Почему у самолета качаются крылья и при чем тут стрекоза

У многих первый полет в воздушном лайнере вызывает, как минимум, дискомфорт, когда в иллюминаторе видно дрожащее, качающееся крыло. Разумеется, возникает вопрос: а не опасно ли это? Однако, мало кто хочет выглядеть несведущим, и поэтому такие пассажиры остаются наедине со своими страхами.


Сразу скажем: опасаться нечего: то, что видите, относится к нормальному явлению. Более того: раскачивающееся крыло свидетельствует: вы в безопасности. А чтобы убедиться в этом, давайте «сойдем на землю» и разберемся в причинах волнующего «зрелища». Заодно узнаем, из чего и как делают крыло.

О конструкции

В последней фразе нет никакой оговорки: речь идет действительно об одном крыле. Просто оно представляет собой единую жесткую конструкцию, которая проходит сквозь фюзеляж. Существует самолеты и с двумя крыльями (или «плоскостями», как их иногда называют пилоты) – бипланы (были даже трипланы). Примером может служить знакомый многим Ан-2.


При разработке крыла конструкторам приходится решать сложную задачу: при горизонтальном передвижении в воздухе к этому элементу предъявляются одни требования, при взлете и посадке – другие. Но в любом случае конструкция изначально является прочной.


Обратите внимание: на крыльях могут крепиться двигатели, а еще там находится запас горючего (На Boeing 777, например, от 117 до 171 тыс. л). И вся эта масса берется в расчет при проектировании машины с большим запасом.


Крылья не крепятся напрямую к фюзеляжу, они являются частью центроплана – конструкции, проходящей через корпус. Отсутствие эластичности плоскости привело бы к ее разлому.

Материал изготовления

Когда-то крылья делали из дерева и ткани, позже появился дюралюминий. Однако его дороговизна вынуждала еще длительное время использовать древесину и специальную плотную ткань – перкаль. Ее пропитывали лаком, чтобы сделать влагонепроницаемой. Легкий материал с успехом применялся во всем мире в гражданской, военной авиации (в т. ч. во Вторую мировую войну), а потом еще в течение примерно 20-ти лет на спортивных самолетах.


Сегодня в основе крыла, помимо металла, используют композиты: например, в МС-21 их доля превышает 30%. Причем, они входят в состав силовых элементов, а не только обшивки.

О флаттере

Кто-то наверняка наслышан об этом явлении, вызывающим разрушение самолета. Слово в переводе означает «вибрация», «дрожание». По сути, это сочетание самовозбуждающихся колебаний конструкционных элементов машины, в т. ч. крыльев. Флаттер обычно возникает на определенной скорости: в начале ХХ века это был настоящий бич авиации. В результате явления крылья тряслись, вибрировали и разрушались в воздухе.


Как же избавились от проблемы? Оригинально: помощь в решении задачи оказал советский ученый Мстислав Келдыш. Математик и механик решил внимательнее изучить строение тела летающих насекомых и, в частности, стрекозы. Выяснилось, что у нее в передней части крыла хитин значительно толще (а ведь она еще и машет крыльями!). Эту «идею» и перенесли в конструкцию плоскостей самолета. Сработало! Проблема с вибрациями была решена.

Болтанка

По-заграничному она называется турбулентностью. И, если пассажир пристегнут, тоже никакой опасности не вызывает. Стоит заметить: на разных воздушных судах при определенных условиях крылья могут колебаться сильнее или слабее. На каких-то самолетах колебания почти не заметны, на других, например, Airbus 380, амплитуда достаточно большая. В любом случае, это нормально. Инженеры с самого начала проектирования рассчитывают, чтобы экспериментальные нагрузки, которые выдерживает крыло, были бы в десятки раз больше реальных. Так что летите спокойно и не забывайте: самолет – самый безопасный вид транспорта.