Самолет что это: Первый полет на самолете: что нужно знать пассажиру

Линия

Линия (прямая линия) может рассматриваться как связанный набор из бесконечно большого числа точек. Он распространяется бесконечно далеко в двух противоположных направлениях. Линия имеет бесконечную длину, нулевую ширину и нулевую высоту. Назовите его любыми двумя точками на линии. Символ ↔, написанный над двумя буквами, используется для обозначения этой строки. Линия также может быть названа одной маленькой буквой (рисунок 2).

Коллинеарные точки

Точки, лежащие на одной линии, называются коллинеарными точками . Если нет линии, на которой лежат все точки, то это неколлинеарных точек . На рисунке 3 точки M, A и N коллинеарны, а точки T, I и C неколлинеарны.

Самолет

Плоскость может рассматриваться как бесконечный набор точек, образующих соединенную плоскую поверхность, бесконечно далеко простирающуюся во всех направлениях. Плоскость имеет бесконечную длину, бесконечную ширину и нулевую высоту (или толщину). Обычно он изображается на чертежах в виде четырехугольной фигуры. Для обозначения самолета используется одна заглавная буква.Слово plane — это , написанное с буквы, чтобы не путать с точкой (рис. 4 ).

Рисунок 4 Две плоскости.

Как работают самолеты | наука о полете

Реклама

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 24 августа 2020 г.

Мы считаем само собой разумеющимся, что можем летать с одной стороны света к другому за считанные часы, но сто лет назад этот удивительный способность летать по воздуху только что открылась. Что сделают ли братья Райт — пионеры механического полета возраст, в котором около 100 000 самолетов поднимаются в небо каждый день только в Соединенных Штатах? Конечно, они были бы поражены и тоже в восторге. Благодаря их успешным экспериментам с Самолет по праву признан одним из лучших изобретения всех времен.Давайте подробнее разберемся, как это работает!

Фото: Вам нужны большие крылья, чтобы поднять такой большой самолет, как этот C-17 Globemaster ВВС США. Ширина крыльев составляет 51,75 м (169 футов), что немного меньше длины корпуса самолета, составляющей 53 м (174 фута). Максимальный взлетный вес составляет 265 352 кг (585 000 фунтов), что примерно соответствует 40 взрослым слонам! Фото Майкла Бэттлса любезно предоставлено ВВС США.

Как летают самолеты?

Если вы когда-нибудь видели, как взлетает или прилетает реактивный самолет земли, первое, что вы заметите, это шум двигатели.Реактивные двигатели, представляющие собой длинные металлические трубы, непрерывно горящие. поток топлива и воздуха намного шумнее (и намного мощнее), чем традиционные винтовые двигатели. Вы можете подумать, что двигатели — это ключ к самолет летит, но вы ошибаетесь. Вещи могут летать довольно счастливо без двигателей, как планеры (самолеты без двигателей), бумажные самолетики, и действительно, летающие птицы охотно показывают нам.

На фото: на самолет в полете действуют четыре силы. Когда самолет летит горизонтально с постоянной скоростью, подъемная сила крыльев точно уравновешивает вес самолета, а тяга точно уравновешивает сопротивление.Однако во время взлета или когда самолет пытается подняться в небо (как показано здесь), тяга двигателей, толкающих самолет вперед, превышает сопротивление (сопротивление воздуха), тянущее его назад. Это создает подъемную силу, превышающую вес самолета, которая поднимает самолет выше в небо. Фото Натанаэля Каллона любезно предоставлено ВВС США.

Если вы пытаетесь понять, как летают самолеты, вам нужно ясно о разнице между двигателями и крыльями и они делают разные работы.Двигатели самолета предназначены для его движения вперед на большой скорости. Это заставляет воздух быстро обтекать крылья, которые отбрасывают воздух вниз к земле, создавая восходящую силу, называемую подъемной силой, которая преодолевает сопротивление самолета. вес и держит его в небе. Так что двигатели двигают самолет вперед, в то время как крылья перемещают его вверх.

Фото: Третий закон движения Ньютона объясняет, как двигатели и крылья работают вместе, заставляя самолет двигаться по небу. Сила горячего выхлопного газа, вылетающего назад от реактивного двигателя, толкает самолет вперед.Это создает движущийся поток воздуха над крыльями. Крылья заставляют воздух опускаться, и это толкает самолет вверх. Фото Сэмюэля Роджерса (с добавленными аннотациями Expainthatstuff.com) любезно предоставлено ВВС США. Подробнее о том, как работают двигатели, читайте в нашей подробной статье о реактивных двигателях.

Как крылья создают подъемную силу?

В одном предложении крылья поднимаются вверх, изменяя направление и давление воздуха, который врезается в них, когда двигатели стреляют в них по небу.

Перепад давления

Хорошо, крылья — это ключ к тому, чтобы что-то летало, но как они работают? Крылья большинства самолетов имеют изогнутую верхнюю поверхность и более плоскую нижнюю поверхность, что делает форма поперечного сечения, называемая аэродинамическим профилем (или аэродинамическим профилем, если вы британцы):

Фото: крыло с аэродинамическим профилем обычно имеет изогнутую верхнюю поверхность и плоскую нижнюю поверхность.Это крыло самолета НАСА Centurion, работающего на солнечной энергии. Фото Тома Чиды любезно предоставлено Центром летных исследований Армстронга НАСА.

