Поворачивают самолеты. Школьная энциклопедия. Объяснение с физической точки зрения довольно простое, но тяжелее это исполнить на практике

Расскажите простым и доступным языком: Как летают самолеты? и получил лучший ответ

Ответ от Ётранник***[гуру]
Как вообще летает самолет?
В простейшем случае ситуацию можно представить себе так: двигатель самолета, снабженный пропеллером, тянет самолет вперед. На крыло набегает поток встречного воздуха, обтекая крыло. И именно в форме крыла заключен секрет той силы, которая поднимает самолет в воздух.
Если мы посмотрим на крыло самолета в разрезе, то увидим, что верхняя его часть более выпуклая, чем нижняя. Нижняя - практически плоская. Значит, потоку воздуха, огибающему верхнюю часть крыла, понадобится пройти намного больший путь, чем потоку, который проходит снизу крыла. Причем за одно и то же время. Понятно, что скорость потока, обтекающего крыло сверху, больше, чем скорость потока, обтекающего крыло снизу.
Из школьного курса физики нам знаком закон Бернулли, который говорит о том, что чем больше скорость потока, тем меньше давление, которое этот поток оказывает на окружающее. Стало быть, возникает ситуация, при которой сверху крыла давление ниже, чем снизу. Низкое давление сверху втягивает крыло на себя, а более высокое снизу подталкивает его вверх. Крыло поднимается. И если подъемная сила превышает вес самолета, то и сам самолет зависает в воздухе. Самолету перед взлетом надо разбежаться по взлетной полосе и достичь взлетной скорости.
Чем больше скорость самолета, тем больше подъемная сила крыла. Поэтому самолет может взлететь, только если скорость его превышает критическую взлетную скорость. Эта скорость не постоянна, а зависит от массы самого самолета, залитого топлива и количества загруженных в него пассажиров с чемоданами. Чем больше масса самолета, тем большую скорость при разбеге надо развить, прежде чем самолет пойдет вверх.
На практике самолет поднимается не горизонтально. Для того чтобы быстро набрать высоту и не зацепить стоящие вокруг аэродрома деревья и дома, надо опустить хвост, поднять нос и подниматься в небо под большим углом. Для того чтобы управлять углом подъема самолета, в хвосте самолета сделано горизонтальное оперение, снабженное рулями высоты. Руль высоты представляет собой небольшую площадку в задней части хвостового оперения, которая может отклоняться вверх или вниз, подчиняясь движениям штурвала пилота. Когда руль высоты отклоняется вверх, подъемная сила хвостового оперения уменьшается, хвост опускается вниз, а нос, наоборот, задирается вверх.
Когда самолет задирает нос, он как бы взбирается на воздушную горку, скользя по подъему крыльями. Взбираться в горку тяжелее, чем лететь по горизонтали. Поэтому скорость падает, и может оказаться недостаточной для полета. Чтобы скомпенсировать потерю скорости, надо увеличить мощность двигателя, сделать так, чтобы пропеллер крутился быстрее и сильнее тянул самолет вперед.
А вот когда рули высоты отклонены вниз, подъемная сила хвоста увеличивается, нос самолета опускается вниз и самолет начинает скользить "с горки", быстро наращивая скорость. Тут уже надо уменьшать мощность двигателя.
Пилот управляет положением руля высоты с помощью штурвала. Чтобы поднять нос самолета, тянем ручку штурвала на себя. Чтобы опустить нос, толкаем штурвал от себя. В случае джойстика соответственно наклоняем джойстик на себя или от себя.
На вертикальном оперении хвоста имеется руль направления. Отклоняя его вправо или влево, можно соответственно поворачивать самолет в горизонтальной плоскости. Пилот управляет рулями направления с помощью педалей. Педали также притормаживают колеса. Правая педаль притормаживает правое колесо, левая - левое. Это помогает круче повернуть при рулении на земле. Одновременное нажатие на обе педали тормозит самолет. Например, после посадки.
Механизация крыла еще сложнее. Если мы покачаем штурвал или джойстик в стороны, то легко заметить, как на задней части крыла отклоняются элероны. Причем элероны отклоняются по-разному. Если повернуть штурвал вправо, то на правом крыле элерон отклонится вверх, уменьшая

