როგორ დაფრინავს თვითმფრინავი პრინციპი. ფარდის გახსნა

თვითმფრინავი არის თვითმფრინავი, რომელსაც აქვს ჰაერის მასაზე მეტი მასა და აეროდინამიკური პრინციპის მიხედვით შექმნილი ამწევი ძალა (ფრთის ირგვლივ ნაკადის გამო ჰაერის ნაწილის ჩამოგდება). ლიფტი არის პასუხი კითხვაზე, რატომ დაფრინავენ თვითმფრინავები. იგი იქმნება ტარების ზედაპირებით (ძირითადად ფრთებით), როდესაც მოძრაობს თვითმფრინავის ჰაერის ნაკადისკენ, რომელიც ავითარებს სიჩქარეს ელექტროსადგურის ან ტურბინის დახმარებით. ელექტროსადგურის წყალობით, რომელიც ქმნის წევის ძალას, თვითმფრინავს შეუძლია გადალახოს ჰაერის წინააღმდეგობა.

თვითმფრინავები დაფრინავენ ფიზიკის კანონების მიხედვით.

აეროდინამიკა, როგორც მეცნიერება, ემყარება ნიკოლაი ეგოროვიჩ ჟუკოვსკის, გამოჩენილი რუსი მეცნიერის, აეროდინამიკის დამაარსებლის თეორემას, რომელიც ჩამოყალიბდა ჯერ კიდევ 1904 წელს. ერთი წლის შემდეგ, 1905 წლის ნოემბერში, ჟუკოვსკიმ წარმოადგინა თავისი თეორია თვითმფრინავის ფრთის ამწევი ძალის შექმნის შესახებ მათემატიკური საზოგადოების შეხვედრაზე.

იმისთვის, რომ ამწე ძალამ შეძლოს ჰაერში აწიოს თანამედროვე თვითმფრინავი, თუნდაც ათეულ ტონას იწონის, მის ფრთას უნდა ჰქონდეს საკმარისი ფართობი. ფრთის ამწე ძალაზე გავლენას ახდენს მრავალი პარამეტრი, როგორიცაა პროფილი, ფართობი, ფრთის გეგმა, შეტევის კუთხე, სიჩქარე და ჰაერის ნაკადის სიმკვრივე. თითოეულ თვითმფრინავს აქვს თავისი მინიმალური სიჩქარე, რომლითაც მას შეუძლია აფრენა და ფრენა დაცემის გარეშე. ამრიგად, თანამედროვე სამგზავრო თვითმფრინავების მინიმალური სიჩქარე 180-დან 250 კმ/სთ-მდეა.

რატომ დაფრინავენ თვითმფრინავები სხვადასხვა სიჩქარით?

თვითმფრინავის ზომა დამოკიდებულია თვითმფრინავის საჭირო სიჩქარეზე. ნელი სატრანსპორტო თვითმფრინავის ფრთების ფართობი უნდა იყოს საკმარისად დიდი, რადგან ფრთის ამწევი ძალა და თვითმფრინავის მიერ შემუშავებული სიჩქარე პირდაპირპროპორციულია. ნელი თვითმფრინავის ფრთების დიდი ფართობი განპირობებულია იმით, რომ საკმარისად დაბალი სიჩქარით ამწევი ძალა მცირეა.

მაღალსიჩქარიან თვითმფრინავებს უფრო მცირე ფრთები აქვთ, მაგრამ მაინც უზრუნველყოფენ საკმარის აწევას. რაც უფრო დაბალია ჰაერის სიმკვრივე, მით უფრო დაბალი ხდება ფრთის ამწე, შესაბამისად, მაღალ სიმაღლეზე თვითმფრინავის სიჩქარე უფრო მაღალი უნდა იყოს, ვიდრე დაბალ სიმაღლეზე ფრენისას.

რატომ დაფრინავენ თვითმფრინავები ასე მაღლა?