Во многих научных книгах и на веб-страницах вы найдете неверное объяснение того, как такой аэродинамический профиль создает подъемную силу. Это выглядит следующим образом: когда воздух движется по изогнутой верхней поверхности крыла, он должен пройти на дальше на , чем воздух, который проходит под ним, поэтому он должен лететь на быстрее (чтобы преодолеть большее расстояние за то же время). Согласно принципу аэродинамики, названному Бернулли По закону, быстро движущийся воздух находится под более низким давлением, чем медленно движущийся воздух, поэтому давление над крылом ниже, чем давление под ним, и это создает подъемную силу, которая приводит самолет в движение вверх.

Хотя это объяснение того, как работают крылья, часто повторяется, оно неверно: оно дает правильный ответ, но по совершенно неправильным причинам! Подумайте об этом на мгновение, и вы увидите, что, если бы это было правдой, акробатические самолеты не могли бы летать вверх ногами. Переворачивание самолета вызовет «опускание вниз», и он упадет на землю. Более того, вполне возможно спроектировать самолеты с аэродинамическими профилями, которые являются симметричными (смотрящими прямо вниз по крылу), и при этом они все равно создают подъемную силу.Например, бумажные самолетики (и сделанные из тонкого бальзового дерева) создают подъемную силу, даже если у них плоские крылья.

« Популярное объяснение понятия» лифт «- обычное, быстрое, логичное и правильный ответ, но также вводит неправильные представления, использует бессмысленную физический аргумент и вводит в заблуждение уравнение Бернулли ».

Профессор Хольгер Бабинский, Кембриджский университет

Но стандартное объяснение подъемной силы проблематично и по другой важной причине: воздух, стреляющий над крылом, не должен идти в ногу с воздухом, идущим под ним, и ничто не говорит о том, что он должен проходить большее расстояние за то же самое время.Представьте себе две молекулы воздуха, которые достигают передней части крыла и разделяются так, что одна взлетает вверх, а другая свистит прямо под днищем. Нет причин, по которым эти две молекулы должны прибыть в заднюю часть крыла в одно и то же время: вместо этого они могут встретиться с другими молекулами воздуха. Этот недостаток в стандартном объяснении аэродинамического профиля получил техническое название «теория равного прохождения». Это просто причудливое название (неправильной) идеи о том, что воздушный поток разделяется на переднюю часть профиля и снова аккуратно встречается сзади.

Как аэродинамические крылья создают подъемную силу № 1: аэродинамический профиль разделяет входящий воздух, снижает давление верхнего воздушного потока и ускоряет оба воздушных потока вниз. Когда воздух ускоряется вниз, крыло (и самолет) движутся вверх. Чем больше аэродинамический профиль отклоняет путь встречного воздуха, тем большую подъемную силу он создает.

Так каково настоящее объяснение? Когда изогнутое крыло с аэродинамическим профилем летит по небу, оно отклоняет воздух и изменяет давление воздуха над и под ним.Это интуитивно очевидно. Подумайте, каково это, когда вы медленно идете через бассейн и чувствуете силу воды, толкающей ваше тело: ваше тело отвлекает поток воды, когда он проталкивается через него, и крыло с аэродинамическим профилем делает то же самое (гораздо более драматично — потому что оно предназначено для этого). Когда самолет летит вперед, изогнутая верхняя часть крыла снижает давление воздуха прямо над ним, поэтому он движется вверх.

Почему это происходит? Когда воздух течет по изогнутой верхней поверхности, его естественный наклон должен двигаться по прямой линии, но изгиб крыла тянет его назад и вниз.По этой причине воздух эффективно растягивается в больший объем — такое же количество молекул воздуха вынуждено занимать больше места — и это то, что снижает его давление. По совершенно противоположной причине давление воздуха под крылом увеличивается: продвигающееся крыло сжимает молекулы воздуха перед собой в меньшее пространство. Разница в давлении воздуха между верхней и нижней поверхностями вызывает у большую разницу в скорости воздуха (а не наоборот, как в традиционной теории крыла). Разница в скорости (наблюдаемая в реальных экспериментах в аэродинамической трубе) намного больше, чем можно было бы предсказать из простой теории (равнопроходной). Таким образом, если две наши молекулы воздуха разделяются спереди, одна, проходящая через верх, попадает в хвостовой конец крыла намного быстрее, чем та, которая проходит под низом. Независимо от того, когда они прибудут, обе эти молекулы будут ускоряться на вниз на — и это помогает создать подъемную силу во втором важном направлении.

Промывка вниз

Если вы когда-либо стояли рядом с вертолетом, вы точно знаете, как он остается в небе: он создает огромный поток воздуха, который уравновешивает его вес.Винты вертолетов очень похожи на профили самолетов, но вращаются по кругу, а не движутся вперед по прямой, как в самолетах. Но даже в этом случае самолеты создают потоки вниз точно так же, как вертолеты — просто мы этого не замечаем. Промывка вниз не так очевидна, но так же важна, как и с измельчителем.

Этот второй аспект создания подъемной силы понять намного проще, чем разницу давления, по крайней мере, для физика: согласно третьему закону движения Исаака Ньютона, если воздух создает восходящую силу к самолету, самолет должен давать (равный и противоположный) нисходящий сила в воздух.Таким образом, самолет также создает подъемную силу, используя свои крылья, чтобы толкать воздух за собой вниз. Это происходит потому, что крылья не совсем горизонтальны, как вы могли предположить, а очень немного наклонены назад. так они попали в воздух под углом угла атаки . Наклонные крылья толкают вниз как ускоренный воздушный поток (сверху над ними), так и более медленно движущийся воздушный поток (снизу), что создает подъемную силу. Поскольку изогнутая верхняя часть аэродинамического профиля отклоняет (толкает вниз) больше воздуха, чем более прямая нижняя часть (другими словами, значительно меняет путь входящего воздуха), она создает значительно большую подъемную силу.

