როგორ მოძრაობს თვითმფრინავი. მზადაა გამოწერის გაუქმება

თვითმფრინავი არის ჰაერზე მძიმე თვითმფრინავი. ეს ნიშნავს, რომ მისი ფრენისთვის საჭიროა გარკვეული პირობები, ზუსტად გათვლილი ფაქტორების ერთობლიობა. თვითმფრინავის ფრენა არის ამწევი ძალის შედეგი, რომელიც ხდება, როდესაც ჰაერი მიედინება ფრთისკენ. ის ზუსტად გათვლილი კუთხით არის შემობრუნებული და აქვს აეროდინამიკური ფორმა, რის გამოც გარკვეული სიჩქარით იწყებს ასვლას ზევით, როგორც პილოტები ამბობენ, „ამოდის ჰაერში“.

ძრავები აჩქარებენ თვითმფრინავს და ინარჩუნებენ მის სიჩქარეს. თვითმფრინავები თვითმფრინავს წინ უბიძგებენ ნავთის წვის და გაზების ნაკადის გამო, რომელიც დიდი ძალით გამოდის საქშენიდან. ხრახნიანი ძრავები „იწევენ“ თვითმფრინავს მათ უკან.

თანამედროვე თვითმფრინავის ფრთა სტატიკური სტრუქტურაა და დამოუკიდებლად არ შეუძლია ამწეების წარმოქმნა. მრავალტონიანი აპარატის ჰაერში აწევის შესაძლებლობა ხდება მხოლოდ თვითმფრინავის წინ გადაადგილების (აჩქარების) შემდეგ, ელექტროსადგურის დახმარებით. ამ შემთხვევაში, ჰაერის ნაკადის მიმართულების მწვავე კუთხით დაყენებული ფრთა ქმნის განსხვავებულ წნევას: ის ნაკლებად იქნება რკინის ფირფიტის ზემოთ და მეტი პროდუქტის ქვემოთ. სწორედ წნევის სხვაობა იწვევს აეროდინამიკური ძალის წარმოქმნას, რომელიც ხელს უწყობს ასვლას.

თვითმფრინავის ლიფტი შედგება შემდეგი ფაქტორებისგან:

1. შეტევის კუთხე
2. ასიმეტრიული ფრთის პროფილი

ლითონის ფირფიტის (ფრთის) დახრილობას ჰაერის ნაკადისკენ ჩვეულებრივ უწოდებენ შეტევის კუთხეს. ჩვეულებრივ, როდესაც თვითმფრინავი აწევს, აღნიშნული მნიშვნელობა არ აღემატება 3-5 °-ს, რაც საკმარისია თვითმფრინავის მოდელების უმეტესობის ასაფრენად. ფაქტია, რომ ფრთების დიზაინმა მნიშვნელოვანი ცვლილებები განიცადა პირველი თვითმფრინავის შექმნის შემდეგ და დღეს ეს არის ასიმეტრიული პროფილი ლითონის უფრო ამოზნექილი ზედა ფურცლით. პროდუქტის ქვედა ფურცელი ხასიათდება ბრტყელი ზედაპირით ჰაერის ნაკადების თითქმის შეუფერხებელი გავლისთვის.

საინტერესოა:

გრავიტაცია და გრავიტაცია - საინტერესო ფაქტები, აღწერა, ფოტო და ვიდეო

სქემატურად, ლიფტის ფორმირების პროცესი ასე გამოიყურება: ჰაერის ზედა ნაკადებმა უნდა გაიარონ უფრო დიდი მანძილი (ფრთის ამოზნექილი ფორმის გამო), ვიდრე ქვედა ნაკადები, ხოლო ჰაერის რაოდენობა ფირფიტის უკან უნდა დარჩეს. იგივე. შედეგად, ზედა ჭავლები უფრო სწრაფად მოძრაობენ, რაც ქმნის დაბალი წნევის ზონას ბერნულის განტოლების მიხედვით. უშუალოდ ფრთის ზემოთ და ქვემოთ წნევის სხვაობა, ძრავების მუშაობასთან ერთად, ეხმარება თვითმფრინავს მოიპოვოს საჭირო სიმაღლე. უნდა გვახსოვდეს, რომ შეტევის კუთხის მნიშვნელობა არ უნდა აღემატებოდეს კრიტიკულ ნიშანს, წინააღმდეგ შემთხვევაში ამწევი ძალა დაეცემა.

ფრთები და ძრავები არ არის საკმარისი კონტროლირებადი, უსაფრთხო და კომფორტული ფრენისთვის. თვითმფრინავს კონტროლი სჭირდება და დაშვების დროს კონტროლის სიზუსტე ყველაზე მეტად საჭიროა. პილოტები დაშვებას კონტროლირებად ვარდნას უწოდებენ - თვითმფრინავის სიჩქარე ისე მცირდება, რომ იგი იწყებს სიმაღლის დაკარგვას. გარკვეული სიჩქარით, ეს ვარდნა შეიძლება იყოს ძალიან გლუვი, რის შედეგადაც ხდება სადესანტო გადაცემის ბორბლების რბილი შეხება ზოლზე.

თვითმფრინავით ფრენა სრულიად განსხვავდება მანქანის ტარებისგან. პილოტის უღელი შექმნილია ზევით და ქვევით დახრისა და რულონის შესაქმნელად. "საკუთარი თავისკენ" არის ასვლა. "საკუთარი თავისგან" არის შემცირება, ჩაყვინთვა. იმისათვის, რომ შემობრუნდეთ, შეცვალოთ კურსი, თქვენ უნდა დააჭიროთ ერთ-ერთ პედალს და საჭით დახაროთ თვითმფრინავი შემობრუნების მიმართულებით... სხვათა შორის, პილოტების ენაზე ამას „მოხვევა“ ჰქვია. ”ან ”მობრუნება”.

