Ar žinojote, kad orlaiviui pakilti gali būti per karšta? Štai kodėl.

Dar 2017 metais daugiau nei 40 skrydžių buvo atšaukta dėl didelio karščio Finikse (JAV, Arizonos valstijos sostinė), kur tuo metu buvo 50 laipsnių pagal Celsijų.

Keista, kad atšaukimai įvyko ne dėl orlaivio perkaitimo ar netinkamo variklių veikimo. Atvirkščiai, karštas oras neleido lėktuvams pakilti. Bet kodėl lėktuvai negali pakilti esant dideliam karščiui?

Norint tai suprasti reikalingos tam tikros pagrindinės žinios apie tai, kaip lėktuvai kyla aukštyn ir kaip aplinkos veiksniai gali paveikti lėktuvo skrydį.

Kaip lėktuvas kyla?

Vienintelis pagrindinis procesas, leidžiantis skristi lėktuvams, yra galimybė sukurti pakankamą keliamąją jėgą. Nėra jos, nėra ir skrydžio.

Keliamoji jėga sukuriama, kai kietas daiktas toks kaip sparnas (techniškai vadinamas orlaivio dangčiu) trukdo dujų (kaip oro) srautui. Orlaivio atveju sparno forma (skerspjūvyje) nukreipia orą žemyn, todėl sparnas stumiamas aukštyn.

Bet, kaip ir viskas gyvenime, tai kur kas sudėtingiau nei atrodo. Poveikis yra tiesioginis trečiojo Niutono dėsnio rezultatas.

Lėktuvo atveju nuožulnus sparnas susiduria su oro dalelėmis, pakeisdamas jų srauto kryptį ir santykinį greitį.

Sparno viršus ir apačia prisideda prie oro nukreipimo. Įprasto skrydžio metu jėga paprastai nukreipiama žemyn, todėl lėktuvas stumiamas aukštyn.

Sparno forma nukreipia oro srautą žemyn, sukurdama aukšto slėgio tašką sparno apačioje. Viršutinėje sparno dalyje slėgis yra santykinai mažesnis. Taip yra dėl to, kad oras po sparnu keliauja per tą patį laiką mažesniu atstumu, todėl jis juda lėčiau ir taip turi didesnį tankį (santykinai kalbant).

Dėl to yra grynas oro nukreipimas žemyn, kuris stumia lėktuvą į dangų. Ganėtinai aišku.

Šis dujų greičio pokytis yra vyraujantis veiksnys, prisidedantis prie keliamosios jėgos, kuri palaiko ore skrendantį lėktuvą. Itin svarbi orlaivio išsilaikymo ore dalis yra jo sugebėjimas palaikyti aukštą slėgį po sparnu.

Generuoti keliamąją jėgą nėra sunku; lėktuvas, turintis impulsą į priekį, natūraliai norės skristi tinkamomis sąlygomis. Tačiau esant netinkamoms sąlygoms, lėktuvui apskritai bus sunku pakilti.

Kodėl lėktuvai negali pakilti esant dideliam karščiui?

Gerai žinomas faktas, kad viršutinė atmosferos dalis yra daug plonesnė nei jūros lygyje. Didesniame aukštyje oras yra mažiau tankus, todėl lėktuvams sunku pakilti į didesnį aukštį nei skristi žemesniame aukštyje.

Pagrindinė to priežastis yra ta, kad oro molekulės pasiskirsto daug toliau, o tai reiškia, kad mažiau oro (arba molekulių kiekio) gali liestis su sparnu.

Norint tai kompensuoti, didesniame aukštyje orlaivių varikliai turi daugiau dirbti, kad sukeltų pakankamą trauką tam, jog lėktuvas judėtų dideliu greičiu, o po sparnu ir virš jo galėtų praeiti pakankamai oro, kad susidarytų slėgio gradientas ir atsirastų kėliamoji jėga. Įdomu tai, kad reaktyviniams varikliams tai gali būti naudinga (iki tam tikro taško).

Tačiau, kaip ir viršutinėje atmosferos dalyje, dėl karšto oro, jo tankis mažėja. Kylant temperatūrai, oro molekulės juda greičiau ir išsiskleidžia, sukurdamos mažesnį oro tankį.

Karštomis oro sąlygomis (kaip ir dideliame aukštyje) mažiau tankus oras reiškia, kad yra mažiau „trikdžių“ sparnams nusileisti ir generuoti keliamąją jėgą. Jei lėktuvas kyla tokiomis sąlygomis, jis turi skristi daug greičiau, kad galėtų generuoti keliamąją jėgą, reikalingą pakilimui.

Bet tai tik dalis istorijos.

Poveikį papildo deguonies trūkumas, kurio reikia varikliui degti, o tai slopina variklio galingumą.

Deja, kaip sparnai patiria efektyvumo nuostolius, juos taip pat patiria ir propeleriai bei ventiliatoriaus mentės varikliai. Žemesnio slėgio sąlygos reiškia, kad variklis negali paversti tiek variklio galios į trauką.

Iš esmės tam, kad orlaivis galėtų kilti žemo slėgio sąlygomis, reikia ilgesnio pakilimo tako, kad lėktuvas galėtų sukurti pakankamai aukštą oro greitį, sparnai sukeltų trauką, o tai trukdo sumažinti galingumą.

Kylant temperatūrai, poveikis sustiprėja ir kai kuriems lėktuvams tampa pavojinga pakilti esant dideliam karščiui.

Nors lėktuvai galėtų pakilti, turint pakankamo ilgio pakilimo taką, kad būtų galima pagreitinti greitį, lėktuvai vis tiek turi sugebėti kilti pakankamai greitai, kad išvengtų kliūčių pakilimo tako gale. Švelniai tariant, ne ideali situacija.

Tęsinys kitame puslapyje.

Komentarai (3)