Как крылья с аэродинамическим профилем создают подъемную силу №2: Изогнутая форма крыла создает область низкого давления над ним (красный цвет), которая создает подъемную силу. Низкое давление заставляет воздух ускоряться над крылом, а изогнутая форма крыла (и более высокое давление воздуха значительно выше измененного воздушного потока) вынуждает этот воздух создавать мощный поток вниз, также толкая самолет вверх. На этой анимации показано, как разные углы атаки (угол между крылом и набегающим воздухом) изменяют область низкого давления над крылом и подъемную силу, которую оно создает.Когда крыло плоское, его изогнутая верхняя поверхность создает умеренную область низкого давления и умеренную подъемную силу (красный). По мере увеличения угла атаки подъемная сила также резко увеличивается — до такой степени, что увеличение сопротивления приводит к срыву самолета (см. Ниже). Если мы наклоним крыло вниз, мы создадим более низкое давление под ним, и самолет упадет. Основан на учебном фильме 1941 года «Аэродинамика», который стал общественным достоянием военного ведомства.

Вам может быть интересно, почему воздух вообще стекает за крыло?Почему, например, он не ударяется о переднюю часть крыла, не изгибается сверху, а затем не продолжает двигаться в горизонтальном направлении? Почему используется обратная промывка, а не просто горизонтальная «обратная промывка»? Вернемся к нашему предыдущему обсуждению давления: крыло снижает давление воздуха непосредственно над ним. Выше, намного выше самолета, воздух по-прежнему имеет нормальное давление, которое выше, чем давление воздуха непосредственно над крылом. Таким образом, воздух с нормальным давлением над крылом толкает воздух с более низким давлением непосредственно над ним, эффективно «разбрызгивая» воздух вниз и за крыло при обратной промывке.Другими словами, перепад давления, создаваемый крылом, и поток воздуха позади него — это не две отдельные вещи, а неотъемлемая часть одного и того же эффекта: крыло с наклонным аэродинамическим профилем создает перепад давления, который вызывает обратный поток, и это производит поднимать.

Теперь мы видим, что крылья — это устройства, предназначенные для выталкивания воздуха вниз. Легко понять, почему самолеты с плоскими или симметричными крыльями (или перевернутые каскадерские самолеты) все еще могут безопасно летать. Пока крылья создают нисходящий поток воздуха, самолет будет испытывать равную и противоположную силу — подъемную силу — которая будет удерживать его в воздухе. Другими словами, перевернутый пилот создает определенный угол атаки, который создает достаточно низкое давление над крылом, чтобы удерживать самолет в воздухе.

Какую подъемную силу вы можете сделать?

Обычно воздух, проходящий через верх и низ крыла, очень точно следует изгибу поверхностей крыла — точно так же, как вы могли бы проследить за ним, если бы рисовали его контур ручкой. Но по мере увеличения угла атаки плавный воздушный поток за крылом начинает разрушаться и становится более турбулентным, что снижает подъемную силу.При определенном угле (обычно около 15 °, хотя он бывает разным) воздух больше не течет плавно вокруг крыла. Сильно увеличилось лобовое сопротивление, сильно уменьшилась подъемная сила, и говорят, что у самолета остановился, . Это немного сбивающий с толку термин, потому что двигатели продолжают работать, а самолет продолжает лететь; срыв просто означает потерю подъемной силы.

Фото: Как самолет глохнет: вот крыло аэродинамической трубы, обращенное к набегающему воздуху под крутым углом атаки. Вы можете видеть линии наполненного дымом воздуха, приближающиеся справа и отклоняющиеся от крыла по мере их движения влево. Обычно линии воздушного потока очень точно повторяют форму (профиль) крыла. Здесь из-за большого угла атаки воздушный поток разделился за крылом, а турбулентность и сопротивление значительно увеличились. У летящего таким образом самолета произойдет внезапная потеря подъемной силы, которую мы называем «сваливанием». Фото любезно предоставлено Исследовательским центром NASA в Лэнгли.

Самолеты могут летать без крыльев аэродинамической формы; вы узнаете это, если когда-либо делали бумажный самолетик — и это было доказано 17 декабря 1903 года братьями Райт.В их оригинальном патенте «Летающая машина» (патент США № 821393) ясно, что слегка наклоненные крылья (которые они называли «самолетами») являются ключевыми частями их изобретения. Их «самолетики» были просто кусками ткани, натянутыми на деревянный каркас; у них не было профиль крыловой (aerofoil). Райт понял, что угол атаки имеет решающее значение: «В летательных аппаратах того характера, к которому относится это изобретение, устройство поддерживается в воздухе из-за контакта между воздухом и нижней поверхностью одного или нескольких самолетов, контакт -поверхность представлена ​​под небольшим углом падения к воздуху. [Курсив добавлен]. Хотя Райт были блестящими учеными-экспериментаторами, важно помнить, что им не хватало наших современных знаний в области аэродинамики и полного понимания того, как именно работают крылья.