ფრენის შემობრუნებისა და სტაბილიზაციისთვის თვითმფრინავის კუდში მოთავსებულია ვერტიკალური კილი. და მის ქვემოთ და მის ზემოთ პატარა „ფრთები“ არის ჰორიზონტალური სტაბილიზატორები, რომლებიც არ აძლევენ საშუალებას უზარმაზარ მანქანას უკონტროლოდ აწიოს და ჩამოვარდეს. კონტროლისთვის სტაბილიზატორებზე არის მოძრავი თვითმფრინავები - ლიფტები.

საინტერესოა:

რატომ არ ვარდებიან ვარსკვლავები? აღწერა, ფოტო და ვიდეო

ძრავების გასაკონტროლებლად, მფრინავების სკამებს შორის არის ბერკეტები - აფრენისას ისინი გადადიან მთლიანად წინ, მაქსიმალურ ბიძგამდე, ეს არის აფრენის რეჟიმი, რომელიც აუცილებელია აფრენის სიჩქარის მოსაპოვებლად. დაშვებისას ბერკეტები მთლიანად უკან იხევა - მინიმალური ბიძგის რეჟიმში.

ბევრი მგზავრი ინტერესით უყურებს უზარმაზარი ფრთის უკანა ძირს მოულოდნელად დაშვებამდე. ეს არის ფლაპები, ფრთის "მექანიზაცია", რომელიც ასრულებს რამდენიმე დავალებას. დაშვებისას, სრულად გაფართოებული მექანიზაცია ანელებს თვითმფრინავს, რათა თავიდან აიცილოს ზედმეტი აჩქარება. დაშვებისას, როდესაც სიჩქარე ძალიან დაბალია, ფლაპები ქმნიან დამატებით აწევას სიმაღლის გლუვი დაკარგვისთვის. აფრენისას ისინი ეხმარებიან მთავარ ფრთას მანქანის ჰაერში შენარჩუნებაში.

რისი არ უნდა შეგეშინდეთ ფრენისას?

ფრენის რამდენიმე მომენტია, რამაც შეიძლება შეაშინოს მგზავრი - ეს არის ტურბულენტობა, ღრუბლებში გავლა და ფრთების პანელების აშკარად შესამჩნევი ვიბრაციები. მაგრამ ეს საერთოდ არ არის საშიში - თვითმფრინავის დიზაინი გათვლილია უზარმაზარ დატვირთვაზე, ბევრად მეტი, ვიდრე ის, რაც ხდება "ჭაჭის" დროს. კონსოლების რხევა მშვიდად უნდა იქნას მიღებული - ეს მისაღები დიზაინის მოქნილობაა და ღრუბლებში ფრენა უზრუნველყოფილია ინსტრუმენტებით.

საკმაოდ უცნაურია იმის ყურება, თუ როგორ ადვილად ამოდის აეროდრომის ასაფრენი ბილიკიდან მრავალტონიანი მანქანა და შეუფერხებლად ადის. როგორც ჩანს, ასეთი მძიმე სტრუქტურის ჰაერში აწევა შეუძლებელი ამოცანაა. მაგრამ, როგორც ვხედავთ, ეს ასე არ არის. რატომ არ ვარდება თვითმფრინავი და რატომ დაფრინავს?

ამ კითხვაზე პასუხი მდგომარეობს ფიზიკურ კანონებში, რომლებიც შესაძლებელს ხდის თვითმფრინავის ჰაერში აწევას. ისინი მართალია არა მხოლოდ პლანერებისა და მსუბუქი სპორტული თვითმფრინავებისთვის, არამედ მრავალტონიანი სატრანსპორტო ლაინერებისთვისაც, რომლებსაც შეუძლიათ დამატებითი ტვირთის გადატანა. და საერთოდ, ფანტასტიკური ჩანს ვერტმფრენის ფრენა, რომელსაც შეუძლია არა მხოლოდ სწორი ხაზით გადაადგილება, არამედ ერთ ადგილზე ცურვაც.

თვითმფრინავის ფრენა შესაძლებელი გახდა ორი ძალის - აწევისა და ძრავის ბიძგის ერთობლივი გამოყენების წყალობით. და თუ ყველაფერი მეტ-ნაკლებად ნათელია ბიძგების ძალით, მაშინ ამწევი ძალით ყველაფერი გარკვეულწილად უფრო რთულია. მიუხედავად იმისა, რომ ჩვენ ყველანი ვიცნობთ ამ გამოთქმას, ყველას არ შეუძლია ამის ახსნა.

და მაშ, რა არის ლიფტის გარეგნობის ბუნება?

მოდით უფრო ახლოს მივხედოთ თვითმფრინავის ფრთას, რომლის წყალობითაც მას შეუძლია ჰაერში დარჩენა. ქვემოდან სრულიად ბრტყელია, ზემოდან კი სფერული ფორმა აქვს, გარეთა გამობურცვით. თვითმფრინავის მოძრაობის დროს ჰაერის ნაკადები მშვიდად გადის ფრთის ქვედა ნაწილის ქვეშ, ყოველგვარი ცვლილების გარეშე. მაგრამ იმისათვის, რომ გადავიდეს ფრთების ზედა ზედაპირზე, ჰაერის ნაკადი უნდა იყოს შეკუმშული. შედეგად, ჩვენ ვიღებთ ჩამოკიდებული მილის ეფექტს, რომლითაც ჰაერი უნდა გაიაროს.

ჰაერს უფრო მეტი დრო დასჭირდება ფრთის სფერული ზედაპირის გარშემო შემოვლას, ვიდრე ქვედა, ბრტყელ ზედაპირის ქვეშ გავლისას. ამ მიზეზით, ის უფრო სწრაფად მოძრაობს ფრთაზე, რაც, თავის მხრივ, იწვევს წნევის განსხვავებას. ფრთის ქვეშ ის გაცილებით დიდია ვიდრე ფრთის ზემოთ, რის გამოც ჩნდება ამწევი ძალა. ამ შემთხვევაში მოქმედებს ბერნულის კანონი, რომელსაც თითოეული ჩვენგანი სკოლის სკამიდან იცნობს. ყველაზე მნიშვნელოვანი ის არის, რომ წნევის სხვაობა უფრო დიდი იქნება, რაც უფრო მაღალი იქნება ობიექტის სიჩქარე. ასე რომ, გამოდის, რომ აწევა შეიძლება მოხდეს მხოლოდ მაშინ, როდესაც თვითმფრინავი მოძრაობს. ის აჭერს ფრთას, რის გამოც ის აწევს.

