С помощью чего взлетает самолет. Приоткрываем завесу: как взлетают самолеты? Обучение на пилота: теория прежде всего

Вы хотите преодолеть страх перед полетами? Самый лучший способ — поподробнее узнать о том, как самолет летает, с какой скоростью он движется, на какую высоту поднимается. Люди боятся неизвестности, а когда вопрос изучен и рассмотрен, то все становится простым и понятным. Поэтому обязательно прочитайте о том, как летает самолет — это первый шаг в борьбе с аэрофобией.

Если посмотреть на крыло, то вы увидите, что оно не плоское. Нижняя его поверхность гладкая, а верхняя имеет выпуклую форму. За счет этого при повышении скорости воздушного судна меняется давление воздуха на крыло. Снизу крыла скорость потока меньше, поэтому давление больше. Сверху скорость потока больше, а давление меньше. Именно за счет этого перепада давления крыло и тянет самолет вверх. Данная разница между нижним и верхним давлением называется подъемной силой крыла. По сути, при разгоне воздушное судно выталкивает вверх при достижении определенной скорости (разницы давлений).

Воздух обтекает крыло с разной скоростью, выталкивая самолет вверх

Данный принцип был обнаружен и сформулирован родоначальником аэродинамики Николаем Жуковским еще в 1904 году, и уже через 10 лет был успешно применен во время первых полетов и испытаний. Площадь, форма крыла и скорость полета рассчитаны таким образом, чтобы без проблем поднимать в воздух многотонные самолеты. Большинство современных лайнеров летают со скоростями от 180 до 260 километров в час — этого вполне достаточно для уверенного держания в воздухе.

На какой высоте летают самолеты?

Разобрались, почему летают самолеты? Теперь мы расскажем вам о том, на какой высоте они летают. Пассажирские воздушные судна “оккупировали” коридор от 5 до 12 тысяч метров. Крупные пассажирские лайнеры обычно летают на высоте 9-12 тысяч, более мелкие — 5-8 тысяч метров. Данная высота оптимальна для движения воздушных суден: на такой высоте сопротивление воздуха снижается в 5-7 раз, но кислорода еще достаточно для нормальной работы двигателей. Выше 12 тысяч самолет начинает проваливаться — разреженный воздух не создает нормальную подъемную силу, а также наблюдается острая нехватка кислорода для горения (падает мощность двигателей). Потолок для многих лайнеров — 12 200 метров.

Обратите внимание: самолет, который летит на высоте в 10 тысяч метров, экономит примерно 80% горючего по сравнению с тем, если бы он летел на высоте в 1000 метров.

Какая скорость самолета при взлете

Давайте рассмотрим, как взлетает самолет. Набирая определенную скорость он отрывается от земли. В этот момент авиалайнер наиболее неуправляем, поэтому взлетные полосы делают со значительным запасом по длине. Скорость отрыва зависит от массы и формы воздушного судна, а также от конфигурации его крыльев. Для примера мы приведем табличные значения для наиболее популярных видов самолета:

1. Boeing 747 -270 км/ч.
2. Airbus A 380 — 267 км/ч.
3. Ил 96 — 255 км/ч.
4. Boeing 737 — 220 км/ч.
5. Як-40 -180 км/ч.
6. Ту 154 — 215 км/ч.

В среднем, скорость отрыва у большинства современных лайнеров 230-250 км/ч. Но она непостоянна — все зависит от ускорения ветра, массы летательного аппарата, взлетной полосы, погоды и других факторов (значения могут отличаться на 10-15 км/ч в ту или другую сторону). Но на вопрос: при какой скорости взлетает самолет можно отвечать — 250 километров в час, и вы не ошибетесь.

Разные типы самолетов взлетают с разной скоростью

На какой скорости садится самолет

Посадочная скорость, также, как и взлетная, может сильно отличаться в зависимости от моделей воздушного судна, площади его крыла, веса, ветра и других факторов. В среднем, она варьируется от 220 до 250 километров в час.

