Magia fruwania. Dowiedzmy się jak i dlaczego samolot lata?

Data publikacji: 12 grudnia 2019

Od dziesiątek lat korzystamy z dobrodziejstw techniki i latamy coraz więcej. Rocznie liczba pasażerów samolotów wynosi około 8 miliardów. Czasami zastanawiamy się, jak loty samolotem są w ogóle możliwe – w końcu sama maszyna waży od 300 do 500 ton, nie licząc pasażerów i bagaży. Dlaczego samolot lata, potrafi wznieść się w powietrze mimo takiej masy?
Dzięki nauce i fizyce udało nam się osiągnąć to, co jeszcze 100 lat temu wydawało się niemożliwe. Ogromne samoloty jak Airbusy czy Boeingi to maszyny większe niż bloki mieszkalne, a wzbijają się bez problemu w powietrze, przewożąc pasażerów z jednego końca świata na drugi. Dlaczego loty samolotów są możliwe?

Pokonać grawitację – skrzydła są kluczowe

Jeśli chcielibyśmy odpowiedzieć na pytanie, dlaczego samolot lata, najprostszą odpowiedzią byłoby: bo pokonuje grawitację. Samo zagadnienie jest jednak bardziej skomplikowane, dlatego przy produkcji latających maszyn biorą udział najlepsi inżynierowie świata. Kluczową rolę odgrywają siły i właściwości fizyczne, takie jak masa, siła wyporu, energia mechaniczna oraz opór powietrza.
Podstawowym zadaniem samolotu jest pokonanie sił grawitacji – inaczej nie wzbije się w powietrze. Do tego potrzebna jest wysoka prędkość podczas startu. Prędkość startowa samolotu waha się od 177 km/h do 330 km/h – zależy od maszyny i warunków. W osiągnięciu tak wysokiej prędkości na pasie startowym pomaga paliwo lotnicze, w którym jest m.in. nafta lotnicza. Co się dzieje później?
Dzięki temu, że skrzydła samolotu są odpowiednio wyprofilowane, cząstki powietrza ponad nim przemieszczają się z większą prędkością i ciśnienie w tej strefie skrzydła spada – oddziałuje na nie w mniejszym stopniu. Zwiększa się ciśnienie w dolnej części skrzydła, gdzie powietrze porusza się dużo wolniej. Występuje ogromna różnica ciśnień, która przy prędkości startowej ponad 200 km/h wytwarza siłę nośną. Samolot wówczas pokonuje grawitację, czyli siłę przyciągania ziemskiego i wznosi się w powietrze.
Aby loty samolotem były najbardziej efektywne, a specjalne skrzydło spełniało swoje zadanie, maszyna musi znajdować się na optymalnej dla siebie wysokości przelotowej. Panuje tam odpowiednie ciśnienie i temperatura powietrza oraz można wykorzystać tzw. prąd strumieniowy. Pomaga to utrzymać odpowiednią prędkość samolotu pasażerskiego, by spalał jak najmniej paliwa.

Jak zbudowane są skrzydła samolotu?

To właśnie skrzydła są kluczowym elementem, niezbędnym do pokonania siły grawitacji i wzniesienia się w powietrze. Jest to możliwe dzięki ich unikalnej budowie – pasażerowie siedzący przy oknie w ich okolicach na pewno zauważyli nie raz, jak skomplikowany jest to mechanizm, jak pracuje podczas lotu. Z czego składa się skrzydło samolotu?
Przede wszystkim, skrzydła posiadają wiele ruchomych i pracujących elementów. Podstawowymi są klapy – mogą wysuwać się w dół lub do tyłu i zwiększać wysklepienie, by ustabilizować lot podczas niższych prędkości. Odpowiednikiem klap są sloty, znajdujące się po przeciwnej stronie skrzydła – z przodu.
Każde skrzydło posiada także spojler, czyli płytę na górnej powierzchni. Mogą one wysuwać się podczas lotu i przerwać strumień powietrza, zwiększając opór powietrza i zmniejszając jednocześnie siłę nośną. Służą głównie do przygotowania maszyny do procesu lądowania. Działają odrobinę jak hamulce aerodynamiczne.
Co pomaga w skręcaniu samolotem? Ten element skrzydła to lotki. Są po obu stronach samolotu i mogą zwiększać lub zmniejszać siłę nośną po danej stronie. Na końcach skrzydeł znajdują się także winglety, wygięte elementy służące zmniejszaniu oporu powietrza. Przekładają się bezpośrednio na prędkość, efektywność i zasięg lotu – łagodzą mieszanie mas powietrza o większym i niższym ciśnieniu nad oraz pod skrzydłem.
Dzięki tak niesamowitemu zastosowani inżynierii i fizyki jesteśmy w stanie latać po całym świecie. Następnym razem siedząc w samolocie, zwróćcie uwagę na skrzydła – to są nasi cisi bohaterowie, umożliwiający wymarzone podróże w krótkim czasie.