Продолжить путешествие

Вот как сделать бумажный самолет, установивший мировой рекорд по дистанции

Писатель Джон Коллинз показал, как создать бумажный самолет, который может установить мировой рекорд.

В 2012 году Коллинз попал в книгу Гиннеса. Его бумажный самолет Сьюзен, названный в честь жены, пролетел 69,14 метра.

Спустя несколько лет изобретатель рассказал, как создать точно такой же самолет.

Для этого лучше использовать специальную бумагу Conqueror CX22 100gsm. Но обычный лист формата А4 тоже подойдет.

Переходим к созданию самолета-рекордсмена.

1. Согните лист по диагонали. Выровняйте его по левой стороне и разверните

2. Теперь то же самое сделайте с другой стороной

3. Согните левый и правый края таким образом, чтобы их концы заканчивались на месте предыдущих сгибов

4. Сложите вниз носовую часть. Она должна заканчиваться на месте, где пересекаются диагональные складки. Затем согните левую и правую стороны

6. Переверните самолет, а потом сложите его пополам. Центральная складка должна находиться снизу

7. Сложите крыло таким образом, чтобы задняя его часть закрывала нижнюю часть самолета. Следите за тем, чтобы не было белого треугольника, как на картинке. Таким же образом согните другое крыло

Для наилучшего эффекта можно заклеить скотчем все места, показанные на рисунке.

Полезные советы по запуску бумажного самолета:

▪️ Ускоряйтесь плавно, чтобы планер дольше летел
▪️ При запуске держите его за самую толстую часть

Коллинз годами изучал оригами и аэродинамику, чтобы создать идеальный бумажный самолет. Он регулярно проводит обучающие уроки в школах, чтобы приобщить как можно больше детей к науке. [Wired]

Илья Сидоров

Редактор новостей. Люблю велосипеды, кроссовки и нетфликс.

• До ←

  Самый маленький iPhone 12 сравнили с остальными айфонами. Новый SE в шоке

• После →

  10 обоев iPhone с морем. Хоть где-то его увидите

Airbus представил три дизайна самолетов с водородным двигателем

В День нулевой эмиссии (отмечается ежегодно по всему миру 21 сентября) европейский авиапромышленный концерн Airbus представил свое видение авиации без выбросов парниковых газов. Концепты трех пассажирских самолетов, использующих жидкий водород вместо керосина, отражают стремление компании сыграть ведущую роль в трансформации отрасли для достижения нулевого объема выбросов СО.

Все три самолета пока имеют общее кодовое название ZEROe (от англ. zero emissions – «нулевые выбросы»). Первый представляет собой узкофюзеляжный самолет для трансконтинентальных перелетов, похожий на Airbus 321neo, с турбовентиляторными двигателями, вместимостью 200 пассажиров и дальностью полета около 3800 км. Баки для водородного топлива будут расположены в герметизированном отсеке в хвостовой части самолета (для жидкого водорода требуются баки большего размера, которые должны выдерживать значительное давление, а значит, быть цилиндрической или сферической формы с размещением внутри фюзеляжа).

Второй концепт рассчитан на региональные перевозки и представляет собой узкофюзеляжный самолет с турбовинтовыми двигателями, вместимостью 100 пассажиров и дальностью полета около 1900 км. Самая интересная новинка – третий концепт, широкофюзеляжный самолет с турбовентиляторными двигателями, построенный по принципу «летающее крыло», который пока не имеет реализации в секторе коммерческих перевозок. Весь фюзеляж представляет собой крыло, внутри которого размещаются пассажирский салон вместимостью 200 человек и топливные баки. Дальность полета составит около 3800 км.

«Эти концепты помогут нам разработать дизайн и компоновку первого в мире экологически нейтрального коммерческого самолета с нулевым уровнем выбросов, который мы планируем ввести в эксплуатацию к 2035 г. Переход на водород в качестве топлива для этих концептов самолетов потребует решительных действий от всей авиационной отрасли», – заявил генеральный директор Airbus Гийом Фори. В частности, существенные изменения потребуется произвести в инфраструктуре аэропортов, чтобы обеспечить транспортировку и хранение жидкого водорода для заправки им воздушных судов.

Airbus уже имеет опыт проектирования экологически нейтральных самолетов: в июле 2013 г. компания представила на авиасалоне в Ле-Бурже двухместный аккумуляторный самолет E-Fan, спроектированный как тренировочное судно, способное выполнять фигуры высшего пилотажа. Прототип совершил несколько полетов в 2014 г., но в 2017 г. Airbus отказался от производства модели. Два электромотора E-Fan имели мощность 40 л. с. каждый и разгоняли самолет с максимальной взлетной массой 550 кг до крейсерской скорости 160 км/ч (максимальная составляла 220 км/ч). Заряда батареи хватало на час полета, стоимость электричества для зарядки составляла $16.

Коммерческий электросамолет построили инженеры компаний Magnix и Harbour Air на базе легкомоторного Cessna Grand Caravan 208B, укомплектовав его электродвигателем мощностью 750 л. с. и литий-ионной батареей на 750 В весом 1 т. Первый полет прототип совершил в мае 2020 г. в США. Стоимость электричества для зарядки батареи на получасовой полет составила $6. Ожидается, что самолет будет сертифицирован в 2021 г. и будет совершать рейсы на расстояние не более 160 км с 4–5 пассажирами.

Первый в мире самолет с электродвигателем и системой водородных топливных элементов HY4 был создан специалистами Германского центра авиации и космонавтики на базе электрического самолета Pipistrel Taurus Electro G4 и испытан в 2016 г. Водородные топливные элементы осуществляют превращение химической энергии топлива в электричество и в прототипе используются только для горизонтального полета. Для взлета и набора высоты в HY4 служит литий-полимерная аккумуляторная батарея емкостью 21 кВт ч. Разработчики планируют создать на базе прототипа региональный коммерческий самолет на 19 пассажиров.

Ушли на второй круг. Ученые оценили попытки создать сверхзвуковой самолет

https://ria.ru/20191021/1559937684.html

Ушли на второй круг. Ученые оценили попытки создать сверхзвуковой самолет

Ушли на второй круг. Ученые оценили попытки создать сверхзвуковой самолет

На авиасалоне МАКС-2019 российские инженеры представили макет сверхзвукового пассажирского лайнера нового поколения. Технические решения, которые в нем будут… РИА Новости, 21.10.2019

2019-10-21T08:00

2019-10-21T08:00

2019-10-21T08:00

наука

мс-21

ту-144

цаги имени н. е. жуковского

российская академия наук

наса

министерство промышленности и торговли рф (минпромторг россии)

авиация

/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

https://cdn23.img.ria.ru/images/155989/60/1559896016_49:60:1023:608_1920x0_80_0_0_a390fc4391a895195081e4e00bad6723.jpg