Неудивительно, что чем больше крылья, тем большую подъемную силу они создают: удвоение площади крыла (это плоская область, которую вы видите при взгляде сверху) удваивает как подъемную силу, так и сопротивление, которое оно создает. Вот почему гигантские самолеты (такие как C-17 Globemaster в нашем верхнее фото) имеют гигантские крылья.Но маленькие крылья также могут создавать большую подъемную силу, если они двигаются достаточно быстро. Чтобы обеспечить дополнительную подъемную силу при взлете, у самолетов есть закрылки на крыльях, которые они могут выдвигать, чтобы опустить больше воздуха. Подъемная сила и сопротивление изменяются в зависимости от квадрата вашей скорости, поэтому, если самолет летит вдвое быстрее по отношению к набегающему воздуху, его крылья производят в четыре раз больше подъемной силы (и сопротивления). Вертолеты создают огромную подъемную силу, очень быстро вращая лопасти несущего винта (по сути, тонкие крылья, вращающиеся по кругу).

Крыловые вихри

Теперь самолет не сбрасывает воздух за собой совершенно чисто. (Вы можете, например, представить, как кто-то выталкивает большой ящик с воздухом из задней двери военного транспортера, так что он падает прямо вниз. Но это не совсем так!) Каждое крыло фактически отправляет воздух вниз, создавая вращающийся вихрь (своего рода мини-торнадо) сразу за ним. Это немного похоже на то, когда вы стоите на платформе на железнодорожной станции, и скоростной поезд мчится мимо, не останавливаясь, оставляя за собой то, что кажется огромным всасывающим вакуумом.С плоскости вихрь имеет довольно сложную форму, и большая его часть движется вниз, но не все. Огромный поток воздуха движется вниз по центру, но некоторое количество воздуха на самом деле закручивается вверх по обе стороны от законцовок крыльев, уменьшая подъемную силу.

Фото: законы Ньютона заставляют самолеты летать: самолет создает восходящую силу (подъемную силу), толкая воздух вниз к земле. Как видно из этих фотографий, воздух движется вниз не аккуратным потоком, а вихрем. Помимо прочего, вихрь влияет на то, насколько близко один самолет может лететь позади другого, и это особенно важно вблизи аэропортов, где все время движется множество самолетов, создавая сложные модели турбулентности в воздухе.Слева: цветной дым показывает вихри на крыльях реального самолета. Дым в центре движется вниз, но поднимается за концы крыльев. Справа: как вихрь появляется снизу. Белый дым показывает тот же эффект в меньшем масштабе при испытании в аэродинамической трубе. Обе фотографии любезно предоставлено Исследовательским центром НАСА в Лэнгли.

Как управляют самолеты?

Что такое рулевое управление?

Управлять чем угодно — от скейтборда или велосипеда до автомобиля. или гигантский реактивный самолет — означает, что вы меняете направление, в котором он движется. С научной точки зрения, изменение чего-то направление движения означает, что вы изменяете его скорость , то есть скорость, которую он имеет в определенном направлении. Четное если он движется с той же скоростью, если вы меняете направление движения, вы меняете скорость. Что-то менять Скорость (включая направление движения) означает, что вы на ускоряете его . Опять же, не имеет значения, останется ли скорость то же самое: изменение направления всегда означает изменение скорости и ускорения.Законы движения Ньютона говорят нам, что вы можете ускорить что-либо (изменить его скорость или направление движения) только с помощью силы — другими словами, толкать или тянуть его как-то. Короче говоря, если вы хотите управлять чем-то, вам нужно приложить силу к Это.

Фото: Управление самолетом С-17 по крутому крену. Фото Рассела Э. Кули IV любезно предоставлено ВВС США.

Другой способ взглянуть на рулевое управление — подумать о нем как о том, чтобы что-то перестало двигаться по прямой и начало двигаться. по кругу.Это означает, что вы должны дать ему то, что называется центростремительная сила. Вещи, которые движутся по кругу (или рулевого управления по кривой, которая является частью круга) всегда есть что-то, что действует на них, чтобы дать им центростремительную силу. Если вы ведете автомобиль на повороте, центростремительная сила создается за счет трения между четырьмя шинами и дорогой. Если вы едете по кривой на скорости, часть вашей центростремительной силы исходит от шин, а часть — от наклоняясь в изгиб. Если вы катаетесь на скейтборде, вы можете наклонить деку и наклониться, чтобы ваш вес помогал центростремительная сила.В каждом случае вы движетесь по кругу, потому что что-то обеспечивает центростремительную силу, которая тянет вас. путь от прямой до кривой.

Теоретически рулевое управление

Если вы находитесь в самолете, очевидно, что вы не контактируете с землей, так откуда берется центростремительная сила? чтобы помочь тебе держаться по кругу? Точно так же, как велосипедист, наклоняющийся в поворот, самолет «наклоняется» в поворот. Рулевое управление включает крен , где самолет наклоняется в одну сторону, а одно крыло опускается ниже другого.Самолет общий подъемник наклонен под углом, и, хотя большая часть подъемника по-прежнему направлена ​​вверх, некоторые теперь действуют вбок. Это боком Часть подъемника обеспечивает центростремительную силу, которая заставляет самолет двигаться по кругу. Поскольку там меньше лифта действуя вверх, вес самолета меньше уравновешивается. Вот почему поворот самолета по кругу сделает он теряет подъемную силу и высоту (высоту), если пилот не делает что-то еще для компенсации, например, использует лифты (поверхности управления полетом в задней части самолета), чтобы увеличить угол атаки и, следовательно, снова поднять подъемную силу.

