Kas yra lėktuvo aerodinamika?

Lėktuvo aerodinamika atsižvelgia į oro ir skrydžio mašinos, atsakingos už skrydžio sukūrimą ir palaikymą, sąveiką. Tokie veiksniai kaip slėgis, greitis ir svoris yra svarbūs norint suprasti aerodinaminius principus apskritai ir ypač lėktuvo aerodinamiką. Lėktuvo sparno ir aplinkinio oro sąveikos sukurtos kėlimo sąlygos yra gyvybiškai svarbios. Vilkimas ir trauka – arba pasipriešinimas ir judėjimas pirmyn – apima kitas pagrindines lėktuvo aerodinamikos sąvokas.

Aerodinamika apskritai yra susijusi su tuo, kaip tam tikros jėgos veikia objektų judėjimą oru. Taigi aerodinamika gali paveikti bet ką – nuo ​​žaislo, pavyzdžiui, aitvaro ar kamuoliuko, iki didelio transportavimo įrenginio, pavyzdžiui, lėktuvo. Judantis objektas paveiks dujinį orą, sudarantį žemės atmosferą. Šis oras savo ruožtu paveiks objektą.

Oro sudėties supratimas gali suteikti daugiau informacijos apie lėktuvo aerodinamiką. Oras laikomas fiziniu kūnu, nes turi svorį ir masę. Tačiau skirtingai nei kietieji kūnai, ore esančios molekulės yra laisvai sujungtos. Todėl oro telkinys gali lengvai pakeisti formą ir kryptį, kai ant jo daromas slėgis. Didėjant aukščiui, gravitacinių jėgų orui daromas slėgis mažėja, todėl kuo aukščiau oras pakyla, mažėja svoris. Tiek drėgmės, tiek temperatūros padidėjimas taip pat gali turėti įtakos svoriui arba tankiui.

Oro svoris sukuria spaudimą prieš juo judančius objektus. Šis slėgis matuojamas ir veikia įvairius lėktuvo prietaisus, įskaitant manometrą ir oro greičio indikatorių. Slėgio pokyčiai gali sumažinti lėktuvo galią dėl oro trūkumo variklyje, sumažinti oro sraigto efektyvumą ir paveikti lėktuvo aerodinamikos pagrindą: pakėlimą.

Vienas iš veiksnių, galinčių turėti įtakos slėgio dydžiui, yra greitis. Pagal populiarų paaiškinimą, žinomą kaip Bernulio principas, greitėjantis greitis turėtų priešingą poveikį slėgiui. Tokį poveikį oro slėgiui daro lėktuvo sparnas, kai jis juda. Žemas slėgis sukuria Magnuso efektą, kurį sudaro aukštyn judanti jėga arba pakėlimas.

Sparno arba aerodinaminio profilio konstrukcija padeda sukurti slėgio sąlygas, būtinas keltuvui sukurti. Daugumoje lėktuvų viršutinė sparno dalis yra labiau išlenkta, kaip ir priekis. Tai lemia paviršiaus greičio skirtumą, nes molekulės turi judėti toliau ir greičiau išlenktose vietose, todėl sparno viršūnėje bus sumažintas slėgis. Tada po sparnu esantis oras gali išlaikyti judėjimą aukštyn.

Tačiau kai kurie mokslininkai mano, kad Bernulio principas nepaaiškina lėktuvų ar kitų netradicinių sparnų konstrukcijų mašinų skrydžio galimybių. Atvirkščiai, pagrindinę lėktuvo aerodinamiką galima paaiškinti paprastais Isaaco Newtono fizikos teorijų taikymais. Paprastai tariant, lėktuvo energijos šaltinis arba variklis priverčia sparną dideliu greičiu arba greičiu stumti į orą. Tai priverčia didžiulius kiekius oro po sparnu. Taigi oro judėjimas žemyn sukuria kėlimo veiksmą aplink sparną.

Lėktuvai sukuria trauką, leidžiančią jiems judėti pirmyn propeleriais ir reaktyviniais varikliais. Buvęs energijos šaltinis veikia kaip milžiniškas ventiliatorius, kuris stumia orą. Reaktyviniai varikliai naudoja degalus ir kitus energijos šaltinius kurdami ir palaikydami trauką. Kad galėtų skristi, orlaiviai turi įveikti natūralų pasipriešinimą, su kuriuo susiduria skrisdami oru, dar vadinamą pasipriešinimu.