M; canique de furt

Cum se îndreaptă un avion ?

Cineva m-a întrebat odată cum poate un avion să vireze la dreapta, la stânga, în sus și în jos, deoarece nu atinge solul. O mașină este de înțeles, deoarece roțile sunt sprijinite pe asfalt, dar avionul ... mister. Aerul este, fără îndoială, primul cuvânt care răspunde la această întrebare, dacă ați urmărit capitolul despre aerodinamică știți (dar probabil ați știut deja) cum zboară un avion, acest capitol vă spune cum se îndreaptă avionul în aer. Fără a-l arăta, principiul este același cu cel al ascensorului, toate exploatând faptul că aerul poate fi comprimat. Deci, fără alte întrebări, să analizăm diferitele tipuri de mișcare pe care le poate efectua un avion în zbor:

Rola: planul se rotește pe axa sa longitudinal, controlul de zbor utilizat pentru a controla rulajul este coada de la matura (mișcări de la stânga la dreapta). Deplasându-se de la stânga la dreapta, butonul de mătură acționează aripioare, situat pe muchia de ieșire, la capătul fiecărei aripi. Să ne concentrăm puțin pe rolă, dacă împingem joystick-ul spre dreapta, planul va pivota pe axa sa longitudinală spre dreapta. Vă rugăm să rețineți că readucerea mânerului măturii în poziția sa inițială nu ar trebui să fie nu corecta aeronava se rotește, își va menține unghiul de rotație până la un impuls opus se exercită pe tija de mătură, adică aici în stânga. Să aruncăm o privire mai atentă la aceste aripioare, aici sunt diferite imagini ale avioanelor, aripioarele sunt colorate în roșu:

Doar pentru distracție, avionul din stânga este un Junker Ju-87 D, iar cel din dreapta este un Caproni Ca-46 din 1918. Oricum, oricare ar fi era și tipul de avion, eleronele sunt întotdeauna aproximativ în același loc, și au aceeași funcție. În teorie, când pilotul trage butonul de control dreapta, eleronul potrivit se ridica pentru a scădea lift pe aripa dreaptă. Aripa va coborî apoi, doar pentru a da mai multă amplitudine mișcării, eleronului stânga, dimpotriva, se ridica, și crește ridicarea pe aripa stângă, se ridică, avionul se apleacă dreapta. Pentru a profita la maximum de efectul de pârghie, eleronele sunt situate la capătul aripii. Dacă pilotul vrea să se întoarcă la stânga, trage bățul spre stânga, are loc efectul opus. În termeni absoluți, eleronele au mișcări antagoniști. Unghiul pe care îl face planul într-un viraj este numit înclinația. Iată o diagramă explicativă care rezumă mișcarea de rulare:

Pitch: planul se rotește pe axa sa transversal, controlul folosit pentru a controla pitch-ul este și joystick-ul, dar de data aceasta, în loc să-l tragi de la dreapta la stânga, trebuie să-l aduci spre tine sau să-l împingi înainte. Joystick-ul permite o gamă largă de mișcări, este utilizat pentru a controla cele două comenzi principale ale aeronavei. Deplasându-se din față în spate, tija de mătură activează lift, este situat în spatele avionului, pe stabilizator. Pitching este o mișcare puțin mai complexă decât rularea, deoarece trebuie să țineți cont de viteză. Într-adevăr, dacă aduci bățul spre tine, avionul urcă, dar viteza scade, cu cât viteza scade mai mult, cu atât mai mult trebuie să tragi bățul spre tine pentru a păstra același unghi de urcare sau trebuie să dai un plus putere. Efectul este opus pentru coborâre, planul accelerează, iar nasul avionului tinde să se îndrepte. Să vedem pe aceleași planuri ca mai sus, poziția liftului, este colorată în albastru:

Când pilotul trage de mâner spre el, liftul este studiu pentru a provoca o suprapresiune pe față superior, aerul va exercita apoi o forță care merge spre fundul pe lift, așa cum se află în partea din spate a avionului, începe să urce. Când pilotul împinge bățul spre frontul, liftul scade, aerul exercită o forță aspiraţie sus, avionul coboară. Se numește unghiul format de nasul avionului cu axa transversală a acestuia farfuria. Iată o diagramă explicativă care rezumă mișcarea înălțimii:

