Дима Гричанюк
октябрь 2015.
8778

Взлетит ли самолёт, если он находится на беговой дорожке?

Ответить
Ответить
Комментировать
2
Подписаться
5
5 ответов
Поделиться

Самолет отрывается от земли из-за подъемной силы, которую создает под ним набегающий поток воздуха. Для лучшего использования этого эффекта самолету нужны широкие крылья и мощный двигатель, чтобы увеличить площадь, которую будет поднимать поток воздуха, и скорость потока относительно самолета, а значит и его подъемную силу. Как вы понимаете, шасси в уравнении не учавствуют, а потому то, с какой скоростью их вращает дорожка -- значения не имеет. Потому и с дорожки он не взлетит. В одном из сезонов "Разрушителей мифов" такой эксперимент проводился, с понятным, конечно, результатом.

19
-6

И в разрушителях, и исходя из ваших вполне логичных и адекватных аргументов, он взлетает , а вы пишете -НЕ взлетит. Непонятно.

+3
Ответить

В разрушителях пикап с прицепленным полотном движется медленнее, чем самолет, они неправильно поставили эксперимент. Действительно, непонятно - в той серии сняли нетипичную для самих себя ахинею :)

-3
Ответить

Артём, всё дело в том, что Михаил неверно понял вопрос. Он предполагает, что дорожка включена, а двигатели самолета нет. Тогда как в оригинальном вопросе работают двигатели самолета, а дорожка вращает шасси в обратную сторону, по задумке, компенсируя движения самолета вперед.

Но такого очевидно не произойдет. Двигатели самолета отталкиваются от воздуха, а не от взлетной полосы, поэтому с какой бы конечной скоростью не вращалась дорожка, самолет всё равно будет двигаться вперед и в конце-концов взлетит.

+6
Ответить
Прокомментировать

Которая будет двигаться с такой же скоростью как и самолет? Не думаю, тогда ведь самолет будет оставаться неподвижным относительно земли и воздуха, а следовательно не будет создаваться подъемная сила, действующая на крыло самолета. Будут какие-то воздушные потоки создаваемые лопастями, но они будут будут направлены в другую сторону . Если это какой-то истребитель с вертикальной посадкой/взлетом, то, конечно, сможет, потому что тогда реактивная тяга будет направлена в сторону земли и самолет будет отталкиваться за счет нее.

5
-5

Сила, которая разгоняет самолет, вообще никаким образом не привязана к поверхности, и даже с лыжами вместо колес при любой скорости дорожки самолет взлететь смог бы. Кроме того , сама дорожка создаст движение воздуха со скоростью близкой к скорости движения дорожки , и этого было бы достаточно для отрыва даже если бы относительно поверхности за пределами дорожки самолет был бы неподвижен ( но и этого произойти не может в реальном мире).

Кроме того, при некоторой постановке вопроса, когда скорость дорожки привязывают к скорости вращения колес, получаем противоречие в самом вопросе, несуществующее, невозможное условие (логически, принципиально, невозможное а не технически).

+1
Ответить

Не разгоняет, а поднимает. Откуда уверенность, что воздух создаваемый дорожкой будет достаточный чтобы поднять самолет? У дорожки будут какие-то воздухозаборники что ли? Ну я так понимаю, что самолет будет относительно земли не подвижен, а лента дорожки будет двигаться с такой же скоростью, как и колесо самолета, как это происходит на самых простых механических беговых дорожках.

-1
Ответить

Нет, именно разгоняет. Поднимает тоже, но это второстепенно. Самолет не колесами разгоняется, крутящий момент на колеса вообще не передается.. Именно потому он относительно земли никак не сможет быть неподвижен , потому что разгоняясь отталкивается от воздуха а не от дорожки.

Касательно воздухозаборников на дорожке - они не нужны, трения хватит с запасом. Даже если дорожка будет очень гладкая. Она все равно при такой постановке вопроса рано или поздно должна будет разогнаться до скорости в разы выше взлетной.

Простая механическая беговая дорожка легко выставляет скорость только если вы отталкиваетесь ногами от дорожки а не руками от поручней. И именно за счет этого отталкивания она может подобрать нужную скорость. Самолет колесами от беговой дорожки отталкиваться не будет вообще.

+1
Ответить
Ещё 21 комментарий

Правильно, отталкивается он от воздуха, но попытки будут его тщетны, так вся энергия будет тратится на раскручивание дорожки. Все равно объемы воздуха будут очень малы по сравнению с тем, когда самолет будет двигать по земле и встречать на себя воздух, который будет его поднимать. Хватит ли у самолета мощности, если рассматривать реальный, а не самолет с бесконечной мощностью?