Ответ от Alexei [активный]
Полет самолета - это результат действия подъемной силы, которая возникает при движении потоков воздуха навстречу крылу. Оно повернуто под точно рассчитанным углом и имеет аэродинамическую форму, благодаря которой при определенной скорости начинает стремиться вверх, как говорят летчики - “становится на воздух”.
Разгоняют самолет и поддерживают его скорость двигатели. Реактивные толкают самолет вперед за счет сгорания керосина и потока газов, вырывающихся из сопла с большой силой. Винтовые двигатели “тянут” самолет за собой.
Крыло, поставленное под острым углом к направлению воздушного потока, создает различное давление: над железной пластиной оно будет меньше, а снизу изделия – больше. Именно разность давлений приводит к возникновению аэродинамической силы, способствующей набору высоты.
Источник: ссылка


Ответ от ИНОПЛАНЕТЯНИН [гуру]
эфект бернули - при движении самалета он крыльями рассекает атмосферу этой планеты на пару ламинарных потоков, один из которых (нижний) плотнее, он и выталкивает аппарат вверх


Ответ от В и х р ь [гуру]
Здравствуйте!
Есть такое понятие - аэродинамическая подъёмная сила (см. рис.) , которая возникает при движении любого объекта в воздухе, если этот объект имеет форму, способствующую этому (крыло, фюзеляж...) - это "подсмотрено" человеком у природы по полёту птиц. При этом под крылом давление и плотность воздуха возрастают, а над крылом - падают, что и создаёт подъёмную силу, направленную вверх. Соответственно, чем больше скорость движения объекта (в данном случае самолёта) тем подъёмная сила становится больше, и когда при достаточной скорости движения воздухе подъёмная сила становится больше веса, то самолёт идёт вверх, т. е. "взлетает", а если меньше, то самолёт "снижается", при равновесии - полёт идёт по горизонтали. Таким образом, полёт самолёта, его движение, происходит за счёт силы двигателя, который и толкает самолёт вперёд, что и создаёт воздушную скорость самолёта. У планера такой силой, толкающей его вперёд, является вес самого планера, который приводит к "скольжению" планера вдоль воздушного потока вниз, и при отсутствии восходящих потоков (которые и "ищут" планеристы) планер неумолимо снижается. Процесс взлёта современного самолёта делится на определённые этапы. Сначала, в стартовой позиции, стоя на тормозах, всем двигателям дают разгон до полной тяги. Когда она достигнута, тормоза отпускают и самолёт начинает "разбег" по ВПП (взлётно-посадочная полоса). Когда скорость достигла такой, что ещё не поздно остановиться до конца ВПП, то это момент "принятия решения" (да-нет) и если соответствующее решение принято, либо взлёт (разгон) продолжается, либо начинается торможение на ВПП. Если разгон продолжается, то при достижении воздушной скорости, при которой аэродинамическая подъёмная сила начинает превышать собственный вес самолёта, происходит отрыв самолёта от ВПП и он уже "летит", начиная набирать высоту. Всего Вам доброго и смело летайте самолётами, поскольку когда едешь по дороге в автомобиле, вероятность погибнуть примерно в 100 раз больше, чем когда летите самолётом! Поэтому у выезда на автостраду с одной из американских авиабаз, где испытываются новейшие виды сверхзвуковых самолётов, многие годы стоит плакат: "Пилот! Внимание! Опасность! - Впереди автострада! ".
Всего Вам доброго.


Ответ от Волна [гуру]
скорость потока НАД крылом ниже чем ПОД крылом (ну профиль крыла такой) и получается что сверху давление воздуха меньше чем под крылом (закон Бернулли) . Это давление направлено вверх, его называют подьемной силой.
Что бы создать поток над крылом самолет разбегается на этот самый поток. А вертолет этими самыми крыльями крутит над собой - тоже создает поток. Вот.


Ответ от ScrAll [гуру]
Разрушение верхней поверхности крыла приводит к худшим последствиям.. .
Нижняя поверхность влияет в гораздо меньшей степени.
Вывод - крыло работает как присоска, вернее воздух над крылом.
Посмотрите военные самолеты - все вешают под крыло, и ничего над...


