Įsivaizduokite sceną.
Sėdite prie iliuminatoriaus, pasiruošę kilti. Lėktuvas pradeda lėtai riedėti kilimo ir tūpimo taku, tada vis greitėja. Per kelias sekundes ši milžiniška, keliasdešimties ar net šimtų tonų sverianti mašina pakyla nuo žemės su stulbinančiu lengvumu.
Tą akimirką keleiviams dažnai kyla klausimas:
Kaip toks sunkus lėktuvas gali skristi?
Juk tai atrodo prieštarauja sveikam protui. Visi žinome, kad sunkus objektas krenta dėl gravitacijos. Akmuo, automobilis ar net sunkvežimis akivaizdžiai nepakyla nuo žemės. Tad kodėl daugiau nei 280 tonų sveriantis „Airbus A350“, „Boeing 777“ ar net daugiau nei 500 tonų kilimo metu galintis sverti „Airbus A380“ sugeba pakilti į orą?
Paslaptis slypi ne „magiškoje“ technologijoje ar neįtikėtinoje variklių galioje. Iš tikrųjų skrydžio principas remiasi gana paprastais fizikos dėsniais, atrastais prieš kelis šimtmečius ir ištobulintais per dešimtmečius aeronautikos tyrimų.
Žavinga tai, kad lėktuvas nekovoja su gravitacija: jis tiesiog išmoksta ją subalansuoti.
Viso skrydžio metu orlaivį veikia kelios jėgos. Pilotai, varikliai, sparnai ir borto sistemos dirba kartu, kad išlaikytų šią pusiausvyrą su įspūdingu tikslumu.
Būtent šis meistriškumas šiandien leidžia milijonams keleivių kasdien saugiai keliauti, kartais net daugiau nei 15 valandų be sustojimo.
Šiame straipsnyje žingsnis po žingsnio išsiaiškinsime, kaip tokia milžiniška mašina gali išlikti ore. Pakalbėsime apie keliamąją jėgą, sparnų vaidmenį, variklius, keturias skrydžio jėgas, taip pat apie daugybę klaidingų įsitikinimų, kurie vis dar gajūs šiandien.
Pamatysite, kad supratus šiuos principus, lėktuvo kilimo stebėjimas niekada nebebus tokia pati patirtis.
Visų pirma, kas neleidžia lėktuvui nukristi?
Stebint lėktuvą danguje, galima beveik pamiršti, kad jam galioja lygiai tie patys fizikos dėsniai, kaip ir visiems kitiems objektams.
Priešingai nei galima pamanyti, gravitacija nedingsta lėktuvui pakilus į orą. Ji veikia nuolatos.
Skirtumas tas, kad jai nuolat priešinasi kita jėga.
Tai suprasti yra pirmas žingsnis suvokiant, kodėl lėktuvas gali skristi.
Gravitacija nuolat traukia lėktuvą žemyn
Nesvarbu, ar kalbame apie mažą turistinį lėktuvą, naikintuvą ar 400 keleivių skraidinantį keleivinį lėktuvą, visi jie patiria lygiai tą pačią Žemės trauką.
Ši jėga vadinama svoriu.
Ji nuolat veikia žemyn ir tiesiogiai priklauso nuo orlaivio masės.
Kuo lėktuvas sunkesnis, tuo ši jėga didesnė.
Pateikime keletą pavyzdžių:
- „Cessna 172“ kilimo metu sveria apie vieną toną.
- „Airbus A320“ gali viršyti 75 tonas.
- „Airbus A350“ priklausomai nuo konfigūracijos artėja prie 280 tonų.
- „Airbus A380“ ilgiausių skrydžių metu gali viršyti 560 tonų.
Iš pirmo žvilgsnio šie skaičiai beveik gniaužia kvapą.
Kaip įsivaizduoti, kad tiek sverianti mašina gali pakilti nuo žemės, kai kelių dešimčių tonų sunkvežimis to visiškai nesugeba?
Atsakymas paprastas: svoris yra tik viena iš jėgų, veikiančių lėktuvą.
Egzistuoja kita jėga, galinti jį subalansuoti.
Kita jėga veikia priešinga kryptimi: keliamoji jėga
Ši jėga turi pavadinimą, kurį tikriausiai jau esate girdėję: keliamoji jėga.
Keliamoji jėga yra jėga, stumianti lėktuvą į viršų.
Ją daugiausia sukuria sparnai, kai lėktuvas pakankamai greitai juda ore.
Tai esminis dalykas.
Priešingai nei plačiai paplitusi nuomonė, ne varikliai tiesiogiai kelia lėktuvą.
Varikliai visų pirma skirti orlaiviui įsibėgėti.
Šis greitis leidžia sparnams sukurti keliamąją jėgą, reikalingą įveikti gravitaciją.
Tai galima palyginti su ranka, iškišta pro automobilio langą.
Mažu greičiu beveik nieko nejaučiame.
Tačiau automobiliui greitai važiuojant, oras vis stipriau spaudžia jūsų ranką. Jei ją šiek tiek pakreipsite, iškart pajusite jėgą, kuri stengiasi ją stumti į viršų.
Lėktuvo sparnai naudoja lygiai tą patį principą, tik neįtikėtinai sudėtingesniu būdu.
Jų forma, vadinama aerodinaminiu profiliu, yra specialiai sukurta išnaudoti oro srautą ir sukurti vertikalią jėgą, galinčią išlaikyti kelis šimtus tonų.
Kai keliamoji jėga tampa didesnė už lėktuvo svorį, jis pakyla.
Kai abi jėgos susibalansuoja, lėktuvas išlaiko savo aukštį.
Jei keliamoji jėga sumažėja, orlaivis pradeda leistis, kol vėl randa naują pusiausvyrą arba nusileidžia.
Iš tikrųjų visas skrydis remiasi šia nuolatine pusiausvyra.
Skrydis yra nuolatinė pusiausvyra tarp kelių jėgų
Dažnai įsivaizduojame, kad lėktuvas išlieka ore dėl fenomenalios galios.
Tikrovė yra daug subtilesnė.
Lėktuvas skrenda, nes jis nuolat yra pusiausvyroje.
Kiekvieną skrydžio sekundę susiduria kelios jėgos.
Svoris traukia orlaivį žemyn.
Keliamoji jėga stumia jį į viršų.
Varikliai stumia jį į priekį.
O oras natūraliai lėtina jo judėjimą.
Šios jėgos nuolat kinta.
Kilimo metu varikliai suteikia maksimalią trauką, kad greitai įsibėgėtų kilimo taku.
Kylant, sparnai sukuria daugiau keliamosios jėgos, kad įgytų aukščio.
Kreiserinio skrydžio metu pilotai ieško geriausio kompromiso tarp greičio, degalų sąnaudų ir našumo.
Tūpimo metu viskas vėl pasikeičia. Išskleidžiami užsparniai, greitis palaipsniui mažėja, keliamoji jėga kontroliuojamai sumažinama, kad lėktuvas galėtų švelniai grįžti ant tako.
Kitaip tariant, lėktuvas niekada nėra tiesiog „padėtas“ ant oro.
Jis juda dinamiškoje pusiausvyroje, kurią nuolat koreguoja pilotai, borto kompiuteriai ir fizikos dėsniai.
Būtent ši nuolatinė pusiausvyros paieška daro skrydį tokį žavų ir patikimą.
Tačiau norint detaliai suprasti, kaip visa tai veikia, dabar turime pasidomėti keturiomis didžiosiomis jėgomis, veikiančiomis lėktuvą. Kartu jos paaiškina, kodėl kelių šimtų tonų mašina gali valandų valandas skristi per vandenynus su stebėtinu lengvumu.
Keturios jėgos, leidžiančios lėktuvui skristi
Jei paprašytumėte piloto ar aeronautikos inžinieriaus vienu sakiniu apibendrinti skrydžio principą, jis tikriausiai atsakytų taip:
Lėktuvas skrenda dėl pusiausvyros tarp keturių jėgų.
Tai visos aerodinamikos pagrindas. Nesvarbu, ar tai mažas aeroklubo lėktuvas, „Airbus A320“, „Boeing 777“ ar net naikintuvas, galintis viršyti garso greitį du kartus: galioja tie patys fizikos dėsniai.
Šios keturios jėgos veikia nuo riedėjimo pradžios iki visiško orlaivio sustojimo po nusileidimo. Jos nuolat kinta priklausomai nuo greičio, aukščio, variklių galios ar sparnų pasvirimo.
Jų vaidmens supratimas jau leidžia paaiškinti didelę skrydžio paslapties dalį.
Svoris: jėga, kuri niekada nedingsta
Pradėkime nuo akivaizdžiausios: svorio.
Svoris yra tiesiog jėga, kuria Žemė traukia lėktuvą į savo centrą.
Priešingai nei manoma, ši jėga praktiškai nesumažėja lėktuvui pakilus į 10 000 ar 12 000 metrų aukštį. Net kreiserinio skrydžio metu gravitacija toliau traukia orlaivį žemyn beveik tokia pačia jėga.
Kitaip tariant, keleivinis lėktuvas „niekada nenustoja būti sunkus“.
Tačiau jo svoris skrydžio metu kinta.
Kodėl?
Nes jis degina degalus.
Pateikime konkretų pavyzdį. Tolimųjų reisų lėktuvas prieš tarpkontinentinį skrydį gali paimti daugiau nei 100 tonų žibalo. Valandoms bėgant, šis kiekis mažėja.
Rezultatas: lėktuvas palaipsniui tampa lengvesnis.
Tai taip pat yra priežastis, kodėl lėktuvui paprastai reikia ilgesnio tako pakilti nei nusileisti. Kilimo metu bakai pilni ir orlaivis yra maksimalaus svorio. Atvykus, kelios dešimtys tonų degalų jau sunaudotos.
Taigi svoris yra nuolatinė jėga, bet ji nėra pastovi.
Keliamoji jėga: tikroji skrydžio žvaigždė
Jei reikėtų įsiminti vieną žodį norint suprasti, kodėl lėktuvas skrenda, tai neabejotinai būtų: keliamoji jėga.
Keliamoji jėga yra jėga, kuri kelia lėktuvą.
Ją beveik išimtinai sukuria sparnai.
Ir čia daugelis žmonių nustemba.
Dažnai įsivaizduojame, kad varikliai „traukia“ lėktuvą į viršų, šiek tiek panašiai kaip raketa.
Iš tikrųjų šia kryptimi jie beveik nieko nedaro.
Net milžiniški „Airbus A350“ ar „Boeing 787“ varikliai iš esmės stumia… į priekį.
Sparnai atlieka visą kėlimo darbą.
Kad sukurtų keliamąją jėgą, jiems reikia vieno dalyko: oro, kuris greitai teka aplink juos.
Kuo greitesnis šis srautas, tuo didesnę jėgą sparnai gali sukurti.
Būtent dėl to lėktuvas ilgai greitėja kilimo taku prieš pakildamas.
Jis siekia ne tik važiuoti greitai.
Jis siekia pasiekti greitį, kuriuo jo sparnai pagaliau galės sukurti pakankamai keliamosios jėgos, kad atsvertų jo svorį.
Nuo tos akimirkos pakilimas tampa įmanomas.
Trauka: esminis variklių vaidmuo
Jei sparnai kelia lėktuvą, kam iš tikrųjų reikalingi varikliai?
