Почему самолеты не машут крыльями?

И всё-таки они машут!

Вроде бы стационарное крыло и не машет, как птичье, но всё-таки сказать, что оно не машет совсем – значит соврать. Да, самолёты не машут для того, чтобы создать подъёмную силу, это за него делает аэродинамическое крыло и набегающий поток воздуха.

Если вы полетите в самолёте и ваши места будут рядом с крыльями, обратите внимание – крылья как будто бы дышат, чуть качаются и изгибаются верх и вниз. Может даже показаться, что с крылом какие-то проблемы

На самом деле, никаких проблем нет, эти движения – работа крыла, необходимость. Так крылья самолёта приспосабливаются к набегающему потоку воздуха, завихрениям, нагрузкам от работающего двигателя.

Проектировка крыла учитывает все нагрузки, которые может испытывать самолёт в воздухе. Сами материалы подбираются таким образом, чтобы будущая конструкция выдерживала любой режим полёта.

Выходит, что самолёт всё же машет крыльями, но по-своему и для других целей. И так у любой модели самолёта. Отличаться может только амплитуда колебаний – на одним моделях эти «взмахи» видны невооруженным глазом, некоторые пассажиры не на шутку пугаются, видя эти взмахи. В других моделях почувствовать колебания могут только приборы.

Немного исторических фактов

Мечта о покорении воздуха беспокоила человека всегда. Достаточно вспомнить древнегреческих миф о Дедале и Икаре, отправившихся в путь через море на самодельных крыльях. Это, разумеется, только миф, однако подобную мысль о возможности полётов с использованием искусственных крыльев большого размера развивал в средние века Леонардо да Винчи.

Гениальный учёный придумал и описал летательное устройство, которое позволило бы человеку подняться в воздух и парить подобно птице. Для разработки да Винчи изучал механизм полёта и строение птичьих крыльев. Результатом работы стал рисунок конструкции под названием орнитоптер. Для подъёма в воздух человек должен был бы использовать собственную мускульную силу. Но реального воплощения разработки в жизнь не произошло.

Схожими разработками занимались и на Руси. И речь не только о сказочных полётах на деревянном орле. Известен факт: при царе Иване Грозном некий холоп Никита совершил полёт на искусственных крыльях, прыгнув с колокольни. Здесь речь скорее не о полёте, а о планировании – первоначальная скорость была набрана не мускульной силой или чем-то подобным, а за счёт прыжка с высоты.

Подобных попыток история знает немало. Но это всё было планирование. Человек начинал полёт с возвышенности, то есть набор необходимой первоначальной скорости происходил без маховых движений.

В XX веке начались эксперименты по созданию моделей с машущими крыльями, но результата они не приносили. Самый лучший результат – человек с махолётом отрывался от земли и пролетал несколько метров. Но полететь по-настоящему не получалось. Тщательное наблюдение за движением птичьих крыльев помогло понять причину.

Крылья птицы в полёте движутся по сложной траектории. Это не просто частые движения вверх и вниз. Во время полёта крылья описывают восьмёрку – вверх и вниз и в то же время вперёд и назад. Расшифровка высокоскоростной видеосъёмки взмаха крыла позволила увидеть, что в то время, когда крыло поднимается вверх, оно ещё и разворачивается по направлению к потоку для снижения сопротивления. В верхней точке оно поворачивается всей плоскостью поперёк потока.

Проще говоря, во время полёта птица опирается на воздух. При этом важна частота взмахов – чем она выше, тем быстрее набирает птица высоту и переходит к планированию. Но и это не всё. Простых взмахов недостаточно для подъёма от земли – необходим первоначальный толчок для образования подъёмной силы. Именно для набора скорости и подъёма в воздух птицы сначала отталкиваются от земли, а затем начинают работать крыльями.

Крупным птицам одного прыжка не достаточно, поэтому свой полёт они начинают с разбега или с высоты – дерева, здания, скалы. В этом случае получается нырок в воздух с последующим раскрытием крыльев для планирования на высоте.

Махолёты не могли летать потому, что отсутствовала подъёмная сила. Воздух относительно крыла оставался неподвижным.

