Những thông tin về cơ chế hoạt động khi máy bay cất cánh, bay trên không trung và hạ cánh... sẽ giúp bạn hiểu hơn mỗi lần "du lịch bầu trời".
Nguyên lý hoạt động của máy bay
Cơ chế cất cánh của máy bay
Máy bay có trọng lượng tới cả trăm tấn. Nhiều người sẽ tự hỏi vậy thứ lực khủng khiếp nào có thể nhấc “con quái vật không trung” ấy lên khỏi mặt đất? Câu trả lời chính là lực nâng khí động lực học [còn gọi là lực nâng Joukowski].
Cụ thể, một chiếc máy bay chuyển động bao giờ cũng chịu tác dụng của 4 lực: lực kéo, lực cản của không khí, lực hấp dẫn và lực nâng. Theo đó, khi máy bay chạy trên đường băng, dòng khí chảy bao quanh cánh máy bay sẽ tạo ra sự chênh lệch áp suất giữa mặt dưới cánh và mặt trên cánh.
Mô hình lực nâng giúp máy bay cất cánh.
Hệ quả vật lý của hiện tượng này là một lực nâng xuất hiện theo hướng từ dưới mặt đất đẩy lên trời. Máy bay càng di chuyển nhanh, lực tăng này càng lớn, cho tới mức lực nâng thắng được trọng lực Trái đất, nhấc bổng cỗ máy khổng lồ hàng trăm tấn lên không trung.
Động cơ phản lực làm việc như thế nào?
Hoạt động trên không trung
Thực tế, máy bay có thể bay ở độ cao bao nhiêu tùy ý thích. Kỷ lục thế giới từng ghi nhận trường hợp máy bay SR – 71 Blackbird của Mỹ đạt tới độ cao gần 26km so với mặt nước biển năm 1976. Còn máy bay thương mại dân dụng thông thường thì bay ở độ cao 8,5km - 10,7km, tức là nằm trong phần trên tầng đối lưu của khí quyển.
Nhiệt độ giảm dần khi lên cao, mức thấp nhất là khoảng -50 độ C. Do đó, dù ở trong khoang chứa bánh xe của máy bay cũng khó mà ngăn được khí lạnh do độ dày vật liệu cách nhiệt cũng như hệ thống sưởi không có như trong khoang chở hành khách. Cùng với đó, không khí trong tầng đối lưu chuyển động theo chiều thẳng đứng và nằm ngang rất mạnh, gây ra rất nhiều hiện tượng mưa, mưa đá, gió, tuyết, sương mù…
Tốc độ bay ổn định của máy bay dân dụng khoảng 900km/h. Càng lên cao, sức cản không khí càng giảm đi [trên 5,5km sức cản giảm một nửa], giúp máy bay bay nhanh hơn. Đồng thời, bay cao giúp máy bay hạn chế nguy cơ đâm phải những đàn chim di cư - một trong những nguyên nhân gây nên những tai nạn thảm khốc trên bầu trời.
Áp suất không khí trong máy bay khi lên cao giảm đi rất nhiều, chỉ khoảng 1/10 so với trên mặt đất.
Nhưng ngược lại, không khí càng lên cao càng loãng. Áp suất không khí cũng giảm đi rất nhiều, chỉ còn khoảng 1/10 so với trên mặt đất. Do đó, lượng không khí có ở trong khoang chứa bánh xe là rất thấp.
Đối với những máy bay dùng động cơ cánh quạt, lượng oxy thấp đi cũng khiến việc đốt nguyên liệu trở nên khó khăn. Trên không, các máy bay cũng thường thu bánh xe lại bởi nếu giữ nguyên, không khí sẽ lùa vào bánh, làm nó chuyển động xoáy tròn, gây sức cản làm giảm tốc độ bay.
Cơ chế hạ cánh của máy bay
Chuyến bay kết thúc với sự hạ cánh của máy bay trên đường băng. Khi máy bay gần tiếp đất, không khí phía dưới cánh bị ép xuống mặt đất, gây nên những luồng xoáy nhỏ cũng như tạo “hiệu ứng mặt đất” [ground effect] làm máy bay nâng lên trong một thời gian ngắn trước khi chính thức tiếp xuống đường băng.
Ngoài ra, máy bay hạ cánh còn kéo theo tiếng ồn cực lớn ở ngưỡng 120-140dB, có thể làm tổn thương tâm trí người nếu đứng gần đó.
Nguyên tắc hoạt động của máy bay
Cập nhật: 19/11/2018
Tại sao máy bay có thể bay trên bầu trời?