Ответ от Ёослан на планету Земля [гуру]
Молодец Stas Sokolov....
Только не написал, где Стоп-Кран находится....)))

При создании самолета, инженерам пришлось решать сложную задачу управления крылатой машиной. Ведь самолет движется не только в горизонтальной плоскости. У автомобиля и корабля есть лишь один руль, позволяющий поворачивать налево или вправо. Самолету же нужен дополнительный руль для маневров в вертикальной плоскости – вниз и вверх.

В итоге, самолет оснастили двумя рулями – рулем направления и рулем высоты (глубины).
Для управления самолетом в горизонтальной плоскости пользуются рулем направления. Его устройство напоминает руль обыкновенного судна. Руль соединяется двумя тросами с элероном хвостовой части фюзеляжа. При повороте элерона вправо – самолет, за счет воздушного потока поворачивает вправо. Все предельно просто.

Руль высоты позволяет наклонять самолет вниз и вверх относительно поперечной оси фюзеляжа. За счет опускания элеронов на плоскостях самолета, воздушный поток устремляет машину вниз или вверх. Ручка руля высоты находится напротив сидения пилота. Когда пилот «берет на себя» штурвал, элероны поднимаются вверх, воздушные массы устремляются вверх и давят на заднюю часть крыла. Хвостовая часть самолета опускается, и самолет взмывает вверх.

Когда пилот опускает штурвал, «дает от себя», элероны высоты опускаются вниз и самолет устремляется вниз. Действие воздуха на плоскость происходит снизу крыла по тому же принципу, как при подъеме элеронов. Самолет теряет высоту за счет поднятия хвоста фюзеляжа.

При наклоне руля высоты в сторону, самолет кренится соответственно. Это происходит благодаря шарнирной системе руля высоты. Крен самолета происходит в результате попеременного опускания или поднятия элеронов. Этот принцип используют для балансировки самолета в горизонтальной оси плоскостей.

За счет одновременного использования рулей высоты и направления, самолет может одновременно менять высоту и направление полета. Рулем высоты пилот управляет правой рукой. Очень редко, когда нужно приложить усилие на вираже, пилот берется за штурвал обеими руками. В современных самолетах, за счет гидравлики, нужно совсем малое усилие на руль высоты.

Левая рука пилота управляет рычажками, регулирующими работу двигателя. Все остальные приборы и приспособления, которые обеспечивают стабильность полета, управляются левой рукой летчика.

Принцип действия рулей и элеронов достаточно прост. Этот принцип не изменился с развитием самолетостроения. Разница заключается лишь в инженерных решениях компоновки системы управления, которая соответствовала бы задачам проектируемой модели. В современных самолетах, для изготовления элеронов используют металлические облегченные каркасы, обшитые листами дюралюминия. Так же, широко используют гидравлические и электрические приводы для обеспечения оптимальных режимов эксплуатации самолета.

У многих мужчин уже в тридцатилетнем возрасте начинают выпадать волосы. Вы можете попробовать средство миноксидил от облысения, которое можно приобрести через интернет на сайте minoxid.ru.

У некоторых исследователей появлялись безумные идеи – они хотели полететь, но почему же результат оказался таким плачевным? Давно проводились попытки приделать к себе крылья, и, махая ими, взлететь в небо как пернатые. Оказалось, что силы человека недостаточно для поднятия себя на машущих крыльях.

Первыми народными умельцами были естествоиспытатели из Китая. Сведения о них записаны в «Цань-хань-шу» в первом веке нашей эры. Дальше история пестрит случаями подобного рода, которые происходили и в Европе, и в Азии, и в России.

Первое научное обоснование процессу полета дал Леонардо да Винчи в 1505 году. Он заметил, что птицам не обязательно махать , они могут держаться на неподвижном воздухе. Из этого ученый сделал вывод, что полет возможен, когда крылья движутся относительно воздуха, т.е. когда машут крыльями при отсутствии ветра или когда при неподвижных крыльях.

Почему же самолет летит?

