Mēs visi esam vērojuši lidmašīnas pacelšanos, domājot: «Kā gan tik smaga mašīna var noturēties gaisā?» Atbilde lielā mērā slēpjas tās spārnos. To forma nav nejaušība: tie ir īpaši izstrādāti, lai radītu spēku, ko sauc par celtspēju, kas ļauj lidmašīnai pacelties.
Kāpēc spārns ļauj lidmašīnai lidot?
Spārns darbojas, pateicoties gaisa ātrumam, kas plūst tam apkārt. Kad lidmašīna virzās uz priekšu, gaiss plūst pāri spārnam un zem tā. Tā kā gaiss virspusē pārvietojas ātrāk nekā apakšpusē, rodas spiediena starpība: spiediens virs spārna ir zemāks, bet zem tā – augstāks. Tieši šis nelīdzsvarotais spiediens spiež spārnu uz augšu un liek lidmašīnai lidot.
Īsumā: jo ātrāk gaiss plūst ap spārnu, jo lielāka kļūst celtspēja.
Lidmašīnas spārnu īpašā forma
Ja aplūkojam spārnu no profila, pamanām, ka tas ir izliekts augšpusē un plakanāks apakšpusē. Šo formu sauc par aerodinamisko profilu.
-
Augšējā daļa (augšējā virsma) ir izliekta, kas paātrina gaisu, kurš plūst tai pāri.
-
Apakšējā daļa (apakšējā virsma) ir plakanāka, kur gaiss plūst lēnāk.
Vēl viens būtisks faktors ir uzbrukuma leņķis, tas ir, spārna slīpums attiecībā pret relatīvo vēju. Jo precīzāk noregulēts leņķis, jo vairāk celtspējas spārns ģenerē… taču, ja leņķis ir pārāk liels, gaiss “noraujas” un spārns vairs nenodrošina celtspēju.
Spēki, kas iedarbojas uz lidmašīnu lidojuma laikā
Lai lidmašīna lidotu, nepietiek tikai ar spārniem. Uz to iedarbojas četri galvenie spēki:
-
Celtspēja, ko rada spārni un kas velk lidmašīnu uz augšu.
-
Svars, ko rada gravitācija un kas velk lidmašīnu uz leju.
-
Vilce, ko rada dzinēji un kas virza lidmašīnu uz priekšu.
-
Pretestība, kas ir gaisa pretestība un bremzē kustību.
Lidmašīna var lidot tikai tad, ja celtspēja līdzsvaro svaru un vilce kompensē pretestību.
Dažādi spārnu veidi un to specifika
Ne visi spārni ir vienādi. To forma ir atkarīga no lidmašīnas veida un tās uzdevuma:
-
Taisni spārni ir bieži sastopami vieglajās lidmašīnās un planieros, jo tie nodrošina lielu celtspēju nelielā ātrumā.
-
Atpakaļvērsti spārni, kas ir noliekti uz aizmuguri, ir aprīkoti lielākajai daļai pasažieru un militāro lidmašīnu, lai labāk pārvaldītu lielu ātrumu.
-
Delta spārni trīsstūra formā ir raksturīgi virsskaņas lidmašīnām, piemēram, Concorde.
Ierīces, kas palīdz spārniem lidot labāk
Lidmašīnu spārni ir aprīkoti ar mazām kustīgām virsmām, kas atvieglo noteiktas lidojuma fāzes:
-
Mehānizācija (flapi), kas atrodas spārna aizmugurē, palielina celtspēju pacelšanās laikā un samazina ātrumu nolaišanās laikā.
-
Priekšspārni (slati) spārna priekšpusē uzlabo gaisa plūsmu, kad lidmašīna lido lēni.
-
Eleroni, kas atrodas galos, ļauj lidmašīnai sasvērties pa kreisi vai pa labi.
Šīs ierīces padara lidojumu drošāku un manevrētspējīgāku.
Konkrēti piemēri labākai izpratnei
Spārna darbību var salīdzināt ar roku, kas izbāzta pa braucošas automašīnas logu. Ja nedaudz noliecat plaukstu, jūtat spēku, kas to spiež uz augšu: tā ir tā pati loģika, kas lidmašīnas spārnam.
Vēl viens dabisks piemērs: putni. Viņiem ir profilēti spārni, kas ļauj planēt, vēzēt spārnus un radīt celtspēju, tieši tāpat kā lidmašīnām.
Secinājums: spārns – lidojuma sirds
Bez spārniem lidmašīna nevarētu atrauties no zemes. To forma, slīpums un palīgierīces pārvērš gaisu par īstu “neredzamu atbalstu”. Pateicoties tiem, vairākus simtus tonnu smagas mašīnas var nolidot tūkstošiem kilometru virs mūsu galvām.
Noskatieties video par lidmašīnas spārna īpašībām:
BUJ: atbildam uz visiem jūsu jautājumiem
Kā spārns rada celtspēju?
Paātrinot gaisu virs spārna, kas samazina spiedienu, kamēr spiediens zem spārna paliek augstāks. Šī starpība spiež lidmašīnu uz augšu.
Kāpēc lidmašīnu spārni ir izliekti?
Izliekums ļauj gaisam plūst ātrāk virs spārna, veicinot celtspējas rašanos.
Kas ir uzbrukuma leņķis?
Tas ir spārna slīpums attiecībā pret relatīvo vēju. Pareizi noregulēts, tas optimizē celtspēju, bet pārāk liels leņķis izraisa noraušanos.
Kādi spēki ļauj lidmašīnai lidot?
Celtspēja, svars, vilce un pretestība, kuriem jābūt līdzsvarā, lai lidmašīna paliktu gaisā.
Vai putni izmanto to pašu principu kā lidmašīnas?
Jā, to spārni ir profilēti līdzīgi un izmanto tos pašus aerodinamikas likumus.
Pasaules neparastākās lidostas
Top 10 kļūdas, ko pieļauj piloti mācekļi (un kā no tām izvairīties)
Atšķirības starp PPL, CPL un ATPL skaidrotas vienkārši
