Эпоху покорения неба для человечества открыли появившиеся в конце XVIII века аэростаты. Основой для первых полетов стал закон Архимеда: на предмет, находящийся в атмосфере, действует подъемная сила, равная весу вытесненного им воздуха. Таким образом, желающим посмотреть на землю сверху оставалось лишь заполнить баллон газом легче воздуха и наслаждаться видом.
Почему самолеты летают: школьный вопрос, на который не каждый найдет ответ
Каждый день несколько миллионов человек совершают перелеты из одной точки планеты в другую. Путешествия по небу давно стали обыденностью, но вряд ли есть пассажир, ни разу не задавшийся вопросом, как вообще многотонный лайнер может удерживаться в воздухе. О том, что за силы поднимают самолет на огромную высоту и почему махать крыльями – необязательно, рассказал Михаил Тяглик, кандидат технических наук, доцент кафедры 106 «Аэродинамика, динамика и управление летательных аппаратов» МАИ.
Freepik
Магия? Нет, аэродинамика! Разбираемся, что на самом деле держит самолет в воздухе.
По закону Архимеда
Однако этот способ оказался не универсальным: поднять с его помощью тяжелый аппарат не представлялось возможным.
«Хотя эра воздухоплавания продолжалась около полутора сотен лет, обеспечить должный комфорт, скорость и безопасность полетов аэростаты и сменившие их дирижабли так и не смогли. Поэтому на рубеже XIX и XX веков развитие авиации пошло по новому пути, в основу которого лег другой физический принцип», – объясняет Михаил Тяглик.
Дело в форме
Физический закон, благодаря которому сегодня мы можем проснуться в своем городе, а пообедать уже за тысячи километров от него, открыл еще до появления первых аэростатов швейцарский физик Даниил Бернулли. Он заметил, что при увеличении скорости течения жидкости происходит уменьшение давления внутри нее, что справедливо и для воздушных потоков.
Применить закон на практике позволили многочисленные эксперименты братьев Райт, в том числе с использованием аэродинамической трубы. Благодаря этой работе 17 декабря 1903 года состоялся первый задокументированный полет самолета.
«Если внимательно посмотреть на крыло самолета, то можно заметить, что его верхняя часть имеет более выпуклую форму. Во время движения крыло разделяет воздух на два потока. Верхний поток, огибая препятствие, проделывает более протяженный путь, чем нижний. За счет этого давление над крылом оказывается ниже, чем под ним. Такая разность давлений и создает подъемную силу», – отмечает эксперт.
Чем быстрее движется самолет, тем больше становится подъемная сила. В конце концов она достигает такого значения, что вся огромная машина вместе с людьми и их багажом благополучно взлетает в небо. Кстати, крылья птиц имеют похожую форму, и на них тоже распространяется закон Бернулли.