Если вы хотите безопасно (и законно) управлять самолетом, вам необходимо получить летное свидетельство пилота. Но если вы думаете, что однажды окажетесь в чрезвычайной ситуации, или вам просто любопытно, как все работает, умение управлять самолетом может оказаться очень кстати. Эта задача не из простых, а полное руководство займет несколько сотен страниц. Эта статья поможет вам понять, с чем вы столкнетесь во время первых тренировочных полетов.

Шаги

Знакомство с системой управления

Осмотрите самолет, прежде чем подняться на борт. До взлета важно провести осмотр самолета. Это визуальная оценка самолета, которая позволяет убедиться, что все детали судна находятся в рабочем состоянии. Инструктор выдаст вам список действий, которые вам нужно будет совершать как во время полета, так и до его начала. Крайне важно следовать этим правилам. Ниже мы приводим основные правила осмотра самолета до начала полета.

• Проверьте контрольные поверхности. Уберите контрольные замки. Убедитесь, что элероны, закрылки и руль направления двигаются плавно, что им ничего не мешает.
• Осмотрите бензобаки и резервуары с маслом. Проверьте, чтобы они были заполнены до нужного уровня. Для измерения уровня топлива вам понадобится топливомерный щуп. Для измерения уровня масла в моторном отсеке есть масломерный щуп.
• Проверьте топливо на наличие загрязняющих веществ. Для этого небольшое количество топлива помещают в специальный стеклянный контейнер и смотрят на наличие в образце воды или грязи. Инструктор покажет вам, как это сделать.
• Заполните бланки по допустимому весу на борту и по распределению нагрузки в самолете. Это позволит не допустить перегрузки самолета. Опять-таки, инструктор объяснит вам, как это сделать.
• Проверьте корпус самолета на наличие сколов, трещин и прочих повреждений. Повреждения, особенно на лопастях пропеллеров, могут повлиять на поведение самолета в воздухе. До взлета всегда проверяйте состояние пропеллеров и воздухозаборных устройств. Приближайтесь к пропеллерам с осторожностью. Если в проводке самолета есть повреждения, пропеллер может самопроизвольно начать вращаться, что приведет к серьезной или даже смертельной травме.
• Проверьте аварийные запасы. Конечно, думать об этом не хочется, однако нужно всегда учитывать возможность аварии. Проверьте запасы еды, воды, аптечку, а также наличие рации, фонарика и батареек. Вам также может понадобиться оружие и стандартные запчасти для ремонта.

1. Найдите штурвал. Когда вы займете свое место в кресле пилота, вы увидите перед собой сложную панель управления, однако вам будет проще разбираться в ней, когда вы поймете, за что отвечает каждое из устройств. Прямо перед вами будет находиться длинный рычаг, напоминающий руль. Это штурвал.

   • Штурвал выполняет ту же роль, что и руль в машине - он задает положение носа самолета (вверх и вниз) и наклон крыльев. Попробуйте подержаться за штурвал. Нажмите на него от себя, затем потяните к себе, поводите влево и вправо. Не тяните за него слишком сильно – достаточно небольших движений.

2. Найдите газ и устройство управления горючей смесью. Обычно эти кнопки находятся между сидениями в кабине пилота. Кнопка газа черная, а кнопка управления горючей смесью обычно красная. В гражданской авиации эти инструменты управления обычно выполнены в виде обычных кнопок.

   • Впуск топлива управляется кнопкой газа, а за управление горючей смесью отвечает вторая кнопка.

3. Найдите инструменты управления полетом. В большинстве самолетов их шесть, и они расположены в два ряда горизонтально. Эти инструменты показывают высоту над уровнем морем, пространственное положение воздушного судна, курс и скорость (как набора высоты, так и снижения).

