Sadržaj
Zrakoplov koji je stvorio čovjek leti po istim principima fizike kao i ptica: on mora nadvladati gravitacijske sile kako bi postigao dizanje i let. Krila aviona rade na stvaranju dizala, a to postižu zakrivanjem strujanja zraka oko sebe. Bez krila, avion je puki automobil.
Zrakoplovne snage
Zrakoplovi - i ptice - mogu letjeti jer uravnotežuju četiri sile: dizanje, uteg, povlačenje i potisak. Zrakoplov uzlijeće u zrak kada dizalo - sila koja se gura prema donjoj površini krila - prelazi težinu aviona zbog sile gravitacije. Dizanje nastaje strujanjem zraka oko ravnine, posebno oko krila. Vučenje je sila otpora zraka protiv gibanja ravnine. Ta se sila povećava s povećanom brzinom zrakoplova, ali opada ako zrakoplov ima gladak ili aerodinamičan oblik. Motor i pogonski sustav aviona, mlazni ili propeleri, stvara potisnu silu za prevladavanje vuče.
Newton i Bernoulli
Dva europska znanstvenika objasnila su principe leta aviona. Engleski fizičar Isaac Newton (1642–1727) nabrajao je tri zakona kretanja koja su primjenjiva na sve pokretne objekte. Prvo je da predmeti ostanu u mirovanju ili jednoliko, osim ako ih vanjska sila ne natjera na promjenu. Drugi kaže da sila usmjerena na objekt uzrokuje da ubrzava u smjeru te sile. Treća kaže da za svaku silu postoji jednaka i suprotna sila. Švicarski matematičar Daniel Bernoulli (1700–1782) bio je pionir u razvoju matematičkog objašnjenja dinamike fluida, mehanike protoka tekućina i plinova. Njegovo glavno otkriće, poznato kao Bernoullijev princip, kaže da se s povećanjem brzine strujanja zraka i njegov tlak smanjuje.
Kut napada
Krila aviona dizajnirana su tako da se blago naginju od horizontale, poznata i kao putanja leta. Taj kut nagiba naziva se kutom napada i najvažnija je varijabla u generiranju podizanja. Zrakoplov se počinje kretati kada pilot primiče potisak motora kako bi zrakoplov krenuo naprijed po zemlji. Pilot rotira zrakoplov prema gore podižući nos kako bi povećao kut napada i postigao uzlijetanje. Međutim, prevelik kut napada zaustavit će zrakoplov.
Zakrivljenost protoka
Dizanje nastaje tako što se zrak krivio oko krila aviona. Kad protok zraka pogodi vodeći rub krila, rastavlja se na dva dijela, od kojih neki teku duž gornje površine, a neki teku duž površine ispod. Oblik krila je blago asimetričan, s gornjom stranom veće površine. Protok zraka zalijepi se za gornju površinu dok se kreće između vodećih i zadnjih rubova krila, zakrivivši se i spuštajući pritisak prema Bernoullijevom principu. Kako se zrakoplov skuplja brzinom, lift se povećava prema Newtonovom drugom zakonu kretanja. To zauzvrat povećava zakrivljenost zraka na gornjoj površini, tjerajući više zraka prema donjem rubu krila. Kako se ravnina kreće kroz zrak, krila s donje strane koja su okrenuta protoku zraka pod kutom napada također odbija dio struje zraka prema dolje. Ovaj protok zraka prema dolje stvara jednaku i suprotnu reakciju na uzlazni tok zraka visokog tlaka (Newtonov treći zakon), povećavajući dizanje i držeći avion u zraku.