Qisqa
Samolyot havoda qanotdagi bosim farqi tufayli qoladi, chunki u havo tomonidan itarilmoqda emas. Havo vaznsiz emas: sirtdagi kubometr taxminan 1,2 kg og'irlikka ega va u orqali soatiga 800–900 km tezlikda harakatlanayotgan qanot havoni pastga itarib, ko'tarilish kuchini hosil qiladi. Shuning uchun uchish-qo'nish yo'laklari uzun, ko'pincha 3 km dan ortiq: samolyot uchish uchun yetarli ko'tarilish tezligiga erishishi kerak.
Samolyotning parvozi fizika bilan izohlanadi va uning asosida faqat to'rtta kuch mavjud. NASA ma'lumotlariga ko'ra, Parvoz paytida samolyot to'rtta kuchga duchor bo'ladi: ko'tarish, og'irlik, tortish va tortishish.. Ularning o'zaro munosabati samolyot yuqoriga yoki pastga, tezroq yoki sekinroq uchishini belgilaydi.
Og'irligi
Og'irlik - bu har doim tortishish kuchi bilan Yer markaziga yo'naltirilgan kuch. NASA ma'lumotlariga ko'ra, samolyotning og'irligi uning o'lchami va u qurilgan materiallar, shuningdek, u tashuvchi yuk va yoqilg'i bilan belgilanadi. Uchish uchun samolyot yuqoriga ko'tarish kuchini yaratish uchun bu kuchni yengib o'tishi kerak.
Samolyot qanchalik og'ir bo'lsa, uni havoda ushlab turish uchun shuncha ko'p ko'tarish kerak bo'ladi. Shuning uchun massa kerakli turtki va qanot maydoniga bevosita ta'sir qiladi - barcha to'rtta kuch bir-biri bilan bog'liq.
Ko'tarish kuchi
Ko'tarish - bu samolyotni havoda ushlab turadigan yuqoriga ko'taruvchi kuch; u og'irlikka qarshilik ko'rsatadi. Smitson muzeyiga ko'ra, ko'tarish havo bosimi farqi bilan hosil bo'ladi.
Mexanizm quyidagicha: qanotning egri shakli (profil) uning ustidagi havoning ostidagiga qaraganda tezroq harakatlanishiga olib keladi, natijada yuqori qismida bosim pasayadi. Bu farq qanotni va u bilan birga samolyotni yuqoriga ko'taradi. Xuddi shu egrilik texnikasi vertolyot qanotlarida, uçurtmalarda va hatto yaxta yelkanlarida ham qo'llaniladi.
Harakat
Itaruvchi kuch - bu samolyotni oldinga siljituvchi kuch; u dvigatel tomonidan hosil qilinadi. NASA ma'lumotlariga ko'ra, tortishish kuchi dvigatelning hajmi va turi hamda uchuvchi tomonidan tanlangan rejim bilan belgilanadi. Odatda u samolyot o'qi bo'ylab oldinga yo'naltiriladi.
Qanotning ko'tarish kuchini yengish va uni ushlab turish uchun turtki kerak. Uchish paytida, kruiz parvozida esa, doimiy tezlikda turtki kuchini muvozanatlash uchun maksimal turtki kuchi talab qilinadi.
Qarshilik
Qarshilik - bu havo orqali harakatni sekinlashtiradigan kuch; u parvoz yo'nalishiga qarshi yo'naltirilgan. NASA ma'lumotlariga ko'ra, Ko'tarish kuchi kabi tortishish kuchi ham samolyotning shakli va o'lchamiga, havo sharoitlariga va parvoz tezligiga bog'liq..
Shakl bevosita ta'sir ko'rsatadi: yumaloq va tor yuzalar tekis va keng yuzalarga qaraganda kamroq qarshilik hosil qiladi. Shuning uchun, samolyotning soddalashtirilgan shakli nafaqat estetika, balki qarshilik va yoqilg'i sarfini kamaytirish usulidir. Biznes samolyoti tezlikni saqlab qolishi uchun turtki doimiy ravishda qarshilikni yengib o'tishi kerak.