Một chiếc máy bay chuyển động phải chịu tác động của 4 lực: lực kéo, lực cản của không khí, lực hấp dẫn, lực nâng.
Khi máy bay di chuyển trên đường băng, dòng khí chảy quanh cánh máy bay sẽ tạo ra sự chênh lệch áp suất giữa mặt dưới cánh và mặt trên cánh làm xuất hiện một lực nâng theo hướng từ dưới mặt đất đẩy lên trời.
Mô hình lực nâng giúp máy bay cất cánh.
Lực này tỷ lệ với bình phương tốc độ di chuyển và diện tích cánh của máy bay, máy bay di chuyển càng nhanh thì lực càng lớn. Vì vậy trước khi cất cánh, máy bay cần di chuyển một quãng đường trên mặt đất nhằm đạt được vân tốc cần thiết cho tới mức tạo ra lực nâng thắng được trọng lực của trái đất và nhấc bổng nó lên không trung. Trong quá trình đó, 2 cánh của máy bay được điều khiển thay đổi góc nâng để thay đổi lực nâng.
Chiếc cánh máy bay hoạt động ra sao?
Máy bay hoạt động trên không trung
Bình thường, các máy bay thương mại chỉ bay ở phần trên tầng đối lưu của khí quyển, độ cao khoảng 10,7km. Thực tế, máy bay có thể bay ở độ cao bất kỳ nhưng tại sao máy bay lại chỉ bay ở độ cao đó?
Sấm sét, sự lên xuống của các luồng không khí đều phạt động trong phạm vi thấp nhất của tầng khí quyển 10.000m. Nếu bay trong phạm vi dưới 10.000m máy bay sẽ bị ảnh hưởng bởi các luồng không khí lên xuống khiến máy bay không thể bay một cách ổn định. Ngoài ra, nếu gặp những hạt nước và hạt băng có nhiệt độ thấp thì vỏ máy báy bên ngoài có thể bị đóng băng. Đó là chưa kể tới ở độ cao này, đôi khi máy bay có thể bị sét đánh.
Với độ cao trên 10.000m thì hoàn toàn khác, ở độ cao này tương đối yên tĩnh, máy bay có thể hoạt động ổn định. Ngoài ra, lớp không khí ở độ cao đó rất loãng, ít hơi nước nên vỏ máy bay bên ngoài không lo bị đóng băng.
Vì sao máy bay chở khách bay ở độ cao 10.700 m?
Năm 1976, máy bay SR – 71 Blackbird của Mỹ đã đạt kỷ lục thế giới với độ cao gần 26km so với mặt nước biển.
Cơ chế hạ cánh của máy bay
Khi gần tiếp đất, không khí phía dưới cánh máy bay bị ép xuống mặt đất, tạo ra những luồng xoáy nhỏ cũng như tạo "hiệu ứng mặt đất" [ground effect] khiến máy bay nâng lên trong một thời gian ngắn trước khi chính thức tiếp xuống đường băng.
- Nhiễu loạn không khí trong khi bay không đáng sợ như bạn nghĩ
- Điều gì sẽ xảy ra nếu cửa thoát hiểm máy bay bị mở khi đang bay?
- Tại sao đường dây điện luôn luôn bị võng xuống?
- Cận cảnh quá trình lắp ráp máy bay Boeing 737 trong vòng 9 ngày
- Tại sao trên tai nghe của iPhone xuất hiện những lỗ nhỏ?
- Tại sao nước nóng đóng băng nhanh hơn nước lạnh
Thứ Năm, 29/12/2016 17:09
3.133
0 Bình luận
Sắp xếp theo Mặc địnhMới nhấtCũ nhất
Khám phá khoa học
- Giải mã cách đặt tên đường ở Hà Nội
- 17 sự kiện vô cùng quan trọng có thể thay đổi thế giới trước năm 2050
- Tại sao con đường Tần Thủy Hoàng xây dựng sau 2000 năm ‘không có một ngọn cỏ’?
- 6 sự thật thú vị về nước mắt khiến bạn phải giật mình kinh ngạc
- 13 hình ảnh cho thấy mức độ "hiện đại hóa" của các vật dụng quen thuộc ngày xưa
- 6 sự thật kỳ lạ về bệnh phong có thể bạn chưa biết
- 5 phát minh dưới đây có thể "cứu sống" Trái Đất và nhân loại
- Chiêm ngưỡng vẻ đẹp của 10 quốc gia tí hon trên thế giới
- Bí ẩn hòn đảo có hình dạng kỳ lạ bỗng dưng xuất hiện ở “Tam giác quỷ” Bermuda