Содержание
Популярные публикации
Последние комментарии
Каждому, кто хоть раз летал на пассажирском самолёте, наверняка было интересно, что сейчас происходит и для чего это нужно. Постараемся ответить на некоторые из вопросов.
Довольно часто бывает, что первыми рассаживают тех, кто сидит в передней части салона, а затем – тех, кто сидит в хвосте.
Впрочем, заднее расположение двигателей имеет и свои плюсы. Во-первых, это уменьшает уровень шума в салоне во время полета. Во-вторых, такие двигатели стоят выше, чем те, которые расположены под крыльями, и менее подвержены «засасыванию» посторонних предметов с взлетно-посадочной полосы. И наконец, при отказе одного из двигателей самолет будет сохранять лучшую управляемость – за счет меньшего «плеча» его меньше разворачивает. Вместе с тем хвостовые двигатели имеют и достаточно серьезные минусы: их сложнее обслуживать (особенно в самолетах типа Ту-154 или MD-10, где двигатель размещен прямо в фюзеляже). Кроме того, в этом случае используется Т-образный стабилизатор, который при увеличении угла атаки может попасть в вихревой след крыла, что чревато потерей управления. Поэтому в современных самолетах двигатели стараются располагать под крыльями. Это дает серьезные преимущества – простой доступ к двигателям облегчает их обслуживание, а за счет равномерного распределения нагрузки можно упростить и облегчить конструкцию крыла.
Пассажиры рассажены и пристегнуты, самолет выруливает к началу взлетной полосы, и пилоты получают разрешение на взлет. Посмотрите в иллюминатор: «распушенное» крыло производит незабываемое впечатление, хотя зрелище это – не для слабонервных. Выдвинутая механизация крыла изменяет его профиль, увеличивая подъемную силу и сокращая длину разбега. Почти сразу после того, как земля уходит вниз, отчетливо слышен негромкий гул: шасси убираются внутрь фюзеляжа или крыльев. Но сначала нужно остановить тяжелые колеса, которые после отрыва от земли еще вращаются: гироскопический эффект создает большую нагрузку на механизм уборки шасси. Затем самолет слегка «просаживается». Но пугаться не нужно – это происходит в момент, когда складываются выдвижные элементы механизации крыла. При этом уменьшается подъемная сила крыла и его сопротивление, что позволяет достичь больших скоростей.
Во время набора высоты у пассажиров закладывает уши. Давление снаружи падает, и без кислородной маски уже на высоте больше 5–6 км (а полеты современных авиалайнеров проходят на высотах порядка 9–11 км) человек испытывает кислородное голодание, высотную декомпрессию и не способен выжить. Поэтому салон самолета относительно герметичен, но все равно его нужно постоянно «поддувать». Давление в салоне меньше, чем «на уровне моря» (но не ниже 0,75 атм., это соответствует давлению воздуха на уровне 2400 м над уровнем моря), – и именно поэтому при наборе высоты (и падении давления) у пассажиров закладывает уши.
Почему нельзя облегчить жизнь пассажирам и поддерживать давление, соответствующее уровню моря? Это связано с прочностью материалов фюзеляжа. Один из первых пассажирских самолетов с герметичной кабиной – De Havilland Comet – наддувался почти до нормального атмосферного давления.
Однако через некоторое время последовала череда необъяснимых аварий – 4 самолета буквально развалились в воздухе. Один из них упал в Средиземное море, и когда спасатели подняли со дна обломки, оказалось, что самый большой фрагмент имел размеры всего около полуметра. Проведенные исследования показали, что все эти катастрофы произошли из-за «усталости» металла: напряжения, возникающие из-за разницы давлений внутри и снаружи фюзеляжа, накапливаются и со временем способны разрушить самолет.
Однако прогресс не стоит на месте, и чем новее самолет, тем более совершенные материалы в нем использованы и тем ближе давление в салоне к нормальному. А в новом Boeing 787, в конструкции которого широко используются высокопрочные композиционные материалы, давление обещают поддерживать на «уровне моря» в течение всего полета.