თანამედროვე რეაქტიული თვითმფრინავების ფრენის სიმაღლე ზღვის დონიდან 5000-დან 10000 მეტრამდეა. ეს აიხსნება ძალიან მარტივად: ასეთ სიმაღლეზე ჰაერის სიმკვრივე გაცილებით ნაკლებია და, შესაბამისად, ჰაერის წინააღმდეგობაც ნაკლები. თვითმფრინავები დაფრინავენ დიდ სიმაღლეზე, რადგან 10 კილომეტრის სიმაღლეზე ფრენისას თვითმფრინავი 80%-ით ნაკლებ საწვავს მოიხმარს, ვიდრე ერთი კილომეტრის სიმაღლეზე ფრენისას. თუმცა, რატომ არ დაფრინავენ ისინი უფრო მაღლა, ატმოსფეროს ზედა ფენებში, სადაც ჰაერის სიმკვრივე კიდევ უფრო ნაკლებია? ფაქტია, რომ თვითმფრინავის ძრავის მიერ აუცილებელი ბიძგის შესაქმნელად საჭიროა ჰაერის გარკვეული მინიმალური მიწოდება. ამიტომ, თითოეულ თვითმფრინავს აქვს ფრენის მაქსიმალური სიმაღლის ზღვარი, რომელსაც ასევე უწოდებენ "მომსახურების ჭერს". მაგალითად, Tu-154 თვითმფრინავის პრაქტიკული ჭერი დაახლოებით 12100 მეტრია.

რატომ დაფრინავენ ჩიტები?

ფრინველის ფრთა შექმნილია ისე, რომ ის ქმნის ძალას, რომელიც ეწინააღმდეგება მიზიდულობის ძალას. ბოლოს და ბოლოს, ფრინველის ფრთა არ არის ბრტყელი, როგორც დაფა, მაგრამ თაღოვანი . ეს ნიშნავს, რომ ჰაერის ჭავლი, რომელიც აკრავს ფრთას, უნდა გაიაროს უფრო დიდი მანძილი ზედა მხარის გასწვრივ, ვიდრე ჩაზნექილი ქვედა მხარის გასწვრივ. იმისათვის, რომ ორივე ნაკადმა ერთდროულად მიაღწიოს ფრთის წვერს, ჰაერის ნაკადი ფრთის ზემოთ უნდა მოძრაობდეს უფრო სწრაფად, ვიდრე ფრთის ქვეშ. ამრიგად, ფრთაზე ჰაერის ნაკადის სიჩქარე იზრდება და წნევა მცირდება.

წნევის სხვაობა ფრთის ქვეშ და მის ზემოთ ქმნის ამწევ ძალას, მიმართულს ზემოთ და ეწინააღმდეგება მიზიდულობის ძალას.

ვიღაცისთვის ახლა მნიშვნელოვანია, ვიღაცისთვის მოგვიანებით - იყიდე იაფი ავიაბილეთი ონლაინ. აქ შესაძლებელია! (დააწკაპუნეთ სურათზე!)

საიტზე შესვლისას დააყენეთ მიმართულება, გამგზავრების თარიღი (ჩამოსვლა), დააყენეთ ბილეთების რაოდენობა და კომპიუტერი ავტომატურად მოგცემთ ცხრილს ფრენებით ამ თარიღისთვის და შემდეგი ფრენებისთვის, ვარიანტები, მათი ღირებულება.
თქვენ უნდა დაჯავშნოთ ბილეთი, თუ ეს შესაძლებელია, რაც შეიძლება ადრე და გამოისყიდოთ ის სწრაფად სანამ ჯავშანი ძალაშია. წინააღმდეგ შემთხვევაში იაფფასიანი ბილეთები „გაცურავს“. თქვენ შეგიძლიათ იპოვოთ ყველა დეტალი, გაიგოთ პოპულარული მიმართულებები უკრაინიდან, შეუკვეთოთ საჰაერო და სარკინიგზო ბილეთები ნებისმიერი ადგილიდან ნებისმიერ ადგილას, მითითებულ სურათზე დაწკაპუნებით - ვებგვერდზე http://711.ua/cheap-flights/.

თვითმფრინავები ძალიან რთული მოწყობილობებია, რომლებიც ზოგჯერ აშინებს უბრალო ადამიანებს, რომლებიც არ იცნობენ აეროდინამიკას.

თანამედროვე საჰაერო ლაინერების მასა 400 ტონას აღწევს, მაგრამ ისინი მშვიდად რჩებიან ჰაერში, სწრაფად მოძრაობენ და შეუძლიათ დიდი მანძილების გადალახვა.

რატომ დაფრინავს თვითმფრინავი?

რადგან მას, როგორც ჩიტს, აქვს ფრთა!

