Kodėl lėktuvai negali pakilti esant dideliam karščiui? Išskirtiniai vaizdo įrašai tik įrodo, kaip viskas gali baigtis tragedija (Video) (3)
Ar žinojote, kad orlaiviui pakilti gali būti per karšta? Štai kodėl.
Prisijunk prie technologijos.lt komandos!
Laisvas grafikas, uždarbis, daug įdomių veiklų. Patirtis nebūtina, reikia tik entuziazmo.
Sudomino? Užpildyk šią anketą!
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.
Kas nutinka, kai esant karštam orui vis tiek tenka skristi?
Jei lėktuvas kiltų dideliame aukštyje ir esant labai karštam orui, sąlygos smarkiai paveiktų lėktuvo aukštėjimo greitį (kaip buvo aptarta anksčiau). Jei lėktuvas negali pakilti pakankamai greitai, jam pritrūks vietos ir gali atsitrenkti į kliūtį.
Tai, aišku, gali būti labai pavojinga.
Dėl to orlaiviai anksčiau yra patyrę avarijų.
2012 m. keturi keleiviai, skridę „Stinson 108-3“, 165 arklio galių (123 kW) vieno propelerio lėktuvu, netrukus po pakilimo nukrito į žemę. Avarijos filmuotoje medžiagoje tampa šokiruojančiai akivaizdu, kad lėktuvui trūko keliamosios jėgos ir jis negalėjo sukurti pakankamai traukos, kad visiškai išvengtų medžių, esančių tako gale.
Aukšta temperatūra oro uoste ir didelis aukštis paveikė lėktuvo galimybes išlaikyti pakankamą keliamąją jėgą. Lėktuvas veikė gerokai virš jo didžiausio tankio aukščio (slėgio aukštis pakoreguotas pagal temperatūrą) ir viršijo 39 kg nuo didžiausio kilimo svorio. Tiesą sakant, pilotas buvo pasirengęs nutraukti pakilimą, kai oro gūsis pakėlė lėktuvą ir pilotas pamanė, kad lėktuvas liks ore.
Tačiau kai pilotas negalėjo priversti lėktuvo kilti taip, kaip tikėtasi, jis bandė surasti atvirą lauką, kuriame galėtų nusileisti. Vėliau lėktuvas susidūrė su žemupiu, užstrigo ir susidūrė su medžiais netoli pakilimo tako galo. Buvo sužeistas pilotas ir vienas keleivis.
Lėktuvai turėtų nekilti, jeigu yra per karšta
Laimei, avarijos metu niekas nežuvo, tačiau šis vaizdo įrašas yra žiaurus priminimas, kad skraidymas karšto oro sąlygomis ir dideliame aukštyje gali drastiškai paveikti orlaivių skraidymo galimybes.
2017 m. Finikse atsakingi skydžių darbuotojai, atšaukę skydžius, pasielgė visiškai teisingai. Nors tai retas atvejis, didelis karštis gali nuversti orlaivį žemyn.
Prognozuojama, kad laikui bėgant globali temperatūra kils, inžinieriams gali tekti pritaikyti aviacijos ir kosmoso technologijas, kad neatsiliktų nuo kintančio klimato. Iki tol greičiausiai lėktuvai ir toliau nerizikuos kilti dėl didelio karščio.
