Номер 5, страница 439 - гдз по физике 10 класс учебник Грачев, Погожев

Задания к главе 3 «Динамика». Задания по проектной и исследовательской деятельности. Глава 10. Электростатика. Электродинамика - номер 5, страница 439.

Условие.

5. Выполните проектную работу о крыле самолёта по материалам сайта http://gotourl.ru/7148. Через систему поиска найдите материалы по теме «Спойлер (авиация)».

Решение.

Проектная работа: Крыло самолёта и спойлеры

Данная работа посвящена изучению конструкции и принципов работы крыла современного самолёта, а также детальному рассмотрению одного из ключевых элементов управления — спойлеров.

1. Крыло самолёта: устройство и принцип действия

Крыло является основной несущей поверхностью самолёта, главной задачей которого является создание подъёмной силы, достаточной для преодоления силы тяжести и поддержания самолёта в воздухе.

Принцип создания подъёмной силы

Подъёмная сила возникает благодаря особой форме профиля крыла (аэродинамический профиль). Верхняя поверхность профиля более выпуклая, чем нижняя. При движении самолёта вперёд набегающий поток воздуха разделяется на две части: одна обтекает крыло сверху, другая — снизу. Из-за разницы в длине пути частицам воздуха, обтекающим крыло сверху, приходится двигаться с большей скоростью, чем частицам, движущимся снизу.

Согласно закону Бернулли, в областях с более высокой скоростью потока давление ниже.
Уравнение Бернулли для горизонтального потока: $p + \frac{1}{2}\rho v^2 = \text{const}$
где $p$ — статическое давление, $\rho$ — плотность воздуха, $v$ — скорость потока.

Таким образом, над крылом создаётся область пониженного давления, а под крылом — область повышенного давления. Эта разница давлений и создаёт аэродинамическую силу, направленную вверх, — подъёмную силу.

Величина подъёмной силы ($Y$) рассчитывается по формуле:
$Y = C_y \frac{\rho V^2}{2} S$
где $C_y$ — коэффициент подъёмной силы (зависит от формы профиля и угла атаки), $\rho$ — плотность воздуха, $V$ — скорость полёта, $S$ — площадь крыла.

Механизация крыла

Для управления полётом и изменения аэродинамических характеристик крыло оснащается подвижными элементами (механизацией):

• Закрылки: Отклоняемые поверхности на задней кромке крыла. Их выпуск увеличивает кривизну профиля и площадь крыла, что приводит к значительному росту подъёмной силы и лобового сопротивления. Используются на взлёте и посадке для уменьшения необходимых скоростей.
• Предкрылки: Отклоняемые поверхности на передней кромке крыла. Предотвращают срыв потока на больших углах атаки, позволяя лететь на меньших скоростях без сваливания.
• Элероны: Подвижные секции на задней кромке в концевых частях крыла. Работают асинхронно (один вверх, другой вниз) и служат для управления самолётом по крену (наклону влево или вправо).

2. Спойлер (авиация)

Спойлеры (от англ. spoil — портить), также известные как интерцепторы, — это управляемые поверхности, расположенные на верхней плоскости крыла. В нерабочем положении они "утоплены" в обшивку, а при активации — поднимаются вверх, нарушая плавность обтекания крыла воздушным потоком.

Основные функции спойлеров

1. Гашение подъёмной силы: Основная задача спойлеров — уменьшить ("испортить") подъёмную силу крыла. При их выпуске воздушный поток срывается с верхней поверхности, что приводит к резкому падению подъёмной силы. Эта функция критически важна после приземления: выпуск всех спойлеров (земных интерцепторов) "прижимает" самолёт к взлётно-посадочной полосе, увеличивая нагрузку на шасси и повышая эффективность колёсных тормозов.
2. Воздушный тормоз: Выпущенные в полёте спойлеры значительно увеличивают аэродинамическое сопротивление. Это позволяет пилотам эффективно управлять скоростью снижения и замедлять самолёт, например, при заходе на посадку или для быстрого снижения с эшелона, не допуская превышения скорости. В этом режиме спойлеры на обоих крыльях выпускаются симметрично.
3. Управление по крену: На многих современных самолётах спойлеры помогают элеронам в управлении креном (такие системы называют спойлеронами или элерон-интерцепторами). При выполнении поворота спойлер на том крыле, которое опускается, немного приподнимается. Это уменьшает подъёмную силу на данном крыле, помогая самолёту накрениться в нужную сторону. Такое использование повышает эффективность управления, особенно на больших скоростях.

Таким образом, спойлеры являются многофункциональным инструментом управления, который повышает безопасность и эффективность полёта на различных его этапах, особенно при снижении и после посадки.

Ответ: Проектная работа о крыле самолёта и спойлерах выполнена. В работе рассмотрено устройство и принцип действия крыла, его основная механизация, а также подробно описано назначение, функции и режимы работы спойлеров (интерцепторов) в авиации.