Приоткрываем завесу. Как взлетают самолеты? Почему самолёт летает

Приоткрываем завесу. Как взлетают самолеты? (9 фото + 2 видео)

В данных видео привлекли комментарии. Что ж, вот они:

Комментарии к нему:

Источник: youtu.be

Оба случая объединяет один признак – пилоты “сходу пошли на взлет!”

Кошмар ведь, не правда ли.

Пассажиры со стажем наверняка помнят ритуал, повторяющийся практически в каждом взлете советского лайнера – самолет останавливается в начале полосы, затем некоторое время стоит – пилоты дают пассажирам помолиться.. да чего скрывать – они и сами в это время “молились” – так в шутку называют чтение карты контрольных проверок. После чего двигатели резко начинают сильно реветь, самолет – дрожать, пассажиры креститься. пилот отпускает тормоза и неведомая сила начинает вжимать притихших пассажиров в их кресла. Все трясется, полки открываются, у проводников что-то падает.

И вдруг, разумеется совершенно случайно, самолет взлетает. Становится немного тише, можно перевести дух. Но вдруг самолет начинает падать вниз!

В последний момент пилоты как правило “выравнивают лайнер”, после этого еще пару раз “выключаются турбины” в наборе высоты, ну а потом все становится обычно. Стюардессы с каменными лицами разносят соки-воды, для тех, кто плохо молился – кислородную маску. А затем начинается главное, ради чего и летают пассажиры – разносят еду.

Ничего не упустил? Вроде такие отзывы о полетах я читал неоднократно на непрофильных форумах.

Прямо сразу расставим точки над ё по поводу остановки лайнера на полосе перед взлетом. Как все же должны делать пилоты – останавливаться или нет?

Ответ таков – и так и эдак правильно. Современная методика взлета рекомендует НЕ останавливаеться на полосе, если на то нет веских причин. Под такими причинами могут скрываться:

а) Диспетчер пока еще думает – выпускать Вас или подержать еще маленько
б) Полоса имеет ограниченную длину.

По пункту А, думаю, все понятно.

По пункту Б скажу следующее – если ВПП (полоса) действительно очень короткая, а самолет загружен так, чтобы только-только масса проходила для этой длины – в этом случае имеет смысл сэкономить несколько десятков метров и вывести двигатель на повышенный режим, удерживая самолет на тормозах. Или же ВПП просто ну очень непривычно короткая, пусть даже самолет легкий. В этом случае пилот тоже “на всякий случай” так сделает.

Например, мы используем такой взлет в Шамбери. Там ВПП всего два километра, а впереди горы. Хочется как можно быстрее оторваться от земли и умчатся повыше. И обычно масса там приближена к максимально возможно для условий взлета.

В подавляющем большинстве случаев, если диспетчер нам разрешил взлет одновременно с занятием полосы – мы не будем останавливаться. Мы вырулим на осевую линию (причем, возможно, что уже с ускорением), убедимся в устойчивом прямолинейном движении самолета, и после этого “дадим по газам”.

А как же “помолиться”? Ведь выше ж написано про некую “карту контрольных проверок!”

На В737 ее принято зачитывать до получения разрешения на занятие полосы. И уж точно до получения разрешения на взлет. Поэтому, когда я получаю разрешение на взлет одновременно с разрешением занять полосу, я уже готов ко взлету, и я совсем не тороплюсь, как это может показаться пассажиру в салоне. У меня уже все готово.

Так зачем же все-таки так делать? Почему бы не постоять?

Очевидные плюсы – увеличение пропускной способности аэропорта. Чем меньше времени каждый отдельно взятый самолет занимает полосу, тем больше взлетно-посадочных операций с нее можно произвести.

Второе – экономия топлива.

Третье – безопасность. Как ни странно это звучит, но это уменьшает риск попадания посторонних объектов (в двигатель) и помпажа (читай, “отказа”) двигателя при взлете с сильным попутным ветром.

Летим дальше.

Почему пилоты так резко задирают нос после взлета? Вот на советской технике это делали плавно, не спеша. Ведь не ровен час, уронят нафиг!

