Prawdopodobnie wystawiłeś rękę przez okno jadącego pojazdu w lecie – obracałeś ją w górę i w dół, zmieniając kąt, pod jakim nadlatujący wiatr zagina się wokół niej. Jeśli przechylisz ją choć trochę do góry, twoja ręka uniesie się do góry.
Okazuje się, że twoja ręka może być całkiem dobrym przybliżeniem skrzydła samolotu. Przez okno jadącego samochodu twoja ręka jest jednocześnie skrzydłem, lotką, spojlerem i klapą. (A jeśli rozprostujesz palce, może nawet listwą.)
Skrzydła samolotu są majestatycznym i bardzo złożonym dziełem inżynierii. Mówiąc wprost, są one niemal żywe. W Boeingu 787 systemy komputerowe sterują elementami skrzydła, aby dostosować je do warunków lotu – podmuchów, siły wiatru, turbulencji, nawet tego, że jest nieco za wysoko do lądowania, i nie tylko – a wszystko to niezależnie od poleceń pilota. Czasami zobaczysz, jak te części skrzydła poruszają się szybko, czasami z prawie niezauważalnymi zmianami – a podczas lądowania te ruchy mogą się zdarzać bardzo często.
W tym artykule zbadam niektóre z elementów skrzydła samolotu, które zobaczysz, gdy wyjrzysz przez okno pasażera.
Dwóch ekspertów pomogło mi wyjaśnić, jak te elementy współpracują ze sobą. Dean Plumb jest głównym pilotem technicznym British Airways, z ponad 30-letnim doświadczeniem lotniczym. Ma za sobą 10 lat pracy w Królewskich Siłach Powietrznych na samolotach transportowych C-130 Hercules, a następnie 20 lat pracy w BA, w tym czas spędzony na pokładzie Boeinga 787 Dreamliner. Chip Kiehn, Dyrektor Sprzedaży i Marketingu w Aviation Partners Boeing, która produkuje i montuje część skrzydła zwaną wingletem, spędził blisko 20 lat w tym projekcie joint-venture Boeinga. (Winglety to te zakrzywione końcówki wystające z końca skrzydła w wielu samolotach, w tym w obecnych modelach Boeinga 737 i Airbusa A320.)
Lotki: Małe skrzydło
Lotki – samolot komercyjny ma dwie – kontrolują ruch samolotu na jego osi podłużnej, powodując jego przechylanie się z lewej strony na prawą. Aileron to po francusku „małe skrzydło” – i dokładnie tym są. „Podobnie jak skrzydło, lotka ma kształt łezki, gdy patrzy się na nią z boku, a najcieńszą krawędź ma z tyłu” – wyjaśnia Plumb. „I…lotka jest zaskakująco duża, gdy ogląda się ją z bliska.”
Lotki znajdują się na zewnętrznej krawędzi spływu skrzydła. Aby dostrzec lotki, trzeba się dobrze przyjrzeć. W samolocie pasażerskim lotki poruszają się bardzo nieznacznie z perspektywy pasażera. W rzeczywistości, gdy samolot wykonuje zakręt, można zauważyć, że lotka powraca do pozycji równo ze skrzydłem, a samolot nadal wykonuje zakręt. Dzieje się tak z powodu siły dośrodkowej utrzymującej go w zakręcie.
Gdy pilot (lub częściej autopilot) przesunie kolumnę sterującą w prawo, lotka na prawym skrzydle jest podnoszona, podczas gdy lotka na przeciwległym skrzydle opada. Podniesienie lotki na prawym skrzydle zmniejsza siłę nośną prawego skrzydła – a gdy siła nośna się zmniejsza, skrzydła opadają. Tutaj, prawe skrzydło opada w dół w kontrolowanym skręcie w prawo.
„Lotki są wspomagane przez spoilery na skrzydle, które mogą zmniejszyć siłę nośną bardzo nieznacznie, wspomagając zakręt” – powiedział Plumb.
Spojlery i hamulce aerodynamiczne: Zmniejszają siłę nośną, przede wszystkim
Jak sama nazwa wskazuje, spoilery coś psują. W tym przypadku psują one siłę nośną wytwarzaną przez skrzydło, podobnie jak lotka. Więc o co chodzi? Spojlery pozwalają samolotowi stracić siłę nośną i zejść w kontrolowany sposób.
