Lietadlá, jednoduché princípy

Prírodné vedy » Fyzika

Autor: ivana123
Typ práce: Referát
Dátum: 23.01.2014
Jazyk: Slovenčina
Rozsah: 3 505 slov
Počet zobrazení: 5 533
Tlačení: 309
Uložení: 272
Lietadlá, jednoduché princípy

1. Úvod
O začiatku pokusov ľudí dostať sa do ,,vzduchu" sa hovorí už v 12. storočí , kedy Roger Bacon navrhol použitie tenkých medených gúľ naplnených ohňom alebo vzduchom. Takéto zariadenie by sa však nikdy nevznieslo. Pretože, aby sa balón vzniesol, musí byť veľmi ľahký a naplnený látkou s menšou hustotou ako okolitý vzduch. V 17. storočí sa najprv lietajúce balóny plnili vodíkom, ale pretože vodík je veľmi výbušný, začali sa balóny plniť teplým vzduchom. Balóny mali veľkú nevýhodu - lietali tam, kde ich vietor zaniesol. Preto chceli ľudia riadiaci lietajúci stroj a to viedlo k vynálezu vzducholode. V 15. storočí nakreslil Leonardo da Vinci plán helikoptéry s ručne poháňaným rotorom. Neskôr vynálezci vytvorili iné, silnejšie modely schopné letu. Prakticky prvé použiteľné helikoptéry schopné letu sa objavili až v 30. rokoch nášho storočia, ale prvé lietadlo vzniklo až v 19. storočí a tým začal rýchly rozvoj letectva.

Úplný vývoj leteckej dopravy začína v roku 1709, keď balón naplnený ohriatym vzduchom vystúpil do výšky 60 m. V roku 1786 bol prvý štart balóna na teplý vzduch vo Francúzku, 1822 - vymyslené prvé motorové lietadlo v Rusku mechanikom A. F. Možajskijm, 1903 - lietadlo s výbušným motorom, 1907 - prvý vrtuľník vo Francúzku vymyslený bratmi Breguetovcami, 1909 - prelet cez kanál La Manche, 1910 - prvý let českého pilota Kašpara na lietadle typu Blériot, 1915 - celokové lietadlo, 1923 - prvý diaľkový let u nás, 1937 – zdoko-nalený vrtuľník, 1939 - raketové lietadlo, 1968 - prvé nadzvukové lietadlo. Letecká doprava je neoddeliteľnou súčasťou dopravnej sústavy každej vyspelej krajiny. Ako súčasť infraštruktúry sa podieľa na zabezpečení predpokladov pre celkový rozvoj ekonomiky, uľahčuje rozvoj medzinárodných, politických, hospodárskych, kultúrnych a športových stykov, je jedným zo základných prvkov medzinárodnej deľby práce.
 
 
1.1 Prvý let balónom
História ľudského letu sa začala pred viac ako 200 rokmi. Prvým lietajúcim zariadením bol balón plnený horúcim vzduchom, ktorý vynašli vo Francúzsku bratia Joseph a Jacques Montgolfierovci. Bol zhotovený z pruhov látky a papiera, navzájom zošitých a pospájaných gombíkmi. O niekoľko týždňov neskôr bratia zostrojili väčší balón, pod ktorý zavesili na laná kôš. V koši bola kačica, kohút a ovca, ktoré sa naozaj vzniesli a stali sa tak prvými „vzduchoplavcami“ na svete. Dňa 15. októbra 1783 sa vzniesol do vzduchu ešte väčší balón Montgolfierovcov s prvým letcom, ktorým bol Jean-François Pilâtre de Rozier. Za prevolávania slávy vyletel do výšky 25 metrov a zotrval vo vzduchu takmer štyri minúty. V priebehu niekoľkých týždňov opäť vzlietol priamo ponad Paríž.

