Në çdo byro të projektimit të aviacionit ka një histori për një deklaratë të projektuesit kryesor. Ndryshon vetëm autori i deklaratës. Dhe tingëllon kështu: "Unë jam marrë me aeroplan gjithë jetën time, por ende nuk e kuptoj se si fluturon kjo copë hekuri!". Në të vërtetë, në fund të fundit, ligji i parë i Njutonit nuk është anuluar ende, dhe avioni është qartësisht më i rëndë se ajri. Është e nevojshme të kuptohet se cila forcë nuk lejon që një makinë shumëtonëshe të bjerë në tokë.
Metodat e udhëtimit ajror
Ka tre mënyra për të udhëtuar:
- Aerostatik, kur ngritja nga toka kryhet me ndihmën e një trupi, graviteti specifik i të cilit është më i ulët se dendësia e ajrit atmosferik. Këto janë balona, aeroplanë, sonda dhe struktura të tjera të ngjashme.
- Reaktive, e cila është forca brutale e një rryme avion nga karburanti i djegshëm, që lejon të kapërcehet forca e gravitetit.
- Dhe, së fundi, metoda aerodinamike e krijimit të ashensorit, kur atmosfera e Tokës përdoret si një substancë mbështetëse për automjetet më të rënda se ajri. Avionët, helikopterët, xhiroplanët, rrëshqitësit dhe, meqë ra fjala, zogjtë lëvizin duke përdorur këtë metodë të veçantë.
Forcat aerodinamike
Një avion që lëviz nëpër ajër ndikohet nga katër forca kryesore shumëdrejtuese. Në mënyrë konvencionale, vektorët e këtyre forcave drejtohen përpara, prapa, poshtë dhe lart. Kjo është pothuajse një mjellmë, kancer dhe pike. Forca që shtyn aeroplanin përpara gjenerohet nga motori, prapa është forca natyrore e rezistencës së ajrit dhe poshtë është graviteti. Epo, në vend që të lini aeroplanin të bjerë - ngritja e krijuar nga rrjedha e ajrit për shkak të rrjedhës rreth krahut.
Atmosferë standarde
Gjendja e ajrit, temperatura dhe presioni i tij mund të ndryshojnë ndjeshëm në pjesë të ndryshme të sipërfaqes së tokës. Prandaj, të gjitha karakteristikat e avionit do të ndryshojnë gjithashtu kur fluturojnë në një vend ose në një tjetër. Prandaj, për lehtësi dhe për të sjellë të gjitha karakteristikat dhe llogaritjet në një emërues të përbashkët, ne ramë dakord të përcaktojmë të ashtuquajturën atmosferë standarde me parametrat kryesorë të mëposhtëm: presioni 760 mm Hg mbi nivelin e detit, dendësia e ajrit 1,188 kg për metër kub, shpejtësia e tingulli 340,17 metra në sekondë, temperatura +15 ℃. Me rritjen e lartësisë, këto parametra ndryshojnë. Ka tabela të veçanta që zbulojnë vlerat e parametrave për lartësi të ndryshme. Të gjitha llogaritjet aerodinamike, si dhe përcaktimi i karakteristikave të performancës së avionit, kryhen duke përdorur këta tregues.
Parimi më i thjeshtë i krijimit të ashensorit
Nëse në rrjedhën e ajrit që vjenpër të vendosur një objekt të sheshtë, për shembull, duke nxjerrë pëllëmbën e dorës nga dritarja e një makine në lëvizje, mund ta ndjeni këtë forcë, siç thonë ata, "në gishta". Kur ktheni pëllëmbën në një kënd të vogël në lidhje me rrjedhën e ajrit, menjëherë ndihet se përveç rezistencës së ajrit, është shfaqur një forcë tjetër, duke u tërhequr lart ose poshtë, në varësi të drejtimit të këndit të rrotullimit. Këndi midis rrafshit të trupit (në këtë rast, pëllëmbëve) dhe drejtimit të rrjedhës së ajrit quhet këndi i sulmit. Duke kontrolluar këndin e sulmit, ju mund të kontrolloni ngritjen. Mund të shihet lehtësisht se me një rritje të këndit të sulmit, forca që shtyn pëllëmbën lart do të rritet, por deri në një pikë të caktuar. Dhe kur të arrijë një kënd afër 70-90 gradë, do të zhduket fare.