И до наших дней

Топоров развил серию махолётов и развил теорию полёта

Большой вклад в изучение машущего полета и создание махолетов внес инженер В.М. Топоров. Команда под его руководством создала несколько моделей махолетов.

Так, в 1983 году была разработана модель «Илона» весом 3,5 кг. Она отрывалась от земли, взлетала, но сразу же падала.

Годом позже была сконструирована еще одна резиномоторная модель РМ-4 для полета с меньшими скоростями, чем у «Илоны». Малые скорости позволяли страховать модель при полете несложным приспособлением типа удочки рыболова. Однажды модель оторвалась от асфальта и пролетела 17,5 секунд.

В 1987 году создали полноразмерный махолет «Истина» с мотором от мотоцикла «Планета-Спорт», с сосновыми крыльями и хвостовым колесом. Её испытывал на авиасалоне в Тушино летчик-испытатель Владимир Макагонов.

Аппарат все же оторвался от земли и на малых скоростях разворачивался «задом — наперед», несмотря на свой вес в 170 кг, что было зафиксировано на видеокамеру.

Зимой 1988-1989 года махолет «бегал» ровно, не задевал на пруду рыбаков и в конце зимы два раза оторвался от земли где-то на полметра, но в ходе одного из испытаний провалился в воду и был потерян.

Первые опыты. Успешные и не очень

Арт-объект «Летатлин» был призван вдохновлять и летать не умел

Пока одни развивали теорию машущего (и обычного) полета, другие лица России активно строили конструкции, по мнению разработчиков, способные перевозить человека.

Одним из первых в 1895 году был продемонстрирован незаконченный орнитоптер конструкции А.Н. Костикова-Алмазова с высотой около 4 метров. Создатель попытался собрать средства для завершения изготовления и проведения экспериментов, но спонсоры так и не были найдены.

Работавшему примерно в эти же годы В.А. Татаринову повезло чуть больше — ему удалось получить правительственное финансирование, которое использовалось для постройки орнитоптера зонтичными крыльями с самостоятельно открывающимися клапанами. Однако и эта работа не была окончена.

А вот аппараты Татаринова должны были, по мнению самого автора

Первый махолёт, построенный в России в начале ХХ века больше известен как орнитоптер Смурова. Аппарат имел мотоциклетный двигатель в 3,5 л.с., от которого имелся привод на крылья и колёса.

По замыслу автора, аппарат должен был разгоняться на старте тяговым усилием своих передних колёс от двигателя, а после переключения двигателя на крылья — взлетать.

Зато орнитоптер Смурова смог совершить полет

Аппарат был испытан в 1913 году на московском аэродроме в присутствии Н.Е. Жуковского, но не взлетел.

В 1908 году, в городе Тифлис на Махатской горе, состоялась серия из тридцати успешных полётов мускульного орнитоптера-планера с ножным педальным приводом А.В. Щиукова. Однако, этот аппарат не получил развития.

Будущее машущего полёта: Airbas и другие

Комбинированный движитель орнитоптера Делоуриера позволил аппарату взлететь

Несмотря на выводы теории и множество неутешительных экспериментов, разработки мускульных и других махолетов продолжаются.

В 2002 году появились сообщения, что американский конструктор Джеймс Делоуриер построил пилотируемый махолет, полет которого состоялся только в 2006, после того, как аппарат оснастили вспомогательным реактивным двигателем.

В рамках проекта Human-Powered Ornithopter аэрокосмического института университета Торонто (UTIAS) при помощи студентов из университетов Пуатье и Делфта в 2010 совершил полёт аппарат Snowbird, который стал первым успешным пилотируемым махолётом на мускульной тяге, способным на устойчивый горизонтальный полёт.

Сверхлёгкий Snowbird так же способен перевозить человека

Аппарат весом 42 кг получил размах крыльев 32 м и был выполнен только из углеволокна, полимеров и бальсы — легкой авиационной древесины.

Длинные гибкие крылья приводятся в движение силами пилота; для этого используются тросы. Управление взмахами осуществлялось автоматической упругой конструкцией, использующей только комбинацию аэродинамических и инерционных сил.