1.2 Prvý let vzducholoďou
Prvý let vzducholoďou, poháňanou parným motorom, ktorú riadil Francúz Henri Giffard, sa uskutočnil 24. septembra 1852. Balón cigarovitého tvaru, naplnený uhoľným plynom, bol v sieti, pod ktorou bol zavesený motor, palivo i pilot. Objem balóna bol 2500 m3 .
 
1.3 Prvý let helikoptérou
Taliansky umelec a učenec Leonardo da Vinci urobil náčrtok jednoduchého vrtuľníka asi pred 500 rokmi, lietajúci stroj podľa tohto nákresa však nebol nikdy skonštruovaný. Prvý pilot vrtuľníka na svete bol Paul Cornu, francúzsky vynálezca. Stroj zhotovil sám prevažne z častí bicykla. Dňa 13. novembra 1907 sa posadil za riadenie a vzniesol sa na 20 sekúnd do výšky 30 centimetrov. Pri ďalších pokusoch sa mu podarilo dosiahnuť závratnú výšku 2 metre! Roku 1939 skonštruoval Američan ruského pôvodu Igor Sikorski prvý jednorotorový vrtuľník. Ten sa stal vzorom pre ďalšie vrtuľníky.
 
1.4 Prvý let lietadlom
V 90. rokoch minulého storočia robil nemecký inžinier Otto Lilienthal pokusné lety na závesných klzákoch. Bol priekopníkom riadeného lietania. Roku 1896 sa pri jednom lete odtrhlo horné krídlo a Lilienthal sa zabil. Flyer 1, prvé úspešné lietadlo na svete, 17. decembra 1903 o 10:35 zrýchlilo na svojej štartovacej koľajnici a vznieslo sa do vzduchu. Po dvanástich sekundách pristalo o 30m ďalej na mäkkom piesku v Kill Devil Hills pri Kitty Hawk v Severnej Karolíne v USA. Bolo to prvý raz, čo pilotovaný stroj vzlietol vlastnou silou a vykonal riadený let. Pilot Orville Wright a jeho brat Wilbur postavili lietadlo po štyroch rokoch experimentovania so šarkanmi a klzákmi. Let v prvom lietadle bol ťažký a nebezpečný. Flyer 1 nemal pilotnú kabínu, ba dokonca ani miesto na sedenie! Pilot ležal na dolnom krídle a riadil kĺzaním sa zo strany na stranu. Lietadlo pristálo na lyžiach, nie na kolesách. Flyer 1 bol postavený z dreva a mal plátnom pokryté krídla, ktoré podopierali obdĺžniky ťahajúce sa po celej ich dĺžke. Rebrá prebiehajúce spredu dozadu im dodávali zaoblený tvar. Moderné lietadlá ešte vždy využívajú konštrukciu s obdĺžnikmi a rebrami. Motor bol na dolnom krídle. Bratia skonštruovali vlastný motor, pretože automobilové motory boli priťažké a motocyklové neboli dosť silné. Ich motor mal štyri valce, hmotnosť 90 kg a výkon 9 kW, čo je 12 koní a asi šestina výkonu malého moderného auta. Lietadlo dosahovalo maximálnu rýchlosť 48 km/h. Veľa ľudí si dlho myslelo, že lietadlá nikdy nebudú lietať rýchlejšie, ako je rýchlosť zvuku. Tento názor padol 14. 10. 1947, keď americký skúšobný pilot Charles Yeager na lietadle Bell X-1 s raketovým motorom prekonal zvukovú bariéru.
 
