Dlaczego samoloty latają? wykonał: Piotr Lipiarz

Transkrypt

1 Dlaczego samoloty latają? wykonał: Piotr Lipiarz

2 Wprowadzenie Teoretyczne Prawie każdy wie, że odpowiedzią na pytanie dlaczego samolot lata? jest specjalny kształt skrzydła, dokładnie jego przekroju poprzecznego profilu. Bardziej wtajemniczeni powiedzą, że ma to związek z prawem Bernoulliego. Jednak część z nich pytana dalej powie, że ma to coś wspólnego z różnicą ciśnień, ale nie powiedzą nic więcej. Jak więc wyjaśnić fenomen latających samolotów?

3 Przede wszystkim należy zapytać jakie siły działają na samolot lecący na stałej wysokości ze stałą prędkością. I zasada dynamiki Newtona mówi, że na ciało pozostające w spoczynku, lub poruszające się ruchem jednostajnym nie działają żadne siły, bądź siły się równoważą. Zatem w poziomie na samolot działa siła oporu powietrza oraz siła ciągu silnika/silników i siły te równoważą się. W pionie natomiast działa siła grawitacji skierowana pionowo w dół. Ponieważ samolot nie spada to siła ta musi być równoważona siłą działającą pionowo w górę. Siła ta nazywa się siłą nośną. Siła ta pochodzi z różnicy ciśnień nad i pod skrzydłem. Skąd ta różnica ciśnień?

4 Prawo Benoulliego (Daniel Bernoulli) v 2 p gy const. Ponieważ grubość profilu jest niewielka można pominąć zależność od wysokości. Zatem różnica ciśnień wyrazi się wzorem: p 2 v 0 v 2 - Gęstość ośrodka v 0 v - Prędkość skrzydła - Prędkość ośrodka

5 Najważniejszą siłą, niezbędną do lotu samolotu (nie mylić ze statkiem powietrznym) jest siła nośna. Siła ta powstaje na skrzydłach samolotu i to ona odpowiedzialna jest za utrzymanie samolotu w powietrzu. Siła ta powstaje na profilu skrzydła. Do wytworzenia jej niezbędne jest powietrze opływające skrzydło z pewną minimalną prędkością, które tworzy nadciśnienie pod skrzydłem i podciśnienie nad skrzydłem. Różnica ciśnień wywołana jest przez różną długość jaką powietrze musi pokonać od początku do końca skrzydła na górze i na dole. Na górze, która jest wypukła powietrze ma dłuższą drogę do pokonania niż na dole. Z fizyki wiemy, że ciśnienie dąży do wyrównania się, dlatego wyższe ciśnienie z pod skrzydła próbuje przedostać się nad skrzydło do niższego ciśnienia, dźwigając przy tym skrzydło i cały samolot.

6 Powietrze, a zarazem też czerwony dym są wciągane nad skrzydło. Ponieważ może się to dokonywać tylko za skrzydłem tworzy się wir, którego zmniejszenie jest ważnym problemem inżynierii lotniczej.

7 Winglet zmniejsza opór, a co za tym idzie, zwiększa zasięg samolotu i zmniejsza zużycie paliwa oraz redukuje wibracje poprawiając komfort lotu.

8 Największe samoloty pasażerskie

9 Porównanie liderów rynku Airbus A380 Boeing 747-8

10 Airbus A380 Airbus A380 dwupoziomowy (dwupokładowy) i szerokokadłubowy, czterosilnikowy samolot pasażerski produkowany przez przedsiębiorstwo Airbus. Dzięki temu, że górny pokład ciągnie się przez całą długość kadłuba, A mieści 555 osób przy podziale na trzy klasy lub nawet 853 przy konfiguracji całej maszyny do standardu klasy ekonomicznej, wyprzedzając pod względem powierzchni drugiego na liście Boeinga (Jumbo Jeta) o 50%.

11 Boeing Samolot jest produkowany w wersji pasażerskiej (747-8I) i towarowej (747-8F). W porównaniu do poprzednika modelu , w wersji pasażerskiej, został przedłużony o 4,1 metra w części dwupoziomowej i 1,5 metra w części jednopoziomowej. Tym samym jest najdłuższym samolotem pasażerskim. Pasażerska wersja tego samolotu zabiera od 362 pasażerów w 3- klasowej konfiguracji do 581 w konfiguracji 1-klasowej. Według producenta dzięki zastosowaniu materiałów kompozytowych do jego budowy, masa w przeliczeniu na pasażera jest mniejsza od konkurencyjnego Airbusa A380 o 10%, a zużycie paliwa w przeliczeniu na pasażera jest niższe o 11% od swojego największego rywala. Silniki mają zmniejszoną o 16% emisje CO² i są cichsze o 30% w porównaniu do poprzednich modeli. Wszystko to powoduje zmniejszenie kosztów operacyjnych o 30%

12 Pytania do prezentacji: 1. Jak powstaje i jak nazywa się siła która unosi samolot? 2. Jak producenci radzą sobie ze zjawiskiem wytracania siły nośnej?

13 Źródła: dzi/pub_1