Avioanele sunt printre cele mai impresionante realizări ale ingineriei moderne. Cum funcționează avioanele, aceste mașinării complexe care permit oamenilor să călătorească rapid și eficient pe distanțe mari, conectând orașe și țări de pe întregul glob.

Pentru a înțelege cum funcționează un avion, este esențial să cunoaștem câteva principii de bază ale zborului. Avioanele se bazează pe patru forțe principale: portanța, greutatea, tracțiunea și rezistența aerului.

Cum funcționează avioanele: Principii de bază

Portanța

Portanța este forța care permite avionului să se ridice în aer. Aceasta este generată de aripile avionului, care sunt proiectate pentru a crea o diferență de presiune între partea superioară și cea inferioară a aripii. Când avionul se mișcă înainte, aerul circulă mai rapid pe deasupra aripii decât pe dedesubt, creând astfel o presiune mai mică pe partea superioară și ridicând avionul.

Greutatea

Greutatea este forța care atrage avionul spre pământ. Aceasta este cauzată de gravitație și este constantă. Pentru a zbura, avionul trebuie să genereze suficientă portanță pentru a contrabalansa greutatea sa.

Tracțiunea

Tracțiunea este forța care împinge avionul înainte. Aceasta este generată de motoarele avionului, care pot fi motoare cu reacție sau elice. Tracțiunea trebuie să fie suficient de puternică pentru a depăși rezistența aerului și pentru a permite avionului să accelereze.

Rezistența aerului este forța care încetinește mișcarea avionului prin aer. Aceasta este cauzată de frecarea dintre suprafața avionului și moleculele de aer. Designul aerodinamic al avioanelor ajută la minimizarea rezistenței aerului.

Rezistența Aerului

Motoarele de avion sunt esențiale pentru generarea tracțiunii necesare zborului. Există două tipuri principale de motoare utilizate în aviație: motoarele cu reacție și motoarele cu elice.

Motoarele cu Reacție

Motoarele cu reacție, cunoscute și sub denumirea de turboreactoare, funcționează prin comprimarea aerului, amestecarea acestuia cu combustibil și aprinderea amestecului. Expansiunea rapidă a gazelor arse produce tracțiune, împingând avionul înainte. Motoarele cu reacție sunt utilizate în principal pe avioane de pasageri și avioane militare datorită eficienței lor la viteze mari și altitudini ridicate.

Motoarele cu Elice

Avioanele cu elice sunt mai simple și mai eficiente la viteze mai mici și altitudini mai joase. Aceste motoare funcționează prin transformarea energiei din combustibil în energie mecanică, care învârte elicea. Elicea creează tracțiune prin deplasarea aerului în spate, împingând astfel avionul înainte. Aceste motoare sunt utilizate în principal pe avioane de mici dimensiuni și avioane de marfă.

Cum funcționează avioanele: Sistemele de control

Controlul unui avion în zbor este realizat prin intermediul unor suprafețe mobile numite comenzi de zbor. Acestea includ eleroanele, stabilizatorul orizontal, stabilizatorul vertical și flapsurile.

Eleroanele

Eleroanele sunt amplasate pe marginile exterioare ale aripilor și permit controlul mișcării de rostogolire a avionului. Când un eleron se ridică, celălalt coboară, determinând o schimbare în portanța generată de aripi și astfel rotind avionul în jurul axei sale longitudinale.

Stabilizatorul Orizontal

Stabilizatorul orizontal, situat pe coada avionului, controlează mișcarea de tangaj. Suprafața mobilă a stabilizatorului orizontal se numește profundor și permite ridicarea sau coborârea nasului avionului.

Stabilizatorul Vertical

Stabilizatorul vertical controlează mișcarea de girație a avionului. Suprafața mobilă a acestuia este direcția, care permite rotirea avionului în jurul axei sale verticale.

Flapsurile

Flapsurile sunt suprafețe mobile amplasate pe marginea posterioară a aripilor și sunt utilizate în principal la decolare și aterizare. Acestea măresc portanța și rezistența aerului, permițând avionului să zboare la viteze mai mici fără a pierde stabilitatea.

Sistemele de Navigație și Comunicație

Avioanele moderne sunt echipate cu sisteme avansate de navigație și comunicație, care asigură siguranța și eficiența zborurilor.

Sistemele GPS

Sistemele de navigație bazate pe GPS (Global Positioning System) permit piloților să determine cu precizie poziția avionului în orice moment. Acestea utilizează semnale de la sateliți pentru a calcula coordonatele exacte ale avionului.

Radarul

Radarul este utilizat pentru a detecta alte aeronave și obstacole din calea avionului. Acesta emite unde radio care se reflectă de pe obiecte și revin la receptor, permițând astfel determinarea distanței și direcției obiectelor detectate.

Comunicarea cu Controlul Traficului Aerian

Piloții comunică constant cu controlul traficului aerian (ATC) pentru a primi instrucțiuni și autorizații. Comunicarea radio este esențială pentru coordonarea zborurilor și evitarea coliziunilor

Lucruri mai puțin știute despre avioane

Pe lângă principiile și sistemele de bază, există multe aspecte fascinante și mai puțin cunoscute despre avioane și aviație.

Avionul Supersonic

Avioanele supersonice, precum legendarul Concorde, pot zbura la viteze mai mari decât viteza sunetului. Aceste avioane utilizează motoare speciale și designuri aerodinamice avansate pentru a reduce rezistența aerului și a minimiza impactul undelor de șoc.

De ce sunt Avioanele Vopsite în Alb?

Majoritatea avioanelor comerciale sunt vopsite în alb, și acest lucru nu este întâmplător. Culoarea albă reflectă lumina solară, ajutând la menținerea unei temperaturi mai scăzute la suprafața avionului. De asemenea, albul face ca orice daune sau scurgeri să fie mai ușor de observat.

Cum Respiră Piloții și Pasagerii la Altitudini Mari?

La altitudini mari, presiunea aerului este mult mai scăzută, iar nivelul de oxigen este insuficient pentru a susține viața. Avioanele sunt presurizate pentru a menține un mediu confortabil și sigur pentru pasageri și echipaj. De asemenea, acestea sunt echipate cu sisteme de oxigen de urgență care se activează automat în caz de decompresie.

Rezistența la Fulger

Avioanele sunt frecvent lovite de fulgere, dar sunt proiectate pentru a rezista acestor evenimente fără a suferi daune semnificative. Fuselajul avionului funcționează ca o cușcă Faraday, distribuind energia fulgerului în jurul exteriorului său și protejând interiorul.

Economie de Combustibil

Industriile aeronautice investesc constant în tehnologii pentru a face avioanele mai eficiente din punct de vedere al consumului de combustibil. Motoarele moderne, designurile aerodinamice și materialele ușoare contribuie toate la reducerea consumului de combustibil și a emisiilor de carbon.

Reciclarea Avioanelor

Atunci când un avion ajunge la sfârșitul vieții sale operaționale, multe dintre componentele sale pot fi reciclate. Aliajele metalice, în special aluminiul, sunt valoroase și pot fi refolosite pentru construcția altor avioane sau pentru alte aplicații industriale.