Почему самолеты летают?

Почему самолеты летают? Мечта о полете с древнейших времен сопровождала человека. Она нашла отражение в древнегреческом мифе о Дедале и Икаре, чертежи нескольких летательных аппаратов оставил после себя великий Леонардо да Винчи, о диковинных способах перемещения в воздушном пространстве фантазировал Сирано де Бержерак.

Помимо этого, в истории многих цивилизаций остались задокументированные сведения об удачных и не очень попытках отчаянных изобретателей оторваться от земли. Среди них достойны упоминания:

  • полеты на воздушных змеях и «небесных фонариках», первых прототипах аэростатов, в Китае еще до Средневековья,
  • прародитель дельтаплана, успешно прошедший испытание в Кордовском халифате в 9 веке,
  • первый парашют на основе набросков да Винчи в Европе начала 17-го века,
  • удачные полеты на планере и ракете в Османской империи в 17 веке.

Первый официально зафиксированный полет человека на летательном аппарате был совершен на воздушном шаре конструкции братьев Монгольфье в 1783 году. Однако, построить первую рабочую модель самолета стало возможно только в начале 20-го века, после промышленной революции, серьезно ускорившей научно-технический прогресс.

Давняя мечта человечества наконец осуществилась благодаря применению двигателя внутреннего сгорания в качестве силовой установки вместо парового двигателя, архаичного и не обеспечивавшего необходимой мощности.

конструкции братьев Монгольфье в 1783 году

Почему самолеты летают?

Современные самолеты – сложные высокотехнологичные летательные аппараты с большой массой или, как принято говорить, с массой больше массы воздуха. При этом им, кажется, легко удается презреть закон всемирного тяготения и оторваться от земли. Это достигается благодаря законам аэродинамики и двум важнейшим конструктивным элементам самолета:

Наличие силовой установки отличает самолет от планера, а статичность крыла – от вертолета.

Крыло самолета – поверхность со сложной, обусловленной требованиями аэродинамики форой, основное назначение которой заключается в создании подъемной аэродинамической силы, необходимой для отрыва от земли и дальнейшего полета. Подъемная сила возникает при разгоне воздушного судна за счет того, что находящееся под острым углом к встречным воздушным массам крыло создает разницу давлений.

Происходит это из-за выпуклой сверху формы крыла: проходящий над ней поток воздуха обладает меньшим давлением, чем обтекающий снизу поток. Кстати, вопреки распространенному заблуждению, крыло у самолета всего одно. Фюзеляж просто делит его на две консоли: правую и левую.

Силовая установка (двигатель) – энергетический комплекс, отвечающий за создание тяги, которая, преодолевая сопротивление воздушных масс, обеспечивает самолету поступательное движение. Другими словами, именно силовая установка при взлете разгоняет воздушное судно до скорости, при которой крыло самолета начнет создавать подъемную силу, и поддерживает необходимую тягу при движении в воздушном пространстве.  Существует три группы авиадвигателей, в зависимости от способа создания тяги:

  • винтовые;
  • реактивные;
  • смешанного типа или комбинированные.

Таким образом, совместная работа крыла и силовой установки самолета позволяет ему взлетать и перемещаться в воздушном пространстве. Конечно, двух указанных конструктивных элементов воздушного судна недостаточно для безопасного полёта. Конструкция самолета объединяет в себе множество систем, служащих этой цели.

Конструкция самолета

Почему самолеты летают на высоте 10000 метров?

Согласно бытующему мнению, самолеты летают на высоте примерно в 10 км. Это не совсем так, для каждого полета существует своя оптимальная высота, которая зависит от типа самолета и его характеристик, удельного веса воздушного судна и метеоусловий в текущий момент.

Зачастую ее выбор осуществляется даже не экипажем корабля, а диспетчерской службой на земле. Кроме того, нужно отметить, что в гражданском воздухоплавании используется правило «четности-нечетности»: движущиеся на запад, северо-запад и юго-запад лайнеры придерживаются четной высоты кратной тысячам метров (10 тысяч метров), а направляющиеся в другие стороны – нечетной (9 или 11 тысяч метров).

Первый самолет братьев Райт поднимался в воздух всего на 3 метра, современные самые легкие самолеты совершают полет на высоте до 2 километров, а для истребителей последнего поколения оптимальная высота – примерно 20 тысяч метров.