МОСКВА, 21 окт — РИА Новости, Татьяна Пичугина. На авиасалоне МАКС-2019 российские инженеры представили макет сверхзвукового пассажирского лайнера нового поколения. Технические решения, которые в нем будут реализованы, позволят создать летательный аппарат, полностью отвечающий нынешним жестким требованиям к экономичности, экологичности и комфорту.Сверхзвуковая авиация снова в тренде»В СССР работы над пассажирским сверхзвуковым самолетом развернулись в начале 1960-х, и уже 31 декабря 1968 года в воздух поднялся первый Ту-144. Минуло полвека, срок большой. С тех пор мир технологически сильно изменился», — рассказывает академик Сергей Чернышев, научный руководитель Центрального аэрогидродинамического института имени профессора Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), профессор МФТИ, один из ведущих специалистов в области звукового удара.У Ту-144 были хорошие летные характеристики, он опережал звук в 2,2 раза. Однако большой расход топлива и сложно решаемые технические проблемы значительно ограничивали его применение. Немаловажен оказался и экономический фактор.»Топливо для него было очень дорогим, специального состава. Требовалось налаживать соответствующую наземную инфраструктуру. Это стало одним из препятствий для внедрения самолета», — продолжает академик Чернышев.Еще одна проблема, не принципиальная в те годы, но первостепенная в наши дни, — высокий уровень шума при взлете и по достижении скорости звука. С ней столкнулся и французский «Конкорд», совершавший рейсы из Лондона до 2003 года. Сейчас эксплуатировать такие самолеты нереально: они просто не вписываются в национальные и международные авиационные нормы.Дозвуковые лайнеры, напротив, успешно эксплуатируются по всему миру: их много, они безопасны, инфраструктура прекрасно развита, улететь можно практически в любую точку планеты, билеты обычно недорогие. Но скорость уже не устраивает глобализованный мир.Перелет из Москвы, скажем, в Токио занимает десять часов, а с учетом проезда в аэропорт и обратно, паспортного контроля, ожидания багажа — весь световой день. По нынешним меркам это непозволительная трата времени. Вот почему в обществе снова зреет запрос на сверхзвуковую авиацию, в первую очередь среди бизнесменов и у крупных корпораций. Это чувствуют инвесторы, готовые вкладываться в подобные проекты. Вот ученые и инженеры из России, США, Японии, ЕС и взялись за разработку самолетов нового поколения.Двигатели — ключевое звеноРазработчикам предстоит создать принципиально новые двигатели. На дозвуковые самолеты сейчас устанавливают двухконтурные силовые агрегаты с соплом большего диаметра, чтобы снизить скорость вытекающей реактивной струи, а значит, и уровень шума. Преодолеть скорость звука с ними не получится: большие двигатели увеличивают сопротивление воздуха.»Поэтому «бочку» нужно уменьшить, тем самым уменьшив степень двухконтурности. Струя станет более скоростной, но повысится шум. Здесь одно улучшаешь, другое ухудшаешь. Простое решение — подвесить двигатели под крыло, как у дозвуковых самолетов, не годится. В нашей модели они располагаются над планером самолета. Во-первых, сам он немного экранирует их шум, во-вторых, струя вытекает на его поверхность, увлекает за собой холодный окружающий воздух, эффективный поперечный размер струи увеличивается, а скорость уменьшается, то есть мы можем ее притормозить, получив при этом хорошую тягу с двигателя. Такого больше ни у кого нет, это новая концепция», — объясняет ученый.Хорошо бы, конечно, продолжает он, сделать двигатель переменного цикла. На взлете у него большой поперечный размер, чтобы меньше шуметь, в полете поперечник уменьшается, снижая сопротивление воздуха и позволяя разогнаться, а на дозвуке снова увеличивается. Но это пока слабопроработанная концепция, в реальности придется искать компромисс между размерами двигателя и его расположением на планере самолета.Военные самолеты тут не могут служить образцом. Они летают в режиме сверхзвука очень ограниченное время, и ресурс двигателей небольшой. Примерно через тысячу часов их отправляют на капремонт. Пассажирский же лайнер должен в каждом рейсе на три-четыре часа включать сверхзвуковую скорость. Ресурс быстро исчерпается, и любая, даже самая крупная гражданская авиакомпания разорится на капремонтах.»Сейчас ни у кого нет нужного двигателя, да и проблема его размещения на планере не изучена до конца. Но прогресс есть. Современные модели раза в два экономичнее, чем те, что были пятьдесят лет назад, у них более горячие камеры сгорания, более высокая температура на турбинах за счет применения новых жаропрочных материалов. У нас скоро поступит в эксплуатацию двигатель ПД-14, базовый для нашего среднемагистрального самолета МС-21. Вот его горячую часть вполне можно взять за основу для сверхзвукового двигателя», — отмечает Сергей Чернышев.Скелет как у птицыСамолет летит в атмосфере, толкая перед собой и увлекая за собой огромную массу вещества. Чем выше скорость, тем сильнее сопротивление воздушной среды. Представьте, что человек с берега забегает в воду: сначала легко, а потом ноги вязнут, словно на них гири. Так же и с самолетом при переходе на сверхзвуковую скорость. Один из способов решить проблему — увеличить высоту полета до 15 или даже 18 километров. Там атмосфера менее плотная.Чем быстрее движется самолет, тем сильнее нагревается его корпус, особенно заостренные части — носовая, передние кромки крыла, кромки воздухозаборника. Ту-144 с числом Маха крейсерского полета 2,2 нагревался до 120-150 градусов. Чуть выше — и алюминиевый сплав, из которого сделан корпус, потек бы.Сейчас есть жаропрочные композитные материалы, в том числе полимерные на основе углеволокна. Они легче алюминия, а модуль прочности выше, чем у стали.»Здесь важна конструктивно-силовая схема. Сегодня авиастроители всего мира используют концепцию «blackmetal» или «black aluminum» — когда скелет фюзеляжа выполнен из композитов по традиционной схеме с продольными стрингерами и поперечными шпангоутами. В новых сверхзвуковых самолетах она не годится, мы предлагаем сеточную конструкцию, причем с неравномерной ячейкой сетки: где нагрузка больше, например на крыле, там сетка гуще, в носовой части, где нагрузка меньше, — сетка редкая. Это бионическая силовая конструкция летательного аппарата, то есть как в природе. Как скелеты у птиц, человека», — подчеркивает академик Чернышев. В беспилотном режимеУ сверхзвукового самолета должна быть иная аэродинамическая компоновка, чтобы обеспечить высокую скорость, устойчивость полета, посадку на обычные полосы. Традиционный подход, использовавшийся в Ту-144 и «Конкорде», — треугольное крыло большой стреловидности, для уменьшения лобового сопротивления воздуха и снижения звукового удара.»В нашей модели крыло сделано в виде двойного поперечного V. Это снижает сопротивление, звуковой удар и улучшает аэродинамику», — говорит ученый.Журавлиный нос Ту-144 стал его визитной карточкой. В полете он прямой, а при посадке опускается вниз, чтобы не загораживать пилотам обзор. Для управления им добавляли гидравлические приводы, а это лишний вес. Инженеры ЦАГИ предлагают убить сразу двух зайцев — сделать цельный фюзеляж без окон, их не будет даже в кабине пилотов. Вместо них — жидкокристаллические экраны, на которые выводится картинка с внешних камер. Таким образом проблема обзора при посадке решается сама собой.»В салоне по бокам и на потолке ЖК-экраны. Пассажиры видят, что происходит за бортом благодаря цифровому зрению самолета, чувствуют себя комфортно. Пилоты ведут по приборам, которые сейчас куда совершеннее, чем органы чувств человека. Труба корпуса без вырезов — более прочная, за счет этого мы уменьшим толщину стенок и снизим вес конструкции», — уточняет он. Не исключено, что сверхзвуковой самолет вообще станет беспилотным. Современный уровень автоматики это позволяет. Летчиков уже критикуют за то, что они превратились в операторов ЭВМ, но это отражает технологический тренд: вскоре самолетом будет управлять только автоматика, а на борту останется один пилот-контролер.Как образуются ударные волныЛетящий самолет генерирует в атмосфере ударные волны. Но если огромные пассажирские лайнеры неслышно пролетают у нас над головами на большой высоте, то летящий на той же высоте сверхзвуковой легкий истребитель бесшумным никак не покажется.Дело в том, что ударные волны движутся впереди дозвукового самолета, расходятся от носа во все стороны и быстрее рассеиваются с высотой.На сверхзвуковой скорости самолет обгоняет созданное им возмущение среды, ударная волна огибает его и формирует позади воронку — конус Маха. Подходя к земле, она создает скачок давления — звуковой удар.Перепад давления достигает ста паскалей для самолетов массой до 150 тонн. Это безопасно для здоровья, но дискомфортно для уха. Действует и фактор внезапности — люди просто пугаются. Регулярные же звуковые удары способны со временем повредить наземные сооружения. По этой причине, к примеру, над США летать на сверхзвуке запрещено. В Европе авиакомпаниям также предписано избегать звукового удара.Бытует мнение, что он происходит один раз при переходе самолета на сверхзвук. В реальности лайнер формирует коридор до земли на всем протяжении полета шириной десятки и сотни километров, в зависимости от числа Маха и высоты.Есть еще интересный эффект. Отраженная от поверхности звуковая волна достигает верхних слоев атмосферы — стратосферы или мезосферы, отражается, направляется вниз и возвращается к земле, создавая вторичный звуковой удар — порой в сотнях километров перед самолетом или сбоку от трассы полета.Это явление объяснили советские ученые еще в 1940-х годах, изучая распространение ударных волн от взрыва снарядов. Интенсивность вторичного звукового удара ниже, но он протяжнее, ощущается как раскат грома. И это было проблемой при эксплуатации «Конкордов».»Жители Европы жаловались на шум приближающегося самолета, хотя вроде бы он тормозил задолго до приближения к населенным районам и не должен был создавать звукового удара. Кроме первичного звукового удара, обусловленного пересечением конусом Маха поверхности океана (при приближении к земле конус исчезал, так как самолет замедлялся до дозвуковой скорости), создавался вторичный удар, устилающий, как ковром, значительные территории», — уточняет Сергей Чернышев. Борьба со звуковым ударомСовершенно избавиться от звукового удара при сверхзвуке невозможно — законы физики неумолимы. Остается подавлять его активными или пассивными способами. Тут многое зависит от массы и размеров самолета, высоты и скорости полета. Например, ударная волна от небольшого легкого аппарата с числом Маха 1,1 на высоте десять километров может не достигать земли. Совсем другое дело — пассажирский лайнер с числом Маха 2,2.»Во времена Ту-144 проблема звукового удара так остро не стояла. Самолет летал только в Алма-Ату, а «Конкорд» при подлете к Европе или США переходил на дозвуковую скорость», — рассказывает РИА Новости Татьяна Киселева, кандидат физико-математических наук, сотрудник лаборатории № 5 Института теоретической и прикладной механики имени С. А. Христиановича СО РАН, где исследуют звуковой удар.Один из вариантов — ограничить скорость полета, например до числа Маха 1,6. Этим путем идут в ЦАГИ и NASA.»Когда инженеры определились с параметрами полета, позволяющими минимизировать звуковой удар, можно заняться корректировкой формы летательного аппарата. Чем он длиннее и чем меньше диаметр корпуса, тем по большей поверхности самолета распределяются возмущения и меньше ударные волны», — излагает исследовательница общие правила.Отдельная задача, которой занимаются в ИТПМ СО РАН, — как исследовать сами ударные волны, когда расчетная область занимает не две-три длины лайнера, а целый коридор высотой 15-18, шириной — десятки-сотни и длиной — тысячи километров. Для этого нужны огромные вычислительные и экспериментальные ресурсы.Ученые действуют по двум направлениям. Смотрят, как в аэродинамической трубе поток огибает самолет, формируются скачки давления в ближнем поле, и затем численно моделируют распространение их до земли. Кроме того, изучают, как на перераспределение давления по поверхности самолета влияют форма крыла, носа, оперения и других элементов.»Допустим, на крыле есть излом или у него определенная стреловидность. Мы исследуем, как оно будет обтекаться, как генерируются ударные волны, в какую сторону уходят, как взаимодействуют с другими частями самолета, в каком виде доходят до поверхности земли», — продолжает Киселева.Изменение формы различных частей планера самолета, расположения двигателей, — это пассивные способы борьбы со звуковым ударом. А можно активно воздействовать на набегающий поток.»К примеру, мы фокусировали излучение мощного лазера в определенную область в потоке, получали плазму и таким образом локально заменяли набегающий на крыло или нос самолета воздух. В принципе, это возможно, но не на данном этапе развития лазерной техники, когда она слишком громоздка, чтобы брать ее на борт. Другой вариант— охладить поток выдувом в нос самолета жидкого азота. В этом случае придется брать на борт его запас, чтобы использовать на всем протяжении полета, а это лишний вес», — рассуждает ученый.В общем, победить звуковой удар сейчас нельзя, можно только ослабить его до какой-то величины. Главный вопрос — до какой.Драйверы сверхзуковой авиации»Требования по авиационному шуму за последние полвека сильно изменились. Раньше аэропорты строили вдали от городов, но мегаполисы разрастаются. Самолеты мешают людям, это вызывает обеспокоенность во всем мире, так что ограничения будут только ужесточаться», — говорит академик Чернышев.Норм по шуму специально для сверхзвуковых гражданских самолетов не существует. Сейчас есть только глава 14 Приложения 16 к конвенции Международной организации гражданской авиации (ICAO) «Авиационный шум». Тем не менее этим занимаются. Специалисты ЦАГИ участвуют в работе ICAO и проекте ЕС. В Европе эта проблема особенно сложна из-за высокой плотности населения, необходимости согласовывать нормы со множеством стран.»Если мы скажем людям: «Давай будем летать на сверхзвуке, но шуметь чуть-чуть побольше», нас не поймут. Все согласны только на уровень, зафиксированный в главе 14. Через пять лет его снизят еще на семь децибел. Это постоянная гонка, потому что человечество хочет комфорта и не желает терпеть шум у себя в доме», — отмечает академик.Никто не будет строить новые аэропорты вдали от городов специально для сверхзвуковых лайнеров. Даже отдельная полоса — это слишком затратно. Самолет должен вписываться в общепринятые рамки практически по всем параметрам: уровню шума, длине полосы, толщине покрытия, составу топлива, обслуживанию. Одна из причин, по которой 600-местный лайнер А-380 компании Airbus так и не получил широкого распространения, — необходимость двухэтажного причала для пассажиров. Из-за этого не каждый аэропорт готов его принять.»Самолету также нужна очень хорошая аэродинамика. Иначе он будет садиться с большой скоростью и не успеет затормозить на стандартной взлетно-посадочной полосе. Никаких парашютов для торможения не должно быть», — добавляет ученый.Инженеры ЦАГИ скептически относятся к заявлениям компании Boom Airliner, разрабатывающей самолет Overture и его демонстратор XB-1 Baby Boom.»Крейсерскую скорость 2,2 Маха очень трудно обеспечить. Нужны компактные двигатели, а значит, возникает проблема шума при взлете. Компоновка, пассажиров больше пятидесяти — это большой вес. Вряд ли они впишутся в требования по шуму. Не исключено, что это лишь рекламный ход для привлечения инвестиций», — говорит Сергей Чернышев.Проект Aerion с прямым стреловидным крылом более перспективен.»Такое крыло лучше на дозвуке, и Aerion мог бы летать над населенными территориями. Но здесь опять палка о двух концах: сделать самолет эффективным в обоих режимах нереально, слишком противоречивые требования. К тому же крейсерская скорость с числом Маха 1,4 дает небольшой выигрыш по времени, притом что предстоит решить множество технических проблем», — комментирует академик.NASA заявляет для своего демонстратора X-59 скорость с числом Маха 1,6 — это в два раза больше крейсерской скорости дозвуковых самолетов. Скакнуть сразу на 2,2 Маха, как это было с Ту-144, и при этом вписаться в современные экологические требования — это практически исключено.»Двигатели должны создавать сумасшедшую тягу, чтобы самолет разрывал воздушное пространство, преодолевал сопротивление. Он будет нагреваться, генерировать ударные волны огромной энергии. Удивляюсь, что некоторые пытаются идти по этому пути», — говорит ученый.Российская школа сверхзвуковой авиации лидирует в мире. Ее представители прекрасно понимают, какой технологический вызов брошен, поэтому считают, что эксплуатация сверхзвуковых самолетов начнется не ранее 2030 года.Прежде всего нужен демонстратор — уменьшенная копия реального самолета. Таким была «сотка», или «изделие 100» для Ту-144. Прототип обычно рассчитан на одного-двух пилотов, а может, будет беспилотным — так собираются сделать в Японии. Задача — показать правильность технических решений по аэродинамике, управлению, работе двигателей, материалам, визуализации, отработать взлет и посадку, просчитать траекторию.»Сейчас мы на этапе создания технологического демонстратора, нас поддерживает Минпромторг. Рассчитываем, что к концу 2023 года у нас уже будет все необходимое для запуска «летающей лаборатории». Одновременно разворачиваем работы над прототипом реального самолета. В планах до 2050 года — проект гиперзвукового пассажирского аппарата на жидком водороде с числом Маха 5″, — заключает Сергей Чернышев.

https://ria.ru/20181120/1533162920.html

https://ria.ru/20190522/1553632826.html

https://ria.ru/20170720/1498825762.html

https://ria.ru/20131231/987461353.html

https://ria.ru/20181121/1533252641.html

https://ria.ru/20190716/1556569652.html

https://ria.ru/20170726/1499199404.html

https://ria.ru/20190513/1553198432.html

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

2019

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

Новости

ru-RU

https://ria.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

мс-21, ту-144, цаги имени н. е. жуковского, российская академия наук, наса, министерство промышленности и торговли рф (минпромторг россии), авиация

МОСКВА, 21 окт — РИА Новости, Татьяна Пичугина. На авиасалоне МАКС-2019 российские инженеры представили макет сверхзвукового пассажирского лайнера нового поколения. Технические решения, которые в нем будут реализованы, позволят создать летательный аппарат, полностью отвечающий нынешним жестким требованиям к экономичности, экологичности и комфорту.

Сверхзвуковая авиация снова в тренде

«В СССР работы над пассажирским сверхзвуковым самолетом развернулись в начале 1960-х, и уже 31 декабря 1968 года в воздух поднялся первый Ту-144. Минуло полвека, срок большой. С тех пор мир технологически сильно изменился», — рассказывает академик Сергей Чернышев, научный руководитель Центрального аэрогидродинамического института имени профессора Н. Е. Жуковского (ЦАГИ), профессор МФТИ, один из ведущих специалистов в области звукового удара.

У Ту-144 были хорошие летные характеристики, он опережал звук в 2,2 раза. Однако большой расход топлива и сложно решаемые технические проблемы значительно ограничивали его применение. Немаловажен оказался и экономический фактор.