„Spojlery działają poprzez uczynienie skrzydła mniej wydajnym, w kontrolowany sposób” – powiedział Plumb. „Jest to świetny sposób na zmniejszenie niepożądanej prędkości powietrza, gdy zwalniasz gotowy do podejścia do lądowania. Pozwala także na szybsze, ale komfortowe zniżanie samolotu, jeśli masz do stracenia dużo wysokości. Nie zawsze musisz używać spojlerów w ten sposób, ale jest to bardzo powszechne i pozwala szybko dostosować prędkość do innych samolotów przed i za tobą, które są w tym samym strumieniu samolotów podchodzących do lądowania.”
Na skrzydłach samolotu często znajdują się dwa zestawy spojlerów. Zestaw znajdujący się blisko kadłuba nazywany jest spoilerami naziemnymi lub hamulcami powietrznymi. „Spojlery naziemne to dokładnie te same panele, które są używane jako hamulce prędkości w locie, z tą różnicą, że na ziemi mogą się one całkowicie odchylać do góry i maksymalizować efekt 'lift dumping',” powiedział Plumb.
Plumb wyjaśnił, że piloci wstępnie uzbrajają system podczas zniżania, aby automatycznie aktywował się po zetknięciu kół z ziemią.
„Wiele osób zakłada, że spoilery działają jak hamulce aerodynamiczne, ale w rzeczywistości 80 procent ich wkładu w zatrzymanie samolotu polega na tym, że skrzydło nie wytwarza siły nośnej, a to wymusza przeniesienie całej masy samolotu na koła główne, dzięki czemu hamulce kół są znacznie bardziej efektywne” – wyjaśnił Plumb.
Plapy: Zwiększają siłę nośną
Ten pierwszy podobny do maszynowego warkot, który słyszysz, gdy twój samolot schodzi do lądowania, to odgłos uruchamianych klap. Klapy są zarówno urządzeniem podnoszącym, jak i oporowym. Wypuszczenie klap pozwala pilotowi schodzić i utrzymywać siłę nośną przy znacznie mniejszej prędkości podczas podejścia. Równocześnie klapy powodują opór powietrza, który spowalnia samolot. W większości współczesnych samolotów odrzutowych występują klapy wewnętrzne i zewnętrzne, przy czym klapy wewnętrzne znajdują się najbliżej kadłuba. Są one rozmieszczone w stopniach, gdy samolot schodzi do lądowania.
Plapy są podnoszone i opuszczane przez hydraulikę lotniczą wewnątrz korpusów w kształcie torpedy pod skrzydłem, zwanych owiewkami gąsienicowymi. Służą one również do podwójnego celu, jakim jest poprawa przepływu aerodynamicznego pod skrzydłem.
Flaperony: Do wspomagania przechylania
Jak sama nazwa wskazuje, flaperon to urządzenie, które jest zarówno lotką jak i klapą. Działają one bardziej jak lotki niż klapy; mogą szybko regulować się w górę i w dół jak lotki, szczególnie w porównaniu do klap (które rozwijają się mozolnie). Klapy można znaleźć w większych odrzutowcach, takich jak Boeing 777, Airbus A350 i Dreamliner. Klapy są uruchamiane podczas zakrętu, gdy wykonywane są polecenia sterujące. Na przykład w przypadku zakrętu w prawo, lotka prawego skrzydła podniesie się nieznacznie, zmniejszając siłę nośną skrzydła, podczas gdy klapolotka wysunie się nieznacznie, aby w kontrolowany sposób przeciwdziałać części tej utraty siły nośnej. Wszystko to jest wykonywane przez komputery samolotu bez dodatkowego udziału pilota.
Lotki: A Misnomer
Spojler to spojler, który działa podobnie do lotki – a w dzisiejszych czasach wszystkie są takie. Nie jest to oddzielny komponent, ale termin używany do opisania funkcji spoilerów w wielu nowoczesnych samolotach komercyjnych. Spojlery automatycznie i bez udziału pilota, w tandemie z lotką, jak opisał to Plumb powyżej, wspomagają przechylanie wzdłuż osi podłużnej. Nie znajdziesz „spoileron” w oficjalnej dokumentacji Boeinga lub Airbusa.