თუ ძრავა გაუმართავს - არა უშავს, თვითმფრინავი მეორეზე გაფრინდება. თუ ორივე ძრავა გაფუჭდა, ისტორიამ იცის შემთხვევები, რომ ასეთ ვითარებაში ისინი დაეშვნენ. Ჩარჩო? თვითმფრინავს არაფერი უშლის ხელს მუცელზე დაშვებაში, ხანძარსაწინააღმდეგო გარკვეული ზომების დაცვით, ის არც კი დაიწვება. მაგრამ თვითმფრინავი ვერასოდეს დაფრინავს ფრთის გარეშე. რადგან სწორედ ეს ქმნის ამაღლებას.

თვითმფრინავები განუწყვეტლივ "ეშვებიან" ჰაერში მათი ფრთებით ჰაერის ნაკადის სიჩქარის ვექტორთან მიმართებაში ოდნავ დახრილი კუთხით. აეროდინამიკაში ამ კუთხეს „შეტევის კუთხეს“ უწოდებენ. „შეტევის კუთხე“ არის ფრთის კუთხე უხილავ და აბსტრაქტულ „ნაკადის სიჩქარის ვექტორთან“. (იხ. ნახ. 1)

მეცნიერება ამბობს, რომ თვითმფრინავი დაფრინავს იმიტომ ფრთის ქვედა ზედაპირზე იქმნება გაზრდილი წნევის ზონა, რის გამოც ფრთაზე წარმოიქმნება აეროდინამიკური ძალა, მიმართული ფრთის პერპენდიკულარულად ზემოთ.ფრენის პროცესის გაგების მოხერხებულობისთვის ეს ძალა ვექტორული ალგებრის წესების მიხედვით იშლება ორ კომპონენტად: აეროდინამიკური წევის ძალა X.

(ის მიმართულია ჰაერის ნაკადის გასწვრივ) და აწიეთ Y (ჰაერის სიჩქარის ვექტორზე პერპენდიკულარული). (იხ ნახ 2)

თვითმფრინავის შექმნისას დიდი ყურადღება ეთმობა ფრთას, რადგან ფრენის შესრულების უსაფრთხოება მასზე იქნება დამოკიდებული. ფანჯრიდან რომ გაიხედა, მგზავრი შეამჩნია, რომ ის მოხრილია და გატეხვას აპირებს. არ შეგეშინდეთ, მას შეუძლია გაუძლოს მხოლოდ უზარმაზარ დატვირთვას.

ფრენისას და მიწაზე თვითმფრინავის ფრთა „სუფთაა“, მას აქვს მინიმალური ჰაერის წინააღმდეგობა და საკმარისი ამწე, რათა თვითმფრინავმა მაღალი სიჩქარით ფრენა შეინარჩუნოს.

მაგრამ როდესაც დგება აფრენის ან დაშვების დრო, თვითმფრინავმა უნდა იფრინოს რაც შეიძლება ნელა, რათა არ გაქრეს ამწე ერთ მხარეს, ხოლო მეორეს მხრივ, ბორბლებმა გაუძლონ მიწასთან შეხებას. ამისათვის გაიზარდა ფრთის ფართობი: ფლაპები(თვითმფრინავები უკანა მხარეს) და slats(ფრთის წინ).

თუ თქვენ გჭირდებათ სიჩქარის კიდევ უფრო შემცირება, მაშინ ფრთის ზედა ნაწილში გაიცემა სპოილერები,რომლებიც საჰაერო მუხრუჭის როლს ასრულებენ და ამცირებენ აწევას.

თვითმფრინავი მხეცის მსგავსი ხდება, რომელიც ნელა უახლოვდება მიწას.

ერთად: ფლაპები, სლატები და სპოილერები- მოუწოდა ფრთის მექანიზაციას. მექანიზაციას პილოტები ათავისუფლებენ ხელით კაბინიდან აფრენამდე ან დაფრენამდე.

როგორც წესი, ამ პროცესში ჩართულია ჰიდრავლიკური სისტემა (იშვიათად ელექტრო). მექანიზმი გამოიყურება ძალიან საინტერესო და ამავე დროს ძალიან საიმედო.

ფრთაზე არის საჭეები (საავიაციო ალერონების მიხედვით), გემის მსგავსი (გასაკვირი არ არის, რომ თვითმფრინავს თვითმფრინავს უწოდებენ), რომლებიც გადახრილები არიან, იხრებიან თვითმფრინავს სწორი მიმართულებით. ჩვეულებრივ, ისინი გადახრის სინქრონულად მარცხენა და მარჯვენა მხარეს.