«Топливо для него было очень дорогим, специального состава. Требовалось налаживать соответствующую наземную инфраструктуру. Это стало одним из препятствий для внедрения самолета», — продолжает академик Чернышев.

Еще одна проблема, не принципиальная в те годы, но первостепенная в наши дни, — высокий уровень шума при взлете и по достижении скорости звука. С ней столкнулся и французский «Конкорд», совершавший рейсы из Лондона до 2003 года. Сейчас эксплуатировать такие самолеты нереально: они просто не вписываются в национальные и международные авиационные нормы.

Дозвуковые лайнеры, напротив, успешно эксплуатируются по всему миру: их много, они безопасны, инфраструктура прекрасно развита, улететь можно практически в любую точку планеты, билеты обычно недорогие. Но скорость уже не устраивает глобализованный мир.

Перелет из Москвы, скажем, в Токио занимает десять часов, а с учетом проезда в аэропорт и обратно, паспортного контроля, ожидания багажа — весь световой день. По нынешним меркам это непозволительная трата времени. Вот почему в обществе снова зреет запрос на сверхзвуковую авиацию, в первую очередь среди бизнесменов и у крупных корпораций. Это чувствуют инвесторы, готовые вкладываться в подобные проекты. Вот ученые и инженеры из России, США, Японии, ЕС и взялись за разработку самолетов нового поколения.

20 ноября 2018, 14:35

Двигатели — ключевое звено

Разработчикам предстоит создать принципиально новые двигатели. На дозвуковые самолеты сейчас устанавливают двухконтурные силовые агрегаты с соплом большего диаметра, чтобы снизить скорость вытекающей реактивной струи, а значит, и уровень шума. Преодолеть скорость звука с ними не получится: большие двигатели увеличивают сопротивление воздуха.

«Поэтому «бочку» нужно уменьшить, тем самым уменьшив степень двухконтурности. Струя станет более скоростной, но повысится шум. Здесь одно улучшаешь, другое ухудшаешь. Простое решение — подвесить двигатели под крыло, как у дозвуковых самолетов, не годится. В нашей модели они располагаются над планером самолета. Во-первых, сам он немного экранирует их шум, во-вторых, струя вытекает на его поверхность, увлекает за собой холодный окружающий воздух, эффективный поперечный размер струи увеличивается, а скорость уменьшается, то есть мы можем ее притормозить, получив при этом хорошую тягу с двигателя. Такого больше ни у кого нет, это новая концепция», — объясняет ученый.

Хорошо бы, конечно, продолжает он, сделать двигатель переменного цикла. На взлете у него большой поперечный размер, чтобы меньше шуметь, в полете поперечник уменьшается, снижая сопротивление воздуха и позволяя разогнаться, а на дозвуке снова увеличивается. Но это пока слабопроработанная концепция, в реальности придется искать компромисс между размерами двигателя и его расположением на планере самолета.

Военные самолеты тут не могут служить образцом. Они летают в режиме сверхзвука очень ограниченное время, и ресурс двигателей небольшой. Примерно через тысячу часов их отправляют на капремонт. Пассажирский же лайнер должен в каждом рейсе на три-четыре часа включать сверхзвуковую скорость. Ресурс быстро исчерпается, и любая, даже самая крупная гражданская авиакомпания разорится на капремонтах.

«Сейчас ни у кого нет нужного двигателя, да и проблема его размещения на планере не изучена до конца. Но прогресс есть. Современные модели раза в два экономичнее, чем те, что были пятьдесят лет назад, у них более горячие камеры сгорания, более высокая температура на турбинах за счет применения новых жаропрочных материалов. У нас скоро поступит в эксплуатацию двигатель ПД-14, базовый для нашего среднемагистрального самолета МС-21. Вот его горячую часть вполне можно взять за основу для сверхзвукового двигателя», — отмечает Сергей Чернышев.

Скелет как у птицы

Самолет летит в атмосфере, толкая перед собой и увлекая за собой огромную массу вещества. Чем выше скорость, тем сильнее сопротивление воздушной среды. Представьте, что человек с берега забегает в воду: сначала легко, а потом ноги вязнут, словно на них гири. Так же и с самолетом при переходе на сверхзвуковую скорость. Один из способов решить проблему — увеличить высоту полета до 15 или даже 18 километров. Там атмосфера менее плотная.

Чем быстрее движется самолет, тем сильнее нагревается его корпус, особенно заостренные части — носовая, передние кромки крыла, кромки воздухозаборника. Ту-144 с числом Маха крейсерского полета 2,2 нагревался до 120-150 градусов. Чуть выше — и алюминиевый сплав, из которого сделан корпус, потек бы.

Сейчас есть жаропрочные композитные материалы, в том числе полимерные на основе углеволокна. Они легче алюминия, а модуль прочности выше, чем у стали.

«Здесь важна конструктивно-силовая схема. Сегодня авиастроители всего мира используют концепцию «blackmetal» или «black aluminum» — когда скелет фюзеляжа выполнен из композитов по традиционной схеме с продольными стрингерами и поперечными шпангоутами. В новых сверхзвуковых самолетах она не годится, мы предлагаем сеточную конструкцию, причем с неравномерной ячейкой сетки: где нагрузка больше, например на крыле, там сетка гуще, в носовой части, где нагрузка меньше, — сетка редкая. Это бионическая силовая конструкция летательного аппарата, то есть как в природе. Как скелеты у птиц, человека», — подчеркивает академик Чернышев.

В беспилотном режиме

У сверхзвукового самолета должна быть иная аэродинамическая компоновка, чтобы обеспечить высокую скорость, устойчивость полета, посадку на обычные полосы. Традиционный подход, использовавшийся в Ту-144 и «Конкорде», — треугольное крыло большой стреловидности, для уменьшения лобового сопротивления воздуха и снижения звукового удара.

«В нашей модели крыло сделано в виде двойного поперечного V. Это снижает сопротивление, звуковой удар и улучшает аэродинамику», — говорит ученый.

Журавлиный нос Ту-144 стал его визитной карточкой. В полете он прямой, а при посадке опускается вниз, чтобы не загораживать пилотам обзор. Для управления им добавляли гидравлические приводы, а это лишний вес. Инженеры ЦАГИ предлагают убить сразу двух зайцев — сделать цельный фюзеляж без окон, их не будет даже в кабине пилотов. Вместо них — жидкокристаллические экраны, на которые выводится картинка с внешних камер. Таким образом проблема обзора при посадке решается сама собой.

«В салоне по бокам и на потолке ЖК-экраны. Пассажиры видят, что происходит за бортом благодаря цифровому зрению самолета, чувствуют себя комфортно. Пилоты ведут по приборам, которые сейчас куда совершеннее, чем органы чувств человека. Труба корпуса без вырезов — более прочная, за счет этого мы уменьшим толщину стенок и снизим вес конструкции», — уточняет он.

Не исключено, что сверхзвуковой самолет вообще станет беспилотным. Современный уровень автоматики это позволяет. Летчиков уже критикуют за то, что они превратились в операторов ЭВМ, но это отражает технологический тренд: вскоре самолетом будет управлять только автоматика, а на борту останется один пилот-контролер.

Как образуются ударные волны

Летящий самолет генерирует в атмосфере ударные волны. Но если огромные пассажирские лайнеры неслышно пролетают у нас над головами на большой высоте, то летящий на той же высоте сверхзвуковой легкий истребитель бесшумным никак не покажется.

Дело в том, что ударные волны движутся впереди дозвукового самолета, расходятся от носа во все стороны и быстрее рассеиваются с высотой.

На сверхзвуковой скорости самолет обгоняет созданное им возмущение среды, ударная волна огибает его и формирует позади воронку — конус Маха. Подходя к земле, она создает скачок давления — звуковой удар.

Перепад давления достигает ста паскалей для самолетов массой до 150 тонн. Это безопасно для здоровья, но дискомфортно для уха. Действует и фактор внезапности — люди просто пугаются. Регулярные же звуковые удары способны со временем повредить наземные сооружения. По этой причине, к примеру, над США летать на сверхзвуке запрещено. В Европе авиакомпаниям также предписано избегать звукового удара.

Бытует мнение, что он происходит один раз при переходе самолета на сверхзвук. В реальности лайнер формирует коридор до земли на всем протяжении полета шириной десятки и сотни километров, в зависимости от числа Маха и высоты.

Есть еще интересный эффект. Отраженная от поверхности звуковая волна достигает верхних слоев атмосферы — стратосферы или мезосферы, отражается, направляется вниз и возвращается к земле, создавая вторичный звуковой удар — порой в сотнях километров перед самолетом или сбоку от трассы полета.

Это явление объяснили советские ученые еще в 1940-х годах, изучая распространение ударных волн от взрыва снарядов. Интенсивность вторичного звукового удара ниже, но он протяжнее, ощущается как раскат грома. И это было проблемой при эксплуатации «Конкордов».

«Жители Европы жаловались на шум приближающегося самолета, хотя вроде бы он тормозил задолго до приближения к населенным районам и не должен был создавать звукового удара. Кроме первичного звукового удара, обусловленного пересечением конусом Маха поверхности океана (при приближении к земле конус исчезал, так как самолет замедлялся до дозвуковой скорости), создавался вторичный удар, устилающий, как ковром, значительные территории», — уточняет Сергей Чернышев.

31 декабря 2013, 10:40

Борьба со звуковым ударом

Совершенно избавиться от звукового удара при сверхзвуке невозможно — законы физики неумолимы. Остается подавлять его активными или пассивными способами. Тут многое зависит от массы и размеров самолета, высоты и скорости полета. Например, ударная волна от небольшого легкого аппарата с числом Маха 1,1 на высоте десять километров может не достигать земли. Совсем другое дело — пассажирский лайнер с числом Маха 2,2.

«Во времена Ту-144 проблема звукового удара так остро не стояла. Самолет летал только в Алма-Ату, а «Конкорд» при подлете к Европе или США переходил на дозвуковую скорость», — рассказывает РИА Новости Татьяна Киселева, кандидат физико-математических наук, сотрудник лаборатории № 5 Института теоретической и прикладной механики имени С. А. Христиановича СО РАН, где исследуют звуковой удар.

Один из вариантов — ограничить скорость полета, например до числа Маха 1,6. Этим путем идут в ЦАГИ и NASA.

«Когда инженеры определились с параметрами полета, позволяющими минимизировать звуковой удар, можно заняться корректировкой формы летательного аппарата. Чем он длиннее и чем меньше диаметр корпуса, тем по большей поверхности самолета распределяются возмущения и меньше ударные волны», — излагает исследовательница общие правила.

Отдельная задача, которой занимаются в ИТПМ СО РАН, — как исследовать сами ударные волны, когда расчетная область занимает не две-три длины лайнера, а целый коридор высотой 15-18, шириной — десятки-сотни и длиной — тысячи километров. Для этого нужны огромные вычислительные и экспериментальные ресурсы.

Ученые действуют по двум направлениям. Смотрят, как в аэродинамической трубе поток огибает самолет, формируются скачки давления в ближнем поле, и затем численно моделируют распространение их до земли. Кроме того, изучают, как на перераспределение давления по поверхности самолета влияют форма крыла, носа, оперения и других элементов.

«Допустим, на крыле есть излом или у него определенная стреловидность. Мы исследуем, как оно будет обтекаться, как генерируются ударные волны, в какую сторону уходят, как взаимодействуют с другими частями самолета, в каком виде доходят до поверхности земли», — продолжает Киселева.

Изменение формы различных частей планера самолета, расположения двигателей, — это пассивные способы борьбы со звуковым ударом. А можно активно воздействовать на набегающий поток.

«К примеру, мы фокусировали излучение мощного лазера в определенную область в потоке, получали плазму и таким образом локально заменяли набегающий на крыло или нос самолета воздух. В принципе, это возможно, но не на данном этапе развития лазерной техники, когда она слишком громоздка, чтобы брать ее на борт. Другой вариант— охладить поток выдувом в нос самолета жидкого азота. В этом случае придется брать на борт его запас, чтобы использовать на всем протяжении полета, а это лишний вес», — рассуждает ученый.

В общем, победить звуковой удар сейчас нельзя, можно только ослабить его до какой-то величины. Главный вопрос — до какой.

Драйверы сверхзуковой авиации

«Требования по авиационному шуму за последние полвека сильно изменились. Раньше аэропорты строили вдали от городов, но мегаполисы разрастаются. Самолеты мешают людям, это вызывает обеспокоенность во всем мире, так что ограничения будут только ужесточаться», — говорит академик Чернышев.

Норм по шуму специально для сверхзвуковых гражданских самолетов не существует. Сейчас есть только глава 14 Приложения 16 к конвенции Международной организации гражданской авиации (ICAO) «Авиационный шум». Тем не менее этим занимаются. Специалисты ЦАГИ участвуют в работе ICAO и проекте ЕС. В Европе эта проблема особенно сложна из-за высокой плотности населения, необходимости согласовывать нормы со множеством стран.

