letalo , imenovano tudi letalo ali letalo , kateri koli razred fiksnih letal, ki je težji od zraka, ga poganja vijačni propeler ali visokohitrostni curek in ga podpira dinamično reakcija zraka na krila. Za račun razvoja letala in pojava civilnega letalstva glej zgodovina leta.
Air New Zealand Limited Air New Zealand Boeing 747-400. Adrian Pingstone
Bistveni sestavni deli letala so krilni sistem, ki ga vzdržuje v letu, repne površine za stabilizacijo kril, premične površine za nadzor položaja letala v letu in elektrarna za potisk, potreben za potiskanje vozila skozi zrak. Poskrbeti je treba za podporo letalu, ko miruje na tleh in med vzletom in pristankom. Večina letal ima zaprto telo (trup) za namestitev posadke, potnikov in tovora; pilotska kabina je območje, s katerega pilot upravlja krmilne naprave in instrumente za letenje z letalom.
Naučite se, kako struktura kril in molekule zraka pomagajo letalom, da ostanejo dvignjena. Naučite se, kako letala ostanejo gor. MinutePhysics (založniški partner Britannice) Oglejte si vse videoposnetke za ta članek
Zrakoplov v ravnem pospešenem letu deluje nanj štiri sile. (Pri obračanju, potapljanju ali plezanju letijo v poštev dodatne sile.) Te sile so dvigalo, sila, ki deluje navzgor; vlečna sila, zaviralna sila upora in dvigala trenje letala, ki se premika po zraku; teža, vpliv gravitacije na letalo navzdol; in potisk, naprej delujoča sila, ki jo zagotavlja pogonski sistem (ali pri letalih brez pogona z uporabo gravitacije za pretvorbo višine v hitrost). Vlečenje in teža sta elementa neločljivo v katerem koli predmetu, vključno z letalom. Dvig in potisk sta umetno ustvarjena elementa, zasnovana za omogočanje letenja letala.
Za razumevanje dvigala je najprej potrebno razumeti profil, ki je konstrukcija, zasnovana za reakcijo na površini zraka, skozi katerega se premika. Zgodnji profili so imeli običajno le malo ukrivljeno zgornjo površino in ravno podlago. Z leti so bili aerodinamični profili prilagojeni spreminjajočim se potrebam. Do dvajsetih let prejšnjega stoletja so imele profile običajno zaobljeno zgornjo površino, največja višina pa je bila dosežena v prvi tretjini tetive (širina). Sčasoma sta bili zgornji in spodnji površini ukrivljeni v večji ali manjši meri, najdebelejši del profila pa se je postopoma pomikal nazaj. Ko so zračne hitrosti naraščale, je obstajala zahteva po zelo gladkem prehodu zraka po površini, kar je bilo doseženo v laminarnem zračnem profilu, kjer je bil odmik dlje nazaj, kot je narekovala sodobna praksa. Nadzvočna letala so zahtevala še bolj drastične spremembe oblik zračnih profilov, nekateri so izgubili okroglost, ki je bila prej povezana s krilom in je imela obliko dvojnega klina.
S premikanjem naprej v zraku profil krila dobi reakcijo, ki je koristna za beg iz zraka, ki poteka po njegovi površini. (Med letom krilo krila običajno proizvede največjo moč dvigala, toda propelerji, hrbtne strani in trup delujejo tudi kot krila in ustvarjajo različne količine dviga.) V 18. stoletju je švicarski matematik Daniel Bernoulli odkril, da če hitrost zraka se poveča na določeni točki profila, tlak zraka se zmanjša. Zrak, ki teče čez ukrivljeno zgornjo površino krila, se premika hitreje kot zrak, ki teče po spodnji površini, in zmanjšuje pritisk na vrhu. Višji pritisk od spodaj potisne (dvigne) krilo do območja nižjega tlaka. Istočasno se zrak, ki teče vzdolž spodnje strani krila, odkloni navzdol, kar zagotavlja Newtonovo enakovredno in nasprotno reakcijo in prispeva k celotnemu dvigu.