როდესაც თვითმფრინავი აჩქარებს ასაფრენ ბილიკზე, წნევის სხვაობაც იზრდება, რაც იწვევს ამწევის გაჩენას. დაყენებული სიჩქარით ის თანდათან იზრდება, ადარებენ თვითმფრინავის მასას და რაც აჭარბებს, აფრინდება. ასვლის შემდეგ პილოტები ამცირებენ სიჩქარეს, აწევა შედარებულია თვითმფრინავის წონასთან, რაც იწვევს მის ჰორიზონტალურ სიბრტყეში ფრენას.

იმისათვის, რომ თვითმფრინავი წინ წავიდეს, იგი აღჭურვილია მძლავრი ძრავებით, რომლებიც ჰაერის ნაკადს ფრთების მიმართულებით ამოძრავებენ. მათი დახმარებით შეგიძლიათ დაარეგულიროთ ჰაერის ნაკადის ინტენსივობა და, შესაბამისად, წევის ძალა.

ადამიანი გაფრინდება, ეყრდნობა არა მისი კუნთების, არამედ გონების ძალას.
ნ.ე.ჟუკოვსკი

ი.დმიტრიევის ფოტო.

ბრინჯი. 1. როდესაც ბრტყელი ფირფიტა ურთიერთქმედებს ჰაერის ნაკადთან, წარმოიქმნება ამწევი და წევის ძალა.

ბრინჯი. 2. როდესაც ჰაერი მოედინება მოხრილი ფრთის ირგვლივ, მის ქვედა ზედაპირზე წნევა უფრო მაღალი იქნება, ვიდრე ზედაზე. წნევის სხვაობა ამაღლებს.

ბრინჯი. 3. საკონტროლო ჯოხის უარყოფით პილოტი ცვლის ლიფტის (1-3) და ფრთების (4-6) ფორმას.

ბრინჯი. 4. საჭე გადახრილია პედლებით.

ოდესმე გაფრინდა? არა თვითმფრინავში, არც ვერტმფრენში, არც ბუშტში, არამედ თავად - როგორც ჩიტი? არ მოუხდა? და ვერ მივაღწიე. თუმცა, როგორც ვიცი, ვერავინ მიაღწია წარმატებას.

რატომ არ შეეძლო ადამიანმა ამის გაკეთება, რადგან, როგორც ჩანს, თქვენ უბრალოდ უნდა დააკოპიროთ ფრინველის ფრთები, მიამაგროთ ისინი ხელებზე და, ფრინველების მიბაძვით, აფრინდეთ ცაში. მაგრამ იქ არ იყო. აღმოჩნდა, რომ ადამიანს არ აქვს საკმარისი ძალა იმისათვის, რომ ფრთებით აწიოს ჰაერში. ყველა ხალხის მატიანეები სავსეა ისტორიებით ასეთი მცდელობების შესახებ, ძველი ჩინურიდან და არაბულიდან (პირველი ნახსენებია ჩინურ მატიანეში "ცანჰანშუ", რომელიც დაწერილია ჩვენს წელთაღრიცხვამდე I საუკუნეში) ევროპულ და რუსულ ენამდე. ფრთების გასაკეთებლად სხვადასხვა ქვეყანაში ოსტატები იყენებდნენ მიკას, თხელ წნელებს, ტყავს, ბუმბულს, მაგრამ ფრენა ვერავინ მოახერხა.

1505 წელს დიდი ლეონარდო და ვინჩი წერდა: „...როდესაც ჩიტი ქარშია, მას შეუძლია დარჩეს მასში ფრთების ქნევის გარეშე, რადგან იმავე როლს, რასაც ფრთა ასრულებს სტაციონარული ჰაერის ჰაერთან მიმართებაში, ასრულებს მოძრავი ჰაერი ფრთებთან მიმართებაში სტაციონარული ფრთებით“. ეს რთულად ჟღერს, მაგრამ სინამდვილეში ეს არა მხოლოდ სიმართლეა, არამედ გენიალურიც. ამ იდეიდან გამომდინარეობს: ფრენისთვის არ არის საჭირო ფრთების ახვევა, თქვენ უნდა აიძულოთ ისინი ჰაერთან შედარებით მოძრაობდნენ. და ამისთვის ფრთას მხოლოდ ჰორიზონტალური სიჩქარის მოხსენება სჭირდება. ფრთის ჰაერთან ურთიერთქმედებიდან წარმოიქმნება აწევა და როგორც კი მისი ღირებულება აღემატება თავად ფრთის წონას და მასთან დაკავშირებულ ყველაფერს, ფრენა დაიწყება. საქმე მცირედ რჩებოდა: შეექმნათ შესაფერისი ფრთა და შეგვეძლო მისი აჩქარება საჭირო სიჩქარემდე.

მაგრამ კვლავ გაჩნდა კითხვა: რა ფორმის უნდა იყოს ფრთა? პირველი ექსპერიმენტები ბრტყელი ფრთებით ჩატარდა. შეხედეთ დიაგრამას (ნახ. 1). თუ შემომავალი ჰაერის ნაკადი მოქმედებს ბრტყელ ფირფიტაზე მცირე კუთხით, მაშინ წარმოიქმნება ამწევი და წევის ძალა. წინააღმდეგობის ძალა ცდილობს ფირფიტის უკან „აბერვას“, ამწევი კი მის აწევას. კუთხეს, რომლითაც ჰაერი უბერავს ფრთაზე, ეწოდება შეტევის კუთხე. რაც უფრო დიდია შეტევის კუთხე, ანუ რაც უფრო ციცაბოა ფირფიტა ნაკადისკენ მიდრეკილი, მით მეტია ამწევი ძალა, მაგრამ იზრდება წინააღმდეგობის ძალაც.