Изображение: Когда самолет кренится, подъемная сила, создаваемая его крыльями, наклоняется под углом. Большая часть подъемной силы по-прежнему действует вверх, но некоторые наклоняются в одну сторону, создавая центростремительную силу, которая заставляет самолет вращаться по кругу. Чем круче угол крена, тем больше подъемная сила наклонена в сторону, тем меньше поднимается сила, чтобы уравновесить вес, и тем больше потеря высоты (если пилот не компенсирует).

Рулевое управление на практике

В кабине есть рулевое управление, но это единственное, что у самолета общего с автомобилем.Как управлять чем-то, что летит по воздуху на высокой скорости? Простой! Вы заставляете воздушный поток проходить мимо крыльев с каждой стороны по-разному. Самолеты перемещаются вверх и вниз, поворачиваются из стороны в сторону и останавливаются комплексом Набор подвижных закрылков под названием , рулевые поверхности на передней и задней кромках крыльев и оперения. Они называются элеронами, рулями высоты, рулями направления, интерцепторами и воздушными тормозами.

Фото: На C-17 Globemaster более 20 поверхностей управления.При взгляде сверху они включают в себя: четыре руля высоты (внутренний и внешний), два руля направления (верхний и нижний), и два стабилизатора на хвосте; плюс восемь интерцепторов, четыре закрылка и два элерона на крыльях. Фото Тиффани А. Эмери любезно предоставлено ВВС США с аннотацией, предоставленной Expainthatstuff.com.

Теперь управлять самолетом очень сложно, и я не пишу здесь руководство для пилота: это всего лишь очень базовое введение в науку о силах и движении применительно к самолетам. Для простого обзора всех различных элементов управления плоскостью и как они работают, взгляните на статью Википедии о управляющих поверхностях.Основное введение НАСА в полет содержит хороший рисунок органы управления кабиной самолета и их использование для управления самолетом. Более подробную информацию вы найдете в официальном FAA. Справочник пилота по аэронавигационным знаниям (Глава 6 посвящена управлению полетом).

Один из способов понять управляющие поверхности — построить себе бумажный самолетик и поэкспериментировать. Первый, Постройте себе простой бумажный самолетик и убедитесь, что он летит по прямой. Затем отрежьте или разорвите заднюю часть крыльев, чтобы элероны.Наклоните их вверх и вниз и посмотрите, какой эффект они занимают разные должности. Наклоните один вверх и другой вниз и посмотрите, какая разница. Затем попробуйте сделать новый самолет с одним крылом больше другого (или тяжелее, добавив скрепки). Способ заставить бумажный самолетик поворачиваться — это заставить одно крыло генерировать больше подъемной силы, чем другое — и вы можете сделать это разными способами!

Другие части самолета

Фото: Братья Райт очень научились летать, тщательно проверяя каждую особенность своих самолетов.Здесь они изображены во время одного из их первых полетов с двигателем 17 декабря 1903 года. Предоставлено NASA / Internet Archive.

Вот некоторые другие ключевые части самолетов:

• Топливные баки : Вам нужно топливо, чтобы привести самолет в действие — много его. An Airbus A380 вмещает более 310 000 литров (82 000 галлонов США) топлива, что примерно в 7000 раз больше, чем у обычного автомобиля! Топливо надежно упакован в огромные крылья самолета.
• Шасси : Самолеты взлетают и приземляются на прочные колеса и шины, которые быстро втягиваются в шасси (самолет днище) с помощью гидроцилиндров для уменьшения лобового сопротивления (сопротивления воздуха) при они в небе.
• Радио и радар : братьям Райт пришлось летать на своих новаторский самолет Китти Хок полностью на виду. Это не имело значения потому что он пролетел около земли, пробыл в воздухе всего 12 секунд, и не было другие самолеты, о которых нужно беспокоиться! В наши дни небо заполнено самолеты, которые летают днем, ночью и в любую погоду. Радио, радары и спутниковые системы необходимы для навигации.
• Герметичные кабины : давление воздуха падает с высотой над поверхностью Земли — вот почему альпинистам необходимо использовать кислород цилиндры для достижения большой высоты.Вершина Эвереста — это чуть менее 9 км (5,5 миль) над уровнем моря, но реактивные самолеты обычно летали на больших высотах, и военные самолеты летали почти в три раза выше! Вот почему у пассажирских самолетов герметичные кабины: те, в которые постоянно нагнетается нагретый воздух чтобы люди могли нормально дышать. Военные летчики избегают проблемы, ношение масок и герметичных костюмов.

Благодарности

Я очень благодарен Стиву Носковичу за неоценимую помощь в уточнении и улучшении моего объяснения о том, как крылья создают подъемную силу.

Узнать больше

На этом сайте

На других сайтах

• Руководство по аэронавтике для новичков: отличное введение в науку о полете (особенно для студентов) от Исследовательского центра NASA Glenn Research Center. Охватывает, как работают самолеты и двигатели, аэродинамические трубы, гиперзвук, аэродинамику, воздушные змеи и модели ракет.
• Документы Уилбура и Орвилла Райтов в Библиотеке Конгресса: довольно много интересных документов и фотографий Райтов доступны в Интернете.
Летающая машина
• : оригинальный патент братьев Райт (подан 22 марта 1903 г. и выдан 22 мая 1906 г.) стоит прочитать, потому что он дает представление о полете собственными словами изобретателей. Поскольку в этом патенте описывается машина без двигателя, легко понять решающую важность крыльев в «летательной машине» — то, что мы склонны упускать из виду в эпоху реактивных двигателей!
• Справочник пилотов по аэронавигационным знаниям: Министерство транспорта США / FAA, 2016. К сожалению, даже в этом официальном руководстве приводится неверное объяснение подъемной силы Бернулли / равнопроходного транспорта.

