Dintotdeauna oamenii au visat sa cucereasca cerul cu abilitatea si gratia pasarilor. Icar din legendele grecesti a zburat cu aripi de ceara spre cer. Insa cand a ajuns prea aproape de soare, ceara s-a topit, iar el s-a prabusit in gol.Leonardo da Vinci , marele artist si inventator renascentist a fost obsedat de de ideea de a zbura. A lasat in urma sa mai multe proiecte ale unor masinarii zburatoare imaginate de el. Au trecut insa 400 de ani pana cand s-a aflat secretul zborului. Primele tentative de zbor au avut de cele mai multe ori un sfarsit tragic. Unii dintre pilotii cu spirit de aventura si-au legat aripi de brate, dand din ele cu indarjire, pentru a se inalta in aer. Nici una din aceste incercari nu a dat rezultat fiindca "pilotii" nu si-au dat seama ca atat forma, cat si miscarea aripii unei pasari au un rol imporant in zbor.
In 1738 un matematician si medic elvetian, Daniel Bernoulli, a facut primul pas important in cucerirea cerului. Si-a dat seama ca daca un lichid sau un gaz se scurge cu viteza mare, are o presiune mai scazuta decat la o scurgere lenta. Avand in vedere ca aerul este un amestec de gaze, observatia este valabila si in cazul aerului. Daca aerul se intalneste cu aripile unei pasari in miscare va patrunde partial pe deasupra, partial pe dedesubtul lor. Datorita faptului ca fata superioara a aripii este arcuita , deci mai lunga decat fata inferioara, aerul va parcurge o distanta mai mare deasupra aripii. Aceasta va creste viteza curentului de aer deasupra aripii, astfel aerul va exercita o presiune mai mica pe fata superioara a aripii decat pe cea inferioara. Diferenta de presiune va impinge aripa in sus. Aceasta diferenta de presiune se numeste forta de ascensiune (aero)dinamica.
In secolul al XIX-lea multi dintre pionerii zborului s-au folosit de aceste principii pentru proiectarea planoarelor primitive. Sir George Gayley, numit tatal aviatei, a construit primul planor in 1835, cu care a si zburat. Mai tarziu, prin anii `90 ai sec XIX-lea , fratii americani Wright au construit aripi cu care avioanele puteau fi ghidate in anumite directii. Sectiunea transversala a aripii separate de fuselaj aminteste de imaginea unei picaturi de apa care se scurge pe o suprafata plana. In fata, la "bordul de atac" aripa este mai groasa si rotunjita, in spata insa, la "bordul de scurgere" se subtiaza complet. Aceasta forma se numeste profil.Curentii de aer orientati deasupra si dedesubtul aripii sugereaza foarte bine principiul Bernoulli.
Pe langa forta de ascensiune, la ridicarea aripii avionului contribuie si turbulenta aerului. Aerul care trece deasupra aripi la parasirea bordului de scurgere se intoarce si se produce turbionarea aerului, la fel ca in cazul apei care se scurge intr-o gaura. Fenomenul se numeste turbulenta initiala , care la randul ei produce o alta turbulenta: contraturbulenta.Aceasta este la fel de puternica ca si turbulenta initiala, dar se roteste in directie opusa, astfel ca atunci cand va trece pe sub aripa, in directie opusa, se va intalni cu un curent de aer principal, pe care il va incetini. Contraturbulenta se va deplasa mai departe, iar la bordul de atac al aripii se va deplasa in sus, alaturandu-se curentului principal. Din acest motiv curentul de aer inferior incetineste, iar cel superior, deasupra aripii acceleraza. Astfel presiunea va scadea in partea de sus si va creste in partea de jos, ceea ce urmareste forta de ascensiune.
Mai tarziu, primii aviatori au descoperit cum pot face sa zboare aparatele mai grele decat aerul. Pentru aceasta a fost nevoie sa-si dea seama cum se poate produce forta ascensionala necesara. In cazul plutirii in aer lucrurile au fost mai simple, lasand totul pe seama aerului, dar pentru a se ridica a trebuit sa se gaseasca o modalitate de a atinge viteza necesara pentru a obtine forta ascensionala. Wilburr si Orville Wright au rezolvat problema folosind un motor cat mai mic si mai usor. Pe motor au montat o alice formata din piese de profil de aripa :aceasta se rotea pe plan vertical in fata motorului. Miscarea aerului determinata de rotatie, sau mai bine zis forta determinata de aceasta miscare, se numeste forta de tractiune. Aerul va fi impins inapoi, iar aparatul de zbor va inainta. La 27 decembrie 1903 in Kitty Harok, Carolina de nord, fratii Wright au efectuat primul zbor pe avionul lor cu motor. Aparatul a putut sa parcurga doar 36 de metri in 22 secunde, dar a reusit sa puna in practica principiul utilizat si de proiectantii de avioane care i-au urmat.
In anii `40 cercetatorii care se ocupau de zbor au dezvoltat aparatele de zbor cu reactie. Forta de tractiune este obtinuta in acest caz prin comprimarea aerului intr-o camera de ardere, unde se amesteca cu un combustibil special-kerosen, dupa care amestecul va fi aprins. Explozia produce un curent (jet) puternic de aer, care va parasi camera de ardere prin spatele motorului.
Avioanele cu reactie zboara cu o viteza mai mare decat cele cu alice, dar folosesc o cantitate foarte mare de combustibil, mai ales la viteze mici. Din acest motiv, au dezvoltat un alt tip de aparat de zbor cu alice actionata de motor cu reactie. In zilele noastre se utilizeaza cel mai des aparatele de zbor cu reactie cu jet de aer dublu. Acestea au o alice formata dintr-o multitudine de palete, care imping aerul in camera de explozie, dar produce curenti de aer si in jurul motorului, la fel ca o alice normala marind forta de tractiune. Jetul de gaze poate fi directionat in asa fel incat sa se reduca forta de propulsie, incetinind aparatul de zbor.
ARBORELE LUMII: STIINTA SI tehnologie