ჯერ კიდევ XIX საუკუნის 80-იან წლებში მეცნიერებმა აღმოაჩინეს, რომ ბრტყელი ფრთის შეტევის ოპტიმალური კუთხე 2-დან 9 გრადუსამდეა. თუ კუთხე უფრო მცირეა, წინააღმდეგობა მცირე იქნება, მაგრამ ამწევი ძალაც მცირე იქნება. თუ ნაკადისკენ უფრო ციცაბო მოუხვიე, წინააღმდეგობა იმდენად დიდი იქნება, რომ ფრთა უფრო იალქნად გადაიქცევა. ამწევი ძალის შეფარდებას წევის ძალასთან ეწოდება აწევა-გაწევის თანაფარდობა. ეს არის თვითმფრინავთან დაკავშირებული ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი კრიტერიუმი. გასაგებია, რადგან რაც უფრო მაღალია აეროდინამიკური ხარისხი, მით ნაკლებ ენერგიას ხარჯავს თვითმფრინავი ჰაერის წინააღმდეგობის დასაძლევად.

მოდით დავუბრუნდეთ ფრთას. დაკვირვებულმა ადამიანებმა დიდი ხნის წინ შენიშნეს, რომ ფრინველებს არა ბრტყელი ფრთები აქვთ. იმავე 1880-იან წლებში ინგლისელმა ფიზიკოსმა ჰორაციო ფილიპსმა ჩაატარა ექსპერიმენტები ქარის გვირაბში საკუთარი დიზაინით და დაამტკიცა, რომ ამოზნექილი ფირფიტის აეროდინამიკური ხარისხი ბევრად აღემატება ბრტყელ ფირფიტას. ამ ფაქტს საკმაოდ მარტივი ახსნაც ჰქონდა.

წარმოიდგინეთ, რომ თქვენ მოახერხეთ ფრთის გაკეთება, რომლის ქვედა ზედაპირი ბრტყელია და ზედა ამოზნექილი. (ძალიან ადვილია ასეთი ფრთის მოდელის ჩვეულებრივი ფურცლის წებო.) ახლა გადავხედოთ მეორე დიაგრამას (ნახ. 2). ფრთის წინა კიდეზე ჰაერის ნაკადი ორ ნაწილად იყოფა: ერთი მიედინება ფრთის გარშემო ქვემოდან, მეორე - ზემოდან. გთხოვთ გაითვალისწინოთ, რომ ჰაერმა ზემოდან ცოტა მეტი უნდა იმოგზაუროს, ვიდრე ქვემოდან, შესაბამისად, ზემოდან ჰაერის სიჩქარეც ოდნავ მეტი იქნება, ვიდრე ქვემოდან, არა? მაგრამ ფიზიკოსებმა იციან, რომ სიჩქარის მატებასთან ერთად გაზის ნაკადში წნევა მცირდება. ნახეთ, რა ხდება: ჰაერის წნევა ფრთის ქვეშ უფრო მაღალია, ვიდრე მის ზემოთ! წნევის სხვაობა მიმართულია ზემოთ, ეს არის ამწევი ძალა. და თუ დაამატებთ შეტევის კუთხეს, მაშინ ამწევი ძალა კიდევ უფრო გაიზრდება.

ერთ-ერთი პირველი ჩაზნექილი ფრთა გააკეთა ნიჭიერმა გერმანელმა ინჟინერმა ოტო ლილიენტალმა. მან ააგო პლანერების 12 მოდელი და მათზე ათასამდე ფრენა განახორციელა. 1896 წლის 10 აგვისტოს, ბერლინში ფრენისას, მისი პლანერი ქარის უეცარმა აფეთქებამ გადააბრუნა და მამაცი მკვლევარი პილოტი გარდაიცვალა. ფრინველთა აფრენის თეორიულმა დასაბუთებამ, რომელიც განაგრძო ჩვენმა დიდმა თანამემამულემ ნიკოლაი ეგოროვიჩ ჟუკოვსკიმ, განსაზღვრა ავიაციის მთელი შემდგომი განვითარება.

ახლა კი შევეცადოთ გაერკვნენ, თუ როგორ შეიძლება შეიცვალოს ამწევი ძალა და გამოიყენოს თვითმფრინავის სამართავად. ყველა თანამედროვე თვითმფრინავის ფრთა რამდენიმე ელემენტისგან შედგება. ფრთის ძირითადი ნაწილი ფიქსირებულია ფიუზელაჟთან შედარებით, ხოლო უკანა კიდეზე დამონტაჟებულია მცირე დამატებითი ფარდები. ფრენისას ისინი აგრძელებენ ფრთის პროფილს, ხოლო აფრენისას, დაშვებისას ან ჰაერში მანევრების დროს შეუძლიათ გადახრილი ქვევით. ამ შემთხვევაში იზრდება ფრთის ამწევი ძალა. იგივე პატარა დამატებითი მბრუნავი ფრთები არის ვერტიკალურ კუდზე (ეს არის საჭე) და ჰორიზონტალურ კუდზე (ეს არის ლიფტი). თუ ასეთი დამატებითი ნაწილი უარყოფილია, მაშინ იცვლება ფრთის ან ქლიავის ფორმა და იცვლება მისი ამწევი ძალა. გადავხედოთ მესამე დიაგრამას (სურ. 3 გვ. 83). ზოგადად, ამწე ძალა იზრდება საჭის ზედაპირის გადახრის საპირისპირო მიმართულებით.

მე გეტყვით ყველაზე ზოგად ტერმინებში, როგორ კონტროლდება თვითმფრინავი. ასასვლელად, თქვენ უნდა ოდნავ ჩამოწიოთ კუდი, შემდეგ ფრთის შეტევის კუთხე გაიზრდება, თვითმფრინავი დაიწყებს სიმაღლის მოპოვებას. ამისთვის პილოტმა საჭე (საკონტროლო ჯოხი) თავისკენ უნდა გაიწიოს. სტაბილიზატორის ლიფტი იხრება, მისი ამწევი ძალა მცირდება და კუდი ეცემა. ამ შემთხვევაში იზრდება ფრთის შეტევის კუთხე და იზრდება მისი ამწევი ძალა. ჩაყვინთვისთვის პილოტი საჭეს წინ იხრის. ლიფტი იხრება, თვითმფრინავი აწევს კუდს და იწყებს დაღმართს.