Jų misija paprasta:
stumti orlaivį į priekį.
Jie sukuria jėgą, vadinamą trauka.
Ši trauka leidžia lėktuvui įsibėgėti kilimo metu, toliau judėti skrydžio metu ir kompensuoti oro sukeliamą lėtėjimą.
Be traukos greitis palaipsniui mažėtų.
O mažesnis greitis reiškia mažesnę keliamąją jėgą.
O mažesnė keliamoji jėga reiškia leidimąsi.
Dėl šios priežasties lėktuvas negali neribotą laiką išlaikyti aukščio, jei jo varikliai nebetiekia pakankamai energijos.
Tačiau atkreipkite dėmesį į svarbų niuansą.
Net jei varikliai visiškai sustotų, lėktuvas nenukrenta kaip akmuo.
Jis toliau skrenda… sklendžia.
Tai lygiai toks pat principas kaip sklandytuvo.
Sparnai toliau kuria keliamąją jėgą, kol lėktuvas išlaiko tam tikrą greitį.
Pilotai tada naudoja turimą aukštį, kad įveiktų kelias dešimtis ar net kelis šimtus kilometrų, priklausomai nuo aplinkybių.
Tai tema, kurią šiek tiek plačiau išplėtosime vėliau šiame straipsnyje.
Pasipriešinimas: nematomas stabdys
Ketvirtoji jėga tikriausiai yra mažiausiai žinoma plačiajai visuomenei.
Tai pasipriešinimas.
Kiekvieną kartą, kai objektas juda ore, oras priešinasi.
Jūs tikrai tai pajutote iškišę ranką pro automobilio langą arba važiuodami dviračiu prieš vėją.
Kuo didesnis greitis, tuo didesnis šis pasipriešinimas.
Lėktuvui ši jėga nuolat veikia atgal.
Ji nuolat stengiasi lėtinti orlaivį.
Todėl inžinieriai skiria milžinišką dėmesį šio pasipriešinimo mažinimui.
Būtent dėl to lėktuvai turi tokias aptakias formas.
Nosis suapvalinta.
Kabina puikiai integruota į fiuzeliažą.
Sparnai kruopščiai profiliuoti.
Net varikliai suprojektuoti taip, kad kuo mažiau trikdytų oro srautą.
Šiuolaikiniuose lėktuvuose taip pat randame vingletus – tas mažas plokšteles sparnų galuose.
Priešingai nei dažnai manoma, jos nėra skirtos visų pirma keliamajai jėgai didinti.
Jų vaidmuo – visų pirma sumažinti tam tikrus oro sūkurius, kurie didina pasipriešinimą.
Rezultatas: mažesnis pasipriešinimas, mažesnės degalų sąnaudos ir didesnis skrydžio nuotolis.
Vos keli procentai naudos gali reikšti šimtus tūkstančių litrų sutaupytų degalų kiekvienais metais visam lėktuvų parkui.
Pusiausvyra, kuri kinta viso skrydžio metu
Viena įdomiausių idėjų yra ta, kad šios keturios jėgos niekada nelieka visiškai pastovios.
Kilimo metu trauka yra labai didelė, kad būtų galima greitai įsibėgėti.
Kylant, sparnai sukuria daugiau keliamosios jėgos.
Kreiserinio skrydžio metu viskas tampa daug stabiliau.
Varikliai veikia daug mažesne galia nei kilimo metu, tik tiek, kiek reikia norimam greičiui išlaikyti.
Tada, leidžiantis, pilotai palaipsniui mažina trauką.
Lėktuvas lėtai praranda aukštį, išlaikydamas pakankamą greitį, kad sparnai toliau kurtų reikiamą keliamąją jėgą.
Nė vienu momentu pilotas „neišjungia variklių, kad nukristų“. Viskas numatyta, apskaičiuota ir tiksliai sureguliuota.
Tai galima palyginti su dviratininku, besileidžiančiu nuo lengvos nuokalnės.
Jis toliau juda nebūtinai mindamas pedalus, dėl savo inercijos, kartu kontroliuodamas trajektoriją.
Lėktuvas veikia panašiai, tik su daug didesniais greičiais ir daug sudėtingesniais skaičiavimais.
Kaip sparnai sukuria keliamąją jėgą?
Kai žiūrime į lėktuvą nuo žemės, daugiausia dėmesio skiriame jo varikliams ar milžiniškam fiuzeliažui. Tačiau tikrosios skrydžio herojės yra sparnai.
Be jų net patys galingiausi pasaulio varikliai nesugebėtų išlaikyti lėktuvo ore.
Bet kaip paprastas sparnas gali pakelti kelis šimtus tonų?
Ilgą laiką paaiškinimą apibendrindavome vienu sakiniu: „Oras virš sparno teka greičiau, o tai sukuria žemo slėgio zoną, kuri siurbia lėktuvą į viršų.“
Šiame paaiškinime yra tiesos, bet jis labai nepilnas.
Iš tikrųjų keliamoji jėga yra kelių fizinių reiškinių, vykstančių vienu metu, rezultatas.
Ypatinga sparno profilio forma
Jei stebėsite sparną iš priekio, pastebėsite, kad jis nėra plokščias.
Jo forma kruopščiai ištirta.
Viršutinė dalis paprastai yra labiau išgaubta, o apatinė – santykinai plokštesnė. Ši forma turi pavadinimą: aerodinaminis profilis.
Šis profilis nėra atsitiktinis.
Tūkstančiai valandų bandymų vėjo tuneliuose ir skaitmeninių simuliacijų leido inžinieriams sukurti sparnus, galinčius sukurti maksimalią keliamąją jėgą, kartu ribojant degalų sąnaudas.
Beje, profiliai labai pasikeitė nuo pirmųjų brolių Wright lėktuvų laikų.
Šiandien kiekvienas modelis turi savo charakteristikas.
„Airbus A350“ sparnas labai skiriasi nuo akrobatinio lėktuvo, „Rafale“ ar mažos „Cessna“ sparno. Tačiau jie visi siekia to paties tikslo: kuo efektyviau išnaudoti oro srautą.
Kodėl oras teka skirtingai aplink sparną
Lėktuvui judant į priekį, sparnai „pjauna“ orą.
Srautas tada padalijamas į dvi dalis.
Viena dalis teka virš sparno.
Kita teka po juo.
Dėl išgaubtos viršutinės dalies formos oras virš sparno pagreitinamas. Apačioje srautas paprastai išlieka šiek tiek lėtesnis.
Šis greičio skirtumas taip pat sukelia slėgio skirtumą.
Slėgis viršuje mažesnis.
Apačioje jis didesnis.
Šis slėgio skirtumas tiesiogiai prisideda prie keliamosios jėgos kūrimo.
Kitaip tariant, sparnas gauna į viršų nukreiptą atstojamąją jėgą.
Bet tai dar ne visa istorija.
Bernoulli ar Newton: kas teisus?
Dešimtmečius aeronautikos entuziastai dažnai priešindavo du paaiškinimus.
Iš vienos pusės – XVIII a. šveicarų fiziko Danielio Bernoulli principas.
Pagal jo principą, skysčiui (ar dujoms) tekant greičiau, jo slėgis mažėja.
Šis slėgio kritimas prisideda prie kylančios jėgos kūrimo.
Iš kitos pusės – Isaaco Newtono dėsniai.
Jie primena, kad kiekvienam veiksmui atitinka lygus ir priešingas atoveiksmis.
O sparnas nukreipia milžinišką kiekį oro žemyn.
Atoveiksmio būdu oras veikia sparną jėga į viršų.
Tai kuris iš šių dviejų paaiškinimų teisingas?
Atsakymas paprastas:
Abu.
Aeronautikos inžinieriai nebe priešina Bernoulli ir Newtono.
Jie tiesiog aprašo du skirtingus būdus stebėti tą patį reiškinį.
Oro srautas aplink sparną sukuria ir slėgio skirtumą, ir oro nukreipimą žemyn.
Šie du reiškiniai yra glaudžiai susiję ir kartu prisideda prie keliamosios jėgos kūrimo.
Kas iš tikrųjų vyksta aplink sparną
Kad geriau suprastume, įsivaizduokime, kad sparnas palieka už savęs savotišką nematomą „pėdsaką“.
Lėktuvui judant į priekį, sparnai nuolat nukreipia milžinišką oro masę žemyn.
Jei galėtumėte vizualizuoti šį srautą, pamatytumėte žemyn nukreiptą oro srovę tiesiai už orlaivio.
O tokio oro kiekio pajudinimui reikia energijos.
Ši energija gaunama iš variklių, kurie leidžia lėktuvui išlaikyti greitį.
Visuma veikia kaip grandinė:
- varikliai stumia lėktuvą į priekį;
- sparnai susiduria su greitu oro srautu;
- jie nukreipia dalį šio oro žemyn;
- atoveiksmio būdu atsiranda jėga į viršų: tai keliamoji jėga.
Kuo lėktuvas sunkesnis, tuo didesnį oro kiekį jis turi nukreipti.
Štai kodėl dideli lėktuvai turi milžiniškus sparnus.
Paimkime „Airbus A380“.
Jo sparnų mojis viršija 79 metrus, tai beveik futbolo aikštės plotis.
Šis milžiniškas paviršius leidžia sukurti pakankamai keliamosios jėgos, kad pakeltų daugiau nei 500 tonų tolimųjų reisų metu.
Greitis vaidina esminį vaidmenį
Sparnas, kad ir koks gerai suprojektuotas būtų, nesukuria beveik jokios keliamosios jėgos, jei oras aplink jį neteka pakankamai greitai.
Štai kodėl lėktuvas turi įsibėgėti kilimo taku prieš pakildamas.
Riedėjimo pradžioje sparnai beveik nesukuria jokios jėgos.
Tada, greičiui didėjant, keliamoji jėga taip pat didėja.
Ateina tikslus momentas, kai ši keliamoji jėga tampa pakankama orlaivio svoriui atsverti.
Pilotai tada pasiekia tai, kas vadinama rotacijos greičiu, dažnai žymimu Vr.
Tą akimirką jie švelniai patraukia vairą ar mini vairą, kad pakeltų lėktuvo nosį.
Po kelių sekundžių ratai palieka taką.
Tai nėra „šuolis“.
Kilimas yra tiesiog pusiausvyros, kuri palaipsniui krypsta keliamosios jėgos naudai, rezultatas.
Pasvirimo kampas: lygiai toks pat svarbus parametras
Greitis nėra vienintelis elementas, įtakojantis keliamąją jėgą.
Sparno orientacija santykinio vėjo atžvilgiu taip pat vaidina didelį vaidmenį.
Šis kampas vadinamas pasvirimo kampu.
Vėl įsivaizduokite savo ranką pro automobilio langą.
Jei delnas lieka visiškai horizontalus, jaučiate mažai jėgos į viršų.
Tačiau jei šiek tiek pakelsite ranką, iškart pajusite daug stipresnį stūmimą.
Sparnas veikia lygiai taip pat.
Nedidelis pasvirimo kampo padidinimas leidžia stipriai padidinti keliamąją jėgą.
Tai pilotai ir daro kilimo metu, palaipsniui keldami lėktuvo nosį.
Bet būkite atsargūs.
Egzistuoja riba.