Удерживать в воздухе помогает подъемная сила, которая действует только на больших скоростях. Особая контракция крыла позволяет создавать подъемную силу. Воздух, который движется над и под крылом, претерпевает изменения. Над крылом он разреженный, а под крылом – . Создаются два воздушных потока, направленные вертикально. Нижний поток приподнимает крылья, т.е. самолет, а верхний подталкивает вверх. Таким образом, получается, что на больших скоростях воздух под летательным аппаратом становится твердым.

Так реализуется вертикальное движение, но что заставляет самолет двигаться горизонтально? – Двигатели! Пропеллеры как бы просверливают путь в воздушном пространстве, преодолевая сопротивление воздуха.

Таким образом, подъемная сила преодолевает силу притяжения, а тяговая – силу торможения, и самолет летит.

Физические явления, лежащие в основе управления полетом

В самолете все держится на равновесии подъемной силы и силы земного притяжения. Самолет летит прямо. Увеличение скорости полета увеличит подъемную силу, самолет станет подниматься. Чтобы нивелировать этот эффект, пилот обязан опустить нос самолета.

Уменьшение скорости окажет прямо противоположный эффект, и пилоту потребуется поднять нос самолета. Если этого не сделать, произойдет крушение. В связи с указанными выше особенностями существует риск разбиться, когда самолет теряет высоту. Если это происходит близко к поверхности земли, риск почти 100%. Если это происходит высоко над землей, пилот успеет увеличить скорость и набрать высоту.

Каждый полет начинается с того момента, когда запущен двигатель, и заканчивается, когда двигатель самолета выключен на земле. Таким образом, руление (Exercise 4 согласно канадскому КУЛПу) является таким же элементом полета, как и набор высоты или посадка. И, надо сказать, элементом вовсе не простым, как кажется на первый взгляд. Что же в нем такого сложного? Сложного, в принципе, ничего. При условии, что вы избавились от стереотипа автолюбителя. Вот это и есть самое сложное! :)

Итак, рассмотрим, каким образом самолеты малой авиации управляются на земле. По большому счету, вариантов тут только два. Первый из них - это управляемая «нога» шасси, приводимая в действие педалями руля направления. Сама плоскость руля оказывает лишь незначительное аэродинамическое влияние на направление движения, потому что набегающий поток еще слишком слаб или отсутствует вовсе. Тем не менее, хвост самолета при рулении продолжает «вилять», когда летчик орудует педалями. Кроме того, обдув руля направления воздушным винтом все-таки оказывает некоторое coдействие в направлении поворота.

Основной же поворачивающий момент создает носовая (или управляемая хвостовая) стойка. Таким сделано управление на всех популярных Цесснах (150, 152, 172, 182) и на многих других самолетах.

Нужно отметить, что при полной разгрузке носовой стойки этих самолетов (что обычно происходит при взлете) управление ногой прекращается автоматически, и педали с этого момента влияют только на руль направления, который к этому моменту уже достаточно эффективен аэродинамически.

Вторая схема управления самолетом на земле является более простой и, вероятно, дешевой, однако требует большей квалификации пилота. Это так называемая «самоориентирующаяся носовая стойка», которая сама собой, как свободные колеса тележки в супермаркете, поворачивается вслед за поворачивающим самолетом. Но что же заставляет самолет поворачивать? В основном, применение раздельного торможения. Зажав тормоз только одного колеса и добавив тяги двигателю, можно заставить самолет вращаться вокруг неподвижного колеса. Звучит очень просто, да? Вы еще вспомните об этой простоте, когда будете рулить в ограниченном пространстве между припаркованными самолетами, пытаясь удерживать самолет на желтой осевой линии.

На российских Як-18T и Як-52 ситуация осложняется еще и тем, что тормоза расположены не на концах педалей руля направления, а на рулевой колонке. Когда педали стоят в нейтральном положении, тормоз действует на оба колеса. Однако если вы нажмете только на одну из педалей, специальный перепускающий клапан отправит большее давление к тормозу колеса со стороны этой педали, и самолет начет поворачивать в желаемую сторону. Проблема только в том, что из-за самоориентирующейся стойки этот поворот не прекратится сам собой, даже когда вы отпустите тормоз на штурвале. Вам придется остановить поворот интенсивным противоположным движением педалей с одновременным повторным нажатием на тормозную гашетку. Поверьте, это очень сложный навык. Инструкторы шутят, что рулить этими самолетами сложнее, чем летать на них. Это не совсем правда, но «в каждой шутке есть доля шутки». Если противоположное движение педалями сделано слишком поздно, самолет не прекратит поворот вовремя и вы обязательно уйдете с оси. Соответственно, нужно выработать навык некоторого предвидения, чтобы применять своевременные коррекции. Рулить нужно всегда с небольшой скоростью, чтобы в случае ошибки или скользкого покрытия иметь возможность полностью остановить самолет, а затем медленно, почти вращаясь на месте и удерживая самолет противоположной «ногой», использовать значительную тягу двигателя и вернуть самолет на ось рулежной дорожки.

