Repülőgép

Szerkesztõink átnézik az Ön által beküldötteket, és megállapítják, hogy módosítják-e a cikket.

Repülőgép, más néven repülőgép vagy repülőgép, a rögzített szárnyú repülőgépek osztályának bármelyike, amely a levegőnél nehezebb, csavaros légcsavarral vagy nagy sebességű sugárral hajtja, és amelyet a levegő dinamikus reakciója támogat a szárnyai ellen. A repülőgép fejlődésének és a polgári repülés megjelenésének ismertetéséhez lásd a repülés történetét.

A repülőgép alapvető elemei: szárnyrendszer repülés közbeni fenntartásához, farokfelületek a szárnyak stabilizálásához, mozgatható felületek a repülés közbeni sík helyzetének szabályozásához, valamint erőmű, amely biztosítja a jármű tolásához szükséges tolóerőt. levegő. Gondoskodni kell arról, hogy a sík alátámaszkodjon, amikor az a földön nyugszik, valamint felszállás és leszállás közben. A legtöbb gép zárt karosszériával (törzs) rendelkezik a személyzet, az utasok és a rakomány elhelyezésére; a pilótafülke az a terület, ahonnan a pilóta működteti a kezelőszerveket és műszereket a gép repüléséhez.

A repülőgép repülésének és üzemeltetésének alapelvei

Aerodinamika

Az egyenes és gyorsított gyorsítás nélküli repülőgépen négy erő hat. (A kanyarodás, a búvárkodás vagy a hegymászás során további erők lépnek működésbe.) Ezek az erők emelő, felfelé ható erő; húzóerő, az emeléssel szembeni ellenállás és a levegőben mozgó repülőgép súrlódásának késleltető ereje; súly, a gravitáció lefelé gyakorolt hatása a repülőgépre; és a tolóerő, a meghajtórendszer által előremutató erő (vagy motor nélküli repülőgépek esetében a gravitáció segítségével a magasságot sebességre fordítva). A húzás és a súly minden objektumban rejlő elem, beleértve a repülőgépet is. Az emelés és a tolóerő mesterségesen létrehozott elemek, amelyeket a repülőgép repülésének lehetővé tételére fejlesztettek ki.

Az emelés megértéséhez először meg kell érteni a légcsatornát, amely egy olyan szerkezet, amelyet arra terveztek, hogy reakciót érjen el a felszínén a levegőtől, amelyen keresztül mozog. A korai szárnyak jellemzően alig voltak kissé ívelt felső felülettel és sík aljjal. Az évek során a szárnyasokat a változó igényeknek megfelelően alakították ki. Az 1920-as évekre a szárnyasok jellemzően lekerekített felső felülettel rendelkeznek, a legnagyobb magasságot az akkord (szélesség) első harmadában érik el. Idővel mind a felső, mind az alsó felületek kisebb-nagyobb mértékben görbültek voltak, és a szárny vastagabb része fokozatosan hátrafelé mozdult. A légsebesség növekedésével megkövetelték a levegő nagyon sima átengedését a felszínen, amelyet a lamináris áramlású szárnyban sikerült elérni, ahol a meredekség messzebb volt, mint a korabeli gyakorlat diktálta. A szuperszonikus repülőgépek még drasztikusabb változtatásokat igényeltek a szárnyak alakjában, egyesek elvesztették a korábban szárnyhoz kapcsolódó kerekességet, és kettős ék alakúak.

A levegőben előre haladva a szárny szárnya a felszínén áthaladó levegőből repülés szempontjából hasznos reakciót kap. (Repülés közben a szárny szárnya általában a legnagyobb mennyiséget emeli, de a légcsavarok, a farok felülete és a törzs is szárnycsatornaként funkcionál, és változó mennyiségű emelést generál.) A 18. században Daniel Bernoulli svájci matematikus felfedezte, hogy ha a levegő sebessége megemelkedik a szárny egy bizonyos pontján, a levegő nyomása csökken. A szárny szárnyának ívelt felső felületén átáramló levegő gyorsabban mozog, mint az alsó felületen áramló levegő, csökkentve a tetején lévő nyomást. Az alulról érkező nagyobb nyomás a szárnyat az alsó nyomási területre emeli (emeli). Ezzel egyidejűleg a szárny alsó oldalán áramló levegő lefelé terelődik, egy newtoni egyenlő és ellentétes reakciót biztosítva hozzájárul a teljes emeléshez.

A légcsatorna által generált felvonót a „támadási szöge” is befolyásolja - vagyis a szélhez viszonyított szöge. Az emelés és a támadási szög is azonnal kimutatható, ha durván, kezét kinyújtva egy mozgó autó ablakán. Amikor a kéz laposra fordul a szél ellen, nagy ellenállás érződik és kevés „emelés” keletkezik, mert a kéz mögött turbulens régió van. Az emelés és a húzás aránya alacsony. Ha a kezet párhuzamosan tartják a széllel, akkor sokkal kevesebb a húzás és mérsékelt emelés keletkezik, a turbulencia elsimul, és jobb az emelés és a húzás aránya. Ha azonban a kezet kissé elforgatják úgy, hogy elülső élét magasabb támadási szögbe emeljék, akkor az emelés generációja megnő. Az emelés/húzás arányának ez a kedvező növekedése hajlamot teremt arra, hogy a kéz felfelé és felülrepüljön. Minél nagyobb a sebesség, annál nagyobb lesz az emelés és a húzás. Így a teljes emelés összefügg a szárny alakjával, a támadási szöggel és a szárny sebességének áthaladásával.

