Czym jest aerodynamika samolotu?

Aerodynamika samolotu uwzględnia interakcje między powietrzem a maszyną lotniczą, które są odpowiedzialne za tworzenie i podtrzymywanie lotu. Czynniki takie jak ciśnienie, prędkość i masa są ważne dla ogólnego zrozumienia zasad aerodynamiki, aw szczególności aerodynamiki samolotu. Warunki wznoszenia stworzone przez interakcję skrzydła samolotu i otaczającego powietrza są niezbędne. Opór i ciąg — lub opór i ruch do przodu — pociągają za sobą inne główne koncepcje aerodynamiki samolotu.

Aerodynamika ogólnie dotyczy tego, jak pewne siły wpływają na sposób poruszania się obiektów w powietrzu. W związku z tym aerodynamika może wpływać na wszystko, od zabawki, takiej jak latawiec lub piłka, po ważną maszynę transportową, taką jak samolot. Obiekt w ruchu będzie oddziaływał na gazowe powietrze, które tworzy ziemską atmosferę. To powietrze z kolei wpłynie na obiekt.

Zrozumienie składu powietrza może rzucić więcej światła na aerodynamikę samolotu. Powietrze jest uważane za ciało fizyczne, ponieważ ma masę i masę. Jednak w przeciwieństwie do ciał stałych, cząsteczki znajdujące się w powietrzu są luźno połączone. Ciało powietrza może zatem łatwo zmienić kształt i kierunek, gdy zostanie na niego przyłożone ciśnienie. Wraz ze wzrostem wysokości ciśnienie wywierane na powietrze przez siły grawitacyjne maleje, co prowadzi do utraty wagi im wyżej unosi się powietrze. Zarówno wzrost wilgotności, jak i wzrost temperatury mogą również wpływać na wagę lub gęstość.

Ciężar powietrza wywiera nacisk na poruszające się w nim obiekty. To ciśnienie jest mierzone i oddziałuje na różne przyrządy samolotu, w tym manometr i wskaźnik prędkości lotu. Zmiany ciśnienia mogą zmniejszyć moc samolotu z powodu braku powietrza w silniku, zmniejszyć wydajność śmigła i wpłynąć na podstawę aerodynamiki samolotu: siłę nośną.

Jednym z czynników, który może wpływać na wielkość nacisku, jest prędkość. Zgodnie z popularnym wyjaśnieniem znanym jako zasada Bernoulliego, przyspieszanie miałoby odwrotny wpływ na ciśnienie. Taki jest wpływ skrzydła samolotu na ciśnienie powietrza, gdy jest w ruchu. Niskie ciśnienie tworzy efekt Magnusa, który składa się z siły poruszania się w górę lub podnoszenia.

Konstrukcja skrzydła — lub płata — pomaga stworzyć warunki ciśnieniowe niezbędne do wytworzenia siły nośnej. W większości samolotów górna część skrzydła jest bardziej zakrzywiona, podobnie jak przód. Prowadzi to do różnicy w prędkości powierzchniowej, ponieważ cząsteczki muszą poruszać się dalej i szybciej w zakrzywionych obszarach, ułatwiając w konsekwencji niższe ciśnienie na górze skrzydła. Powietrze pod skrzydłem może wtedy podtrzymywać ruch w górę.

Niektórzy badacze uważają jednak, że Zasada Bernoulliego nie wyjaśnia możliwości lotu samolotów lub innych maszyn o nietradycyjnej konstrukcji skrzydeł. Podstawową aerodynamikę samolotu można raczej wyjaśnić prostymi zastosowaniami teorii fizyki Isaaca Newtona. Ogólnie rzecz biorąc, źródło zasilania samolotu lub silnik powoduje, że skrzydło napiera na powietrze z dużą prędkością lub prędkością. To wymusza ogromne ilości powietrza pod skrzydłem. Ruch powietrza w dół tworzy w ten sposób działanie unoszące wokół skrzydła.

Samoloty wytwarzają ciąg, który pozwala im poruszać się do przodu za pomocą śmigieł i silników odrzutowych. Dawne źródło zasilania działa jak gigantyczny wentylator, który popycha powietrze w celu uzyskania ciągu. Silniki odrzutowe wykorzystują paliwo i inne źródła energii do tworzenia i utrzymywania ciągu. Aby latać, samoloty muszą pokonać naturalny opór, jaki napotykają podczas poruszania się w powietrzu, znany również jako opór.