Hvordan fungerer en flyvemaskinefløj?

En menneskeskabt flyvemaskine flyver efter samme fysikens principper som en fugl: den skal overvinde tyngdekraften for at opnå løft og flyvning. En flys vinger arbejder for at generere elevatoren, og de opnår dette ved at bøje luftstrømmen omkring dem. Uden vinger er et fly blot en bil.

Luftfartsstyrker

Luftfartøjer og fugle kan flyve, fordi de udligner fire kræfter: løft, vægt, træk og tryk. En flyvemaskine tager ud i luften, når løfteren - kraften skubber opad på den nederste overflade af sine vinger - overstiger flyets vægt på grund af tyngdekraften. Lift er skabt af luftstrømmen omkring flyet, især omkring vingerne. Træk er luftmotstandskraften mod flyets bevægelse. Denne kraft øges med øget flyhastighed, men falder, hvis flyet har en glat eller aerodynamisk form. Flyets motor- og fremdriftssystem, enten jet eller propeller, genererer en kraftstyrke til at overvinde træk.

Newton og Bernoulli

To europæiske forskere forklarede principperne for flyflyvning. Den engelske fysiker Isaac Newton (1642-1727) opregnede tre bevægelseslove, der gælder for alle bevægelige objekter. Den første er, at genstande forbliver i ro eller i ensartet bevægelse, medmindre de er tvunget til at ændre sig ved en ekstern kraft. Den anden siger, at en kraft rettet mod en genstand gør det til at accelerere i retning af denne kraft. Den tredje erklærer, at der for enhver kraft eksisterer en lige og modsat kraft. Den schweiziske matematiker Daniel Bernoulli (1700-1782) var en pioner i udviklingen af ​​en matematisk forklaring på væskedynamik, mekanikken for, hvordan væsker og gasser strømmer. Hans store fund, kendt som Bernoulli-princippet, siger, at når luftstrømmen øges, falder dens tryk.

Angle of Attack

Flyvinger er designet til at vippe lidt fra vandret, også kendt som stien til flyvningen. Denne vippevinkel hedder angrebsvinklen og er den vigtigste variabel i generering af løft. Et fly begynder at bevæge sig, når piloten anvender drivkraft fra motoren for at gøre flyet fremad på jorden. Piloten roterer flyet opad ved at løfte næsen for at øge angrebsvinklen og opnå start. Imidlertid vil for stor angrebsvinkel standse flyvemaskinen.

Strømkurv

Løft er genereret af luftkurver omkring en flys vinger. Da luftstrømmen rammer forkanten af ​​en fløj, opdeles den i to, nogle strømmer langs den øvre overflade, og nogle strømmer langs overfladen nedenfor. Formen af ​​en fløj er lidt asymmetrisk med et større overfladeareal på oversiden. Luftstrømmen stikker til den øvre overflade, da den bevæger sig mellem vingens ledende og bageste kanter, buet og sænker trykket i henhold til Bernoulli-princippet. Som flyet samler hastighed, hæver elevatoren ifølge Newtons anden lov om bevægelse. Dette øger igen luftkrumningen på den øvre overflade, hvilket tvinger mere luft ned fra vingens bagkant. Når flyet bevæger sig gennem luften, svækker vingeens underside, der vender mod luftstrømmen ved angrebsvinklen, også noget luftstrøm nedad. Denne nedadgående luftstrøm genererer en lige og modsat reaktion i en opadgående strøm af højtryksluft (Newtons tredje lov), øger elevatoren og holder flyet luftbårne.