విమానాలు ఎలా ఎగురుతాయి

మనం ప్రపంచంలోని ఒక వైపు నుండి మరొక వైపుకు కొన్ని గంటల వ్యవధిలో ప్రయాణించగలమని మేము భావిస్తున్నాము, అయితే ఒక శతాబ్దం క్రితం గాలిలో పరుగెత్తే ఈ అద్భుతమైన సామర్థ్యం ఇప్పుడే కనుగొనబడింది. కేవలం యునైటెడ్ స్టేట్స్‌లోనే ప్రతిరోజు 100,000 విమానాలు ఆకాశంలోకి దూసుకెళ్లే యుగంలో రైట్ సోదరులు-శక్తితో కూడిన విమానానికి మార్గదర్శకులు ఏమి చేస్తారు? వారు ఆశ్చర్యపోతారు, వాస్తవానికి, మరియు ఆనందిస్తారు. పవర్డ్ ఫ్లైట్‌తో వారి విజయవంతమైన ప్రయోగాలకు ధన్యవాదాలు, విమానం ఎప్పటికప్పుడు గొప్ప ఆవిష్కరణలలో ఒకటిగా గుర్తించబడింది. ఇది ఎలా పని చేస్తుందో నిశితంగా పరిశీలిద్దాం!

గాలి బరువు కలిగి ఉండే భౌతిక పదార్థం. ఇది నిరంతరం కదిలే అణువులను కలిగి ఉంటుంది. చుట్టూ కదిలే అణువుల ద్వారా గాలి పీడనం ఏర్పడుతుంది. కదిలే గాలి గాలిపటాలు మరియు బెలూన్‌లను పైకి క్రిందికి ఎత్తే శక్తిని కలిగి ఉంటుంది. గాలి అనేది వివిధ వాయువుల మిశ్రమం; ఆక్సిజన్, కార్బన్ డయాక్సైడ్ మరియు నైట్రోజన్. ఎగిరే అన్ని వస్తువులకు గాలి అవసరం. పక్షులు, బెలూన్లు, గాలిపటాలు మరియు విమానాలను నెట్టడానికి మరియు లాగడానికి గాలికి శక్తి ఉంది.

1640లో, ఎవాగెలిస్టా టోరిసెల్లి గాలికి బరువు ఉందని కనుగొన్నారు. పాదరసం కొలిచేందుకు ప్రయోగాలు చేస్తున్నప్పుడు, పాదరసంపై గాలి ఒత్తిడిని కలిగిస్తుందని అతను కనుగొన్నాడు.

ఫ్రాన్సిస్కో లానా 1600ల చివరలో ఎయిర్‌షిప్ కోసం ప్లాన్ చేయడానికి ఈ ఆవిష్కరణను ఉపయోగించారు. అతను కాగితంపై ఒక ఎయిర్‌షిప్‌ను గీసాడు, అది గాలికి బరువు ఉంటుంది అనే ఆలోచనను ఉపయోగించింది. ఓడ ఒక బోలు గోళం, దాని నుండి గాలి బయటకు తీయబడుతుంది. గాలిని తొలగించిన తర్వాత, గోళం తక్కువ బరువును కలిగి ఉంటుంది మరియు గాలిలోకి తేలుతుంది. నాలుగు గోళాలలో ప్రతి ఒక్కటి పడవ లాంటి నిర్మాణంతో జతచేయబడి, మొత్తం యంత్రం తేలుతుంది. అసలు డిజైన్ ఎప్పుడూ ప్రయత్నించబడలేదు.

వేడి గాలి విస్తరిస్తుంది మరియు వ్యాపిస్తుంది మరియు అది చల్లని గాలి కంటే తేలికగా మారుతుంది. బెలూన్ వేడి గాలితో నిండినప్పుడు అది పైకి లేస్తుంది ఎందుకంటే బెలూన్ లోపల వేడి గాలి విస్తరిస్తుంది. వేడి గాలి చల్లబడి, బెలూన్ నుండి బయటకు పంపినప్పుడు బెలూన్ తిరిగి క్రిందికి వస్తుంది.