Płatki: Like Flaps, but on the Other Side of the Wing
Lamele wysuwają się na zewnątrz z krawędzi natarcia skrzydła. Ich głównym zadaniem jest umożliwienie samolotowi lotu pod większym kątem w stosunku do wiatru; listwy działają w ten sposób, że przesuwają nadlatujące powietrze nad górną powierzchnię skrzydła. Dzięki temu skrzydło może utrzymać siłę nośną przy mniejszej prędkości, np. podczas lądowania.
„Nowoczesne skrzydło może wciągnąć listwy i klapy tak, że jest to idealny kształt do latania z dużą prędkością i na dużych wysokościach, gdzie silniki są najbardziej wydajne” – powiedział Plumb. „Jednakże, gdy samolot ląduje, chcemy, aby skrzydło wytwarzało maksymalną siłę nośną przy znacznie mniejszych prędkościach, więc podobnie jak w przypadku orła podrywającego się do lądowania, listwy z przodu skrzydła i klapy z tyłu rozsuwają się, aby stworzyć znacznie większą powierzchnię i wytworzyć większą siłę nośną.”
„Są one niewiarygodnie ważne w samolotach odrzutowych ze skrzydłami odchylonymi do tyłu, które są idealne do lotów z dużymi prędkościami, ale potrzebują wzmocnienia, aby zapewnić wystarczającą siłę nośną do lotów z małymi prędkościami.”
Co z górą i dołem? A Quick Word About Elevators
Kąt nachylenia samolotu względem wiatru (i generalnie horyzontu) jest kontrolowany przez stery wysokości, ale te nie znajdują się na skrzydle; są one częścią ogona. „Pociągnij do tyłu na drążku, domy stają się mniejsze. Pchnij do przodu, a domy staną się większe” – lubią mawiać piloci. Jako pasażer nie możesz zobaczyć podnośników; są one umieszczone na spływowej krawędzi statecznika poziomego, czyli na ogonie samolotu.
Połączenie wszystkiego razem
„Wszystkie te elementy sterowania lotem współpracują ze sobą, aby uzyskać idealny kształt skrzydła dla efektywnego lotu. Jest to bardzo skomplikowane do skoordynowania, ale jest możliwe dzięki nowoczesnym komputerom kontroli lotu i oznacza, że skrzydło nieustannie dostosowuje się do warunków w sposób, który nie jest podobny do tego, w jaki ptak zgina i dostosowuje kształt swoich skrzydeł” – powiedział Plumb.
Można to zobaczyć w akcji na poniższym filmie, na którym samolot startuje. Zwróć uwagę na poruszające się klapki, a także na spoilery działające w tandemie, aby zepsuć siłę nośną i pomóc w automatycznej stabilizacji samolotu.
Winglety: Zwiększają siłę nośną i zmniejszają opór powietrza
Większość nowoczesnych odrzutowców ma winglety – te pochylone do góry kawałki na końcach skrzydeł, często z reklamą linii lotniczych (Southwest.com!). Służą one ważnemu celowi dla wydajności. Chip Kiehn wyjaśnia dlaczego.
„Wiry powietrza powstają na końcówkach skrzydeł z powodu różnic ciśnienia pomiędzy górną i dolną powierzchnią skrzydła, co powoduje nadmierny opór” – powiedział Kiehn. „Urządzenia na końcówkach skrzydeł są zazwyczaj zaprojektowane tak, aby zakłócać te wiry w taki sposób, aby zmniejszyć całkowity opór powietrza i zwiększyć całkowitą siłę nośną skrzydła.”
„W przypadku nowych projektów skrzydeł, projektanci mają czyste pole do popisu przy rozważaniu kształtu końcówek skrzydeł i mogą uwzględnić niezbędną wydajność na samym początku” – powiedział Kiehn. „winglety są projektowane jako ulepszenie starszych technologii skrzydeł. Nasz projekt skrzydeł typu split-scimitar jest kolejnym ulepszeniem technologii Blended Winglet, zapewniając 737-NG aż 2,2% dodatkową redukcję zużycia paliwa w stosunku do oryginalnych skrzydeł typu blended winglet. „
Aby zobaczyć cały ten taniec w akcji, obejrzyj film z samolotu Airbus A320 Lufthansy – wyposażonego w blended winglety – zniżającego się do lądowania; zobaczysz, jak lotki poruszają się tylko odrobinę, klapy zostają odblokowane, spojlery spowalniają samolot, a spojlery naziemne zostają odblokowane tuż po przyziemieniu. Ten szczególnie samolot nie ma flaperons.