Наконец гаснут таблички «пристегните ремни» и самолет переходит в горизонтальный полет – наиболее безопасную часть путешествия. Самое время встать с кресла, размять ноги, зайти в туалет. Кстати, хотим развеять широко распространенный «туалетный» миф. Отходы в современных авиалайнерах вовсе не сбрасываются наружу. Они поступают в бак, из которого уже на земле выкачиваются специальной ассенизационной машиной. Поэтому кадр из фильма «Невероятные приключения итальянцев в России», когда паспорт, выброшенный в унитаз, прилипает снаружи к иллюминатору, – лишь выдумка сценариста.
Разумеется, нельзя и «выйти наружу». Обычные двери, через которые происходит посадка и высадка, в полете заблокированы. А двери аварийных выходов, открывающиеся внутрь, надежно удерживаются разницей давлений.
Управлением в горизонтальном полете, как правило, заведует автопилот. Да и вообще ручной режим пилотирования для современных самолетов крайне нехарактерен. Впрочем, называть его «ручным» тоже будет не совсем точно.
Крайним (авиаторы не любят слово «последний») российским самолетом с настоящим ручным управлением был Ил-62: там механические тяги управления шли через весь самолет. В дальнейшем управление стало дистанционным, с использованием гидравлики, но линейная зависимость (то есть прямая пропорциональность) между углом отклонения штурвала и углом отклонения управляющих плоскостей сохранилась. При этом летчик сам решает, насколько нужно повернуть штурвал, чтобы, скажем, наклонить самолет на тот или иной угол. В самолетах последнего поколения уже нет штурвала как такового – лишь джойстик, наклоном которого задается угол отклонения непосредственно самолета, а все промежуточные вычисления выполняет компьютер.
Вновь загораются таблички «Пристегните ремни», и самолет начинает снижаться. Согласно статистике посадка – самый опасный этап полета. Вот уже видны огни аэродрома… Самолет снижает скорость, для сохранения подъемной силы выдвигаются элементы механизации крыла – в общем, все как на взлете, только в обратном порядке. Негромкий гул, самолет начинает легонько трясти – это выпущенное шасси создает нестабильность обтекания.
Вместе с шасси выдвигаются и автоматически зажигаются фары (обычно они установлены на стойках шасси). Казалось бы, зачем самолету фары? Авиаторы в шутку отвечают на этот вопрос так: «Чтобы пилот видел, куда лететь!» И хотя, разумеется, фары используются при посадке и рулежке, на самом деле основная их задача – отпугивать птиц. При попадании птицы в двигатель последний, скорее всего, выйдет из строя, и это может вызвать даже падение самолета. Поэтому птицы – серьезная опасность: по данным ИКАО (Международной организации гражданской авиации), столкновения птиц с самолетами ежегодно наносит ущерб около $1 млрд. Поэтому с птицами на аэродромах идет бескомпромиссная борьба: устанавливается аппаратура для отпугивания, специальные орнитологические службы занимаются отстрелом, в некоторых аэропортах (например, в Домодедово) даже используют специально обученных ловчих птиц. Этой же цели служат нарисованные на коках (обтекателях) вентиляторов двигателей белые «запятые» – при вращении они создают отпугивающий «мигающий» эффект: птицы принимают его за глаза хищника (как и фары).
Кроме фар самолет несет на себе аэронавигационные огни – для обозначения траектории полета и предотвращения опасного сближения с другими самолетами: на правом крыле – зеленый, на левом – красный, а на киле – белый. Запомнить такое расположение просто – летчики шутят, что существует мнемоническое правило: «Справа от опытного командира сидит зеленый второй пилот». Кроме того, на фюзеляже и крыльях располагаются красные или белые проблесковые световые маяки. А в последнее время авиакомпании стали при заходе на посадку подсвечивать и киль самолета – во-первых, улучшается видимость (для других самолетов), а во-вторых, какая-никакая реклама.