Jei pasvirimo kampas tampa per didelis, oras nebegali tinkamai sekti sparno formos.
Srautas atsiskiria.
Keliamoji jėga staiga krenta.
Tai vadinama smukimu.
Priešingai nei manoma, smukimas nereiškia, kad variklis sustoja.
Tai visų pirma aerodinaminis reiškinys, susijęs su per dideliu pasvirimo kampu.
Šiuolaikiniai lėktuvai turi daugybę sistemų, leidžiančių išvengti šios situacijos.
Pilotai taip pat apmokyti atpažinti smukimą ir saugiai jį suvaldyti.
Užsparniai: vertingi sąjungininkai kilimo ir tūpimo metu
Jei atidžiai stebėsite sparną prieš kilimą, pastebėsite, kad jis nebeatrodo visai taip, kaip matote kreiserinio skrydžio metu.
Sparno gale išskleisti judantys elementai.
Tai užsparniai.
Jų vaidmuo – laikinai padidinti sparno paviršių ir išlinkimą.
Rezultatas: sparnas sukuria daugiau keliamosios jėgos esant mažam greičiui.
Dėka užsparnių lėktuvas gali pakilti anksčiau ir nusileisti lėčiau, o tai žymiai pagerina saugumą.
Už tai užsparniai taip pat padidina pasipriešinimą.
Štai kodėl jie palaipsniui įtraukiami, kai lėktuvas po kilimo įgauna pakankamą greitį.
Tūpimo metu jie vėl išskleidžiami, kad būtų galima stabiliai artėti mažesniu greičiu.
Taigi sparnai nėra tiesiog fiksuoti paviršiai. Tai tikri inžinerijos šedevrai, gebantys keisti savo geometriją priklausomai nuo skirtingų skrydžio fazių.
Tačiau nepaisant visų šių technologijų, dažnai kyla klausimas: kaip kelių šimtų tonų sveriantis lėktuvas vis dėlto sugeba pakilti? Būtent tai ir pamatysime kitoje dalyje.
Kodėl lėktuvo svoris netrukdo pakilti?
Jei paklaustumėte žmogaus, kas jį labiausiai stebina skrendant lėktuvu, didelė tikimybė, kad jis papasakos apie kilimą.
Ir tai lengva suprasti.
Vos per kelias dešimtis sekundžių daugiau nei 70 metrų ilgio mašina, pakrauta šimtais keleivių, jų bagažu, keliomis tonomis krovinių ir dešimtimis tūkstančių litrų degalų, pakyla nuo žemės su stebėtinu lengvumu.
Vis dėlto niekas nepalikta atsitiktinumui.
Kilimas tikriausiai yra viena geriausiai paruoštų viso skrydžio fazių.
Ir priešingai nei galima pamanyti, ne lėktuvo svoris vienas lemia jo gebėjimą skristi.
Svarbu ne svoris, o santykis tarp svorio ir keliamosios jėgos
Lengva galvoti, kad labai sunkus lėktuvas būtinai turės daugiau vargo kildamas.
Iš tikrųjų svarbu ne tik jo svoris.
Svarbu tai, kiek keliamosios jėgos jo sparnai sugeba sukurti.
Įsivaizduokite du žmones, bandančius pakelti dėžę.
Jei dėžė sveria 20 kg, jie tai padarys be vargo.
Jei ji sveria 100 kg, jie tikriausiai nesugebės.
Tačiau jei ateis padėti dar keturi žmonės, dėžę pagaliau bus galima pakelti.
Lėktuvui principas panašus.
Svoris lieka tas pats.
Tačiau sparnai gali sukurti daugiau ar mažiau keliamosios jėgos priklausomai nuo kelių parametrų:
- greičio;
- sparnų paviršiaus;
- jų aerodinamikos profilio;
- pasvirimo kampo;
- oro tankio.
Kilimas įvyksta tiesiog tada, kai keliamoji jėga tampa pakankama subalansuoti, o tada šiek tiek viršyti orlaivio svorį.
Taigi nėra jokios „magiškos jėgos“, kuri panaikintų gravitaciją.
Tiesiog egzistuoja pusiausvyra, kuri palaipsniui kinta.
Kuo lėktuvas greičiau juda, tuo labiau didėja keliamoji jėga
Būtent dėl šios priežasties lėktuvai įsibėgėja kelis šimtus ar net kelis tūkstančius metrų prieš pakildami nuo žemės.
Kilimo bėgėjimo pradžioje sparnai sukuria labai mažai keliamosios jėgos.
Lėktuvas vis dar per lėtas.
Tada, greičiui didėjant, oras vis greičiau teka aplink sparnus.
Keliamoji jėga tada labai stipriai didėja.
Tiksliai apskaičiuotu momentu prieš kiekvieną skrydį pilotai pasiekia rotacijos greitį.
Jie švelniai kelia orlaivio nosį.
Pasvirimo kampas šiek tiek didėja.
Sparnai tada sukuria pakankamai keliamosios jėgos, kad ratai natūraliai paliktų taką.
Įdomu tai, kad kilimas niekada nėra staigus.
Net jei iš kabinos gali susidaryti įspūdis, kad lėktuvas „šoka“ į orą, iš tikrųjų tai labai laipsniškas perėjimas.
Pilotai siekia švelnaus kilimo, kad išsaugotų aerodinamines charakteristikas ir keleivių komfortą.
Kiekvienas kilimas apskaičiuojamas tiksliai
Priešingai nei automobilis, lėktuvas negali improvizuoti savo kilimo.
Prieš kiekvieną skrydį pilotai atlieka seriją labai tikslių skaičiavimų.
Jie ypač atsižvelgia į:
- tikrąjį lėktuvo svorį;
- keleivių skaičių;
- paimtus degalus;
- krovinius;
- tako ilgį;
- lauko temperatūrą;
- oro uosto aukštį;
- vėją.
Visi šie elementai įtakoja našumą.
Pavyzdžiui, lėktuvui, kylančiam vasaros viduryje, esant dideliam karščiui, reikės ilgesnio tako.
Kodėl?
Nes karštas oras yra mažiau tankus.
O mažiau tankus oras sukuria mažiau keliamosios jėgos.
Varikliai taip pat šiek tiek mažiau našūs tokiomis sąlygomis.
Priešingai, šalta diena paprastai palankiai veikia kilimo našumą.
Todėl pilotai prieš kiekvieną išvykimą apskaičiuoja kelis etaloninius greičius.
Tarp žinomiausių:
- V1, sprendimo greitis. Viršijus šį greitį, kilimas paprastai turi būti tęsiamas, net ir sugedus varikliui.
- Vr, rotacijos greitis, kuriuo pilotas pradeda kelti lėktuvo nosį.
- V2, saugus kilimo greitis, kuris garantuoja pakankamą našumą net ypatingose situacijose, pavyzdžiui, sugedus varikliui po kilimo.
Šie greičiai kinta praktiškai kiekvieno skrydžio metu.
Jie tiesiogiai priklauso nuo dienos sąlygų.
Kodėl „Airbus A380“ gali pakilti su daugiau nei 500 tonų?
Tai tikriausiai pavyzdys, kuris labiausiai intriguoja.
Kaip lėktuvas, galintis viršyti 560 tonų kilimo metu, gali pakilti nuo žemės?
Atsakymas slypi jo konstrukcijoje.
„Airbus A380“ turi:
- milžinišką sparnų paviršių;
- keturis itin galingus variklius;
- labai našius mechanizacijos įtaisus (užsparnius ir priekinius sparnų mechanizacijos įtaisus);
- važiuoklę, galinčią paskirstyti savo svorį ant tako.
Kilimo metu užsparniai stipriai padidina keliamąją jėgą.
Varikliai palaipsniui įsibėgėja iki numatyto greičio.
Pasiekus šį greitį, sparnai sukuria pakankamai keliamosios jėgos visam lėktuvui pakelti.
560 tonų skaičius atrodo kolosalus.
Tačiau fizika išlieka lygiai tokia pati, kaip ir mažam turistiniam lėktuvui.
Keičiasi tik matmenys.
Tai galima palyginti su laivu.
Milžiniškas kelių šimtų metrų laineris taip pat plūduriuoja dėl fizikos dėsnių.
Jis daug sunkesnis už mažą valtį.
Tačiau jo konstrukcija leidžia jam išlikti paviršiuje.
Aeronautikoje sparnai atlieka panašų vaidmenį: jie suprojektuoti taip, kad sukurtų keliamąją jėgą, atitinkančią orlaivio masę.
Lėktuvai retai kyla maksimaliu svoriu
Kita klaidinga nuomonė: dažnai įsivaizduojame, kad visi lėktuvai sistemingai kyla „pilnai pakrauti“.
Iš tikrųjų tai retai būna tiesa.
Maksimalus leistinas svoris priklauso nuo daugelio veiksnių.
Trumpame skrydyje nereikia paimti tiek degalų, kiek transatlantinei kelionei.
Todėl lėktuvas bus lengvesnis.
Jis galės lengviau pakilti ir mažiau suvartoti.
Priešingai, tolimųjų reisų lėktuvas, skrendantis iš Paryžiaus į Singapūrą ar Sidnėjų, paims milžinišką kiekį degalų.
Svoris kilimo metu tada bus daug didesnis.
Kai kuriuose aukštai esančiuose oro uostuose arba turinčiuose trumpesnius takus, oro bendrovės kartais net turi riboti keleivių skaičių arba krovinių kiekį, kad laikytųsi kilimo našumo reikalavimų.
Tikslas visada išlieka tas pats: išlaikyti didelę saugumo atsargą.
Kam iš tikrųjų reikalingi varikliai?
Varikliai tikriausiai yra įspūdingiausi keleivinio lėktuvo elementai.
Jų dydis, galia ir triukšmas, kurį jie sukelia kilimo metu, lengvai sukuria įspūdį, kad būtent jie „neša“ lėktuvą ore.
Tai labai paplitusi idėja.
Tačiau jei paklaustumėte piloto, kas iš tikrųjų verčia lėktuvą skristi, jis nedvejodamas atsakytų:
„Sparnai.“
Varikliai atlieka kitą misiją, lygiai taip pat būtiną.
Varikliai tiesiogiai nekelia lėktuvo
Tai neabejotinai labiausiai paplitusi klaidinga nuomonė aeronautikoje.
Dažnai įsivaizduojame variklius stumiant lėktuvą į viršų, kaip raketą.
Iš tikrųjų tai visai ne jų vaidmuo.
Klasikiniame keleiviniame lėktuve varikliai sukuria jėgą, beveik visiškai nukreiptą… į priekį.
Ši jėga vadinama trauka.
Judėdamas į priekį, lėktuvas sukuria vis greitesnį oro srautą aplink savo sparnus.
Ir būtent šis srautas leidžia sparnams sukurti keliamąją jėgą.
Kitaip tariant, varikliai tiesiogiai nekelia lėktuvo.
Jie tiesiog suteikia sparnams sąlygas, reikalingas jų darbui atlikti.
Tai šiek tiek panašu į dviratininką.
Jo kojos tiesiogiai nelaiko jo pusiausvyroje.
Jos leidžia jam judėti į priekį. Ir būtent šis greitis leidžia jam išlikti stabiliam.
Lėktuvui principas stebėtinai panašus.
