Shubhasiz, derazadan osmonda uchib ketayotgan ko'p tonnali samolyotga qarab, hech bo'lmaganda bir marta o'ylab ko'rgansiz: bu qanday mumkin? Odamlar intuitiv ravishda og'ir narsalar qulashi kerakligini tushunishadi. Xo'sh, nima uchun yuzlab tonna og'irlikdagi metall samolyot nafaqat yiqilib tushmaydi, balki osongina osmonga ko'tariladi?
Bu savol oddiy, hatto bolalarcha tuyuladi, ammo u mutlaqo mantiqiy. Javob sehrda emas, balki muhandislar mohirona qo'llagan aniq va ishonchli fizika qonunlarida. Sodda qilib aytganda, samolyotning nima uchun uchishi uchta asosiy elementga bog'liq: to'g'ri tezlik, qanotlarning maxsus shakli va g'alati, biz odatda sezmaydigan havoning o'zi. Bu jarayon shunchalik yaxshi yo'lga qo'yilgan va oldindan aytib bo'ladiganki, bugungi kunda samolyot eng xavfsiz transport turi hisoblanadi.
Nima uchun samolyot umuman ucha oladi?
Birinchidan, bitta asosiy narsani tushunish muhimdir: havo bo'sh joy emas. Biz uni ko'ra olmaymiz, lekin u massasi va zichligiga ega bo'lgan aniq gaz aralashmasidir (asosan azot va kislorod). Dengiz sathida bir kubometr havo taxminan 1,2 kilogrammni tashkil qiladi. Har qanday jism u orqali harakatlanayotganda, havo sezilarli qarshilik ko'rsatadi, buni harakatlanayotgan mashinaning oynasidan chiqib turgan qo'l sezishi mumkin. Aynan shu o'zaro ta'sir, havodan kelgan bu "qo'llab-quvvatlash" aviatsiyaning butun tamoyilining asosidir.
Samolyot osmonda ko'rinmas iplar ustida "osilib" qolmaydi. U doimo ulkan tezlikda - soatiga 800-900 km tezlikda oldinga harakatlanadi. Bu harakat havo massalarini qanotlar ustidan oqib o'tishga majbur qiladi va samolyotni yuqoriga itaruvchi kuch hosil qiladi. Qog'oz samolyot yoki varrakni tasavvur qiling: uchish uchun uni otish yoki yuqoriga yugurish kerak, ya'ni unga havoga nisbatan tezlik berish kerak. Oldinga harakatsiz parvoz bo'lmaydi.
Shunday qilib, tezlik bor ekan, ko'tarilish ham mavjud bo'lib, samolyotni havoda ushlab turadi. Agar dvigatel to'xtab qolsa (va samolyotlarda odatda ikkita dvigatel bo'ladi va ular kamdan-kam hollarda bir vaqtning o'zida to'xtaydi), samolyot darhol qulamaydi, balki pastga tushishni boshqarish uchun havodan foydalanib, sirpanishni boshlaydi.
Nima uchun samolyot oddiy so'zlar bilan aytganda uchib ketadi?
Uchish jarayoni tezlikning ko'tarilish kuchini qanday yaratishining yaqqol namunasidir. Bu sakrash emas, balki yer harakatidan havo harakatiga silliq o'tishdir. Keling, buni bosqichma-bosqich tahlil qilaylik:
1. Samolyot uchish-qo'nish yo'lagiga chiqib, tezlasha boshlaydi. Kuchli reaktiv yoki turbovintli dvigatellar ulkan turtki hosil qiladi va ko'p tonnali massani oldinga suradi. U kerakli tezlikka erishish uchun maxsus qurilgan uchish-qo'nish yo'lagi bo'ylab juda katta tezlikda tezlashadi.
2. Havo qanotga kuchliroq bosa boshlaydi. Harakat qanchalik tez bo'lsa, qarama-qarshi havo oqimi shunchalik zichroq va kuchliroq bo'ladi. Bu havo oqimi qanot bilan to'qnashadi, u ozgina burchak ostida (hujum burchagi) joylashgan. Uchuvchilar boshqaruv tayoqchasini sekin orqaga tortadilar va qanotning havoni ushlab turishiga yordam berish uchun bu burchakni oshiradilar.
3. Qanot kuchli bosim farqini yaratadi. Maxsus aerodinamik shakli (profili) tufayli u havo oqimini shunday yo'naltiradiki, qanot ustidagi havo uzunroq, egri yo'lni bosib o'tib, tezlashadi, ostidagi bosim esa nisbatan yuqori bo'lib qoladi. Bu farq ko'tarilishning jismoniy timsolidir.
