Mengapa pesawat bisa take off?

2 bulan yang lalu 67 tontonan

Pesawat komersial boleh terbang melalui kombinasi daya tujahan enjin dan aerodinamik sayap. Pesawat memecut antara 240 hingga 290 km/j untuk menghasilkan aliran udara pantas. Daya angkat tercipta apabila jentera mengatasi tarikan graviti bumi. Pada hari panas, udara kurang padat menyebabkan sayap memerlukan kelajuan lebih tinggi serta jarak landasan tambahan sehingga 20 peratus bagi mencapai momentum tersebut.

Maklum Balas 0 suka

Anda mungkin ingin bertanya?Lebih banyak

Mengapa pesawat boleh terbang: Fizik daya angkat

Memahami mengapa pesawat boleh terbang membantu penumpang menghargai sains di sebalik perjalanan udara. Selain memberikan rasa selesa, pengetahuan ini mendedahkan bagaimana enjin dan reka bentuk sayap bekerjasama mengatasi tarikan graviti. Terokai prinsip asas fizik yang membolehkan jentera berat ini terapung di udara dengan selamat untuk perjalanan jarak jauh anda.

Mengapa pesawat boleh terbang dan berlepas ke udara?

Pesawat boleh berlepas berkat dorongan enjin yang kuat dan reka bentuk sayap khusus yang memanfaatkan prinsip aerodinamik pesawat. Gabungan yang menakjubkan ini mencipta gaya angkat yang cukup kuat untuk melawan daya graviti bumi secara berkesan.

Sejujurnya, kali pertama saya cuba memahami fizik penerbangan pesawat, saya keliru dengan formula yang rumit. Ia memang memeningkan. Tetapi konsep asasnya sangat logik dan mudah dicerna. Sebelum tayar meninggalkan landasan, sebuah pesawat komersial mesti memecut sehingga mencapai kelajuan sekitar 240 hingga 290 km/j. ^[1] Kelajuan inilah yang memaksa udara mengalir pantas merentasi permukaan badan pesawat.

Rahsia Tekanan Udara dan Bentuk Sayap

Reka bentuk sayap pesawat tidak rata seperti papan. Ia sengaja dibina melengkung di bahagian atas dan lebih leper di bahagian bawah. Reka bentuk ini - yang sering dipanggil airfoil oleh pakar penerbangan - memainkan peranan sebagai faktor gaya angkat pesawat yang sangat kritikal.

Bentuk ini memaksa molekul udara di bahagian atas bergerak lebih laju berbanding udara di bahagian bawah sayap. Mengikut prinsip aerodinamik, bendalir atau gas yang bergerak lebih laju akan menghasilkan tekanan yang lebih rendah. Jadi, tekanan udara yang tinggi dari bawah sayap akan menolak keseluruhan pesawat ke atas. Sangat menakjubkan.

Empat Kuasa Fizik Semasa Fasa Lepas Landas

Terdapat empat kuasa utama yang menerangkan bagaimana kapal terbang lepas landas dan sentiasa bertindak ke atas sebuah pesawat. Kuasa-kuasa ini sentiasa berlawan dan mengimbangi antara satu sama lain untuk membolehkan jentera seberat ratusan tan ini melayang.

Dorongan Melawan Seretan

Enjin bertindak memberikan dorongan kuat ke hadapan. Sebuah enjin komersial moden yang besar mampu menjana daya tujahan melebihi 115,000 paun secara berterusan. ^[2] Kuasa raksasa ini diperlukan untuk mengatasi seretan - iaitu rintangan angin dan geseran udara yang secara semula jadi menolak pesawat ke belakang.

Gaya Angkat Melawan Graviti

Semasa pesawat memecut laju di landasan yang biasanya berukuran sekitar 3 kilometer panjang, gaya angkat mula terbina secara perlahan-lahan. ^[3] Daya angkat ini mesti mengatasi berat keseluruhan pesawat, yang merangkumi ribuan liter bahan api, kargo, dan ratusan penumpang. Apabila daya serapan ke atas ini menjadi lebih besar daripada tarikan graviti bumi, pesawat akhirnya mula terapung dan mendaki.