Varikliai leidžia pasiekti reikiamą greitį
Kilimo metu pilotai naudoja labai didelę galią.
Milžiniški turboreaktyviniai varikliai palaipsniui įsibėgėja kilimo taku.
Šios fazės metu vienu metu vyksta keli reiškiniai.
Greitis didėja.
Oro srautas aplink sparnus tampa vis greitesnis.
Keliamoji jėga didėja.
Tada ateina momentas, kai ši keliamoji jėga yra pakankama subalansuoti lėktuvo svorį.
Pilotai tada atlieka rotaciją.
Po kelių sekundžių ratai palieka žemę.
Kylant, varikliai natūraliai toliau teikia trauką.
Tačiau priešingai nei daugelis įsivaizduoja, jie nelieka veikti pilna galia viso skrydžio metu.
Kreiserinio skrydžio metu varikliai dirba daug mažiau
Po kilimo pilotai palaipsniui mažina galią.
Kodėl?
Nes lėktuvo išlaikymas ore galiausiai reikalauja daug mažiau energijos nei jo pakėlimas.
Aukštyje oras mažiau tankus.
Pasipriešinimas mažėja.
Lėktuvas taip pat tapo lengvesnis, nes jau sunaudojo dalį savo degalų.
Varikliai tada veikia daug ekonomiškesniu režimu.
Tikslas nebėra įsibėgėti.
Tiesiog reikia išlaikyti stabilų greitį ir kompensuoti oro pasipriešinimą.
Tai viena iš priežasčių, kodėl oro bendrovės nuolat siekia optimizuoti savo sąnaudas.
Keli procentai sutaupytų degalų reiškia milijonus eurų visam lėktuvų parkui.
Ar lėktuvas gali skristi be variklio?
Šis klausimas dažnai nustebina.
Ir vis dėlto atsakymas yra taip.
Su sąlyga, kad kalbame apie lėktuvą, o ne sraigtasparnį.
Tai atrodo prieštarauja intuicijai.
Kaip lėktuvas galėtų toliau skristi be variklio?
Atsakymas paprastas.
Varikliai daugiausia skirti greičiui sukurti.
Bet kai lėktuvas jau turi šį greitį ir tam tikrą aukštį, jo sparnai natūraliai toliau kuria keliamąją jėgą.
Orlaivis tada virsta milžinišku sklandytuvu.
Žinoma, jis palaipsniui praranda aukštį.
Bet jis tikrai nekrenta vertikaliai.
Pilotai laikosi to, kas vadinama aerodinamine kokybe, t.y. santykio tarp horizontaliai įveikto atstumo ir prarasto aukščio.
Šiuolaikiniam keleiviniam lėktuvui ši kokybė dažnai yra tarp 15 ir 20.
Konkrečiai tai reiškia, kad iš 10 000 metrų aukščio lėktuvas gali įveikti apie 150–200 kilometrų be jokios variklio traukos, priklausomai nuo modelio ir oro sąlygų.
Tai palieka pakankamai laiko pilotams ieškoti tinkamo oro uosto.
Aviation istorijoje yra keletas garsių skrydžių be variklio pavyzdžių.
Vienas žinomiausių – „Gimli Glider“, „Air Canada“ „Boeing 767“, kuris 1983 metais sėkmingai nusileido po degalų bado dėl skaičiavimo klaidos.
Visai neseniai, 2009 metais, garsusis „Stebuklas virš Hadsono“ parodė, kad „Airbus A320“, praradęs abu variklius po susidūrimo su paukščiais, gali sklendėti pakankamai ilgai, kad atliktų kontroliuojamą nusileidimą ant Hadsono upės Niujorke.
Šie įvykiai išlieka itin reti, bet jie puikiai iliustruoja esminę idėją:
Lėktuvas skrenda dėka savo sparnų. Varikliai tiesiog leidžia jam toliau judėti.
Kodėl lėktuvai turi kelis variklius?
Kitas klausimas dažnai kartojasi.
Kodėl dideli lėktuvai turi du, kartais keturis variklius?
Pirmoji priežastis, žinoma, yra saugumas.
Šiuolaikiniai varikliai yra itin patikimi.
Sunkūs gedimai tapo išimtiniais atvejais.
Tačiau aeronautika remiasi fundamentaliu principu: dubliavimu.
Kitaip tariant, numatyti sprendimą net tada, kai įranga sugenda.
Keleiviniai lėktuvai sertifikuoti tęsti skrydį su neveikiančiu varikliu.
Procedūros, našumas ir įgulų treniruotės suprojektuoti atsižvelgiant į šią galimybę.
Šiuolaikiniai dviejų variklių orlaiviai, tokie kaip „Airbus A350“ ar „Boeing 787“, kasdien atlieka daugiau nei penkiolikos valandų skrydžius virš vandenynų dėka ETOPS sertifikatų, kurie garantuoja jų gebėjimą tęsti skrydį saugiai net praradus variklį.
Idėja, kad variklio gedimas iškart sukeltų lėktuvo kritimą, todėl iš esmės priklauso praeičiai.
Nuolat tobulėjanti technologija
Šiandieniniai varikliai nebeturi daug bendro su pirmaisiais reaktyviniais varikliais.
Jie yra:
- galingesni;
- daug tylesni;
- gerokai mažiau „ėdrūs“ degalams;
- patikimesni;
- mažiau teršiantys.
Gamintojai, tokie kaip „Rolls-Royce“, „GE Aerospace“ ar „Pratt & Whitney“, kasmet investuoja milijardus eurų, kad dar labiau pagerintų jų našumą.
Kai kurios inovacijos susijusios su medžiagomis.
Kitos susijusios su ventiliatorių aerodinamika, darbinėmis temperatūromis ar ateities tvarių degalų naudojimu ir naujomis varomųjų jėgų architektūromis.
Tačiau nepaisant visų šių pokyčių, jų vaidmuo išlieka lygiai toks pat, kaip prieš kelis dešimtmečius:
suteikti trauką, kuri leidžia sparnams toliau skraidinti lėktuvą.
Kodėl lėktuvas nesmunka pakilęs į orą?
Dabar, kai išsiaiškinome, kaip sparnai sukuria keliamąją jėgą ir koks yra esminis variklių vaidmuo, verta užduoti kitą klausimą.
Jei lėktuvas skrenda dėl tokios tikslios pusiausvyros, kodėl jis nuolat nesmunka?
Atsakymas remiasi greičiu, pasvirimo kampu… bet taip pat nuolatiniu pilotų ir borto sistemų darbu, kurie stebi šiuos parametrus kiekvieną skrydžio sekundę.
Žodis „smukimas“ dažnai gąsdina.
Kolektyvinėje vaizduotėje jis kartais siejamas su variklio gedimu ar staigiu lėktuvo kritimu. Tačiau aeronautikoje smukimas visų pirma yra aerodinaminis reiškinys.
Ir svarbiausia, tai nereiškia, kad lėktuvas būtinai suduš.
Beje, pilotai mokosi savanoriškai sukelti smukimą per savo mokymus, kad žinotų, kaip jį atpažinti ir greitai suvaldyti.
Supratimas, kas iš tikrųjų yra smukimas, taip pat leidžia geriau suprasti, kodėl šiuolaikiniai lėktuvai išlieka itin saugūs.
Smukimas nesusijęs su varikliais
Tai tikriausiai labiausiai paplitusi klaidinga nuomonė.
Daugelis žmonių mano, kad lėktuvas smunka, kai praranda variklius.
Iš tikrųjų taip nėra.
Lėktuvas gali puikiai turėti du visiškai veikiančius variklius ir vis tiek smukti.
Priešingai, jis gali prarasti variklį, ar net abu itin retais atvejais, niekada nesmukdamas.
Skirtumas esminis.
Smukimas priklauso tik nuo to, kaip oras teka aplink sparnus.
Kol šis srautas išlieka tinkamai „prilipęs“ prie sparno profilio, jis kuria keliamąją jėgą.
Jei šis srautas atsiskiria, keliamoji jėga stipriai krenta.
Sparnas tada yra smukimo būsenoje.
Viskas priklauso nuo pasvirimo kampo
Pagrindinis smukimo kaltininkas yra pasvirimo kampas.
Kaip matėme anksčiau, pasvirimo kampas atitinka kampą tarp sparno ir santykinio vėjo.
Nedidelis šio kampo padidinimas leidžia sukurti daugiau keliamosios jėgos.
Būtent tai vyksta kilimo metu.
Tačiau šis padidinimas turi ribą.
Viršijus tam tikrą vertę, paprastai apie 15–18 laipsnių priklausomai nuo sparno tipo, oras nebegali tinkamai sekti jo išlinkimo.
Tada už sparno susidaro daugybė turbulencijų.
Srautas atsiskiria.
Keliamoji jėga sugriūva.
Tai smukimas.
Svarbu pažymėti, kad šis reiškinys gali įvykti esant skirtingiems greičiams.
Kartais girdime sakant, kad lėktuvas smunka, nes skrenda per lėtai.
Tai dažnai tiesa praktikoje, nes mažesnis greitis verčia pilotą labiau didinti pasvirimo kampą, kad išlaikytų aukštį.
Bet ne greitis tiesiogiai sukelia smukimą.
Tai būtent per didelis pasvirimo kampas.
Kaip atrodo smukimas?
Priešingai nei kai kuriose kino scenose, smukimas paprastai nepasireiškia staigiu kritimu į žemę.
Pirmieji požymiai yra daug laipsniškesni.
Vairai tampa mažiau efektyvūs.
Gali atsirasti vibracijos.
Šiuolaikiniuose lėktuvuose pasigirsta garsinis signalas.
Vairas taip pat gali vibruoti dėl sistemos, vadinamos „stick shaker“, skirtos nedelsiant įspėti pilotus, kad jie artėja prie ribos.
Jei nieko nedaroma, lėktuvo nosis natūraliai nusileidžia.
Šis judesys gali atrodyti įspūdingai, bet iš tikrųjų jis naudingas.
Nuleisdamas nosį, lėktuvas atgauna greitį.
Oro srautas vėl tampa normalus.
Sparnai atgauna savo keliamąją jėgą.
Smukimas baigėsi.
Beje, tai procedūra, mokoma visiems pilotams:
sumažinti pasvirimo kampą prieš bet kokį kitą veiksmą.
Ši reakcija leidžia greitai atstatyti normalų skrydį.
Pilotai apmokyti šiai situacijai
Mokymų metu mokiniai pilotai atlieka kelis smukimo pratimus.
Tikslas akivaizdžiai nėra juos įstumti į bėdą.
Reikia išmokyti juos atpažinti pirmuosius įspėjamuosius ženklus.
Jie taip atranda būdingus pojūčius:
- vairų efektyvumo sumažėjimą;
- smukimo signalą;
- vibracijas;
- ypatingą lėktuvo elgesį.
Tada jie kartoja suvaldymo procedūrą, kol ji tampa instinktyvi.
Šios treniruotės tęsiasi visą jų karjerą.
Keleivinių lėktuvų pilotai reguliariai atlieka sesijas treniruokliuose, atkurdami visų rūšių neįprastas situacijas, įskaitant smukimus.
Šie treniruokliai tokie tikroviški, kad ištikimai atkartoja kiekvieno lėktuvo modelio reakcijas.
