Почему и как летает самолет

На высоте около 1 метра над землей летчик заканчивает выравнивание, и траектория полета переходит из наклонной в горизонтальную.

Однако горизонтальный полет возможен, как известно, только в том случае, если подъемная сила равна весу самолета. Между тем из-за отсутствия тяги скорость продолжает падать, поэтому должна уменьшаться и подъемная сила. Поскольку летчик должен приземлить самолет с наименьшей скоростью, то он как можно дольше не дает машине коснуться земли — выдерживает ее над землей, стремясь «погасить» скорость. Для этого летчик постепенно увеличивает угол атаки, чтобы подъемная сила еще некоторое время оставалась равной весу самолета.

Но вот угол атаки доведен почти до критического, самолет принял положение, которое он имеет при стоянке на земле. Скорость уже близка к минимальной скорости горизонтального полета, подъемная сила начинает падать, становится меньше веса — и самолет мягко касается земли. По инерции он бежит по земле, но в результате торможения скоро останавливается. Полет окончен.

Посадка, как и взлет, обычно производится против ветра. Встречный ветер уменьшает скорость самолета относительно земли во время приземления и длину пробега. То и другое облегчает выполнение посадки.

ВИРАЖИ И ФИГУРЫ В ПОЛЕТЕ

Почему самолет может делать виражи[15] и фигуры?

Какие силы заставляют тяжелую машину легко кувыркаться в воздухе? Как летчик управляет этими силами в криволинейном полете?

Конечно, это все те же аэродинамические силы. И в криволинейном полете опять-таки главную роль играет подъемная сила крыла.

Известно, что всякое тело по инерции стремится двигаться прямолинейно. Чтобы заставить его двигаться по кривой, нужна так называемая центростремительная сила. Вот пример.

Если привязать нитку к камню и вращать его, то нитка натянется и, удерживая камень, заставит его описывать круги. Движение камня по окружности будет происходить под действием силы вашей руки. Передаваясь через нитку, эта сила не позволяет камню удалиться от центра вращения. Если нитка оборвется, то действие этой силы прекратится и камень по инерции полетит прямолинейно. Сила, с которой ваша рука действует на камень и заставляет его вращаться вокруг некоторого центра, и называется центростремительной (она направлена от окружности к центру).

При движении велосипедиста по кривой линии центростремительной силой служит слагаемая силы веса, так как велосипедист наклоняет машину в сторону поворота. При движении самолета по криволинейной траектории роль центростремительной силы обычно выполняет слагаемая подъемной силы крыла (рис. 29, а). Когда летчик наклоняет самолет на некоторый угол в сторону желаемого разворота, то на такой же угол отклоняется от вертикали и подъемная сила (рис. 29, б).

Рис. 29. Вираж самолета: а) вираж по кругу; б) действие сил на вираже: вертикальная слагаемая подъемной силы П1 уравновешивает силу веса В, а горизонтальная слагаемая П2 играет роль центростремительной силы.

И если разложить ее на две слагаемые — по вертикали и горизонтали, то становится ясно, что слагаемая П1 поддерживает самолет в воздухе, а слагаемая П2, направленная к центру виража, служит центростремительной силой (ей всегда сопутствует центробежная сила Ц, направленная в противоположную сторону).

Чтобы подъемной силы крыла хватило и на то и на другое, летчик при вводе самолета в вираж увеличивает угол атаки (или скорость полета).

Накреняя самолет элеронами в сторону виража, летчик одновременно отклоняет в ту же сторону и руль направления (действующий подобно рулю лодки). Благодаря этому самолет разворачивается «охотнее».

На самолете можно делать виражи различных радиусов. Особенно важны виражи малых радиусов (например, при фигурных полетах или в воздушном бою, когда нужно быстро развернуться). Для уменьшения радиуса виража приходится увеличивать крен — ведь при этом растет центростремительная сила.

Радиус виража сильно зависит от скорости полета.

Вы знаете, что при быстром беге, быстрой езде на велосипеде, мотоцикле, автомобиле трудно сделать крутой поворот, для поворота приходится уменьшать скорость. Так и на самолете: если летчик желает уменьшить радиус виража, то он должен уменьшить скорость полета.

По этой причине тихоходный самолет может делать виражи малых радиусов, а истребитель — только больших радиусов. Например, самолет ПО-2 может сделать вираж с радиусом всего в 60 метров, тогда как истребитель делает вираж с радиусом самое меньшее 350–400 метров. Именно поэтому во время Великой Отечественной войны самолеты ПО-2 нередко спасались от нападения фашистских истребителей: в опасный момент советский летчик делал крутой вираж и самолет противника, не имея возможности так же круто развернуться, проскакивал мимо.

Очень интересен быстрый вираж с одновременным подъемом, который называют боевым разворотом (рис. 30, а).