Mitos Berkaitan Kuasa Enjin Jet

Ramai orang - dan saya juga pernah berfikir begini pada mulanya - menganggap enjin jet menghalakan semburan apinya ke tanah untuk menolak dan mengangkat pesawat sebagai jawapan mengapa pesawat boleh terbang. Itu salah sama sekali. Pemikiran ini sering dicampuradukkan dengan cara roket berlepas ke angkasa.

Enjin pesawat komersial hanya menolak jentera tersebut lurus ke hadapan. Sayaplah yang melakukan seratus peratus kerja mengangkat. Semasa kelajuan optimum akhirnya dicapai, juruterbang akan menarik tuil kawalan perlahan-lahan untuk menaikkan hidung pesawat pada sudut pusingan sekitar 10 hingga 15 darjah. ^[4]

Tindakan menaikkan hidung ini memecah aliran udara dengan lebih agresif. Hasilnya? Gaya angkat meningkat secara mendadak dan pesawat mendaki. Namun, jika sudut terlalu tinggi, aliran udara akan terputus dan pesawat boleh kehilangan gaya angkat secara tiba-tiba. Keseimbangan adalah segalanya di sini.

Faktor Cuaca dan Persekitaran

Pernahkah anda terfikir mengapa penerbangan sering ditangguhkan pada hari hujan lebat atau panas terik? Ketumpatan udara sangat mempengaruhi keupayaan pesawat untuk berlepas dengan selamat.

Pada hari yang sangat panas, molekul udara akan mengembang dan menjadi kurang padat. Ini bermakna sayap pesawat tidak mendapat pelanggaran molekul udara yang cukup untuk menghasilkan gaya angkat yang optimum. Akibatnya, pesawat tersebut secara automatik memerlukan kelajuan pemecutan yang jauh lebih tinggi dan jarak landasan yang bertambah - kadang-kadang meningkat sehingga 20 peratus berbanding prestasi pada hari yang lebih sejuk. ^[5]

Perbandingan Enjin Pesawat dan Mekanisme Dorongan

Tidak semua pesawat menggunakan jenis enjin yang sama untuk mencapai kelajuan berlepas. Tiga jenis enjin utama ini mendominasi industri penerbangan awam dan ketenteraan dengan kelebihan masing-masing.

Enjin Turbofan (Disyorkan untuk Komersial)

Lebih senyap berbanding enjin jet lama, sesuai untuk peraturan bunyi lapangan terbang moden
Kipas besar di hadapan menyedut udara, dengan sebahagian besar udara melangkau teras pembakaran untuk memberikan tujahan yang senyap
Sangat efisien untuk penerbangan pada kelajuan sekitar 800 hingga 900 km/j ^[6]
Paling menjimatkan untuk perjalanan jarak jauh dan altitude tinggi

Enjin Turboprop

Baling-baling menghasilkan bunyi mendengung yang ketara di dalam kabin
Menggunakan turbin gas untuk memutarkan kipas baling-baling tradisional di luar enjin
Sesuai untuk pesawat ringan pada kelajuan bawah 600 km/j ^[7]
Sangat menjimatkan bahan api untuk penerbangan jarak dekat antara negeri

Enjin Turbojet

Paling bising, menghasilkan ngauman yang sangat kuat semasa memecut
Semua udara yang masuk dimampatkan dan dibakar di dalam teras untuk menghasilkan jet ekzos berkelajuan tinggi
Dikhaskan untuk penerbangan pada kelajuan supersonik yang melampaui kelajuan bunyi
Sangat kuat menelan bahan api dan jarang digunakan untuk komersial hari ini

Untuk pesawat penumpang komersial moden, enjin Turbofan adalah pilihan mutlak kerana ia mengimbangi kuasa dorongan yang besar dengan penjimatan bahan api. Turboprop kekal relevan untuk penerbangan serantau jarak dekat, manakala Turbojet kini hampir eksklusif untuk aplikasi ketenteraan.

