Ważne odkrycie
     Siła zawirowań
     Strona główna
     Samolot STOL
     Manewr zakrętu
     Lądowanie
     Zatrzymanie


Kiedy zrozumiano, na czym polega lot obiektu cięższego od powietrza, należało zastanowić się, jak w praktyce spowodować powstanie siły nośnej. W wypadku lotów balonowych konstruktorzy statków powietrznych mogli zdać się wyłącznie na działanie prądów powietrza płynących w pożądanym kierunku. Jednak, chcąc latać samolotem, trzeba było znaleźć sposób na nadanie mu odpowiedniej prędkości, tak by na skrzydłach pojawiły się pożądane siły.
Wilbur i Orville Wright rozwiązali ten problem stosując mały silnik, zaprojektowany tak, by był możliwie najlżejszy. Napędzał on zespół śmigieł, o przekroju zbliżonym do profilu skrzydła, które wirowały w płaszczyźnie pionowej z przodu samolotu. Wytworzony przez nie ruch powietrza do tyłu, na zasadzie równości akcji i reakcji, powodował powstanie siły skierowanej przeciwnie, popychającej samolot do przodu, a określanej mianem ciągu. Bracia Wright dokonali pierwszego lotu na wyposażonym w silnik statku powietrznym 17 grudnia 1903 r. w Kitty Hawk w Północnej Karolinie. Ich "Flyer" przeleciał w ciągu 12 sekund dystans zaledwie 36 metrów, jednak przełomowym osiągnięciem było udowodnienie słuszności zasad konstrukcji samolotów wynikających z praw fizyki.

Kiedy samolot porusza się prosto ze stałą prędkością, działające na niego sity znajdują się w równowadze. Siła nośna równoważy ciężar maszyny, ciąg zaś równy jest oporowi aerodynamicznemu.

Nowoczesne silniki odrzutowe


W latach 40. naukowcy opracowali silnik nazywany dziś silnikiem turboodrzutowym. Zasada jego działania polega na sprężeniu powietrza doprowadzanego do centralnej komory, gdzie jest ono mieszane z oczyszczoną naftą, a następnie zostaje zainicjowany proces spalania. Powstałe w jego wyniku gazy spalinowe opuszczają silnik w jego tylnej części, powodując tym samym powstanie ciągu skierowanego w kierunku przodu samolotu.
Samoloty odrzutowe są szybsze niż śmigłowe, ale zużywają bardzo dużo paliwa, szczególnie podczas lotu z małą prędkością. Kompromisowym rozwiązaniem jest silnik turbośmigłowy. Dziś najczęściej stosowanym silnikiem jest tzw. silnik turbowentylatorowy, który wyposażony jest w duże, umieszczone z przodu śmigło o wielu łopatach, które wtłacza powietrze do komory spalania silnika. Jednocześnie wymusza ono przepływ strug powietrza wokół silnika, wytwarzając ciąg w sposób analogiczny do śmigła napędzanego silnikiem tłokowym. W tylnej części nowoczesnego silnika znajdują się tzw. odwracacze ciągu, które przeznaczone są do zmiany kierunku wylotu gazów spalinowych na przeciwny do normalnego w sytuacji, gdy należy szybko zmniejszyć prędkość samolotu (np. podczas lądowania, aby skrócić dobieg).
W chwili, kiedy samolot osiąga prędkość wystarczającą do wytworzenia sity nośnej wymaganej do podniesienia go w górę, potrzebne stają się oczywiście urządzenia umożliwiające sterowanie statkiem w powietrzu. Wyróżniamy sześć podstawowych faz lotu: start, wznoszenie, lot na stałym pułapie, zakręt, opadanie i lądowanie. Sterowanie samolotem podczas tych manewrów zapewniają odpowiednie, ruchome elementy płatów i uderzenia ogonowego. Podczas startu klapy na krawędziach spływu płatów nośnych oraz analogiczne elementy statecznika poziomego (ster wysokości) zostają podniesione, aby zwiększyć powierzchnię nośną, w celu uzyskania jak największej siły nośnej. Dziób samolotu unosi się do góry i rozpoczyna on wznoszenie. Warunkiem sukcesu tego manewru jest osiągnięcie odpowiedniej prędkości przed jego rozpoczęciem. Klapy i ster wysokości muszą być bowiem uniesione w momencie, gdy siła nośna jest wystarczająco duża, by zrównoważyć ciężar statku powietrznego, w przeciwnym wypadku samolot straci szybkość, silniki stracą ciąg i maszyna nie wystartuje.
Pod uwagę trzeba także wziąć zjawisko występowania siły hamującej, która pojawia się na skutek występującego oporu powietrza. Taka siła, towarzysząca każdemu przemieszczaniu się ciał, określana jest mianem tarcia, lecz w wypadku statku powietrznego mamy do czynienia z przypadkiem szczególnym. Wówczas na skutek rozpływu strumieni powietrza wokół obydwu skrzydeł oraz zawirowań powietrza (zjawisko turbulencji) pojawia się dodatkowa siła, która próbuje pchać samolot do tyłu.
Dodatkowa siła hamująca powstaje w wyniku zawirowań na krańcach skrzydeł, kiedy porcje powietrza znajdującego się pod dużym ciśnieniem przedostają się na krawędzi spływu płata w obszar niskiego ciśnienia nad nim. Ten efekt jest szczególnie silny właśnie na krańcach skrzydeł, gdzie są one nieco odsunięte do tyłu.
Podczas wznoszenia pilot redukuje siłę hamującą, opuszczając nieco klapy, gdy samolot już wystartuje. Statek nabiera wtedy prędkości i można powtórnie zwiększyć uchylenie klap, tak by rozpocząć ostateczne wznoszenie na pułap przelotowy. Samolot jest gotów do stabilnego lotu na pułapie przelotowym, kiedy siła nośna równoważy ciężar statku, a ciąg równy jest oporowi aerodynamicznemu.