Därför flyger flygplan
Lästid 10 minuter
Nivå Medel
En varm sommardag står Xplaine Airways flygplan startklart på en flygplats ute i Europa när flygledar tornet ger dom tillstånd för att starta. "Xplaine Airways You are Cleared for Take Off runway 36, winds calm" "Cleared for Take Off runway 36, Xplaine Airways" Motorerna ökar varvtalet och sakta börjar flygplanet röra sig framåt längs rullbanan. Kort senare har flygplanet rätt fart för att kunna höja nosen och skapa den lyftkraft som krävs för att lyfta från rullbanan. Piloterna arbetar lugnt och metodiskt i cockpit samtidigt som farten och höjden ökar, men vad var det som egentligen hände. Vi ska försöka förklara på ett enkelt sätt - varför flygplan flyger.
Vad är då lyftkraft och hur uppkommer den?
Lite förenklat skulle man kunna säga att flygplan flyger så länge som de övervinner sin egen Lyftkraft versus Tyngdkrafttyngdkraft
. Men vi ska gå lite mer djupare än så i vår förklaring kring fenomenet Lyftkraft för det är verkligen ett fenomen!
Traditionellt sett så har piloterna fått lära sig förstå och förklara lyftkraft med hjälp av Bernoullis ekvation.
Men det har alltid riktats kritik mot användning av Bernoullis ekvation vid förklaring av lyftkraft. I vissa fall kan det handla om en misstolkning av Bernoullis ekvation och den felaktiga teorin kring "equal transit time".
En mer accepterad förklaring av lyftkraft är istället att använda sig av Newtons rörelselagar.
Alla delar bidrar till Lyftkraft
Hela flygplans kroppen skapar lyftkraft men vingarna står för den största delen då det gäller en normal flygplanskropp. Lyftkraft uppstår när flygplanet sätts i rörelse. Utan rörelse kan ingen lyftkraft skapas. För enkelhetens skull tänker vi oss lyftkraft som en kraft vinkelrätt mot luftens rörelseriktning.
Lyftkraft genereras genom acceleration av luft
Det krävs stora mängder accelererad luft tvärs vingens rörelseriktning för att skapa lyftkraft. Newtons tredje lag ger oss en förklaring på hur lyftkraften skapas genom accelererad luft samtidigt som Newtons andra lag beräknar den mängd luft som måste accelereras varje sekund för att lyftkraft ska uppnås.
Luften och vingen påverkar varandra
Vingen genomskärningVingens profil
har stor betydelse på hur effektivt vingen kommer att fungera, samtidigt som en helt vanlig rak planka kan skapa lyftkraft. Skillnaden är att vingen kan skapa lyftkraft med noll graders anfallsvinkel men det kan inte en vanlig rak planka göra.
Luftmassans färdväg
Luften strömmar både under och över vingen. Luftflödet ovanför vingen följer formen av vingen på samma sätt som vattnet följer formen på ett glas om man håller det under en vattenkran. På vingens ovansida kommer luften att färdas snabbare och bilda ett undertryck jämfört med under vingen. En avgörande skillnad om man jämför med lyftkraft hos en båt eller simmare är att luften strömmar både över och under vingen medans hos en båt eller simmare så är det den undre sidan som är avgörande.
Luften ändrar riktning
Tittar man noggrant på bilden nedanför ser man att luften har ändrat riktning efter att den har passerat vingen. Det betyder att vingen har utfört en kraft på luften med riktning nedåt och enligt Newtons tredje lag påverkas vingen av en lika stor motriktad kraft. Lyftkraften!
Så här kan man göra för att öka eller minska lyftkraften
För att öka lyftkraften kan piloten höja nosen för att öka anfallsvinkeln eller öka motoreffekten för att öka farten. Bägge alternativen ökar lyftkraften.
Ökning och minskning av anfallsvinkel
Vid en ökning av anfallsvinken ökar även vingens lyftkraft.
Ökning och minskning av motoreffekt
Höjd motoreffekt ökar vingens fart genom vinden och ökar lyftkraften.
Sammanfattning av Lyftkraft
Några sammanfattande ord
Lyftkraft är ett verkligt fenomen som har studerats under en lång tid. Vår förklaring är väldigt förenklad för att få en grundläggande förståelse kring Lyftkraft men sanningen är att det finns ingen enkel och rätt förklaring till lyftkraft. Om förklaringen är väldigt förenklad så är den antagligen inte helt rätt!
För att förstå lyftkraft mer ingående krävs det en djupare kunskap inom bland annat fysik, matematik och aerodynamik. Då får man studera spännande områden som vätskors egenskap och viskositet, Coanda effekten och Navier Stokes ekvationer.