Innhold
Et menneskeskapt fly flyr etter samme fysiske prinsipper som en fugl: det må overvinne gravitasjonskrefter for å oppnå løft og flyging. En flyvinger jobber for å generere heisen, og de oppnår dette ved å krumme luftstrømmen rundt dem. Uten vinger er et fly bare en bil.
Flystyrker
Fly - og fugler - er i stand til å fly fordi de balanserer fire krefter: løft, vekt, dra og skyve. Et fly tar av i luften når heisen - styrken som skyver oppover på den nedre overflaten av vingene - overskrider flyets vekt på grunn av tyngdekraften. Løft skapes av luftstrømmen rundt flyet, spesielt rundt vingene. Drag er kraften i luftmotstand mot flyets bevegelse. Denne kraften øker med økt flyhastighet, men avtar hvis flyet har en jevn, eller aerodynamisk form. Flyets motor og fremdriftssystem, enten jet eller propell, genererer en skyvekraft for å overvinne draget.
Newton og Bernoulli
To europeiske forskere forklarte prinsippene for flyflukt. Den engelske fysikeren Isaac Newton (1642–1727) oppregnet tre bevegelseslover som er gjeldende for alle bevegelige objekter. Den første er at objekter forblir i ro eller i ensartet bevegelse med mindre de er tvunget til å endre seg med en ytre kraft. Den andre sier at en kraft rettet mot et objekt får den til å akselerere i retning av den styrken. Den tredje sier at for hver styrke eksisterer det en lik og motsatt styrke. Den sveitsiske matematikeren Daniel Bernoulli (1700–1782) var en pioner i utviklingen av en matematisk forklaring på væskedynamikk, mekanikken i hvordan væsker og gasser flyter. Hans viktigste funn, kjent som Bernoulli-prinsippet, sier at når hastigheten på luftstrømmen øker, reduseres trykket.
Angle of Attack
Flyvinger er designet for å vippe litt fra det horisontale, også kjent som flyturen. Denne vippevinkelen kalles angrepsvinkelen og er den viktigste variabelen for å generere heis. Et fly begynner å bevege seg når piloten bruker drivkraft fra motoren for å få flyet til å bevege seg fremover på bakken. Piloten roterer flyet oppover ved å løfte nesen for å øke angrepsvinkelen og oppnå start. For stor angrepsvinkel vil imidlertid stoppe flyet.
Flowkurvatur
Løft genereres ved at luft krummer seg rundt vingene til et fly. Når luftstrømmen treffer forkanten på en vinge, deler den seg i to, noen flyter langs den øvre overflaten og noen flyter langs overflaten nedenfor. Formen på en vinge er litt asymmetrisk, med et større overflateareal på oversiden. Luftstrømmen fester seg til den øvre overflaten når den beveger seg mellom vingens for- og bakkanter, bøyer og senker trykket i henhold til Bernoulli-prinsippet. Når flyet samler fart, øker heisen i henhold til Newtons andre bevegelseslov. Dette øker igjen luftkrumningen på den øvre overflaten, og tvinger mer luft ned fra vingenes bakkant. Når flyet beveger seg gjennom luften, avbøyer også vingene på undersiden som vender mot luftstrømmen i angrepsvinkelen litt luftstrøm nedover. Denne nedadgående luftstrømmen genererer en lik og motsatt reaksjon i en oppadstrømning av høyt trykkluft (Newtons tredje lov), noe som øker heisen og holder flyet luftbårent.