И вот, наконец, колеса касаются полосы. Легкий дымок в первый момент сопровождает их переход от покоя к быстрому вращению. В этот момент пассажиры обычно аплодируют. Однако радоваться рано: самолет все еще двигается со скоростью около 250 км/ч, и ему нужно погасить эту скорость до того, как 2–2,5-километровая полоса закончится. Да и вообще, авиаторы – народ суеверный, и до завершения полета вряд ли уместно проявлять какие-то эмоции (лучше поблагодарить бортпроводников при выходе из самолета). Кстати, аплодисменты могут быть излишни еще по одной причине: при посадке пилот может и вовсе не участвовать в управлении! Современные авиалайнеры допускают полностью автоматическую посадку при нулевой видимости и автоматическое заруливание к терминалу (в аэропортах категории IIIC согласно стандартам ИКАО). Правда, в России таких аэропортов пока нет. Определить, кто посадил самолет, довольно просто. Очень мягкая посадка – характерный признак ручного управления: пилот аккуратно «притирает» самолет к земле.
Автоматическая посадка – более жесткая, потому что автопилот должен просто уложиться в допуски по максимальной вертикальной скорости. Чтобы затормозить, самолет оснащен сразу несколькими системами. Первая – это воздушные тормоза – аэродинамические щитки, которые самолет «распушает» для увеличения сопротивления. Вторая – реверс двигателей (хотя, например, на Як-42 его нет). Третья система – собственно колесные тормоза.
Впрочем, были и более экзотические варианты: на некоторых старых самолетах (например, Ту-134 первых серий) использовались даже тормозные парашюты. Колесные тормоза на старых пассажирских самолетах – колодочные (автомобилисты назвали бы их барабанными), а на новых – дисковые (на самых новых моделях используются даже диски из композиционных материалов, как в Формуле-1), с гидравлическим приводом. Причем шасси в обязательном порядке оснащается антиблокировочной системой ABS. Собственно, в автомобиль эта система пришла из авиации – для самолета неравномерное торможение чревато заносом и сходом с посадочной полосы.
Многие люди испытывают сильный дискомфорт и настоящий страх перед воздушными путешествиями. Для того чтобы справиться со своими чувствами, рекомендуется узнать все детали перелета. Необходимо изучить не только нюансы, связанные с самим путешествием, но и базовые принципы авиации. Устранение пробелов в знаниях позволяет перебороть свою неуверенность и победить чувство страха. Многие психологи рекомендуют людям, страдающим от аэрофобии узнать о том, как именно воздушные лайнеры поднимаются в небо. В нашей статье мы предлагаем рассмотреть вопрос, при какой скорости взлетает самолет и что заставляет его удерживаться в небе.
При движении воздушного судна вырабатывается разница давлений на нижнюю и верхнюю стороны крыла, благодаря чему получается подъемная сила, удерживающая воздушное судно в воздухе
Благодаря чему лайнер поднимается в небо
Для того чтобы ответить на этот вопрос, необходимо тщательно изучить конструкцию воздушного транспорта. Начать изучение этого вопроса следует с рассмотрения крыльев лайнера. Верхняя часть крыла воздушного транспорта имеет выпуклую форму, а нижняя часть поверхности представляет собой гладкий лист специального железа. Во время набора высоты изменяется сила давления воздуха на эту часть воздушного судна. В нижней части крыла скорость воздушного потока значительно ниже, чем в верхней части, что приводит к изменению силы давления на само крыло. В авиации используется термин «подъемная сила крыла», который обозначает соотношения между давлением на верхнюю и нижнюю часть крыла.
После того как самолет достигнет определенной скорости, разница давления выталкивает судно в небесную высь.
Принцип аэродинамики был открыт в начале девятнадцатого века ученым по имени Николай Жуковский. Спустя всего десять лет были проведены первые испытания воздушных полетов. Для того чтобы поднять в воздух многотонный лайнер, необходимо тщательно продумать его конструкцию. Компании, которые занимаются строительством самолетов, составляют точные расчеты, проектируя форму и площадь крыла. На основе этого параметра рассчитывается скорость, которую должен набрать лайнер для того, чтобы подняться в небо. Большинство из современных пассажирских самолетов летают на скорости около двухсот километров час.