Книги

Для читателей постарше

Для младших читателей

• Летная школа: Как управлять самолетом, шаг за шагом, Ник Барнард. Thames and Hudon, 2012. Хорошо иллюстрированный 48-страничный обзор для детей 8–12 лет.
• Свидетель: Полет Эндрю Нахума. Дорлинг Киндерсли, 2011. Наглядное руководство по истории и технологиям, лежащим в основе самолетов и других летательных аппаратов.
• Воздушные и космические путешествия Криса Вудфорда. Факты в файле, 2004. Это одна из моих собственных книг, в которой рассказывается об истории полета через воздушные шары, самолеты и космические ракеты.Подходит для детей от 10 до взрослых.

Статьи

• [PDF] Как работают крылья? профессора Хольгера Бабинского. Physics Education, Volume 38, Number 6, 2003. Более подробное объяснение того, почему традиционное объяснение Бернулли подъемной силы неверно, и альтернативное объяснение того, как действительно работают крылья.

Видео

• Воздушный поток через крыло и Как работают крылья: эти короткие научные фильмы Хольгера Бабинского показывают движение воздуха по аэродинамическому профилю (аэродинамическому профилю) при изменении угла атаки и доказывают, что классическое простое объяснение Бернулли, основанное на равном времени прохождения, неверно.
• Как на самом деле работают крылья ?: Краткое изложение проекта Bloodhound SSC охватывает почти то же самое, что и моя статья, но всего за полторы минуты!
• Как летают самолеты: длинное (18,5 минут) видео 1968 года от Федерального управления гражданской авиации, которое объясняет пилотам основы полета.
• Аэродинамика: Этот старый и крутой учебный фильм военного министерства США 1941 года объясняет теорию аэродинамических поверхностей и то, как они создают разную подъемную силу при изменении угла атаки.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты

статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2009, 2020. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

Подписывайтесь на нас

Поделиться страницей

Сохраните эту страницу на будущее или поделитесь ею, добавив в закладки:

Цитируйте эту страницу

Вудфорд, Крис.(2009/2020) Самолеты. Получено с https://www.explainthatstuff.com/howplaneswork.html. [Доступ (укажите дату здесь)]

Больше на нашем сайте …

Каков риск заражения коронавирусом в самолете?

Губернатор Флориды Рон ДеСантис попытался развеять страхи перед полетами во время пандемии на мероприятии с руководителями авиакомпаний и арендованных автомобилей. «Самолеты просто не были переносчиками, когда вы видите распространение коронавируса», — сказал ДеСантис во время обсуждения в Форт-Лодердейле. — Международный аэропорт Голливуда, август.28. «Доказательства есть доказательства. И я думаю, что это безопасно для людей ».

Неужели доказательства настолько ясны?

ДеСантиса о том, что самолеты не были «переносчиками» распространения коронавируса, не соответствует действительности, по мнению экспертов. «Переносчик» распространяет вирус из одного места в другое, а самолеты доставляют инфицированных пассажиров через географические регионы, что затрудняет сдерживание вспышек COVID-19. Джозеф Аллен, доцент кафедры науки об оценке воздействия в Гарвардском университете, назвал самолеты «отличным вектором распространения вирусов» в пресс-конференции.

В контексте ДеСантис, похоже, делал акцент на безопасности полетов на самолете, а не на той роли, которую самолеты играли в распространении вируса с места на место.

Когда мы связались с офисом губернатора за доказательствами, подтверждающими комментарии ДеСантиса, пресс-секретарь Коди МакКлауд не предоставил никаких исследований или статистических данных. Вместо этого он процитировал программу отслеживания контактов Министерства здравоохранения Флориды, написав, что она «не дала никакой информации, которая позволяла бы предположить, что какие-либо пациенты были инфицированы во время полета на коммерческом самолете».”

Не пропустите историю

Подпишитесь на бесплатную рассылку новостей KHN Weekly Edition.

Флориды вызвала разногласия из-за сообщений о том, что она недоукомплектована и неэффективна. Например, CNN позвонил 27 жителям Флориды с положительным результатом на COVID-19 и обнаружил, что органы здравоохранения связались только с пятью. (Департамент здравоохранения Флориды не ответил на просьбу об интервью.)

В связи с отсутствием достоверных данных мы решили спросить экспертов о возможности заражения вирусом во время полета. В целом, самолеты сами по себе обеспечивают в целом безопасную среду, когда речь идет о качестве воздуха, но эксперты говорят, что риск заражения во многом зависит от политики авиакомпаний в отношении размещения пассажиров, маскировки и времени посадки.

Итак, насколько безопасно путешествие по воздуху?

По мнению экспертов, риск заражения коронавирусом в самолете относительно низок, если авиакомпания соблюдает процедуры, изложенные экспертами в области общественного здравоохранения: соблюдение требований к маскам, распределение доступных мест и проверка больных пассажиров.

«Если вы посмотрите на научные данные по всем заболеваниям, вы увидите несколько вспышек» в самолетах, — сказал Аллен. «Это не рассадник заразности, как думают люди».

