Каждый раз, когда пассажирский самолёт начинает разбег по взлётной полосе, происходит удивительная вещь: многотонная машина постепенно набирает скорость, приподнимает нос и через несколько секунд оказывается в воздухе. Кажется невероятным, что конструкция весом в десятки, а иногда и сотни тонн способна подняться над землёй и спокойно продолжить полёт на высоте 10–11 километров.

Но за этим процессом нет никакой магии. Всё объясняется законами аэродинамики, работой двигателей и точными расчётами. Причём взлёт — это не просто разгон до определённой скорости. Это целая последовательность действий, в которой важна каждая секунда.

Разберёмся, что именно происходит с самолётом от начала разбега до выхода на высоту.

✈️ Почему самолёту нужен разбег

В отличие от вертолёта, обычный пассажирский самолёт не может подняться вертикально вверх. Чтобы оказаться в воздухе, ему необходимо сначала набрать достаточную скорость относительно окружающего воздуха.

Для этого пилоты выводят самолёт на взлётную полосу, устанавливают необходимый режим работы двигателей и начинают разгон.

Во время разбега на самолёт воздействуют сразу несколько сил. Двигатели создают тягу, которая перемещает машину вперёд. Одновременно возникает сопротивление воздуха, а колёса испытывают сопротивление качению.

Пока тяга превышает суммарное сопротивление, самолёт продолжает ускоряться.

Скорость, необходимая для отрыва, зависит от множества факторов:

• массы самолёта и количества пассажиров;

• температуры и плотности воздуха;

• направления и силы ветра;

• состояния взлётной полосы;

• конфигурации механизации крыла.

Например, пассажирские лайнеры семейства Airbus A320 часто отрываются от земли на скорости порядка 250–280 км/ч. Однако это не универсальное значение: при другой загрузке и погодных условиях расчётная скорость будет отличаться.

Именно поэтому пилоты не ориентируются на одну фиксированную цифру. Перед каждым вылетом выполняются расчёты, позволяющие определить безопасные параметры взлёта.

???? Как крыло удерживает самолёт в воздухе

Самая интересная часть начинается тогда, когда возникает подъёмная сила. Именно благодаря ей самолёт может преодолеть собственный вес и подняться над землёй.

Крыло — не просто металлическая поверхность, которая рассекает воздух. Его форма и положение относительно воздушного потока специально рассчитаны для создания подъёмной силы.

Здесь работают два взаимосвязанных физических явления.

Разница давления.

Когда самолёт движется, воздушный поток обтекает крыло сверху и снизу. В результате распределение давления вокруг него становится неравномерным. На верхней поверхности в определённых режимах формируется область пониженного давления, а снизу давление оказывается выше.

Возникающая разница давлений создаёт направленную вверх аэродинамическую силу.

Здесь часто вспоминают закон Бернулли, связывающий скорость движения потока и статическое давление. Однако важно понимать: объяснение подъёмной силы не сводится только к тому, что воздух над крылом якобы обязан пройти больший путь и поэтому ускоряется. Реальная картина значительно сложнее.

Отклонение воздушного потока.

Второй важный механизм связан с третьим законом Ньютона. Крыло взаимодействует с набегающим воздухом и отклоняет его вниз. В ответ воздух воздействует на крыло силой противоположного направления.

Так возникает дополнительное объяснение подъёмной силы.

Оба процесса происходят одновременно и позволяют крылу создавать силу, необходимую для полёта.

???? Зачем двигателям такая мощность

Крыло создаёт подъёмную силу, но для этого самолёту необходимо двигаться относительно воздуха. Именно здесь на сцену выходят двигатели.

На современных пассажирских лайнерах чаще всего устанавливаются турбовентиляторные двигатели. Они забирают воздух, сжимают его, смешивают часть потока с топливом и сжигают полученную смесь в камере сгорания.

Образовавшиеся горячие газы вращают турбину, которая приводит в действие компрессор и вентилятор. Значительная часть тяги при этом создаётся большим объёмом воздуха, проходящим через двигатель и ускоряемым вентилятором.

Проще говоря, двигатель разгоняет воздушный поток назад, а самолёт получает тягу вперёд.

