Взлетаем!

– Профессор, а почему самолёты летают?
– Как «поЧему» – по небу, конечно! – пошутил Зазнайкин.
– Я ведь серьёзно спрашиваю, Профессор! – возмутилась Настя. – Такие тяжёлые, металлические, а летают… как это?
– А вот как, – Зазнайкин принялся чертить на доске схему, – в воздухе на самолёт действуют четыре основные силы. Во-первых, собственный вес. Ты правильно сказала о массе – даже средних размеров пассажирский лайнер весит около ста тонн! Чтобы преодолеть вес, направленный вниз, нужна какая-то противоположная сила, правда?

– Наверное для этого включают турбины? – предположила Настя.
– Не всё так просто, – возразил Зазнайкин, – турбина, или правильней «газотурбинный двигатель» служит для создания тяги. Но сопла турбин направлены строго назад, а не вниз…
– Как же тогда они «борются с весом»?
– Из турбин выходят раскалённые газы. Их струя направлена горизонтально назад. Но по третьему закону Ньютона реактивная сила передаётся самолёту – и толкает его вперёд. Это вторая из действующих в полёте основных сил.

– Получается, вес тянет вниз…, – Настя загибала пальчики, – двигатели толкают вперёд, но что же поднимает самолёт вверх?
– Вверх толкает подъёмная сила – она действует на крылья. Крыло имеет хитрую форму: гладкое снизу и выпуклое сверху. Из-за этого поток воздуха при обтекании движется над крылом быстрее, чем под ним. А по закону Бернулли это оборачивается чем?
– Видимо, снижением давления, – уверенно сказала Настя, – там где скорость потока выше.
– Молодец, правильно! С тобой приятно говорить на сложные темы!
– Спасибо, Профессор! Но закон Бернулли мы учили для жидкостей. Разве в воздухе так же?

– Конечно, воздух ведь тоже плотная, упругая среда. Увеличение скорости над крылом приводит к снижению давления. В результате снизу на крыло действует подъёмная сила. Воздух как бы выталкивает крыло кверху. Конечно до тех пор, пока он движется вдоль крыла…
– Именно поэтому самолёту нужна скорость? – уточнила Настя. – Остановишься – упадёшь?
– Увы, так! – подтвердил Зазнайкин. – Но мы-то не будем падать – наоборот, мы взлетим!
– Есть, командир! – подыграла Настя. – Какие будут указания?
– Пассажиры на месте? – поддержал игру Зазнайкин. – Турбины прогреты? Свяжись с «башней».

– «Башня» взлёт разрешает! Выруливаем на первую полосу…
– Осторожней, меньше тяги – а то все с кресел попадают! – предупредил Зазнайкин. – Сперва отпусти колёсные тормоза!
– Упс, простите!.. Взлётная полоса свободна – что дальше?
– Закрылки на 15 градусов, включить прожекторы, двигатели на взлётный режим – полная тяга!
– Есть разгон – скорость 100, 150, 170, 200, 250…

– Мы недаром выпустили закрылки, – пояснил Зазнайкин, – они увеличивают площадь крыла и повышают подъёмную силу – даже на малой скорости. Но у нас она уже достаточная! Штурвал плавно на себя – и самолёт поднимает нос. Всей площадью крылья «ложатся на поток», и словно парус подхватывает самолёт от земли!
– Взлетели, Профессор! – обрадовалась Настя. – Высота пять метров… десять… двадцать… – все параметры в норме!
– Убираем шасси, потом закрылки – сопротивление воздуха сразу уменьшается. Это и есть четвёртая сила, действующая на самолёт в воздухе…

– Никакого сопротивления нам не надо – летим к морю! Чтобы наши худенькие, беленькие пассажиры отъелись и загорели!
– Поддерживаю, пилот! – согласился Зазнайкин. – Проверьте компас и уточните курс. И продолжайте набор высоты.
– А зачем так высоко, Профессор? – поёжилась Настя.
– Вы что, боитесь высоты, пилот?!! Сами же хотели к «морю побыстрее» – значит, надо подниматься выше. Там сила сопротивления воздуха меньше. Воздух ведь с ростом высоты теряет плотность, помнишь?
– Помню, Профессор, то есть это – командир! – поправилась Настя. – Тогда набираем сорок тысяч…

– Э-э, нет, – охладил «пилота» Зазнайкин, – на 40 тысячах только ракеты летают. Наш лайнер рассчитан на десять – двенадцать максимум.
– Вы же сами сказали – чем выше, тем быстрее?
– Не совсем. Вначале тяга двигателей обеспечивает самолёту разгон. Подъёмная сила растёт и лайнер постоянно набирает высоту. Но постепенно плотность воздуха уменьшается – снижается и подъёмная сила. При фиксированной скорости (для пассажирских лайнеров это 900 км/ч) самолёт как раз выходит на расчётную высоту – 10-12 км. Здесь подъёмная сила уравновешивает его вес – и мы спокойно и быстро летим вперёд.
– Тоже хорошо, – согласилась Настя, – но почему же нельзя увеличить скорость?

– Тогда возрастёт сопротивление воздуха и повысится расход топлива – до моря нам может не хватить, – предупредил Зазнайкин.
– А мы ещё выше! – подзадоривала Настя. – Там «нет воздуха», нет и сопротивления!
– Но нет и подъёмной силы! Для полётов на большой высоте нужны другие крылья, и двигатели, и… вообще другой самолёт – сверхзвуковой!..
– Эх, профессор, надо было сразу на таком «лететь»! Но раз к морю мы уже не поспеем… давайте «брать курс» на обед? Взлетаем!..