Valójában csodának tűnik. Tíz, sőt száz tonna súlyú, szárnyas gép, amely legyőzi a gravitációt, könnyen felszáll és szárnyra kel az égen, mint egy madár. Mi az az erő, ami a levegőben tartja?
Utasítás
1. lépés
Egy kis történelem
1738-ban Daniel Bernoulli svájci tudós kidolgozta a róla elnevezett törvényt. E törvény szerint egy folyadék vagy gáz áramlási sebességének növekedésével a statikus nyomás bennük csökken, és fordítva, a sebesség csökkenésével nő.
1904-ben az orosz tudós N. E. Zsukovszkij egy tételt dolgozott ki a testre ható emelőerőről egy sík-párhuzamos gáz- vagy folyadékáramban. E tétel szerint egy mozgó folyadékban vagy gáznemű közegben elhelyezkedő testre (szárnyra) emelőerő hat, amelynek értéke a közeg és a test paramétereitől függ. Zsukovszkij munkájának fő eredménye az emelési együttható képlete volt.
2. lépés
Emelőerő
A repülőgép szárnyprofilja aszimmetrikus, felső része domborúbb, mint az alsó. Amikor a repülőgép mozog, a szárny tetejéről áthaladó légáram sebessége nagyobb, mint az alulról áramló sebesség. Ennek eredményeként (Bernoulli tétele szerint) a repülőgép szárnya alatt a légnyomás magasabb lesz, mint a szárny fölötti nyomás. Ezen nyomások különbsége miatt emelőerő (Y) keletkezik, amely a szárnyat felfelé nyomja. Értéke:
Y = Cy * p * V² * S / 2, ahol:
- Cy - emelési együttható;
- p a közeg (levegő) sűrűsége kg / m³-ben;
- S - terület m²-ben;
- V az áramlási sebesség m / s-ban.
3. lépés
Különböző erők hatása alatt
A légtérben mozgó repülőgépre több erő hat:
- a repülőgépet előre toló motor (légcsavar vagy sugár) tolóereje;
- a frontális ellenállás hátrafelé irányul;
- a Föld gravitációs ereje (a repülőgép súlya) lefelé irányítva;
- emelje felfelé a gépet.
Az emelés és a húzás értéke függ a szárny alakjától, a támadási szögtől (attól a szögetől, amelynél az áramlás a szárnyhoz ért) és a levegő áramlásának sűrűségétől. Ez utóbbi viszont a repülőgép sebességétől és a légköri légnyomástól függ.
4. lépés
A repülőgép gyorsulásával és sebességének növekedésével nő az emelés. Amint meghaladja a gép súlyát, felfelé indul. Amikor a repülőgép vízszintesen, állandó sebességgel mozog, az összes erő kiegyensúlyozott, az eredményül kapott (teljes erő) nulla.
A szárny alakját úgy választják meg, hogy az ellenállás a lehető legkisebb legyen, és az emelés a lehető legmagasabb legyen. Az emelés növelhető a menetsebesség és a szárny területének növelésével. Minél nagyobb a mozgás sebessége, annál kisebb lehet a szárny területe és fordítva.