1.5 Slávni letci
Prvý prelet cez Lamanšský prieliv uskutočnil Francúz Louis Blériot dňa 25. júla 1909. Jeho stroj Blériot XI preletel 37 kilometrov z Francúzska do Anglicka rýchlosťou 72 km/h a pristál blízko Doveru. Blériot získal od londýnskych novín cenu 1 000 libier. Nemecký "Červený barón" Manfred von Richthofen bol pravdepodobne najznámejší stíhací pilot v prvej svetovej vojne. Zostrelil 80 nepriateľských lietadiel, mnohé z nich zo svojho trojplošníka Fokker, ktorý bol natretý na červeno odkiaľ plynie aj jeho prezývka "Červený barón". Nakoniec ho Sopwith Camel zostrelil a zabili v roku 1918. Von Richthofen bol taký vážený, že po jeho smrti Spojenci vykonali všetky pocty, akoby zomrelo spojenecké letecké eso. Prvý prelet Atlantického oceánu bez zastávky sa uskutočnil v dňoch 14. - 15. júla 1919. Pilot John Alcock a navigátor Arthur Brown leteli na dvojmotorovom lietadle typu Vickers Vimy zo St. John's v Newfoundlande do západného Írska. Lietadlo bolo prispôsobené na náklad väčšieho množstva paliva namiesto výzbroje. V období medzi dvoma svetovými vojnami boli už lietadlá oveľa bezpečnejšie a spoľahlivé. Lietadlá aj ich piloti sa čoskoro stali hviezdami pri vrcholných výkonoch na leteckých dňoch i vo filmoch. Vzrušujúce bolo "kráčanie po krídle", keď vo vzduchu na krídle lietadla ľudia stáli, chodili či dokonca tancovali. Prvý sólový let cez Atlantický oceán bez zastávky uskutočnil Charles Lindbergh
20. - 21. mája 1927. Použil osobitne upravený jednoplošník Ryan M2, pomenovaný Spirit of St. Louis. Lietadlo nieslo 2 300 litrov paliva a let trval viac ako 33 hodín. Tento úspech zopakovala roku 1932 Amelia Earhartová. Angličanka Amy Johnsonová roku 1930 - sama absolvovala let z Anglicka do Austrálie.
 
1.6 Balóny a vzducholode
Súčasné balóny pracujú na rovnakom princípe ako ich predchodcovia. V niektorých sa ohrieva vzduch pomocou horákov. Balóny na teplý vzduch sa volajú montgolfiéry. Iné sa zasa plnia špeciálnymi plynmi, napríklad héliom, ktoré sú ľahšie ako vzduch. Od voľne sa vznášajúceho balóna k poháňanej, navyše ovládanej a riaditeľnej vzducholodi sa nezdá byť veľký krok. No prvá vzducholoď vzlietla až takmer 70 rokov po prvých balónoch. Obidva typy týchto lietajúcich zariadení sa niekoľkými spôsobmi líšia. Vzducholode sú poháňané motormi a majú úzky, štíhly tvar kvôli stabilite. Riadené sú pohyblivými kontrolnými plochami. Rovnako ako balóny sa však vznášajú preto, že obsahujú plyn ľahší ako vzduch. Roku 1930 previezla obrovská vzducholoď prvých cestujúcich vo veľkom prepychu okolo sveta. Mnohé vzducholode však obsahovali vodík, kotrý je ľahko zápalný a znamenal riziko požiaru a tak sa postupne začalo používať hélium.

1.7 Helikoptéry
Slovo helikoptéra pochádza z gréčtiny, kde helix znamená špirála a pteron znamená krídlo. Vrtuľník je najvšestrannejší zo všetkých lietajúcich strojov: môže letieť dopredu, dozadu, nabok, môže sa pohybovať priamo hore aj dolu a dokonca vznášať sa nehybne vo vzduchu. Veľkou výhodou vrtuľníkov je schopnosť štartovať a pristávať kolmo, čiže nepotrebujú vzletové a pristávacie dráhy. Preto sa používajú napríklad pri záchrane ľudí v horách, pristávajú na vrtných plošinách ropných polí na mori alebo i na strechách mrakodrapov. Vyrába sa veľa typov a veľkostí vrtuľníkov. Niektoré môžu prepraviť iba jedného človeka, iné zodvihnú nákladný automobil. Vrtuľníky majú zvyčajne jeden rotor (nosná vrtuľa) a jeden vyrovnávací rotor.
 