Kesilapan Konfigurasi di Lapangan Terbang Antarabangsa Kuala Lumpur

Hafiz, seorang jurutera penyelenggaraan muda di KLIA, berdepan masalah kritikal dengan sebuah pesawat kargo Boeing yang seakan berat untuk mendaki walaupun kelajuan sudah melepasi angka 250 km/j. Hidung pesawat terlalu sukar untuk diangkat oleh juruterbang semasa ujian.

Pada mulanya, Hafiz yakin masalah itu berpunca daripada kekurangan kuasa enjin akibat saluran yang kotor. Dia menghabiskan masa berjam-jam membersihkan penapis bahan api. Sangkaan itu ternyata meleset - ujian larian seterusnya di landasan tetap gagal memberikan hasil berbeza, dan jadual pelepasan semakin suntuk.

Selepas kembali meneliti buku panduan pesawat, dia menyedari punca sebenarnya. Konfigurasi kepak (flap) sayap tidak diubah untuk menyesuaikan keadaan suhu yang mencecah 34 darjah Celsius pada tengah hari itu. Udara panas kurang padat dan memerlukan sudut kepak yang lebih luas untuk menghasilkan daya angkat awal.

Setelah pelarasan semula dibuat pada sistem kepak sayap dan bukannya enjin, pesawat akhirnya berjaya mendaki dengan lancar dan memendekkan jarak berlepas sebanyak 15 peratus. Hafiz mula faham bahawa kuasa enjin yang besar tidak akan bermakna tanpa konfigurasi aerodinamik yang serasi.

Persoalan Umum

Adakah fasa lepas landas atau take off ini terjamin selamat?

Ya, sangat selamat. Semua sistem kritikal pada pesawat moden mempunyai sandaran. Walaupun berdepan situasi luar biasa di mana satu enjin gagal berfungsi, pesawat komersial direka dan diuji dengan ketat untuk terus berlepas dengan selamat menggunakan kuasa satu enjin sahaja.

Jika anda masih mempunyai rasa ingin tahu, mari baca penerangan mudah kami tentang bagaimana pesawat bisa take off.

Apakah yang berlaku jika cuaca tiba-tiba buruk dan angin kencang?

Sistem kawalan trafik udara dan juruterbang sentiasa memantau kelajuan angin dan faktor lain. Jika angin silang bertiup terlalu kencang melebihi had 60 km/j dari arah sisi tepi sayap, prosedur pelepasan kebiasaannya akan dibatalkan demi keselamatan penumpang.

Berapa lamakah masa yang diambil oleh sebuah pesawat penumpang biasa untuk meninggalkan landasan?

Masa yang diambil bergantung kuat pada saiz dan beban pesawat berkenaan. Pesawat penumpang berbadan sempit biasanya memerlukan pemecutan sekitar 30 hingga 40 saat untuk mencecah kelajuan optimum penerbangan dari titik mula ia bergerak.

Perkara Yang Perlu Diperhatikan

Kelajuan memecut adalah faktor permulaan mutlak

Pesawat perlu memecut di darat sehingga kelajuan mencecah sekitar 240 hingga 290 km/j untuk memaksa aliran udara bergerak melintasi permukaan sayap. ^[8]

Keajaiban bentuk sayap menghasilkan tarikan ke atas

Reka bentuk airfoil yang melengkung merendahkan tekanan udara di bahagian atas sayap, lalu tekanan udara yang lebih kuat dari bawah akan mendorong pesawat ke udara.

Tujahan dan seretan sentiasa bertarung

Enjin berkapasiti tinggi yang menjana tujahan melebihi 115,000 paun adalah kunci bagi melawan seretan udara sebelum pesawat boleh dinaikkan hidungnya sekitar 10 hingga 15 darjah. ^[9]