uçmak için kanatlarınızı çırpmanıza gerek yoktur, onları havaya göre hareket ettirmeniz gerekir. Ve bunun için kanadın sadece yatay hızı bildirmesi gerekiyor. Kanadın hava ile etkileşiminden kaldırma meydana gelir ve değeri kanadın ve onunla bağlantılı her şeyin ağırlığından daha büyük olur olmaz uçuş başlayacaktır. Mesele küçük kaldı: uygun bir kanat yapmak ve onu gerekli hıza hızlandırmak.

Ama yine soru ortaya çıktı: kanat nasıl olmalı? İlk deneyler düz kanatlarla yapıldı. Şemaya bakın (şekil 1). Gelen hava akımı düz bir plaka üzerinde küçük bir açıyla etki ederse, o zaman bir kaldırma kuvveti ve bir sürükleme kuvveti ortaya çıkar. Direnç kuvveti plakayı geri "üflemeye", kaldırma kuvveti ise onu kaldırmaya çalışır. Havanın kanat üzerinde estiği açıya hücum açısı denir. Hücum açısı ne kadar büyük olursa, yani plaka akışa ne kadar dik eğimli olursa, kaldırma kuvveti o kadar büyük olur, ancak direnç kuvveti de artar.

XIX yüzyılın 80'lerinde bilim adamları, düz bir kanat için en uygun saldırı açısının 2 ila 9 derece arasında olduğunu buldular. Açı küçültülürse direnç küçük olur, ancak kaldırma kuvveti de küçük olur. Dereye doğru daha dik dönerseniz direnç o kadar büyük olur ki kanat daha çok yelkene dönüşür. Kaldırma kuvvetinin sürükleme kuvvetine oranına kaldırma-sürükleme oranı denir. Bu, bir uçakla ilgili en önemli kriterlerden biridir. Bu anlaşılabilir bir durumdur, çünkü aerodinamik kalite ne kadar yüksek olursa, hava direncinin üstesinden gelmek için uçak o kadar az enerji harcar.

Kanatlara geri dönelim. Gözlemci insanlar uzun zaman önce kuşların düz olmayan kanatları olduğunu fark ettiler. Aynı 1880'lerde, İngiliz fizikçi Horatio Phillips, kendi tasarımı olan bir rüzgar tünelinde deneyler yaptı ve dışbükey bir plakanın aerodinamik kalitesinin düz olandan çok daha büyük olduğunu kanıtladı. Bu gerçeğin de oldukça basit bir açıklaması vardı.

Alt yüzeyi düz ve üstü dışbükey olan bir kanat yapmayı başardığınızı hayal edin. (Böyle bir kanat modelini normal bir kağıt yaprağından yapıştırmak çok kolaydır.) Şimdi ikinci şemaya bakalım (Şekil 2). Kanadın ön kenarındaki hava akışı iki kısma ayrılır: biri kanadın etrafından aşağıdan, diğeri - yukarıdan akar. Lütfen havanın yukarıdan aşağıdan biraz daha fazla hareket etmesi gerektiğini unutmayın, bu nedenle yukarıdan gelen hava hızı da aşağıdan biraz daha fazla olacaktır, değil mi? Ancak fizikçiler hız arttıkça gaz akışındaki basıncın azaldığını biliyorlar. Bakın ne oluyor: kanadın altındaki hava basıncı, üstündekinden daha yüksek! Basınç farkı yukarı doğru yönlendirilir, bu kaldırma kuvvetidir. Ve hücum açısını eklerseniz, kaldırma kuvveti daha da artacaktır.

İlk içbükey kanatlardan biri yetenekli Alman mühendis Otto Lilienthal tarafından yapılmıştır. 12 model planör yaptı ve üzerlerinde yaklaşık bin uçuş yaptı. 10 Ağustos 1896'da Berlin'e yaptığı bir uçuş sırasında planörü ani bir rüzgarla devrildi ve cesur araştırma pilotu öldü. Büyük vatandaşımız Nikolai Yegorovich Zhukovsky tarafından sürdürülen kuşların yükselişinin teorik olarak doğrulanması, havacılığın tüm gelişimini belirledi.

Şimdi de kaldırma kuvvetinin nasıl değiştirilebileceğini ve uçağı kontrol etmek için kullanılabileceğini anlamaya çalışalım. Tüm modern uçak kanatları çeşitli unsurlardan yapılmıştır. Kanadın ana kısmı gövdeye göre sabitlenmiştir ve arka kenara küçük ek kanatlar yerleştirilmiştir. Uçuşta kanat profiline devam ederler ve kalkışta, iniş sırasında veya havadaki manevralar sırasında aşağı doğru sapabilirler. Bu durumda kanadın kaldırma kuvveti artar. Aynı küçük ek döner kanatlar dikey kuyrukta (bu dümen) ve yatay kuyruk(bu asansör). Böyle bir ek parça reddedilirse, kanadın veya tüylerin şekli değişir ve kaldırma kuvveti değişir. Üçüncü diyagrama bakalım (Şekil 3, s. 83). Genel durumda, kaldırma kuvveti, direksiyon yüzeyinin sapmasına zıt yönde artar.

