De ce zboară avioanele Explicația pe care o veți înțelege VSM
Fără îndoială, înțelegerea de ce zboară avioanele ne va permite să zburăm cu o mai mare liniște sufletească. De aici și importanța petrecerii a câteva minute pentru a înțelege cum este posibil ca aeronavele să rămână în aer.
Cum zboară avioanele?
Cel mai simplu răspuns ar fi să spunem că avioanele zboară deoarece sunt concepute pentru a zbura. În același mod în care o navă transatlantică, cântărind mai mult de 100.000 de tone, are o anumită formă și design interior care îi permite să rămână pe linia de plutire, un avion are o formă care îi permite să rămână în aer. Nu este ceva magic. Lucrul ciudat și magic ar fi că avioanele nu ar putea zbura având forma pe care o au. Cheia formei sale este în aripi și designul pe care îl au.
Un răspuns puțin mai elaborat ar fi să spunem că un avion zboară datorită fluxului de aer care trece prin aripi. Deci, putem deduce deja că, pentru ca un avion să zboare, este nevoie de un flux de aer sau, ceea ce este același, de o viteză față de aer.
Când aerul curge prin aripi, se generează o forță ascendentă, numită ridicare., că dacă este suficient compensează greutatea avionului.
Așa cum navele sunt proiectate să plutească, avioanele sunt proiectate să zboare - care este captura ta? (Foto: Renato Serra Fonseca)
Nu este magie!
Câtă capacitate are aerul în mișcare?
Cumva capacitatea aerului tinde să fie subestimată. Este adevărat că, dacă aruncăm o piatră pe pământ, se pare că există un gol, nimic nu oprește piatra. La fel se întâmplă dacă ridicăm mâna întinzând brațul și lăsându-l să cadă. Se pare că aerul nu este pe punctul de a preveni căderea obiectelor la pământ. Dar am văzut cu toții cât de greu este să mergi când e destul de vânt, am văzut imagini cu efectele devastatoare ale tornadelor care pot ridica mașini, camioane sau chiar case și, ocazional, ne-am scos mâna din geamul mașinii să „joace” pentru a-l menține în aer datorită vitezei vehiculului.
Cum generează aripile ridicarea?
Continuând cu exemplul anterior, se poate vedea cum ne este mai ușor să ne menținem mâna suspendată în aer cu cât viteza vehiculului este mai mare. Același lucru se întâmplă cu aripile unui avion: cu cât viteza avionului este mai mare față de aer, cu atât este mai mare forța de ridicare. Din acest motiv, pentru a decola, avioanele au nevoie de o pistă unde să poată accelera la o anumită viteză.
De ce zboară avioanele? Din același motiv pentru care mâna rămâne în aer: fluxul de aer. (Foto: TijanaM/shutterstock
De asemenea, putem verifica cum, variind înclinația mâinii noastre, putem acționa asupra forței care o ridică. Același lucru este valabil și pentru aripile aeronavei, iar această înclinație este cunoscută sub numele de unghiul de atac. Pentru a varia unghiul de atac, întregul avion este rotit, ridicând sau coborând nasul, datorită suprafețelor de control situate pe coadă: așa se face la decolare când se atinge viteza de „rotație”.
Ascensiunea nu este complicată. Lucrul dificil este să-l realizăm eficient, ceea ce permite ridicarea unor greutăți considerabile fără a genera o rezistență prea mare care ne încetinește. Mâinile noastre nu sunt forma ideală. cu toate acestea, aripile avioanelor au un design foarte studiat pentru a obține o eficiență mare. O caracteristică foarte importantă în proiectarea aripilor este forma așa-numitului profil de aripă, care constă dintr-o secțiune transversală a aripii văzută din lateral. Profilul aripii nu este ceva fix, va depinde de caracteristicile avionului și în funcție de utilizarea pe care i-o va da (acrobație, transport de călători, luptă, recreere etc.), dar există de obicei o caracteristică comună: partea din față (muchia anterioară) rotunjită și partea opusă (marginea din spate) mai ascuțită.
Pentru a înțelege mai bine ce se întâmplă pe aripa unui avion, cel mai bun lucru pe care îl putem face este să ne schimbăm sistemul de referință și să ne imaginăm un profil de aripă fix și un curent de aer care se deplasează de la stânga la dreapta care îl afectează (la sfârșitul zilei). afară, important este vântul relativ). Aceasta este ceea ce se face în tunele de vânt și, adăugând puțin fum în diferite puncte, putem aprecia următoarele:
Debitul de aer este împărțit luând două căi, una care trece deasupra profilului aripii și cealaltă dedesubt. Forma și înclinația profilului aripii în raport cu curentul de aer (unghiul de atac) asigură faptul că cele două căi nu sunt simetrice, particulele de aer iau trasee curbate, variază viteza și apare o distribuție aparte a presiunii. Mai exact, sub profilul aripii presiunea crește și particulele de aer sunt încetinite, iar deasupra profilului presiunea scade și particulele accelerează. Această diferență de presiune între cele două părți, mai multă presiune sub și mai mică presiune deasupra, creează un dezechilibru care dă naștere unei forțe ascendente pe care o numim ridicare.
(a) unghi mic de atac (b) unghi mare de atac (Foto: Cum funcționează aripile/Holger Babinsky)
Profilul aripii
(Foto: Bombardier)
Uhm, nu există o modalitate și mai ușoară de a înțelege de ce zboară avioanele?
Pentru a genera ridicarea trebuie să deviați aerul în jos. Este o explicație diferită, dar legată de cea anterioară.
Când avionul zboară, aripile împing aerul din jurul lor în jos. Dacă aripile împing aerul în jos (acțiune), conform celei de-a treia legi a lui Newton (cu fiecare acțiune are loc o reacție egală și opusă), aerul, la rândul său, trebuie să împingă aripile în sus (reacție). Și cum reușește să împingă aripile în sus? Apoi ar trebui să revenim la explicația comentată anterior: prin intermediul diferenței de presiune dintre cele două părți ale profilului aripii. Totul este legat unul de celălalt și un lucru nu ar fi posibil fără celălalt.