4. Muhim moment – ko'tarilish. Muayyan nuqtada (katta samolyotlar uchun taxminan 250-300 km/soat tezlikda) ko'tarilish tortishish kuchini yengadi. Tushunish muhim: samolyot rampadagi mashina kabi to'satdan sakramaydi. U yerdan ko'tarilishni istamagandek, uchish-qo'nish yo'lagidan deyarli sezilmasdan silliq ko'tariladi va balandlikka ko'tarila boshlaydi, havoga ko'tarilgandan so'ng tezlashishda davom etadi.
Qanot samolyotni qanday ko'taradi: Sehr emas, balki shakl sehri
Aerofoilning noyob shakli — qanotning ko'ndalang kesimi — juda muhim. Agar soddalashtirilgan bo'lsa, qanotning pastki yuzasi deyarli tekis, yuqori yuzasi esa kuchli qavariq va egri bo'lar edi.
Samolyot tezligi oshgan sari, qarama-qarshi havo oqimi qanotning old qismi bo'ylab oqishi uchun bo'linadi. Egri yuqori sirt ustidan o'tadigan havo qanot ostidan oqib o'tadigan havoga qaraganda uzoqroq masofani bosib o'tishi kerak. Fizika qonunlariga ko'ra, oqimning ikkala qismi ham qanotning orqa chetida bir vaqtning o'zida uchrashishi uchun "yuqori" havo tezroq harakatlanishi kerak.
Bu yerda Daniel Bernoulli tomonidan kashf etilgan bir tamoyil kuchga kiradi: suyuqlik yoki gaz oqimida yuqori tezlik past bosimni anglatadi. Shunday qilib, havo tezroq harakatlanadigan qanot ustida bosim sezilarli darajada pasayadi. Oqim tezligi pastroq bo'lgan qanot ostida bosim nisbatan yuqori bo'lib qoladi. Bu bosim farqi (ulkan so'rg'ich kabi harakat qilib, qanotni yuqoriga "so'rib") butun samolyotni tortadigan asosiy ko'tarish manbai hisoblanadi. Tezlik qanchalik katta bo'lsa va hujum burchagi (oqilona chegaralar ichida) qanchalik katta bo'lsa, bu ta'sir shunchalik kuchli bo'ladi.
Nima uchun samolyot parvoz paytida halokatga uchramaydi?
Barqaror va tekis parvozning kaliti doimiy tezlikni saqlashdir. Dvigatellar samolyotni vertolyotning pervanesi kabi yuqorida "ushlab turish" uchun emas, balki vertolyotning pervanesi qanotlarini yuqoriga tortadi. Ularning vazifasi turtki yaratish, ya'ni havo qarshiligini doimiy ravishda yengib o'tish va samolyotni oldinga tezlashtirishdir. Va biz aniqlaganimizdek, bu barqaror oldinga harakat qanotlarning samolyot og'irligiga teng bo'lgan doimiy ko'tarilish kuchini yaratishiga olib keladi. Bu o'zini o'zi ta'minlaydigan sikl: 1) turtki qarshilikni yengadi, 2) tezlik ko'tarilish kuchini yaratadi, 3) ko'tarish og'irlikni ushlab turadi, 4) samolyot uchadi.
Velosiped bilan taqqoslashingiz mumkin: u barqaror va harakatlanayotganda ag'darilib ketmaydi. To'xtang, yiqilib tushmaslik uchun oyoq qo'ygich yoki oyoqlaringiz kerak bo'ladi. Samolyot bilan ham xuddi shunday: oldinga siljish bor ekan, ko'tarish ham bor. Barcha dvigatellar to'satdan o'chib qolsa ham (zamonaviy aviatsiyada ko'plab ortiqcha tizimlari bilan bu juda kam uchraydigan holat), samolyot qulamaydi. U ulkan planerga aylanadi.
Xuddi shu qanot shakli tufayli u sirpanishni boshlaydi — asta-sekin sayoz trayektoriya bo'ylab pastga tushadi va balandlikni oldinga harakatga aylantiradi. Zamonaviy yo'lovchi samolyotlarining ko'tarish-tortish nisbati juda yuqori: 10 km balandlikdan ular dvigatelsiz taxminan 100-150 km masofani ucha oladi, bu esa uchuvchilarga mos qo'nish yo'lagini topish va sirpanish uchun vaqt va imkoniyat beradi.
Nima uchun samolyot bir tomonga, raketa esa boshqa tomonga uchadi?
Ko'pincha savol tug'iladi: agar samolyot ham, raketa ham uchsa, bu ularning bir xil printsip asosida ishlashini anglatadimi? Aslida, farq asosiy bo'lib, ular harakatlantirish uchun foydalanadigan vositaga bog'liq.