Во время взлёта двигатели работают в режиме, обеспечивающем необходимую расчётную тягу. При этом максимальная мощность используется не всегда: её величина определяется массой самолёта, погодой, состоянием полосы и другими условиями.

У пилотов есть специальные расчётные процедуры, которые позволяют выбрать оптимальный режим работы силовой установки.

⚖️ Момент истины: как происходит отрыв от земли

Когда самолёт достигает расчётной скорости, наступает один из самых ответственных этапов взлёта — ротация.

Пилот плавно отклоняет штурвал или боковую ручку управления на себя. Передняя часть фюзеляжа начинает подниматься, а крыло меняет своё положение относительно набегающего воздушного потока.

Увеличивается угол атаки — угол между направлением воздушного потока и условной линией хорды крыла. Вместе с ним возрастает подъёмная сила.

Когда её становится достаточно, чтобы преодолеть вес самолёта, основные стойки шасси постепенно отделяются от поверхности полосы. Лайнер оказывается в воздухе.

Но здесь есть важный нюанс: пилот не должен просто задирать нос как можно выше.

Слишком большой угол атаки может привести к срыву воздушного потока с поверхности крыла. Это явление называется аэродинамическим срывом. При нём подъёмная сила резко уменьшается, а управляемость самолёта может ухудшиться.

Поэтому во время взлёта необходимо соблюдать определённое положение самолёта и контролировать скорость.

???? Что происходит сразу после взлёта

Многие пассажиры замечали характерный звук и лёгкую вибрацию вскоре после того, как самолёт оторвался от земли. Это связано с изменением конфигурации воздушного судна.

После набора положительной скорости и высоты пилоты убирают шасси. Это необходимо, чтобы уменьшить аэродинамическое сопротивление и не тратить лишнюю энергию на преодоление встречного потока.

Следом начинается постепенная уборка закрылков и предкрылков — элементов механизации крыла.

Во время взлёта они увеличивают подъёмную силу и позволяют самолёту отрываться от земли на меньшей скорости. Но после разгона их использование становится менее выгодным: они создают дополнительное сопротивление воздуха.

Поэтому механизация убирается поэтапно, в соответствии с установленными скоростями и процедурами.

Самолёт продолжает набирать высоту, а пилоты следят за работой двигателей, скоростью, вертикальной скоростью и другими параметрами полёта.

????️ Почему самолёт не падает, когда двигатели работают слабее

Может показаться, что самолёт держится в воздухе исключительно благодаря мощным двигателям. На самом деле это не совсем так.

Двигатели обеспечивают прежде всего тягу, необходимую для преодоления сопротивления воздуха и поддержания скорости. А подъёмную силу создаёт крыло.

Именно поэтому самолёт способен некоторое время планировать даже при полностью выключенных двигателях. Если сохраняется достаточная скорость, крыло продолжает создавать подъёмную силу.

Конечно, бесконечно так лететь невозможно: воздушное судно постепенно теряет высоту, а пилот должен выбрать подходящее место для посадки. Но сам факт планирования наглядно показывает, насколько важна аэродинамика.

???? Так в чём же секрет взлёта?

На самом деле взлёт пассажирского самолёта — это результат слаженной работы нескольких систем и физических законов.

Чтобы многотонный лайнер поднялся в небо, необходимо, чтобы:

1. Двигатели создали достаточную тягу для разгона.

2. Крыло сформировало подъёмную силу благодаря взаимодействию с воздушным потоком.

3. Самолёт достиг расчётной скорости отрыва.

4. Пилот выполнил ротацию и установил необходимый угол атаки.

5. После отрыва экипаж выполнил действия по безопасному набору высоты и изменению конфигурации самолёта.

И всё это происходит за считаные минуты.

В следующий раз, когда во время взлёта вы почувствуете, как самолёт ускоряется и колёса наконец отрываются от полосы, вспомните: перед вами не просто огромная машина, которая каким-то образом научилась летать.

Это результат точной инженерии, аэродинамики и десятилетий развития авиации. А то, что пассажиру всё это чаще всего кажется обычным началом путешествия, пожалуй, и есть настоящее достижение современной авиации.

Без автора