మీరు ఎప్పుడైనా జెట్ విమానం టేకాఫ్ లేదా ల్యాండ్ అవ్వడాన్ని చూసినట్లయితే, మీరు గమనించే మొదటి విషయం ఇంజిన్ల శబ్దం. జెట్ ఇంజన్లు, ఇంధనం మరియు గాలి యొక్క నిరంతర రష్‌ను మండించే పొడవైన మెటల్ ట్యూబ్‌లు, సాంప్రదాయ ప్రొపెల్లర్ ఇంజిన్‌ల కంటే చాలా శబ్దం (మరియు చాలా శక్తివంతమైనవి). విమానం ఎగరడానికి ఇంజిన్‌లు కీలకమని మీరు అనుకోవచ్చు, కానీ మీరు తప్పుగా భావిస్తారు. గ్లైడర్‌లు (ఇంజిన్‌లు లేని విమానాలు), పేపర్ ప్లేన్‌లు మరియు నిజానికి గ్లైడింగ్ పక్షులు తక్షణమే మనకు చూపించినట్లుగా, ఇంజిన్‌లు లేకుండా విషయాలు చాలా సంతోషంగా ఎగరగలవు.

ఎగిరే విమానంలో పనిచేసే శక్తులు: థ్రస్ట్, వెయిట్, డ్రాగ్ మరియు లిఫ్ట్

ఫోటో: విమానంలో ఉన్న విమానంలో నాలుగు దళాలు పనిచేస్తాయి. విమానం స్థిరమైన వేగంతో అడ్డంగా ఎగురుతున్నప్పుడు, రెక్కల నుండి లిఫ్ట్ సరిగ్గా విమానం బరువును సమతుల్యం చేస్తుంది మరియు థ్రస్ట్ ఖచ్చితంగా డ్రాగ్‌ని సమతుల్యం చేస్తుంది. అయితే, టేకాఫ్ సమయంలో, లేదా విమానం ఆకాశంలో ఎక్కడానికి ప్రయత్నిస్తున్నప్పుడు (ఇక్కడ చూపిన విధంగా), విమానాన్ని ముందుకు నెట్టడం ద్వారా ఇంజిన్‌ల నుండి వచ్చే థ్రస్ట్ దానిని వెనక్కి లాగే డ్రాగ్ (గాలి నిరోధకత) కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది. ఇది విమానం యొక్క బరువు కంటే ఎక్కువ లిఫ్ట్ ఫోర్స్‌ను సృష్టిస్తుంది, ఇది విమానాన్ని ఆకాశంలోకి ఎత్తుగా నడిపిస్తుంది. US ఎయిర్ ఫోర్స్ సౌజన్యంతో నథానెల్ కాలోన్ ఫోటో.

మీరు విమానాలు ఎలా ఎగురుతున్నాయో అర్థం చేసుకోవడానికి ప్రయత్నిస్తున్నట్లయితే, ఇంజిన్లు మరియు రెక్కల మధ్య వ్యత్యాసం మరియు అవి చేసే వివిధ ఉద్యోగాల గురించి మీరు స్పష్టంగా తెలుసుకోవాలి. విమానం యొక్క ఇంజన్లు దానిని అధిక వేగంతో ముందుకు కదిలేలా రూపొందించబడ్డాయి. ఇది రెక్కల మీద గాలిని వేగంగా ప్రవహిస్తుంది, ఇది గాలిని నేల వైపుకు విసిరి, విమానం యొక్క బరువును అధిగమించి ఆకాశంలో ఉంచే లిఫ్ట్ అని పిలువబడే ఒక పైకి శక్తిని ఉత్పత్తి చేస్తుంది. కనుక ఇది ఒక విమానాన్ని ముందుకు కదిలించే ఇంజిన్లు, రెక్కలు దానిని పైకి కదులుతాయి.

రెక్కలు ఎలా లిఫ్ట్ చేస్తాయి?