თქვენ შეგიძლიათ დახაროთ მანქანა მარჯვნივ ან მარცხნივ ალერონების გამოყენებით. ისინი განლაგებულია ფრთების ბოლოებზე. ჯოხის დახრილობა (ან უღლის გადახვევა) მარცხნივ იწვევს მარჯვენა ალერონის მაღლა ასვლას და მარცხენა ქვევით. შესაბამისად, მარცხენა ფრთაზე ამწე იზრდება, მარჯვნივ კი ეცემა და თვითმფრინავი მარჯვნივ იხრება. კარგად, როგორ უნდა დახრილი თვითმფრინავი მარცხნივ - გამოიცანით.

საჭე კონტროლდება პედლებით (სურ. 4). მარცხენა პედალი წინ მიიწევს - თვითმფრინავი უხვევს მარცხნივ, დააჭირეთ მარჯვენა პედლს - მარჯვნივ. მაგრამ მანქანა ამას აკეთებს "ზარმაცი". მაგრამ იმისათვის, რომ თვითმფრინავი სწრაფად შემობრუნდეს, თქვენ უნდა გააკეთოთ რამდენიმე მოძრაობა. ვთქვათ, თქვენ აპირებთ მარცხნივ მოუხვიოთ. ამისათვის გააბრტყელეთ მანქანა მარცხნივ (გააბრუნეთ საჭე ან დახარეთ საკონტროლო ჯოხი) და ამავდროულად დააჭირეთ მარცხენა პედალს და აიღეთ საჭე.

სინამდვილეში ეს ყველაფერია. შეიძლება იკითხოთ, რატომ ასწავლიან პილოტებს ფრენას რამდენიმე წლის განმავლობაში? დიახ, რადგან ყველაფერი მხოლოდ ქაღალდზეა. ასე რომ, თქვენ თვითმფრინავს აჩუქეთ, სახელური საკუთარ თავზე აიღეთ და თვითმფრინავმა უცებ დაიწყო გვერდით მოძრაობა, თითქოს მოლიპულ გორაზე. რატომ? Რა უნდა ვქნა? ან, დონის ფრენისას, თქვენ გადაწყვიტეთ ასვლა უფრო მაღლა, აიღე საჭე და თვითმფრინავი უცებ, სიმაღლეზე ასვლის ნაცვლად, ცხვირით აკოცა და სპირალურად ჩამოფრინდა, როგორც ამბობენ, "საფარებელში" შევიდა.

ფრენის დროს პილოტს უნდა აკონტროლოს ძრავების მუშაობა, მიმართულება და სიმაღლე, ამინდი და მგზავრები, საკუთარი კურსი და სხვა თვითმფრინავების კურსები და მრავალი სხვა მნიშვნელოვანი პარამეტრი. მფრინავმა უნდა იცოდეს ფრენის თეორია, საკონტროლო მექანიზმების ადგილმდებარეობა და მუშაობა, უნდა იყოს ყურადღებიანი და გაბედული, ჯანმრთელი და რაც მთავარია უყვარდეს ფრენა.

ხალხის ფრენის უნარი ყოველთვის იზიდავდა, მაგრამ ას წელზე ცოტა მეტი ხნის წინ თანამედროვე თვითმფრინავების მსგავსი მოწყობილობების შექმნა აბსურდულად ჩანდა. ამერიკელი წარმოშობის ასტრონომ საიმონ ნიუკომბს კი მიენიჭა მათემატიკური მტკიცებულება იმისა, რომ შეუძლებელი იქნებოდა ჰაერზე მძიმე აღჭურვილობის ცაში აწევა, მაგრამ ახლა ყოველდღიურად 11 000-13 000 გემი აფრინდება. ჩვენ გეტყვით, რა შეიცვალა და როგორ ახერხებენ თვითმფრინავები მილიონობით მგზავრის გადაყვანას.

როგორ გამოიყურება ფრენა ფიზიკის თვალსაზრისით

ასაფრენად მოწყობილობას სჭირდება აწევის გამო მიზიდულობის ძალის კომპენსირება და გაუძლოს ჰაერის წინააღმდეგობის ძალას ბიძგით.

შეუძლებელია, ნიუკომბის მათემატიკური გამოთვლების მიხედვით, თანამედროვე ლაინერების ფრენა მარტივი გამოცდილებით აიხსნება. მისთვის დაგჭირდებათ 2 იდენტური ქილა, წყვილი მსგავსი ბუზი და სასწორი. ერთ თასზე მოთავსებულია კონტეინერი მწერით, რომელიც ძირში უმოძრაოდ ზის. მეორეზე არის ქილა მუდმივად მფრინავი ბუზით.

ლოგიკურად, პირველი თასი უნდა აჭარბებდეს რეალურად ცარიელ მეორე კონტეინერს. მაგრამ სინამდვილეში, საზომის ორივე ნაწილი წონასწორობაში იქნება. მფრინავი ბუზი ჰაერში ამაღლებულია იმპულსის დაღმავალი ნაკადით, ამატებს რამდენიმე გრამს ქილას და აბალანსებს მიზიდულობის ძალას.

თვითმფრინავის შემთხვევაში, პრინციპი მსგავსია ზოგადად, მხოლოდ ყველაფერი ბევრად უფრო რთულია ორგანიზებული. მანქანები დაფრინავენ ამწევი ძალის (PS) გამო, რომელიც წარმოიქმნება ჰაერის ნაკადებისა და ფრთის აეროდინამიკური ფორმის ურთიერთქმედების შედეგად. ეს უკანასკნელი კუთხეშია. ისინი თავიანთი წვერით ჭრიან ნაკადს დაღმავალ და „შემომავალში“, რის გამოც ფრთის ქვეშ იქმნება მაღალი წნევის არე, მის ზემოთ კი დაბალი წნევის არე. განსხვავება ბოლოს წარმოქმნის აწევას.