„Skrzydło ptaka jest wskazówką dla przyszłego rozwoju w projektowaniu skrzydeł, ponieważ niektóre dość futurystyczne projekty już wyobrazić całe skrzydło morphing subtelnie, a nie tylko klapy i listwy w ruchu,” Plumb powiedział. „Więc następnym razem, gdy zobaczysz strzelistego orła, zwróć uwagę na to, jak skrzydło zmienia kształt w zależności od tego, czy potrzebuje wysokiej czy niskiej prędkości; możesz równie dobrze patrzeć na inspirację dla następnej generacji skrzydeł samolotów.”
Mike Arnot jest założycielem Boarding Pass NYC, nowojorskiej marki turystycznej, a także prywatnym pilotem.
Featured image of a Boeing 747 wing by JT Genter/TPG
Oferta powitalna: 80 000 punktów
WARTOŚĆ BONUSOWATPG*: $1,650
CARD HIGHLIGHTS: 2X punkty na wszystkie podróże i posiłki, punkty można przenosić do ponad tuzina partnerów turystycznych
*Wartość bonusu jest wartością szacunkową obliczoną przez TPG, a nie wydawcę karty. Zobacz nasze najnowsze wyceny tutaj.
Złóż wniosek teraz
Więcej informacji
- Zdobądź 80 000 punktów bonusowych po wydaniu 4 000 $ na zakupy w ciągu pierwszych 3 miesięcy od otwarcia konta. To jest 1,000 dolarów, gdy można zrealizować za pośrednictwem Chase Ultimate Rewards®. Dodatkowo możesz zdobyć do $50 w zestawieniu kredytów na zakupy w sklepie spożywczym w ciągu pierwszego roku od otwarcia konta.
- Zdobądź 2X punkty na posiłki, w tym kwalifikujące się usługi dostawy, jedzenie na wynos i jedzenie na mieście oraz podróże. Plus, zarobić 1 punkt za dolara wydanego na wszystkich innych zakupów.
- Zdobądź 25% więcej wartości, gdy można zrealizować na bilety lotnicze, hotele, wypożyczalnie samochodów i rejsy za pośrednictwem Chase Ultimate Rewards ®. Na przykład, 80 000 punktów jest warte 1000 dolarów na podróże.
- Z Pay Yourself Back℠, Twoje punkty są warte 25% więcej w czasie trwania aktualnej oferty, kiedy wymieniasz je na kredyty w zestawieniu z istniejącymi zakupami w wybranych, zmieniających się kategoriach.
- Zyskaj nieograniczone dostawy z opłatą za dostawę w wysokości 0 dolarów i obniżonymi opłatami za usługi dla kwalifikujących się zamówień powyżej 12 dolarów na minimum rok z DashPass, usługą subskrypcji DoorDash. Aktywuj do 12/31/21.
- Zaliczaj na ubezpieczenie od rezygnacji z podróży/przerwania podróży, ubezpieczenie Auto Rental Collision Damage Waiver, ubezpieczenie od zagubionego bagażu i inne.
- Zyskaj do 60 USD zwrotu za członkostwo Peloton Digital lub All-Access do 12/31/2021 i uzyskaj pełny dostęp do biblioteki treningów za pośrednictwem aplikacji Peloton, w tym cardio, bieganie, siłowe, joga i inne. Weź udział w zajęciach za pomocą telefonu, tabletu lub telewizora. Nie jest wymagany sprzęt fitness.
Zastrzeżenia redakcyjne: Opinie wyrażone tutaj są wyłącznie opiniami autora, a nie opiniami jakiegokolwiek banku, wystawcy karty kredytowej, linii lotniczych lub sieci hoteli i nie zostały zweryfikowane, zatwierdzone lub w inny sposób poparte przez którykolwiek z tych podmiotów.
Zrzeczenie się odpowiedzialności: Odpowiedzi poniżej nie są dostarczone lub zlecone przez bank reklamodawcy. Odpowiedzi nie zostały zweryfikowane, zatwierdzone lub w inny sposób zaaprobowane przez bank reklamujący. Nie jest obowiązkiem banku reklamodawcy zapewnienie, że wszystkie posty i/lub pytania są odpowiedziane.