Як і чому літають літаки

Мрія про політ супроводжувала людину з найдавніших часів. Вона знайшла відображення в давньогрецькому міфі про Дедала та Ікара, креслення декількох літальних апаратів залишив після себе великий Леонардо да Вінчі, про дивовижні способи переміщення в повітряному просторі фантазував Сірано де Бержерак.

Крім цього, в історії багатьох цивілізацій залишилися задокументовані відомості про вдалі і не дуже спроби відчайдушних винахідників відірватися від землі. Серед них удостоєні згадки:

  • польоти на повітряних зміях і «небесних ліхтариках», перших прототипах аеростатів, в Китаї ще до Середньовіччя.
  • прабатько дельтаплана, який успішно пройшов випробування у Кордовському халіфаті в 9 столітті.
  • перший парашут на основі начерків да Вінчі в Європі початку 17-го століття.
  • вдалі польоти на планері і ракеті в Османській імперії в 17 столітті.

Перший офіційно зафіксований політ людини на літальному апараті був здійснений на повітряній кулі братів Монгольф’є в 1783 році. Однак, побудувати першу робочу модель літака стало можливо тільки на початку 20-го століття, після промислової революції, котра серйозно прискорила науково-технічний прогрес.

Давня мрія людства нарешті здійснилася завдяки застосуванню двигуна внутрішнього згоряння в якості силової установки замість парового двигуна, архаїчного і не забезпечуючого необхідної потужності.

Чому літаки літають?

Сучасні літаки – складні високотехнологічні літальні апарати з великою масою або, як прийнято говорити, з масою більшою за масу повітря.

При цьому їм легко вдається знехтувати законами всесвітнього тяжіння і відірватися від землі. Це досягається завдяки законам аеродинаміки і двом найважливішим конструктивним елементам літака:

  • силовій установці (двигуну).
  • формі крила.

Наявність силової установки відрізняє літак від планера, а статичність крила – від вертольота.

Крило літака – поверхня зі складною, обумовленою вимогами аеродинаміки форою, основне призначення якої полягає в створенні підйомної аеродинамічної сили, необхідної для відриву від землі і подальшого польоту. Підйомна сила виникає при розгоні повітряного судна за рахунок того, що знаходячись під гострим кутом до зустрічних повітряних мас крило створює різницю тисків.

Відбувається це через опуклу верхню форму крила: потік повітря, що проходить над нею має менший тиск, ніж нижній. До речі, всупереч поширеній помилці, крило у літака всього одне. Фюзеляж просто ділить його на дві консолі: праву і ліву.

Силова установка (двигун) – енергетичний комплекс, який відповідає за створення тяги, яка, долаючи опір повітряних мас, забезпечує літаку поступальний рух. Іншими словами, саме силова установка при зльоті розганяє повітряне судно до швидкості, при якій крило літака почне створювати підйомну силу, і підтримує необхідну тягу при русі в повітряному просторі. Існує три групи авіадвигунів, в залежності від способу створення тяги:

  • гвинтові.
  • реактивні.
  • змішаного типу або комбіновані.

Таким чином, спільна робота крила і силової установки літака дозволяє йому злітати і переміщатися в повітряному просторі. Звичайно, двох зазначених конструктивних елементів повітряного судна недостатньо для безпечного польоту. Конструкція літака об’єднує в собі безліч систем, що забезпечують комфортний політ.

Чому літаки літають на висоті 10000 метрів?

Згідно поширеній думці, літаки літають на висоті приблизно в 10 км. Це не зовсім так, для кожного польоту існує своя оптимальна висота, яка залежить від типу літака і його характеристик, питомої ваги повітряного судна і метеоумов в поточний момент.

Найчастіше її вибір здійснюється навіть не екіпажем корабля, а диспетчерською службою на землі. Крім того, потрібно відзначити, що в цивільному повітроплаванні використовується правило «парності-непарності»: рухомі на захід, північний захід і південний захід лайнери дотримуються парної висоти кратної тисячам метрів (10 тисяч метрів), а ті що прямують в інші сторони – непарній ( 9 або 11 тисяч метрів).

Перший літак братів Райт піднімався в повітря всього на 3 метри, сучасні найлегші літаки здійснюють політ на висоті до 2 кілометрів, а для винищувачів нового покоління оптимальна висота – приблизно 20 тисяч метрів.