ასევე ფრთაზე არიან სანავიგაციო ნათურები , რომლებიც შექმნილია იმის უზრუნველსაყოფად, რომ გვერდიდან (მიწიდან ან სხვა თვითმფრინავიდან) ყოველთვის ჩანს, თუ რომელი მიმართულებით დაფრინავს თვითმფრინავი. ფაქტია, რომ მარცხენა ყოველთვის წითელია, მარჯვენა კი მწვანე. ზოგჯერ მათ გვერდით ათავსებენ თეთრ „მოციმციმე შუქებს“, რომლებიც ღამით ძალიან კარგად ჩანს.

თვითმფრინავის მახასიათებლების უმეტესობა პირდაპირ დამოკიდებულია ფრთაზე, მის აეროდინამიკურ ხარისხზე და სხვა პარამეტრებზე. საწვავის ავზები განლაგებულია ფრთის შიგნით (საწვავის საწვავის მაქსიმალური რაოდენობა დამოკიდებულია ფრთის ზომაზე), ელექტრო გამათბობლები მოთავსებულია წინა კიდეზე ისე, რომ წვიმის დროს იქ ყინული არ გაიზარდოს, სადესანტო მექანიზმი მიმაგრებულია. ფესვის ნაწილი...

მიაღწია თვითმფრინავის სიჩქარეს ელექტროსადგურის ან ტურბინის გამოყენებით. ელექტროსადგურის წყალობით, რომელიც ქმნის წევის ძალას, თვითმფრინავს შეუძლია გადალახოს ჰაერის წინააღმდეგობა.

თვითმფრინავები დაფრინავენ ფიზიკის კანონების მიხედვით.

აეროდინამიკა როგორც მეცნიერება ემყარება თ ნიკოლაი ეგოროვიჩ ჟუკოვსკის თეორემა,გამოჩენილი რუსი მეცნიერი, აეროდინამიკის ფუძემდებელი, რომელიც ჩამოყალიბდა 1904 წელს. ერთი წლის შემდეგ, 1905 წლის ნოემბერში, ჟუკოვსკიმ წარმოადგინა თავისი თეორია თვითმფრინავის ფრთის ამწევი ძალის შექმნის შესახებ მათემატიკური საზოგადოების შეხვედრაზე.

რატომ დაფრინავენ თვითმფრინავები ასე მაღლა?

თანამედროვე რეაქტიული თვითმფრინავების ფრენის სიმაღლე ფარგლებშია ზღვის დონიდან 5000-დან 10000 მეტრამდე. ეს აიხსნება ძალიან მარტივად: ასეთ სიმაღლეზე ჰაერის სიმკვრივე გაცილებით ნაკლებია და, შესაბამისად, ჰაერის წინააღმდეგობაც ნაკლები. თვითმფრინავები დაფრინავენ დიდ სიმაღლეზე, რადგან 10 კილომეტრის სიმაღლეზე ფრენისას თვითმფრინავი 80%-ით ნაკლებ საწვავს მოიხმარს, ვიდრე ერთი კილომეტრის სიმაღლეზე ფრენისას.

თუმცა, რატომ არ დაფრინავენ ისინი უფრო მაღლა, ატმოსფეროს ზედა ფენებში, სადაც ჰაერის სიმკვრივე კიდევ უფრო ნაკლებია?

ფაქტია, რომ თვითმფრინავის ძრავის მიერ საჭირო ბიძგის შესაქმნელად საჭიროა გარკვეული მინიმალური ჰაერის მიწოდება. ამიტომ, თითოეულ თვითმფრინავს აქვს ფრენის მაქსიმალური სიმაღლის ზღვარი, რომელსაც ასევე უწოდებენ "მომსახურების ჭერს". მაგალითად, Tu-154 თვითმფრინავის პრაქტიკული ჭერი დაახლოებით 12100 მეტრია.

ზოგიერთ მკვლევარს ჰქონდა გიჟური იდეები - მათ სურდათ ფრენა, მაგრამ რატომ იყო შედეგი ასეთი სავალალო? დიდი ხნის განმავლობაში იყო მცდელობები, მიემაგრებინა ფრთები საკუთარ თავზე და, მათ ქნევით, ჩიტებივით აფრინდნენ ცაში. აღმოჩნდა, რომ ადამიანის ძალა არ არის საკმარისი იმისათვის, რომ ფრთებზე აწიოს თავი.

პირველი ხალხური ხელოსნები ჩინეთიდან ნატურალისტები იყვნენ. მათ შესახებ ცნობები ჩაწერილია „ცან-ჰან-შუში“ ჩვენს წელთაღრიცხვამდე პირველ საუკუნეში. გარდა ამისა, ისტორია სავსეა მსგავსი შემთხვევებით, რომლებიც მოხდა ევროპაში, აზიაში და რუსეთში.