Šiuolaikiniai lėktuvai turi daugybę apsaugų
Šiandien technologija suteikia papildomą saugumo sluoksnį.
Pavyzdžiui, šiuolaikiniuose „Airbus“ lėktuvuose skrydžio kompiuteriai nuolat stebi greitį, pasvirimo kampą, aukštį ir daugybę kitų parametrų.
Tam tikrais pilotavimo režimais tampa net neįmanoma viršyti tam tikrų aerodinaminių ribų, išskyrus labai ypatingas aplinkybes.
Taip lėktuvas padeda pilotams išlikti saugiame skrydžio diapazone.
„Boeing“ turi šiek tiek kitokią filosofiją, palikdami daugiau tiesioginio autoriteto pilotams, tačiau jie taip pat turi daugybę įspėjimo ir pagalbos sistemų.
Bet kokiu atveju įgulos turi kelis apsaugos lygius, kol gali įvykti tikras smukimas.
Kodėl smukimai tapo tokie reti?
Su smukimu susiję nelaimingi atsitikimai vis dar egzistuoja, bet šiandien jie itin reti komercinėje aviacijoje.
Šis pagerėjimas yra kelių dešimtmečių pažangos rezultatas.
Lėktuvai geriau suprojektuoti.
Įspėjimo sistemos našesnės.
Treniruokliai leidžia daug gilesnes treniruotes.
Procedūros reguliariai atnaujinamos po kiekvienos patirties.
Galiausiai, įgulos gauna nuolatinį mokymą visą savo karjerą.
Visi šie elementai paaiškina, kodėl smukimas tapo puikiai žinoma, ištirta ir numatyta situacija.
Keleiviams tai reiškia, kad labai mažai tikėtina, jog susidursite su tikru smukimu komercinio skrydžio metu.
Skrydis yra nuolatinė pusiausvyros paieška
Jei pažvelgsime šiek tiek plačiau, suprasime, kad viskas, ką paaiškinome nuo šio straipsnio pradžios, remiasi viena idėja.
Lėktuvas skrenda, nes nuolat išlaiko pusiausvyrą.
Greitis turi būti pakankamas.
Pasvirimo kampas turi išlikti tinkamose ribose.
Trauka turi kompensuoti pasipriešinimą.
Keliamoji jėga turi subalansuoti svorį.
Pilotai nuolat stebi šiuos parametrus, padedami itin sudėtingų kompiuterių.
Rezultatas – nepaprastai patikima sistema, galinti kasmet pervežti kelis milijardus keleivių visame pasaulyje.
Tačiau vienas klausimas toliau intriguoja daugybę žmonių.
Jei lėktuvas skrenda dėka savo sparnų, kaip jis gali toliau skristi praradęs variklį… ar net abu?
Atsakymas dažnai stebina ir dar kartą parodo, kokie žavūs yra aerodinamikos dėsniai.
Kodėl lėktuvai gali toliau skristi su sugedusiu varikliu?
Tai tikriausiai viena iš situacijų, labiausiai neraminančių keleivius.
Kai išgirstame apie variklio gedimą žiniasklaidoje arba matome įspūdingą sceną filme, iškart kyla ta pati mintis:
„Jei variklis sugenda, lėktuvas nukris.“
Tačiau tikrovė labai skiriasi.
Šiuolaikiniai keleiviniai lėktuvai būtent ir suprojektuoti susidoroti su tokio tipo situacija. Variklio gedimas laikomas rimtu įvykiu, bet jis visiškai nereiškia, kad orlaiviui gresia tiesioginis pavojus.
Norint suprasti kodėl, reikia grįžti prie esminės idėjos, kurią išplėtojome visame šiame straipsnyje.
Varikliai nelaiko lėktuvo ore.
Tai daro sparnai.
Sparnai toliau kuria keliamąją jėgą
Įsivaizduokime, kad lėktuvas staiga praranda vieną iš savo variklių.
Kas tiksliai vyksta?
Pirmoji pasekmė – traukos sumažėjimas.
Tačiau sparnai nesikeičia.
Lėktuvas toliau juda.
Oras toliau teka aplink sparnus.
Ir kol šis srautas pakankamas, jie toliau kuria keliamąją jėgą.
Orlaivis todėl išlieka puikiai gebantis skristi.
Kas keičiasi, tai visų pirma jo našumas.
Kilimas tampa ne toks greitas.
Degalų sąnaudos gali kisti.
Pilotui taip pat reikia kompensuoti pusiausvyros sutrikimą, kurį sukelia likęs variklis, dabar stumiantis stipriau iš vienos pusės.
Šios korekcijos yra puikiai numatytos ir yra įprastų įgulų treniruočių dalis.
Visi keleiviniai lėktuvai sertifikuoti šiai situacijai
Viena idėja dažnai nustebina plačiąją visuomenę.
Dar prieš lėktuvui gaunant tinkamumo skraidyti sertifikatą, gamintojai turi pademonstruoti, kad jis gali tęsti skrydį saugiai po variklio praradimo.
Bandymai itin reiklūs.
Bandomųjų skrydžių pilotai savanoriškai atlieka kilimus su sumažintu ar išjungtu varikliu, kad patikrintų, ar orlaivis išlieka puikiai valdomas.
Šios demonstracijos ypač leidžia apibrėžti garsiuosius V1 ir V2 greičius, apie kuriuos kalbėjome anksčiau.
Pateikime pavyzdį.
Jei variklis sugenda iškart po V1, pilotai normaliai tęs kilimą.
Tai gali atrodyti prieštarauja intuicijai.
Tačiau ši procedūra būtent ir suteikia daugiausia saugumo.
Lėktuvo našumas buvo apskaičiuotas taip, kad leistų šį kilimą su vienu varikliu.
Kitaip tariant, šis scenarijus yra neatsiejama orlaivio konstrukcijos dalis.
Kodėl dideli lėktuvai dažnai turi tik du variklius?
Ilgą laiką labai tolimus skrydžius daugiausia vykdė trijų ar keturių variklių lėktuvai, tokie kaip „Boeing 747“ ar „Airbus A340“.
Tais laikais valdžios institucijos norėjo išlaikyti didelę saugumo atsargą skrydžių per vandenynus metu.
Tačiau šiuolaikiniai varikliai tapo tokie patikimi, kad ši filosofija palaipsniui pasikeitė.
Šiandien orlaiviai, tokie kaip „Airbus A350“ ar „Boeing 787“, kasdien skrenda per vandenynus su tik dviem varikliais.
Tai įmanoma dėka sertifikato, vadinamo ETOPS (Extended-range Twin-engine Operational Performance Standards).
Šis reglamentas leidžia dviejų variklių lėktuvams nutolti kelioms valandoms nuo atsarginio oro uosto, su sąlyga, kad pademonstruojamas išskirtinis patikimumas.
Konkrečiai tai reiškia, kad net jei variklis sugestų Atlanto ar Ramiojo vandenyno viduryje, lėktuvas vis tiek sugebėtų saugiai pasiekti tinkamą oro uostą.
Tai kasdienė šiuolaikinės aviacijos realybė.
O jei abu varikliai sustoja?
Ši situacija daug retesnė.
Bet ji techniškai įmanoma.
Priežastys gali būti labai įvairios:
- masinis paukščių prarijimas;
- degalų gedimas;
- degalų užteršimas;
- išskirtinės oro sąlygos.
Net šioje ekstremalioje situacijoje lėktuvas vis tiek nekrenta kaip akmuo.
Jis virsta sklandytuvu.
Tai gali atrodyti neįtikėtina, kai kalbame apie kelių šimtų tonų orlaivį.
Tačiau būtent tai ir vyksta.
Dėka puikios aerodinaminės kokybės, šiuolaikiniai keleiviniai lėktuvai gali įveikti įspūdingą atstumą be jokios variklio traukos.
Iš maždaug 11 000 metrų kreiserinio aukščio kai kurie orlaiviai gali sklendėti beveik 200 kilometrų, kartais ir daugiau, priklausomai nuo jų konfigūracijos ir atmosferos sąlygų.
Šis gebėjimas suteikia pilotams brangaus laiko išanalizuoti situaciją, bandyti iš naujo užvesti variklį arba pasiekti tinkamą aerodromą.
Pavyzdžiai, kurie įėjo į istoriją
Aviacija patyrė keletą įvykių, tapusių garsiais dėl to, kad pademonstravo lėktuvų savybes skristi be variklio.
Vienas žinomiausių neabejotinai yra „Gimli Glider“.
1983 metais „Air Canada“ „Boeing 767“ pritrūko degalų dėl konversijos klaidos tarp kilogramų ir svarų skaičiuojant paimtus degalus.
Abu varikliai sustojo vienas po kito.
Įgula vis dėlto sugebėjo sklendėti kelias dešimtis kilometrų prieš nutupdydama orlaivį buvusioje oro bazėje, paverstoje automobilių trasa.
Kitas garsus pavyzdys: „US Airways“ 1549 skrydis 2009 metų sausį.
Praėjus kelioms minutėms po pakilimo iš Niujorko, „Airbus A320“ susidūrė su dideliu paukščių būriu.
Abu varikliai buvo smarkiai apgadinti.
Kapitonas Chesley „Sully“ Sullenberger tada nusprendė tūpti ant Hadsono upės.
Dėka lėktuvo sklendimo gebėjimo ir išskirtinio įgulos meistriškumo, visi 155 žmonės išgyveno.
Šie įvykiai išlieka itin reti.
Bet jie puikiai iliustruoja fundamentalią idėją:
Net be variklių lėktuvas išlieka lėktuvu. Jis toliau skrenda, kol jo sparnai kuria keliamąją jėgą.
Saugumas, apgalvotas nuo pat projektavimo
Kai gamintojas kuria naują lėktuvą, gedimų valdymas yra vienas iš absoliučių prioritetų.
Kiekviena svarbi sistema paprastai turi vieną ar kelias atsargines sistemas.
Skrydžio valdymas dubliuojamas.
Hidraulinės grandinės yra kelios.
Elektros generatoriai gali būti pakeisti kitais energijos šaltiniais.
Net visiškai praradus variklius, kai kurie lėktuvai turi mažą išskleidžiamą turbiną, vadinamą RAT (Ram Air Turbine), kuri naudoja santykinį vėją energijai, reikalingai būtiniausiai įrangai, gaminti.
Ši dubliavimo filosofija yra visur aviacijoje.
Ji didžiąja dalimi paaiškina, kodėl oro transportas šiandien laikomas vienu saugiausių pasaulyje.
Kodėl lėktuvai skrenda taip aukštai?
Dabar, kai žinome, kodėl lėktuvas gali skristi nepaisant savo svorio ir net tęsti skrydį su sugedusiu varikliu, verta užduoti kitą klausimą.
Kodėl keleiviniai lėktuvai renkasi skristi 10 000 ar 12 000 metrų aukštyje, nors teoriškai galėtų likti daug arčiau žemės?
Ir čia atsakymas remiasi subtiliu kompromisu tarp fizikos, našumo ir degalų ekonomijos.
Kai žiūrime į skrydžio žemėlapį ekrane priešais savo sėdynę, beveik visada pastebime tą patį.
Praėjus kelioms minutėms po kilimo, lėktuvas toliau kyla… dar… ir dar.
Tada jis galiausiai stabilizuojasi apie 10 000–12 000 metrų aukštyje, t.y. apie 33 000–39 000 pėdų pilotų kalba.