Аппарат разогнали с помощью автомобиля-буксировщика, после чего Snowbird полетел со стабильной скоростью и высотой, преодолев за 19,3 сек расстояние в целых 145 метров.

Более удачным оказался проект того же технологического университета Делфта DelFly Explorer: крошечный махолёт массой всего 20 грамм с размахом крыльев в 28 сантиметров не только летает 9 минут без остановки, но и умеет самостоятельно ориентироваться в воздухе, избегая столкновений с преградами.

Впрочем, аналогичный миниатюрный робот-махолёт американской компании AeroVironment размером с колибри в 2009 и вовсе научился выполнять различные фигуры высшего пилотажа, показав способность к зависанию и маневрированию с высокой точностью.

Полностью повторить движение птицы удалось только на малых моделях

Ещё дальше пошли разработчики орнитоптера проекта FlappingFlight под собственным названием Park Hawk научили полностью повторять движения живой птицы, меняя высоту, скорость и направление полета с помощью интенсивности взмаха крыльями.

Наконец, авиастроительный концерн Airbus в 2019 провёл испытания прототипа беспилотного самолёта под названием AlbatrossOne с несущими поверхностями, на которые инженеров вдохновило крыло альбатроса: самолёт получил подвижные законцовки, способные зафиксироваться при необходимости.

Подвижная часть занимает около трети крыла. Конструкция реагирует на турбулентность и порывы ветра, улучшает аэродинамические свойства, снижает нагрузку на фюзеляж.

Концепт движущегося крыла оказался полезен для самолётов. Результаты от Airbus скоро узнаем

Испытания прошли успешно — теперь компания собирается внедрить идею в серийных пассажирских лайнерах, повысив устойчивость полета и в очередной раз снизив удельный расход топлива.

Поэтому, хотя мускульные орнитоптеры для человека так и не вошли в обиход, идеи русских конструкторов остаются живее всех живых, возрождаясь в новых проектах для новых, ранее невиданных сфер применения.

Кто знает, возможно уже через пару десятков лет именно машущие крыльями дроны заменят привычные нестабильные квадрокоптеры, беспилотные вертолеты. Да и на больших самолетах мы их точно увидим ещё не один раз.

iPhones.ru

Как копирование полёта птицы привело к созданию спутников, самолетов и готовится изменить современную авиацию.

Скорость взлета и другие параметры

Максимальная взлетная масса либо максимальный взлетный вес — это масса самолета, при которой он способен взлететь с соблюдением всех правил безопасности. Требования безопасности подразумевают много различных факторов. Например, взлётно-посадочная полоса должна достигать определенной длины. В худшем случае самолет не успеет набрать необходимую скорость, что приведет к аварии.

Важно учесть, что в приземном слое воздуха давление выше из-за так называемого экранного эффекта — резкого увеличения подъемной силы крыльев вблизи поверхности. Соответственно, с удаленностью от земли она начинает падать

Вследствие этого должен быть обеспечен необходимый запас подъемной силы, с учётом ускорения самолета при взлёте.

Взлетная скорость в среднем равна 180–270 км/ час. Конкретная цифра зависит от модели самолёта, его массы, формы и размера крыльев. Влияют и внешние факторы: погодные условия, протяженность и состояние взлётно-посадочной полосы. Наличие осадков создает большее сопротивление воздуха, к тому же они часто сопровождаются сильным ветром. Средняя скорость взлёта для типичного гражданского авиалайнера около 250 км/час.

Вы видели как происходит взлет самолета?

ДаНет

Полеты на махолётах

Мечты о махолётах до сих пор будоражат умы учёных. Попытки создать действующую модель летательных крыльев продолжаются и сегодня. Но полноценной модели, позволяющей человеку именно летать благодаря крыльям, да ещё и с дополнительным грузом, создать пока не удалось.

Понимая принцип птичьего полёта, можно попробовать разобраться, почему так сложно создать махолёт. Конструкций такого устройства было две:

  • однокрылые махолёты – для создания подъёмной силы используется одна пара крыльев, которая делает симметричный взмах обоими крыльями;
  • двукрылые махолёты – в этом случае одна пара крыльев делает взмах вверх, а вторая, расположенная последовательно за ними, вниз.