часто отмечает, что коммерческие самолеты оснащены фильтрами HEPA — воздушными фильтрами, рекомендованными Центрами по контролю за заболеваниями, которые используются в изоляторах больниц. HEPA-фильтры улавливают 99,97% взвешенных в воздухе частиц и существенно снижают риск распространения вирусов. Кроме того, воздух в салонах самолетов полностью меняется от 10 до 12 раз в час, что повышает качество воздуха по сравнению с обычным зданием.

Из-за высокой скорости воздухообмена маловероятно, что вы заразитесь коронавирусом от кого-то в нескольких рядах от вас. Однако вы все равно можете заразиться вирусом от кого-то поблизости.

«Самый большой риск в полете будет, если вам случится вытащить короткую соломинку и сесть рядом или впереди, за или поперек прохода от возбудителя инфекции», — сказал Ричард Корси, изучающий загрязнение воздуха в помещениях и декан инженерного отдела в Государственном университете Портленда.

Также важно отметить, что мощных систем фильтрации самолетов самих по себе недостаточно для предотвращения вспышек заболеваний.Если авиакомпания не держит открытыми средние сиденья или не требует бдительного использования масок, полет на самом деле может быть довольно опасным. В настоящее время внутренние авиалинии, оставляющие открытыми средние места, включают Delta, Hawaiian, Southwest и JetBlue.

Причина этого в том, что инфицированные люди отправляют вирусные частицы в воздух с большей скоростью, чем самолеты выбрасывают их из салона. «Когда вы кашляете, говорите или дышите, вы испускаете капли», — сказал Циньян Чен, профессор машиностроения в Университете Пердью.«Эти капли все время находятся в салоне».

Это делает еще более необходимыми дополнительные меры защиты, такие как ношение маски.

Чен назвал два международных рейса с ранних стадий пандемии, где уровень заражения варьировался в зависимости от использования маски. На первом рейсе ни один из пассажиров не был в масках, и один пассажир заразил 14 человек, когда самолет летел из Лондона в Ханой, Вьетнам. На втором рейсе из Сингапура в Ханчжоу в Китае все пассажиры были в масках.Хотя 15 пассажиров были жителями Ухани с подозреваемыми или подтвержденными случаями COVID-19, единственный инфицированный в пути мужчина снял маску прямо в полете и сидел рядом с четырьмя жителями Уханя, у которых позже был обнаружен положительный результат на вирус.

Путешествие по-прежнему опасно

Несмотря на то, что полет — это занятие с относительно низким уровнем риска, путешествий следует избегать без крайней необходимости.

«Все, что заставляет вас контактировать с большим количеством людей, увеличивает ваш риск», — сказала Синди Принс, клинический доцент эпидемиологии Колледжа общественного здравоохранения и медицинских профессий Университета Флориды.«Если вы сравните это с пребыванием дома и быстрыми походами в продуктовый магазин, вам придется поставить это выше» этого уровня риска.

Настоящая опасность путешествия заключается не в самом рейсе. Тем не менее, прохождение контроля безопасности и ожидание у выхода вашего самолета на стыковку, скорее всего, поставят вас в тесный контакт с людьми и увеличат ваши шансы заразиться вирусом. Кроме того, посадка — когда система вентиляции самолета не работает и люди не могут держаться на расстоянии друг от друга — является одной из самых рискованных частей процесса путешествия. «Сведение к минимуму этого периода времени важно для уменьшения воздействия», — написал Корси. «Сядьте на свое место в маске и сядьте как можно быстрее».

Вспышки вирусов, связанные с самолетами

В общем, еще слишком рано определять, сколько передач от человека к человеку произошло во время полета.

Джулиан Танг, почетный доцент кафедры респираторных наук Университета Лестера в Англии, сказал, что ему известно о нескольких кластерах инфекции, связанных с авиаперелетами.Однако сложно доказать, что люди заразились вирусом во время полета.

«Тот, у кого симптомы COVID-19 проявляются через несколько дней после прибытия в пункт назначения, мог заразиться дома до прибытия в аэропорт, в аэропорту или в самолете — или даже по прибытии в аэропорт назначения — потому что у всех переменный инкубационный период для COVID-19 », — сказал Тан.

Кэтрин Эстеп, представитель авиакомпании Airlines for America, США.Группа, специализирующаяся на отраслевой торговле, заявила, что CDC не подтвердили никаких случаев передачи инфекции на борту американской авиакомпании.

Отсутствие подтвержденной передачи не обязательно свидетельствует о безопасности летчиков. Напротив, отсутствие данных отражает тот факт, что в США уровень инфицирования выше, чем в других странах, сказал Чен. Поскольку в США так много подтвержденных случаев, сложнее точно определить, где кто-то заразился вирусом.

Связанные темы

В чем разница между реактивным двигателем и самолетом?

Одним из наиболее распространенных типов самолетов, используемых сегодня, является реактивный самолет, который в значительной степени пришел на смену традиционным самолетам с пропеллерами.Несмотря на то, что винтовые самолеты по-прежнему обладают некоторой летной активностью, реактивные самолеты доминируют в коммерческих и частных авиаперевозках из-за их большей скорости, способности летать на больших высотах и ​​механической надежности.

TL; DR (слишком долго; не читал)

Ключевое различие между самолетами и винтами состоит в том, что они создают тягу за счет выброса газа, а не приводят в действие приводной вал, соединенный с гребным винтом. Это позволяет самолетам летать быстрее и на большей высоте.