«Если мы скажем людям: «Давай будем летать на сверхзвуке, но шуметь чуть-чуть побольше», нас не поймут. Все согласны только на уровень, зафиксированный в главе 14. Через пять лет его снизят еще на семь децибел. Это постоянная гонка, потому что человечество хочет комфорта и не желает терпеть шум у себя в доме», — отмечает академик.

Никто не будет строить новые аэропорты вдали от городов специально для сверхзвуковых лайнеров. Даже отдельная полоса — это слишком затратно. Самолет должен вписываться в общепринятые рамки практически по всем параметрам: уровню шума, длине полосы, толщине покрытия, составу топлива, обслуживанию. Одна из причин, по которой 600-местный лайнер А-380 компании Airbus так и не получил широкого распространения, — необходимость двухэтажного причала для пассажиров. Из-за этого не каждый аэропорт готов его принять.

«Самолету также нужна очень хорошая аэродинамика. Иначе он будет садиться с большой скоростью и не успеет затормозить на стандартной взлетно-посадочной полосе. Никаких парашютов для торможения не должно быть», — добавляет ученый.

Инженеры ЦАГИ скептически относятся к заявлениям компании Boom Airliner, разрабатывающей самолет Overture и его демонстратор XB-1 Baby Boom.

«Крейсерскую скорость 2,2 Маха очень трудно обеспечить. Нужны компактные двигатели, а значит, возникает проблема шума при взлете. Компоновка, пассажиров больше пятидесяти — это большой вес. Вряд ли они впишутся в требования по шуму. Не исключено, что это лишь рекламный ход для привлечения инвестиций», — говорит Сергей Чернышев.

Проект Aerion с прямым стреловидным крылом более перспективен.

«Такое крыло лучше на дозвуке, и Aerion мог бы летать над населенными территориями. Но здесь опять палка о двух концах: сделать самолет эффективным в обоих режимах нереально, слишком противоречивые требования. К тому же крейсерская скорость с числом Маха 1,4 дает небольшой выигрыш по времени, притом что предстоит решить множество технических проблем», — комментирует академик.

NASA заявляет для своего демонстратора X-59 скорость с числом Маха 1,6 — это в два раза больше крейсерской скорости дозвуковых самолетов. Скакнуть сразу на 2,2 Маха, как это было с Ту-144, и при этом вписаться в современные экологические требования — это практически исключено.

«Двигатели должны создавать сумасшедшую тягу, чтобы самолет разрывал воздушное пространство, преодолевал сопротивление. Он будет нагреваться, генерировать ударные волны огромной энергии. Удивляюсь, что некоторые пытаются идти по этому пути», — говорит ученый.

Российская школа сверхзвуковой авиации лидирует в мире. Ее представители прекрасно понимают, какой технологический вызов брошен, поэтому считают, что эксплуатация сверхзвуковых самолетов начнется не ранее 2030 года.

Прежде всего нужен демонстратор — уменьшенная копия реального самолета. Таким была «сотка», или «изделие 100» для Ту-144. Прототип обычно рассчитан на одного-двух пилотов, а может, будет беспилотным — так собираются сделать в Японии. Задача — показать правильность технических решений по аэродинамике, управлению, работе двигателей, материалам, визуализации, отработать взлет и посадку, просчитать траекторию.

«Сейчас мы на этапе создания технологического демонстратора, нас поддерживает Минпромторг. Рассчитываем, что к концу 2023 года у нас уже будет все необходимое для запуска «летающей лаборатории». Одновременно разворачиваем работы над прототипом реального самолета. В планах до 2050 года — проект гиперзвукового пассажирского аппарата на жидком водороде с числом Маха 5″, — заключает Сергей Чернышев.

13 мая 2019, 08:00

Лучший бумажный самолетик: как сделать бумажный самолетик

Есть много навыков, которые отцы должны передать своим детям: как ездить на велосипеде, как пропустить камень и, конечно же, как сделать бумажный самолетик. Когда пришло время показать вашим детям, как сложить из скромного листка бумаги парящую струю, не спотыкайтесь и поспешно соорудите такой лист из плохих воспоминаний о вашей юности — такой, который терпит разочарование, как только срывается с кончиков ваших пальцев. . Вместо этого научите их искусству создания самолета, который действительно может преодолевать большие расстояния.

Три приведенных ниже дизайна испытаны и верны (вы не поверите, что научные данные лежат в основе бумажных самолетиков) и являются идеальными моделями для начинающих, средних и экспертов. Они идут в порядке от самого простого к сложному, поэтому есть что-то для каждого возрастного уровня, включая взрослого; не веди себя так, будто не собираешься опробовать их в комнате отдыха.

Начальный уровень: Бульдог Дротик

Этот бумажный самолетик — своего рода разминка. Он простой, требует нескольких складок и хорошо летает.Это просто не принесет вам ни соревнований, ни очков стиля. Если ваш ребенок впервые делает настоящий бумажный самолетик, это хорошее место для начала.

1. Сначала сложите бумагу пополам по длине, а затем разверните. Эта начальная складка — просто ориентир для следующих складок.

2. Загните два верхних угла вниз, чтобы они совпали с центральной складкой. Это классический способ завести бумажный самолетик и, вероятно, то, чему вы впервые научились в детстве.

3. Переверните плоскость и снова загните углы до центральной складки. Вы хотите, чтобы диагональная линия, выходящая из верхней части плоскости (с левой стороны), была выровнена с серединой (как с правой стороны).

После завершения обеих складок.

4. Загните верхнюю часть вниз так, чтобы кончик соприкасался с нижней частью того места, где сходятся предыдущие сгибы.

5. Сложите всю плоскость пополам. Это создает курносый нос, который и дал название Bulldog Dart.

6. Сложите крылья вниз так, чтобы образовалась прямая линия от вершины курносого носа. Повторите с другой стороны.

Готовый Bulldog Dart. Он лучше летает, когда его бросают на более низкой скорости. Вы склонны запускать его, но тяжелый нос просто влетит в землю. Сделайте более мягкий бросок, и вам повезет больше.

Средний уровень: Харриер

Это немного более совершенный бумажный самолетик.Есть еще несколько складок, и летает он немного лучше, чем вышеупомянутый Bulldog Dart. Это идеальная золотая середина между простым и сложным развлекательным бумажным самолетиком.

1. Сложите пополам по длине и разверните. Как и в случае с Bulldog выше, эта центральная складка является лишь ориентиром для будущих складок.

2. Загните верхние углы так, чтобы они встретились в центральной складке.

3. Сложите весь верх вниз так, чтобы он напоминал конверт. Убедитесь, что вы оставили примерно полдюйма внизу — вы не хотите, чтобы верхняя точка равномерно совпадала с нижним краем.

4. Загните верхние углы так, чтобы они встретились посередине. Из-под складок должен свисать маленький треугольный хвостик.

5. Согните этот маленький треугольник, чтобы удержать предыдущие сгибы на месте.

6. Сложите пополам, но убедитесь, что вы складываете его наружу, а не внутрь. Вы хотите, чтобы предыдущий треугольный сгиб был виден на нижнем крае.

7. Сложите крыло так, чтобы его край совпадал с нижним краем самолета. Повторите с другой стороны.

Готовый Харриер показан ниже. У него крутые заостренные крылья и отличная устойчивость благодаря треугольнику внизу.

Уровень эксперта: молот

Хотя существуют гораздо более совершенные бумажные самолетики, этот, на мой взгляд, является идеальным балансом сложности и доступности для среднего бумажного самолетика Джо.У него гораздо больше складок, чем у предыдущих двух моделей, а также он лучше всех и дальше всего летает. Обратите внимание на это, ребята, и вознаграждение того стоит.

1. Сначала согните верхний левый угол до упора, чтобы он совпадал с правым краем бумаги. Затем вы развернете, так как это будет направляющая складка.

2. Повторите то же самое с правым верхним углом и разверните.

У вас должен получиться развернутый лист бумаги с двумя складками, образующими X.

3. Загните правый верхний угол вниз так, чтобы его край совпадал со складкой, идущей сверху слева направо.

4. Проделайте то же самое с левым углом. Верхняя левая точка должна точно соответствовать диагональному правому краю самолета.

5. Сложите самолет пополам, затем разверните. Вы будете использовать эту среднюю складку в качестве ориентира.

6. После того, как вы развернули предыдущий шаг, согните верх вниз так, чтобы его край совпадал с нижним краем.

7. Загните верхние углы вниз так, чтобы их концы встретились в средней складке.

8. Разверните — как и на многих этапах изготовления этого самолета, эти складки являются ориентиром.

9. Теперь возьмите верхний край, который вы ранее загнули (шаг 6), и снова сложите его в точке, где его край пересекается со складками из предыдущего шага.

10.Снова загните углы так, чтобы их край совпадал как с краем верхнего клапана, так и со складкой из шага 7.

Оба угла загнуты внутрь, совпадая как с верхним клапаном, так и с ранее сделанными складками. В конечном итоге это крылья.

11. Сложите крылья еще раз, на этот раз просто сложите по уже сделанной складке. После этого шага ваш самолет должен иметь прямые линии сверху вниз.

Оба крыла снова сложены; прямые края сверху вниз.

12. Загните верхнюю часть вниз от того места, где она встречается с верхней частью подкрылков, созданных на предыдущем шаге.

13. Сложите все пополам наружу. Вы хотите, чтобы все бумажные створки были на внешней стороне поделки. На этом этапе складывание может стать немного сложным из-за толщины бумаги, поэтому будьте особенно осторожны, создавая хорошие и чистые сгибы.

14. Сложите крылья вниз так, чтобы их край совпадал с нижним краем плоскости. Это создает небольшой курносый нос. Опять же, это может быть трудный фолд, поэтому будьте точны и не торопитесь, если вам нужно.

Готовый молот. Этот плохой мальчик летает, как сон.

Другие проекты для детей «Сделай сам», которые мы представили, включают:

Пока вы вместе со своими детьми лепите эти бумажные самолетики, отгадайте им несколько отличных загадок для детей. Отличный способ скоротать время.

Хотите узнать больше о том, как заново открыть для себя радость игры? Послушайте наше интервью подкаста с Чарли Хоном, автором книги Play It Away: A Workaholic’s Cure For Anxiety .

Как сделать бумажный самолетик, чтобы опровергнуть ваши предположения

Летающие бумажные самолетики — это взрыв для девятилетнего ребенка и спасение для уставшего офисного работника — или, скажем, руководителя спутниковых систем куба. Мы спросили Collin Cupido , ’14 BSc (Hons), о его любимом дизайне. Он является системным руководителем на Ex-Alta 1, первом спутнике Альберты. Он говорит, что у любого самолета есть крыло и способность парить. «Все остальное подлежит интерпретации.«Его фаворит — летающая труба>». Это напоминает мне нестандартно мыслить при решении проблем или придумывать новые идеи. Этот дизайн показывает, что простое и странное может быть действительно эффективным ». Вот как это сделать:

Иллюстрации Райана Гарсиа

УСТРАНЕНИЕ НЕИСПРАВНОСТЕЙ БУМАЖНОГО САМОЛЕТА

То, как летает любой самолет, будь то металлический или бумажный, зависит от того, где его центр тяжести и центр подъемной силы находятся относительно друг друга. Logan Jones , ’06 BSc (MechEng), специалист по безопасности взлетно-посадочной полосы Airbus в Майами, знает, как отрегулировать бумажный флаер, если он просто летит неправильно.По его словам, с типичным остроконечным ремеслом вы можете добиться этого с помощью нескольких настроек — не нужно начинать с нуля.

Врезаться в землю?

Центр подъемной силы находится слишком далеко позади вашего центра тяжести, из-за чего самолет кренится вниз. Исправление: немного сместите центр тяжести назад. Добавьте скрепку в задний центр, перемещая ее вперед и назад, пока ваш самолет не полетит вправо. Или слегка загните заднюю часть крыльев, чтобы приподнять нос.

Подергивание и срыв?

Центр подъемника находится впереди вашего центра тяжести.Исправление: добавьте немного веса к передней части самолета с помощью канцелярской скрепки, регулируя его, пока ваш самолет не летит вправо. Или загните заднюю часть крыльев вниз, чтобы устранить проблему.

Лучшие практики

Хороший самолет симметричен, и его центр подъема близок к центру тяжести, но немного позади него.

Любимые дизайны

Джонсу очень нравится элегантность Harrier.

Для скорости и трюков он рекомендует более сложную Белку.

Как работают самолеты | наука о полете

Реклама

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 24 августа 2020 г.

