PASAREA MECANICA

label Cultura generala calendar_month 2006-02-15, 00:00 autorenew 2025-10-17, 22:26 history_edu calificativ.ro

Avionul este unul din marile realizari stiintifice ale secolu¬lui XX. Inginerii s-au inspirat din studierea zburatorilor naturii - paasarile.Dintotdeauna oamenii au visat sa cucereasca cerul cu abilitatea si gratia pasarilor. Icar din legendele grecesti a zburat cu aripi de ceara spre cer. Cand insa a ajuns prea aproape de soare, ceara s-a topit, iar el s-a prabusit in gol.Leonardo da Vinci, marele artist si invent tor renascentist a fost obsedat de ideea de a zbura. A lasat in urma sa mai multe proiecte ale unor masinarii zburatoare imaginate de el. Au trecut insa 400 de ani pana cand s-a aflat secretul zborului.Primele tentative de zbor au avut de cele mai multe ori un sfarsit tragic. Unii dintre pilotii cu spirit de aventura si-au legat aripi de brate, dand din ele cu indarjire, pentru a se inalta in aer. Nici una din aceste incercari nu a dat rezultat, fiindca "pilotii" nu si-au dat seama ca atat forma, cat si miscarea aripii unei pasari are un rol important in zbor.Descoperire importantaIn 1738 un matematician si medic elvetian, Daniel Bernoulli, a facut primul pas important in cucerirea cerului. Si-a dat seama ca daca un lichid sau un gaz se scurge cu viteza mare, are presiune mai scazuta decat la o scurgere lenta. Avand in vedere ca aerul este un amestec de gaze, observatia este valabila si in cazul aerului. Daca aerul se intalneste cu aripi¬le unei pasari in miscare, va patrunde partial pe deasupra, partial dedesubtul lor. Datorita faptului ca fata superioara a aripii este arcuita, deci mai lunga, decat fata inferioara, aerul va parcurge o distanta mai mare deasupra aripii. Aceasta va creste viteza curentului de aer de supra aripii, astfel aerul va exercita o presiune mai mica pe fata superioara a aripii, decat pe cea inferioara. Diferenta de presiune va impinge aripa in sus. Aceasta diferenta de presiune se numeste forta de ascensiune (aero) dinamica.In secolul al XIX-lea multi dintre pionierii zborului s-au folosit de aceste principii pentru proiectarea planoarelor primitive. Sir George Gayley, numit tatal aviatiei, a construit primul planor in 1853, cu care a si zburat. Mai tarziu, prin anii '90 ai secolului trecut, fratii ameri¬cani Wright au construit aripi, cu care avio nele puteau fi ghidate in anumite directii.Sectiunea transversala a aripii separate de fuselaj aminteste de imaginea unei picaturi de apa care se scurge pe o suprafata plana. In fata, la "bordul de atac" aripa este mai groasa si rotunjita, in spate insa, la "bordul de scur¬gere" se subtiaza complet. Aceasta forma se numeste profil. Curentii de aer orientati de supra si dedesubtul aripii sugereaza foarte bine principiul Bernoulli.Producerea turbulentelor de aerPe langa forta de ascensiune, la ridicarea aripii avionului contribuie si turbulenta aeru¬lui. Aerul care trece deasupra aripii la par sirea bordului de scurgere se intoarce si se produce turbionarea aerului, la fel ca in cazul apei care se scurge intr-o gaura. Fenomenul se numeste turbulenta initiala, care la randul ei produce o alta turbulenta: contraturbulenta. Aceasta este la fel de puternica, ca si tur¬bulenta initiala, dar se roteste in directie opusa, astfel ca atunci cand va trece pe sub aripa, in directie opusa, se va intalni cu curen¬tul de aer principal, pe care il va incetini.Contraturbulenta se va deplasa mai departe, iar la bordul de atac al aripii se va deplasa in sus, alaturandu-se curentului prin¬cipal. Din acest motiv curentul de aer inferior incetineste, iar cel superior, deasupra aripii, accelereaza. Astfel, presiunea va scadea in partea de sus, si va creste in partea de jos, ceea ce urmareste forta de ascensiune.Ridica-te!Mai tarziu, primii aviatori au descoperit cum pot face sa zboare aparatele mai grele decat aerul. Pentru aceasta a fost nevoie sa-si dea seama, cum se poate produce forta ascen¬sionala necesara, in cazul plutirii in aer lucrurile au fost mai simple, lasand totul pe seama aerului, dar