Size en genel hatlarıyla uçağın nasıl kontrol edildiğini anlatacağım. Tırmanmak için kuyruğu hafifçe indirmeniz gerekir, ardından kanadın saldırı açısı artacak, uçak irtifa kazanmaya başlayacaktır. Bunun için pilotun direksiyon simidini (kontrol çubuğunu) kendine doğru çekmesi gerekir. Stabilizatör üzerindeki asansör yukarı doğru sapar, kaldırma kuvveti azalır ve kuyruk düşer. Bu durumda kanadın hücum açısı artar ve kaldırma kuvveti artar. Pilot, dalış yapmak için direksiyon simidini öne doğru yatırır. Asansör aşağı sapar, uçak kuyruğunu kaldırır ve alçalmaya başlar.

Aileronları kullanarak arabayı sağa veya sola yatırabilirsiniz. Kanatların uçlarında bulunurlar. Sopayı sancağa eğin (veya boyunduruğu çevirin) sağ kanatçık yukarı ve sol kanatçık aşağı inecek. Buna göre, sol kanattaki kaldırma artar ve sağdaki düşer ve uçak sağa doğru eğilir. Peki, uçağı sola nasıl yatırırsınız - kendiniz tahmin edin.

Dümen pedallarla kontrol edilir (Şekil 4). Sol pedalı ileri itin - uçak sola döner, sağ pedala basın - sağa. Ama makine bunu "tembel" yapıyor. Ancak uçağın hızla dönmesi için birkaç hareket yapmanız gerekir. Diyelim ki sola dönmek üzeresiniz. Bunu yapmak için makineyi sola döndürün (direksiyon simidini çevirin veya kontrol çubuğunu eğin) ve aynı zamanda sol pedala basın ve direksiyon simidini alın.

Aslında hepsi bu. Pilotlara neden birkaç yıl boyunca uçmanın öğretildiğini sorabilirsiniz. Evet, çünkü her şey sadece kağıt üzerinde. Böylece uçağa bir yuvarlanma verdin, kolu kendine aldın ve uçak sanki kaygan bir tepedeymiş gibi aniden yana doğru hareket etmeye başladı. Niye ya? Ne yapalım? Veya, düz uçuşta, daha yükseğe tırmanmaya karar verdiniz, dümeni aldınız ve uçak aniden bir yüksekliğe tırmanmak yerine burnunu gagaladı ve dedikleri gibi bir spiral içinde uçtu, bir “tirbuşon” a girdi.

Uçuştaki pilotun motorların çalışmasını, yönünü ve irtifasını, hava durumunu ve yolcuları, kendi rotasını ve diğer uçakların rotalarını ve diğer birçok önemli parametreyi izlemesi gerekir. Pilot, uçuş teorisini, kumandaların yerini ve işleyişini bilmeli, dikkatli ve cesur, sağlıklı ve en önemlisi uçmayı sevmelidir.

Çoğu zaman, gökyüzünde uçan bir uçağı izlerken, uçağın nasıl havaya yükseldiğini merak ederiz. Nasıl uçuyor? Sonuçta, bir uçak havadan çok daha ağırdır.

zeplin neden yükselir

Balonların ve hava gemilerinin havaya kaldırıldığını biliyoruz. Arşimet'in gücü . Arşimet'in gazlar yasası şöyle der: " Hve bir gaza batırılmış bir cisim, bu cisim tarafından yer değiştiren gazın yerçekimi kuvvetine eşit bir kaldırma kuvvetine sahiptir. . Bu kuvvet yerçekimine zıt yöndedir. Yani Arşimet'in kuvveti yukarı doğru yönlendirilir.

Yerçekimi kuvveti Arşimet kuvvetine eşitse, vücut dengededir. Arşimet'in kuvveti yerçekimi kuvvetinden büyükse, vücut havada yükselir. Balonların ve hava gemilerinin silindirleri havadan daha hafif bir gazla doldurulduğundan Arşimet kuvveti onları yukarı doğru iter. Böylece, Arşimet'in kuvveti, kaldırma kuvvetidir. uçak havadan daha hafif.

Ancak uçağın yerçekimi, Arşimet'in kuvvetinden çok daha büyüktür. Bu nedenle uçağı havaya kaldıramaz. Peki neden hala uçuyor?

Uçak kanat kaldırma

Kaldırmanın ortaya çıkışı, genellikle bir uçağın kanadının üst ve alt yüzeylerindeki hava akışlarının statik basınçlarındaki farkla açıklanır.