Самая сложная часть работы: изготовление крыльев, так как для полёта необходимо, чтобы крылья были большими, имели поворотный механизм и двигатель. Последний должен обеспечивать необходимую частоту взмахов на каждом участке полёта. В качестве двигателей в разное время использовались:

  • собственная мускульная сила пилота;
  • велосипедная тяга;
  • комбинированная ручная и ножная тяга;
  • двигатель внутреннего сгорания.

Физических усилий человека для полёта недостаточно, даже человек с отличной физической подготовкой и высоким уровнем выносливости не сможет долго поддерживать необходимые для полёта усилия. А устанавливаемый двигатель должен быть очень лёгким и при этом мощный.

Конечная конструкция выходит очень сложной и дорогой, и к сожалению, попытки воплощения конструкции в жизнь не увенчались успехом.

Влияние реактивных потоков на полеты

Любой трансатлантический маршрут будет отличаться по продолжительности полета. Долететь из Северной Америки в Европу всегда будет быстрее, чем в обратном направлении. Это фактор влияния струйных потоков (западных ветров). С попутным ветром лететь быстрее, чем навстречу мощному воздушному течению.

Опытные летчики, летящие на восток, снижают скорость и экономят горючее. Самый сильный поток наблюдается с января по февраль. В это время разница температур между экватором и Северным полюсом достигает максимальной отметки. Именно в этот период продолжительность полета из Европы в Северную Америку будет наиболее продолжительной, а в обратном направлении самой короткой. Разница во времени может составить до полутора часов.

Первый шаг — провал. Второй — ещё один

Леонардо придумал множество технических систем. Махолет тоже был

Впервые махолет спроектировал Леонардо да Винчи. Вероятно, до него какие-то попытки создать устройство, копирующее полет птицы, тоже были, но именно он оставил после себя чертежи орнитоптера, приводимого в действие силой человека.

Ученый даже оставил комментарии для испытателя летательного аппарата в 1485–1487 годах:

Надобно также, чтобы опускание крыльев производилось силою обеих ног одновременно, дабы ты мог задерживаться и балансировать, опуская одно крыло быстрее другого, смотря по надобности, так, как ты видишь это делают коршуны и другие птицы.

И при том, опускание посредством двух ног всегда бывает более мощным, чем посредством одной.

А поднимание крыльев должно совершаться силою пружины или, если хочешь, рукой, а еще лучше поднятием ноги, это ­ лучше, потому что руки у тебя тогда свободны».

Еще один мифический аппарат

Результаты испытаний его конструкции неизвестны — по всей видимости, сам Леонардо не осуществил задумку. Однако известно о более поздних попытках испытания. Увы, конструкция оказалась неспособна к полету.

Подобные аппараты строились и в других странах. Даже в России известно не менее десятка документов, описывающих полеты на махолётах с мускульной тягой (мускулолётах).

Подобие птицы пытались построить несколько веков

Наиболее детализированное — «Дело воеводы Воейкова 1730 года», гласит, что попытка оказалась удачной, хотя и беcперспективной:

Возможен ли махолёт в принципе?

Современные данные подтверждают, что крупный махолёт не получится успешным

Ещё в пятидесятые годы прошлого столетия исследования, проведенные специалистами ЦАГИ, показали, что тренированный человек может развить мощность 1,36 л. с. (1 кВт) в первую секунду.

После получасовой работы его мощность будет примерно в два раза меньше: с помощью мускулов можно взлететь, но потом потребуется использование планерных свойств аппарата.

Которое, в свою очередь, зависит от аэродинамического качества — отношения подъемной силы к силе лобового сопротивления.

А вот крохи вполне могут выполнять определенные задачи

Авиаконструктор О.К. Антонов пояснял:

Известно также, что у человека на грудные мышцы приходится всего лишь около 1 % массы тела, тогда как у у птиц этот показатель — 17 %. Именно поэтому человек, махая руками с пристегнутыми к ним крыльями, летать не может — приходится использовать ноги или другой двигатель.