1. Samolyot uchishi uchun havo kerak. Uning qanotlari atmosferani ko'tarish kuchini hosil qilish uchun tayanch sifatida ishlatadi va dvigatellari (reaktiv yoki turbovintli) atrofdagi havoni oladi, uni siqib chiqaradi, yoqilg'i bilan aralashtiradi va bu aralashma yonib ketganda, turtki uchun reaktiv oqim hosil qiladi. Atmosferasiz an'anaviy samolyot ucha olmaydi; uning qanotlari va dvigatellari foydasiz.
2. Raketa nafaqat havoga muhtoj, balki dastlabki bosqichda ham xalaqit beradi. U nafaqat yoqilg'i (kerosin, vodorod), balki oksidlovchi (odatda suyuq kislorod) ham olib yuradi. Uning dvigateli o'z yonishi natijasida hosil bo'lgan issiq gazlarni orqaga chiqarib yuborish orqali turtki hosil qiladi, bu esa raketani orqaga qaytish printsipi yordamida oldinga siljitadi. Shuning uchun raketalar havosiz kosmosda ucha oladigan yagona transport vositalaridir.
Tez-tez so'raladigan savollar
Agar samolyot juda og'ir bo'lsa, nega uchadi?
Chunki yuqori tezlikda qanot tomonidan hosil qilingan ko'tarish kuchi samolyot og'irligidan bir necha baravar ko'p bo'lishi mumkin. Havo, ko'rinmas bo'lsa-da, ulkan bosim hosil qilishga qodir kuchli va zich muhitdir. Masalan, parvoz paytida katta laynerning qanotlari bir necha yuzlab avtomobillarni ko'tarish uchun yetarli kuch hosil qiladi.
Nima uchun samolyot darhol emas, balki tezlashishi uchun ko'p vaqt ketadi?
Yetarli ko'tarish kuchini yaratish juda yuqori tezlikni talab qiladi. Vertolyot emas, balki samolyot vertikal ravishda ucha olmaydi. Uning soatiga 250-300 km tezlikka tezlashishi uchun vaqt va masofa kerak, bu esa havoning qanot bilan "ishlashi" va samolyot og'irligidan kattaroq kuch hosil qilishiga imkon beradi. Bu jarayon fizikasiga xosdir.
Nima uchun samolyot bir necha soat to'xtamasdan ucha oladi?
Zamonaviy samolyot dvigatellari nihoyatda samarali va ishonchli. Ular kerakli kruiz tezligini saqlab turgan holda yoqilg'i sarflaydi. Yoqilg'i zaxiralari katta zaxira bilan hisoblanadi va muqobil aerodromga yo'nalish imkoniyati har doim hisobga olinadi. Avtopilot va boshqaruv tizimi yoqilg'i sarfini optimallashtirish uchun parametrlarni doimiy ravishda kuzatib boradi.
Nima uchun dvigatel ishlamay qolsa, samolyot halokatga uchramaydi?
U sirpanishni boshlaydi. Yassi trayektoriya bo'ylab pastga tushib, samolyot balandlikning oshishi va qanotining aerodinamikasi tufayli oldinga uchishda davom etadi. Bu odatiy holat bo'lib, barcha uchuvchilar simulyatorlarda tayyorgarlik ko'rishadi. Har bir samolyotning o'ziga xos optimal sirpanish tezligi mavjud, bu esa uning turtkisiz ucha oladigan masofasini maksimal darajada oshiradi va uchuvchilarga eng yaqin aeroportga xavfsiz yetib borish uchun vaqt va imkoniyat beradi.
Xulosa
Samolyot parvozi mo''jiza yoki tabiat qonunlariga qarshi chiqish emas. Aksincha, bu ulardan ajoyib va aniq foydalanishdir. Samolyot bilan sodir bo'ladigan hamma narsa, uchishdan tortib qo'nishgacha, oldindan aytib bo'ladigan, puxta hisoblangan va boshqariladigan. Muhandislar o'nlab yillar davomida dizaynni takomillashtirishga sarfladilar va har bir murvat va qanot shakli shamol tunnellarida va kompyuterlarda minglab sinovlardan o'tadi. Uchuvchilar oddiy va g'ayritabiiy vaziyatlarni mashq qilib, qattiq tayyorgarlikdan o'tadilar. Parvozning asosiy oddiy jismoniy tamoyillarini (qanot shakli orqali tezlik yuzlab tonnalarni havoda ushlab turadigan kuchni qanday hosil qilishini) tushunib, biz osmonga qo'rquv bilan emas, balki parvoz xavfsiz, kundalik haqiqat ekanligiga ishonch bilan qarashimiz mumkin.