Мы считаем само собой разумеющимся, что можем летать с одной стороны света к другому за считанные часы, но сто лет назад этот удивительный способность летать по воздуху только что открылась. Что сделают ли братья Райт — пионеры механического полета возраст, в котором около 100 000 самолетов поднимаются в небо каждый день только в Соединенных Штатах? Конечно, они были бы поражены, и тоже в восторге.Благодаря их успешным экспериментам с Самолет по праву признан одним из величайших изобретения всех времен. Давайте подробнее рассмотрим, как это работает!

Фото: Вам нужны большие крылья, чтобы поднять такой большой самолет, как этот C-17 Globemaster ВВС США. Крылья имеют ширину 51,75 м (169 футов) — это немного меньше длины корпуса самолета, составляющей 53 м (174 фута). Максимальный взлетный вес составляет 265 352 кг (585 000 фунтов), что примерно соответствует 40 взрослым слонам! Фото Майкла Бэттлса любезно предоставлено ВВС США.

Как летают самолеты?

Если вы когда-нибудь видели, как взлетает или прилетает реактивный самолет земли, первое, что вы заметите, это шум двигатели. Реактивные двигатели, представляющие собой длинные металлические трубы, непрерывно горящие. поток топлива и воздуха гораздо шумнее (и намного мощнее), чем традиционные винтовые двигатели. Вы можете подумать, что двигатели — это ключ к самолет летит, но вы ошибаетесь. Вещи могут летать довольно счастливо без двигателей, как планеры (самолеты без двигателей), бумажные самолетики, и действительно, летающие птицы охотно показывают нам.

На фото: на самолет в полете действуют четыре силы. Когда самолет летит горизонтально с постоянной скоростью, подъемная сила крыльев точно уравновешивает вес самолета, а тяга точно уравновешивает сопротивление. Однако во время взлета или когда самолет пытается подняться в небо (как показано здесь), тяга двигателей, толкающих самолет вперед, превышает сопротивление (сопротивление воздуха), тянущее его назад. Это создает подъемную силу, превышающую вес самолета, которая поднимает самолет выше в небо.Фото Натанаэля Каллона любезно предоставлено ВВС США.

Если вы пытаетесь понять, как летают самолеты, вам нужно ясно о разнице между двигателями и крыльями и они делают разные работы. Двигатели самолета предназначены для его движения. вперед на большой скорости. Это заставляет воздух быстро течь над крыльями, которые выбрасывают воздух вниз к земле, создавая восходящую силу, называемую подъемной силой, которая преодолевает сопротивление самолета. вес и держит его в небе. Так что двигатели двигают самолет вперед, в то время как крылья перемещают его вверх.

Фото: Третий закон движения Ньютона объясняет, как двигатели и крылья работают вместе, заставляя самолет двигаться по небу. Сила горячего выхлопного газа, вылетающего назад от реактивного двигателя, толкает самолет вперед. Это создает движущийся поток воздуха над крыльями. Крылья заставляют воздух опускаться, и это толкает самолет вверх. Фото Сэмюэля Роджерса (с добавленными аннотациями Expainthatstuff.com) любезно предоставлено ВВС США. Подробнее о том, как работают двигатели, читайте в нашей подробной статье о реактивных двигателях.

Как крылья создают подъемную силу?

Одним предложением крылья создают подъемную силу, изменяя направление и давление воздуха, который врезается в них, когда двигатели стреляют в них по небу.

Перепад давления

Хорошо, крылья — это ключ к тому, чтобы что-то летало, но как они работают? Крылья большинства самолетов имеют изогнутую верхнюю поверхность и более плоскую нижнюю поверхность, что делает форма поперечного сечения, называемая аэродинамическим профилем (или аэродинамическим профилем, если вы британцы):

Фото: крыло с аэродинамическим профилем обычно имеет изогнутую верхнюю поверхность и плоскую нижнюю поверхность.Это крыло на самолете Centurion, работающем на солнечной энергии, НАСА. Фото Тома Чиды любезно предоставлено Центром летных исследований Армстронга НАСА.

Во многих научных книгах и на веб-страницах вы найдете неверное объяснение того, как такой аэродинамический профиль создает подъемную силу. Это выглядит следующим образом: когда воздух движется по изогнутой верхней поверхности крыла, он должен пройти на дальше, чем на , чем воздух, который проходит под ним, поэтому он должен лететь на быстрее (чтобы преодолеть большее расстояние за то же время). Согласно принципу аэродинамики, названному Бернулли По закону, быстро движущийся воздух имеет более низкое давление, чем медленно движущийся воздух, поэтому давление над крылом ниже, чем давление под ним, и это создает подъемную силу, которая приводит самолет в движение вверх.

Хотя это объяснение того, как работают крылья, часто повторяется, оно неверно: оно дает правильный ответ, но по совершенно неправильным причинам! Подумайте об этом на мгновение, и вы увидите, что если бы это было правдой, акробатические самолеты не могли бы летать вверх ногами. Переворачивание самолета вызовет «опускание вниз», и он упадет на землю. Более того, вполне возможно спроектировать самолеты с аэродинамическими профилями, которые являются симметричными (смотрящими прямо вниз по крылу), и при этом они по-прежнему создают подъемную силу.Например, бумажные самолетики (и сделанные из тонкого бальзового дерева) создают подъемную силу, даже если у них плоские крылья.

« Популярное объяснение слова» лифт «- обычное, быстрое, звучит логично и дает правильный ответ, но также вводит неправильные представления, использует бессмысленную физический аргумент и вводит в заблуждение уравнение Бернулли ».

Профессор Хольгер Бабинский, Кембриджский университет

Но стандартное объяснение подъемной силы проблематично и по другой важной причине: воздух, стреляющий над крылом, не должен идти в ногу с воздухом, идущим под ним, и ничто не говорит о том, что он должен преодолевать большее расстояние за то же время. время.Представьте себе две молекулы воздуха, которые попадают в переднюю часть крыла и разделяются так, что одна взлетает вверх, а другая свистит прямо под днищем. Нет причин, по которым эти две молекулы должны прибыть в заднюю часть крыла в одно и то же время: вместо этого они могут встретиться с другими молекулами воздуха. Этот недостаток в стандартном объяснении аэродинамического профиля получил техническое название «теория равного прохождения». Это просто причудливое название (неправильной) идеи о том, что воздушный поток разделяется на переднюю часть профиля и снова аккуратно встречается сзади.

Как аэродинамические крылья создают подъемную силу №1: аэродинамический профиль разделяет входящий воздух, снижает давление верхнего воздушного потока и ускоряет оба воздушных потока вниз. Когда воздух ускоряется вниз, крыло (и самолет) движутся вверх. Чем больше аэродинамический профиль отклоняет путь встречного воздуха, тем большую подъемную силу он создает.

Так каково настоящее объяснение? Когда изогнутое крыло с аэродинамическим профилем летит по небу, оно отклоняет воздух и изменяет давление воздуха над и под ним.Это интуитивно очевидно. Подумайте, каково это, когда вы медленно идете через бассейн и чувствуете силу воды, толкающей ваше тело: ваше тело отвлекает поток воды, когда он проталкивается через него, и крыло с аэродинамическим профилем делает то же самое (гораздо более драматично — потому что это то, для чего оно предназначено). Когда самолет летит вперед, изогнутая верхняя часть крыла снижает давление воздуха прямо над ним, поэтому он движется вверх.

Почему это происходит? Когда воздух течет по изогнутой верхней поверхности, его естественный наклон должен двигаться по прямой линии, но изгиб крыла тянет его назад и вниз.По этой причине воздух эффективно растягивается в больший объем — такое же количество молекул воздуха вынуждено занимать больше места — и это то, что снижает его давление. По совершенно противоположной причине давление воздуха под крылом увеличивается: продвигающееся крыло сжимает молекулы воздуха перед собой в меньшее пространство. Разница в давлении воздуха между верхней и нижней поверхностями вызывает большую разницу в скорости воздуха (а не наоборот, как в традиционной теории крыла).Разница в скорости (наблюдаемая в реальных экспериментах в аэродинамической трубе) намного больше, чем можно было бы предсказать из простой теории (равнопроходной). Таким образом, если две наши молекулы воздуха разделяются спереди, одна, проходящая через верх, попадает в хвостовую часть крыла намного быстрее, чем та, которая проходит под нижней частью. Независимо от того, когда они прибудут, обе эти молекулы будут ускоряться на вниз на — и это помогает создать подъемную силу во втором важном направлении.

Промывка вниз

Если вы когда-либо стояли рядом с вертолетом, вы точно знаете, как он остается в небе: он создает огромный поток воздуха, который уравновешивает его вес.Винты вертолетов очень похожи на профили самолетов, но вращаются по кругу, а не движутся вперед по прямой, как в самолетах. Но даже в этом случае самолеты создают поток воды точно так же, как вертолеты — просто мы этого не замечаем. Промывка вниз не так очевидна, но так же важна, как и с измельчителем.

Этот второй аспект создания подъемной силы намного легче понять, чем разницу давления, по крайней мере, для физика: согласно третьему закону движения Исаака Ньютона, если воздух создает восходящую силу к самолету, самолет должен давать (равный и противоположный) нисходящий сила в воздух.Таким образом, самолет также создает подъемную силу, используя свои крылья, чтобы толкать воздух за собой вниз. Это происходит потому, что крылья не совсем горизонтальны, как вы могли предположить, а очень немного наклонены назад. Таким образом, они попали в воздух под углом градусов атаки . Наклонные крылья толкают вниз как ускоренный воздушный поток (сверху над ними), так и более медленно движущийся воздушный поток (снизу), и это создает подъемную силу. Поскольку изогнутая верхняя часть аэродинамического профиля отклоняет (толкает вниз) больше воздуха, чем более прямая нижняя часть (другими словами, значительно изменяет траекторию входящего воздуха), она создает значительно большую подъемную силу.

Как крылья с аэродинамическим профилем создают подъемную силу №2: Изогнутая форма крыла создает область низкого давления над ним (красный цвет), которая создает подъемную силу. Низкое давление заставляет воздух ускоряться над крылом, а изогнутая форма крыла (и более высокое давление воздуха значительно выше измененного воздушного потока) вынуждает этот воздух создавать мощный поток вниз, который также толкает самолет вверх. На этой анимации показано, как разные углы атаки (угол между крылом и набегающим воздухом) изменяют область низкого давления над крылом и подъемную силу, которую оно создает.Когда крыло плоское, его изогнутая верхняя поверхность создает умеренную область низкого давления и умеренную подъемную силу (красный). По мере увеличения угла атаки резко увеличивается и подъемная сила — до такой степени, что увеличение сопротивления приводит к срыву самолета (см. Ниже). Если мы наклоним крыло вниз, мы создадим более низкое давление под ним, и самолет упадет. Основан на учебном фильме 1941 года «Аэродинамика», который стал общественным достоянием военного ведомства.

Вам может быть интересно, почему воздух вообще стекает за крыло?Почему, например, он не ударяется о переднюю часть крыла, не изгибается сверху, а затем не продолжает двигаться в горизонтальном направлении? Почему используется обратная промывка, а не просто горизонтальная «обратная промывка»? Вернемся к нашему предыдущему обсуждению давления: крыло снижает давление воздуха непосредственно над ним. Выше, намного выше самолета, воздух все еще находится с нормальным давлением, которое выше, чем давление воздуха непосредственно над крылом. Таким образом, воздух с нормальным давлением над крылом толкает воздух с более низким давлением непосредственно над ним, эффективно «разбрызгивая» воздух вниз и за крыло при обратной промывке.Другими словами, перепад давления, создаваемый крылом, и поток воздуха позади него — это не две отдельные вещи, а неотъемлемая часть одного и того же эффекта: крыло с наклонным аэродинамическим профилем создает перепад давления, который вызывает обратный поток, и это производит поднимать.

Теперь мы видим, что крылья — это устройства, предназначенные для выталкивания воздуха вниз. Легко понять, почему самолеты с плоскими или симметричными крыльями (или перевернутые каскадерские самолеты) все еще могут безопасно летать. Пока крылья создают нисходящий поток воздуха, самолет будет испытывать равную и противоположную силу — подъемную силу — которая будет удерживать его в воздухе.Другими словами, перевернутый пилот создает определенный угол атаки, который создает достаточно низкое давление над крылом, чтобы удерживать самолет в воздухе.

Сколько подъемника вы можете сделать?

Как правило, воздух, проходящий через верх и низ крыла, очень точно следует изгибу поверхностей крыла — точно так же, как вы могли бы проследить за ним, если бы рисовали его контур ручкой. Но по мере увеличения угла атаки плавный воздушный поток за крылом начинает разрушаться и становится более турбулентным, что снижает подъемную силу.При определенном угле (обычно около 15 °, хотя он бывает разным) воздух больше не течет плавно вокруг крыла. Сильно увеличилось сопротивление, значительно уменьшилась подъемная сила, и говорят, что у самолета сваливается, . Это немного сбивающий с толку термин, потому что двигатели продолжают работать, а самолет продолжает лететь; срыв просто означает потерю подъемной силы.