Многим людям тяжело поверить, что лайнер, который весит несколько тонн, может не только с легкостью подняться в воздух, но и осуществить перелет на несколько тысяч километров. Передвижение в воздухе зависит от многих факторов, которые оказывают воздействие на конфигурацию полета. Здесь нужно учитывать как особенности конструкции, так и важные динамические свойства.
Первым этапом полета является запуск двигателя воздушного судна. В небольших транспортных самолетах устанавливаются поршневые двигатели, которые заставляют вращаться специальные винты. Вращение этих винтов позволяет создать воздушную тягу, необходимую для подъема в небесную высь. Пассажирские авиалайнеры используют реактивные двигатели. Работа подобных двигателей сопровождается мощным выбросом воздуха, что способствует передвижению воздушного судна. Дальнейший полет осуществляется благодаря особой конструкции крыльев, которую мы описывали выше.
Для того чтобы оторваться от земли, лайнеру необходимо набрать определенную скорость. Именно поэтому в каждом аэропорте обустраиваются длинные взлетные полосы, предназначенные для «разбега» воздушного судна. После того как лайнер достигнет нужной скорости, движущийся навстречу воздух создаст определенное давление на крылья, что заставит самолет подняться в воздух.
Высокое давление воздуха снизу толкает крыло вверх, при этом низкое давление сверху затягивает крыло на себя
Понятие идеальной высоты
Особого внимания заслуживает вопрос о том, на какой высоте летает самолет. Этот параметр зависит от особенностей воздушного судна. Небольшим пассажирским самолетам предоставляется воздушный коридор на высоте от пяти до двенадцати километров над земной поверхностью. Большинство коммерческих рейсов летает на высоте более девяти километров, а частные воздушные рейсы поднимают на эшелон не более восьми тысяч метров.
Оптимальная высота для перемещения воздушного корабля рассчитывается на основе десятка различных параметров. Достижение «идеальной» отметки позволяет снизить силу сопротивления воздуха в несколько раз. Важно отметить, что на этой высоте достаточно воздуха для того, чтобы двигатели работали в штатном режиме. Минусовая температура за бортом позволяет запустить естественный процесс охлаждения транспорта, что препятствует возгоранию топливной смеси. Подъем на более высокую точку может стать тем, что разрежение воздуха будет противодействовать подъемной силе, и лайнер начнет «проваливаться». Помимо этого, необходимо отметить, что достижение оптимальной точки высоты позволяет значительно экономить топливо. Лайнер, летящий в десяти километрах над землей, тратит на восемьдесят процентов меньше топлива в сравнении с самолетом, летящим на высоте в один километр.
Как происходит взлет
Рассматривая вопрос о том, как летает самолет, необходимо уделить отдельное внимание процессу взлета. Верхняя и нижняя часть крыла самолета отличаются по своей форме. Во время движения появляется разница в силе давления, которое оказывается на разные части воздушного судна. Высокое давление в нижней части крыльев как бы подталкивает самолет вверх. Низкая сила давления на верхнюю часть крыла приводит к тому, что воздух затягивает лайнер и поднимает его в небо. Данный эффект получил название «подъемная сила». Для того чтобы он сработал, самолет должен набрать определенную скорость. Эта скорость должна превышать предельное значение, установленное для взлетного режима.
Во время рассматриваемого процесса пилот постепенно увеличивает угол наклона транспорта при помощи штурвала. После того как носовая часть воздушного судна приподнимается вверх, воздушный поток затягивает лайнер в воздух. На этом этапе пилот убирает шасси. Постепенная уборка механизации позволяет снизить подъемную силу крыла. После того как транспорт поднимется на определенный эшелон, командир экипажа постепенно снижает давление и мощность работы двигателя.
Взлет пассажирского лайнера всегда осуществляется под определенным уровнем наклона. Данный факт имеет одно логическое объяснение. Руль высоты, является подвижной частью конструкции, что используется для управления отклонения судна по «тангажу». Этот элемент конструкции используется для того, чтобы регулировать темп потери или набора высоты. Для того чтобы получить возможность управлять этим показателем, пилоту нужно изменить силу подъема и угол «атаки».
