Γιατί πετούν τα αεροπλάνα

Αν και βρισκόμαστε στο έτος 2022, υπάρχουν ακόμα πολλοί άνθρωποι που δεν καταλαβαίνουν Γιατί πετούν τα αεροπλάνα. Ο άνθρωπος ήθελε να μπορεί να διασχίσει τους ουρανούς και να ταξιδέψει με μεγαλύτερη ταχύτητα για να μπορέσει να εξερευνήσει όλες τις γωνιές του πλανήτη μας. Χάρη στην επιστήμη και τις σπουδές στη φυσική κατέστη δυνατό να πραγματοποιηθεί και σήμερα τα αεροπλάνα είναι πραγματικά σημαντικά στη ζωή μας.

Σε αυτό το άρθρο θα σας εξηγήσουμε γιατί πετούν τα αεροπλάνα και πώς βγήκε αυτό το συμπέρασμα.

Γιατί πετούν τα αεροπλάνα

Η πιο απλή απάντηση είναι να πούμε ότι τα αεροπλάνα μπορούν να πετάξουν επειδή είναι σχεδιασμένα να πετούν. Καθώς και μια υπερατλαντική πάνω από Οι 100.000 τόνοι έχουν σχήμα και εσωτερικό σχεδιασμό που του επιτρέπουν να παραμένει στην επιφάνεια, ένα αεροπλάνο έχει σχήμα που του επιτρέπει να μένει στον αέρα. Δεν είναι τίποτα μαγικό. Το περίεργο και εκπληκτικό είναι ότι τα αεροπλάνα δεν μπορούν να πετάξουν όπως κάνουν. Το κλειδί για το σχήμα του είναι τα φτερά και ο σχεδιασμός τους.

Μια ελαφρώς πιο περίπλοκη απάντηση είναι να πούμε ότι το αεροπλάνο οφείλει την πτήση του στη ροή του αέρα μέσα από τα φτερά. Τότε μπορούμε ήδη να συμπεράνουμε ότι για να πετάξει ένα αεροπλάνο απαιτείται ροή αέρα ή ίδια ταχύτητα σε σχέση με τον αέρα.

Τα αεροπλάνα πετούν κάτω από ποικίλες δυνάμεις σε οριζόντια και κατακόρυφα επίπεδα.. Για να ανυψωθεί ένα αεροσκάφος, η δύναμη που δημιουργείται από τον κατακόρυφο άξονα (ανύψωση στην αεροναυτική γλώσσα) πρέπει να υπερβαίνει το βάρος του αεροσκάφους. Από την άλλη πλευρά, στον οριζόντιο άξονα, λόγω των καυσαερίων του κινητήρα, εμφανίζεται η αρχή δράσης-αντίδρασης, δημιουργώντας μια προς τα εμπρός δύναμη που υπερνικά την αντίσταση του αέρα. Όταν ένα αεροπλάνο ανεβαίνει με σταθερή ταχύτητα και φτάνει στο ύψος πλεύσης του, αυτό συμβαίνει επειδή επιτυγχάνεται ισορροπία δυνάμεων τόσο στον κατακόρυφο άξονα (η ανύψωση ισούται με βάρος) όσο και στον οριζόντιο άξονα, όπου η ανύψωση ισούται με βάρος προς βάρος. Η ώση του κινητήρα είναι ίση με την αντίσταση που παρέχει ο αέρας.

Γιατί πετούν τα αεροπλάνα: βασικές αρχές

Η μαγεία συμβαίνει όταν αποκτάς ανύψωση. Εκεί, πρέπει να εξηγήσουμε το σύνολο των αρχών του. Βασικά, η ανύψωση επιτυγχάνεται μέσω των πτερυγίων του αεροσκάφους. Αν τα κόψουμε θα αποκτήσουμε αυτό που ονομάζεται προφίλ φτερού, το τμήμα που έχει το φτερό μέσα.

Από αεροδυναμικής άποψης, το τμήμα έχει πολύ αποδοτικό σχήμα. Το άκρο όπου εισέρχεται ο αέρας όταν πετάει το αεροπλάνο είναι στρογγυλεμένο, το πίσω μέρος του προφίλ είναι αιχμηρό και είναι επίσης καμπυλωμένο στην κορυφή (στην αεροναυτική γλώσσα, αυτό το πάνω μέρος ονομάζεται εξωτερικό τόξο και το κάτω μέρος ονομάζεται εσωτερικό τόξο). ). Αυτή η καμπυλότητα του προφίλ πτερυγίου σημαίνει ότι όταν η ροή του αέρα το συναντήσει, χωρίζεται σε δύο διαδρομές, το ένα μέρος πάνω από το φτερό και το άλλο προς τα κάτω. Λόγω της καμπυλότητας του φτερού, η διαδρομή που πρέπει να διανύσει το νερό είναι μεγαλύτερη από την παρακάτω.