Однако, для большинства пассажирских лайнеров идеальная высота полета находится между 9 и 12 тысячами метров над поверхностью, то есть действительно можно говорить о 10 километрах, как средней высоте полета в гражданской авиации. Такой выбор обусловлен несколькими причинами:

  • банальная экономия – на большей высоте меньшая плотность воздуха, меньшее встречное сопротивление, а значит меньше и расход топлива;
  • на этой высоте воздушное судно меньше зависит от атмосферных явлений;
  • температура на 10 тысячах метров – около -50 градусов по Цельсию — хорошо подходит для охлаждения реактивных двигателей лайнеров;
  • большая высота обеспечивает больше времени на принятия решений экипажем, а также выполнение манёвров и планирование в случае возникновения чрезвычайной ситуации на борту;
  • на таких высотах отсутствует вероятность столкновения со стаями птиц, которое может привести к внештатной ситуации.

У каждого самолета существует крайнее значение высоты, при котором давление воздуха способно создавать подъемную силу. Выше 12 тысяч метров воздух становится слишком разреженным для пассажирского лайнера со средними характеристиками. Мощность двигателя падает, а объем расхода топлива резко увеличивается, а самолет начинает «заваливаться».

Почему самолеты не летают через полюса?

На самом деле, кроссполярные пассажирские рейсы, хоть их количество и невелико, на данный момент регулярно осуществляются. По крайней мере, воздушные трассы через Северный Полюс были открыты в 2001 году, и на данный момент их успешно используют авиаперевозчики США, Канады, Китая, Кореи, Сингапура, Таиланда и ОАЭ. Однако, есть два момента, осложняющих развитие подобных маршрутов:

  • сложности с радиолокационной поддержкой диспетчерской службой на всем протяжении маршрута;
  • недостаточное техническое оснащение и плохое аэронавигационное обслуживание в Сибирской части Евразийского континента.

Возможно, дальнейший технический прогресс и выполнение масштабных проектов по строительству аэронавигационных станций в местах прохождения маршрутов сделают полеты через Северный Полюс более распространенным явлением.

Экономический смысл в этом есть: подсчитано, что кроссполярные перелеты позволят исключить пересадки и на 25% сократить полетное время на маршрутах, соединяющих Северную Америку и Азию. Южный Полюс в свою очередь удален от основных воздушных магистралей, и рациональных причин на прохождение регулярных рейсов вблизи него нет.

Почему самолеты не летают через Индийский океан?

Действительно, если открыть любую карту полетов, можно обнаружить, что маршрут воздушных судов, следующих над водами Индийского океана, всегда выстраивается вдоль суши, даже если такой путь кажется более длинным.

После нескольких авиапроисшествий последних лет, стало набирать популярность мистическое околонаучное объяснение катастроф и исчезновений летательных аппаратов в этом географическом регионе. Причем особенности карты полетов воздушных судов сторонники этой теории приводят, как доказательство своей правоты. Конечно, истинный ответ далек от мистики.

Современные пассажирские самолеты летают в соответствии с нормами ETOPS – сводом требований к полетам двухмоторных воздушных судов над местностью без ориентиров. Эти нормы были разработаны Международной организацией гражданской авиации.

Согласно ETOPS, маршруты составляются так, чтобы воздушное судно всегда находилось в пределах установленного максимального времени полета до ближайшего аэропорта, куда можно было бы дотянуть в случае отказа одного их двигателей.

В настоящее время максимальный интервал по этим нормам составляет 180 минут, в зависимости от конструкции самолеты также сертифицируют на 60 и 120 минут предельного удаления от ближайшего аэродрома. Вот почему через безлюдные просторы Индийского Океана почти не проходят маршруты гражданской авиации.

Почему самолеты летают низко?

Если исключить очевидные набор высоты и заход на посадку, в повседневной жизни мы чаще наблюдаем на небольшой высоте самолеты военно-воздушных сил, МЧС или летательные аппараты сельскохозяйственного назначения. При этом есть причина, по которой пассажирские лайнеры могут в течении долгого времени совершать полет сравнительно низко. Она как правило связана с необходимостью незапланированной посадки.

В авиации существует такой параметр, как максимальная посадочная масса, которую выдерживает шасси при посадке. Обычно топливо в самолет заливается на прохождение расстояния по маршруту с навигационным запасом. В случае необходимости посадки самолета раньше запланированного, когда топлива на борту еще много и максимальная посадочная масса выше допустимого значения, излишки топлива «сжигают» полетом на низких высотах. Если этого не сделать, шасси просто не выдержит посадки.

Отправить ответ

avatar