   • Вверху слева: указатель воздушной скорости . Он показывает скорость судна в узлах. (Узел равен одной морской миле в час, или примерно 1,85 км/ч.)
   • Вверху посередине: указатель пространственного положения (искусственный горизонт). Он показывает пространственное положение самолета, то есть его угол наклона вверх или вниз, влево или вправо.
   • Вверху справа: альтиметр (высотомер). Он показывает высоту над уровнем моря.
   • Внизу слева: указатель поворота и скольжения . Это комбинированный инструмент, который показывает угол поворота самолета относительно вертикальной оси, угол крена и скольжения относительно продольной оси (не летит ли самолет боком).
   • Внизу посередине: указатель курса . Он показывает текущий курс судна. Этот инструмент калибруют (обычно каждые 15 минут), приводя его в соответствие с компасом. Это делается на земле или в воздухе, но только во время полета по прямой с постоянной высотой .
   • Внизу справа: указатель скорости набора высоты . Он показывает, с какой скоростью самолет набирает или сбрасывает высоту. Ноль означает, что самолет летит на постоянной высоте.

4. Найдите инструменты управления посадкой. На многих маленьких самолетах установлены фиксированные передачи, и в этом случае рычага управления передачей для посадки не будет. Если же в вашем самолете предусмотрена возможность ручного переключения передач, соответствующий рычаг может иметь любое расположение. Как правило, это рычаг с белой рукояткой. Вы будете использовать его при взлете, посадке и при движении самолета по земле. Помимо выполнения прочих функций, этот рычаг управляет шасси, лыжами и поплавками самолета.

   Поставьте ноги на педали поворота. У вас под ногами будут педали, с помощью которых можно задавать поворот. Они прикреплены к вертикальному стабилизатору. Если вам нужно слегка повернуть налево или направо по вертикальной оси, используйте педали. Фактически педали задают поворот относительно вертикальной оси. Они также отвечают за повороты на земле (многие начинающие пилоты считают, что направление движения на земле задается штурвалом).

   Взлет

   1. Получите разрешение на взлет. Если вы находитесь в аэропорту с диспетчерской, до начала движения по земле вам нужно связаться с диспетчером. Вам дадут всю необходимую информацию, включая код приемоответчика. Запишите его, поскольку эту информацию нужно будет повторить для диспетчера, прежде чем вам дадут разрешение на взлет. Когда разрешение будет получено, начинайте движений к взлетной полосе в соответствии с инструкциями сотрудников наземной службы. Никогда не выезжайте на взлетную полосу без разрешения на взлет!

      Настройте закрылки для взлета. Как правило, они должны располагаться под углом 10 градусов. Закрылки позволяют создать подъемную силу, из-за чего они и используются при взлете.

      Проверьте работу двигателей. Перед выездом на взлетную полосу остановитесь в зоне проверки двигателей и произведите соответствующую процедуру проверки. Так вы убедитесь, что взлетать безопасно.

      • Попросите инструктора показать, как производится проверка двигателей.

   2. Сообщите диспетчеру, что вы готовы к взлету. После успешной проверки двигателей сообщите диспетчеру о готовности и ждите разрешения продолжать движение по взлетной полосе.

   3. Вдавите кнопку управления горючей смесью максимально вниз. Начните постепенно давить на кнопку газа – самолет станет разгоняться. Он захочет повернуть влево, поэтому удерживайте его в середине взлетной полосы с помощью педалей.

      • При боковом ветре вам нужно будет слегка повернуть штурвал в сторону ветра. Когда наберете скорость, постепенно верните штурвал к исходному положению.
      • Отклонение от курса (кручение вокруг по вертикальной оси) нужно контролировать с помощью педалей. Если самолет начнет кручение, используйте педали, чтобы его выровнять.

   4. Разгонитесь. Чтобы подняться в воздух, самолету нужно набрать определенную скорость. Газ должен быть выжат до конца, и тогда самолет начнет подниматься (обычно у небольших самолетов скорость взлета равняется примерно 60 узлам). Указатель воздушной скорости сообщит вам, когда вы достигнете этой скорости..

      • Когда возникнет необходимая подъемная сила, нос самолета начнет подниматься над землей. Потяните за штурвал, чтобы помочь самолету взлететь.