Фото: Как самолет глохнет: вот крыло с аэродинамической решеткой в ​​аэродинамической трубе, обращенное к набегающему воздуху под крутым углом атаки.Вы можете видеть линии наполненного дымом воздуха, приближающиеся справа и отклоняющиеся от крыла по мере их движения влево. Обычно линии воздушного потока очень точно повторяют форму (профиль) крыла. Здесь из-за большого угла атаки воздушный поток разделился за крылом, а турбулентность и сопротивление значительно увеличились. У летящего таким образом самолета произойдет внезапная потеря подъемной силы, которую мы называем «сваливанием». Фото любезно предоставлено Исследовательским центром NASA в Лэнгли.

Самолеты могут летать без крыльев аэродинамической формы; вы узнаете это, если когда-либо делали бумажный самолетик — и это было доказано 17 декабря 1903 года братьями Райт.В их оригинальном патенте «Летающая машина» (патент США № 821393) ясно, что слегка наклоненные крылья (которые они называли «самолетами») являются ключевыми частями их изобретения. Их «самолетики» были просто кусками ткани, натянутыми на деревянный каркас; у них не было профиль крыловой (aerofoil). Райтс осознал, что угол атаки имеет решающее значение: «В летательных аппаратах того характера, к которому относится это изобретение, аппарат поддерживается в воздухе из-за контакта между воздухом и нижней поверхностью одного или нескольких самолетов, контакт -поверхность представлена ​​под небольшим углом падения к воздуху.»[Курсив добавлен]. Хотя Райты были блестящими учеными-экспериментаторами, важно помнить, что им не хватало наших современных знаний в области аэродинамики и полного понимания того, как именно работают крылья.

Неудивительно, что чем больше крылья, тем большую подъемную силу они создают: удвоение площади крыла (это плоская область, которую вы видите при взгляде сверху) удваивает и подъемную силу, и сопротивление, которое оно создает. Вот почему гигантские самолеты (такие как C-17 Globemaster в нашем верхнее фото) имеют гигантские крылья.Но маленькие крылья также могут создавать большую подъемную силу, если они двигаются достаточно быстро. Чтобы создать дополнительную подъемную силу при взлете, у самолетов есть закрылки на крыльях, которые они могут выдвигать, чтобы опустить больше воздуха. Подъемная сила и сопротивление изменяются в зависимости от квадрата вашей скорости, поэтому, если самолет летит вдвое быстрее по отношению к набегающему воздуху, его крылья производят в четыре раза больше подъемной силы (и сопротивления). Вертолеты создают огромную подъемную силу, очень быстро вращая лопасти винта (по сути, тонкие крылья, вращающиеся по кругу).

Крыловые вихри

Теперь самолет не сбрасывает воздух за собой совершенно чисто. (Вы можете, например, представить, как кто-то выталкивает большой ящик с воздухом из задней двери военного транспортера, так что он падает прямо вниз. Но это не совсем так!) Каждое крыло фактически отправляет воздух вниз, создавая вращающийся vortex (этакий мини-торнадо) сразу за ним. Это немного похоже на то, когда вы стоите на платформе на железнодорожной станции, и скоростной поезд мчится мимо, не останавливаясь, оставляя за собой то, что кажется огромным всасывающим вакуумом.В случае с самолетом вихрь имеет довольно сложную форму, и большая его часть движется вниз, но не все. Огромный поток воздуха движется вниз по центру, но некоторое количество воздуха на самом деле закручивается вверх по обе стороны от законцовок крыльев, уменьшая подъемную силу.

Фото: законы Ньютона заставляют самолеты летать: самолет создает восходящую силу (подъемную силу), толкая воздух вниз к земле. Как видно на этих фотографиях, воздух движется вниз не аккуратным потоком, а вихрем. Помимо прочего, вихрь влияет на то, насколько близко один самолет может лететь позади другого, и это особенно важно вблизи аэропортов, где постоянно движется множество самолетов, создавая сложные модели турбулентности в воздухе.Слева: цветной дым показывает вихри на крыльях реального самолета. Дым в центре движется вниз, но поднимается за концы крыльев. Справа: как вихрь появляется снизу. Белый дым показывает тот же эффект в меньшем масштабе при испытании в аэродинамической трубе. Обе фотографии любезно предоставлено Исследовательским центром НАСА в Лэнгли.

Как управляют самолеты?

Что такое рулевое управление?

Управлять чем угодно — от скейтборда или велосипеда до автомобиля. или гигантский реактивный самолет — означает, что вы меняете направление, в котором он движется.С научной точки зрения, изменение чего-то направление движения означает, что вы изменяете его скорость , то есть скорость, которую он имеет в определенном направлении. Четное если он движется с той же скоростью, если вы меняете направление движения, вы меняете скорость. Что-то менять Скорость (включая направление движения) означает, что вы на ускоряете его на . Опять же, не имеет значения, останется ли скорость то же самое: изменение направления всегда означает изменение скорости и ускорения.Законы движения Ньютона говорят нам, что вы можете ускорить что-либо (изменить его скорость или направление движения) только с помощью силы — другими словами, толкать или тянуть его как-то. Короче говоря, если вы хотите управлять чем-то, вам нужно приложить силу к Это.

Фото: Управление самолетом С-17 по крутому крену. Фото Рассела Э. Кули IV любезно предоставлено ВВС США.

Другой способ взглянуть на рулевое управление — подумать о нем как о том, чтобы что-то перестало двигаться по прямой и начало двигаться. по кругу.Это означает, что вы должны дать ему то, что называется центростремительная сила. Вещи, которые движутся по кругу (или рулевого управления по кривой, которая является частью круга) всегда что-то действует на них, чтобы дать им центростремительную силу. Если вы ведете автомобиль на повороте, центростремительная сила создается за счет трения между четырьмя шинами и дорогой. Если вы едете по кривой на скорости, часть вашей центростремительной силы исходит от шин, а часть — от наклоняясь в поворот. Если вы катаетесь на скейтборде, вы можете наклонить деку и наклониться, чтобы ваш вес помогал центростремительная сила.В каждом случае вы двигаетесь по кругу, потому что что-то обеспечивает центростремительную силу, которая тянет вас. путь от прямой до кривой.

Теоретически рулевое управление

Если вы находитесь в самолете, очевидно, что вы не контактируете с землей, так откуда берется центростремительная сила? чтобы помочь тебе держаться по кругу? Точно так же, как велосипедист, наклоняющийся в поворот, самолет «наклоняется» в поворот. Рулевое управление включает крен , где самолет наклоняется в одну сторону и одно крыло опускается ниже другого.Самолет общий подъемник наклонен под углом, и, хотя большая часть подъемника по-прежнему направлена ​​вверх, некоторые теперь действуют вбок. Это боком Часть подъемника обеспечивает центростремительную силу, которая заставляет самолет двигаться по кругу. Поскольку там меньше лифта действуя вверх, вес самолета меньше уравновешивается. Вот почему поворот самолета по кругу сделает он теряет подъемную силу и высоту (высоту), если пилот не делает что-то еще для компенсации, например, использует лифты (поверхности управления полетом в задней части самолета), чтобы увеличить угол атаки и, следовательно, снова поднять подъемную силу.

Иллюстрация: Когда самолет кренится, подъемная сила, создаваемая его крыльями, наклоняется под углом. Большая часть подъемной силы по-прежнему действует вверх, но некоторые наклоняются в одну сторону, создавая центростремительную силу, которая заставляет самолет вращаться по кругу. Чем круче угол крена, тем больше подъемная сила наклонена в сторону, тем меньше поднимается сила, чтобы уравновесить вес, и тем больше потеря высоты (если пилот не компенсирует).

Рулевое управление на практике

В кабине есть рулевое управление, но это единственное, что у самолета общего с автомобилем.Как вы управляете тем, что летит по воздуху на высокой скорости? Простой! Вы заставляете воздушный поток проходить мимо крыльев с каждой стороны по-разному. Самолеты перемещаются вверх и вниз, поворачиваются из стороны в сторону и останавливаются комплексом Набор подвижных закрылков под названием , рулевые поверхности на передней и задней кромках крыльев и оперения. Они называются элеронами, рулями высоты, рулями направления, интерцепторами и воздушными тормозами.

Фотография: На C-17 Globemaster более 20 поверхностей управления.Если смотреть сверху, они включают в себя: четыре руля высоты (внутренний и внешний), два руля направления (верхний и нижний), и два стабилизатора на хвосте; плюс восемь интерцепторов, четыре закрылка и два элерона на крыльях. Фото Тиффани А. Эмери любезно предоставлено ВВС США, с аннотацией на сайте Expainthatstuff.com.

Управлять самолетом очень сложно, и я не пишу здесь руководство для пилота: это всего лишь очень базовое введение в науку о силах и движении применительно к самолетам. Для простого обзора всех различных элементов управления плоскостью и как они работают, взгляните на статью Википедии о управляющих поверхностях.Основное введение НАСА в полет содержит хороший рисунок органы управления кабиной самолета и их использование для управления самолетом. Более подробную информацию вы найдете в официальном FAA. Справочник пилота по аэронавигационным знаниям (Глава 6 посвящена управлению полетом).

Один из способов понять управляющие поверхности — построить себе бумажный самолетик и поэкспериментировать. Первый, Постройте себе простой бумажный самолетик и убедитесь, что он летит по прямой. Затем отрежьте или разорвите заднюю часть крыльев, чтобы получилось немного элероны.Наклоните их вверх и вниз и посмотрите, какой эффект они занимают разные должности. Наклоните один вверх, а другой вниз и посмотрите, какая разница. Затем попробуйте сделать новый самолет с одним крылом больше другого (или тяжелее, добавив скрепки). Способ заставить бумажный самолетик поворачиваться — это заставить одно крыло генерировать большую подъемную силу, чем другое, — и вы можете сделать это разными способами!

Другие части самолета

Фото: Братья Райт очень научились летать, тщательно проверяя все особенности своих самолетов.Здесь они изображены во время одного из их первых полетов с двигателем 17 декабря 1903 года. Предоставлено NASA / Internet Archive.

Вот некоторые другие ключевые части самолетов:

• Топливные баки : Вам нужно топливо, чтобы привести самолет в действие — много его. An Airbus A380 вмещает более 310 000 литров (82 000 галлонов США) топлива, что примерно в 7000 раз больше, чем у обычного автомобиля! Топливо надежно упакован в огромные крылья самолета.
• Шасси : Самолеты взлетают и приземляются на прочные колеса и шины, которые быстро убираются в шасси (самолет днище) с помощью гидроцилиндров для уменьшения лобового сопротивления (сопротивления воздуха) при они в небе.
• Радио и радар : братьям Райт пришлось летать на своих новаторский самолет Китти Хок полностью на виду. Это не имело значения потому что он пролетел у земли, пробыл в воздухе всего 12 секунд, и не было другие самолеты, о которых нужно беспокоиться! В наши дни небо заполнено самолеты, которые летают днем, ночью и в любую погоду. Для навигации необходимы радио, радары и спутниковые системы.
• Герметичные кабины : Давление воздуха падает с высотой над поверхностью Земли — поэтому альпинистам необходимо использовать кислород цилиндры для достижения большой высоты.Вершина Эвереста — это чуть менее 9 км (5,5 миль) над уровнем моря, но реактивные самолеты обычно летали на больших высотах, и военные самолеты летали почти в три раза выше! Вот почему у пассажирских самолетов есть герметичные кабины: те, в которые постоянно нагнетается нагретый воздух чтобы люди могли нормально дышать. Военные летчики избегают проблемы, ношение масок для лица и герметичных костюмов.

Благодарности

Я очень благодарен Стиву Носковичу за неоценимую помощь в уточнении и улучшении моего объяснения о том, как крылья создают подъемную силу.

Если вам понравилась эта статья …

… вам могут понравиться мои книги. Мой последний Breathess: почему загрязнение воздуха имеет значение и как оно влияет на вас.

Узнать больше

На сайте

На других сайтах

• Руководство по аэронавтике для новичков: отличное введение в науку о полете (особенно для студентов) от Исследовательского центра Гленна НАСА. Охватывает, как работают самолеты и двигатели, аэродинамические трубы, гиперзвук, аэродинамику, воздушные змеи и модели ракет.
• Документы Уилбура и Орвилла Райтов в Библиотеке Конгресса: довольно много интересных статей и фотографий Райтов доступны в Интернете.
• Летающая машина: оригинальный патент братьев Райт (подан 22 марта 1903 г. и выдан 22 мая 1906 г.) стоит прочитать, потому что он дает представление о полете собственными словами изобретателей. Поскольку в этом патенте описывается машина без двигателя, легко понять решающую важность крыльев в «летательной машине» — то, что мы склонны упускать из виду в эпоху реактивных двигателей!
• Справочник пилотов по аэронавигационным знаниям: Министерство транспорта США / FAA, 2016.К сожалению, даже в этом официальном руководстве приводится неверное объяснение Бернулли / равнопроходности подъемной силы.

