Większość ludzi nie wie, dlaczego samolot leci. Można trafić na żartobliwe grafiki, które tłumaczą lot samolotu na bazie magii...
Na czym jednak polega ta "magia" ?
Wszystko sprowadza się do mechaniki płynów oraz do generowania różnicy ciśnień na drodze różnej prędkości przepływu powietrza. Zacznijmy od tego, że rozróżniamy dwa podstawowe rodzaje ciśnienia:
- Ciśnienie statyczne - mierzone prostopadle do przepływu
- Ciśnienie dynamiczne - mierzone równolegle do przepływu "pod prąd" - jest to ciśnienie spiętrzenia, czyli inaczej ciśnienie z jakim powietrze napiera na wstawioną w przepływ przeszkodę (wystawiając rękę z samochodu w trakcie jazdy można poczuć to ciśnienie)
Wraz ze wzrostem prędkości przepływu, ciśnienie statyczne będzie maleć, podczas gdy ciśnienie dynamiczne będzie rosnąć. Cała "magia" opiera się właśnie na ciśnieniu statycznym. Aby uzyskać siłę nośną na skrzydle samolotu, trzeba wytworzyć szybszy przepływ powietrza ponad nim a wyższe pod spodem. W ten sposób powstanie różnica ciśnień - poniżej skrzydła ciśnienie będzie wyższe niż ponad nim. W tym celu stosuje się odpowiednie profile, dopasowane swoją geometrią do konkretnego typu samolotu.
Jak widać na powyższej grafice, droga do pokonania wzdłuż górnej krawędzi jest znacznie dłuższa niż w przypadku dolnej krawędzi profilu. Taki kształt powoduje przyspieszanie przepływu powietrza ponad płatem skrzydła, co przekłada się na spadek ciśnienia statycznego tego przepływu. Wytworzona różnica ciśnień działająca na powierzchnię skrzydła generuje siłę nośną.
W celu zwiększenia siły nośnej stosuje się zmienny kąt natarcia:
Zwiększenie kontu natarcia intensyfikuje przepływ powyżej profilu, jednak jednocześnie przyczynia się do wzrostu oporów powietrza. Duże kąty natarcia można zauważyć podczas startów i lądowań samolotów, gdy te poruszają się z relatywnie niskimi prędkościami. Aby manewry te mogły się odbywać z jak najniższą prędkością, samoloty wyposażone są w klapy, które wysuwają się do tyłu i w dół samolotu, aby zwiększyć powierzchnię nośną oraz aby wyraźnie zwiększyć przepływ ponad płatem nośnym. Wysuwanie klap można bardzo łatwo zaobserwować z wnętrza samolotu przez jego okno - jest to standardowa procedura, a wysunięcie klapy to o ponad pół metra przesunięta krawędź spływu...
To na razie tyle jeśli chodzi o absolutne podstawy wytwarzania siły nośnej.
Na zakończenie dodam, że siła ta jest generowana wyłącznie na skrzydłach - statecznik pionowy i poziomy na ogonie samolotu służą wyłącznie do sterowania samolotem - statecznik pionowy to ster kierunku, statecznik poziomy to ster wysokości.
Mam nadzieję, że nie zanudziłem a jednocześnie, że w zwięzły i jasny sposób opisałem zjawisko powstawania siły nośnej.Może trochę krótko, jednak wraz ze wzrostem szczegółów robi się większy mętlik w głowie 😉