Vad är aerodynamik för flygplan?

Flygplans aerodynamik tar hänsyn till interaktionerna mellan luft och en flygmaskin som är ansvariga för att skapa och upprätthålla flygningen. Faktorer som tryck, hastighet och vikt är viktiga för att förstå aerodynamiska principer i allmänhet och flygplans aerodynamik i synnerhet. Lyftförhållandena som skapas av samverkan mellan ett plans vinge och omgivande luft är avgörande. Drag and thrust – eller motstånd och framåtrörelse – innebär de andra huvudkoncepten för flygplans aerodynamik.

Aerodynamik i allmänhet handlar om hur vissa krafter påverkar hur föremål rör sig genom luften. Som sådan kan aerodynamik påverka allt från en leksak som en drake eller en boll till en stor transportmaskin som ett flygplan. Ett föremål i rörelse kommer att påverka den gasformiga luften som utgör jordens atmosfär. Denna luft kommer i sin tur att påverka föremålet.

Att förstå luftens sammansättning kan kasta mer ljus över flygplanets aerodynamik. Luft anses vara en fysisk kropp eftersom den har vikt och massa. Till skillnad från fasta kroppar är dock molekyler som finns i luft löst sammankopplade. En luftkropp kan därför lätt ändra form och riktning när tryck utövas på den. När höjden ökar minskar trycket som utövas på luften av gravitationskrafterna, vilket leder till viktminskning ju högre luften stiger. Både fuktökningar och temperaturökningar kan också påverka vikt eller densitet.

Luftens vikt skapar tryck mot föremål som rör sig genom den. Detta tryck mäts och påverkar olika flygplansinstrument, inklusive tryckmätaren och flyghastighetsindikatorn. Förändringar i trycket kan minska ett plans kraft på grund av brist på luft i motorn, minska effektiviteten hos en propeller och påverka grunden för flygplanets aerodynamik: lyft.

En faktor som kan påverka mängden tryck är hastigheten. Enligt en populär förklaring känd som Bernoullis princip skulle accelererande hastighet ha en motsatt effekt på trycket. Sådan är effekten en flygplansvinge har på lufttrycket när den är i rörelse. Det låga trycket skapar en Magnus Effect, som består av en uppåtgående kraft, eller lyft.

Utformningen av vingen – eller bärytan – hjälper till att skapa de tryckförhållanden som krävs för att skapa ett lyft. I de flesta flygplan är den övre delen av vingen mer böjd, liksom den främre delen. Detta leder till en skillnad i ythastighet eftersom molekyler måste röra sig längre och snabbare i de krökta områdena, vilket underlättar ett efterföljande lägre tryck på vingens topp. Luften under vingen kan då upprätthålla en rörelse uppåt.

Vissa forskare tror dock att Bernoullis princip misslyckas med att förklara flygförmågan för flygplan eller andra maskiner med otraditionella vingstrukturer. Snarare kan grundläggande flygplans aerodynamik förklaras med enkla tillämpningar av Isaac Newtons fysikteorier. Generellt sett får flygplanets kraftkälla, eller motor, vingen att trycka mot luft med hög hastighet eller hastighet. Detta tvingar enorma mängder luft under vingen. Luftens nedåtgående rörelse skapar alltså en lyftverkan runt vingen.

Flygplan skapar en dragkraft som gör att de kan röra sig framåt via propellrar och jetmotorer. Den tidigare strömkällan fungerar som en gigantisk fläkt som trycker mot luft för dragkraft. Jetmotorer använder bränsle och andra energikällor för att skapa och upprätthålla dragkraft. För att flyga måste flygplan övervinna det naturliga motstånd de möter när de rör sig genom luften, även känt som drag.