1.8 Lietadlá
Prvá pravidelná letecká linka začala premávať roku 1914 na Floride v Spojených štátoch amerických. Postupne sa vývoj dostal do takého štádia, že jedno lietaldo je schopné uniesť stovky ľudí na vzdialenosti, o ktorých sa ľudom pred viac ako sto rokmi ani nesnívalo.
Lietadlá zohrávali dôležitú úlohu pri oboch svetových vojnách, kde sa už v koncoch vojny používali lietadlá ako bomby.
 
V tejto práci sme sa zamerali len na niektoré súčasti lietadiel, aby sme vám dali odpoveď na zdanlivo jednoduchú otázku, čo lietadlu dáva tú silu odpútať sa od zeme. Aké zákonitosti fungujú pri obtekaní krídel a ako pracuje letecký motor.

2. Základné zákony prúdenia
2.1 Zákon spojitosti prúdenia
Zákon spojitosti prúdenia, ktorý sa tiež nazýva rovnica kontinuity, je aplikáciou zákona zachovania hmoty. Zákon zachovania hmoty hovorí, že množstvo hmoty do deja vstupujúceho sa rovná množstvu hmoty z deja vystupujúcej.

Na obrázku je znázornená prúdová trubica s premenným prierezom. Aby bol zachovaný zákon zachovania hmoty, musí v určitom časovom intervale pretiecť každým miestom trubice rovnaké množstvo vzduchu. Pretože vzduch považujeme za nestlačiteľné prostredie, bude množstvo hmoty pretekajúce jednotlivými prierezmi rovné súčinu rýchlosti  a plochy prierezu. Pretože v nestlačiteľnom prostredí nedochádza k zmene hustoty, možno zákon o spojitosti prúdenia napísať v tvare:
v1 . S1 = v2 . S2
 
Všeobecný tvar rovnice kontinuity má potom tvar:
 
v . S = konštanta
 
Z vyššie uvedených rovníc vyplýva záver, že v rastúcom priereze klesá rýchlosť a v zužujúcom sa priereze rýchlosť stúpa.
 
2.2 Bernoulliho rovnica
Bernoulliho rovnica je aplikáciou zákona zachovania energie a hovorí, že množstvo energie do deja vstupujúcej sa rovná množstvu energie z deja vystupujúcej. Aby platil tento zákon, musí byť súčet všetkých druhov energií v jednotlivých prierezoch konštantný. Bernoulliho rovnice možno odvodiť niekoľkými spôsobmi, no možno konštatovať, že súčet dynamického a statického tlaku je konštantný a Bernoulliho rovnicu možno napísať v tvare :
 
  ½ ρ v2 + p = konštanta
  Alebo
½  ρ v12 + p1 = ½ ρ v22 + p2
p /Pa/ - tlak
v /m.s-1/ - rýchlosť prúdenia
ρ /kg.m-3/ - hustota vzduchu
 
Pre nestlačiteľne prostredie platí pravidlo :
S rastúcou rýchlosťou rastie dynamický tlak a klesá statický tlak. Zníženie rýchlosti je sprevádzané poklesom dynamického tlaku a zvýšením sa statického tlaku.
 
V odbornej literatúre je toto pravidlo uvádzané tiež pod pojmami Bernoulliho princíp alebo Venturiho jav.
 
Prúdenie je pohyb častíc tekutiny (kvapaliny alebo vzduchu) voči definovanému objektu
Prúdnica je čiara, ktorej dotyčnica v ktoromkoľvek bode prúdu súhlasí so smerom vektora rýchlosti prúdenia. Prúdnica je čiara zobrazujúca trajektóriu častice vzduchu.
Prúdová trubica je myslená trubica premenného prierezu, v ktorej tekutina prúdi len vnútrom a vektor rýchlosti je vždy rovnobežný k jej plášťu. Ide o o myslenú trubicu tvorenú prúdnicami, z ktorej tekutina nevystupuje ani do nej nevstupuje.
 