kakšna je bila bitka pri Verdunu
Na dvig, ki ga ustvari zračno krilo, vpliva tudi njegov napadni kot - to je njegov kot glede na veter. Tako dviganje kot napadalni kot je mogoče takoj, če je grobo, prikazati tako, da držite roko skozi okno premikajočega se avtomobila. Ko je roka obrnjena ravno proti vetru, se čuti veliko odpornosti in malo dvigovanja, ker je za roko razburkano območje. Razmerje med dvigom in vlečenjem je majhno. Ko držimo roko vzporedno z vetrom, je vlečenja precej manj in nastane zmerna količina dviga, turbulenca se izravna in obstaja boljše razmerje med dvigom in vlekom. Če pa se roka nekoliko obrne tako, da se njen prednji rob dvigne v višji napadalni kot, se bo dvig dviga povečal. To ugodno povečanje razmerja med dvigom in vlečenjem bo ustvarilo težnjo, da bo roka letela gor in čez. Večja kot je hitrost, večji bo dvig in upor. Tako je skupni dvig povezan z obliko profila, zračnim kotom in hitrostjo, s katero krilo prehaja skozi zrak.
Utež je sila, ki deluje nasprotno od dviga. Oblikovalci tako poskušajo narediti letalo čim lažje. Ker se vsi modeli letal v procesu razvoja nagibajo k povečanju teže, imajo sodobno osebje letalskega inženirstva strokovnjake na tem področju, ki nadzorujejo težo že od začetka zasnove. Poleg tega morajo piloti nadzorovati skupno težo, ki jo ima zrakoplov (v potnikih, gorivu in tovoru) tako v količini kot na lokaciji. Porazdelitev teže (tj. Nadzor nad težišče letala) je enako pomembna aerodinamično kot količina teže.
Potisk, sila, ki deluje naprej, nasprotuje vlečenju, kot dviganje proti teži. Potisk dobimo s pospeševanjem mase zunanjega zraka do hitrosti, večje od hitrosti letala; enaka in nasprotna reakcija je, da se letalo premakne naprej. V povratno ali zrakoplov s turbopropelerskim pogonom potisk izvira iz pogonske sile, ki jo povzroči vrtenje propelerja, preostali potisk pa zagotavlja izpuh. V reaktivnem motorju potisk izvira iz pogonske sile vrtljivih lopatic turbine, ki stisne zrak, ki se nato z zgorevanjem vnesenega goriva razširi in iz motorja izčrpa. V letalu z raketnim pogonom potisk izhaja iz enake in nasprotne reakcije na izgorevanje raketnega goriva. V jadralnem letalu se višina, dosežena z mehanskimi, orografskimi ali toplotnimi tehnikami, pretvori v hitrost s pomočjo gravitacije.
Spoznajte, kako površinske prevleke, ki so jih razvili raziskovalci NASA, pomagajo pri razhroščevanju letal, kar zmanjšuje sile vlečenja in izboljšuje učinkovitost porabe goriva. American Chemical Society (založniški partner Britannica) Oglejte si vse videoposnetke za ta članek
Neprestano nasprotovanje potisku je vlečenje, ki ima dva elementa. Parazitsko vlečenje je tisto, ki je posledica odpornosti oblike (zaradi oblike), trenja kože, motenj in vseh drugih elementov, ki ne prispevajo k dvigu; inducirani upor je tisti, ki nastane kot posledica dviga.
Parazitski upor narašča s povečanjem hitrosti. Za večino letov je zaželeno, da se ves upor zmanjša na najmanjšo možno mero, zato se veliko pozornosti namenja racionalizaciji oblike letala z odpravo čim večje strukture, ki povzroča upor (npr. Zapiranje kokpita s krošnjami, uvlečenje podvozja z uporabo splakovalne kovice ter barvanje in poliranje površin). Nekateri manj očitni elementi vlečenja vključujejo sorodnika razpoloženje ter območje trupa in kril, motorja in površin odprtin; presečišče površin kril in repa; nenamerno uhajanje zraka skozi konstrukcijo; uporaba odvečnega zraka za hlajenje; in uporaba posameznih oblik, ki povzročajo lokalno ločevanje zračnega toka.