-1
Ответить

Почему это его энергия будет тратится на раскручивание дорожки если дорожку крутит мотор? тяга самолета не приложена ни к колесам ни к дорожке, потому его энергия принципиально не может расходоваться на дорожку.. Ему по барабану на то , что у него под колесами - лишь бы ровное было чтоб не развалится. Это у дорожки должна быть бесконечная мощность и способность мгновенно разгоняться до бесконечной скорости( а только так можно на самом деле выполнить условия равенства скорости вращения колес и дорожки в случае если тяга не привязана к колесам, потому и такое условие будет таким же абсурдным, как и существование круглого квадрата или треугольника с 6-ю вершинами), чтоб помешать самолету. И даже при этом с повреждением шасси многие самолеты смогут преодолеть трение и взлететь.

Представьте, что вашу машину тянет за трос тягач. И ваша машина на беговой дорожке которая ... Какая разница , как крутится эта дорожка , если тягач не на ней. И энергию свою он дорожке не передает. При этом принципиально (логически) невозможно в таком случае крутить дорожку с такой скоростью, с какой крутятся ваши колеса - это противоречит, как минимум, правилу сложения скоростей. получится v1+v2=v2 при том что ни 1 из скоростей не равна 0.

И объемы воздуха не важны для подъемной силы - важна скорость и только скорость (ну и плотность , давление и кинематическая вязкость воздуха, форма самолета и крыла, но это константы). Могу даже некоторые формулы привести, ту же формулу Жуковского. А скорость воздуха над дорожкой будет конечно меньше скорости самой дорожки, но рано или поздно дорожка разгонится настолько что этого будет достаточно. Но это возможно только если у самолета даже двигатели не работают а какая-то "левая" сила крутит колеса. Как только заработают двигатели - он поедет.

0
Ответить

Я про механическую дорожку.Да причем здесь тягач? Там же есть веревка, поэтому тягач и машина будут как одно целое и тягач двигается по твердой земле, поэтому разницы и не будет, а самолет ничто не тянет. Если самолету удастся вырваться из дорожки, перегнав ее и продолжив движения по земле, то взлететь сможет. Единственное что сможет поднять его - это воздуховоде потоки создаваемые движением дорожки, но мне не кажется, что там будут достаточно мощный поток для поднятия самолета. И у дорожки должна быть бесконечная мощность только тогда, когда будет бесконечная мощность у двигателя самолета, но это не так. Если трение механизмов дорожки будет равняться трению в колесах самолета и сами колеса и дорожка будут выполнены из одного материала, то в немаханической дорожки будет достаточно двигателя с мощностью как у самолета. Ну правда у колес самолета может быть трение о воздух меньше, но даже тогда мощно движка в дорожке не должна быть сильно выше самолетного.

0
Ответить

На счет одного целого - нет, абсолютно неверно, достаточно поверхностных знаний теоретической механики чтоб разобраться почему. Самолет точно так же тянет сила тяги двигателя как машину тянет сила тяги от троса прикрепленному к тягачу. Теормех нам четко говорит что мы всегда можем убрать вязь заменив ее силой и получить эквивалентную систему. Тоесть если мы оборвем трос и приложим к нему силу тяги равной тяге тягача - будет то же самое. И будет точно то же , что и было б если б мы такой трос с силой тяги прицепили б к двигателям (или двигателю) самолета. С точки зрения механики - системы эквивалентны. И , напоследок , нет разницы, мы тросом тянем за двигатели или тяга двигателей дает такую же силу.

Так что машина на дорожке привязанная тросом к тягачу вне дорожки - эквивалентна самолету с включенным двигателем, при том и сила которая тянет самолет может быть большей чем та ,с которой тягач тянет вашу машину.

Кроме того , при такой абсурдной постановке задачи, самолету достаточно иметь мощность чтоб просто на ровной поверхности без дорожки быть способным сдвинуть себя с места на сантиметр, чтобы дорожка была невозможной (чтоб дорожке требовалась бесконечная мощность). И это потому что самолет не передает мощность к колесам. Кроме совсем мизера за счет трения в подшипниках колеса. Потому и равенству мощностей двигателя мотора и дорожки не откуда взяться - они НЕ связаны.

