Kas olete kunagi vaadanud taevasse, märganud kõrgel pilvede kohal liikuvat lennukit ja mõelnud, kuidas see tohutu masin püsib õhus?
Tundub peaaegu võimatu, et metallist sõiduk, mis veab sadu reisijaid ja nende pagasit, suudab lennata nii graatsiliselt üle maailma. Iga lennu teeb võimalikuks füüsika ja lennuki ehituse põnev tasakaal.
Neli põhilist jõudu
Lendamise teeb võimalikuks neli põhilist jõudu – tõstejõud, raskusjõud, tõukejõud ja õhutakistus. Need jõud koos on nagu nähtamatu nelik, mis teeb iga reisi võimalikuks. Tõstejõud tõstab lennukit ülespoole ja raskusjõud vajutab allapoole, tõukejõud tõmbab edasi ja õhutakistus pidurdab. Lendamise võti on hoida see nelik tasakaalus. Kui tõukejõud on õhutakistusest suurem, lennuk kiirendab, ja kui kallutada kõrgustüüri ja lennuki nina tõuseb, kogub lennuk kõrgust.
Tõstejõudu tekitavad peamiselt tiivad. Tiivaprofiilid on sellised, et ülapind on veidi kõver ja alapind lamedam. Lennuki liikumisel voolab õhk üle kõvera ülapinna kiiremini ja alaküljel aeglasemalt. See õhukiiruste erinevus tekitab tiiva kohal madalama ja tiiva all kõrgema rõhu. Nii tekib piisavalt tugev tõstejõud, mis tasakaalustab raskusjõu. Mida kiiremini liigub õhk üle tiibade, seda suurem on tõstejõud, ja kui see muutub raskusjõust suuremaks, tõuseb lennuk kõrgemale!
Teisalt teeb raskusjõud seda, mida alati. Just raskusjõud hoiab meid kahe jalaga maa peal ja püüab pidevalt ka lennukit maapinnale tagasi tõmmata. Tõusmiseks peab tõstejõud olema raskusjõust suurem. Kui mõlemad jõud on tasakaalus, lendab lennuk horisontaalselt, ühtlase kiirusega ja samal kõrgusel.
Järgmisena tuleb mängu tõukejõud, mida tekitavad mootorid. Tõukejõu võib tekitada möirgav reaktiivmootor või pöörlev propeller – tõukejõud lükkab õhusõidukit läbi õhu edasi. Kui lennuk ei liigu, ei tekita tiivad tõstejõudu.
Viimane jõud on õhutakistus. See on looduslik hõõrdumine, mis püüab lennukit aeglustada. Insenerid projekteerivad voolujoonelisi vorme ja siledaid pindu aastaid, et tõstejõud oleks võimalikult suur ja õhutakistus väike ning õhusõidukid lendaksid tõhusalt ja säästaksid kütust. EASA on kogu sertifitseerimisprotsessi vältel toeks.
Kuidas kõik moodustab terviku
Igal õhusõiduki osal on eesmärk. Tiivaotste lähedal on kaldtüürid, mis aitavad lennukit kallutada vasakule või paremale. Sabas, stabilisaatorite tagaservas, on kõrgustüür, mis kallutab nina üles või alla ning juhib tõusu ja laskumist. Pöördetüür on kiilu taga ja pöörab lennukit kursil külgsuunas. Koos võimaldavad need kolme liiki tüürid piloodil navigeerida taevas väga täpselt ja ohutult.
Nüüdisaegsed õhusõidukid kasutavad ka tipptehnoloogiat, et kõik oleks täiuslikus harmoonias. Arvutid jälgivad pidevalt lennutingimusi ja teevad väikesi parandusi inimesest kiiremini. Tiivad on projekteeritud painduma turbulentses õhus, neelates osa turbulentsi energiast ja hoides sõidu võimalikult sujuvana.
Tagasi juurte juurde
Kogu tehnikast hoolimata on lendamise füüsika praegugi sama kui vendade Wrightide esmalennu ajal 1903. aastal. Tõusvas õhuvoolus liuglev purilennuk ja pikkade lendude reisilennukid sõltuvad samadest põhimõtetest ühtmoodi. Tõstejõud peab tasakaalustama raskusjõu ja tõukejõud peab olema suurem kui õhutakistus.
Lendamise teeb eriliseks selle näiv lihtsus. Maapinnalt vaadates näib, et lennuk lihtsalt hõljub õhus, kuid lähemalt vaadates on see liikuv füüsika meistriteos.
Nii et kui järgmine kord vaatate lennukiaknast välja, et näha, kuidas kõik muutub väikeseks, mõelge ka sellele, mis toimub teie ümber tegelikult. Igal hetkel on füüsikaseadused täiuslikus tasakaalus. Tiivad vormivad õhku, mootorid tõukavad lennukit edasi ning piloodid ja salongipersonal tagavad ohutuse.