Книги

Для читателей постарше

Для младших читателей

• Летная школа: Как управлять самолетом, шаг за шагом, Ник Барнард. Thames and Hudon, 2012. Хорошо иллюстрированный 48-страничный обзор для детей 8–12 лет.
• Свидетель: Полет Эндрю Нахума. Дорлинг Киндерсли, 2011. Наглядное руководство по истории и технологиям, лежащим в основе самолетов и других летательных аппаратов.
• Воздушные и космические путешествия Криса Вудфорда. Факты в файле, 2004. Это одна из моих собственных книг, в которой рассказывается об истории полетов на воздушных шарах, самолетах и ​​космических ракетах. Подходит для детей от 10 до взрослых.

Статьи

• [PDF] Как работают крылья? профессора Хольгера Бабинского. Physics Education, Volume 38, Number 6, 2003. Более подробное объяснение того, почему традиционное объяснение Бернулли подъемной силы неверно, и альтернативное объяснение того, как на самом деле работают крылья.

Видео

• Воздушный поток через крыло и Как работают крылья: эти короткие научные фильмы Хольгера Бабинского показывают движение воздуха по аэродинамическому профилю (аэродинамическому профилю) при изменении угла атаки и доказывают, что классическое простое объяснение Бернулли, основанное на равном времени прохождения, неверно.
• Как на самом деле работают крылья ?: Краткое изложение проекта Bloodhound SSC охватывает почти то же самое, что и моя статья, но всего за полторы минуты!
• Как летают самолеты: длинный (18.5 минут) Видео 1968 года от Федерального управления гражданской авиации, которое объясняет пилотам основы полета.
• Aerodynamics: Этот старый и крутой учебный фильм военного министерства США 1941 года объясняет теорию аэродинамических поверхностей и то, как они создают разную подъемную силу при изменении угла атаки.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты

статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2009, 2020. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

Подписывайтесь на нас

Поделиться страницей

Сохраните эту страницу на будущее или поделитесь ею, добавив в закладки:

Цитировать эту страницу

Вудфорд, Крис. (2009/2020) Самолеты. Получено с https://www.explainthatstuff.com/howplaneswork.html. [Доступ (укажите дату здесь)]

Больше на нашем сайте…

Как построить свой собственный самолет, который летает своими руками

Вы когда-нибудь мечтали подняться в небо, управляя самолетом, только для того, чтобы ваши мечты были разбиты после того, как осознали, насколько дорого получить лицензию пилота и владеть или арендовать самолет? Вы, конечно, не одиноки.

Испытать всю мощь полета в любом месте, кроме пассажирского сиденья, — задача не из дешевых. Получение лицензии пилота будет стоить где-то от 5 до 10 000 , но приобретение самолета затмевает эту стоимость.Новый Cessna Skyhawk обойдется вам примерно в долларов, 400 тысяч долларов. Конечно, есть варианты аренды самолета, но ничто не сравнится с возможностью сказать свиданию: «Эй, ты хочешь подняться на моем самолете позже на закате?»

Стоимость обучения летать невозможно. К сожалению, вам просто придется смириться с этим. К счастью, вы можете распределить расходы примерно на год обучения. Однако стоимость самолета? У вас не так много вариантов … если, конечно, вы не хотите построить свой собственный самолет.

Варианты создания собственного самолета

Создание собственного самолета — это не то же самое, что построить собственный автомобиль. Если у вас сломалась машина, значит, вы просто остановились на месте дороги. Если ваш самолет сломается, ну, вы не можете просто оставить его в воздухе.

Есть несколько комплектов самолетов, которые вы можете собрать своими руками, и, вероятно, это вариант с наилучшей отдачей от вложенных средств. Однако они все еще недешевы. Один из наиболее известных комплектов — Sling TSi. Комплект по-прежнему стоит от 200000 долларов до 250000 долларов , а после этого вам придется построить самолет самостоятельно.Предполагается, что на комплект потребуется 1500 человеко-часов , но вы сэкономите кучу денег.

СВЯЗАННО: ЭТА МОДЕЛЬ САМОЛЕТА С ДИСТАНЦИОННЫМ УПРАВЛЕНИЕМ МОЖЕТ СДЕЛАТЬ НЕКОТОРЫЕ БЕЗУМНЫЕ АКРОБАТИКИ

Самолет, такой как Sling TSi, может продаваться по цене $ 350 000 в собранном виде, что означает, что вы можете фактически заработать около 75 долларов в час на работе. собственный самолет — неплохая рентабельность инвестиций.

В основе комплекта TSi лежит 4-цилиндровый двигатель 1,35 л с турбонаддувом, который может поднять вас на высоту 15 000 футов .Он также работает довольно эффективно: 7 галлонов автомобильного топлива в час. Самолет в целом вмещает человек 4 человек и имеет достаточно большой бак, чтобы проехать около 1000 миль без приземления.

С учетом всего сказанного, TSi или другие подобные самолеты потребуют, чтобы вы были готовы испачкать руки в процессе. Не говоря уже о том, что в конце процесса вам придется доверить свою работу своей жизни.

Другой вариант сборки самолета своими руками — это сделать самому. Возьмем, к примеру, ютубера Питера Сриполя.

Он построил самолет полностью с нуля, и ему также совершенно разрешено летать. Конечно, у него довольно большой опыт работы в авиационной отрасли, и он весьма полезен, но это, безусловно, вариант, который стоит рассмотреть, если вы хотите делать больше вещей своими руками и больше с ограниченным бюджетом.

Какие навыки необходимы для постройки самолета

Если вы хотите встать на путь создания собственного летательного аппарата, то есть несколько классов, которые вы, возможно, захотите принять.Вам, безусловно, понадобится немного уметь создавать собственное ремесло, но на самом деле это не требует особых навыков. Если вы хотите построить свой собственный самолет, вам нужно найти авиационное сообщество, с которым можно будет поучаствовать.

После того, как вы это сделаете, вам захочется начать привыкать к стоящей перед вами задаче и выяснять, где вы собираетесь построить свой собственный самолет. В комплекте TSi есть опция, называемая сборкой, где вы можете собрать комплект на своих объектах вместе с небольшой помощью, конечно, за дополнительную плату.

Одним из самых больших преимуществ Sling TSi является то, что он построен с гигантским баллистическим парашютом. Этот парашютный узел в раскрытом состоянии может безопасно нести самолет, полный пассажиров, обратно на землю. Это очень хорошо, если что-то пойдет не так в воздухе, например, когда вы поймете, что забыли какую-то деталь, когда строили ее сами.

СВЯЗАННЫЕ С: СОЗДАЙТЕ СОБСТВЕННЫЙ ДРОН ИЛИ АВТОМОБИЛЬ С ЭТОМ КОМПЛЕКТОМ 2-В-1

С учетом всего сказанного, самые большие преимущества постройки собственного самолета на самом деле заключаются не в экономии средств.Конечно, сэкономить несколько сотен тысяч долларов — это хорошо, но это может сильно изменить жизнь. Вы не только получаете опыт создания значительной части оборудования с нуля, но и по завершении вы получаете вознаграждение за свой труд.

Быть за штурвалом самолета, который вы построили самостоятельно, не похоже ни на что другое, что вы когда-либо испытывали, по словам людей, которые это сделали.

Одна вещь, которую вы могли бы не учитывать при создании собственного самолета, — это то, что после того, как вы закончите, вы должны будете пройти серию тестовых полетов и испытаний.Некоторые из этих испытаний включают в себя поднятие самолета на высоту и его остановку. Излишне говорить, что это может быть нервным переживанием на самолете, который вы построили вручную.

Если вы хотите узнать немного больше о сборке комплектного самолета или постройке собственного самолета, посмотрите видео, в котором подробно описаны многие детали, представленные ниже. На самом деле, если вы вообще заинтересованы в авиации своими руками, MojoGrip — отличный YouTuber, за которым можно последовать.

Динамика полета

Что такое аэронавтика? | Динамика полета | Самолеты | Двигатели | История полета | Что такое UEET?
Словарь | Весело и игры | Образовательные ссылки | Урок Планы | Индекс сайта | Дом

Что такое воздух?

Воздуха это физическая субстанция, которая имеет вес.В нем есть молекулы, которые постоянно движутся. Давление воздуха создается движущимися молекулами. Движущийся воздух обладает силой, которая поднимает воздушных змеев и воздушные шары вверх и вниз. Воздух — это смесь разных газов; кислород, углерод диоксид и азот. Все, что летает, нуждается в воздухе. Воздух имеет силу толкать и тянуть птиц, воздушные шары, воздушные змеи и самолеты.

В 1640 году Эвагелиста Торричелли обнаружила в этом воздухе есть масса. При экспериментировании измерив ртуть, он обнаружил, что воздух оказывает давление на ртуть.

Francesco Lana подержанный Это открытие начали планировать для дирижабля в конце 1600-х годов. Он нарисовал дирижабль на бумаге, в которой использовалась идея о том, что воздух имеет вес. Корабль был полым сфера, из которой будет удален воздух. Как только воздух был удален, сфера имела бы меньший вес и могла бы взлетать в воздух. Каждый из четырех сфер будут прикреплены к конструкции, похожей на лодку, а затем весь машина будет плавать. Реальный дизайн никогда не пробовали.

Горячий воздух расширяется и распространяется и становится легче холодного воздуха. Когда воздушный шар наполнен горячим воздухом, он поднимается вверх, потому что горячий воздух расширяется. внутри воздушного шара. Когда горячий воздух остывает и выходит из воздушного шара, воздушный шар возвращается вниз.

Как крылья поднимают самолет

Крылья самолета имеют такую ​​форму, чтобы воздух двигался быстрее поверх крыла. Когда воздух движется быстрее, давление воздуха уменьшается. Таким образом, давление на верхнюю часть крыла меньше, чем давление на низ крыла.Разница в давлении создает на крыле силу, которая лифты крыло поднялось в воздух.

Вот простой компьютерное моделирование что вы можете использовать, чтобы изучить, как крылья поднимают вверх.

Законы движения

Сэр Исаак Ньютон предложил три закона движения в 1665 году. Законы движения Помогите объяснить, как летают самолеты.

1.Если объект не движется, он не начнет двигаться сам по себе. Если объект движется, он не остановится или не изменит направление, если что-то не толкнет Это.

2. Объекты будут двигаться дальше и быстрее, если их толкать сильнее.

3. Когда объект толкают в одном направлении, всегда возникает сопротивление. того же размера в обратном направлении.

Силы рейса

Управление полетом самолета

Как летает самолет? Давайте представим, что наши руки — это крылья.Если мы поместим одно крыло вниз и одно крыло вверх, мы можем использовать рулон. к изменить направление самолета. Мы помогаем повернуть самолет путем рыскания в одну сторону. Если мы поднимем нос, как пилот может поднять нос самолета, мы поднимаем шаг самолета. Все эти размеры вместе позволяют управлять полетом. самолета. Пилот самолета имеет специальные органы управления, с помощью которых можно летать. самолет.Есть рычаги и кнопки, на которые пилот может нажимать, чтобы изменить рыскание, тангаж и крен самолета.

Кому рулон самолет вправо или влево, элероны подняты на один крыло и опущенное на другом. Крыло с опущенными элеронами поднимается, пока крыло с поднятым элероном опускается.

Подача заставляет самолет снижаться или подниматься. Пилот настраивает лифты на хвосте, чтобы самолет спускался или поднимался.Опускание лифтов вызвал падение носа самолета, в результате чего самолет упал. Повышение лифты заставляют самолет набирать высоту.

Рыскание это поворот самолета. Когда руль повернут в сторону самолет движется влево или вправо. Нос самолета заострен в том же направлении, что и руль направления. Руль направления и элероны используются вместе, чтобы сделать поворот

Как пилот управляет самолетом?

Для управления самолетом пилот использует несколько инструментов …

Пилот контролирует мощность двигателя используя дроссель. Нажатие на дроссельную заслонку увеличивает мощность, и ее вытягивание снижает мощность.

элероны поднять и опустить крылья. Пилот контролирует крен самолет, подняв один элерон или другой с помощью штурвала. Превращая колесо управления по часовой стрелке поднимает правый элерон и опускает левый элерон, который катит самолет вправо.

л

Изображение самолета в рулоне

руль работает с контролировать рыскание самолета. Пилот перемещает руль влево и вправо, при этом влево и правые педали. Нажатие правой педали руля направления перемещает руль вправо. Это поворачивает самолет вправо. Используется вместе, руль направления и элероны используются для поворота самолета.

Изображение самолета Yaw

лифты которые на хвостовой части используются для управления шагом самолет.Пилот использует штурвал, чтобы поднять и опустите лифты, перемещая их вперед-назад. Опускание лифтов опускает нос самолета и позволяет самолету опуститься. Повышая лифты пилот может поднять самолет.