2.3 Obtekanie telies
Zákonitosti obtekania telies je najlepšie vysvetliť pomocou obtekania rovinnej dosky (na obrázku). Pri nulovom uhle nábehu je doska obtekaná spojito a nevzniká žiadna sila. Ak je však doska obtekaná pod určitým uhlom dochádza k určitej vzdialenosti pred doskou k rozdeleniu prúdnic. Pred nábežnou hranou dosky dochádza k miernemu zakriveniu prúdu smerom nahor. Po prekročení určitého uhla nábehu dôjde nad hornou stranou dosky k odtrhnutiu prúdu.

Prúd pri obtekaní dosky dodržuje jej obrys a pri odtokovej hrane nemajú prúdnice smer nerozrušeného prúdu, ale sú sklonené smerom dole o tzv. zrázový uhol. K zmene smeru prúdu za odtokovou hranou dochádza vplyvom zotrvačnosti postupne a v určitej vzdialenosti za odtokovou hranou majú prúdnice znovu smer nabiehajúceho prúdu.
 
Pri obtekaní rovinnej dosky dochádza k zúženiu prúdovej trubice ktorá spôsobuje zvýšenie rýchlosti a pokles statického tlaku. Pretože dráha častíc nad hornou stranou je dlhšia, je statický tlak nad hornou stranou menší, Rozdiel tlakov sa prejavuje ako sila - R -, ktorú možno rozložiť do dvoch zložiek. Zložka kolmá na smer nabiehajúceho prúdu je vztlak a zložka pozdĺžna, ktorá je rovnobežná s nabiehajúcim prúdom je odpor. Pri obtekaní nesymetrického profilu je to platné aj bez počiatočného uhla nábehu. Nad profilom vzniká podtlak a krídlo je nasávané nahor, na spodnej strane profilu je dej inverzný a krídlo je tlačené z dôvodu pretlaku.
 
3. Aerodynamika
3.1 Aerodynamické uhly
V mechanike letu sa pracuje s celou radou uhlov, ktoré je nutné presne definovať. Pretože týchto uhlov je veľké množstvo, tu sú uvedené len tie najdôležitejšie:
Polohové uhly lietadla sú uhly, ktoré určujú polohu lietadla a lietadlové súradnice sústavy vzhľadom k normálnej zemskej súradnicovej sústave nesenej lietadlom, t. j. azimut lietadla a pozdĺžny a priečny sklon.
Pozdĺžny sklon lietadla Θ je uhol  medzi pozdĺžnou osou lietadla a vodorovnou rovinou; kladný zmysel zodpovedá zodvihnutiu nosa lietadla nahor.
Priečny sklon lietadla Φ je uhol pootočenia lietadla okolo pozdĺžnej osi, ktorá môže byť v obecnej polohe; kladný zmysel  zodpovedá pri normálnom lete pohybu pravého krídla dole. Priečny sklon lietadla sa bežne v praxi nazýva náklon.

Uhol vybočenia β je uhol medzi rovinou súmernosti lietadla a smerom vektoru rýchlosti počiatku lietadlovej súradnicovej sústavy vzhľadom k vzduchu neovplyvnenému lietadlom; kladnú hodnotu má pri ofukovaní z prava.

Uhol nábehu α je uhol, ktorý zviera vektor nabiehajúceho prúdu s príslušnou osou. Pre lietadlo je vzťažnou osou pozdĺžna os, pre profil krídla tetiva a pre krídlo sa za vzťažnú os považuje stredná aerodynamická tetiva (SAT). Uhol nábehu je kladný v prípadoch, keď je lietadlo ofukované zo smeru pod jeho vzťažnou osou (pozdĺžna os lietadla, tetiva profilu alebo SAT).

