Скорость
Высота
Авиалинии и аэропорты
Где самолёты не летают
Летать по небу, как птицы, было давней мечтой человечества. Из чего только не старались люди мастерить себе крылья. Пробовали перья и кожу, тонкие веточки, бумагу. Но понадобились тысячи лет, чтобы понять: само по себе наличие крыльев еще не даёт нам взлететь. Человеку не хватит сил поднять себя в воздух и, тем более, удержаться в вышине. Только к концу 19 века открытия в области естественных наук и технический прогресс позволили приблизиться к заветной цели. Не размахивать крыльями посильнее, а заставить их двигаться относительно воздуха, образуя подъемную силу.
Урок физики: почему самолёты летают
Даже взрослые, изучавшие физику в школе, удивляются, как эти махины, современные транспортники и авиалайнеры, способны подниматься в воздух, перевозить грузы или летать на дальние расстояния. Всё зависит не от веса и объема машины, а конструкции крыла.В 1880-х годах английский физик Горацио Филлипс доказал, что аэродинамика у выгнутой формы значительно больше, чем у плоской. А ведь птичьи крылья тоже имеют выпуклое строение. Воздух над выступающей частью как бы «теряет давление» и давит на крыло меньше, чем снизу. Разница давлений тянет птицу и самолёт вверх, словно выталкивает их. Это явление называется подъёмная сила. Когда она становится больше веса летательного аппарата, тот взмывает в вышину.
В 1904 году, рассчитав подъемную силу, выдающийся русский физик Николай Жуковский открыл воздушную науку, аэродинамику, и превратил мечту о покорении неба в реальность.
Во время полёта на крыло самолёта действуют четыре силы: сила тяги, создаваемая двигателями, сила тяжести, направленная к Земле, сила лобового сопротивления воздуха, препятствующая движению самолета, и, наконец, подъёмная сила, которая и обеспечивает набор высоты. При полёте с постоянной скоростью сумма сил должна быть равна 0: сила тяги компенсирует силу лобового сопротивления, а подъемная ― силу тяжести.
Строение крыла не просто важно, оно и делает возможным полёт воздушного средства, независимо от габаритов и веса. Вы спросите, а как же хвост? Он тоже нужен, чтобы сохранять в воздухе равновесие.
Итак, подъемная сила удерживает летательный аппарат на высоте. Для ее появления необходимо движение, то есть, скорость. Помните, как летит воздушный змей? Вам придётся хорошо разогнаться, чтобы поднять его в воздух. Но стоит остановиться, как он тут же упадет. Набирать скорость и поддерживать подъемную силу самолёту помогают двигатели.
Скорость
История двигателя ― это отдельная страница в авиации. Их постоянно совершенствовали и продолжают это делать, стараясь найти самый простой способ летать далеко и быстро. Первые самолётные двигатели состояли из поршней, как у автомобиля. Они вращали огромные пропеллеры, а те загребали воздух, словно гигантской лопатой. Летательный аппарат разгонялся, но летел не слишком быстро.«Илья Муромец» Сикорского, первый пассажирский самолёт России, передвигался между облаков со скоростью 105 км/час. Сейчас он бы создал пробку на любом скоростном шоссе!
Современные авиалайнеры набирают, в среднем, 800-1000 км/час. А сверхзвуковые Конкорды без труда разгоняются до 2000 км/час и более. Эра небесных скоростей началась с появлением реактивных двигателей. Они выпускают струю горячего газа и тянут воздушное средство вперед с такой силой, что на земле можно было бы перевернуть вверх тормашками большой самосвал. Представьте, как воздушный шар резко взмывает вверх, выпуская струю воздуха, и поймете, как именно работает реактивный двигатель.
Сегодня, когда весь мир озадачен переходом на электрическую тягу, авиация не отстаёт. Компания Rolls-Royce уже представила полностью электрический самолет Spirit of Innovation. Он совершил первый полет, пробыв в воздухе 15 минут. Ожидается, что проектная скорость пассажирского самолёта на аккумуляторах составит не менее 500 км/час.