Υπάρχει ένα θεώρημα, το θεώρημα του Bernoulli, το οποίο είναι βασικά διατήρηση της ενέργειας, και λέει ότι για να συμβεί αυτό, η ροή του αέρα από πάνω πρέπει να πηγαίνει πιο γρήγορα. Αυτό σημαίνει λιγότερη πίεση από το κάτω μέρος, ταξιδεύοντας πιο αργά και ασκώντας μεγαλύτερη πίεση. Η διαφορά πίεσης μεταξύ της άνω και της κάτω ροής αέρα δημιουργεί ανύψωση. Αν και αυτή η ανύψωση από την αρχή του Bernoulli δεν εξηγεί όλα όσα χρειάζεται το αεροπλάνο για να ανέβει. Για να εξηγήσουμε το υψόμετρο είναι απαραίτητο να καταφύγουμε σε μια άλλη σειρά φυσικών αρχών.

Ένα από αυτά είναι ο τρίτος νόμος του Νεύτωνα. Λόγω του καμπυλωμένου σχήματος του προφίλ, ο αέρας από πάνω, αντί να ακολουθεί ευθεία διαδρομή, κατευθύνεται προς τα κάτω. Αυτή η απόκλιση που προκαλείται από το προφίλ του πτερυγίου στη ροή αέρα σημαίνει ότι λόγω του τρίτου νόμου του Νεύτωνα (αρχή της δράσης-αντίδρασης), η δύναμη αντίδρασης δημιουργείται προς την αντίθετη κατεύθυνση, πάνω από το φτερό, γεγονός που δημιουργεί μεγαλύτερη ανύψωση. Επιπλέον, αυτή η ανύψωση αυξάνεται από ένα φαινόμενο γνωστό ως Φαινόμενο Coanda που ισχύει για όλα τα παχύρρευστα υγρά.

Το φαινόμενο Coanda αναγκάζει τα υγρά να βρίσκουν επιφάνειες στο πέρασμά τους και να τείνουν να προσκολλώνται σε αυτές. Σχηματίζεται ένα οριακό στρώμα μεταξύ του προφίλ του φτερού και της ροής του αέρα ως στρωτό στρώμα, το πρώτο κολλάει στο φτερό και σέρνει τα υπόλοιπα στρώματα από πάνω του. Η επίδραση του τρίτου νόμου του Νεύτωνα ενισχύεται περαιτέρω όταν η ροή αέρα προσκολλάται στο προφίλ, ο αέρας θα ρέει προς τα κάτω καθώς προσκολλάται στο προφίλ.

λεπτομερής εξήγηση

Όλα αυτά αυξάνονται με την ταχύτητα του αέρα. Στην αρχή της κύλισης απογείωσης, το αεροσκάφος επιταχύνει σταδιακά, επομένως η ανύψωση αυξάνεται με την ταχύτητα. Μπορείτε να το καταλάβετε καλύτερα με ένα παράδειγμα. Αν βγάλουμε τα χέρια μας από το παράθυρο του αυτοκινήτου, καθώς αυξάνεται η ταχύτητα, παρατηρούμε ότι η δύναμη του αέρα τείνει να σηκώσει τα χέρια.

Αυτό όμως που σίγουρα κάνει το αεροπλάνο να ανέβει είναι το ανέβασμα της μύτης, που ονομάζεται αύξηση της γωνίας επίθεσης. Η γωνία προσβολής είναι η γωνία που σχηματίζεται από το ρεύμα που προσπίπτει στο προφίλ της πτέρυγας σε σχέση με αυτό το προφίλ. Μόλις η ανύψωση αυξηθεί με την καμπυλότητα του προφίλ του φτερού (επεκτείνοντας τις επιφάνειες που έχει: πηχάκια προς τα εμπρός και πίσω πτερύγια), οι ανυψωτήρες σταθεροποίησης της ουράς κινούνται. Αυτή η ενέργεια κάνει η μύτη του αεροσκάφους σηκώνεται. Με τη μύτη ψηλά αυξάνουμε τη γωνία προσβολής. Αυτό έχει το ίδιο αποτέλεσμα όπως όταν βγάζουμε το χέρι μας από το παράθυρο του αυτοκινήτου, αν σηκώσουμε το χέρι μας προς την κατεύθυνση του ταξιδιού, το χέρι ανεβαίνει. Όλα αυτά συνεργάζονται για να σηκώσουν το αεροπλάνο.

Όπως μπορείτε να δείτε, χάρη σε πολυάριθμα πειράματα και θεωρίες, τα αεροπλάνα μπόρεσαν να πετάξουν και να γίνουν μέρος της καθημερινότητάς μας. Ελπίζω ότι με αυτές τις πληροφορίες μπορείτε να μάθετε περισσότερα για το γιατί πετούν τα αεροπλάνα.