Krahu i avionit
Sipërfaqja kryesore mbajtëse që krijon ngritje është krahu i avionit. Profili i krahut zakonisht ka formë loti të lakuar siç tregohet.
Kur ajri rrjedh rreth krahut, shpejtësia e ajrit që kalon përgjatë pjesës së sipërme të krahut tejkalon shpejtësinë e rrjedhës së poshtme. Në këtë rast, presioni statik i ajrit në krye bëhet më i ulët se nën krah. Diferenca e presionit e shtyn krahun lart, duke krijuar ngritje. Prandaj, për të siguruar ndryshimin e presionit, të gjitha profilet e krahëve bëhen asimetrike. Për një krah me një profil simetrik në këndin zero të sulmit, ngritja në fluturimin në nivel është zero. Me një krah të tillë, e vetmja mënyrë për ta krijuar atë është ndryshimi i këndit të sulmit. Ekziston një komponent tjetër i forcës ngritëse - induktive. Ajo ështëështë formuar për shkak të pjerrësisë së rrjedhës së ajrit nga poshtë nga sipërfaqja e lakuar e krahut, e cila natyrisht rezulton në një forcë të kundërt lart që vepron në krah.
Llogaritja
Formula për llogaritjen e forcës së ngritjes së një krahu avioni është si më poshtë:
Y=CyS(PV 2)/2
Ku:
- Cy - koeficienti ngritës.
- S - zona e krahut.
- V - shpejtësia e transmetimit të lirë.
- P - dendësia e ajrit.
Nëse gjithçka është e qartë me densitetin e ajrit, sipërfaqen e krahut dhe shpejtësinë, atëherë koeficienti i ngritjes është një vlerë e marrë eksperimentalisht dhe nuk është konstante. Ai ndryshon në varësi të profilit të krahut, raportit të pamjes, këndit të sulmit dhe vlerave të tjera. Siç mund ta shihni, varësitë janë kryesisht lineare, përveç shpejtësisë.
Ky koeficient misterioz
Koeficienti i ngritjes së krahut është një vlerë e paqartë. Llogaritjet komplekse me shumë faza janë ende të verifikuara eksperimentalisht. Kjo zakonisht bëhet në një tunel me erë. Për çdo profil të krahut dhe për çdo kënd sulmi, vlera e tij do të jetë e ndryshme. Dhe duke qenë se vetë krahu nuk fluturon, por është pjesë e avionit, teste të tilla kryhen në kopjet përkatëse të reduktuara të modeleve të avionëve. Krahët rrallë testohen veçmas. Sipas rezultateve të matjeve të shumta të secilit krah të veçantë, është e mundur të vizatohet varësia e koeficientit nga këndi i sulmit, si dhe grafikë të ndryshëm që pasqyrojnë varësinë.ngritja nga shpejtësia dhe profili i një krahu të caktuar, si dhe nga mekanizimi i lëshuar i krahut. Një grafik mostër tregohet më poshtë.
Në fakt, ky koeficient karakterizon aftësinë e krahut për të kthyer presionin e ajrit në hyrje në ngritje. Vlera e tij e zakonshme është nga 0 në 2. Rekordi është 6. Deri më tani, një person është shumë larg përsosmërisë natyrore. Për shembull, ky koeficient për një shqiponjë, kur ngrihet nga toka me një gofer të kapur, arrin vlerën 14. Nga grafiku i mësipërm është e qartë se një rritje në këndin e sulmit shkakton një rritje të ngritjes në vlera të caktuara të këndit.. Pas kësaj, efekti humbet dhe madje shkon në drejtim të kundërt.
Rrjedha e ngecjes
Siç thonë, gjithçka është e mirë me moderim. Çdo krah ka kufirin e vet për sa i përket këndit të sulmit. I ashtuquajturi kënd superkritik i sulmit çon në një stallë në sipërfaqen e sipërme të krahut, duke e privuar atë nga ngritja. Tezga ndodh në mënyrë të pabarabartë në të gjithë zonën e krahut dhe shoqërohet me dukuri korresponduese jashtëzakonisht të pakëndshme si lëkundje dhe humbje kontrolli. Mjaft e çuditshme, ky fenomen nuk varet shumë nga shpejtësia, megjithëse ndikon gjithashtu, por arsyeja kryesore e shfaqjes së stallës është manovrimi intensiv, i shoqëruar me kënde sulmi superkritike. Pikërisht për këtë ndodhi përplasja e vetme e avionit Il-86, kur piloti, duke dashur të “shfaqet” në një avion bosh pa pasagjerë, filloi të ngjitej befas, i cili përfundoi në mënyrë tragjike.