Тут голая аэродинамика и методика выполнения взлета. Иномарки как правило взлетают с очень небольшим углом отклонения механизации крыла (те забавные штуки, которые особенно сильно вылезают из крыла на посадке, и немного на взлете). Это дает много преимуществ:

а) Увеличивается угол набора
б) следствие из пункта А: уменьшается шум на местности,
в) и далее – увеличиваются шансы не влететь в препятствия в случае отказа двигателя

Да, современные лайнеры имеют такие мощные двигатели, что все нормируемые значения градиентов набора достигаются и при пониженной тяге (ее все равно будет достаточно при потере двигателя), но в некоторых ситуациях мистер Боинг настоятельно рекомендует взлетать на максимально возможно тяге. Если самолет легкий – получается просто классный аттракцион “Ракета”.

Да, это создает некий дискомфорт для пассажиров (кому нравится лететь с задранными ногами) – но это абсолютно безопасно и будет длиться не очень долго.

“Почти упали после взлета”

Выше я написал, что самолет после взлета вдруг “начинает падать вниз!” Вот это особо хорошо чувствовалось на Ту-154, который натужно взлетал с довольно большим углом положения закрылков, и далее постепенно убирал их в нулевое положение. При уборке закрылков самолет теряет часть прироста подъемной силы (если убрать чересчур быстро, то можно и высоту потерять на самом деле – это правда, но для этого надо быть совсем уж неумелым пилотом, причем оба пилота должны быть неумехами), поэтому в салоне кажется, что самолет начал падать.

На самом деле он может в это время продолжать набор высоты. Просто угол становится более пологим и в этот переходный момент времени человеку кажется, что он летит вниз. Так уже устроен человек.

“Пару раз выключались турбины”

О, это наиболее частое происшествие в рассказах пассажиров! Конкурировать с этим могут только “пилот лишь с пятой попытки попали на аэродром”. Наиболее характерно это было для Ту-154 и Ту-134, то есть, на самолетах с двигателями, расположенными далеко в хвосте – их в салоне почти не слышно, если они только не работают на повышенном режиме.

В шуме как раз-таки и загвоздка. Все примитивно до безобразия. В наборе высоты двигатели работают на очень высоком режиме. Чем выше режим работы двигателей – тем громче его слышно. Но иногда нам, пилотам, приходится выполнять команды диспетчера и прекращать набор высоты – например для того, чтобы разминуться (на безопасном удалении, конечно же) с другим самолетом. Мы плавно переводим самолет в горизонтальный полет, а чтобы не превратиться в сверхзвуковой лайнер (ведь двигатели, работающие на режиме набора создают очень большую тягу), приходится прибирать режим. В салоне становится значительно тише.

Как и почему летают самолеты

Наверно, нет человека, который глядя, как летит самолёт, не задавался вопросом: «Как он это делает?»

Люди всегда мечтали летать. Первым воздухоплавателем попытавшимся взлететь с помощью крыльев, можно, наверное, считать Икара. Затем, на протяжении тысячелетий у него было множество последователей, но настоящий успех выпал на долю братьев Райт. Именно они считаются изобретателями самолёта.

Видя на земле огромные пассажирские лайнеры, двухэтажные Боинги, например, совершенно невозможно понять, как эта многотонная металлическая махина поднимается в воздух, настолько это кажется противоестественным. Мало того, даже люди, всю жизнь проработавшие в смежных с авиацией отраслях и, безусловно, знающие теорию воздухоплавания, иногда честно признаются, что не понимают, как летают самолёты. Но мы все же попробуем разобраться.

Полёт

Самолёт держится в воздухе благодаря действующей на него «подъёмной силе», которая возникает только в движении, которое обеспечивают двигатели, закреплённые на крыльях или фюзеляже.

• Реактивные двигатели выбрасывают назад струю продуктов сгорания керосина или другого авиационного топлива, толкая самолёт вперёд.
• Лопасти винтового двигателя как бы ввинчиваются в воздух и тянут самолёт за собой.