చాలా సైన్స్ పుస్తకాలు మరియు వెబ్ పేజీలలో, మీరు ఇలాంటి ఎయిర్‌ఫాయిల్ లిఫ్ట్‌ను ఎలా ఉత్పత్తి చేస్తుందనే దాని గురించి తప్పు వివరణను చదువుతారు. ఇది ఇలా ఉంటుంది: వంపు తిరిగిన ఎగువ రెక్క ఉపరితలంపై గాలి పరుగెత్తినప్పుడు, అది కిందకి వెళ్ళే గాలి కంటే ఎక్కువ ప్రయాణించవలసి ఉంటుంది, కాబట్టి అది వేగంగా వెళ్ళాలి (అదే సమయంలో ఎక్కువ దూరం కవర్ చేయడానికి). బెర్నౌలీ నియమం అని పిలువబడే ఏరోడైనమిక్స్ సూత్రం ప్రకారం, వేగంగా కదిలే గాలి నెమ్మదిగా కదిలే గాలి కంటే తక్కువ పీడనంతో ఉంటుంది, కాబట్టి రెక్కపై ఒత్తిడి దిగువ పీడనం కంటే తక్కువగా ఉంటుంది మరియు ఇది విమానం పైకి శక్తినిచ్చే లిఫ్ట్‌ను సృష్టిస్తుంది.

రెక్కలు ఎలా పనిచేస్తాయో ఈ వివరణ విస్తృతంగా పునరావృతం అయినప్పటికీ, ఇది తప్పు: ఇది సరైన సమాధానం ఇస్తుంది, కానీ పూర్తిగా తప్పు కారణాల వల్ల! ఒక్కసారి ఆలోచించండి, ఇది నిజమైతే, విన్యాస విమానాలు తలకిందులుగా ఎగరలేవని మీరు చూస్తారు. విమానాన్ని తిప్పడం వల్ల “డౌన్‌లిఫ్ట్” ఉత్పత్తి అవుతుంది మరియు అది నేలమీద కూలిపోతుంది. అంతే కాదు, విమానాలను సౌష్టవంగా ఉండే ఎయిర్‌ఫాయిల్‌లతో డిజైన్ చేయడం ఖచ్చితంగా సాధ్యమవుతుంది (వింగ్‌లో నేరుగా చూడటం) మరియు అవి ఇప్పటికీ లిఫ్ట్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తాయి. ఉదాహరణకు, కాగితపు విమానాలు (మరియు సన్నని బాల్సా కలపతో తయారు చేయబడినవి) ఫ్లాట్ రెక్కలను కలిగి ఉన్నప్పటికీ లిఫ్ట్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తాయి.

“లిఫ్ట్ యొక్క ప్రసిద్ధ వివరణ సాధారణమైనది, శీఘ్రమైనది, తార్కికంగా అనిపిస్తుంది మరియు సరైన సమాధానాన్ని ఇస్తుంది, ఇంకా అపోహలను కూడా పరిచయం చేస్తుంది, అర్ధంలేని భౌతిక వాదనను ఉపయోగిస్తుంది మరియు బెర్నౌలీ సమీకరణాన్ని తప్పుదారి పట్టిస్తుంది.”

ప్రొఫెసర్ హోల్గర్ బాబిన్స్కీ, కేంబ్రిడ్జ్ విశ్వవిద్యాలయం

కానీ లిఫ్ట్ యొక్క ప్రామాణిక వివరణ మరొక ముఖ్యమైన కారణం వల్ల కూడా సమస్యాత్మకంగా ఉంది: రెక్కపై గాలి షూటింగ్ దాని కిందకి వెళ్లే గాలితో స్టెప్‌లో ఉండాల్సిన అవసరం లేదు మరియు అదే సమయంలో ఎక్కువ దూరం ప్రయాణించాలని ఏమీ చెప్పలేదు. . రెండు గాలి అణువులు రెక్కల ముందు భాగానికి వచ్చి విడిపోతున్నాయని ఊహించండి, కాబట్టి ఒకటి పైనుంచి పైకి ఎగురుతుంది మరియు మరొకటి నేరుగా క్రిందికి ఈలలు వేస్తుంది. ఆ రెండు అణువులు రెక్క వెనుక భాగంలో సరిగ్గా ఒకే సమయంలో రావడానికి ఎటువంటి కారణం లేదు: బదులుగా అవి ఇతర గాలి అణువులతో కలుస్తాయి. ఎయిర్‌ఫాయిల్ యొక్క ప్రామాణిక వివరణలోని ఈ లోపం “సమాన రవాణా సిద్ధాంతం” యొక్క సాంకేతిక పేరుతో వెళుతుంది. ఎయిర్‌ఫాయిల్ ముందు భాగంలో గాలి ప్రవాహం విడిపోయి, వెనుక భాగంలో మళ్లీ చక్కగా కలుస్తుందనే (తప్పు) ఆలోచనకు ఇది కేవలం ఫాన్సీ పేరు.