Настало время вспомнить об упомянутом выше «стереотипе автолюбителя», с которым вам предстоит бороться. В основном, он заключается в том, что самолет на земле рулится НОГАМИ, и крутить штурвал влево-вправо бесполезно. Возможно, вы даже будете шокированы «потерей управления», когда повернете штурвал до упора, пытаясь остановить поворот, но это совершенно не окажет никакого влияния на самолет. Что неудивительно. Рулите ногами! Да, кстати, если вы плавали когда-нибудь на байдарке, то у вас уже есть подходящий навык: байдарка очень близка к самолету на самом деле. Каркасная конструкция из дюраля и управление педалями.

Кроме этого, при рулении на самолете с самоориентирующейся стойкой вас неприятно удивит отсутствие жесткой связи «руля» с «дорогой». Самолет как бы болтается, как хочет, то влево, то вправо, а вы его ловите, бешено и несуразно суча ногами. Ничего, со временем ваши движения станут экономными и достаточными для удержания его «в разумных пределах отклонения» от осевой. Обычно освоение этого навыка занимает не менее 10 вылетов (когда вы будете выруливать на старт и заруливать обратно). Будьте готовы и к тому, что этот навык деградирует в случае больших перерывов в полетах точно так же, как и другие летные навыки.

Есть несколько важных моментов, которые необходимо особо учитывать при рулении.

О первом из них я уже упоминал, это скорость. Общеизвестное правило гласит, что «рулить надо со скоростью не большей, чем скорость быстро идущего человека». Это обеспечивает возможность быстрой остановки в случае каких-либо неожиданностей: схода с осевой, возникновения препятствия, неожиданного скольжения на голом льду в повороте или под воздействием порыва ветра и т.д. Подумайте также и о возможных повреждениях, которые может нанести рулящий самолет другому самолету в случае вашей ошибки. Чем меньше скорость столкновения, тем меньше ущерб.

Для контроля скорости у нас есть тяга и тормоза. И тем, и другим нужно пользоваться в достаточной степени, своевременно, но осторожно. Чтобы стронуть самолет с места (особенно в горку, особенно на грунте или снегу) нужно существенно больше тяги. Но бездумно совать взлетный режим «неподвижному» самолету - не лучшее решение. Если он не двигается, возможно, что он привязан, не снят со стояночного тормоза или вы не убрали колодки из-под колес.

Как только самолет покатился, тягу надо сразу прибрать. Часто для прямолинейного движения бывает достаточно малого газа. При этом в поворотах иногда приходится немного увеличивать режим, особенно если для руления используются тормоза. А вот остановки и крутые повороты надо предвидеть заранее и заблаговременно ставить малый газ. Иначе придется активно и часто пользоваться тормозами. Горячие тормоза утрачивают эффективность, и вам это совсем не понравится в случае прерванного взлета. Кроме этого, зимой на нагретые тормозные механизмы иногда попадает снег и быстро тает. По мере остывания вода опять превращается в лед и намертво блокирует тормоза у стоящего самолета. Причем часто только один из тормозов, поэтому, начав руление для следующего вылета, можно исполнить весьма опасный «циркуль» прямо на месте стоянки.

Во время руления ни в коем случае нельзя «бороться тормозами с двигателем» — это грубая ошибка. Перед началом движения поставьте пятки на пол и полностью отпустите тормоза. Если вы хотите снизить скорость или остановиться, то установите малый газ и обожмите тормоза.