Yaw: acesta este ultimul tip de mișcare pe care îl poate efectua un avion, rareori este executat singur pentru a conduce avionul, în general, pentru a se întoarce, este combinate cu rola (voi reveni mai târziu la combinația rola/yaw pentru a pune avionul la rândul său), a compensa pentru efectele unui vânt transversal sau pentru a menține aeronava în linie cu pista în timpul decolării și aterizării. Cu falca, planul se rotește pe axa sa vertical, spre deosebire de rulare și pitch, comanda utilizată pentru a controla girația nu este joystick-ul, ci ridicator, acestea sunt cele două pedale găsite la picioarele pilotului. Pedala dreapta este folosit pentru a aduce avionul la dreapta, și pedala stânga, in jurul stânga. Ridicatorul activează cârma, care este o parte articulată a derivat, în spatele avionului. La fel ca înălțimea, girația are o influență puternică asupra vitezei, utilizarea sa duce la o creștere mare a rezistenței. Să vedem pe modelele noastre obișnuite poziția cârmei, este colorată în verde:

Când pilotul apasă butonul dreapta, cârma este orientată spre dreapta, A depresie apoi practică pe față stânga din partea articulată, forța orizontală exercitată mișcă partea din spate a aeronavei spre stânga, determinând întreaga aeronavă să se rotească spre dreapta. Același lucru se întâmplă atunci când pilotul apasă pedala stângă, dar în cealaltă direcție. În yaw, unghiul format de avion cu traseul său esteunghiul de yaw. Iată o diagramă rezumativă a mișcării de gălăgie:

Am ajuns acum la utilizarea cârmei într-un viraj, iau exemplul unei viraje la stânga, pilotul trage bățul spre stânga, el acționează aripioare iar avionul începe să se aplece spre stânga, doar aleronul de coborâre de pe aripa dreaptă mărește poteca și provoacă o întorsătură verso la cea dorită de pilot, deci aici în dreapta. Acest fenomen se numește dantelă inversă. Pentru a compensa forța de tragere produsă prin coborârea eleronului pe aripa dreaptă, pilotul va răsuci și cârma spre stânga, pentru a menține nasul avionului în centrul virajului. Acesta este motivul pentru care turnul provoacă o mare pierdere de putere, sunt necesare două comenzi pentru a face un viraj bun. Trebuie remarcat faptul că utilizarea cârmei și evidențierea falcii inverse a fost demonstrată de Frații Wright.

Cazuri speciale: unele avioane moderne, în special vânătoarele, au cârme așezate într-un mod original, pentru a fi mai eficiente (ceea ce nu schimbă principiul lor de funcționare), mă gândesc în special la înotătoarea „rață”, ascensorul în acest caz este plasat de ambele părți ale cabinei pilotului, pe aripioare mici stabilizatoare. Iată un avion cu configurație „rață”:

Unii luptători au, de asemenea, duze direcționate pentru a oferi mai multă manevrabilitate pe rânduri, acestea se orientează în mod adecvat atunci când pilotul acționează asupra comenzilor.

Puțină fizică.

mecanici de zbor nu trebuie confundat cu aerodinamica, de fapt, aerodinamica este studiul forțelor exercitate de aerul pe un solid (de altfel nu doar un avion), în timp ce mecanicii de zbor sunt specifice avioanelor, și constă în a studia toate forțele exercitate pe o aeronavă, nu doar pe cele exercitate de aer. Putem distinge deja cele trei origini principale ale acestor forțe: originea aerodinamic (vezi capitolul despre aerodinamică), originea inerțială (datorită accelerațiilor planului) și a originii de propulsie (forțele eliberate de motor (motoare)). Pentru acest capitol, vom considera că forțele sunt exercitate asupra centrul de greutate avion, adică aproximativ unde este pilotul. Cu greu poți să te dedici fizicii pentru a studia aceste forțe, cu atât mai bine pentru fizicienii născuți, păcat pentru cei care, ca și mine, sunt alergici la ei, dar vei vedea că nu este atât de complicat:)