ფრენის პროცესის პირველი მეცნიერული დასაბუთება ლეონარდო და ვინჩიმ 1505 წელს მისცა. მან შენიშნა, რომ ფრინველებს არ უწევთ ქნევა, მათ შეუძლიათ ჰაერში დარჩენა. აქედან მეცნიერმა დაასკვნა, რომ ფრენა შესაძლებელია მაშინ, როცა ფრთები ჰაერთან შედარებით, ე.ი. როდესაც ისინი ფრთებს აფრიალებენ ქარის არარსებობის დროს ან როდესაც ამაგრებენ ფრთებს.

რატომ დაფრინავს თვითმფრინავი?

ამწევი ძალა, რომელიც მოქმედებს მხოლოდ მაღალი სიჩქარით, ეხმარება მის ჰაერში შენარჩუნებას. ფრთის სპეციალური შეკუმშვა საშუალებას გაძლევთ შექმნათ აწევა. ჰაერი, რომელიც მოძრაობს ფრთის ზემოთ და ქვემოთ, განიცდის ცვლილებებს. ფრთის ზემოთ ის იშვიათია, ხოლო ფრთის ქვეშ -. იქმნება ვერტიკალურად ორი ჰაერის ნაკადი. ქვედა ნაკადი აწევს ფრთებს, ე.ი. თვითმფრინავი, ხოლო ზედა უბიძგებს მაღლა. ამრიგად, გამოდის, რომ მაღალი სიჩქარით საჰაერო ხომალდის ქვეშ ხდება მყარი.

ასე რეალიზდება ვერტიკალური მოძრაობა, მაგრამ რა აიძულებს თვითმფრინავს ჰორიზონტალურად მოძრაობას? - ძრავები! პროპელერები, როგორც იქნა, ბურღავს ბილიკს საჰაერო სივრცეში, გადალახავს ჰაერის წინააღმდეგობას.

ამრიგად, ამწევი ძალა სძლევს მიზიდულობის ძალას, ხოლო წევის ძალა სძლევს დამუხრუჭების ძალას და თვითმფრინავი დაფრინავს.

ფიზიკური მოვლენები, რომლებიც ემყარება ფრენის კონტროლს

თვითმფრინავში ყველაფერი ემყარება ამწევისა და გრავიტაციის ბალანსს. თვითმფრინავი პირდაპირ მიფრინავს. ფრენის სიჩქარის გაზრდა გაზრდის ამწე ძალას, თვითმფრინავი ამაღლდება. ამ ეფექტის გასანეიტრალებლად, პილოტმა უნდა ჩამოწიოს თვითმფრინავის ცხვირი.

სიჩქარის შემცირებას ექნება სრულიად საპირისპირო ეფექტი და პილოტს მოუწევს თვითმფრინავის ცხვირის აწევა. თუ ეს არ გაკეთებულა, ავარია მოხდება. ზემოაღნიშნული მახასიათებლებიდან გამომდინარე, არსებობს ჩამოვარდნის რისკი, როდესაც თვითმფრინავი კარგავს სიმაღლეს. თუ ეს მოხდება მიწასთან ახლოს, რისკი თითქმის 100%-ია. თუ ეს მოხდება მიწის ზემოთ, პილოტს ექნება დრო, გაზარდოს სიჩქარე და მოიპოვოს სიმაღლე.

კაცობრიობას დიდი ხანია აინტერესებს კითხვა, თუ როგორ ხდება, რომ მრავალტონიანი თვითმფრინავი ადვილად ამაღლდება სამოთხეში. როგორ ხდება აფრენა და როგორ დაფრინავენ თვითმფრინავები? როდესაც თვითმფრინავი დიდი სიჩქარით მოძრაობს ასაფრენ ბილიკზე, ფრთები ამაღლებენ და მუშაობენ ქვემოდან ზევით.

როდესაც თვითმფრინავი მოძრაობს, წნევის სხვაობა წარმოიქმნება ფრთის ქვედა და ზედა მხარეებს შორის, რაც იწვევს ამწევ ძალას, რომელიც ინარჩუნებს თვითმფრინავს ჰაერში. იმათ. ჰაერის მაღალი წნევა ქვემოდან უბიძგებს ფრთას მაღლა, ხოლო დაბალი ჰაერის წნევა ზემოდან იზიდავს ფრთას თავისკენ. შედეგად, ფრთა ამოდის.