Вы были бы на 100% правы и все было бы именно так как вы описываете если б двигатель самолета крутил колеса. Если бы самолет ехал с помощью момента , который передается на колеса - как и машина. Тогда б все , о чем вы рассказывали и в ответе и в каждом из комментариев было бы

Но самолет этого не делает . Вообще. Точка приложения силы не находится в месте контакта поверхности и колеса. И это кардинально меняет ситуацию

0
Ответить

"Самолет ничего не тянет" - категорически не верно. Как же он тогда без дорожки разгоняется и взлетает ? самолет "тянет" его двигатель точно так же, как и машину за трос тянет тягач.

0
Ответить

В общем могу предложить вам еще такой вопрос. Большая часть самолетов способна взлететь хоть "на ручнике" (с заблокированными наглухо колесами, не крутящимися). Если их на ручнике поставить на беговую дорожку , думаете что-то изменится ? С учетом того, что трение скольжения мало зависит от скорости. И не получается ли странно, что на ручнике этим самолетам дорожка взлетать не помешает, а если ручник отпустить, уменьшив силу трения, уже не взлетят ?

0
Ответить

Только машине при этом не нужно будет подниматься в воздух, а так да. Двигатель в самолете разгоняет самолет до нужной скорости, когда создаются воздушные потоки необходимой мощности, чтобы поднять этот самолет. Как же они не связаны, если же по вашей логике дорожка должна создать необходимые воздушные потоки для поднятия самолета?

0
Ответить

Если поставить самолет на ручнике на дорожку, то он будет там просто кувыркаться некоторое время, потом он покинет пределы дорожки и взлетит, если так. Я так понимаю, что на ручнике он все равно двигается относительно земли, но просто там будет не сила трения качения - а скольжения между колесами и дорогой?

0
Ответить

Про дорожку я говорил чтоб донести мысль, что даже если двигатель самолета не включать а просто раскручивать самолету колеса, прикладывая сопоставимую мощность, тогда он да , останется на 1 месте, то потока воздуха, вызванным лентой нашей огромной дорожки , будет достаточно для отрыва самолета от поверхности, хоть и никуда не улетит потому что двигатель не включен. Но если мы включаем двигатели - то как бы мы не крутили дорожку , хоть со скоростью вращения колес хоть в 100 раз быстрее вращения колес ( при этом конечно возникнет проскальзывание) , самолет поедет вперед , начнет разгонятся , набирать скорость и взлетит.

0
Ответить

Ну если будет проскальзывание, то да, он взлетит.

0
Ответить

А проскальзывание, как мне кажется, может быть из-за неровностей дорожки/колеса, ну и если турбины будут вращаться сразу быстро, а не плавно.

0
Ответить

И то, он скорее не взлетит при проскальзывании - рухнется, если только дорожка будет не будет находится вровень с дорогой, на которой он далее достаточно разгонится.

0
Ответить

Противоречиво получается , мол когда мы будем крутить с одной скоростью - не взлетит , а если разгоним дорожку еще быстрее - то взлетит. Взлетит и без проскальзывания, просто с более быстрым раскручиванием колеса шасси, которое особо ни на что не влияет.

0
Ответить

Причем здесь скорость? Если будет проскальзывание, то взлетит, потому что тогда самолет будет двигаться относительно земли и конструкция крыльев будет располагать к тому, чтобы встречный воздух поднимал самолет. А какая-то там будет скорость у дорожки - не важно, но важно какая-то будет у самолета;) Если без проскальзывания, то только за счет потоков создаваемых дорожкой, но мне кажется, что если они даже и будут достаточной мощности, то не факт что эта мощность будет подаваться в необходимом направлении, как это было бы классическом взлете самолета.

0
Ответить

"А проскальзывание, как мне кажется, может быть из-за неровностей дорожки/колеса, ну и если турбины будут вращаться сразу быстро, а не плавно."

Начнем с того что если составить расчетную схему (кинематическую) и посмотреть с какими скоростями будут двигаться разные точки системы ( колеса , дорожки) и составить соответственные уравнения , то без всяких неровностей и рывков станет понятно что условие задачи может выполнятся только в случае проскальзывания. Иначе само условие такой дорожки будет математически невыполнимо. А если мы еще сильнее ускорим ленту ? например , будем ее крутить со скоростью в 2 раза превышающую скорость вращения колеса ? или в 5 раз ? такое просто невозможно без проскальзывания. А чтоб самолет не рухнулся при очень тщательно рассчитывают его центр тяжести - при посадке торможение довольно интенсивное, с блокировкой колес. Потому не рухнется.