Hava akışına paralel olarak yerleştirilmiş kanadın kaldırma kuvvetinin görünümünün basitleştirilmiş bir versiyonunu düşünün. Kanadın tasarımı, profilinin üst kısmı dışbükey bir şekle sahip olacak şekildedir. Kanat etrafındaki hava akımı ikiye ayrılır: üst ve alt. Alt akış hızı neredeyse değişmeden kalır. Ancak, aynı anda daha büyük bir mesafeyi aşması gerektiği için üstteki hızı artar. Bernoulli yasasına göre, akış hızı ne kadar yüksek olursa, içindeki basınç o kadar düşük olur. Sonuç olarak, kanat üzerindeki basınç azalır. Bu basınçların farklılığından dolayı, kaldırma kuvveti, kanadı yukarı iten ve onunla birlikte uçak yükselir. Ve bu fark ne kadar büyükse, kaldırma kuvveti de o kadar büyük olur.

Ancak bu durumda, kanat profili içbükey-dışbükey veya bikonveks simetrik bir şekle sahip olduğunda kaldırma kuvvetinin neden ortaya çıktığını açıklamak imkansızdır. Sonuçta, burada hava akışları aynı mesafeyi geçer ve basınç farkı yoktur.

Pratikte, bir uçağın kanat profili, hava akışına göre bir açıdadır. Bu köşe denir hücum açısı . Ve böyle bir kanadın alt yüzeyi ile çarpışan hava akımı eğimlidir ve aşağı doğru bir hareket kazanır. Buna göre momentumun korunumu yasası kanat, zıt yönde, yani yukarı doğru yönlendirilmiş bir kuvvet tarafından etkilenecektir.

Ancak kaldırmanın oluşumunu anlatan bu model, kanat profilinin üst yüzeyi etrafındaki akışı hesaba katmamaktadır. Bu nedenle, bu durumda, kaldırma kuvvetinin büyüklüğü hafife alınır.

Aslında, her şey çok daha karmaşık. Bir uçak kanadının kaldırma kuvveti bağımsız bir nicelik olarak mevcut değildir. Bu aerodinamik kuvvetlerden biridir.

Karşıdan gelen hava akımı, kanatta adı verilen bir kuvvetle etki eder. tam aerodinamik kuvvet . Kaldırma kuvveti de bu kuvvetin bileşenlerinden biridir. İkinci bileşen sürükleme kuvveti. Toplam aerodinamik kuvvet vektörü, kaldırma ve sürükleme vektörlerinin toplamıdır. Kaldırma kuvveti vektörü, gelen hava akışının hız vektörüne dik olarak yönlendirilir. Ve sürükleme kuvveti vektörü paraleldir.

Toplam aerodinamik kuvvet, kanat kanadının konturu etrafındaki basıncın integrali olarak tanımlanır:

Y - kaldırma kuvveti

r - çekiş

dΩ – profil sınırı

r kanat profilinin konturu etrafındaki basınç değeridir

n – profil normal

Zhukovsky'nin teoremi

Kanat asansörünün nasıl oluştuğu ilk olarak Rus havacılığının babası olarak adlandırılan Rus bilim adamı Nikolai Yegorovich Zhukovsky tarafından açıklandı. 1904'te, ideal bir sıvı veya gazın düzlem-paralel akışında bir cismin kaldırma kuvveti hakkında bir teorem formüle etti.

Zhukovsky, akış eğimini hesaba katmayı ve kaldırma kuvvetinin daha doğru bir değerini elde etmeyi mümkün kılan akış hızı sirkülasyonu kavramını tanıttı.

Sonsuz açıklıklı bir kanadın kaldırma kuvveti, gazın (sıvı) yoğunluğunun, gazın (sıvının) hızının, akışın sirkülasyon hızının ve kanadın seçilen bölümünün uzunluğunun ürününe eşittir. Kaldırma kuvvetinin yönü, karşıdan gelen akışın hız vektörünün sirkülasyona karşı dik açıda döndürülmesiyle elde edilir.

kaldırma kuvveti

orta yoğunluk

sonsuzda akış hızı

Akış hızı sirkülasyonu (vektör profil düzlemine dik olarak yönlendirilir, vektörün yönü sirkülasyon yönüne bağlıdır),

Kanat parçasının uzunluğu (profil düzlemine dik).

Kaldırma miktarı birçok faktöre bağlıdır: hücum açısı, hava akışının yoğunluğu ve hızı, kanat geometrisi vb.

Zhukovski'nin teoremi, modern kanat teorisinin temelidir.

Bir uçak ancak kaldırma kuvveti ağırlığından büyükse havalanabilir. Motorlar yardımıyla hız geliştirir. Hız arttıkça asansör de artar. Ve uçak kalkar.

Uçağın kaldırma ve ağırlığı eşitse, yatay olarak uçar. Uçak motorları itme yaratır - yönü uçağın hareket yönü ile çakışan ve sürükleme yönünün tersi olan bir kuvvet. İtki, uçağı havada iter. Sabit bir hızda düz uçuşta, itme ve sürükleme dengelenir. İtkiyi arttırırsanız, uçak hızlanmaya başlayacaktır. Ancak cephe direnci de artacaktır. Ve yakında tekrar dengeye gelecekler. Ve uçak sabit ama daha yüksek bir hızda uçacak.

Hız düşerse, kaldırma kuvveti de azalır ve uçak alçalmaya başlar.