Să începem cu cel mai simplu caz al zborului unui avion: zborul în zbor uniform la nivel rectiliniu. În primul rând, iată un memento al schemei celor patru forțe care acționează asupra unui avion în această configurație, aceste forțe sunt numite așa cum o dorește sistemul internațional:

Forțele sunt echilibrate aici două câte două: Rz = mg și T = Rx. Cu toate acestea, știm asta Rz = ½.p.V².S.Cz, și Rx = ½.p.V².S.Cx, putem dezvolta apoi aceste două relații, ceea ce ne oferă două ecuații fundamentale în aeronautică, ecuația de ridicare: mg = ½.p.V².S.Cz și ecuația de propulsie: T = ½.p .V².S.Cx. Trebuie remarcat faptul că greutatea se notează astfel, deoarece se calculează realizând produsul masei (m) cu greutatea (g). Unitățile de măsură din aceste calcule sunt: m în kg, g în m.s-2 (pe Pământ, g este aproximativ egal cu 9.81), T în Newtoni, p în kilograme pe metru cub, V în metri pe secundă, S în m², Cz și Cx sunteți fără unitate. Acum hai să facem raportt din cele două ecuații ale sale, obținem: mg/T = Cz/Cx. Aur Cz/Cx reprezintă așa cum am văzut finețea avionului (f). Deci avem relația finală T = mg/f.

Zborul uniform la nivel rectiliniu este destul de simplu, acum să vedem configurări mai complexe.

Putem calcula, de asemenea rata de urcare a avionului, adică viteza cu care urcă pe o axă verticală, se observă această viteză Vz și se exprimă în metri pe secundă, se obține prin acest calcul: Vz = V. ((T-Rx)/mg) V fiind viteza avionului în metri pe secundă.

Zbor de coborâre rectiliniu uniform: configurația zborului de coborâre rectilinie uniform nu este mult diferită de cea a zborului de urcare rectilinie uniform. Ridicarea nu scade, dar puterea motorului (motoarelor) este micșorat. " la „Indică întotdeauna unghiul pe care îl face planul cu axa sa orizontală, viteza planului este constant pe traiectoria sa. Schimbarea majoră aici este că componenta greutății care este paralelă cu calea intră în Aceeasi directie decât forța de tracțiune/propulsie. Calculele pentru determinarea ridicării și a tracțiunii/tragerii în timpul coborârii sunt următoarele: Rz = mg.cos a și T + mg.sin a = Rx. Întotdeauna luăm în considerare, din aceleași motive ca într-o urcare, că cos a = 1 și sin a = tan a. Ecuațiile sunt apoi scrise: Rz = mg și T + mg.a = Rx, ceea ce înseamnă a spune că a = (Rz - T)/mg. Panta de coborâre, notată în% ca în cazul ascensiunii, se notează 100 ((Rx - T)/mg). Ca de obicei, iată o diagramă care ilustrează zborul în coborâre dreaptă uniformă:

Putem calcula viteza coborâre verticală, altfel numit rata de cădere, și a notat Vz, ca și rata de urcare: Vz = V. ((Rz - T)/mg). metru pe secundă este unitatea de referință.

Este posibil ca rotația să nu fie simetrică, așa este derapează. În acel moment, proprietățile pe care le-am văzut nu se aplica.

Iată-l, elementele de bază pentru mecanica zborului. Cea de-a doua parte nu a fost interesantă, îți acord, sunt în mare parte calcule tâmpite și meschine (și totuși nu atât de tâmpite!), Dar nu poți reduce în aeronautică calcule de bază ca acestea. Recunosc că nu sunt multe de explicat, cu toate acestea aș fi încercat să vi le prezint într-un cadru oarecum mai frumos decât o carte alb-negru, sper că am făcut-o. Dar, la urma urmei, nimic nu ar trebui exagerat, nu a fost prea mult pentru a bea;)