Подъемная сила

Подъемная сила возникает, когда набегающий поток воздуха обтекает крыло. Благодаря особой форме сечения крыла, часть потока над крылом имеет большую скорость, чем поток под крылом. Это происходит потому, что верхняя поверхность крыла выпуклая, в отличие от плоской нижней. В итоге воздуху, обтекающему крыло сверху, приходится пройти больший путь, соответственно с большей скоростью. А чем больше скорость потока, тем меньше давление в нём, и наоборот. Чем меньше скорость — тем больше давление.

В 1838 году, когда ещё аэродинамики, как таковой, не существовало, швейцарский физик Даниил Бернулли описал это явление, сформулировав закон, названный по его имени. Бернулли, правда, описывал течение потоков жидкости, но с возникновением и развитием авиации, его открытие оказалось как нельзя более кстати. Давление под крылом превышает давление сверху и выталкивает крыло, а с ним и самолёт, вверх.

Другое слагаемое подъёмной силы — так называемый «угол атаки». Крыло располагается под острым углом к встречному потоку воздуха, благодаря чему давление под крылом выше, чем сверху.

С какой скоростью летают самолёты

Для возникновения подъёмной силы необходима определённая, и довольно высокая, скорость движения. Различают минимальную скорость, она необходима для отрыва от земли, максимальную, и крейсерскую, на которой самолёт летит большую часть маршрута, она составляет около 80% максимальной. Крейсерская скорость современных пассажирских лайнеров 850-950 км в час.

Ещё есть понятие путевой скорости, которая складывается из собственной скорости самолёта и скорости воздушных потоков, которые ему приходится преодолевать. Именно, исходя из неё, рассчитывают продолжительность рейса.

Скорость, необходимая для взлёта зависит от массы самолёта, и для современных пассажирских судов составляет от 180 до 280 км в час. Примерно на такой же скорости производится посадка.

Высота

Высота полёта тоже выбирается не произвольно, а определяется большим количеством факторов, соображениями экономии топлива и безопасности.

У поверхности земли воздух более плотный, соответственно, он оказывает большое сопротивление движению, вызывая повышенный расход топлива. С увеличением высоты воздух становится более разряжённым, и сопротивление уменьшается. Оптимальной высотой для полёта считается высота около 10 000 метров. Расход топлива при этом минимален.

Ещё одним существенным плюсом полётов на больших высотах является отсутствие здесь птиц, столкновения с которыми не раз приводили к катастрофам.

Подниматься выше 12 000-13 000 метров гражданские самолёты не могут, так как слишком сильное разряжение препятствует нормальной работе двигателей.

Управление самолётом

Управление самолётом осуществляется путём увеличения или уменьшения тяги двигателя. При этом изменяется скорость, соответственно подъёмная сила и высота полёта. Для боле тонкого управления процессами изменения высоты и поворотов служат средства механизации крыла и рули, находящиеся на хвостовом оперении.

Взлёт и посадка

Чтобы подъёмная сила стала достаточной, для отрыва самолёта от земли, он должен развить достаточную скорость. Для этого служат взлётно-посадочные полосы. Для тяжёлых пассажирских или транспортных самолётов нужны длинные ВПП, длиной 3-4 километра.

За состоянием полос тщательно следят аэродромные службы, поддерживая их в идеально чистом состоянии, так как инородные предметы, попадая в двигатель, могут привести к аварии, а снег и лёд на полосе представляют большую опасность при взлёте и посадке.

При разбеге самолёта наступает момент, после которого отменить взлёт уже нельзя, так как скорость становится настолько велика, что самолёт уже не сможет остановиться в пределах полосы. Это так и называется — «скорость принятия решения».

Посадка — очень ответственный момент полёта, лётчики постепенно сбрасывают скорость, вследствие чего уменьшается подъёмная сила и самолёт снижается. Перед самой землёй скорость уже такая низкая, что на крыльях выпускаются закрылки, которые несколько увеличивают подъёмную силу и позволяют мягко посадить самолёт.

Таким образом, как бы странно нам это не казалось, самолёты летают, причём в строгом соответствии с законами физики.

Как и почему взлетает самолет?

