Например, если вы летите из Нью-Йорка в Лондон, время в пути составит около 6 часов. Но если вы летите в обратном направлении, из Лондона в Нью-Йорк, время в пути будет гораздо больше. Кажущийся парадокс, но на самом деле это реальность.
Как взлетает и летает самолет
Человечество давно интересует вопрос, как самолет, весящий тонны, может так легко взлететь. Как он взлетает и как летают самолеты? Когда аэроплан летит на большой скорости над взлетно-посадочной полосой, крылья имеют подъемную силу и действуют снизу вверх.
При движении самолета возникает разница давлений в нижней и верхней частях крыла, которая создает подъемную силу, удерживающую самолет в воздухе. То есть, высокое давление воздуха снизу толкает крыло вверх, а низкое давление сверху тянет крыло к себе. В результате крыло поднимается.
Для того чтобы самолет взлетел, ему необходима достаточная подъемная сила. Подъемная сила крыла увеличивается по мере набора скорости, которая должна быть выше порога взлета. Затем пилот увеличивает угол взлета, потянув руль на себя. Передняя часть самолета поднимается, и двигатель поднимается в воздух.
Затем выдвигаются шасси и выхлопные фары. Чтобы уменьшить подъемную силу крыла, пилот постепенно убирает двигатели. Когда самолет набирает необходимую высоту, пилот устанавливает нормальное давление и переводит двигатели в номинальный режим работы. Чтобы увидеть, как взлетает самолет, вы можете посмотреть видео в конце статьи.
Самолет взлетает под углом. С практической точки зрения это можно объяснить следующим образом. Руль — это подвижная поверхность, которая может использоваться для наклона самолета.
Тангаж, т.е. скорость набора высоты или потери высоты, можно контролировать, изменяя угол атаки. Это делается путем изменения угла атаки и скорости подъема. При увеличении оборотов двигателя пропеллер начинает вращаться быстрее и поднимает самолет. И наоборот, поворот рулей вниз приводит к тому, что нос самолета опускается, и обороты двигателя должны быть снижены.
Хвост самолета оснащен рулями и тормозами по обе стороны колес.
Как летают авиалайнеры
Чтобы ответить на вопрос, почему летают самолеты, нужно вспомнить законы физики. Разница в давлении влияет на подъемную силу крыла.
Скорость воздуха выше, когда давление воздуха низкое, и наоборот.
Поэтому, когда скорость самолета высока, его крылья получают подъемную силу, которая приводит самолет в движение.
На подъемную силу крыльев самолета влияют и некоторые другие факторы: Угол атаки, скорость и плотность воздуха, площадь поверхности, форма аэродинамического профиля и крыла.
Современные самолеты имеют минимальную скорость от 180 до 250 км/ч, при которой они взлетают, несутся по небу и не разбиваются.
Высота полета
Что такое максимальная и безопасная высота полета самолета?
Не все самолеты имеют одинаковую высоту, «потолок» может составлять от 5000 до 12100 метров. На больших высотах плотность воздуха ниже, и самолет достигает наименьшего сопротивления.
Двигателю самолета требуется постоянное количество воздуха для сгорания, иначе двигатель не будет создавать необходимую тягу. Кроме того, самолет экономит до 80 % топлива при полетах на большой высоте по сравнению с высотой до одного километра.
За счет чего самолет находится в воздухе
Чтобы ответить на вопрос, почему летают самолеты, необходимо проанализировать принципы их движения в воздухе по очереди. Реактивный самолет с пассажирами весит несколько тонн, но может без проблем взлететь и преодолеть тысячи километров.
Динамические свойства самолета, конструкция агрегатов, составляющих конфигурацию полета, также оказывают влияние на движение воздуха.
Силы, влияющие на движение самолета в воздухе
Эксплуатация самолета начинается с запуска двигателя. Малые самолеты приводятся в движение поршневыми двигателями, которые заставляют пропеллеры вращаться, создавая тягу, которая перемещает самолет в воздушном пространстве.
Большие самолеты приводятся в движение реактивными двигателями, которые выбрасывают большое количество воздуха, при этом реактивная сила движет самолет вперед.
Почему же самолет взлетает и долгое время находится в воздухе? Поскольку крылья имеют разную форму: круглую в верхней части и плоскую в нижней, воздушный поток не одинаков с каждой стороны. Воздух на верхней части крыльев скользит и разрежается, и его давление ниже, чем давление воздуха на нижней части крыла. Таким образом, неравномерное давление воздуха и форма крыльев создают силу, которая заставляет самолет лететь вверх.
Однако, чтобы самолет мог плавно взлететь с земли, он должен проехать по взлетно-посадочной полосе на большой скорости.
Чтобы самолет летел плавно, ему необходим движущийся воздух, который разрывает крылья и создает подъемную силу.
Не все самолеты имеют одинаковую высоту, «потолок» может составлять от 5000 до 12100 метров. На больших высотах плотность воздуха ниже, и самолет достигает наименьшего сопротивления.
Маршрутная сеть и круглая форма Земли
Если раньше траектория полета зависела от положения наземных целей, то сегодня самолеты ориентируются по радиомаякам. Таким образом, был создан своего рода «небесный путь». Современным самолетам уже не нужно определять курс между маяками, но эта система все еще используется на практике. Необходимо также учитывать расстояния до альтернативных аэродромов.
Интересный факт: В настоящее время многое делается для внедрения технологии свободной траектории в воздушном пространстве. Многие авиакомпании уже тестируют его в ночное время или в выходные дни.
На картах Земля изображается в виде двухмерной поверхности. В действительности самолет не может лететь по прямой линии. Не линия, а определенная часть большого круга может быть использована в качестве кратчайшего пути. Таким образом, эксперты выбирают кратчайший маршрут с учетом формы земли. В качестве примера можно привести Париж и Ванкувер. Оба города лежат на широте 49 градусов. Самый короткий маршрут полета проходит над Гренландией.
Погодные условия и воздушные заторы
Даже для такого массивного и тяжелого самолета ветер является серьезным препятствием. При неблагоприятных погодных условиях кратчайший маршрут может оказаться не таким быстрым.
Ветер — не единственная опасность. Облака, в которых образуются грозовые тучи, снижают скорость автомобиля и даже представляют для него опасность. Другие погодные опасности включают град, молнию, гололед и т.д. Пилоты предпочитают избегать таких явлений.
Часто авиакомпании имеют альтернативные маршруты для особых ситуаций. Существуют также «пробки» в воздушном пространстве. Это связано с тем, что через определенную часть воздушного пространства в определенное время проходит много самолетов. Более длинный альтернативный маршрут позволяет избежать сложных ситуаций.
Зоны конфликтов и проведение военных учений
При принятии решения между скоростью полета и безопасностью самолета, его пассажиров и экипажа на борту, последнее всегда стоит на первом месте. По этой причине, планируя маршрут, эксперты избегают районов, где ведутся различные военные конфликты. Информация регулярно обновляется, проводятся исследования, чтобы все авиакомпании знали о рисках. Управление гражданской авиации обеспечивает это на международном уровне.
Маршруты полетов также приходится корректировать во время военных учений. Иногда это доставляет неудобства, время полета увеличивается, но тесты необходимы и их нельзя избежать. Единственное, что могут сделать эксперты, — это вернуть нормальное движение как можно скорее после окончания учений.