თვითმფრინავის ასაფრენად მას სჭირდება საკმარისი აფრენა. ფრთის აწევა იზრდება სიჩქარის მატებასთან ერთად., რომელიც უნდა აღემატებოდეს აფრენის ლიმიტს. მერე პილოტი ზრდის აფრენის კუთხეს, საჭეს შენსკენ უბიძგებს. ლაინერის მშვილდი მაღლა დგას, მანქანა კი ჰაერში ამოდის.

მერე ასაწევი სადესანტო და გამონაბოლქვი ნათურები. ფრთის ამწევის შესამცირებლად, პილოტი თანდათან აბრუნებს მექანიზაციას. როდესაც თვითმფრინავი მიაღწევს საჭირო დონეს, პილოტი დგება სტანდარტული წნევა, ხოლო ძრავები - ნომინალური რეჟიმი. იმის სანახავად, თუ როგორ აფრინდება თვითმფრინავი, გთავაზობთ სტატიის ბოლოს ვიდეოს ყურებას.

გემი აფრინდება კუთხით. პრაქტიკული თვალსაზრისით, ეს შეიძლება აიხსნას შემდეგნაირად. ლიფტი არის მოძრავი ზედაპირი, რომლის კონტროლითაც შეიძლება თვითმფრინავის გადახრა მოედანზე.

ლიფტს შეუძლია აკონტროლოს დახრის კუთხე, ე.ი. შეცვალოს ასვლის ან სიმაღლის დაკარგვის სიჩქარე. ეს გამოწვეულია შეტევის კუთხის და ამწევის ძალის ცვლილებით. ძრავის სიჩქარის გაზრდით პროპელერი იწყებს უფრო სწრაფად ტრიალს და აწევს თვითმფრინავს. პირიქით, ლიფტების ქვევით მიმართვით, თვითმფრინავის ცხვირი ეშვება, ხოლო ძრავის სიჩქარე უნდა შემცირდეს.

თვითმფრინავის კუდის განყოფილებააღჭურვილია საჭით და მუხრუჭებით ბორბლების ორივე მხარეს.

როგორ დაფრინავენ თვითმფრინავები

კითხვაზე, თუ რატომ დაფრინავენ თვითმფრინავები, უნდა გვახსოვდეს ფიზიკის კანონი. წნევის სხვაობა გავლენას ახდენს ფრთის ამწევ ძალაზე.

ნაკადის სიჩქარე უფრო დიდი იქნება, თუ ჰაერის წნევა დაბალია და პირიქით.

ამიტომ, თუ თვითმფრინავის სიჩქარე მაღალია, მაშინ მისი ფრთები იძენენ ამწეს, რაც უბიძგებს თვითმფრინავს.

ზოგიერთი გარემოება ასევე გავლენას ახდენს თვითმფრინავის ფრთის ამწევ ძალაზე: შეტევის კუთხე, ჰაერის ნაკადის სიჩქარე და სიმკვრივე, ფართობი, პროფილი და ფრთის ფორმა.

თანამედროვე ლაინერები აქვს მინიმალური სიჩქარე 180-დან 250 კმ/სთ-მდე, რომლის დროსაც აფრენა ხორციელდება, გეგმავს ცაში და არ ეცემა.

ფრენის სიმაღლე

რა არის თვითმფრინავის მაქსიმალური და უსაფრთხო სიმაღლე.

ყველა გემს არ აქვს ფრენის ერთნაირი სიმაღლე, "ჰაერის ჭერი" შეიძლება მერყეობდეს სიმაღლეზე 5000-დან 12100 მეტრამდე. მაღალ სიმაღლეებზე ჰაერის სიმკვრივე მინიმალურია, ხოლო ლაინერი აღწევს ჰაერის ყველაზე დაბალ წინააღმდეგობას.

ლაინერის ძრავას წვისთვის სჭირდება ჰაერის ფიქსირებული რაოდენობა, რადგან ძრავა არ შექმნის საჭირო ბიძგს. ასევე, მაღალ სიმაღლეზე ფრენისას თვითმფრინავი ზოგავს საწვავს 80%-მდე, კილომეტრამდე სიმაღლისგან განსხვავებით.