Kuchlar qanday birgalikda ishlaydi
Doimiy tezlikda barqaror, tekis parvozda kuchlar muvozanatlanadi: ko'tarish og'irlikka, turtki esa tortishishga teng. Bu muvozanat ko'tarilish va tushish, tezlanish va sekinlashish hamda burilishlar paytida o'zgaradi.
Uchuvchi to'g'ridan-to'g'ri ikkita kuchni boshqaradi: ko'tarish, hujum burchagi va tezligi orqali va turtish, dvigatel tezligi orqali. Bir kuchning o'zgarishi boshqalariga ta'sir qiladi: og'irlikning oshishi ko'proq ko'tarishni talab qiladi, bu esa kattaroq qanotni talab qiladi, bu esa ko'proq qarshilikni keltirib chiqaradi va ko'proq turtishni talab qiladi.
Uch o'q va boshqaruv
Samolyot oʻzining ogʻirlik markazidan oʻtuvchi uchta oʻq atrofida harakatlanadi: boʻylama (aylanish), lateral (qiyalik) va vertikal (qiyshiqlik). Har bir oʻq uchun boshqaruv uning oʻz sirtlari tomonidan taʼminlanadi: qanotdagi eleronlar aylanishni, dumdagi lift esa burilish hosil qiladi va rul qiyshiqlikni hosil qiladi. Uchuvchi bu sirtlarni burish orqali samolyot atrofidagi havo oqimini oʻzgartiradi va reaktiv samolyotning kerakli yoʻnalishda aylanishiga sabab boʻladi.
Bu harakatlar alohida emas: masalan, burilish odatda aylanish va burilishlarni birlashtiradi. Boshqaruv sirtlari asosan o'z sohalarida ko'tarish va tortishish kuchlarini mahalliy ravishda o'zgartiradi va bu o'zgarishlarning yig'indisi traektoriyani belgilaydi. Shu tarzda, uchuvchi nafaqat barqaror parvozda, balki dinamik parvozda ham to'rtta kuchning muvozanatini saqlaydi.
Qanotlarni mexanizatsiyalashtirish
Qanot statik emas: uchish va qo'nish paytida uning shakli qanotchalar va relslar tomonidan o'zgaradi. Ular qanotning egriligini va maydonini oshiradi, past tezlikda ko'tarilish kuchini oshiradi - bu sekinroq va xavfsizroq uchish va qo'nish imkonini beradi. Salbiy tomoni shundaki, qarshilik kuchayadi, bu aslida qo'nish paytida foydali bo'lib, tezlikni pasaytirishga yordam beradi.
Aksincha, ko'tarilish kuchini pasaytiradigan sirtlar ham mavjud — qo'ngandan keyin samolyotni uchish-qo'nish yo'lagiga "bosadigan" va uning pastga tushishiga yordam beradigan tutqichlar (spoylerlar). Bu mexanizatsiyalarning barchasi toza qanot yetarli bo'lmagan sharoitlarda ko'tarish va tortishni boshqarish usulidir.
Hujum burchagi va oqimni ajratish
Ko'tarish hujum burchagiga — qanot va qarama-qarshi havo oqimi orasidagi burchakka bog'liq. Muayyan nuqtaga qadar burchakni oshirish ko'tarishni oshiradi, ammo kritik qiymatdan oshib ketganda, havo oqimi qanotning yuqori yuzasidan ajralib chiqadi va ko'tarish keskin pasayadi. Bu holat to'xtash deb ataladi.
To'xtash sharoitlarini tushunish parvoz xavfsizligining asosidir: uchuvchilar hujum burchagi va tezligi uchun chegarani saqlab qolishadi va zamonaviy samolyotlar ogohlantirish tizimlari bilan jihozlangan. Shuning uchun samolyot minimal xavfsiz tezlikka ega: bu tezlikdan pastda qanot o'z og'irligini ko'tarish uchun yetarli ko'tarish kuchini yaratmaydi.