Изображение плоскости

Пилот самолета нажимает на верхнюю часть педалей руля направления, чтобы задействовать тормоза . Тормоза используются, когда самолет находится на земле, чтобы замедлить самолет и будьте готовы остановить это.Верхняя часть левого руля направления управляет левым тормозом а верхняя часть правой педали управляет правым тормозом.

Если вы посмотрите на эти движения вместе, вы увидите, что каждый тип движения помогает контролировать направление и уровень самолета во время полета.

Звук состоит из движущихся молекул воздуха. Они толкаются и собираются вместе, чтобы сформировать звуковые волны .Звук волны распространяются со скоростью около 750 миль в час на уровне моря. Когда самолет летит в скорость звука воздушные волны собираются вместе и сжимайте воздух перед самолетом, чтобы он не двигался вперед. Этот сжатие вызывает ударная волна формировать перед самолет.

Чтобы лететь быстрее скорости звука, самолет должен иметь возможность пробить ударную волну.Когда самолет движется по волнам, это заставляет звуковые волны распространяться, и это создает громкий шум или звуковых стрела . Звуковой удар вызван внезапным изменением давления воздуха. Когда самолет движется быстрее звука, он движется со сверхзвуковой скоростью. Самолет, летящий со скоростью звука, движется со скоростью Мах 1 или около 760 миль в час. 2 Маха — это вдвое больше скорости звука.

Иногда называют скоростей полета , каждый режим — это разный уровень скорости полета.

Наверх

Что такое аэронавтика? | Динамика полета | Самолеты | Двигатели | История полета | Что такое UEET?
Словарь | Весело и игры | Образовательные ссылки | Урок Планы | Индекс сайта | Дом

Как сделать самолетики из бумаги, которые летят далеко

Вы научились делать это из книги? Или, может быть, это было от ребенка, с которым вы делили парту в третьем классе?

Мы протестировали несколько дизайнов, и один из них действительно выделился как победитель (я поделюсь им ниже).Вам также придется протестировать некоторые из них и посмотреть, какой из них летит дальше всего.

Ну угадайте, что? Сегодня я делюсь ссылками на инструкции по созданию бумажных самолетиков, которые летят далеко и действительно работают, а также некоторыми идеями о том, как помочь детям изобрести собственные конструкции бумажных самолетиков.

Итак, давайте начнем с Как делать бумажные самолетики, развивая навыки дизайна…

• Несколько наборов инструкций по изготовлению бумажных самолетиков.Вы можете получить их из книги или загрузить инструкции из Интернета (см. Рекомендуемые ссылки ниже)
• Копировальная бумага. Более тонкую бумагу детям легче складывать.
• Маркеры (необязательно)
• Ножницы (по желанию)
• Стол прозрачный

• Нашим любимым был The Eagle
• Еще пробовали High Glider
• Попробуйте несколько и возьмите fly-off , чтобы сравнить их.

Шаг первый: выбор дизайна

Мы просмотрели все наши проекты, выбрали один для начала, мы с дочерью сели и следовали указаниям для первого самолета.Если вы когда-либо делали оригами , — это тот же подход. Большинство шагов были достаточно легкими для ее рук и ума четырехлетнего ребенка, но мне пришлось помочь ей с несколькими более сложными складками.

Если вы найдете инструкции, которые слишком сложны для , , то пропустите их и найдите другой самолет, который нужно сделать.

Шаг второй: научите кого-нибудь сделать самолет

Когда мы разобрались с ним, N подумал, что нашему шестилетнему соседу понравится этот проект, и мы пригласили его присоединиться к нам.Либо это, либо несчастье любит компанию.

Каждый из нас начал с другого листа бумаги, и пока мы складывали, дети учили друг друга складкам гамбургеров и хот-догов. Если у вас нет соседа для обучения, научите родителей, няню или бабушку или дедушку. Этот шаг творит чудеса для укрепления доверия.

Шаг третий: итерация и изобретение новых самолетов

Когда тот первый самолет был построен, было интересно посмотреть, где дети возьмутся за проект дальше. Моя дочь, до мозга костей конструктор, занялась украшением своего самолета маркерами. Ее подруга, в душе мастерица, питающая слабость к Лего, начала с дорабатывать дизайн до улучшать его!

Когда мы складывались, он задавал мне такие вопросы, как: «На вашем Eagle, как вы сделали законцовки крыльев?» А затем он приступил к созданию собственной серии самолетов с заостренными носами, плоскими носами и кончиками крыльев.

Когда моя дочь бросилась ему на помощь, я прокомментировал, что они повторяют . На самом деле я сказал: «Эй, вы, ребята, повторяете! Вы знаете это слово? Это означает, что вы строите множество самолетов, чтобы проверить новые идеи и придумать, как сделать их лучше.Можете ли вы сказать «итерация»? »И, конечно же, они меня услужили.

Клянусь, учитель, наверное, никогда не покинет мою душу! Вы когда-нибудь попадали в такой режим?

Шаг четвертый: выйдите на улицу

Они тестировали свои самолеты в доме, и когда они собрали небольшой парк самолетов, я услышал: «Давайте устроим авиашоу !!» Поэтому мы взяли его на улицу, чтобы посмотреть, на что способны самолеты.

Наш друг догадался, что остроносые самолеты улетят на большее расстояние, и сказал, что «удивлен, что плосконосый орел летал лучше всех».”

В целом, мы потратили хороший час на этот проект, и, в конце концов, эти дети не только весело провели время, играя вместе, но и у них появилось около новых дизайнерских навыков, инструментов для развития мышления новатора и хороших идей. старая практика мелкой моторики.

Вопрос к вам…

Вы когда-нибудь делали бумажные самолетики в детстве? Где ты научился их делать? А как они летали?

самолет | Определение, типы, механика и факты

На самолет, выполняющий прямой и горизонтальный безускоренный полет, действуют четыре силы.(При повороте, нырянии или полете с набором высоты в игру вступают дополнительные силы.) Эти силы — подъемная сила, сила, действующая вверх; лобовое сопротивление, замедляющая сила сопротивления подъемной силе и трению летательного аппарата, движущегося по воздуху; вес — нисходящее влияние гравитации на самолет; и тяга — сила, действующая вперед, создаваемая двигательной установкой (или, в случае летательного аппарата без двигателя, за счет силы тяжести для преобразования высоты в скорость). Сопротивление и вес — это элементы, присущие любому объекту, включая самолет.Подъемная сила и тяга — это искусственно созданные элементы, которые позволяют летательному аппарату летать.

Чтобы понять подъемную силу, сначала необходимо понять аэродинамический профиль, который представляет собой конструкцию, предназначенную для получения реакции на его поверхность со стороны воздуха, через который он движется. Ранние аэродинамические поверхности обычно имели немного больше, чем слегка изогнутую верхнюю поверхность и плоскую нижнюю поверхность. С годами профили были адаптированы для удовлетворения меняющихся потребностей. К 1920-м годам крыловые профили обычно имели закругленную верхнюю поверхность, причем наибольшая высота достигалась в первой трети хорды (ширины).Со временем как верхняя, так и нижняя поверхности изгибались в большей или меньшей степени, а самая толстая часть профиля постепенно отодвигалась назад. По мере того как воздушные скорости росли, возникла потребность в очень плавном прохождении воздуха над поверхностью, что было достигнуто в аэродинамическом профиле с ламинарным потоком, где изгиб был дальше назад, чем требовала современная практика. Сверхзвуковой самолет потребовал еще более радикальных изменений формы крыла, некоторые из них утратили округлость, которая раньше ассоциировалась с крылом, и имели форму двойного клина.

При движении вперед в воздухе профиль крыла получает полезную для полета реакцию от воздуха, проходящего над его поверхностью. (В полете аэродинамический профиль крыла обычно создает наибольшую подъемную силу, но пропеллеры, хвостовые поверхности и фюзеляж также функционируют как аэродинамические поверхности и создают различную подъемную силу.) В 18 веке швейцарский математик Даниэль Бернулли обнаружил, что если скорость воздуха увеличивается над определенной точкой профиля, давление воздуха уменьшается.Воздух, текущий по изогнутой верхней поверхности аэродинамической поверхности крыла, движется быстрее, чем воздух, текущий по нижней поверхности, уменьшая давление сверху. Более высокое давление снизу толкает (поднимает) крыло вверх в область более низкого давления. Одновременно воздух, протекающий по нижней стороне крыла, отклоняется вниз, обеспечивая равную и противоположную реакцию Ньютона и внося свой вклад в общую подъемную силу.

Подъемная сила, создаваемая аэродинамическим профилем, также зависит от его «угла атаки», т. Е. Его угла по отношению к ветру.И подъемную силу, и угол атаки можно сразу же, если грубо продемонстрировать, высунув руку в окно движущегося автомобиля. Когда рука развернута к ветру, ощущается сильное сопротивление и создается небольшая «подъемная сила», так как за кистью имеется турбулентная область. Отношение подъемной силы к лобовому сопротивлению низкое. Когда руку держат параллельно ветру, сопротивление гораздо меньше и создается умеренная подъемная сила, турбулентность сглаживается и соотношение подъемной силы и сопротивления становится лучше.Однако, если руку слегка повернуть так, чтобы ее передний край был поднят до большего угла атаки, подъемная сила увеличится. Это благоприятное увеличение отношения подъемной силы к лобовому сопротивлению создаст тенденцию для руки «взлетать» вверх и снова. Чем больше скорость, тем больше будет подъемная сила и сопротивление. Таким образом, общая подъемная сила связана с формой крыла, углом атаки и скоростью, с которой крыло движется по воздуху.

Вес — это сила, действующая противоположно подъемной силе.Таким образом, конструкторы стараются сделать самолет как можно более легким. Поскольку все конструкции самолетов имеют тенденцию к увеличению веса в процессе разработки, у современного персонала аэрокосмической техники есть специалисты в этой области, контролирующие вес с самого начала проектирования. Кроме того, пилоты должны контролировать общий вес, который разрешено перевозить воздушному судну (с учетом пассажиров, топлива и груза), как по количеству, так и по местоположению. Распределение веса (то есть контроль центра тяжести летательного аппарата) так же важно с аэродинамической точки зрения, как и величина переносимого веса.

Тяга, сила, действующая вперед, противоположна сопротивлению, так как подъемная сила противоположна весу. Тяга достигается за счет ускорения массы окружающего воздуха до скорости, превышающей скорость самолета; равная и противоположная реакция — это движение самолета вперед. В самолетах с возвратно-поступательным движением или турбовинтовым двигателем тяга возникает из движущей силы, вызванной вращением винта, а остаточная тяга создается выхлопом. В реактивном двигателе тяга возникает из движущей силы вращающихся лопастей турбины, сжимающей воздух, который затем расширяется за счет сгорания введенного топлива и выпускается из двигателя.В самолетах с ракетными двигателями тяга возникает за счет равной и противоположной реакции на горение ракетного топлива. В планере высота, достигнутая механическими, орографическими или тепловыми методами, преобразуется в скорость посредством силы тяжести.

Противодействие тяговому усилию оказывает сопротивление, которое состоит из двух элементов. Паразитное сопротивление — это сопротивление формы (из-за формы), трение кожи, интерференция и все другие элементы, которые не способствуют подъемной силе; индуцированное сопротивление — это сопротивление, создаваемое в результате создания подъемной силы.

Паразитное сопротивление увеличивается с увеличением воздушной скорости. Для большинства полетов желательно уменьшить сопротивление до минимума, и по этой причине значительное внимание уделяется оптимизации формы самолета за счет устранения как можно большего количества элементов, вызывающих лобовое сопротивление (например, закрытие кабины навесом, убирая шасси с помощью клепки заподлицо, а также покраски и полировки поверхностей). Некоторые менее очевидные элементы сопротивления включают относительное расположение и площадь поверхностей фюзеляжа и крыла, двигателя и оперения; пересечение поверхностей крыла и оперения; непреднамеренная утечка воздуха через конструкцию; использование лишнего воздуха для охлаждения; и использование индивидуальных форм, вызывающих локальное разделение воздушного потока.

Индуцированное сопротивление возникает из-за того, что элемент воздуха, отклоненный вниз, не является вертикальным по отношению к траектории полета, а слегка наклонен назад от нее. Чем больше угол атаки, тем больше и сопротивление; в критической точке угол атаки может стать настолько большим, что воздушный поток прерывается над верхней поверхностью крыла, и подъемная сила теряется, а сопротивление увеличивается. Это критическое состояние называется срывом.

Подъемная сила, лобовое сопротивление и сваливание по-разному зависят от формы крыла в плане.Эллиптическое крыло, подобное тому, которое использовалось на истребителе Supermarine Spitfire времен Второй мировой войны, например, в то время как аэродинамически идеальное для дозвукового самолета, имеет более нежелательный рисунок сваливания, чем простое прямоугольное крыло.