   5. Потяните штурвал на себя. Это позволит самолету подняться в воздух.

      • Не забывайте поддерживать скорость набора высоты и правильное положение руля направления.
      • Когда самолет поднимется на достаточную высоту и когда указатель скорости набора высоты будет показывать положительное значение (то есть самолет будет набирать высоту), верните закрылки и шасси в нейтральное положение, чтобы снизить сопротивление.

   Управление полетом

   1. Установите искусственный горизонт, или указатель пространственного положения. Он поможет вам удерживать самолет в горизонтальном положении. Если вы выйдете за нужные значения, потяните штурвал на себя, чтобы приподнять нос. Не дергайте слишком резко – здесь не нужно больших усилий.

      • Чтобы самолет не отклонялся от горизонта, постоянно проверяйте пространственное положение и показания альтиметра. Но помните, что слишком долго смотреть на тот или иной указатель не стоит.

   2. Выполните поворот. Это еще называется выполнением виража. Если перед вами штурвал, поверните его. Если он имеет вид рукоятки, наклоните ее влево или вправо. Чтобы не потерять управление, смотрите на указатель поворота. Этот инструмент отображает картинку маленького самолета, на которую накладывается уровень с черным шариком. Нужно, чтобы черный шарик оставался в середине – корректируйте положение самолета педалями, и тогда все ваши повороты будут плавными и аккуратными.

      • Чтобы лучше запомнить, какую педаль нажимать, представьте, что вы наступаете на шарик.
      • Элероны отвечают за угол крена. Они работают вместе с педалями поворота. При повороте скоординируйте педали с элеронами, чтобы хвост оставался позади носа. Всегда следите за высотой и воздушной скоростью.
        • При повороте штурвала влево левый элерон приподнимается, а правый опускается. При правом повороте правый элерон поднимается, а левый опускается Не слишком задумывайтесь о том, как это происходит с точки зрения механики и аэродинамики; сейчас вы знакомитесь с основами.

   3. Управляйте скоростью самолета. У каждого самолета есть настройки двигателя, оптимизированные под крейсерский режим полета. Когда наберете нужную высоту, измените настройки так, чтобы двигатель работал на 75% мощности. Скорректируйте настройки для постоянного горизонтального полета. Вы почувствуете, что все рычаги начнут двигаться более плавно. На некоторых самолетах эти настройки позволяют перевести самолет в режим, не создающий вращающего момента, при котором для удержания самолета на прямой линии не потребуется управление педалями.

      • При стопроцентной загрузке двигателя нос смещается в сторону из-за вращающего момента, создаваемого двигателем, который требует коррекции с помощью педалей, поэтому чтобы вернуть самолет в нужное положение, приходится направлять его в противоположную сторону.
      • Чтобы самолет удерживал положение в пространстве, необходимо обеспечивать необходимую скорость и подачу воздуха. Если самолет будет лететь слишком медленно или под крутым углом, он может потерять необходимое ему обтекание воздушным потоком и замереть. Это особенно опасно при взлете и посадке, однако за скоростью следует следить всегда.
      • Как и при управлении машиной, чем чаще вы выжимаете газ в пол, тем большей нагрузке это подвергает двигатель. Жмите на газ лишь в том случае, если вам надо набрать скорость, и отпускайте газ, чтобы снижаться без ускорения.

   4. Не злоупотребляйте управлением. Во время турбулентности важно не переборщить с корректировками, иначе можно случайно вынудить самолет работать на пределе возможностей, что приведет к повреждениям оборудования (в случае сильной турбулентности).

      • Другой проблемой может стать обледенение карбюратора. Вы увидите кнопку с надписью "обогрев карбюратора" ("carb heat"). Включайте обогрев на короткие промежутки времени (например, на 10 минут), особенно при высокой влажности, которая вызывает обледенение. (Это касается лишь самолетов с карбюратором.)
      • Не переключайте свое внимание на эту задачу целиком – вам нужно все время следить за всеми приборами и проверять наличие летающих объектов вблизи вашего самолета.