Реактивные самолеты против самолетов

Реактивные самолеты имеют несколько явных преимуществ по сравнению с традиционными винтовыми самолетами.Самым большим из этих преимуществ является то, что реактивные двигатели могут двигаться намного быстрее, чем винтовые самолеты, вплоть до скорости звука и выше.

Самолеты также могут путешествовать на больших высотах в связи с особыми потребностями их силовых установок. Пропеллеры требуют плотного воздуха для взаимодействия с вращающимися лопастями, тогда как в реактивных двигателях используются турбокомпрессоры для сжатия даже разреженного воздуха, который существует в стратосфере, до тех пор, пока он не станет пригодным для сгорания в реактивном двигателе. Полет выше позволяет самолетам избегать турбулентности, которая возникает на более низких высотах, а также увеличивает количество самолетов в небе, поскольку они могут работать на разных высотах.

Самолеты могут также использовать свою большую мощность для приведения в движение более крупных самолетов, включая класс негабаритных реактивных самолетов. Это преимущество делает реактивные двигатели подходящими для грузовых и военных самолетов, где тяжелая нагрузка является обычным делом.

Разработка реактивных самолетов

Самолеты с реактивными двигателями существовали как экспериментальные модели или конструкции на бумаге с первых дней существования авиации. Британские и немецкие инженеры обратили больше внимания на разработку реактивных самолетов после Первой мировой войны, когда авиация оказалась столь важной.

Начало Второй мировой войны стимулировало эти усилия. Первым практичным самолетом, полностью оснащенным реактивными двигателями, стал немецкий Heinkel He 178 в 1939 году. Между тем, первый самолет итальянской конструкции, Campini N.1, совершил свой первый полет в 1940 году, а британский Gloster E.28 / 39 взлетел на борт. испытательные запуски в 1941 году. Соединенные Штаты вступили в гонку реактивных двигателей со своим Bell XP-59 в 1942 году.

Реактивные самолеты не смогли доказать свою эффективность во время Второй мировой войны, где винтовые самолеты все еще преобладали, но реактивные самолеты были важны для Корейской войны. и все войны после этого.Обслуживание коммерческих реактивных самолетов началось в начале 1950-х годов, и сегодня они преобладают в большинстве полетов на средние и дальние расстояния по всему миру.

Винтовые самолеты

Несмотря на популярность реактивных самолетов, винтовые самолеты по-прежнему играют важную роль. Большинство крупных авиакомпаний используют винтовые самолеты для коротких региональных рейсов, поскольку они менее дороги в обслуживании и эксплуатации. Снижение доходов в трудные для экономики времена привело к отмене обслуживания реактивных самолетов во многие более мелкие аэропорты, а в некоторых случаях обслуживание винтовых самолетов восполнило этот пробел.

Однако это представляет собой проблему для авиакомпаний, которые должны бороться с негативным общественным мнением о винтовых самолетах. Пассажиры жалуются на турбулентность и шум винтовых самолетов, а также на кажущееся отсутствие безопасности и более низкую скорость движения. Тем не менее, их небольшой размер и низкий расход топлива делают винтовые самолеты жизненно важной частью операций для авиакомпаний, которые пытаются снизить свои расходы при сохранении широкой сети обслуживания.

Общая история самолетов

Несмотря на то, что усилия по созданию полетов с двигателями восходят к первым изобретателям, первым успешным полетом самолета с неподвижным крылом стал знаменитый полет братьев Райт в 1903 году.Их самолет, известный как Wright Flyer I, был сделан из дерева и использовал бензиновый двигатель для вращения пары деревянных пропеллеров. В течение следующих нескольких лет братья Райт продолжали совершенствовать конструкцию, которая станет основой для самолетов в ближайшие десятилетия.

Первая мировая война послужила серьезным стимулом для проектирования и строительства более совершенных самолетов. Изначально самолеты служили геодезическим оборудованием для определения позиций противника. Это привело к бомбардировкам с воздуха тяжелыми предметами и ручными гранатами и побудило установить орудия на самолеты для защиты.После войны мир стал свидетелем зарождения гражданской авиации, которую продвигали такие пилоты-герои, как Чарльз Линдберг в 1920-х годах.

Что такое координатная плоскость? — Определение, факты и пример

Что такое координатная плоскость?

Координатная плоскость — это двумерная плоскость, образованная пересечением вертикальной линии, называемой осью y, и горизонтальной линии, называемой осью x. Это перпендикулярные линии, которые пересекаются друг с другом в нуле, и эта точка называется началом координат.Оси разрезают координатную плоскость на четыре равных участка, и каждый участок известен как квадрант, как показано ниже.

Для определения координат точки используются следующие условные обозначения:

• Координата x или абсцисса точки — это расстояние по перпендикуляру от оси y, измеренное вдоль оси x.

• Координата y или ордината точки — это расстояние по перпендикуляру от оси x, измеренное вдоль оси y.

• При указании координат точки на координатной плоскости сначала идет координата x, а затем координата y. Помещаем координаты в скобки как (x, y).

Итак, на данном графике координаты точки A равны (5, 6), поскольку она удалена на 5 единиц от начала координат по положительной оси x и на 6 единиц от начала координат по положительной оси y.

Вы можете определить координаты B, D, E и F?

Если где-то на графике нанесена точка, как показано на рисунке, как представлено ее положение?