Tezlik, balandlik va kruiz rejimi
Kruiz balandligida havo yupqaroq bo'ladi, bu esa ko'tarish va qarshilikni kamaytiradi. Aynan shuning uchun samolyotlar baland uchadi: yupqa havo kamroq qarshilikni keltirib chiqaradi, bu esa yuqori tezlikda kamroq yoqilg'i sarfini anglatadi. Kruiz balandligidagi kuchlar muvozanati nozik - qarshilikni muvozanatlash uchun yetarlicha turtki kerak.
Biznes samolyotlari ko'pincha laynerlarga qaraganda balandroqda, 40 000 futdan yuqori balandlikda, transport tinchroq va tirbandlik kamroq bo'lgan joylarda parvoz qiladi. Yoqilg'i sarfini oqilona darajada ushlab turgan holda balandlikka ko'tarilish va tez uchish qobiliyati samolyot dizaynidagi to'rtta kuchning muvaffaqiyatli muvozanatining bevosita natijasidir.
Power Point
Turtki kuchi dvigatel tomonidan ishlab chiqariladi va uning turi samolyotning ishlashini belgilaydi. Turbofanli (bypass turbofanli) dvigatellar yuqori tezlikni ta'minlaydi va o'rta va uzoq masofalarga parvozlar uchun mos keladi; turbovintli dvigatellar qisqa masofalarga parvozlar va past balandliklarda yoqilg'i tejamkorroqdir. Dvigatelni tanlash tezlik, masofa va yoqilg'i sarfi o'rtasidagi murosadir.
Dvigatel asosan samolyot sinfini masofa va tezlik jihatidan belgilaydi. Shuning uchun, samolyotni tanlashda, kabinaning kattaligi va sig'imi bilan bir qatorda, elektr stantsiyasining turi va quvvati asosiy parametr hisoblanadi.
Parvozni qanday tushundik?
Uchishning to'rtta kuchi darhol tushunilmagan edi. 18 va 19-asrlarning boshlaridayoq muhandislar ularni birinchi haqiqiy samolyotdan ancha oldin boshqariladigan parvozning asosi sifatida aniqladilar. Ushbu model shu qadar muvaffaqiyatli bo'ldiki, bugungi kunda aerodinamikada boshlang'ich nuqta bo'lib qolmoqda: qog'oz samolyotdan tortib biznes samolyotigacha bo'lgan har qanday samolyot bir xil tamoyillarga amal qiladi.
Muhimi, to'rtta kuch nafaqat samolyotlarni tavsiflaydi. Egri sirtdan ko'tarish vertolyot qanotlari, uçurtmalar va yelkanlarda ishlaydi; tortishish va og'irlik havoda harakatlanayotgan barcha narsalarga ta'sir qiladi. Ushbu modelning universalligi uni parvozni tushunish uchun asosiy qiladi.
Barqarorlik va muvozanat
Ko'tarish kuchini yaratishning o'zi yetarli emas — samolyot barqaror bo'lishi kerak, ya'ni u shovqindan keyin asl holatiga qaytishga harakat qilishi kerak. Bunga qanot geometriyasi, tortishish markazi va empennage orqali erishiladi. Yaxshi muvozanatlangan biznes samolyoti doimiy tuzatishni talab qilmasdan, silliq va oldindan aytib bo'ladigan tarzda uchadi.
Parvoz paytida muvozanat o'zgaradi: yoqilg'i tugashi bilan og'irlik markazi siljiydi va uchuvchi yoki avtopilot buni boshqaruv elementlariga doimiy yukni kamaytiradigan kichik sirtlar - bezak yorliqlari bilan qoplaydi. Bu to'rtta kuchni nafaqat ma'lum bir vaqtda, balki butun parvoz davomida muvozanatda saqlaydi.
Quvvat balansi sifatida diapazon va iste'mol
Parvoz masofasi to'rtta kuch muvozanatining bevosita natijasidir. Qanot kamroq qarshilik bilan (yuqori ko'tarish-tortish nisbati) ko'tarilish kuchini qanchalik samarali yaratsa, reaktiv samolyot bir xil yoqilg'ida shuncha uzoqqa uchadi. Muhandislar bu muvozanatni yaxshilash uchun yillar davomida shakllarni optimallashtirishga harakat qilishdi - shuning uchun soddalashtirilgan fyuzelyajlar, qanot uchlari va puxta hisoblangan havo pervazlari. Farq amalda ko'rinadi: ultra uzoq masofali samolyotlar kabi Bombardier Global 8000 yoki Gulfstream G800 Ular aerodinamika, yoqilg'i zaxiralari va tejamkor dvigatellarning kombinatsiyasi tufayli qit'alararo parvozlarni aniq qo'nmasdan qoplaydi.