   5. Установите крейсерскую скорость двигателя. Когда скорость выровняется, зафиксируйте элементы управления в их текущем положении, чтобы самолет постоянно двигался с той же скоростью, а вы могли бы контролировать курс. Снизьте нагрузку на двигатель до 75%. Если вы пилотируете самолет Cessna с одним двигателем, рекомендуемая нагрузка составит 2400 оборотов в минуту.

      • Установите триммер. Триммер – это небольшое устройство на панели, которое можно перемещать в кабине. Правильная установка триммера позволяет не допустить подъема или снижения при крейсерском полете.
      • Существуют разные типы триммеров. Одни имеют форму колеса или рычага, другие – ручки, которую нужно тянуть, или качалки. Есть также триммеры в виде винта и троса. Существуют также электрические системы, управлять которыми проще всего. Настройки триммера соответствуют определенным скоростям, которых может придерживаться самолет. Обычно они зависят от веса, строения корабля, центра тяжести и веса груза и пассажиров.

Самолет относится к летательным аппаратам тяжелее воздуха. Это означает, что для его полета нужны определенные условия, сочетание точно рассчитанных факторов. Полет самолета – это результат действия подъемной силы, которая возникает при движении потоков воздуха навстречу крылу. Оно повернуто под точно рассчитанным углом и имеет аэродинамическую форму, благодаря которой при определенной скорости начинает стремиться вверх, как говорят летчики – “становится на воздух”.

Разгоняют самолет и поддерживают его скорость двигатели. Реактивные толкают самолет вперед за счет сгорания керосина и потока газов, вырывающихся из сопла с большой силой. Винтовые двигатели “тянут” самолет за собой.

Крыло современных самолетов является статичной конструкцией и само по себе не может самостоятельно создавать подъемную силу. Возможность поднять многотонную машину в воздух возникает только после поступательного движения (разгона) летательного аппарата с помощью силовой установки. В этом случае крыло, поставленное под острым углом к направлению воздушного потока, создает различное давление: над железной пластиной оно будет меньше, а снизу изделия – больше. Именно разность давлений приводит к возникновению аэродинамической силы, способствующей набору высоты.

Самолеты, особенно вблизи, впечатляют своими г абаритами и ма ссой. Остается при этом не понятным, как такой громоздкий и тяжелый объект поднимается в небесную высь. Притом, ответить на это могут даже не все взрослые, а вопросы детей частенько способны поставить в тупик. Возникновение подъёмной силы часто объясняют разностью статических давлений воздушных потоков на верхней и нижней поверхности крыла самолёта.

Конструкция крыла такова, что верхняя часть его профиля имеет выпуклую форму. Воздушный поток, обтекающий крыло, разделяется на два: верхний и нижний. Скорость нижнего потока остаётся практически неизменной. А вот скорость верхнего возрастает за счёт того, что он должен преодолеть больший путь за то же время. Следовательно, давление над крылом становится ниже. Из-за разницы этих давлений возникает подъёмная сила, которая толкает крыло вверх, а вместе с ним поднимается и самолёт. И чем больше эта разница, тем больше и подъёмная сила
Самолёт может взлететь только в том случае, если подъёмная сила больше его веса. Скорость он развивает с помощью двигате

лей. С увеличением скорости увеличивается и подъёмная сила. И самолёт поднимается вверх. Каждый из вас делал, наверное, бумажные самолетики и с силой запускал их. Современный самолет, даже весом в десятки тонн, его крыло должно иметь достаточную площадь. На подъемную силу крыла влияет множество параметров, таких как профиль, площадь, форма крыла в плане, угол атаки, скорость и плотность воздушного потока. Каждый самолет имеет свою минимальную скорость, при которой он может взлетать и лететь, не падая. Так, минимальная скорость современных пассажирских самолетов находится в пределах от 180 до 250 км/ч. Для того чтобы подъемная сила смогла поднять в воздух Именно если такой самолетик с силой бросить вверх, он может далеко полететь, а если пустить слегка — упадет сразу же на землю. Значит, чтобы бумажный самолетик удерживался в воздухе, он должен постоянно двигаться вперед. Большие самолеты двигаются вперед за счет мощных двигателей, вращающих пропеллер. Быстро вращающийся пропеллер выбрасывает за себя огромные массы воздуха, обеспечивая поступательное движение самолета.