pentru a se ridica, a tre¬buit sa se gaseasca o modalitate de a atinge viteza necesara pentru a obtine forta ascen¬sionala.Wilbur si Orville Wright au rezolvat prob¬lema, folosind un motor cat mai mic si mai usor. Pe motor au montat o alice formata din piese de profil de aripa: aceasta se rotea pe plan vertical in fata motorului. Miscarea aeru¬lui determinata de rotatie, sau mai bine zis forta determinata de aceasta miscare, se numeste forta de tractiune. Aerul va fi impins inapoi, iar aparatul de zbor va inainta. La 27 decembrie 1903 in Kitty Harok, Carolina de Nord, fratii Wright au efectuat primul zbor pe avionul lor cu motor. Aparatul a putut sa par¬curga doar 36 de metri in 22 secunde, dar a reusit sa puna in practica principiul utilizat si de proiectantii de avioane care i-au urmat.Aparate moderne cu reactieIn anii '40 cercetatorii care se ocupau de zbor au dezvoltat aparatele de zbor cu reactie. Forta de tractiune este obtinuta in acest caz prin comprimarea aerului intr-o camera de ardere, unde se amesteca cu un combustibil special - kerosen, dupa care amestecul va fi aprins. Explozia produce un curent (jet) pu¬ternic de aer, care va propulsa avionul in momentul in care va parasi camera de ardere prin spatele motorului.Avioanele cu reactie zboara cu viteza mai mare decat cele cu alice, dar folosesc o canti¬tate foarte mare de combustibil, mai ales la viteze mici. Din acest motiv, au dezvoltat un alt tip de aparat de zbor cu alice actionata de motor cu reactie. In zilele noastre se utilizeaza cel mai des aparatele de zbor cu reactie cu jet de aer dublu. Acestea au o alice formata dintr-o multitudine de palete, care impinge aerul in camera de explozie, dar produce curenti de aer si in jurul motorului, la fel ca o alice nor¬mala, marind forta de tractiune. Jetul de gaze poate fi directional in asa fel, incat sa se reduca forta de propulsie, incetinand aparatul de zbor.In momentul in care avionul are o viteza corespunzatoare, pentru ca forta dinamica de ascensiune sa fie suficient de mare, acesta va trebui ghidat corespunzator. Zborul are 6 etape principale: decolarea, ascensiunea, zborul orizontal, intoarcerea, coborarea si aterizarea. Aceste miscari vor fi obtinute cu ajutorul placilor de ghidare situate pe aripi si pe asa numitele ampenaje. Si acestea au forma profilului de aripa pe sectiune transversala, produc deci o forta dinamica de ascensiune.La decolare se ridica flapsurile de pe bor¬dul de scurgere a aripii, care maresc suprafata si in acest fel intensitatea fortei de ascensiune. Stabilizatoarele orizontale (profundoarele) aflate pe ampenajul orizontal sunt ridicate, in acest timp botul avionului este orientat in sus, coada este coborata, iar avionul se inalta in aer. Este foarte important ca inainte de ince¬perea acestor manevre avionul sa aiba viteza corespunzatoare. Flapsurile si profundoarele trebuie ridicate exact in clipa in care forta dinamica de ascensiune egaleaza greutatea avionului, altfel aparatul pierde din viteza si nu reuseste sa decoleze.Trebuie avuta in vedere si problema fortei de rezistenta a aerului. Deplasarea avionului produce o rezistenta din partea aerului, ceea ce furnizeaza aparatul. Forta respectiva actioneaza asupra oricarui corp aflat in miscare, dar despre forta de rezistenta indusa nu putem vorbi decat in cazul avioanelor. Este vorba despre faptul ca o parte din energia curentului de aer care trece deasupra aripii se va intoarce in directie opusa, impiedicand deplasarea avionului. Fenomenul este cauzat pe de-o parte de pozitia aripilor, pe de alta parte de tur¬bulentele de aer.La decolare pilotul contracareaza rezis¬tenta opusa de aer prin coborarea flapsurilor. Avionul va zbura la un nivel determinat, viteza lui fiind suficient de mare pentru ca forta de propulsie sa depaseasca forta de rezistenta a aerului. Stabilizatoarele orizontale vor fi ridicate din nou, aparatul inaltandu-se la nivelul final. Avionul poate efectua un zbor orizontal in cazul in care greutatea proprie este egala cu forta de ascensiune.Schimbarea directieiAvionul poate