Iako je 2022. godina, mnogi ljudi još uvijek ne razumiju zašto avioni lete . Čovječanstvo je odavno željelo da se vine nebom i putuje brže kako bi istražilo svaki kutak naše planete. Zahvaljujući naučnim i fizikalnim istraživanjima, to je postalo moguće i danas su avioni zaista neophodni za naše živote. Nadalje, u trenutnom kontekstu, ključno je razumjeti kako određeni faktori, poput klimatskih promjena, mogu uopće utjecati na turbulencije u letu.
U ovom članku ćemo vam objasniti zašto avioni lete i kako se došlo do tog zaključka.
Zašto avioni lete
Najjednostavniji odgovor je da avioni mogu letjeti jer su dizajnirani za let. Kao što prekookeanski brod od 100.000 tona ima oblik i dizajn unutrašnjosti koji mu omogućavaju da ostane na površini , avion ima oblik koji mu omogućava da ostane u zraku. To nije ništa magično. Ono što je čudno i nevjerovatno jeste da avioni ne mogu letjeti u svom trenutnom obliku. Ključ njihovog oblika leži u njihovim krilima i njihovom dizajnu.
Nešto složeniji odgovor je da avion svoj let duguje strujanju zraka preko krila. Stoga možemo zaključiti da je za let aviona potreban protok zraka, ili ekvivalentno, brzina zraka. Također je zanimljivo primijetiti da vremenski uvjeti utječu na let, kao što se vidi u fenomenu Brocken spektra , koji se može promatrati iz aviona.
Avioni lete pod djelovanjem niza sila u horizontalnoj i vertikalnoj ravni . Da bi avion poletio, sila koju generira vertikalna osa (uzgon u aeronautičkoj terminologiji) mora biti veća od težine aviona. S druge strane, na horizontalnoj osi, zbog izduvnih gasova motora, javlja se princip akcije i reakcije, stvarajući silu prema naprijed koja savladava otpor zraka. Kada se avion penje konstantnom brzinom i dostigne svoju visinu krstarenja, to je zato što se postiže ravnoteža sila i na vertikalnoj osi (uzgon je jednak težini) i na horizontalnoj osi (uzgon je jednak težini). Potisak motora je jednak otporu koji pruža zrak.
Zašto avioni lete: osnovni principi
Magija se dešava kada dobijete uzgon. Ovdje moramo objasniti principe uzgona. U osnovi, uzgon se postiže krilima aviona. Ako ih prerežemo, dobijamo ono što se naziva aeroprofil, dio koji sadrži krilo s unutarnje strane.
Sa aerodinamičke tačke gledišta, sekcija ima veoma efikasan oblik. Ivica u koju ulazi vazduh kada avion leti je zaobljena, zadnji deo profila je oštar, a pri vrhu je i zakrivljen (aeronautičkim jezikom ovaj gornji deo se zove spoljašnji, a donji unutrašnji luk). Ova zakrivljenost profila krila znači da se, kada struja zraka naiđe na njega, dijeli na dva puta, jedan dio preko krila, a drugi prema dolje.
Postoji teorem, Bernoullijev teorem, koji je u suštini zakon o očuvanju energije, i on kaže da, da bi se to dogodilo, protok zraka iznad mora biti brži. To znači manji pritisak od zraka ispod, pa se kreće manjom brzinom i vrši veći pritisak. Razlika pritiska između gornjeg i donjeg protoka zraka stvara uzgon. Međutim, ovaj uzgon, zasnovan na Bernoullijevom principu, ne objašnjava sve što je avionu potrebno za uspon. Da bi se objasnila visina, potrebno je koristiti drugačiji skup fizičkih principa. Više o tome kako se ove struje formiraju možete pronaći u povezanom članku o turbulenciji i ponašanju mlazne struje, što je također važno za razumijevanje leta.
Jedan od njih je treći Newtonov zakon. Zbog zakrivljenog oblika aeroprofila, zrak iznad, umjesto da prati ravnu putanju, usmjeren je prema dolje. Ovo skretanje protoka zraka uzrokovano profilom krila znači da se, zbog trećeg Newtonovog zakona (princip akcije i reakcije), stvara sila reakcije u suprotnom smjeru, iznad krila, generirajući veći uzgon. Nadalje, ovaj uzgon se povećava efektom poznatim kao Coanda efekat, koji se primjenjuje na sve viskozne tekućine. Stoga je Coanda efekat relevantan za objašnjenje kako se uzgon postiže u avionima.
Detaljno objašnjenje
Coanda efekat uzrokuje da tečnosti pronađu površine na svom putu i imaju tendenciju da se prianjaju za njih. Između profila krila i strujanja zraka formira se granični sloj kao laminarni sloj, prvi se lijepi za krilo i vuče ostale slojeve iznad njega. Efekat trećeg Njutnovog zakona je dodatno pojačan kada se strujanje vazduha pridržava profila, vazduh će strujati prema dole dok se drži profila.
Sve se ovo povećava s brzinom leta. Na početku polijetanja, avion postepeno ubrzava, tako da se uzgon povećava s brzinom. Ovo možete bolje razumjeti na primjeru. Ako ispružimo ruke kroz prozor automobila, kako se brzina povećava, primjećujemo da sila zraka teži da nam podigne ruke.
Ali ono što definitivno uzrokuje uspon aviona jeste podizanje nosa, što se naziva povećanje napadnog ugla. Napadni ugao je ugao koji formira strujanje vazduha koje udara u profil krila u odnosu na taj profil. Kada se uzgon poveća zakrivljenošću profila krila (produžavanjem njegovih površina: prednjih preklopnih krila i zakrilaca), pomiču se kormila visine na stabilizatoru repa. Ova radnja podiže nos aviona. Sa podignutim nosom, povećavamo napadni ugao. Ovo ima isti efekat kao kada pružite ruku kroz prozor automobila; ako podignete ruku u smjeru kretanja, vaša ruka se podiže. Sve ove stvari rade zajedno da podignu avion.
Kao što vidite, zahvaljujući brojnim eksperimentima i teorijama, avioni su mogli letjeti i postali dio našeg svakodnevnog života. Nadam se da uz ove informacije možete saznati više o tome zašto avioni lete.