3.2 Aerodynamika profilu
Profil je rez krídlom alebo chvostovou plochou lietadla rovnobežný s jeho rovinou symetrie. Každý profil ma celú radu geometrických charakteristík. Základné geometrické charakteristiky profilu sú zobrazené na obrázku

Aby bolo možné profily medzi sebou vzájomne porovnávať, prípadne určitý profil používať na lietadlách líšiacich sa vo veľkosti, bol zavedený systém pomerných veličín, kde geometrické veličiny sú vztiahnuté k hĺbke profilu:
 
-pomerná hrúbka profilu  c- = c/b
-pomerná poloha najväčšej hrúbky profilu xc-  = xt/b
 
Podobne možno previesť na pomerné súradnice všetky geometrické charakteristiky. V aerodynamike sa pre ľahšie porovnávanie používa tiež určenie základných geometrických charakteristík v % hĺbky profilu (napríklad hrúbka profilu c = 15%)
 
4. Druhy profilov
Profily možno deliť podľa celej rady kritérií, napríklad podľa prehnutia strednej krivky, hrúbky a polohy max. hrúbky profilu. U športových a ultraľahkých lietadiel sa najčastejšie používajú tieto profily:
Klasický profil
Profily používané v oblasti nízkych a veľmi nízkych rýchlostí. Ich hrúbka býva 8 ~ 12%, výnimočne pre lietadlá s veľmi nízkou minimálnou rýchlosťou môže byť hrúbka profilu i väčšia ( cez 12 %). Poloha max. hrúbka profilu býva približne v 30 % hĺbky profilu.
Laminárny profil
Laminárny profil je profil, pri ktorom obtekaní sa v dôsledku jeho profilu vytvára po značnej časti povrchu laminárna medzná vrstva. Laminárne profily majú polohu max. hrúbku v rozmedzí 30 – 70 % hĺbky profilu a najčastejšie sa používajú u klzákov, pretože v určitom rozsahu uhlov nábehu u nich dochádza k výraznému zníženiu odporu.
Nesymetrický profil
Je profil s jednoduchým zakrivením strednej krivky profilu. Ide o najrozšírenejší druh profilu.
Symetrický profil
U tohto profilu je stredná krivka profilu priamka totožná s tetivou profilu, napríklad NACA 0015. Symetrické profily sa používajú najmä u akrobatických lietadiel.
  
Autostabilný profil
Autostabilný profil má dvojité zakrivenie strednej krivky profilu, ktoré pripomína písmeno S. Používa sa najmä u lietadiel bez vodorovných chvostových plôch, pretože u nich po náhodnej zmene uhlov nábehu vzniká klopivý moment, ktorý profil vracia na pôvodný uhol nábehu.

Vztlakové charakteristiky profilu krídla: rozdiel tlakov medzi spodnou a vrchnou stranou profilu sa prejavuje ako aerodynamická sila R, ktorú môžeme rozložiť na vztlak a odpor. Zpočiatku rastie vztlak plynule, avšak ak začne dochádzať k odtrhávaniu prúdnic po prekroční tzv. kritického uhla nábehu, nárast vztlaku sa spomalí, až úplne zastaví.
 
4.1 Aerodynamická jemnosť
Aerodynamická jemnosť vyjadruje pomer vztlaku a odporu pri určitom uhle nábehu, označuje sa písmenom a ja vyjadrená vzťahom: K = cL / cd
cL – súčiniteľ vztlaku
cd – súčiniteľ odporu

5. Letecké motory
Keďže lietadlá sú tažšie ako vzduch, je na prekonanie odporu bezpodmienečne potrebný motor, ktorý vynaloží dostatočný ťah na vzlet, samotný let a bezpečné pristátie. V súčasnosti je vývoj motorov na veľmi vysokej úrovni. Konštruktéri sa snažia vyvinúť motor, ktorý bude k svojej hmotnosti adekvátne silný, nenáročný na emisie na hluk a samozrejme spoľahlivý.