Если подъёмная сила и вес самолёта равны, то он летит горизонтально.

При создании самолета крылу уделяется огромное внимание, потому что именно от него будет зависеть безопасность выполнения полетов. Глядя в иллюминатор, пассажир замечает, что оно гнется и вот-вот сломается. Не бойтесь, оно выдерживает просто колоссальные нагрузки.
Если откажет двигатель самолета - ничего страшного, самолет долетит на втором. Если отказали оба двигателя

История знает случаи, что и в таких обстоятельствах садились на посадку. Шасси? Ничего не мешает самолету сесть на брюхо, при соблюдении определенных мер пожарной безопасности он даже не загорится. Но самолет никогда не сможет лететь без крыла.

Почему самолеты летают так высоко?

Потому что именно оно создает подъемную силу. Высота полета современных реактивных самолетов находится в пределах от 5000 до 10000 метров над уровнем моря. Это объясняется очень просто: на такой высоте плотность воздуха намного меньше, а, следовательно, меньше и сопротивление воздуха. Самолеты летают на больших высотах, потому что при полете на высоте 10 километров самолет расходует на 80% меньше горючего, чем при полете на высоте в один километр. Однако почему же тогда они не летают еще выше, в верхних слоях атмосферы, где плотность воздуха еще меньше? Дело в том, что для создания необходимой тяги двигателем самолета необходим определенный минимальный запас воздуха. Поэтому у каждого самолета имеется наибольший безопасный предел высоты полета, называемый также «практический потолок». К примеру, практический потолок самолета Ту-154 составляет около 12100 метров.

Почему самолету нужно сжечь все топливо перед посадкой?

Резюмируя, можно сказать, что самолет дожигает топливо для того, чтобы нагрузка на шасси при посадке не превосходила максимальную, в противном случае шасси просто не выдержит.
При проектировании самолета (как гражданского, так и военного, кстати) и в частности его шасси всегда есть такой параметр, как максимальная посадочная масса. Совершенно очевидно, что это максимальная масса, которую выдержит шасси при посадке. Когда самолет готовят к выполнению задания в него заливают столько топлива, что бы долететь до запланированного места посадки + навигационный запас топлива. Когда все штатно, топливо не сливают. Если экипаж принял решение сажать машину, а ее масса превышает максимальную посадочную, то от топлива избавляются. Особенно часто такие ситуации происходят в случае серьезного отказа сразу после взлета. Так же следует заметить, что не все самолеты просто «дожигают» топливо, чтобы «сбросить вес», некоторые оборудованы системой аварийного слива топлива.

Многие боятся упасть вниз с высоты 10 км. Это невозможно из-за сильного давления под крыльями самолета. Он держится на воздухе не хуже, чем машина на шоссе. Его можно поставить на хвост, повернуть вокруг своей оси на 100 градусов, направить вниз — и если отпустить штурвал, то самолет просто будет покачиваться в воздухе, как лодка на волнах.

Мы расскажем Вам, почему важно пройти обучение на пилота , знать что такое пилотирование самолета и как летает самолет .

Для курсанта, начинающего обучение на пилота самолета, это может стать не самым приятным сюрпризом. Давно пора возвращаться на землю, а самолет все еще летит.

В 20-е годы прошлого века авиаконструкторы столкнулись со странным явлением. Самолеты, построенные по всем законам классической аэродинамики, вдруг оказались непригодными для использования с существующей инфраструктурой. Казалось бы, все сто раз посчитано и просчитано, но вопреки цифрам и здравому смыслу самолет не может «вписаться» в длину посадочной полосы. Позднее для борьбы с этим явлением придумали интерцепторы (они же спойлеры), а сам эффект получил название «экрана».