కాబట్టి అసలు వివరణ ఏమిటి? వంగిన ఎయిర్‌ఫాయిల్ రెక్క ఆకాశం గుండా ఎగురుతున్నప్పుడు, అది గాలిని మళ్లిస్తుంది మరియు దాని పైన మరియు క్రింద ఉన్న గాలి పీడనాన్ని మారుస్తుంది. అది అకారణంగా స్పష్టంగా ఉంది. మీరు స్విమ్మింగ్ పూల్ గుండా నెమ్మదిగా నడిచినప్పుడు మరియు మీ శరీరానికి నీటి శక్తిని నెట్టినప్పుడు అది ఎలా అనిపిస్తుందో ఆలోచించండి: మీ శరీరం దాని గుండా నీటి ప్రవాహాన్ని మళ్లిస్తుంది మరియు ఎయిర్‌ఫాయిల్ రెక్క అదే పని చేస్తుంది (చాలా నాటకీయంగా —ఎందుకంటే ఇది చేయడానికి రూపొందించబడింది). ఒక విమానం ముందుకు ఎగురుతున్నప్పుడు, రెక్క యొక్క వంపు ఉన్న ఎగువ భాగం నేరుగా దాని పైన ఉన్న గాలి ఒత్తిడిని తగ్గిస్తుంది, కాబట్టి అది పైకి కదులుతుంది.

విమానం యొక్క విమానాన్ని నియంత్రించడం

విమానం ఎలా ఎగురుతుంది? మన చేతులు రెక్కలు అని నటిస్తాము. మనం ఒక రెక్కను క్రిందికి మరియు ఒక రెక్క పైకి ఉంచినట్లయితే మనం విమానం యొక్క దిశను మార్చడానికి రోల్‌ను ఉపయోగించవచ్చు. మేము ఒక వైపు ఆవలిస్తూ విమానాన్ని తిప్పడానికి సహాయం చేస్తున్నాము. పైలట్ విమానం ముక్కును పైకి లేపినట్లు మనం ముక్కును పైకి లేపితే, మనం విమానం పిచ్‌ని పెంచుతున్నాము. ఈ కొలతలు అన్నీ కలిసి విమానం యొక్క విమానాన్ని నియంత్రిస్తాయి. విమానం యొక్క పైలట్ ప్రత్యేక నియంత్రణలను కలిగి ఉంటాడు, అవి విమానాన్ని నడపడానికి ఉపయోగించబడతాయి. విమానం యొక్క యా, పిచ్ మరియు రోల్‌ను మార్చడానికి పైలట్ నెట్టగల మీటలు మరియు బటన్లు ఉన్నాయి.

విమానాన్ని కుడి లేదా ఎడమ వైపుకు తిప్పడానికి, ఐలెరాన్‌లు ఒక రెక్కపై పెంచబడతాయి మరియు మరొకదానిపై తగ్గించబడతాయి. తగ్గించబడిన ఐలెరాన్‌తో ఉన్న రెక్క పైకి లేచినప్పుడు, పెరిగిన ఐలెరాన్‌తో ఉన్న రెక్క పడిపోతుంది.

పిచ్ ఒక విమానాన్ని దిగడానికి లేదా ఎక్కేలా చేస్తుంది. పైలట్ విమానం దిగడానికి లేదా ఎక్కడానికి తోకపై ఉన్న ఎలివేటర్‌లను సర్దుబాటు చేస్తాడు. ఎలివేటర్‌లను కిందికి దించడం వల్ల విమానం ముక్కు పడిపోయి, విమానం కిందకి పడిపోయింది. ఎలివేటర్‌లను పైకి లేపడం వల్ల విమానం ఎక్కుతుంది.