A súly olyan erő, amely az emeléssel ellentétesen hat. A tervezők igyekeznek a repülőgépet a lehető legkönnyebbé tenni. Mivel az összes repülőgép-kialakítás hajlamos a tömeg növekedésére a fejlesztési folyamat során, a modern repüléstechnikai stáboknak vannak olyan szakterületei, akik a tervezés kezdetétől fogva ellenőrzik a súlyt. Ezenkívül a pilótáknak ellenőrizniük kell a légi jármű teljes tömegét (utasokban, üzemanyagban és áruszállításban) mennyiségben és helyszínen egyaránt. A tömeg eloszlása (vagyis a repülőgép súlypontjának ellenőrzése) aerodinamikailag ugyanolyan fontos, mint a szállított súly mennyisége.

A tolóerő, az előre ható erő szemben áll a húzóerővel, mivel az emelés ellentétes a tömeggel. A tolóerőt a környezeti levegő tömegének a repülőgép sebességénél nagyobb sebességre történő felgyorsításával lehet elérni; az egyenlő és ellentétes reakció a repülőgép előrelépése. Dugattyús vagy turbopropelleres meghajtású repülőgépeknél a tolóerő a propeller forgása által okozott meghajtó erőből származik, a maradék tolóerőt a kipufogó biztosítja. Sugárhajtóműben a tolóerő a turbina sűrítő levegő forgó lapátjainak meghajtó erejéből származik, amelyet aztán a bevezetett üzemanyag elégetésével kibővítenek és a motorból kimerítenek. Rakétahajtású repülőgépen a tolóerő a rakéta-hajtóanyag égésére adott egyenlő és ellentétes reakcióból származik. Vitorlázó repülőgépen a mechanikai, orográfiai vagy termikus technikákkal elért magasság a gravitáció segítségével sebességre változik.

A tolóerővel szembeni folyamatos ellenállás a húzóerő, amelynek két eleme van. Parazita húzás az, amelyet a forma ellenállása (a forma miatt), a bőr súrlódása, az interferencia és minden más olyan elem okoz, amely nem járul hozzá az emeléshez; indukált ellenállás az, amely az emelés generálásának eredményeként jön létre.

A parazita elhúzódás a légsebesség növekedésével nő. A legtöbb repülésnél kívánatos, hogy az összes ellenállást minimálisra csökkentsék, és emiatt jelentős figyelmet fordítanak a repülőgép formájának egyszerűsítésére a lehető legnagyobb ellenállást kiváltó szerkezet kiküszöbölésével (pl. A pilótafülke elzárásával, a futómű visszahúzása, öblítéses szegecseléssel, valamint a felületek festésével és polírozásával). Néhány kevésbé kézenfekvő elem a törzs és a szárny, a motor és az embennage felületek relatív elrendezése és területe; a szárnyak és a farokfelületek metszéspontja; a szerkezet véletlen szivárgása a szerkezeten keresztül; a felesleges levegő felhasználása hűtésre; valamint a helyi légáramlás elválasztását okozó egyedi alakzatok használata.

Az indukált ellenállást a levegő lefelé terelő eleme okozza, amely nem függőleges a repülési pályához, de kissé hátrafelé dől. Ahogy a támadási szög növekszik, úgy húzódik; egy kritikus ponton a támadási szög olyan nagy lehet, hogy a légáramlat megtörik a szárny felső felülete felett, és az emelés elvész, miközben a ellenállás növekszik. Ezt a kritikus állapotot elakadásnak nevezik.

Az emelést, a vonszolást és az elakadást különböző módon befolyásolja a szárny tervformája. Egy ellipszis szárny, amely például a második világháború Supermarine Spitfire vadászgépénél használatos, miközben egy szubszonikus repülőgépben aerodinamikailag ideális, nem kívánatosabb leállási mintával rendelkezik, mint egy egyszerű téglalap alakú szárny.

A szuperszonikus repülés aerodinamikája összetett. A levegő összenyomható, és ahogy a sebesség és a magasság növekszik, a repülőgép fölött áramló levegő sebessége meghaladja a repülőgép sebességét a levegőn keresztül. Az a sebesség, amellyel ez az összenyomhatóság befolyásolja a repülőgépet, a repülőgép sebességének és a hangsebesség arányában fejeződik ki, Mach-számnak hívják, Ernst Mach osztrák fizikus tiszteletére. A repülőgép kritikus Mach-számát úgy határozták meg, hogy amikor a repülőgép valamely pontján a légáramlás elérte a hangsebességet.