მაგრამ ასაფრენად მოწყობილობას სჭირდება არა მხოლოდ აწევის გამო მიზიდულობის ძალის კომპენსირება, არამედ წინააღმდეგობა გაუწიოს ჰაერის წინააღმდეგობის ძალას ბიძგით. მწერებისგან განსხვავებით, გემი ვერ ახერხებს საჭირო სიჩქარისა და სიმაღლის მოპოვებას ფრთების ქნევის დახმარებით. თვითმფრინავს შეეძლება „ჰაერში აყვანა“ გარკვეული სიჩქარით, რომლის მოპოვებაშიც ძრავები ეხმარებიან.

ვიზუალური ახსნა იმის შესახებ, თუ როგორ და რატომ დაფრინავენ თვითმფრინავები. რა როლს ასრულებს ფრთა, ძრავა და სტრუქტურის სხვა ნაწილები ჰაერის მოძრაობაში.

აფრენა და ფრენის სიჩქარე

ლაინერების მოძრაობის სიჩქარე (V) არ არის მუდმივი - ერთი საჭიროა აწევაზე, მეორე კი ფრენისას.

1. აფრენა ფაქტობრივად იწყება იმ მომენტიდან, როდესაც გემი მოძრაობს ასაფრენ ბილიკზე. მოწყობილობა აჩქარებს, იკავებს ტილოსგან განცალკევებისთვის აუცილებელ ტემპს და მხოლოდ ამის შემდეგ, აწევის გაზრდის გამო, იზრდება. ამოსაღებად აუცილებელი V მითითებულია სახელმძღვანელოში თითოეული მოდელისთვის და ზოგადი ინსტრუქციებისთვის. ძრავები ამ მომენტში მუშაობენ სრული სიმძლავრით, რაც უზარმაზარ დატვირთვას ანიჭებს მანქანას, რის გამოც პროცესი ითვლება ერთ-ერთ ყველაზე რთულ და საშიშად.
2. სივრცეში დასაფიქსირებლად და გამოყოფილი ეშელონის დასაკავებლად საჭიროა სხვადასხვა სიჩქარის მიღწევა. ჰორიზონტალურ სიბრტყეში ფრენა შესაძლებელია მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ PS ანაზღაურებს დედამიწის გრავიტაციას.

ძნელია დაასახელო სიჩქარის ინდიკატორები, რომლითაც თვითმფრინავს შეუძლია აფრენა და იქ დარჩენა გარკვეული დროით. ისინი დამოკიდებულია კონკრეტული მანქანის მახასიათებლებზე და გარემო პირობებზე. პატარა ერთძრავიანი V ლოგიკურად უფრო დაბალი იქნება ვიდრე გიგანტური სამგზავრო გემი - რაც უფრო დიდია მოწყობილობა, მით უფრო სწრაფად უნდა მოძრაობდეს იგი.

Boeing 747-300-ისთვის ეს არის დაახლოებით 250 კილომეტრი საათში, თუ ჰაერის სიმკვრივე 1,2 კილოგრამია კუბურ მეტრზე. Cessna 172-სთვის - დაახლოებით 100. Yak-40 იშლება ტილოდან 180 კმ/სთ-ზე, Tu154M - 210. Il 96-ისთვის საშუალოდ 250-ს აღწევს, ხოლო Airbus A380-ისთვის - 268.

მოწყობილობის მოდელისგან დამოუკიდებელი პირობებიდან, ნომრის დადგენისას ისინი ეყრდნობიან:

• ქარის მიმართულება და სიძლიერე - შემხვედრი ხელს უწყობს ცხვირის ზემოთ აწევას
• ნალექების და ჰაერის ტენიანობის არსებობა - შეიძლება გაართულოს ან ხელი შეუწყოს აჩქარებას
• ადამიანური ფაქტორი - ყველა პარამეტრის შეფასების შემდეგ გადაწყვეტილებას იღებს პილოტი

ეშელონისთვის დამახასიათებელი სიჩქარე ტექნიკურ მახასიათებლებში მოხსენიებულია, როგორც "კრუიზინგი" - ეს არის მანქანის მაქსიმალური შესაძლებლობების 80%.

სიჩქარე თავად ეშელონში ასევე პირდაპირ დამოკიდებულია გემის მოდელზე. ტექნიკურ მახასიათებლებში მას "კრუიზინგი"-ს უწოდებენ - ეს არის მანქანის მაქსიმალური შესაძლებლობების 80%. პირველი მგზავრი "ილია მურომეც" საათში მხოლოდ 105 კილომეტრს აჩქარებდა. ახლა საშუალო მაჩვენებელი 7-ჯერ მეტია.

თუ თქვენ დაფრინავთ Airbus A220, ეს მაჩვენებელი 870 კმ/სთ დონეზეა. A310 ჩვეულებრივ მოძრაობს 860 კილომეტრ საათში სიჩქარით, A320 - 840, A330 - 871, A340-500 - 881, A350 - 903 და გიგანტური A380 - 900. Boeings დაახლოებით იგივეა. Boeing 717 დაფრინავს კრუიზში საათში 810 კილომეტრით. მასა 737 - 817-852 დამოკიდებულია თაობაზე, შორ მანძილზე 747 - 950, 757 - 850 კმ/სთ, პირველი ტრანსატლანტიკური 767 - 851, Triple Seven - 905 და თვითმფრინავის მგზავრი 787 - 902. ჭორების მიხედვით, კომპანია ავითარებს ლაინერს სამოქალაქო ავიაციისთვის, რომელიც გადაიყვანს ადამიანებს ერთი წერტილიდან მეორეში V=5000. მაგრამ ჯერჯერობით, ყველაზე სწრაფი მსოფლიოში შედის მხოლოდ სამხედროები:

• ამერიკული ზებგერითი F-4 Phantom II, მიუხედავად იმისა, რომ მან ადგილი დაუთმო უფრო თანამედროვეებს, მაინც ათეულშია 2370 კილომეტრი საათში მაჩვენებლით.
• ერთძრავიანი გამანადგურებელი Convair F-106 Delta Dart 2450 კმ/სთ
• საბრძოლო MiG-31 - 2993 წ
• ექსპერიმენტული E-152, რომლის დიზაინმა საფუძველი ჩაუყარა MiG-25 - 3030-ს
• XB-70 Valkyrie პროტოტიპი - 3,308
• კვლევა Bell X-2 Starbuster - 3 370
• MiG-25-ს შეუძლია მიაღწიოს 3492-ს, მაგრამ შეუძლებელია ამ ნიშნულზე გაჩერება და ძრავის დაზიანება.
• SR-71 Blackbird - 3540
• მსოფლიო ლიდერი სარაკეტო X-15 - 7274

შესაძლებელია, რომ სამოქალაქო გემებმა ოდესმე შეძლონ ამ მაჩვენებლების მიღწევა. მაგრამ უახლოეს მომავალში ნამდვილად არა, მაშინ როცა ამ საკითხში მთავარ ფაქტორად რჩება მგზავრების უსაფრთხოება.

თვითმფრინავის 4 ნაწილი, რომლებიც გავლენას ახდენენ ფრენის შესრულებაზე

მფრინავი მანქანები განსხვავდება ჩვეულებრივი მანქანებისგან ძალიან რთული დიზაინით, რომელიც ითვალისწინებს ყველა წვრილმანს. და გარდა აშკარა დეტალებისა, სხვა ნაწილებიც გავლენას ახდენს მოძრაობის შესაძლებლობებსა და მახასიათებლებზე - სულ შეგროვდა 4 ძირითადი.

1. ფრთა. თუ ძრავის გაფუჭების შემთხვევაში შეგიძლიათ ფრენა უახლოეს აეროდრომზე მეორეზე და გაუმართაობის შემთხვევაში ერთდროულად შეგიძლიათ დაჯდეთ პილოტის გამოცდილებით, გაფრენის პუნქტს არ დაშორდებით გარეშე. ფრთა. არ იქნება ის - არ იქნება აუცილებელი ამწევი ძალა. შემთხვევითი არ არის, რომ ფრთაზე საუბრობენ მხოლობით. პოპულარული რწმენის საწინააღმდეგოდ, თვითმფრინავს აქვს ერთი. ეს კონცეფცია აღნიშნავს მთელ თვითმფრინავს, რომელიც განსხვავდება გვერდიდან ორივე მიმართულებით.

ვინაიდან ეს არის მთავარი ნაწილი, რომელიც პასუხისმგებელია ჰაერში ყოფნაზე, დიდი ყურადღება ეთმობა მის დიზაინს. ფორმა აგებულია ზუსტი გათვლების მიხედვით, დამოწმებული და შემოწმებული. გარდა ამისა, ფრთას შეუძლია გაუძლოს უზარმაზარ დატვირთვებს, რათა საფრთხე არ შეუქმნას მთავარი - ადამიანების უსაფრთხოებას.

2. ფლაპები და სლატები. უმეტეს შემთხვევაში, თვითმფრინავის ფრთას აქვს გამარტივებული ფორმა, მაგრამ მასზე დამატებითი ზედაპირები ჩნდება აფრენისა და დაშვების დროს. ფლაპები და სლატები მზადდება იმისათვის, რომ გაიზარდოს ფართობი და გაუმკლავდეს მანქანაზე მოქმედ ძალებს გზის დასაწყისში და ბოლოს მძიმე დატვირთვის დროს. დაშვებისას ანელებენ ლაინერს, არ აძლევენ მის ზედმეტად დაცემას და ამაღლებისას ეხმარებიან ჰაერში დარჩენას.

ზაფხულის დადგომას ჩვენი პლანეტის ზოგიერთ ცხელ კუთხეში თან მოაქვს არა მხოლოდ დამღლელი სიცხე, არამედ აეროპორტებში ფრენების დაგვიანებაც. მაგალითად, ფენიქსში, არიზონაში, ჰაერის ტემპერატურამ ახლახანს მიაღწია +48°C-ს და ავიაკომპანიები იძულებულნი გახდნენ გააუქმონ ან გადაეტანათ 40-ზე მეტი ფრენა. Რა არის მიზეზი? თვითმფრინავები სიცხეში არ დაფრინავენ? ისინი დაფრინავენ, მაგრამ არა ნებისმიერ ტემპერატურაზე.მედიის ცნობით, სიცხე განსაკუთრებულ პრობლემას წარმოადგენს Bombardier CRJ თვითმფრინავისთვის, რომელსაც აქვს მაქსიმალური აფრენის ტემპერატურა +47,5°C. Ამავე დროს, Airbus-ისა და Boeing-ის დიდ თვითმფრინავებს შეუძლიათ ფრენა +52°С გრადუსამდე ტემპერატურაზეან ასე. მოდით შევხედოთ ამ შეზღუდვების მიზეზებს.

ამწევის პრინციპი

სანამ აგიხსნით, თუ რატომ არ შეუძლია ყველა თვითმფრინავს ჰაერის მაღალ ტემპერატურაზე აფრენა, აუცილებელია გავიგოთ თავად თვითმფრინავების ფრენის პრინციპი. რა თქმა უნდა, ყველას ახსოვს პასუხი სკოლიდან: „ეს ყველაფერი ფრთის აწევაა“. დიახ, ეს მართალია, მაგრამ არც ისე დამაჯერებელი. იმისთვის, რომ რეალურად გაიგოთ ფიზიკის კანონები, რომლებიც აქ არის ჩართული, ყურადღება უნდა მიაქციოთ იმპულსის კანონი. კლასიკურ მექანიკაში სხეულის იმპულსი ტოლია ამ სხეულის m მასისა და v სიჩქარის ნამრავლის, იმპულსის მიმართულება ემთხვევა სიჩქარის ვექტორის მიმართულებას.