Однак, для більшості пасажирських лайнерів ідеальна висота польоту знаходиться між 9 і 12 тисячами метрів над поверхнею, тобто дійсно можна говорити про 10 кілометрів, як середню висоту польоту в цивільній авіації. Такий вибір обумовлений декількома причинами:

  • банальна економія – на більшій висоті менша щільність повітря, менший зустрічний опір, а значить зменшується витрата палива.
  • на цій висоті повітряне судно менше залежить від атмосферних явищ.
  • температура на 10 тисячах метрів – близько -50 градусів за Цельсієм – добре підходить для охолодження реактивних двигунів лайнерів.
  • велика висота забезпечує більше часу на прийняття рішень екіпажем, а також виконання маневрів і планування в разі виникнення надзвичайної ситуації на борту.
  • на таких висотах відсутня ймовірність зіткнення зі зграями птахів, яке може привести до позаштатної ситуації.

У кожного літака існує крайнє значення висоти, при якому тиск повітря здатний створювати підйомну силу. Вище 12 тисяч метрів повітря стає занадто розрідженим для пасажирського лайнера з середніми характеристиками. Потужність двигуна падає, а обсяг витрат палива різко збільшується, а літак починає «завалюватися».

Чому літаки не літають через полюси?

Насправді, кросполярні пасажирські рейси, хоч їх кількість і невелика, на даний момент регулярно здійснюються. По крайній мірі, повітряні траси через Північний Полюс були відкриті в 2001 році, і на даний момент їх успішно використовують авіаперевізники США, Канади, Китаю, Кореї, Сінгапуру, Таїланду і ОАЕ. Однак, є два моменти, які ускладнюють розвиток подібних маршрутів:

  • складності з радіолокаційною підтримкою диспетчерською службою на всьому протязі маршруту.
  • недостатнє технічне оснащення і погане аеронавігаційне обслуговування в Сибірській частині Євразійського континенту.

Можливо, подальший технічний прогрес і виконання масштабних проектів з будівництва аеронавігаційних станцій в місцях проходження маршрутів зроблять польоти через Північний Полюс більш поширеним явищем.

Економічний сенс в цьому є: підраховано, що кросполярні перельоти дозволять виключити пересадки і на 25% скоротити польотний час на маршрутах, що з’єднують Північну Америку і Азію. Південний Полюс в свою чергу віддалений від основних повітряних магістралей, і раціональних причин на проходження регулярних рейсів поблизу нього немає.

Чому літаки не літають через Індійський океан?

Дійсно, якщо відкрити будь-яку карту польотів, можна виявити, що маршрут повітряних суден, що прямують над водами Індійського океану, завжди вибудовується уздовж суші, навіть якщо такий шлях здається довшим.

Після декількох авіапригод останніх років, стало набирати популярність містичне пояснення катастроф і зникнень літальних апаратів в цьому географічному регіоні. Причому особливості карт польотів повітряних суден прихильники цієї теорії приводять, як доказ своєї правоти. Проте, справжня відповідь далека від містики.

Сучасні пасажирські літаки літають відповідно до норм ETOPS – склепіння вимог до польотів двомоторних повітряних суден над місцевістю без орієнтирів. Ці норми були розроблені Міжнародною організацією цивільної авіації.

Згідно ETOPS, маршрути складаються так, щоб повітряне судно завжди знаходилося в межах встановленого максимального часу польоту до найближчого аеропорту, куди можна було б дотягти в разі відмови одного з їхніх двигунів.

В даний час максимальний інтервал по цих нормах становить 180 хвилин. В залежності від конструкції, літаки також сертифікують на 60 і 120 хвилин граничного віддалення від найближчого аеродрому. Ось чому через безлюдні простори Індійського Океану майже не проходять маршрути цивільної авіації.

Чому літаки літають низько?

Якщо виключити набір висоти і захід на посадку, в повсякденному житті ми частіше спостерігаємо на невеликій висоті літаки військово-повітряних сил, МНС або літальні апарати сільськогосподарського призначення. При цьому є причина, по якій пасажирські лайнери можуть протягом довгого часу здійснювати політ порівняно низько. Вона як правило пов’язана з необхідністю незапланованої посадки.

В авіації існує такий параметр, як максимальна посадкова маса, яку витримує шасі при посадці.

Зазвичай паливо в літак заливається на проходження відстані по маршруту з навігаційним запасом.

У разі необхідності посадки літака раніше запланованого, коли палива на борту ще багато і максимальна посадкова маса вища допустимого значення, надлишки палива «спалюють» польотом на низьких висотах. Якщо цього не зробити, шасі просто не витримає посадки.

Like this post? Please share to your friends:
Залишити відповідь

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Цей сайт використовує Akismet для зменшення спаму. Дізнайтеся, як обробляються ваші дані коментарів.