Rozdelenie používaných leteckých motorov

Pre lietadlá sa používajú motory s vnútorným spaľovaním leteckých pohonných hmôt a to:
 piestové - štvortaktné
- dvojtaktné
prúdové - s malým obtokovým pomerom
  - s veľkým obtokovým pomerom
  - s prídavným spaľovaním
raketové

5.1 Piestové letecké motory
Pod týmto tématickým názvom sa rozumejú motory s plochým, radovým alebo hviezdicovým usporiadaním valcov. Ploché usporiadanie je také, že osi valcov ležia symetricky usporiadané v horizontálnej rovine. Pri radovom usporiadaní, valce ležia v jednej až dvoch radách za sebou. Oba druhy motorov majú vždy párny počet valcov a radové motory sú vždy invertné, to znamená že kľuková hriadeľ je navrchnej strane motora. Hviezdicové usporiadanie valcov sa vyznačovalo veľkou spoľahlivosťou motora. Valce mohli byť usporiadané vo viacerých hviezdach za sebou. Technicky sa osvedčili štyri, hviezdy vzhľadom na spôsob a možnosti chladenia. Počet valcov nemusel byť párny. Pre bezchybný chod motora je nevyhnutný správny pomer zmesi paliva a vzduchu. So vzrastajúcou výškou v atmosfére má vzduch menšiu hustotu aj zastúpenie kyslíka, na jednotku objemu sa zmenšuje a tak je nevyhnutné počas letu korigovat obohatenie zmesi. Ak by sme tak neurobili, prakticky by sme motor dusili samotným palivom a motor by nemal dostatok výkonu.

Princíp činnosti štvordobého piestového motora.

Pracovný cyklus leteckého motora má štyri doby. Z toho len v jednej dobe motor energiu dodáva a vo zvyšných troch energiu spotrebúva. Celý tento periodický dej sa odohráva v uzavretom priestore, z jednej strany dnom bloku motora a z druhej strany hlavou, v ktorej sa nachádzajú ventily. Každý takt (doba) je spojený s polovicou otáčky kľukového hriadeľa, alebo pohybom piesta od jednej úvrate k druhej. Postup a princím činnosti je nasledovný: sanie, kompresia, expanzia, výfuk.

Sanie (plnenie pracovnéfo priestoru novou zmesou): piest smeruje od hornej úvrate k dolnej, sací ventil je otvorený. Akonáhle sa pracovný priestor zväčšuje, vzniká podtlak a čerstvá zmes paliva a vzduchu je nasávaná do vnútra valca. Toto prebieha až dovtedy, pokiaľ piest nedosiahne spodnej úvrate. Kompresia (stláčanie zmesi paliva a vzduchu): Piest sa pohybuje od dolnej úvrate smerom nahor. Sací ventil sa uzavrie a súčasne aj výfukový ventil ostáva uzavretý. Piest pohybujúci sa smerom nahor zmenšuje priestor a tým stláča nasatú zmes paliva a vzduchu na kompresný tlak. Pri tomto obrovskom tlaku dôjde k výbuchu v pracovnej komore. Zhorí všetko palivo obsiahnuté v zmesi a dôjde k vytvoreniu veľkého množstva horúcich spalín a následne tlaku na povrch piesta.

Expanzia (rozpínanie horúcich spalín, jediná pracovná fáza): Piest prešiel cez hornú úvrať a oba ventily sú zavreté, kompresný priestor je vyplnený spalinami a vystavený vysokému tlaku. Plyny tlačia na dno piestu a posúvajú ho od hornej úvrate smerom k dolnej. Priestor sa zväčšuje a plyny môžu expandovať. Tu sa odovzdáva tepelná energia a premieňa sa na mechanický pohyb. Táto pracovná doba končí momentom, keď sa piest opäť dostáva do blízkosti dolnej úvrate a nastáva posledná fáza cyklu. Výfuk (vytlačenie využitých spalín z pracovného priestoru): Piest opäť smeruje nahor. Sací ventil je uzavretý, otvoril sa výfukový ventil a spaliny smerujú do výfukového potrubia a následne mimo lietadla. Plyny boli zbavené tepelnej energie a tento dej sa nám opakuje.