А вот его использование до последнего момента не представлялось возможным: у инженеров просто не было высокомощных и лёгких силовых установок.

Сколько лететь до Таиланда и почему обратно самолет летит дольше

Loading…

Перелет в теплые страны всегда вызывает положительные эмоции, кто-то решил перебраться ближе к солнцу насовсем, а кто-то просто решил отдохнуть и понежится в этой колоритной стране. Но не зависимо от того как часто происходят перелеты, людей всегда интересует информация о том, сколько же придется провести время в полете?

Если точка отправления – Москва Если вылет приходится из столицы России, то время будет составлять около 9 часов, при условии что точка посадки самолета в Бангкоке. Возможно чуть больше или меньше, из-за выбранной авиакомпании. Есть конечно варианты с пересадками, но там время ожидания и время полета в совокупности могут составлять вплоть до 27 часов.

Loading…

Сколько лететь, если вылет из Санкт-Петербурга? Жителям северной столицы придется потратить чуть больше времени, так как время, которое они проведут над землей будет составлять 10 часов. Ну и естественно, это зависит от выбранной компании. Если выбор пал на рейс с пересадкой, то максимальное время пути будет составлять 17 часов. Хотя стоит помнить, что хоть с пересадками и появляется возможность посмотреть новые границы, стоить это будет гораздо дороже. Плюс следует учесть личные расходы. Вряд ли пассажир захочет сидеть на одном месте без еды и воды, ожидая своей пересадки.

Loading…

А что по поводу Екатеринбурга? Стоит учесть, что прямых рейсов из Екатеринбургане предусмотрено. Так что самое минимальное количество времени, которое придется провести в воздухе, это 11 часов. Но с условием, что приземление должно произойти в Бангкоке, если рейс осуществляется до Пхукета, то придется накинуть еще парочку часов.

А что же делать с остальными городами? Для того, чтобы не искать детальную информацию, и не выпытывать работников аэропортов внизу приведена таблица времени полета: Красноярск, Тюмень, Владивосток, 7 часов

Самара, Уфа, Новосибирск, 8 часов

Казань, Ростов, 9 часов

Почему из Таиланда лететь дольше, чем в сам Тайланд? Наблюдательные пассажиры замечали, что обратно рейс дольше, чем в Таиланд. Есть теория, что это из-за вращения земли. Так как полет из Королевства, лежит против вращения земли, то и полет получается дольше. Разная длинна пути, и его направления. Да, в воздухе все иначе. Не всегда рейс будет проходить по той же траектории, по которой летел в Королевство. Так что удивляться в таких ситуациях нечему. Иногда случаются ситуации, из-за которых вынуждено приходится менять обратный маршрут, и это нормально.

Источник

Post Views: 2 673

Loading…

Виды взлета

Классификация в зависимости от взлета самолета:

  1. Классический набор скорости. Разгон подразумевает движение по взлетной полосе и постепенный набор скорости.
  2. С тормозов. Метод чаще всего применяется при недостаточной протяженности взлетной полосы. Самолет стоит на тормозах, пока работают двигатели, и выходит на необходимый режим тяги.
  3. Вертикальный взлет. Возможно осуществить только при наличии у судна специальных двигателей. Речь идет не о пассажирских самолетах, а о некоторых моделях военной авиации.
  4. С помощью дополнительных средств. Здесь подразумеваются взлетные трамплины и катапульты. Не используются в гражданской авиации. Трамплины и катапульты компенсируют недостаточную протяженность взлетной полосы, так как благодаря ему судно набирает тягу в считанные секунды.

Реактивные потоки

Воздушные потоки, которые принято называть реактивными, – это струйные потоки воздуха, образующиеся на большой высоте. Другое их название «западные ветра». На генерацию потоков влияют такие условия, как вращение Земли и температура воздуха. Область их зарождения – граница между стратосферой и тропосферой, которую принято называть «тропопаузой». Расстояние от нее до земли от 3,7 до 7 километров.