Ну и если отбросить невозможность без проскальзывания так крутиться дорожке, или подправить условие, в общем если даже допустить что проскальзывания нет, то с точки зрения самолета сопротивление только уменьшится и взлететь будет еще легче.

0
Ответить

Он и так будет двигаться относительно земли потому что никакая сила не сможет ему мешать двигаться относительно земли. При чем без проскальзывания это сопротивление только уменьшится.

А двигаться относительно земли он начнет не тогда когда начнет проскальзывать, а тогда ,когда тяга от двигателей превысит трение в подшипниках.

Тоесть ,сначала он двигается относительно земли , что вызывает вращение колеса ( иначе у нас колесо даже крутится не начнет) что вызывает вращение ленты...

0
Ответить

Я понимаю (теперь уже), что в реальной жизни проскальзование практически неизбежно. Хотя тогда он может закружиться еще и вообще произойдет авария и самолет таки не взлетит))) А по последнему абзацу все равно не согласна.

0
Ответить

Касательно потоков воздуха от дорожки - при размерах дорожки сопоставимым с самолетом , около самолета поток будет ламинарным , не турбулентным , направление скорости слоев будет близким к плоскости дорожки (поверхности). А чтобы убедится , что скорости хватит , достаточно разобраться с зависимостью тяги двигателя от скорости. Грубо говоря, пока скорость воздуха у двигателя (и соответственно , на крыле тоже) не сравняется с нужной , он будет ускорять самолет (и дорожку). Потому скорости потока от дорожки хватит , потому что если не хватит , двигатель будет быстрее разгонять самолет и дорожку. Но это вторая , "запасная" причина почему он взлетит если как-то все-таки суметь помешать ему набирать скорость относительно земли. Что с помощью дорожки все-равно никак и никогда сделать не получится.

0
Ответить

А представте , что мы самолет разгоняем не двигателем , а притягиваем гиганским и очень мощным магнитом вперед. Соответственно, под самолетом дорожка. В настоящем самолете вместо магнита - воздух, который отталкиваясь двигателем , так же тянет самолет. В обоих случаях колеса и дорожка "не при делах"

0
Ответить

Артём, спасибо за ответы, один вопрос про "на ручнике". Вот если колёса заблокированы, двигатели включены и усиливают работу, самолёт не на дорожке, а, например, просто на земле, то как он взлетит, как это будет выглядеть?

И ещё - вертолёт на карусели - взлетит?

0
Ответить

А, Артём, ещё вопрос - если самолёт летит и хочет приземлиться, а внизу беговая дорожка длинной с обычную взлётную полосу - как будут развиваться события? Дорожка считывает скорость самолёта и движется с ней 1 к 1. Самолёт касается колёсами, блокирует их, дорожка проскальзывает под ним и самолёт в итоге будет как при взлёте стоять на месте, дорожка погасит его скорость относительно не движущегося наблюдателя, стоящего рядом, он увидит как самолёт летел-летел и у дорожки замер на месте и лишь временами дым из под блокированных колёс от трения? Или их вообще нет смысла блокровать.

0
Ответить
Прокомментировать

Если конечно удастся изготовить такую дорожку, которая будет способна всё огромную энергию двигателей непрерывно рассеивать через трение, иначе эта дорожка просто расплавиться или разлетится от слишком большой скорости вращения внутренних механизмов.

При разгоне на полосе он тратит энергию на приобретение кинетической энергии, которая потом тратиться на создание подъёмной силы при воздействии планера самолёта на воздушный поток. А если вся энергия двигателей будет уходить на трение этой в дорожке, а не на увеличение кинетической энергии, то потока не будет. Можно привязать самолёт к земле — тогда сила тяги будет уравновешиваться силой реакции. Надо всегда смотреть на силы и пути преобразования разных видов энергии.

Александр Жирновотвечает на ваши вопросы в своейПрямой линии
6
-6

1) а не мотор ли дорожки должен преодолевать трение в ней ? Ведь разгон происходит не с помощью вращательного момента на колесах. Трение в дорожке наоборот поможет взлететь самолету, потому что оно будет мешать мотору дорожки раскручивать ее.

2) если представить дорожку размером сопоставимую с самолетом, и вращающуюся со скоростью , хотя бы раз в 5 большей , чем взлетная скорость самолета (а она должна быть способна так вращаться, она вообще должна быть способной вращаться с такой скоростью, с которой принципиально возможно вращать колесо шасси), то, по моим прикидкам , за счет вязкого трения в воздухе вокруг самолета создастся поток воздуха со скоростью, сопоставимой со взлетной.