Iš pirmo žvilgsnio tai gali atrodyti keista.
Juk kodėl reikia kilti taip aukštai?
Ar nebūtų paprasčiau skristi vos kelis tūkstančius metrų nuo žemės?
Iš tikrųjų šis aukštis nebuvo pasirinktas atsitiktinai.
Jis atstovauja geriausią kompromisą tarp našumo, degalų sąnaudų, saugumo ir komforto.
Oras ten daug mažiau tankus
Kuo aukščiau kylame, tuo oras tampa lengvesnis.
Tai gali atrodyti kaip trūkumas.
Tačiau keleiviniam lėktuvui tai tikras privalumas.
Kodėl?
Nes oras priešinasi judėjimui.
Šis pasipriešinimas turi pavadinimą, kurį jau sutikome: pasipriešinimas.
Įsivaizduokite, kad einate baseine.
Vanduo stabdo kiekvieną jūsų judesį.
Dabar įsivaizduokite, kad einate paplūdimyje.
Pastangos tampa daug mažesnės.
Lėktuvui tai šiek tiek panašu.
Mažiau tankiame ore pasipriešinimas stipriai sumažėja.
Todėl varikliams reikia mažiau galios kreiseriniam greičiui išlaikyti.
Rezultatas:
- mažiau suvartojama degalų;
- didesnis skrydžio nuotolis;
- sumažėjusios eksploatacijos sąnaudos.
Oro bendrovės mastu šie sutaupymai reiškia milijonus eurų kiekvienais metais.
Varikliai tampa efektyvesni
Tai gali atrodyti paradoksalu.
Kaip variklis gali būti našesnis, kai turi mažiau oro?
Iš tikrųjų šiuolaikiniai turboreaktyviniai varikliai būtent ir suprojektuoti veikti tokiomis sąlygomis.
Aukštyje oras šaltesnis.
O šaltesnis oras paprastai pagerina variklių termodinaminį naudingumą.
Sujungus su mažesniu pasipriešinimu, tai leidžia pasiekti puikų kompromisą tarp galios ir sąnaudų.
Tai viena iš priežasčių, kodėl lėktuvai ilgai neužsibūna žemame aukštyje po kilimo.
Jie greitai siekia pasiekti savo optimalų kreiserinį lygį.
Kiekvienas lėktuvas turi savo idealų aukštį
Priešingai nei galima pamanyti, nėra vieno aukščio visiems skrydžiams.
Kiekvienas lėktuvas turi tai, ką pilotai vadina optimaliu skrydžio lygiu.
Jis priklauso nuo daugybės parametrų:
- orlaivio svorio;
- likusių degalų kiekio;
- lauko temperatūros;
- vėjo;
- oro sąlygų;
- variklio našumo.
Labai sunkus lėktuvas ne visada galės iškart pakilti į savo maksimalų kreiserinį aukštį.
Pilotai tada pradeda šiek tiek žemiau.
Palaipsniui degant degalams, lėktuvas tampa lengvesnis.
Tada jis gali atlikti tai, kas vadinama „step climb“, arba kilimą pakopomis.
Ši technika leidžia sutaupyti dar daugiau degalų.
Todėl dažnai lėktuvas skrenda skirtinguose aukščiuose tos pačios kelionės metu.
Skrydis aukščiau dažnai leidžia išvengti turbulencijų
Turbulencijos yra vienas pagrindinių keleivių nerimo šaltinių.
Tačiau jos retai būna pavojingos.
Ir gera žinia: skrydis aukštai dažnai leidžia jų išvengti.
Turbulencijos ypač dažnos:
- netoli reljefo;
- audros debesyse;
- žemuose atmosferos sluoksniuose.
Kreiserinio skrydžio metu oras paprastai daug stabilesnis.
Tai nereiškia, kad turbulencijų niekada nebūna.
Kai kurios, vadinamos skaidraus oro turbulencijomis, gali atsirasti net esant visiškai giedram dangui.
Bet jos paprastai lengviau numatomos dėka meteorologinių prognozių ir informacijos, kuria keičiasi įgulos.
Pilotai tada pritaiko savo aukštį, kad surastų kuo ramesnį oro sluoksnį.
Aukštis taip pat suteikia daugiau saugumo
Skrydis aukštai turi ir kitą privalumą, mažiau žinomą plačiajai visuomenei.
Techninės problemos atveju disponavimas keliais tūkstančiais metrų aukščio suteikia pilotams daugiau laiko išanalizuoti situaciją.
Kaip matėme anksčiau, lėktuvas, praradęs trauką, nekrenta iškart.
Jis sklendžia.
Kuo aukščiau jis yra, tuo didesnę potencialios energijos atsargą turi.
Šis aukštis gali leisti jam pasiekti oro uostą, esantį už kelių dešimčių ar net kelių šimtų kilometrų.
Aukštis todėl sudaro tikrą papildomą saugumo atsargą.
Kodėl neskristi dar aukščiau?
Priešingai, kodėl lėktuvai nekyla į 15 000 ar 20 000 metrų?
Nes egzistuoja ir riba.
Kuo aukštis didėja, tuo oras tampa retesnis.
Sparnai tada sukuria mažiau keliamosios jėgos.
Varikliai taip pat turi mažiau deguonies efektyviam veikimui.
Našumas galiausiai mažėja.
Inžinieriai kartais kalba apie „coffin corner“ (karsto kampą) – zoną, kurioje skirtumas tarp minimalaus smukimo greičio ir maksimalaus leistino greičio tampa labai mažas.
Lėktuvai natūraliai vengia šio regiono, likdami savo optimaliame skrydžio diapazone.
Apibendrinant, lėktuvai neskrenda kuo įmanoma aukščiau.
Jie skrenda efektyviausiame aukštyje.
Šis subtilus kompromisas leidžia kirsti žemynus suvartojant kuo mažiau degalų, kartu užtikrinant itin aukštą saugumo lygį.
Kas tiksliai vyksta kilimo metu?
Keleiviui kilimas trunka vos minutę.
Pilotams tai viena geriausiai paruoštų ir techniškiausių viso skrydžio fazių.
Iš tikrųjų kilimas prasideda gerokai anksčiau, nei lėktuvas pajuda kilimo taku.
Nuo pat skrydžio paruošimo įgula tiksliai apskaičiuoja reikiamą našumą priklausomai nuo lėktuvo svorio, oro sąlygų, vėjo, temperatūros ir tako ilgio.
Išsirikiavę pilotai palaipsniui didina variklių galią iki numatytos vertės.
Įsibėgėjimas tada tampa labai ryžtingas.
Šio kilimo bėgėjimo metu lėktuvas išlieka puikiai valdomas dėka krypties vairo, o vėliau ir visos uodegos mechanizacijos, greičiui didėjant.
Greičiu, vadinamu V1, kilimas laikomas pradėtu.
Variklio problemos atveju viršijus šį greitį, paprastai saugiau tęsti kilimą nei bandyti staigiai stabdyti.
Po kelių sekundžių ateina Vr, rotacijos greitis.
Pilotas švelniai patraukia vairą ar mini vairą.
Lėktuvo nosis palaipsniui kyla.
Pasvirimo kampas šiek tiek didėja.
Sparnai tada sukuria pakankamai keliamosios jėgos, kad orlaivis natūraliai paliktų žemę.
Po kelių akimirkų važiuoklė įtraukiama, kad sumažėtų pasipriešinimas.
Tada užsparniai palaipsniui įtraukiami, lėktuvui greitėjant.
Mažiau nei per dvi minutes orlaivis jau kyla į savo kreiserinį aukštį.
Žiūrint iš kabinos, viskas atrodo labai paprasta.
Iš tikrųjų ši seka yra dešimtmečių tyrimų, itin tikslių procedūrų ir griežtų įgulų treniruočių rezultatas.
O tūpimo metu, kodėl lėktuvas nenukrenta?
Jei kilimas stebina, tūpimas žavi lygiai taip pat.
Pro iliuminatorių matome, kaip žemė lėtai artėja. Namai tampa vis didesni, automobiliai pasirodo keliuose ir, po kelių akimirkų, ratai paliečia taką, kartais su lengvu atšokimu.
Daugeliui keleivių ši fazė sukuria įspūdį, kad lėktuvas „krenta“ savanoriškai.
Iš tikrųjų taip nėra.
Sėkmingas tūpimas yra būtent skrydis, kuris išlieka puikiai valdomas… iki paskutinio metro.
Lėktuvas toliau skrenda iki pat kontakto su taku
Tai principas, kurį visi mokiniai pilotai išmoksta labai anksti.
Lėktuvas nenustoja skristi, kai artėja prie oro uosto.
Jis toliau kuria keliamąją jėgą iki pat momento, kai ratai paliečia žemę.
Kitaip tariant, tūpimas nėra kontroliuojamas kritimas.
Tai laipsniškas keliamosios jėgos mažinimas.
Pilotai nuolat koreguoja tris parametrus:
- greitį;
- variklių trauką;
- lėktuvo padėtį.
Tikslas – išlaikyti puikiai stabilią trajektoriją viso artėjimo metu.
Kabinoje tai dažnai sukuria švelnaus ir tolygaus leidimosi pojūtį.
Užsparniai tampa būtini
Prieš tūpimą galbūt jau pastebėjote, kad sparnai atrodo keičiantys formą.
Sparno gale esančios plokštės palaipsniui išsiskleidžia.
Tai užsparniai.
Jų vaidmuo dvejopas.
Jie stipriai padidina keliamąją jėgą esant mažam greičiui.
Bet jie taip pat padidina pasipriešinimą.
Iš pirmo žvilgsnio didesnio pasipriešinimo kūrimas gali atrodyti neproduktyvus.
Iš tikrųjų tai būtent tai, ko ieško pilotai.
Dėka užsparnių lėktuvas gali skristi lėčiau, išlikdamas puikiai valdomas.
Šis greičio sumažinimas būtinas tūpimo atstumui riboti ir pastangoms rato prisilietimo metu sumažinti.
Kodėl varikliai lieka įjungti?
Kita labai dažna klaidinga nuomonė:
Daugelis įsivaizduoja, kad pilotai išjungia variklius leidimosi metu.
Iš tikrųjų varikliai toliau veikia.
Jie tiesiog sukuria daug mažiau traukos nei kreiserinio skrydžio metu.
Pilotai koreguoja jų galią beveik nuolat, kad išlaikytų tinkamą leidimosi planą.
Jei lėktuvas leidžiasi šiek tiek per greitai, nedidelis traukos padidinimas dažnai pakanka trajektorijai koreguoti.
Priešingai, jei greitis tampa per didelis, varikliai sumažinami ir užsparnių pasipriešinimas natūraliai padeda lėktuvui lėtėti.
Viskas priklauso nuo pusiausvyros.
Paskutinės sekundės prieš prisilietimą
Likus keliems metrams iki tako, įvyksta paskutinis manevras.
Pilotai šiek tiek pakelia lėktuvo nosį.
Ši fazė vadinama išlyginimu.
Tikslas paprastas:
Palaipsniui sumažinti vertikalų greitį, kad pagrindiniai ratai švelniai paliestų žemę.
Lėktuvas tada palaipsniui nustoja kurti pakankamai keliamosios jėgos skrydžiui tęsti.
