Разбор заклепок. Почему же летает самолет? " Автор: Максимилиан Борисов
Дисклаймер, сиречь, отмазка: речь в этой статье пойдет не об антигравах или каком-то еще
фантастическом принципе полета, а только лишь об аэродинамике. То есть, о машинах, широко
использующихся человечеством прямо сейчас. Когда-то я написал целый рассказ-лекцию, но
ридеры сказали, что из-за беллетристики понять техническую информацию сложно. И я решил
накарябать более, так сказать, академическую статью.
Как известно, человек рожден ползать. Но, в отличие от ужа, у него есть разум, который дал
стальные руки-крылья, а вместо сердца - турбореактивный двигатель фирмы "Дженерал
Электрик". Ну, или Люльку-турбофан, как на Су-27. Это уж кому что.
Итак, представим себе, что самолет (не имеет значения, какой), летит прямолинейно и с
постоянной скоростью. На него действуют четыре силы: сила тяжести, подъемная сила, сила
сопротивления среды и сила тяги двигателя. Все эти четыре силы уравновешены.
Ну, с силой тяжести и силой сопротивления все понятно - это природные, естественные силы,
которые на Земле действуют всегда, то две другие силы - подъемная и сила тяги, искусственные.
И если сила тяги создается двигателем, то чем же создается подъемная сила?
Ну, не буду вас томить. Как и всякий уважающий себя Капитан Очевидность, скажу сразу:
подъемная сила создается крылом. Маленькое уточнение: в России считается, что у самолета
всего одно крыло и оно состоит из двух полукрыльев. За рубежом же крыльев два - left wing и right
wing, соответственно.
Как же крыло создает подъемную силу? Для начала оно делит набегающий поток воздуха на две
части - потоки над и под крылом. Во многих источниках написано, что из-за формы (профиля)
крыла в верхней его части поток воздуха приобретает большую скорость и (по закону Бернулли)
давление становится меньше. В нижней части все наоборот - скорость потока ниже, а давление
выше. Возникает подъемная сила. А теперь пойдем гулять и возьмем с собой воздушного змея.
Мы его запустили на радость местным детишкам, поиграли, подняли настроение. И вот змей на
земле, мы его складываем и с удивлением обнаруживаем, что он плоский! У него нет никакой
формы! Но он летал! Почему?
Мы снова запускаем змея (прямо на глазах изумленных детишек) и видим, что он висит в небе под
углом к горизонту. А если представить себе, что ветер дует вдоль поверхности земли, то змей
висит и под углом к ветру, то есть, к потоку воздуха. Так вот и крыло самолета врезается в воздух
под определенным углом к потоку. И этот угол называется углом атаки. Он настолько важен, что
во многих самолетах ставится отдельный его указатель.
Есть несколько теорий подъемной силы, но суть примерно одна. Крыло делит поток воздуха на две
части. Нижний поток оно как бы спрессовывает и отбрасывает вниз, создавая повышенное
давление. Вверху же, наоборот, создается разрежение. Крыло стремится вверх. Самолет жужжит
(или свистит) и летит. Важно запомнить (и я повторю это еще раз): подъемная сила крыла
создается за счет угла атаки. Особый профиль нужен крылу только для повышения
эффективности.
Добавлю, что бывают самолеты совсем без крыла - подъемная сила создается фюзеляжем
особой формы. Правда, это, скорее, исключение. Но именно здесь реальность пересекается с
фантастикой - к примеру, челнок "Шайенн" из фильма "Чужие", при сложенных крыльях создает
подъемную силу за счет формы корпуса.
Еще я добавлю, что подъемная сила и сила сопротивления зависят от угла атаки и скорости. Чем
больше скорость и угол атаки, тем выше подъемная сила, но тем и выше сопротивление самолету.
Соответственно, если пилот снижает тягу двигателей (это называется "прибрать газ"), скорость
падает, и самолет начинает снижаться. Значит, чтобы сохранить горизонтальный полет, нужно
увеличить угол атаки. Да, именно так - в полете все параметры связаны друг с другом. И ничего
здесь не поделать, увы. Вот такая трудная работа у летчика.
На сегодня все. В одной из следующих статей я расскажу, каким образом управляется самолет.
Нам ведь нужно не просто лететь, а добраться туда, куда нужно. А пока... пока! Читайте мою
повесть о приключениях летчика Джека Риппера "Разорванное небо".