Итак, самолёты летают по воздуху на разных скоростях и не падают благодаря наличию аэродинамических крыльев, подъемной силы и тяги, которую обеспечивают двигатели. Интересно, что современный авиалайнер способен лететь даже на одном двигателе несколько часов. Это увеличит расход топлива, снизит высоту, но не повлияет на безопасность полёта.
Высота
Кстати, о высоте. Как известно, большинство авиалайнеров в наши дни перемещаются на точно заданной отметке. Она находится в пределах от 5000 м до 10000 м над уровнем моря. Интересно, зачем забираться так высоко? Неужели ради прекрасного вида из иллюминатора? А вот и нет. Все снова объясняется физикой.При полете на отметке 10 000 м воздушное судно тратит на 80% меньше горючего, чем при полете с такой же скоростью, но на высоте 1 км. Чем выше расстояние от земли, тем ниже плотность воздуха. Самолёту легче преодолевать сопротивление воздушных потоков.
Может тогда стоит подниматься ещё выше? Увы, для создания тяги двигателю необходим минимальный запас воздуха. Для человека дыхание становится затрудненным на высоте 5 км и совсем невозможным на 9-ти км над уровнем моря. У каждого самолёта тоже есть атмосферный предел высоты. Он называется «практический потолок». Например, для Ту-154 или Airbus он приблизительно одинаков и составляет около 12000 метров.
Авиалинии и аэропорты
Сегодня самолёты передвигаются по воздуху, подчиняясь строгим правилам. Существуют маршруты, расписание и всем известные точки начала и окончания пути. Они называются аэропортами. В мире построено около 45 тыс. аэропортов. Рекордсмен по их количеству ― США. Россия занимает 4-ое место в мире. Здесь насчитывается 1218 различных аэропортов, не только гражданских, но и военных и испытательных.Воздушные маршруты известны и согласованы. Некоторые из них соединяют соседние города и длятся не более 30-ти минут, включая взлёт и посадку. Другие такие длинные, что их можно назвать чемпионскими.
В мире существует 3 самых долгих авиамаршрута:
- Сингапур (Сингапур)-Нью-Йорк (США);
- Доха (Катар)-Окленд (Новая Зеландия);
- Перт (Австралия)-Лондон (Великобритания).
Рекорд же принадлежит рейсу Лондон-Сидней. Самолёт Боинг-787 Dreamliner совершил его за 19 часов и 19 минут, пролетев без посадки через воздушное пространство 11-ти стран.
Где самолёты не летают
Да, дороги в облаках порой загружены не меньше, чем на земле. И несмотря на это, существуют места на планете, где самолёты не пролетают никогда.
- Тихий океан. Не то, чтобы авиамаршруты полностью обходят самый большой океан. Просто воздушные судна стараются держаться ближе к побережью. Существует правило, по которому авиалайнер должен находится от ближайшего аэропорта не более, чем в трех часах лета. Вот из соображений безопасности самолёты и не залетают слишком далеко от берега.
- спорные территории и места военных конфликтов. Есть около 10-ти мест на политической карте, где полёты запрещены во избежание террористических действий. Запреты временные, но бывает так, что ситуация уже давно урегулирована, а рокот моторов так и не слышен. Так произошло, например, в Эфиопии. Военный конфликт закончился 25 лет назад, но некоторые авиакомпании до сих пор считают небо над этим государством закрытым.
- Тибет. Здесь дело не в политике, а в географии. Разница высот между горными вершинами и эшелонами авиатрасс очень мала. Это повышает риск попасть в зону турбулентности. Тибетские горы обычно облетают с юга, над Индией.
И в конце загадка: почему в одну сторону самолёт летит быстрее, чем в другую. Замечали эту разницу в рейсах? Из Москвы в Нью Йорк лететь 10 часов, а обратно можно вернуться за 9. Причина в попутном ветре. Чаще всего ветра дуют именно с запада на восток. Так и получается, что обратный путь проходит немного быстрее. Потому и желают пилоты друг другу: «Попутного на эшелоне!».