Yoqilg'i sarfi ham ushbu muvozanatga bog'liq: kruizda turtki qarshilikni muvozanatlashtiradi va har qanday ortiqcha qarshilik yoqilg'i sarfini to'g'ridan-to'g'ri oshiradi. Shuning uchun og'irlik muhim - ortiqcha og'irlik ko'proq ko'tarish kuchini, kattaroq qanotni va ko'proq turtki kuchini va shuning uchun ko'proq yoqilg'ini talab qiladi. Parvoz tejamkorligi dizaynga kiritilgan.
Elektr stansiyasi qayerga ketyapti?
To'rtta kuchning tamoyillari o'zgarishsiz qolmoqda, ammo turtki hosil qilish usullari rivojlanmoqda. Elektr va gibrid harakatlantiruvchi tizimlar, shuningdek, tezlik va yoqilg'i sarfi o'rtasidagi muvozanatni o'zgartiradigan ovozdan tez loyihalar yaqinlashmoqda. Parvoz fizikasini saqlab qolgan holda, atrof-muhitga ta'sirni kamaytiradigan barqaror aviatsiya yoqilg'ilaridan foydalanish ham o'sib bormoqda.
Kelajakdagi samolyotlar uchun bu tezlik, masofa va samaradorlik o'rtasidagi yangi murosalarni anglatadi, ammo baribir ko'tarish, og'irlik, tortishish va tortishish kabi cheklovlar doirasida. Asosiy fizikani tushunish bizga yangi texnologiyalarni oqilona baholashga yordam beradi: har qanday qaror to'rtta kuchning bir xil muvozanatiga bog'liq.
Nima uchun bu taxta tanlashda muhim?
Aynan shu tamoyillar biznes samolyotlarining xususiyatlariga asoslanadi. Ko'tarish, og'irlik, tortishish va tortishish kuchlarining muvozanati masofani, kruiz tezligini va yoqilg'i sarfini belgilaydi - va shuning uchun qaysi biznes samolyoti sizning yo'nalishingizni to'xtovsiz va qancha yoqilg'i tejamkorligi bilan bosib o'tishini belgilaydi.
JetHunter masofa xaritalari va ushbu fizikaning xususiyatlari bilan 246 ta modeldan iborat katalogni saqlaydi. To'rtta kuchni tushunish sizga ma'lum bir vazifa uchun qaysi samolyot sinfidan foydalanish haqida xabardor qarorlar qabul qilishga yordam beradi: nima uchun bitta samolyot marshrutni to'xtovsiz bosib o'tishi mumkin, boshqasi esa texnik yordamga muhtoj, nima uchun o'xshash o'lchamdagi samolyotlar o'rtasida yoqilg'i sarfi farqlari yuzaga kelishi va texnik xususiyatlardagi masofa va kruiz tezligi ko'rsatkichlari ortida nima yashiringanligi aniq bo'ladi. Bu sizning tanlovingizni tasvirlarni taqqoslashdan ma'lum bir marshrutga asoslangan xabardor qarorga aylantiradi.
«"Har qanday samolyotning uchish masofasi va yoqilg'i sarfi to'rtta kuchning muvozanatiga asoslangan. Fizikani tushunish mijozlarga katalog tasviriga emas, balki ongli ravishda samolyotni tanlash imkonini beradi."»
— Aleksey Mordvintsev, JetHunter bosh direktori
Muallif: Aleksey Mordvintsev, JetHunter bosh direktori, Biznes aviatsiyasi mutaxassislari assotsiatsiyasi (APIAP) prezidenti. Sohada 14 yildan ortiq tajribaga ega.