యావ్ అంటే విమానం తిరగడం. చుక్కాని ఒక వైపుకు తిప్పినప్పుడు, విమానం ఎడమ లేదా కుడి వైపుకు కదులుతుంది. విమానం యొక్క ముక్కు చుక్కాని దిశలో అదే దిశలో సూచించబడుతుంది. మలుపు చేయడానికి చుక్కాని మరియు ఐలెరాన్‌లు కలిసి ఉపయోగించబడతాయి

డ్రాగ్

రెండు శక్తులు విమానానికి వ్యతిరేకంగా పనిచేస్తాయి: డ్రాగ్ మరియు గ్రావిటీ.

ఒక రెక్కను లిఫ్ట్‌ను ఉత్పత్తి చేయడానికి మాత్రమే కాకుండా, ప్రయాణిస్తున్న గాలితో ఘర్షణను తగ్గించడానికి కూడా రూపొందించాలి, ఇది డ్రాగ్‌కు కారణమవుతుంది.

ప్రతి విమానం ఒక నిర్దిష్ట టేకాఫ్ వేగాన్ని కలిగి ఉంటుంది, ఇక్కడ లిఫ్ట్ గురుత్వాకర్షణను అధిగమిస్తుంది. నిర్దిష్ట ఫ్లైట్ ప్యాక్‌ల బరువు ఆధారంగా ఆ క్లిష్టమైన వేగం మారుతుంది. విమానాల ప్రొపెల్లర్ లేదా జెట్ ఇంజిన్, అదే సమయంలో, డ్రాగ్‌ను అధిగమించడానికి తగినంత థ్రస్ట్‌ను అందించడానికి పని చేయాల్సి ఉంటుంది.

మా ఉదాహరణలలో కొన్నింటిలో ఎయిర్‌ఫాయిల్ ఎందుకు వంగిపోయిందని ఆశ్చర్యపోతున్నారా? పైభాగంలో గాలి ప్రయాణించాల్సిన దూరాన్ని పెంచడానికి ఇది సులభమైన మార్గం. పైలట్‌లు వింగ్ ఫ్లాప్‌లకు చిన్నపాటి సర్దుబాట్లు చేయగలరు, రెక్కల కోణాన్ని గాలిలోకి ప్రభావవంతంగా మారుస్తారు. మరింత వంపుతిరిగిన రెక్క తక్కువ వేగంతో ఎక్కువ లిఫ్ట్‌ని సృష్టించడానికి అనుమతిస్తుంది.

దాని గురించి ఆలోచించడానికి మరొక మార్గం: ఎప్పుడైనా మీ చేతిని కారు కిటికీలోంచి “ఎగిరి” చేయాలా? ఒకసారి ప్రయత్నించండి. మీ చేయి (ఎయిర్‌ఫాయిల్) లెవెల్‌గా ఉంటే, అది లెవెల్ ప్లేన్‌లో గాలి ద్వారా జిప్ చేస్తుంది. మీ చేతి యొక్క ప్రధాన అంచుని పైకి వంచండి మరియు గాలి కింద నుండి పైకి నెట్టబడుతుంది మరియు మీ చేయి పైకి లేపబడుతుంది.

అయితే, విమానం రెక్కను చాలా దూరం తిప్పండి లేదా వేగాన్ని ఎక్కువగా తగ్గించండి మరియు రెక్క పైభాగంలో అల్లకల్లోలం యొక్క పాకెట్స్ ఏర్పడతాయి. లిఫ్ట్ తగ్గించబడింది, మరియు విమానం ఒక స్టాల్‌లోకి ప్రవేశించి ఆకాశం నుండి పడిపోతుంది. శిక్షణ పొందిన పైలట్లు ఒక స్టాల్ నుండి ముక్కును క్రిందికి చూపడం ద్వారా మరియు లిఫ్ట్ మళ్లీ గెలిచే వరకు విమానం వేగాన్ని పెంచడం ద్వారా విమానాన్ని తిరిగి పొందగలరు.

Facebooktwitterinstagram

Leave a Reply

Your email address will not be published.