Periodicky sa opakujúci cyklus štvortaktného motora spočíva v dvoch otáčkach kľukového hriadeľa, pričom len jeden takt zo štyroch je pracovný. Takýto chod motora by bol pravdaže veľmi nepravidelný. K odstráneniu nepravidelného chodu sa u menej než štvorvalcových motorov používal rotujúci zotrvačník, avšak takéto riešenie je pre letectvo nemysliteľné. Pre lietadlá sa používajú motory s vyšším počtom valcov a tým sa zabezpečí plynulosť chodu do tej miery, že motor nepotrebuje žiadny zotrvačník a ak je použitý menší počet valcov, jeho úlohu preberá hmota vrtule. K zefektívneniu premeny energie na mechanický pohyb lietadla vpred sa používajú reduktory. Vrtuľa je naúčinnejšia v rozmedzí 1400 - 1800 ot/min. Reduktor je prevod, ktorý plní funkciu a vo vačšine prípadov zníži otáčky vrtule.
 
5.2 Prúdové letecké motory
  Prúdový motor je síce mladší ako piestový, ale nie zas o toľko, ako by sa zdalo. Jeho použitie brzdilo riešenie zástavby do lietadlového draku. Prúdový motor je obdobou piestového motora, avšak líši sa v troch veciach:
-spojení všetkých štyroch taktov v jeden kontinuálny prúd
-odlišnom použití expanzie plynov na výrobu energie
-v rovnotlakom zhorení zmesi v komore

Princíp činnosti prúdového motora.
Prúd vzduchu vstupujúci s určitým náporovým stlačením (to záleží od rýchlosti letu), vstupuje difúzorom do mierne zúženého hrdla a odtiaľ do kompresora. Po stlačení zhruba na 12 ~ 16:1 postupuje do spaľovacej komory, kde prebieha proces spaľovania paliva. Spaľovacia komora je prstencová, po vstreknutí kerosínu, ktorý sa používa ako palivo, nastane horenie za rovnakého tlaku a expandujúce spaliny urýchľujú prúd vzduchu a taktiež poháňajú spaľovaciu trysku, ktorá dodáva výkon potrebný ku kompresii vzduchu, ktorý vchádza do motora. Plyny vychádzajú výstupnou dýzou. Princíp je založený na akcii a reakcii. Motor na plyny pôsobí akciou a plyny po opustení motora zas reakciou, čo má za následok pohyb vpred.
Dnes sa používajú motory rôznych konštrukcii, avšak princím ostáva nezmenený. K veľmi často používaným patrí obtokový motor, ktorý sa líši len tým, že časť vzduchu ktorá vstúpi je vedená mimo spaľovaciu komoru, čo má za následok zmenšenie hluku a zvýšenie výkonu.

Turbovrtuľový motor.
Je to opäť len prúdový motor spojený s vrtuľou, alebo iným meničom rotačnej mechanickej energie. Na  rozdiel od zakladných prúdových motorov sa tento druh líši tým, že sa zúžitkuje takmer celá energia horúcich spalín. Časť tejto pohybovej energie slúži na kompresiu vzduchu vstupujúceho do motora a ostatok na pohon vlastného nosného zariadenia. A aj napriek tomu ostane také množstvo energie, ktoré sa podieľa ako pomocný reaktívny ťah na výstupnej tryske. S prevádzkou motora je spojených ďalších niekoľko zariadení a systémov, či už je to mazanie, dodávanie paliva do motora, alebo len meranie teploty hláv a valcov.

6. Záver
Aby sme to zhrnuli, v tejto práci sme sa zamerali jednoznačne na vyriešenie otázky: Prečo lietadlo letí? Už je nám jasné, aké sily a momenty pôsobia na krídlo a trup lietadla, čo dodáva energiu na vzlet a ako to vlastne celé začalo, ako ľudstvo experimentovalo, až dosiahlo nebies. No i napriek  všetkým hore uvedeným skutočnostiam a faktom, nemali by ľudia považovat lietanie za samozrejmosť, ale za výsadu, ktorú človek získal postupne vďaka svojmu umu, zručnosti a nespočetným obtiam.
Oboduj prácu: 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1


Odporúčame

Prírodné vedy » Fyzika

:: KATEGÓRIE - Referáty, ťaháky, maturita:

0.019