Использование тормоза (одного из колес!) совместно с тягой двигателя допустимо лишь при выполнении поворотов малого радиуса. Если поворот очень крутой, то нажатие на педаль/рычаг нужно периодически ослаблять, что дает возможность подторможенному колесу немного проворачиваться. Так существенно снижается износ резины и уменьшаются опасные крутящие нагрузки на стойку шасси. Разворотов «вокруг колеса», например, в конце ВПП, следует вообще избегать. В таком случае надо использовать всю ширину полосы для увеличения радиуса разворота: начать разворот от самого ее края и закончить по другую сторону от осевой. Затем, естественно, придется «протянуть» несколько метров, чтобы выровнять самолет по курсу взлета.

Второе, что необходимо взять за правило - это руление строго по желтой осевой линии. Желтая линия нарисована на асфальте для того, чтобы обеспечить максимальное расстояние между вашими крыльями и препятствиями. Боритесь с желанием «срезать угол» как на парковке супермаркета.

Третий момент опять касается стереотипа автомобилиста, который может сослужить вам очень дурную службу. Необходимо осознать, что вы не едете в кабине самолета, как лягушонка в коробчонке. Вы – большая птица! Вспомните про крылья. Это ВАШИ крылья, они большие, хрупкие, и вы не хотите ими ничего зацепить. Привыкните, что ваши габариты совершенно не ограничиваются кабиной. Вы значительно больше! По крайней мере, шире. Крутите головой, радуйтесь, что вы не в кабине лайнера, откуда крылья видны только если высунуться в форточку и посмотреть назад.

Выполняя развороты в ограниченном пространстве, помимо крыльев необходимо помнить и про хвост. Он описывает широкую дугу позади вас, и есть все шансы «достать» им до крыла припаркованного рядом самолета. Если не уверены в безопасности разворота, то лучше выключить двигатель и закатить самолет на стоянку вручную. Так дешевле будет.

Ну и четвертый момент , на который в первое время вам будет очень трудно обращать внимание, но тем не менее придется, так как это неотъемлемая часть летного экзамена. Этот важный момент (довольно традиционный для авиации) - учет ветра. Но его техника специфична, поскольку в данном случае выполняется на земле.

Перед началом руления вы должны получить от диспетчера или АТИС направление ветра (в крайнем случае, взглянуть на «колдун» аэродрома). Далее в процессе руления нужно всегда устанавливать элероны и руль высоты (читай «крутить и шевелить штурвал») в такое положение, чтобы снизить влияние ветра на самолет. Ветер, как известно, даже на земле стремится развернуть и даже перевернуть самолет. Особенно это опасно, когда он дует сбоку, одновременно воздействуя как на руль направления и фюзеляж (имеющие довольно значительную площадь и создающие эффект флюгера), так и на крылья, создавая на одном из них большую подъемную силу, чем на другом. Полностью устранить эти эффекты невозможно, но нужно стараться уменьшить их влияние. Для этого, в зависимости от того, с какой стороны дует ветер, надо устанавливать штурвал в следующие положения:

  1. Если ветер дует спереди, то нужно брать штурвал на себя и до упора поворачивать в сторону ветра. Это облегчит руление на самолете с самоориентирующейся стойкой и снизит подъемную силу на наветренном крыле.
  2. Если ветер дует сзади, то штурвал нужно поставить в положение «от ветра», то есть полностью отдать от себя и до упора повернуть в сторону противоположную той, откуда дует ветер. Скажем, если ветер справа-сзади, то штурвал нужно повернуть влево и отдать вперед.

Эта иллюстрация, характерная для POH Cessna 150/172, демонстрирует правильное положение рулей для коррекции ветра при рулении. Обратите внимание, что элероны всегда ставятся в крайнее положение (для получения максимального эффекта), а руль высоты - нет, поскольку если ветер спереди, то брать на себя штурвал целесообразно только для разгрузки самоориентирующейся стойки. Управляемую стойку достаточно лишь слегка разгрузить, то есть выбрать штурвал лишь немного, или вообще оставить в нейтральном положении. Но если ветер сзади, то руль высоты тоже ставится в крайнее положение (штурвал полностью от себя).

  • Сергей Савенков

    какой то “куцый” обзор… как будто спешили куда то