ამ ეტაპზე შეიძლება იფიქროთ, რომ საუბარია თვითმფრინავის იმპულსის შეცვლაზე. არა, სამაგიეროდ განიხილეთ ჰაერის იმპულსის ცვლილებაინციდენტი ფრთის თვითმფრინავში. წარმოიდგინეთ, რომ ჰაერის თითოეული მოლეკულა არის პატარა ბურთი, რომელიც ურტყამს თვითმფრინავს. ქვემოთ მოცემულია დიაგრამა, რომელიც აჩვენებს ამ პროცესს.

მოძრავი ფრთა ეჯახება ბუშტებს (ანუ ჰაერის მოლეკულებს). ბურთები ცვლის იმპულსს, რაც მოითხოვს ძალის გამოყენებას. ვინაიდან მოქმედება რეაქციის ტოლია, ძალა, რომელსაც ფრთა ახორციელებს საჰაერო ბუშტებზე, იგივე სიდიდისაა, რასაც თავად ბუშტები ახორციელებენ ფრთაზე. ეს იწვევს ორ შედეგს. პირველ რიგში, უზრუნველყოფილია ფრთის ამწევი ძალა. მეორეც, არსებობს საპირისპირო ძალა - ბიძგი. ლიფტამდე ვერ მიხვალთ დახევის გარეშე.

ამწევის შესაქმნელად თვითმფრინავი უნდა იმოძრაოს და მისი სიჩქარის გასაზრდელად საჭიროა მეტი ბიძგი. უფრო ზუსტად რომ ვთქვათ, თქვენ გჭირდებათ ზუსტად იმდენი ბიძგი, რომ დააბალანსოთ ჰაერის წინააღმდეგობის ძალა - შემდეგ იფრინავთ თქვენთვის სასურველი სიჩქარით. როგორც წესი, ეს ბიძგი უზრუნველყოფილია რეაქტიული ძრავით ან პროპელერით. სავარაუდოდ, თქვენ შეგეძლოთ სარაკეტო ძრავის გამოყენებაც კი, მაგრამ ნებისმიერ შემთხვევაში - გჭირდებათ ბიძგის გენერატორი.

რა ტემპერატურაა აქ?

თუ ფრთა დაეჯახება ჰაერის მხოლოდ ერთ ბურთულას (ანუ მოლეკულას), ეს არ გამოიწვევს დიდ აწევას. ამწევის გასაზრდელად საჭიროა ბევრი შეჯახება ჰაერის მოლეკულებთან. ამის მიღწევა შესაძლებელია ორი გზით:

• უფრო სწრაფად გადაადგილება, მოლეკულების რაოდენობის გაზრდა, რომლებიც ფრთასთან შეხებაში შედის დროის ერთეულზე;
• შეიმუშავეთ ფრთები მეტი ზედაპირის ფართობი, რადგან ამ შემთხვევაში ფრთა დიდი რაოდენობით მოლეკულებს შეეჯახება;
• კონტაქტის ზედაპირის გაზრდის კიდევ ერთი გზა არის გამოყენება შეტევის უფრო დიდი კუთხე ფრთების დახრის გამო;
• საბოლოოდ, ფრთის ჰაერის მოლეკულებთან უფრო მეტი შეჯახების მიღწევა შესაძლებელია, თუ ჰაერის სიმკვრივე უფრო მაღალიაანუ, მოლეკულების რაოდენობა ერთეულ მოცულობაზე მეტია. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ჰაერის სიმკვრივის მატება ზრდის ამწევს.

ეს დასკვნა მიგვიყვანს ჰაერის ტემპერატურამდე. რა არის ჰაერი? ეს არის მრავალი მიკრონაწილაკი, მოლეკულა, რომელიც ჩვენს გარშემო მოძრაობს სხვადასხვა მიმართულებით და სხვადასხვა სიჩქარით. და ეს ნაწილაკები ერთმანეთს ეჯახება. ტემპერატურის მატებასთან ერთად იზრდება მოლეკულების საშუალო სიჩქარეც. ტემპერატურის მატება იწვევს გაზის გაფართოებას და ამავდროულად - ჰაერის სიმკვრივის შემცირებამდე. გახსოვდეთ, რომ გაცხელებული ჰაერი უფრო მსუბუქია, ვიდრე ცივი ჰაერი, სწორედ ამ ფენომენზეა აგებული საჰაერო ბუშტების აერონავტიკის პრინციპი.

ასე რომ, მეტი ამწევისთვის საჭიროა ან უფრო მაღალი სიჩქარე, ან უფრო დიდი ფრთის ფართობი, ან ფრთაზე მოლეკულების შეტევის უფრო დიდი კუთხე. კიდევ ერთი პირობა: რაც უფრო მაღალია ჰაერის სიმკვრივის მნიშვნელობა, მით მეტია ამწევი ძალა. მაგრამ პირიქითაც მართალია: რაც უფრო დაბალია ჰაერის სიმკვრივე, მით უფრო დაბალია ამწე. და ეს ეხება პლანეტის ცხელ კუთხეებს. მაღალი ტემპერატურის გამო, ჰაერის სიმკვრივე ძალიან დაბალია ზოგიერთი თვითმფრინავისთვის, მათი აფრენა საკმარისი არ არის.

რა თქმა უნდა, ჰაერის სიმკვრივის კლების კომპენსირება შეგიძლიათ სიჩქარის გაზრდით. მაგრამ როგორ შეიძლება ამის გაკეთება რეალურად? ამ შემთხვევაში საჭიროა თვითმფრინავზე უფრო ძლიერი ძრავების დაყენება, ან ასაფრენი ბილიკის სიგრძის გაზრდა. ამიტომ, ავიაკომპანიებისთვის ბევრად უფრო ადვილია ზოგიერთი ფრენის უბრალოდ გაუქმება. ან, სულ მცირე, გადაიტანოთ საღამოს, დილით ადრე, როცა გარემოს ტემპერატურა მაქსიმალურ დასაშვებ ზღვარზე დაბალია.