Rezistencë
Dorë për dorë me ashensor vjen zvarritja,duke parandaluar lëvizjen e avionit përpara. Ai përbëhet nga tre elementë. Këto janë forca e fërkimit për shkak të ndikimit të ajrit në avion, forca për shkak të ndryshimit të presionit në zonat përpara dhe pas krahut, dhe komponenti induktiv i diskutuar më sipër, pasi vektori i veprimit të tij është i drejtuar. jo vetëm lart, duke kontribuar në rritjen e ngritjes, por edhe mbrapa, duke qenë aleat i rezistencës. Përveç kësaj, një nga komponentët e rezistencës induktive është forca që ndodh për shkak të rrjedhës së ajrit nëpër skajet e krahut, duke shkaktuar rrjedha vorbullash që rrisin pjerrësinë e drejtimit të lëvizjes së ajrit. Formula e tërheqjes aerodinamike është absolutisht identike me formulën e forcës së ngritjes, me përjashtim të koeficientit Su. Ai ndryshon në koeficientin Cx dhe përcaktohet gjithashtu eksperimentalisht. Vlera e tij rrallë e kalon një të dhjetën e një.
Raporti i rënies ndaj zvarritjes
Raporti i ngritjes me forcën e tërheqjes quhet cilësi aerodinamike. Këtu duhet të merret parasysh një veçori. Meqenëse formulat për forcën e ngritjes dhe forcën e tërheqjes, përveç koeficientëve, janë të njëjta, mund të supozohet se cilësia aerodinamike e avionit përcaktohet nga raporti i koeficientëve Cy dhe Cx. Grafiku i këtij raporti për kënde të caktuara sulmi quhet polari i krahut. Një shembull i një grafiku të tillë është paraqitur më poshtë.
Aeroplanët modernë kanë një vlerë cilësore aerodinamike rreth 17-21, dhe gliderët - deri në 50. Kjo do të thotë se në avion ngritja e krahëve është në kushte optimale17-21 herë më e madhe se forca e rezistencës. Krahasuar me aeroplanin e vëllezërve Wright, i cili shënon 6.5, përparimi i projektimit është i dukshëm, por shqiponja me goferin fatkeq në putrat e saj është ende shumë larg.
Modalitetet e fluturimit
Modalitete të ndryshme fluturimi kërkojnë raport të ndryshëm ngritjeje-zvarritjeje. Në fluturimin në nivel lundrimi, shpejtësia e avionit është mjaft e lartë dhe koeficienti i ngritjes, proporcional me katrorin e shpejtësisë, është në vlera të larta. Gjëja kryesore këtu është të minimizoni rezistencën. Gjatë ngritjes dhe veçanërisht uljes, koeficienti i ngritjes luan një rol vendimtar. Shpejtësia e avionit është e ulët, por kërkohet pozicioni i tij i qëndrueshëm në ajër. Një zgjidhje ideale për këtë problem do të ishte krijimi i një të ashtuquajturi krah adaptiv, i cili ndryshon lakimin dhe zonën e barabartë në varësi të kushteve të fluturimit, afërsisht në të njëjtën mënyrë si zogjtë. Derisa projektuesit të kenë sukses, ndryshimi i koeficientit të ngritjes arrihet duke përdorur mekanizimin e krahut, i cili rrit si sipërfaqen ashtu edhe lakimin e profilit, i cili, duke rritur rezistencën, rrit ndjeshëm ngritjen. Për avionët luftarakë, u përdor një ndryshim në fshirjen e krahut. Inovacioni bëri të mundur reduktimin e zvarritjes me shpejtësi të lartë dhe rritjen e ngritjes me shpejtësi të ulët. Sidoqoftë, ky dizajn doli të ishte jo i besueshëm dhe së fundmi avionët e linjës së përparme janë prodhuar me një krah fiks. Një mënyrë tjetër për të rritur forcën e ngritjes së një krahu avioni është fryrja shtesë e krahut me një rrjedhje nga motorët. Kjo është zbatuar në ushtriAvionët transportues An-70 dhe A-400M, të cilët, për shkak të kësaj vetie, dallohen nga distancat e shkurtuara të ngritjes dhe uljes.