Inducirani upor povzroča tisti element zraka, ki se odkloni navzdol in ni navpičen na pot leta, ampak je nekoliko nagnjen nazaj od njega. Ko se napadni kot povečuje, se tudi vlečenje povečuje; v kritični točki lahko napadni kot postane tako velik, da se zračni tok prekine nad zgornjo površino krila in dviganje se izgubi, medtem ko se zračni upor poveča. To kritično stanje se imenuje stojnica.
Na dvigovanje, vlečenje in zastoj različno vpliva oblika oblike krila. Eliptično krilo, kakršno se uporablja pri lovcu Supermarine Spitfire druga svetovna vojna na primer, čeprav je idealen aerodinamično v podzvočnem letalu, ima bolj nezaželen vzorec stojnice kot preprosto pravokotno krilo.
Supermarine Spitfire Supermarine Spitfire, glavno britansko lovsko letalo od leta 1938 do druge svetovne vojne. Kvadrant / let
Aerodinamika nadzvočnega leta je zapletena. Zrak je stisljiv in s povečevanjem hitrosti in nadmorske višine hitrost zraka, ki teče nad letalom, začne presegati hitrost letala po zraku. Hitrost, s katero ta stisljivost vpliva na letalo, je izražena kot razmerje med hitrostjo letala in hitrostjo zvoka, imenovano Mahovo število, v čast avstrijskega fizika Ernsta Macha. Kritično Machovo število za letalo je bilo opredeljeno kot tisto, pri katerem je na neki točki letala zračni tok dosegel hitrost zvoka.
Pri Machovih številkah, ki presegajo kritično Machovo število (to je hitrost, pri kateri zračni tok presega hitrost zvoka na lokalnih točkah na letalu), pride do pomembnih sprememb sil, tlakov in trenutkov, ki delujejo na krilo in trup, kar povzroči z nastankom udarnih valov. Eden najpomembnejših učinkov je zelo veliko povečanje upora in zmanjšanje dviga. Sprva so oblikovalci skušali doseči višje kritične Machove številke z načrtovanjem letal z zelo tankimi odseki kril za krila in vodoravne površine ter z zagotavljanjem, da je bilo razmerje finosti (dolžine do premera) trupa čim večje. Razmerja debeline kril (debelina krila, deljena s širino) so bila pri tipičnih letalih v obdobju 1940–45 približno 14 do 18 odstotkov; pri kasnejših curkih se je razmerje zmanjšalo na manj kot 5 odstotkov. Te tehnike so upočasnile lokalni zračni tok, ki je dosegel 1,0 Macha, kar je omogočilo nekoliko višje kritične Machove številke za letalo. Neodvisne študije v Nemčiji in ZDA so pokazale, da bi doseganje kritičnega Macha lahko še bolj zavleklo s pomikanjem kril nazaj. Čiščenje kril je bilo izjemno pomembno za razvoj nemškega Messerschmitt Me 262, prvega operativnega reaktivnega lovca iz druge svetovne vojne, in za povojne lovce, kot sta severnoameriški F-86 Sabre in sovjetski MiG-15. Ti lovci so delovali z visokimi podzvočnimi hitrostmi, vendar so bili zaradi razvojnega tekmovalnega pritiska potrebna letala, ki so lahko delovala s nadzvočno in nadzvočno hitrostjo. Moč reaktivnih motorjev z dodatnimi gorilniki je teh hitrosti tehnično omogočila, toda oblikovalci so bili še vedno ovirani zaradi velikega porasta upora v transoničnem območju. Rešitev je vključevala dodajanje volumna trupu pred krilom in za njim ter njegovo zmanjšanje v bližini krila in repa, da bi ustvarili površino prečnega prereza, ki se je skoraj približala idealni površini za omejitev transoničnega upora. Zgodnje uporabe tega pravila so povzročile videz ose pasu, kakršen je bil Convair F-102. V kasnejših reaktivnih letalih uporaba tega pravila v načrtu letala ni tako očitna.
F-86 Severnoameriški letalski lovci F-86, ki je začel obratovati leta 1949. Med korejsko vojno so bili F-86 v prvem velikem reaktivnem boju v zgodovini zgrajeni proti sovjetskim MiG-15. Muzej zračnih sil ZDA