Ученые авторы пособий по аэродинамике предлагают сложное определение экранного эффекта. Им, ученым, так по статусу положено. Реальные же пилоты объясняют все гораздо проще:
«Экран на посадке ощущаешь пятой точкой. Когда режим двигателям убрал, скорость минимальная, а самолет «почему-то» садиться не хочет».

Со стороны это выглядит так, будто самолет возомнил себя планером, или летчик решил поиграться в парашютиста: есть у них такая дисциплина, в которой кто дальше пролетит горизонтально над землей, тот самый крутой.

Разумеется, каждый пилот самолета , узнав что такое пилотирование самолета и как летает самолет в летной школе, прекрасно знает, что в так называемой «зоне влияния земли» возможен экранный эффект (в английском языке используется гораздо более понятный термин ground effect). Но часто его ошибочно называют «воздушной подушкой». На самом деле эффект планирования на сверхмалой высоте имеет отношение к воздушной подушке только в одном случае. Если вы летаете на чем-то таком:

А вот почему это происходит в авиации, давайте разберем.

Обучение на пилота: теория прежде всего

Именно концевые вихри индуцируют сопротивление, которое так и называется «индуктивное» и для борьбы с которым приходится тратить лишнее топливо. Именно они оставляют позади летящего самолета спутный след, в который может попасть другой самолет, что уже не раз становилось причиной авиакатастроф. Наконец, именно они создают экранный эффект, добавляя пилоту хлопот на приземлении.
Осталось понять, откуда они берутся.

Как летает самолет

Но крыло (к великому сожалению авиаконструкторов) не бесконечно, поэтому где-то обязательно возникает область, в которой плотный воздух снизу и разреженный сверху соприкоснутся. Несложно догадаться, что произойдет это там, где крыло кончается.

Теперь вспоминаем школьный курс физики и принцип сообщающихся сосудов. Если в одной части давление больше, а в другой меньше, молекулы газа будут вести себя так, чтобы давление уравновесилось. Иными словами, из области высокого давления воздух стремится убежать в область низкого. Как ему это сделать? Разумеется, через ту же законцовку крыла (на самом деле процесс происходит и в других частях крыла, но именно здесь он наиболее выраженный). Воздух из-под нижней плоскости крыла движется наверх, создавая на кончиках крыла направленные вверх завихрения.

Но самолет-то в это время продолжает лететь вперед! В результате каждый такой поток закручивается в спираль. Это и есть концевой вихрь (он же вихревой жгут, он же спутный вихрь или спутный след).

Иногда такие вихри можно наблюдать невооруженным глазом. Например, во время авиашоу, когда сверхзвуковые истребители выполняют фигуры высшего пилотажа, а погода достаточно влажная, за ними отчетливо видна спутная струя. Вот это оно и есть.

Бороться можно, но сложно

Пока аэропорты вкладывают миллионы денег в разработку систем, которые позволят рассеивать вихревой след, авиаконструкторы уже придумали способ минимизировать его образование. Для этого на современные пассажирские авиалайнеры ставят законцовки особой формы – винглеты или шаркелетты. Они изгибаются кверху, тем самым лишая воздух возможности свободно перетекать снизу вверх.

Аэропортам это нужно, чтобы минимизировать интервал между взлетами и посадками, а авиакомпаниям – чтобы сократить издержки. Чем слабее концевой вихрь, тем меньше индуктивное сопротивление, тем ниже расход топлива.

Недавно винглетами оснастили даже ремортизированного «старичка» Ан-2. Но помимо преимуществ у винглетов есть и недостатки: экономия топлива происходит в основном в крейсерском режиме полета на большой скорости на длинные расстояния. Так что малой авиации с ее частыми взлетами-посадками и короткими маршрутами технологическая революция в ближайшей перспективе вряд ли грозит. Придется научиться летать с тем, что есть.