zbura spre destinatie, dar pe parcurs va fi nevoit sa vireze pentru a avansa in directia potrivita. Virajele se pot efectua cu ajutorul altor stabilizatoare, si anume: cu eleroanele situate pe aripi si cu deriva (sau carma), componenta a ampenajului vertical.Eleroanele se afla pe bordul de scurgere a aripilor. Daca pilotul vrea sa intoarca avionul la stanga, atunci va cobori eleronul de pe aripa dreapta, crescand pe partea respectiva foita de ascensiune, in acelasi timp va ridica eleronul stang, pe acea parte reducand forta de ascensiune. Cand avionul este inclinat spre stanga, odata cu eleroanele va trage carma spre stanga, manevra fiind astfel completa.Apoi, daca avionul este orientat spre directia dorita, pilotul retrage eleroanele si deriva in pozitia normala.Cand avionul se apropie de destinatie, pilotul trebuie sa se pregateasca pentru ateri¬zarea in conditii de siguranta. Este un proces complex si trebuie efectuat cu o precizie extraordinara, pentru ca nu cumva aparatul sa piarda brusc din inaltime. In conditii ideale pilotul va zbura in directia opusa vantului, curentii de aer facilitand directionarea. Vantul lateral poate cauza probleme, deoarece poate dezechilibra avionul, si ingreuneaza efectu¬area manevrelor de aterizare.Aterizare linaPentru aterizare pilotul reduce viteza si coboara flapsurile si profundoarele pentru ca botul sa fie orientat in jos; va scade forta dinamica de ascensiune, creste forta de rezis¬tenta a aerului, avionul incepe sa coboare. Cand ajunge in apropierea pistei de aterizare, sunt ridicate stabilizatoarele orizontale, si intra in functiune aripile adjuvante frontale, situate la bordul de atac al aripilor. Acestea maresc suprafata aripilor si accentueaza forta de ascensiune. Rezultatul va fi inclinarea avionului pe plan orizontal, botul fiind orien¬tat mai sus decat coada. Aceasta compenseaza scaderea fortei de ascensiune care rezulta din reducerea vitezei. Viteza avionului va fi atat de redusa, incat pentru cateva clipe pare ca pluteste deasupra pistei de aterizare.Pentru reducerea vitezei se pun in functiune cateva flapsuri suplimentare. Acestea se afla pe bordul de atac al aripilor si se numesc spoliere. Acestea produc turbinarea aerului, care la randul lor vor mari forta de rezistenta a aerului si depasesc forta de ascensiune.Oprirea avionuluiIn aceasta etapa vor fi coborate rotile ceea ce mareste in continuare forta de frecare. La inceput avionul va atinge solul cu rotile trenu¬lui de aterizare principale. Profundoarele vor fi coborate, pentru ca botul sa coboare si rotile trenului frontal sa atinga solul. Aparatul a aterizat complet. Flapsurile sunt coborate complet, pentru a mari cat mai mult forta de frecare. Sunt actionate franele de roata, iar aparatul se opreste in final.DECOLARE Sl ATERIZARE CU DEMARAJ SCURTLa decolare in general este nevoie de o pista lunga, pentru ca avionul sa poata accelera la o viteza corespunzatoare si sa fie ridicat de forta dinamica de ascensiune. Uneori spatiul este insufi¬cient pentru aceasta manevra.Una din metodele utilizate pentru decolarea de pe pistele unor insule sau aeroporturile din centrul oraselor mari a devenit cunoscuta sub denumirea STOL (Short Take off and Landing). Principiul acestei realizari este obtine¬rea unui surplus de forta de ascensiune la viteza redusa.Avioanele BOEING C14 au flapsurile in asa fel concepute incat sa poata fi orientate dincolo de bordul de scurgere a aripii. Gazele din motorul cu reactie se vor intinde deasupra aripilor, urm rind curbura flapsurilor. Acest surplus de curent de aer fiind apoi orientat in jos, va produce o forta de ascensiune puternica. Aceasta se numeste efectul Coanda.O alta varianta a modelului STOL este cea a elicelor rabatabile, ca de exemplu in cazul aparatului american Bell V-22 Osprey. Pe ambele aripi ale avionului este montat cate un motor cu elice. Motoarele pot fi rabatate peste aripa, la decolare producand o forta de ascensiune verticala, apoi vor reveni la pozitia normala, producand o forta de propulsie suficient de mare pentru zborul orizontal.