Взлетающий самолёт способен подняться в воздух только при достижении определенной скорости. Она отличается от максимальной и крейсерской. Существуют модели летательных аппаратов, которые могут набирать разгон всего за несколько секунд.

Если говорить о пассажирских авиалайнерах, то ситуация немного иная. По нескольку самолетов в день взлетает в среднестатистическом небольшом аэропорту. Обычно это разные модели, с разными техническими характеристиками. Речь пойдет о типичных авиалайнерах для перевозки пассажиров и грузов, а не об экспериментальной авиации.

Почему самолет поднимается в воздух — суть принципа

Понятно, что самолету для взлета нужно приобрести скорость. Подъемная сила зависит от следующих основных факторов:

• формы крыльев летательного аппарата;
• мощности двигателя;
• угла атаки крыла;
• скорости набегающего потока;
• плотности воздуха (может меняться от температуры).

Классическое крыло снизу плоское, прямое, а сверху слегка выпуклое и объёмное. Это создает разницу давлений, из-за чего лайнер и поднимается в воздух. Чтобы взлететь, машине необходимо компенсировать силу тяжести за счёт подъемной, противопоставив ее сопротивлению воздуха. Достичь этого можно также благодаря увеличению скорости набегающего потока, т.е. разгону самолета.

Набегающий поток обтекает крыло сверху и снизу. Воздуху приходится преодолевать большее расстояние над крылом, чем под ним. Таким образом молекулы воздуха под крылом располагаются плотнее. Из-за этого образуется разница давлений и появляется подъемная сила. Чем сильнее набегающий поток – тем больше подъемная сила. Крыло расположено к фюзеляжу под углом, что так же облегчает взлет.

Виды взлета

Классификация в зависимости от взлета самолета:

1. Классический набор скорости. Разгон подразумевает движение по взлетной полосе и постепенный набор скорости.
2. С тормозов. Метод чаще всего применяется при недостаточной протяженности взлетной полосы. Самолет стоит на тормозах, пока работают двигатели, и выходит на необходимый режим тяги.
3. Вертикальный взлет. Возможно осуществить только при наличии у судна специальных двигателей. Речь идет не о пассажирских самолетах, а о некоторых моделях военной авиации.
4. С помощью дополнительных средств. Здесь подразумеваются взлетные трамплины и катапульты. Не используются в гражданской авиации. Трамплины и катапульты компенсируют недостаточную протяженность взлетной полосы, так как благодаря ему судно набирает тягу в считанные секунды.

Логично, что в любом аэропорту есть взлетная полоса, при помощи которой самолёт разгоняется и взлетает. Второй метод практикуется реже, а последние два — в гражданской авиации не используют. Вертикальный взлет и разгон при помощи трамплина или катапульты — это то, что актуально исключительно для военной авиации.

Скорость взлета и другие параметры

Максимальная взлетная масса либо максимальный взлетный вес — это масса самолета, при которой он способен взлететь с соблюдением всех правил безопасности. Требования безопасности подразумевают много различных факторов. Например, взлётно-посадочная полоса должна достигать определенной длины. В худшем случае самолет не успеет набрать необходимую скорость, что приведет к аварии.

Важно учесть, что в приземном слое воздуха давление выше из-за так называемого экранного эффекта — резкого увеличения подъемной силы крыльев вблизи поверхности. Соответственно, с удаленностью от земли она начинает падать. Вследствие этого должен быть обеспечен необходимый запас подъемной силы, с учётом ускорения самолета при взлёте.

Взлетная скорость в среднем равна 180–270 км/ час. Конкретная цифра зависит от модели самолёта, его массы, формы и размера крыльев. Влияют и внешние факторы: погодные условия, протяженность и состояние взлётно-посадочной полосы. Наличие осадков создает большее сопротивление воздуха, к тому же они часто сопровождаются сильным ветром. Средняя скорость взлёта для типичного гражданского авиалайнера около 250 км/час.

Скорость взлета типовых самолетов

Типовые пассажирские самолёты, которые взлетают со средней скоростью, бывают разными. Их показатели варьируются, например:

• Airbus A380 – 269 км/ч;
• Ту 154М – 210 км/ч;
• Ил 96 – 250 км/ч;
• Як 40 – 180 км/ч;
• Boeing 747 – 270 км/ч.