Rams palietus žemę, ant sparnų automatiškai išsiskleidžia spoileriai.
Jie nedelsiant „sugriauna“ likusią keliamąją jėgą, kad visas orlaivio svoris remtųsi į jo važiuoklę.
Stabdžiai tada tampa visiškai efektyvūs.
Priklausomai nuo poreikių, variklių traukos reversai taip pat naudojami lėtėjimui.
Po kelių dešimčių sekundžių lėktuvas palieka taką ir ramiai rieda iki savo stovėjimo vietos.
Klaidingos nuomonės apie lėktuvų skrydžius
Nepaisant daugiau nei šimtmečio aviacijos, daugybė įsitikinimų vis dar išlieka šiandien.
Kai kurie yra linksmi.
Kiti be reikalo kursto baimę skristi.
Štai keletas dažniausiai pasitaikančių.
„Lėktuvas per sunkus skristi“
Tai neabejotinai pastaba, kurią girdime dažniausiai.
Ir ji visiškai suprantama.
Matyti „Airbus A380“, sveriantį daugiau nei 500 tonų, paliekantį žemę atrodo beveik nerealu.
Tačiau svoris netrukdo lėktuvui skristi.
Jis tiesiog įpareigoja sukurti daugiau keliamosios jėgos.
Kuo lėktuvas sunkesnis, tuo jo sparnai didesni ir tuo didesnis kilimui reikalingas greitis.
Fizikos dėsniai išlieka lygiai tie patys, nesvarbu, ar tai mažas turistinis lėktuvas, ar didžiausias pasaulio keleivinis lėktuvas.
„Varikliai laiko lėktuvą ore“
Mes tai matėme visame šiame straipsnyje:
Ši idėja klaidinga.
Varikliai sukuria trauką.
Sparnai sukuria keliamąją jėgą.
Tai esminis niuansas.
Jis ypač paaiškina, kodėl lėktuvas gali toliau skristi net praradęs variklį, arba itin retais atvejais – abu.
„Turbulencijos pavojingos“
Turbulencijos stebina.
Tai normalu.
Tačiau jos retai būna pavojingos pačiam lėktuvui.
Šiuolaikiniai orlaiviai suprojektuoti atlaikyti apkrovas, kurios gerokai viršija tas, su kuriomis susiduriama komercinio skrydžio metu.
Pilotai vengia labiausiai turbulentiškų zonų, kai gali.
Kai jų išvengti neįmanoma, jie kartais šiek tiek sumažina greitį, kad sumažintų apkrovas korpusui.
Pagrindinis pavojus visų pirma susijęs su žmonėmis, kurie nesisega diržų.
Beje, tai priežastis, kodėl įgulos dažnai rekomenduoja juos palikti užsegtus, net kai indikatorius išjungtas.
„Sparnai sulūš, nes jie lankstosi“
Kai sėdite prie iliuminatoriaus, kartais įspūdinga matyti sparnus stipriai besilankstančius, ypač turbulencijų metu.
Daugelis keleivių tada mano, kad šis lankstymasis nenormalus.
Iš tikrųjų yra lygiai atvirkščiai.
Sparnai suprojektuoti būti lankstūs.
Šis lankstumas leidžia jiems sugerti dalį aerodinaminių apkrovų.
Prieš sertifikavimą jie atliekami itin griežti bandymai.
Inžinieriai juos lenkia gerokai daugiau, nei jie susidurs per visą savo eksploatacijos laiką.
Matyti sparną besideformuojantį skrydžio metu yra ne tik normalu, bet ir ramina.
„Kuo lėktuvas didesnis, tuo jis pavojingesnis“
Intuityviai galima galvoti, kad didesnį lėktuvą sunkiau pilotuoti.
Faktiškai dideli lėktuvai dažnai labai stabilūs.
Dėl didelės masės jie kartais mažiau jautrūs tam tikriems atmosferos trikdžiams nei daug lengvesni orlaiviai.
Saugumas visų pirma priklauso nuo:
- orlaivio konstrukcijos;
- jo priežiūros;
- įgulų mokymų;
- procedūrų laikymosi.
Jo dydis nėra pavojingumo kriterijus.
Kas iš tikrųjų galėtų sutrukdyti lėktuvui skristi
Dabar, kai išsklaidėme daugybę klaidingų nuomonių, verta užduoti paskutinį klausimą.
Kokios situacijos iš tikrųjų galėtų sutrukdyti lėktuvui skristi?
Priešingai nei populiariuose įsitikinimuose, tai nėra nei jo svoris, nei paprasta turbulencija.
Tikrosios ribos iš esmės yra aerodinaminės.
Pamatysime, kurios tai yra paskutinėje šio straipsnio dalyje, prieš užbaigiant.
Kas iš tikrųjų galėtų sutrukdyti lėktuvui skristi
Sužinojus, kaip lėktuvas sukuria keliamąją jėgą, kodėl jo svoris nėra kliūtis ir koks yra variklių vaidmuo, kyla klausimas.
Ar egzistuoja situacijos, kai lėktuvas iš tikrųjų nebegalėtų skristi?
Atsakymas yra taip.
Bet šios situacijos paprastai neturi nieko bendro su tuo, ką įsivaizduoja dauguma keleivių.
Šiuolaikiniai lėktuvai turi dideles saugumo atsargas ir suprojektuoti veikti įvairiomis sąlygomis. Vis dėlto, kaip ir bet kuri mašina, jie turi fizines ribas, kurias būtina gerbti.
Nepakankamas greitis
Pirmoji riba neabejotinai akivaizdžiausia.
Kaip matėme, sparnams reikia pakankamai greito oro srauto, kad sukurtų keliamąją jėgą.
Jei greitis per stipriai sumažėja, pilotui nepritaikius trajektorijos, keliamoji jėga tampa nepakankama.
Lėktuvas tada nebegali išlaikyti savo aukščio.
Būtent dėl šios priežasties pilotai nuolat stebi savo greitį, ypač kilimo, artėjimo ir tūpimo metu.
Šiuolaikiniai lėktuvai taip pat turi daugybę įspėjimo sistemų, kurios nedelsiant signalizuoja apie bet kokį neįprastai mažą greitį.
Per didelis pasvirimo kampas
Nepakanka tik greitai skristi.
Pasvirimo kampas taip pat turi išlikti gerai apibrėžtame diapazone.
Sparnas gali sukurti milžinišką keliamąją jėgą.
Bet tik iki tam tikros ribos.
Jei pilotas per daug pakelia lėktuvo nosį, oro srautas galiausiai atsiskiria nuo sparno.
Atsiranda smukimas.
Štai kodėl pilotai labai anksti išmoksta teikti pirmenybę paprastai taisyklei:
geriau prarasti šiek tiek aukščio, nei leisti lėktuvui smukti.
Šiuolaikiniuose lėktuvuose esančios apsaugos sistemos šiandien daro šią situaciją itin reta komercinėje eksploatacijoje.
Apledėjimas: kartais nematomas priešas
Jei yra reiškinys, į kurį pilotai žiūri itin rimtai, tai apledėjimas.
Kai ant sparnų susidaro plonas ledo sluoksnis, jų aerodinaminis profilis pakinta.
Tai gali atrodyti nereikšminga.
Tačiau kelių milimetrų ledo kartais pakanka, kad pastebimai pablogėtų keliamoji jėga.
Štai kodėl lėktuvai sistemingai nuledinami prieš kilimą, kai oro sąlygos to reikalauja.
Skrydžio metu kelios sistemos taip pat leidžia užkirsti kelią ledo susidarymui ant sparnų, variklių ar tam tikrų esminių jutiklių.
Šie įtaisai, priklausomai nuo modelio, naudoja karštą orą, paimtą iš variklių, elektrinius rezistorius arba specifines nuledinimo sistemas.
Didelė perkrova
Kiekvienas lėktuvas turi kelias sertifikuotas maksimalias mases.
Tarp jų:
- maksimali kilimo masė;
- maksimali tūpimo masė;
- maksimali masė be degalų.
Šios ribos tiksliai apskaičiuotos gamintojų.
Jų viršijimas pakeistų lėktuvo našumą ir sumažintų saugumo atsargas.
Prieš kiekvieną skrydį oro bendrovės todėl labai tiksliai apskaičiuoja:
- keleivių svorį;
- bagažą;
- krovinius;
- degalų kiekį.
Net šios masės paskirstymas ištirtas.
Lėktuvo centravimas yra esminis saugumo elementas.
Blogai pakrautas orlaivis galėtų tapti daug sunkiau valdomas.
Ir čia viskas kruopščiai patikrinama prieš išvykimą.
Ekstremalios oro sąlygos
Priešingai nei klaidinga nuomonė, lėktuvai puikiai skraido per lietų.
Jie taip pat gali skristi per debesis, naktį ar esant labai prastam matomumui.
Tačiau tam tikrų meteorologinių reiškinių stengiamasi vengti kiek įmanoma labiau.
Tai ypač aktualu:
- labai išsivysčiusioms audroms;
- krušai;
- stiprioms konvekcinėms turbulencijoms;
- vulkaniniams pelenams.
Šiuolaikiniai lėktuvai turi labai našius meteorologinius radarus, leidžiančius įguloms aplenkti šias pavojingas zonas.
Oro eismo kontrolieriai taip pat dalyvauja šiame valdyme, siūlydami alternatyvias trajektorijas, kai tai būtina.
Tikslas nėra įrodyti, kad lėktuvas gali kirsti bet kokį oro reiškinį.
Priešingai.
Saugumas dažnai susideda iš nepalankiausių situacijų vengimo.
Kodėl lėktuvai suprojektuoti skristi saugiai?
Šiame straipsnio etape vienas dalykas tampa aiškus.
Skrydis nesiremia viena technologija.
Jis yra daugybės sistemų, dirbančių kartu, rezultatas.
Ir visos jos siekia to paties tikslo:
pasiūlyti kuo aukštesnį saugumo lygį.
Konstrukcija, pagrįsta dubliavimu
Vienas iš didžiųjų aeronautikos principų yra dubliavimas.
Kitaip tariant, niekada nepriklausyti nuo vienos esminės įrangos.
Štai kodėl keleiviniai lėktuvai turi kelias hidraulines grandines.
Kelis kompiuterius.
Kelis elektros sistemas.
Kelis navigacijos prietaisus.
Kelis ryšio būdus.
Ir, žinoma, kelis pilotus.
Jei vienas elementas sugenda, kitas nedelsiant perima darbą.
Ši filosofija didžiąja dalimi paaiškina puikų šiuolaikinės aviacijos patikimumą.
Itin reiklūs bandymai
Prieš naujam lėktuvui pradedant skraidinti keleivius, jis atlieka tūkstančius valandų bandymų.
Inžinieriai išbando praktiškai visas įsivaizduojamas situacijas.
Kilimus su neveikiančiu varikliu.
Avarinius stabdymus.
Ekstremalias oro sąlygas.
Labai žemas arba labai aukštas temperatūras.
Sparnų lenkimo bandymus.
Korpuso nuovargio testus.
Kiekvienas komponentas patikrinamas gerokai viršijant apkrovas, su kuriomis jis normaliai susidurs eksploatacijos metu.
Šis požiūris leidžia išlaikyti dideles saugumo atsargas.