რა ინარჩუნებს თვითმფრინავს ჰაერში

პასუხის გასაცემად, თუ რატომ დაფრინავენ თვითმფრინავები, საჭიროა რიგრიგობით გავაანალიზოთ ჰაერში მისი მოძრაობის პრინციპები. რეაქტიული თვითმფრინავი ბორტზე მგზავრებით აღწევს რამდენიმე ტონას, მაგრამ ამავე დროს ის ადვილად აფრინდება და ახორციელებს ათას კილომეტრიან ფრენას.

ჰაერში მოძრაობაზე ასევე გავლენას ახდენს აპარატის დინამიური თვისებები, დანაყოფების დიზაინი, რომლებიც ქმნიან ფრენის კონფიგურაციას.

ძალები, რომლებიც გავლენას ახდენენ საჰაერო ხომალდის მოძრაობაზე

თვითმფრინავის ექსპლუატაცია იწყება ძრავის გაშვებით. მცირე ხომალდები იკვებება დგუშიანი ძრავებით, რომლებიც ატრიალებენ პროპელერებს, რათა შექმნან ბიძგი, რათა დაეხმარონ თვითმფრინავს ჰაერში გადაადგილებაში.

მსხვილი ავიახაზები იკვებება რეაქტიული ძრავებით, რომლებიც ექსპლუატაციის დროს უამრავ ჰაერს გამოყოფენ, ხოლო რეაქტიული ძალა თვითმფრინავს წინ უბიძგებს.

რატომ აფრინდება თვითმფრინავი და დიდხანს რჩება ჰაერში? იმიტომ რომ ფრთების ფორმას განსხვავებული კონფიგურაცია აქვს: ზემოდან მომრგვალებული და ქვემოდან ბრტყელი, მაშინ ჰაერის ნაკადი ორივე მხრიდან არ არის ერთნაირი. ფრთების თავზე ჰაერი სრიალებს და იშვიათდება და მისი წნევა ფრთის ქვემოთ ჰაერზე ნაკლებია. ამიტომ, ჰაერის არათანაბარი წნევისა და ფრთების ფორმის გამო, წარმოიქმნება ძალა, რომელიც იწვევს თვითმფრინავის აფრენას ზემოთ.

მაგრამ იმისათვის, რომ თვითმფრინავი ადვილად აფრინდეს მიწიდან, მას სჭირდება მაღალი სიჩქარით აფრენა ასაფრენ ბილიკზე.

აქედან გამომდინარეობს დასკვნა, რომ იმისათვის, რომ თვითმფრინავი შეუფერხებლად იყოს ფრენისას, მას სჭირდება მოძრავი ჰაერი, რომელიც ჭრის ფრთებს და ქმნის აწევას.

თვითმფრინავის აფრენა და სიჩქარე

ბევრ მგზავრს აინტერესებს კითხვა, რა სიჩქარეს ავითარებს თვითმფრინავი აფრენისას? არსებობს მცდარი მოსაზრება, რომ აფრენის სიჩქარე თითოეული თვითმფრინავისთვის იგივეა. კითხვაზე პასუხის გასაცემად, როგორია თვითმფრინავის სიჩქარე აფრენისას, ყურადღება უნდა მიაქციოთ მნიშვნელოვან ფაქტორებს.

1. თვითმფრინავს არ აქვს მკაცრად ფიქსირებული სიჩქარე. საჰაერო ლაინერის ამწევი ძალა დამოკიდებულია მის მასაზე და ფრთების სიგრძეზე.. აფრენა ხდება მაშინ, როდესაც შემხვედრ ნაკადში იქმნება ამწე ძალა, რომელიც ბევრად აღემატება თვითმფრინავის მასას. ამიტომ, თვითმფრინავის აფრენა და სიჩქარე დამოკიდებულია ქარის მიმართულებაზე, ატმოსფერულ წნევაზე, ტენიანობაზე, ნალექზე, ასაფრენი ბილიკის სიგრძეზე და მდგომარეობაზე.
2. ამწევის შესაქმნელად და მიწიდან წარმატებით ასაწევად, თვითმფრინავს სჭირდება მოიპოვეთ აფრენის მაქსიმალური სიჩქარე და საკმარისი აფრენა. ამას გრძელი ასაფრენი ბილიკები სჭირდება. რაც უფრო დიდია თვითმფრინავი, მით უფრო გრძელია ასაფრენი ბილიკი.
3. თითოეულ თვითმფრინავს აქვს აფრენის სიჩქარის საკუთარი მასშტაბი, რადგან მათ ყველას აქვს საკუთარი დანიშნულება: სამგზავრო, სპორტი, ტვირთი. რაც უფრო მსუბუქია თვითმფრინავი, მით ნაკლებია აფრენის სიჩქარე და პირიქით.