Летная школа: еще немного теории

В первом варианте (на высоте) вихревые потоки проворачиваются по такой траектории, которая создает дополнительное давление вниз. То есть подъемная сила крыла становится меньше. Но когда самолет приближается к земле (или воде), концевой вихрь разбивается о препятствие. Таким образом, подъемная сила крыла становится больше, хотя другие условия (скорость, угол атаки и т.д.) не изменились.
Но и это еще не все.

На высоте концевые вихри создают дополнительное давление на верхнюю плоскость крыла. Иными словами, возрастает вертикальная скорость, направленная вниз. Из-за этого воздух, который обтекает крыло сверху, тоже меняет свое направление. Возникает так называемый скос потока.

Около земли концевые вихри «разбиваются» о поверхность. Давление на верхнюю плоскость крыла ослабевает, соответственно скос потока становится меньше:

Пилотирование самолета: куда косит поток

На высоте скос потока выражен сильнее, поэтому вектор подъемной силы отклоняется назад. Но самолету надо лететь вперед! Решить это противоречие можно увеличив тягу двигателей, заплатив взамен повышенным сопротивлением. Проще говоря, чем ровнее (горизонтальнее) набегающий поток, тем меньше он сопротивляется разрезающему его крылу. Чтобы представить себе, как это все работает, можно внимательно рассмотреть рисунок выше, а можно просто запомнить:

Чем меньше скос потока -> тем меньше сопротивления -> тем больше подъемной силы.

А чем больше подъемная сила и меньше сопротивления, тем дальше самолет планирует, не желая опускаться на бренную землю.

Ни высоко, ни низко, ни далеко, ни близко

Очевидно, что если первоисточником экрана являются концевые вихри, то все зависит от габаритов самолета. Чем он больше и тяжелее, тем больше в диаметре срывающиеся с его законцовок вихри. Поэтому большой самолет почувствует эффект влияния земли на большей высоте.

Но тогда почему самый популярный самолет чтобы пройти обучение на пилота - Cessna 172 и, скажем, Piper Warrior, которые находятся примерно в одной весовой категории, планируют по-разному? При одинаковой скорости и погодных условиях, Цесна приземлится заметно ближе.

Ответ – в расположении крыльев. Пайпер – так называемый низкоплан. Его крылья расположены в нижней части фюзеляжа. То есть они гораздо ближе к земле. А раз так, то и эффект влияния земли ощущается сильнее.

Принято считать, что он возникает, когда расстояние до земли равно размаху крыла или меньше. Но сильнее всего экранный эффект проявляется на высоте, равной 20% от размаха. В этот момент крыло индуцирует всего 60% от своего обычного сопротивления. Впрочем, без примеров все равно неубедительно.

Допустим, мы собрались научиться летать самолете Цессна 172. Размах ее крыла составляет 11 метров. 20% - это примерно 2 метра. Иными словами, когда Цессна (точнее, ее крыло) окажется на высоте 2 метра с небольшим, преодолеть оставшееся до земли расстояние может быть не совсем просто.

У Пайпера практически тот же размах (10,5 м), но в отличие от Цессны, его крылья находятся на высоте буквально метр от земли. Следовательно экранный эффект летчик почувствует примерно на той же высоте (2 метра), но его крылья в этот момент будут чуть ли не в двое ниже, чем у коллеги из Цессны. Соответственно, скос потока будет меньше, а сопротивление составит всего 40% от обычного. Понятно, что не меняя скорости такой самолет пролетит гораздо дальше.

Делать-то что?

В малой авиации экранный эффект может пригодиться при посадках на грунтовые полосы, особенно в пору осенне-весенней распутицы. Понимая, как летает самолет и что с ним происходит, можно по примеру планеристов сознательно увеличивать дистанцию горизонтального полета, выбирая для посадки кусочек посуше.

С другой стороны, если в момент посадки вы обнаружили себя летящим там, где по всем расчетам уже должны были кататься, возможно, стоит уйти на второй круг и построить заход с учетом экранного эффекта.