Аэродинамический профиль

Самым первым авиаторам никогда не удавалось высоко отрываться от поверхности земли. Они много размышляли над этой ситуацией, чертили сложные чертежи и диафрагмы, но небо оставалось недосягаемым. Были придуманы машины, которые просто «взбивали» воздух различными приспособлениями. Такой подход к проблеме кажется смешным и, в некотором смысле, «смертельным». Чтобы научиться летать по настоящему, надо брать уроки у птиц.

Если рассматривать крыло птицы в поперечном срезе, вы обнаружите, что оно изогнуто. Верхняя поверхность крыла закруглена, тогда как нижняя часть почти плоская. Такая форма называется «аэродинамический профиль». Первые любители полетов, пораженные этим открытием, попытались применить эту форму в своих крыльях. Постепенно что-то стало получаться, поскольку многим птицам, например, хищным, нет необходимости махать крыльями, чтобы парить в воздухе.

Результаты, полученные после применения новой формы крыла, были очень обнадеживающими. По мере поступательного движения крыла в воздухе, крыло создавало подъемную силу. Самое интересное, что никто так и не знает до конца, почему это происходит, хотя существует ряд общепринятых объяснений этому явлению. Самый очевидный компонент подъемной силы - это угол атаки. Если крыло сориентировано по отношению к относительному потоку так, что оно отклоняет воздушный поток вниз, возникает подъемная сила. Эта сила действует даже в случае, когда крыло совершенно плоское.

Второй эффект аэродинамического профиля связан с разницей воздушного давления над и под поверхностью крыла. В ореховой скорлупе давление над крылом намного меньше давления под крылом. Природа не любит зоны воздушного давления, которое ниже атмосферного давления. Вот почему существуют неблагоприятные погодные условия, когда природа пытается сбалансировать зоны различного давления и привести его к среднему уровню. Природа предпочитает сбалансированность во всем. При попытке восстановить баланс возникает сила. Как и сила притяжения, движение объектов по направлению к зонам пониженного давления позволяет крыльям лететь.

Попробуем разобраться, почему над поверхностью крыла воздушное давление ниже. Чтобы это понять, познакомимся с еще одним принципом аэродинамики - принципом Бернулли. Много лет назад два очень умных брата выявили зависимость между давлением воздуха и скоростью. В общих чертах принцип гласит, что если скорость возрастает, то давление падает. Этот очень простой принцип лежит в основе всех парящих полетов. Из-за изогнутой формы верхней поверхности крыла поток воздуха движется над поверхностью и дальше вперед. Поскольку природа стремится к восстановлению баланса, скорость воздушного потока, проходящего над изогнутой частью поверхности, будет увеличиваться, с тем, чтобы «догнать» поток воздуха, проходящий под крылом. Такое ускорение вызывает уменьшение давления над аэродинамической поверхностью, и, следовательно, подъем.

Этот феномен един для всей вселенной. Если крыло двигается вперед с достаточной скоростью, будет возникать подъемная сила. Величина подъемной силы будет зависеть от веса и положения крыла по отношению к относительному ветру.

Итак, поступательное движение создает подъемную силу. Приняв это положение, мы можем приблизиться к базовым основам так называемого «статического» полета. Под словом «статический» я понимаю состояние скольжения/планирования по воздуху, а не падение вниз со скоростью, равной силе притяжения. Направление движение будет зависеть от формы летящего объекта, скорости и угла траектории полета по отношению к относительному потоку.