Давным-давно люди и представить себе и не могли возможность перемещения человека не по земле и воде, а по воздуху с помощью огромных железных птиц. Но открытие братьев Райт перевернуло само понимание мира и позволило доказать, что человек способен и должен стремиться туда, куда он не может попасть из-за своих слабостей.
Начнём с того, что развеем миф, в который люди часто верят, и попробуем добраться до истины истин.
Воздух в любом случае может пройти над крылом или под ним, третьего не дано. Каким бы крыло не было, воздух "сталкивается" с его нижней частью и "отталкивается" от него вниз. Таким образом потоки "нижнего" воздуха отталкивают только подходящие частички воздуха снизу, а воздух сверху крыла "вталкивает" в образовавшееся пустое пространство воздух.
Это всё выглядит очень запутанно и непонятно, но постарайтесь вчитаться и вникнуть в суть. Под крылом оказывается воздух, а над ним остаётся пустое пространство. Это даёт разность давлений! Причём давление снизу самолёта больше давления выше самолёта, что и выталкивает его вверх. Такая ситуация весьма идеальна, но происходит постоянно. Требованием остаётся лишь подбирать угол атаки или угол, при котором потоки воздуха взаимодействуют с крылом.
Итак, более высокое давление снизу выталкивает самолёт туда, где давление меньше, вверх. Стоит отметить, что разность давлений создаёт разность скоростей потоков воздуха над и под крылом, а не наоборот.
Для того, чтобы самолёт взлетел, ему нужно набрать достаточную скорость, поэтому посадочные трассы имеют длину в 3-4 километра. Скорость, достигаемая самолётом на этой полосе, составляет от 180 до 280 километров в час (при более низкой скорости угол атаки теряет своё значение и самолёт остаётся на земле или падает).
Самолёт поднимается на большую высоту не случайно. У поверхности Земли воздух плотнее и, следовательно, прохождение через него требует больших затрат топлива, что невыгодно с экономической точки зрения. Оптимальная высота для самолёта – это примерно 10000 метров.
В заключение, взаимодействие воздуха с крылом формирует вокруг крыла области высокого и низкого давления, которые искривляют воздух таким образом, что он начинает огибать крыло самолёта. Скорость огибания и эффективность зависят от угла атаки, у обычного крыла имеется область пониженного давления над крылом и область повышенного давления — под ним. Соответствующая разница давлений формирует подъемную силу крыла, заставляет воздух двигаться быстрее над верхней кромкой крыла и замедляет воздух под нижней. Количественно подъемную силу удобно описывать численно через эту разницу скоростей над крылом и под ним в виде характеристики, которая называется «циркуляцией» потока. В соответствии с третьим законом Ньютона действующая на крыло подъемная сила означает, что крыло отклоняет вниз часть набегающего воздушного потока — для того, чтобы самолет мог лететь, часть окружающего его воздуха должна непрерывно двигаться вниз. Подталкиваемый разностью давлений и опираясь на стремящийся вниз воздух самолёт летит.
А на этом я с вами не прощаюсь, на этом канале будут выходить ещё интересные публикации, поэтому не забудь лайкнуть эту статью и подписаться на «Почему?» Оставляйте свои комментарии с идеями, которые бы вам хотелось увидеть в следующий раз! До скорых встреч!