Увеличение скорости вращения поршней приводит к тому, что пропеллер, установленный на крыле, начинает вращаться в ускоренном темпе. Этот процесс способствует подъему судна в небесную высь. Во время снижения пилот направляет руль высоты вниз, что приводит к изменению угла носовой части корабля. Во время этого процесса необходимо постепенно снижать скорость оборотов двигателя. Руль направления, как и тормозная система, установлен в хвостовой части лайнера.
Для взлета авиалайнера, ему необходим достаточный разбег
Рассматривая вопрос о том, почему летает самолет, необходимо затронуть тему, посвященную скорости полета. После того как лайнер достигнет определенной скоростной отметки, осуществляется отрыв от земли. По словам специалистов, в этот момент управлять воздушным судном практически невозможно. В каждом аэропорте устанавливаются длинные взлетные полосы для того, чтобы лайнер мог набрать определенную скорость. Скорость, необходимая для взлета, зависит от особенности конструкции воздушного транспорта, массы и конфигурации крыльев. Ниже мы предлагаем рассмотреть список лайнеров, которые используют крупные авиаперевозчики и скорость, что нужно развить конкретному самолету для того, чтобы оторваться от земли:
- «Боинг 747» — двести семьдесят километров в час.
- «Аэробус А 380» — двести шестьдесят семь километров в час.
- «Ил-96» — двести пятьдесят пять километров в час.
- «Боинг 737» — двести двадцать километров в час.
- «Ту-154» — двести пятнадцать километров в час.
- «Як-40» — сто восемьдесят километров в час.
Ответить на вопрос какая скорость при взлете самолета однозначно, довольно сложно. Следует понимать, что данный показатель не имеет фиксированного значения. Для того чтобы подняться в небо, пассажирскому лайнеру необходимо набрать скорость более двухсот километров в час. Важно отметить, что выбор скорости основывается на множестве различных факторов. Необходимо учитывать длину взлетной полосы, метеорологические условия, массу лайнера и скорость ветра. Помимо всего вышеперечисленного, необходимо учитывать массу и длину крыльев, от которых зависит подъемная сила.
Для того чтобы лайнер поднялся в небо, скорость встречного воздушного потока должна превышать массу самого воздушного лайнера. При соблюдении этого принципа создастся необходимый уровень давления на крылья, который позволит самолету подняться в воздух. При этом нужно учитывать направление ветра, уровень давления в атмосфере, наличие осадков и даже уровень влажности воздуха. На основе этих показателей выбирается длина разбега и максимальная взлетная скорость.
Большинству крупных пассажирских лайнеров требуется длинная взлетная полоса. Длина дистанции, необходимой для взлета, рассчитывается на основе массы воздушного судна. Для каждого из самолетов установлены индивидуальные скоростные рамки. Это означает, что грузовым суднам может потребоваться более длинная полоса, чем пассажирскому лайнеру. Небольшим спортивным самолетам не нужна высокая скорость для того, чтобы подняться в небо.
Подъемная сила крыльев увеличивается в процессе набора скорости
Процесс посадки
Для того чтобы приземлить воздушный транспорт, пилоту также необходимо набрать определенную скорость. Величина этого показателя зависит от следующих факторов:
- Особенности конструкции и площади крыла.
- Силы встречного воздушного потока.
- Массы лайнера.
Помимо этого, нужно учитывать иные показатели, о которых знают только опытные пилоты. Средняя скорость посадки варьируется от двухсот двадцати до двухсот пятидесяти километров в час. Следует обратить внимание на тот факт, что при перемещении в воздухе учитывается скорость не относительно земной поверхности, а относительно самого воздуха. Именно поэтому системы «ГЛОНАСС» и «GPS» часто показывают неправильное значение. Вышеуказанные приборы могут показать скорость в районе ста восьмидесяти километров в час, однако реальная скорость составит более двухсот километров.
Заключение
В данной статье мы рассмотрели вопрос о том, как взлетает самолет. На сегодняшний день воздушные лайнеры считаются одним из самых безопасных видов пассажирского транспорта. Изучение рассматриваемого вопроса позволяет понять базовые принципы авиации и устранить чувство страха перед воздушными путешествиями.