Boeing 737 სამგზავრო თვითმფრინავის აფრენა

• თვითმფრინავის აფრენა ასაფრენ ბილიკზე იწყება, როდესაც ძრავა მიაღწევს 800 rpm-სწუთში პილოტი ნელა ათავისუფლებს მუხრუჭებს და საკონტროლო ჯოხს ნეიტრალურ მდგომარეობაში უჭერს. თვითმფრინავი შემდეგ აგრძელებს სამ ბორბალს;
• მიწიდან აფრენამდე ლაინერის სიჩქარე საათში 180 კმ-ს უნდა აღწევდეს. შემდეგ პილოტი ჭიმავს ბერკეტს, რაც იწვევს ფლაპების გადახვევას - ფლაპებს და თვითმფრინავის ცხვირის აწევას. შემდგომი აჩქარება ხორციელდება ორ ბორბალზე;
• შემდეგ, აწეული მშვილდით, თვითმფრინავი ორ ბორბალზე აჩქარებს 220 კმ საათში, შემდეგ კი აფრინდით მიწიდან.

ამიტომ, თუ გსურთ დაწვრილებით გაიგოთ, როგორ აფრინდება თვითმფრინავი, რა სიმაღლეზე და რა სიჩქარით, გთავაზობთ ამ ინფორმაციას ჩვენს სტატიაში. ვიმედოვნებთ, რომ ისიამოვნებთ თქვენი საჰაერო მოგზაურობით.

ადამიანი გაფრინდება, ეყრდნობა არა კუნთების ძალას, არამედ გონების ძალას.
N. E. ჟუკოვსკი

ი.დმიტრიევის ფოტო.

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

ბრინჯი. 2. როდესაც ჰაერი მოედინება მოხრილი ფრთის გარშემო, წნევა მის ქვედა ზედაპირზე 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) ევროპული და რუსული. 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 იგივე როლი, რასაც ფრთა ასრულებს სტაციონარული ჰაერის ჰაერთან მიმართებაში, ასრულებს მოძრავი ჰაერი ფრთებთან მიმართებაში სტაციონარული ფრთებით“. 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. 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 მცირე 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 ძალა 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 დინებისკენ მიდრეკილი, მით მეტია ამწევი ძალა, მაგრამ ასევე იზრდება წინააღმდეგობის ძალა.

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 გადახვალთ, 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 წებო ჩვეულებრივი ფურცლიდან.) 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 საწინააღმდეგო მიმართულებით.

მე გეტყვით ყველაზე ზოგად ტერმინებში, როგორ კონტროლდება თვითმფრინავი. ასასვლელად, თქვენ უნდა ოდნავ ჩამოწიოთ კუდი, შემდეგ გაიზრდება ფრთის შეტევის კუთხე, 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 ქვემოთ, თვითმფრინავი აწევს კუდს და იწყებს დაღმართს.

თქვენ შეგიძლიათ დახრილი მანქანა მარჯვნივ ან მარცხნივ ალერონების გამოყენებით. ისინი განლაგებულია ფრთების ბოლოებზე. ჯოხის მარჯვენა მხარეს დახრილობა (ან უღლის გადახვევა) იწვევს მარჯვენა ალერონის მაღლა ასვლას და მარცხენა ქვევით. შესაბამისად, მარცხენა ფრთაზე ამწე იზრდება, ხოლო მარჯვნივ 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 მოხვევას. ამისათვის გააბრტყელეთ მანქანა მარცხნივ (გააბრუნეთ საჭე ან გადაახვიეთ მართვის ჯოხი) და ამავდროულად დააჭირეთ მარცხენა პედალს და აიღეთ საჭე.

სინამდვილეში, ეს არის ყველაფერი. შეიძლება იკითხოთ, რატომ ასწავლიან პილოტებს ფრენას რამდენიმე წლის განმავლობაში? დიახ, რადგან ყველაფერი მხოლოდ ქაღალდზეა. ასე რომ, თქვენ აჩუქეთ თვითმფრინავს, 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, აიღეთ საჭე და თვითმფრინავი მოულოდნელად, სიმაღლეზე ასვლის ნაცვლად, ცხვირით აკოცა და სპირალურად ჩამოფრინდა, როგორც იტყვიან, "საფარებელში" შევიდა.

ფრენის დროს პილოტს სჭირდება ძრავების მუშაობის მონიტორინგი, 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.