Это не говоря о том, что в такой формулировке задача бессмысленно - колесо сможет повернутся хоть на градус только после того как самолет начнет движение , а не наоборот.

Хотя может я и не прав в той части, что разгон пассажирских самолетов осуществляется передачей вращательного момента на шасси, просто я хорошо знаком только с гражданской авиацией (с поршневыми и в основном одномоторными, с пилотажниками и спортивными) а в них колеса везде свободно вращаются.

+1
Ответить

Но суть же беговой дорожки: не двигаться относительно пространства, а значит и относительно воздуха, потока. Дорожка не сможет создать никакого потока. Только в аэродинамических трубах относительно неподвижной модели самолёта можно создать поток, да и то за счёт огромных затрат энергии.

«...за счет вязкого трения в воздухе вокруг самолета...» Откуда возьмётся это трение, если самолёт неподвижен, а бежит только дорожка?

0
Ответить

дорожка движется. Дорожка контактирует с воздухом. И и за счет трения двигает этот воздух. Просто вспоминая еще опыт производственной практики на ж/д, приходилось стоять около быстро проезжающего скоростного поезда ( "гладкого" , обтекаемого , и очень длинного) , так он создавал себя чисто боковой поверхностью такой поток , что было трудно устоять на ногах. Любая движущаяся поверхность будет создавать движения воздуха вдоль себя , скорость его будет уменьшатся при отдалении от поверхности в зависимости от динамической вязкости среды.

А по поводу принципа беговой дорожки - сможет ли она удержать объект на себе , который тянется тягачом за трос ? (при этом сам тягач не на беговой дорожке?) в общем , она принципиально может не двигать относительно пространства только тот объект , движение которого происходит за счет трения с поверхностью (автомобиль . человек, и т.д.). Иначе - это будет принципиально невозможно. если мы тянем автомобиль на дорожке тягачом , то дорожка нам будет "до лампочки". Если же сам тягач поставить на дорожку - он останется на месте. Если вспомнить тот же теормех - мы всегда можем заменить вязь (трос) силой (силой тяги двигателей) и получить эквивалентную систему.

-2
Ответить
Ещё 2 комментария

Насчёт потока вокруг дорожки: когда поезд движется он движется сквозь воздух и поток вокруг стенок характеризуется аэродинамикой всего объёмного тела поезда, его геометрии, а не только реакции окружающего воздуха на движущуюся поверхность. Даже если бы какой-то поток дорожкой создавался, то только вблизи неё, а чуть выше он бы закручивался в непредсказуемые турбулентные завитки, а не ламинарное движение ровных слоёв воздуха.

А касательно второй части, то всё зависит от того, возможно ли приложить всю силу тяги к колёсам, а значит самолёт просто стащит с дорожки.

0
Ответить

По поводу первой части , возможно , даже скорее всего я таки не прав, и действительно будет турбулентный поток на уровне крыльев.

А по поводу второй - таки я все равно считаю что дорожка может удержать любой объект , если тяга передается через контакт с ней, в случае самолета - через момент на колесах самолета. Все что сможет сделать дорожка, на мой взгляд - вывести из строя подшипники через значительное превышение допустимой скорости вращения во время разгона до момента отрыва. Удержать на месте она не сможет , и не из-за того что не хватит мощности , а из-за того , что она так работает: чтобы она "работала" как задумана , удерживая самолет на 1 месте в пространстве, мы должны "отталкиваться" от ее поверхности. А так, самолету не важно, с какой скоростью крутятся колеса, если она меньше максимально допустимой скорости вращения (после которой оно "заклинит" или утратит целостность). Они все равно крутятся "в холостую".

0
Ответить
Прокомментировать

Смотря какой самолет. Например легкий немецкий самолет времен Второй Мировой - Fieseler Fi 156 Storch, использовавшийся как штабной и связной самолет, имел пробег при взлете и посадке около 60 метров. И это даже без встречного ветра, который может существенно уменьшить даже такой пробег.

5
-7
Прокомментировать

Самолет летает за счет того, что воздух под крылом движется быстрее чем над ним, благодаря форме крыла, возникает подъемная сила. Поскольку при движении взлетной полосы в обратную сторону со скоростью самолета, воздух относительно самолета покоится,

2
-12
Прокомментировать
Ответить
Читайте также на Яндекс.Кью
Читайте также на Яндекс.Кью