Nuolatinė priežiūra
Lėktuvas neskraido tiesiog tol, kol detalė sugenda.
Jo priežiūra vyksta pagal itin griežtą kalendorių.
Kai kurie patikrinimai atliekami prieš kiekvieną skrydį.
Kiti – kas kelis šimtus valandų.
Didieji techninės priežiūros vizitai gali sustabdyti orlaivį kelioms savaitėms.
Tūkstančiai komponentų tikrinami, keičiami ar testuojami, net kai jie vis dar veikia puikiai.
Ši prevencinė priežiūra yra vienas iš aviacijos saugumo ramsčių.
Pilotai, mokomi visą savo karjerą
Priešingai nei galima pamanyti, keleivinio lėktuvo piloto licencijos gavimas nėra mokymų pabaiga.
Tai veikiau pradžia.
Kelis kartus per metus įgulos grįžta į treniruoklius.
Jie mokosi valdyti:
- variklių gedimus;
- gaisrus;
- smukimus;
- hidraulines problemas;
- artėjimus esant blogam orui;
- itin retas situacijas.
Tikslas paprastas.
Tą dieną, kai anomalija iš tikrųjų įvyksta, pilotai turi būti jau patyrę šią situaciją… dešimtis kartų treniruotėse.
Transportas tarp saugiausių pasaulyje
Visos šios priemonės paaiškina, kodėl komercinė aviacija šiandien rodo išskirtinį saugumo lygį.
Žinoma, jokia transporto priemonė nėra visiškai be rizikos.
Bet kai palyginame kasdien atliekamų skrydžių skaičių su užregistruotais nelaimingais atsitikimais, lėktuvas yra tarp saugiausių kada nors sukurtų transporto priemonių.
Kiekvienas kilimas yra dešimtmečių tyrimų, technologinių inovacijų, reiklių reglamentų ir tūkstančių profesionalų koordinuoto darbo rezultatas.
📖 Straipsniai, kurie gali jus sudominti
Jei šis straipsnis leido jums geriau suprasti, kaip kelių šimtų tonų lėktuvas gali skristi, šis kitas turinys taip pat turėtų jus sudominti:
✈️ Kodėl lėktuvai beveik niekada nesudužta?
Sužinokite, kodėl lėktuvas yra viena saugiausių transporto priemonių pasaulyje, kaip orlaiviai suprojektuoti atlaikyti gedimus ir kokios daugybinės saugumo priemonės įdiegtos prieš, per ir po kiekvieno skrydžio.
👉 Skaityti straipsnį:
Kodėl lėktuvai beveik niekada nesudužta?
🌍 Kaip išgyventi 12 valandų skrydį be kančių?
Nuovargis, sunkios kojos, laiko juostų skirtumas ar diskomfortas… Raskite visus praktinius patarimus, kaip keliauti geriausiomis sąlygomis ir atvykti į tikslą puikios formos, net po labai ilgo skrydžio.
👉 Skaityti straipsnį:
Kaip išgyventi 12 valandų skrydį be kančių?
☁️ Kodėl lėktuvai palieka baltus pėdsakus danguje?
Garsūs balti pėdsakai intriguoja tiek pat, kiek kursto klaidingas nuomones. Sužinokite jų tikrąją kilmę, sąlygas, būtinas jų susidarymui, ir kodėl jie kartais gali išnykti per kelias sekundes… arba išlikti kelias valandas.
👉 Skaityti straipsnį:
Kodėl lėktuvai palieka baltus pėdsakus danguje?
Apibendrinant: kaip toks sunkus lėktuvas gali skristi?
Šio straipsnio pradžioje uždavėme klausimą, kuris atrodo beveik prieštarauja sveikam protui:
Kaip kelių šimtų tonų mašina gali pakilti nuo žemės ir kirsti vandenyną?
Atsakymas galiausiai telpa į kelis paprastus principus.
Varikliai nekelia lėktuvo.
Jie leidžia jam įsibėgėti.
Šis greitis sukuria oro srautą aplink sparnus.
Dėka jų ypatingos formos, jie sukuria jėgą, vadinamą keliamąja jėga, gebančią subalansuoti ir viršyti orlaivio svorį.
Viso skrydžio metu pilotai stebi, kad išlaikytų tikslią pusiausvyrą tarp keturių jėgų: svorio, keliamosios jėgos, traukos ir pasipriešinimo.
Ši pusiausvyra nuolat kinta, nuo kilimo iki tūpimo.
Būtent šis fizikos dėsnių valdymas, sujungtas su pažangia technologija, griežta priežiūra ir reikliomis įgulų treniruotėmis, šiandien leidžia lėktuvams saugiai pervežti milijardus keleivių kiekvienais metais.
Kitą kartą, kai pamatysite „Airbus A350“, „Boeing 777“ ar net milžinišką „Airbus A380“, kylančius kilimo taku, tikriausiai matysite ne tik milžinišką mašiną, paliekančią žemę.
Jūs matysite vieną gražiausių taikomosios fizikos demonstracijų, kada nors sukurtų žmogaus.
🎬 Norite pamatyti šį principą vaizduose?
Šiame vaizdo įraše paaiškiname, kodėl keleivinis lėktuvas gali toliau skristi su vienu varikliu, kaip pilotai reaguoja šioje situacijoje ir kodėl ji numatyta dar projektuojant orlaivį.
Rekomenduojami produktai
Norite pratęsti savo aistrą aviacijai? Atraskite mūsų produktų pasirinkimą, įkvėptą gražiausių civilinių ir karinių lėktuvų.
🛩️ Keleivinių lėktuvų modeliai
Raskite didelę kolekciją modelių, ištikimų orlaiviams, kurie kasdien skrodžia dangų: „Airbus A320“, A330, A350, A380, „Boeing 737“, 747, 777, 787 ir daugelį kitų. Puikūs modeliai entuziastams, kolekcionieriams arba originaliai dovanai.
👉 Atrasti kolekciją:
Keleivinio lėktuvo modelis
✈️ Naikintuvų modeliai
Grožėkitės ikoniškiausiais kariniais lėktuvais mūsų modelių kolekcijoje: „Rafale“, F-16, F-35, „Mirage 2000“, „Eurofighter Typhoon“, „Sukhoï“ ir daugelis kitų. Detalios reprodukcijos, kurios džiugins karinės aeronautikos mėgėjus.
👉 Atrasti kolekciją:
Naikintuvo modelis
🔑 Lėktuvo raktų pakabukai
Pasiimkite savo aistrą visur su savimi dėka mūsų aviacijos raktų pakabukų kolekcijos. Įkvėpti didžiausių keleivinių lėktuvų, karinių orlaivių ir aviacijos pasaulio, jie yra ideali dovanos idėja visiems aviacijos entuziastams.
👉 Atrasti kolekciją:
Lėktuvo raktų pakabukas
DUK: Kaip toks sunkus lėktuvas gali skristi?
Kaip kelių šimtų tonų lėktuvas gali skristi?
Lėktuvas gali skristi dėka keliamosios jėgos – jėgos, kurią sukuria jo sparnai, kai oras greitai teka aplink juos. Varikliai leidžia orlaiviui pasiekti šį greitį, o sparnai paverčia šį judėjimą jėga, gebančia subalansuoti ir viršyti jo svorį. Būtent ši pusiausvyra tarp keliamosios jėgos, svorio, traukos ir pasipriešinimo leidžia lėktuvui išlikti ore.
Kodėl lėktuvas nenukrenta pakilęs į orą?
Priešingai nei galima pamanyti, gravitacija toliau veikia lėktuvą viso skrydžio metu. Jei jis nenukrenta, tai todėl, kad sparnai nuolat sukuria pakankamai keliamosios jėgos svoriui atsverti. Kol lėktuvas išlaiko pritaikytą greitį ir gerą pasvirimo kampą, jis išlieka pusiausvyroje ore.
Ar varikliai kelia lėktuvą?
Ne. Varikliai tiesiogiai nekelia lėktuvo. Jų vaidmuo – sukurti trauką, kad orlaivis judėtų į priekį. Šis greitis tada leidžia sparnams sukurti keliamąją jėgą, reikalingą lėktuvui išlaikyti skrydyje. Be sparnų net patys galingiausi varikliai nesugebėtų pakelti keleivinio lėktuvo.
Kodėl lėktuvas turi skristi taip greitai, kad pakiltų?
Greitis būtinas pakankamai keliamajai jėgai sukurti. Kuo greičiau oras teka aplink sparnus, tuo stipresnę jėgą į viršų jie sukuria. Kilimas įvyksta, kai ši keliamoji jėga tampa didesnė už lėktuvo svorį.
Ar lėktuvas gali skristi su vienu varikliu?
Taip. Šiuolaikiniai keleiviniai lėktuvai sertifikuoti tęsti skrydį saugiai su vienu veikiančiu varikliu. Pilotai specialiai apmokyti šiai situacijai, o orlaivio našumas apskaičiuotas taip, kad leistų kilimą, kreiserinį skrydį ar nukreipimą į tinkamą oro uostą.
Ar lėktuvas gali skristi be jokio variklio?
Taip, bet tik tam tikrą laiką. Jei abu varikliai sustoja, lėktuvas nenukrenta iškart. Jis toliau sklendžia dėka savo sparnų, kaip milžiniškas sklandytuvas. Iš kreiserinio aukščio šiuolaikinis keleivinis lėktuvas gali įveikti kelis šimtus kilometrų be variklio traukos, palikdamas pilotams laiko ieškoti tūpimo vietos.
Kodėl lėktuvai skrenda apie 10 000 metrų aukštyje?
Keleiviniai lėktuvai paprastai skrenda tarp 10 000 ir 12 000 metrų aukščio, nes oras ten mažiau tankus. Tai sumažina pasipriešinimą, pagerina variklių našumą ir sumažina degalų sąnaudas. Šis aukštis taip pat leidžia išvengti dalies turbulencijų, esančių žemuose atmosferos sluoksniuose.
Ar turbulencijos gali priversti lėktuvą nukristi?
Ne. Turbulencijos paprastai nepatogios keleiviams, bet jos nėra pavojingos šiuolaikiniam lėktuvui. Orlaiviai suprojektuoti atlaikyti apkrovas, gerokai viršijančias tas, su kuriomis susiduriama komercinio skrydžio metu. Pilotai taip pat pritaiko savo trajektoriją ir greitį, kai tai būtina.
Kodėl lėktuvo sparnai lankstosi skrydžio metu?
Sparnai sąmoningai suprojektuoti būti lankstūs. Šis lankstumas leidžia jiems sugerti aerodinamines pastangas, sukeltas turbulencijų ir apkrovų pokyčių. Šiek tiek besideformuojantis sparnas yra visiškai normalus veikimas, numatytas dar projektuojant.
Koks didžiausias lėktuvas, galintis skristi?
„Airbus A380“ yra didžiausias šiuo metu eksploatuojamas keleivinis lėktuvas. Priklausomai nuo konfigūracijos, jis gali viršyti 560 tonų kilimo metu, išlikdamas gebantis skristi dėka savo milžiniškų sparnų, keturių galingų variklių ir kruopščiai optimizuotos aerodinamikos. Nepaisant įspūdingo svorio, jis paklūsta lygiai tiems patiems fizikos dėsniams kaip ir mažas turistinis lėktuvas.