Указанная в примере скорость не всегда соответствует показателям на практике. Иногда ее недостаточно, например, в случае выпадения сильных осадков, попутного ветра. А вот в случае встречного ветра и низких температур (чем ниже температура, тем выше плотность воздуха) достаточно меньшей скорости.

Современные сверхманевренные самолёты разгоняются за считанные секунды. Это стало возможным за счет усовершенствованного двигателя и продуманной конструкции корпуса. Но военная техника хоть и обладает таким же принципом действия, работает иначе. У истребителей другой вес, конструкция крыльев, длинна и величина фюзеляжа.

Важно понимать разницу между максимальной и крейсерской скоростью летательных аппаратов. Если с первой все ясно, то определение второй вызывает массу вопросов. Крейсерская скорость — та, что выгодна для судна в полёте при минимальном расходе топлива.

В среднем она составляет около 60–80% от максимальной. Говоря другими словами, в авиации – это скорость горизонтального полёта, при которой самолет совершает рейсы по маршрутам. При взлете разгон меньше, взлетая, аппарат подходит к необходимому для него максимуму. На предельной либо максимальной скорости самолет летит крайне редко.

Как происходит взлет

Разгон самолёта при взлете зависит и от других его характеристик. На работу летательного аппарата влияет наличие:

1. Закрылков и предкрылков. От крыла зависит то, сможет ли судно подняться в воздух. У большинства самолетов крыло одно (хоть и распространено мнение, что их два), проходящее через всю машину. Существуют предкрылки и закрылки, которые отчетливо видны при взлете. Они помогают судну удержаться в воздухе, особенно на этапе взлета.
2. Спойлеры. Так называются элементы, которыми пилот управляет вручную. Они также прикреплены к крылу, и являются своеобразным тормозом. Ими оснащаются не все воздушные судна, а только те, где подъемная сила образуется на неподвижном крыле. Речь идет как раз о крупных самолетах вроде пассажирских либо грузовых. Спойлеры используются для того, чтобы правильно приземлиться, а также для коррекции траектории взлета самолета.
3. Двигатель. Взлет происходит благодаря двигателям. Одни тянут судно за собой, а другие выталкивают вперед. Движение по воздуху возможно даже в случае частичного отказа одного из двигателей либо полной его поломки. Есть примеры, когда самолет смог преодолеть большое расстояние и приземлится только на одном, так как второй полностью вышел из строя.

Завершением взлета считается момент, когда воздушное судно выходит на высоту перехода. Этот момент означает переход от полета по реальной высоте относительно уровня ВПП или уровня моря к полету по условной высоте (эшелону).

В экстренных случаях пилот способен взлетать, увеличивая подъемную силу искусственно. Манёвр сам по себе крайне опасный и чреват потерей управления, поэтому он применяется только в неординарных ситуациях, когда другого выхода просто нет.

Что касается посадки, то она происходит аналогично. Торможение происходит за счет закрылков, из-за чего воздушное судно начинает двигаться медленнее, но с увеличенной подъемной силой и постепенно садится на землю.

Длина разбега при взлете – от 100 метров. Минимальной протяженностью взлетно-посадочной полосы считается 300 метров. Если сделать ее меньше, то велика вероятность аварии. Поэтому в целях безопасности линию разгона делают больше, чем необходимо. В крупных аэропортах она еще длиннее и может достигать нескольких километров.

Какую скорость развивает самолет при взлете? Как правило, от 200 до 800 км/час. Точнее вычислить невозможно, так как показатели меняются ежесекундно, отклоняясь от заданных параметров. Конкретный ответ возможен с учетом модели летательного аппарата, погодных условий в момент начала полёта и некоторых других факторов, описанных выше.

Источники:

https://m.fishki.net/1675845-priotkryvaem-zavesu-kak-vzletajut-samolety.html
https://vpolete.online/samoletyi/kak-i-pochemu-letayut-samoletyi.html
https://samoletos.ru/poleznoe/vzlet-samoleta