Именно здесь формируется погода всей планеты. Струйные потоки имеют достаточную силу зимой, в это время скорость достигает 170 километров в час. В этот период разница межу теплыми и холодными массами воздуха достигает своего максимума. Размеры потоков грандиозны. В длину они достигают тысячи километров, в ширину сотни километров, толщина до двух километров.

Дело решают крылья

Потерпев поражение на одном поприще, человек попробовал покорить воздух другим путём. Но и здесь не обошлось без птиц. Исследованием занимались многие учёные – во Франции это был Луи Пьер Муйяр, в Германии – Лилиенталь, в России – Николай Егорович Жуковский.

На заре своей деятельности будущий «отец русской авиации» занимался всесторонним изучением динамики полёта птиц. Его исследования птичьего полёта легли в основу научного доклада «О парении птиц», в котором были математически сформулированы физические основы движений парящих птиц. Эта работа, увидевшая свет в 1891 году, стала началом формирования законов динамики полёта.

Дальнейшая работа Жуковского и его ученика Чаплыгина была связана с математическим описанием профиля крыла, необходимого для создания подъёмной силы. Именно их разработки позволили описать и объяснить природу подъёмной силы научным языком.

Разработанная модель профиля крыла в разрезе похожа на вытянутую каплю – спереди округлая и сужающаяся к концу. Такая форма позволяет сформировать силу, которая толкает крыло вверх. Это происходит от того, что набегающий сверху воздух создает зону пониженного давления, а снизу – повышенного. Сегодня такой профиль называется профилем Жуковского.

Разработка была всем хороша, но появились новые вопросы, ведь для создания подъёмной силы обязательно нужен набегающий воздушный поток. Сделать его в неподвижном состоянии невозможно. Значит, крыло должно двигаться само, а значит нужно разработать конструкцию, которая могла бы придать крылу скорость. Так разработка крыла потянула за собой создание тяглового мотора, к которому должно было прикрепиться крыло. Всё это не могло работать самостоятельно, потребовался человек, который смог бы управлять получившейся конструкцией – пилот. Постепенно из отдельных частей стала прорисовываться цельная конструкция – самолёт.

Благодаря аэродинамической форме профиля, действующему на крыло повышенному давлению и мощи двигателя, самолёт опирается на воздух, как автомобиль на дорогу. Непосвящённому человеку такое может показаться странным, однако это так и есть, если объяснять простыми словами.

Работы Жуковского показали, что самый простой вариант крыльев: не сложная конструкция, требующая силы для взмахов, а прямое стационарное крыло с аэродинамическими характеристиками. И по сей день такая конструкция используется в самолётостроении во всем мире.

Исследования аэродинамического профиля крыла не ограничились работами Жуковского. В дальнейшем выяснилось, что для разных режимов полёта и различной скорости требуются разные профили. Самолёты, летающие на дозвуковых скоростях, оснащаются каплеобразным профилем крыла, а для сверхзвуковых самолётов предпочтительно крыло треугольного профиля.

Почему самолет поднимается в воздух — суть принципа

Понятно, что самолету для взлета нужно приобрести скорость. Подъемная сила зависит от следующих основных факторов:

  • формы крыльев летательного аппарата;
  • мощности двигателя;
  • угла атаки крыла;
  • скорости набегающего потока;
  • плотности воздуха (может меняться от температуры).

Классическое крыло снизу плоское, прямое, а сверху слегка выпуклое и объёмное. Это создает разницу давлений, из-за чего лайнер и поднимается в воздух. Чтобы взлететь, машине необходимо компенсировать силу тяжести за счёт подъемной, противопоставив ее сопротивлению воздуха. Достичь этого можно также благодаря увеличению скорости набегающего потока, т.е. разгону самолета.

Набегающий поток обтекает крыло сверху и снизу. Воздуху приходится преодолевать большее расстояние над крылом, чем под ним. Таким образом молекулы воздуха под крылом располагаются плотнее. Из-за этого образуется разница давлений и появляется подъемная сила. Чем сильнее набегающий поток – тем больше подъемная сила. Крыло расположено к фюзеляжу под углом, что так же облегчает взлет.

Поделитесь в социальных сетях:FacebookTwitterВКонтакте
Напишите комментарий