How do airplanes actually fly? - Raymond Adkins

Tłumaczenie: Łukasz Izmaiłowski Korekta: Ola Królikowska

By 1917, Albert Einstein had explained the relationship between space and time.

W 1917 roku Albert Einstein wyjaśnił relację między przestrzenią i czasem.

But, that year, he designed a flawed airplane wing.

Wtedy zaprojektował jednak niezbyt doskonałe skrzydło samolotu.

His attempt was based on an incomplete theory of flight.

Jego próba oparta była na niedokończonej teorii lotu.

Indeed, insufficient and inaccurate explanations still circulate today.

Do dziś krążą niewystarczające i niedokładne wyjaśnienia.

So, where did Einstein go wrong?

Gdzie pomylił się Einstein

And how do planes fly?

i jak latają samoloty?

Though we don’t always think of it this way, air is a fluid medium—

Mimo że nie zawsze tak je postrzegamy, powietrze to płynny nośnik.

it’s just less dense than liquids like water.

Jest po prostu trochę mniej gęste niż płyny takie jak woda.

Things that are lighter than air are buoyant within it,

Lżejsze od niego gazy są przez powietrze wypierane,

while heavier objects require an upward force, called lift, to stay aloft.

podczas gdy cięższe przedmioty wymagają siły nośnej, by się w nim utrzymać.

For planes, this force is mostly generated by the wings.

W samolotach ta siła generowana jest głównie przez skrzydła.

One especially pervasive false description of lift

Jeden ze szczególnie wszechobecnych i błędnych opisów siły nośnej

is the “Longer Path” or “Equal Transit Time” explanation.

znany jest jako “Longer Path” lub ”Equal Transit Time”.

It states that air molecules traveling over the top of a curved wing

Zakłada on, że cząsteczki powietrza przemieszczające się nad górną,

zakrzywioną częścią skrzydła

cover a longer distance than those traveling underneath.

pokonują dłuższy dystans niż te znajdujące się pod skrzydłem.

For the air molecules above to reach the wing’s trailing edge

Aby molekuły powietrza na górze mogły dotrzeć do krawędzi spływu skrzydła

in the same instance as those that split off and went below,

w tym samym momencie co te na dole,

air must travel faster above,

powietrze musi podróżować szybciej w odcinku znajdującym się wyżej,

creating a pocket of lower pressure that lifts the plane.

by utworzyć kieszeń niższego ciśnienia, która wznosi samolot.

This explanation has been thoroughly debunked.

To wyjaśnienie zostało sumiennie obalone.

Air molecules floating above and below the wing don't need to meet back up.

Molekuły powietrza znajdujące się nad i pod skrzydłem

nie muszą się ze sobą ponownie łączyć.

In reality, the air traveling above reaches the wing’s trailing edge

W rzeczywistości powietrze podróżujące na górze dociera do krawędzi spływu

much faster than the air beneath.

znacznie szybciej niż powietrze spod skrzydła.

To get a sense of how lift is actually generated,

Aby zrozumieć, jak powstaje siła nośna,

let's simulate an airplane wing in motion.

stwórzmy symulacje skrzydła samolotu pozostającego w ruchu.

As it moves forward, the wing affects the movement of the air around it.

Skrzydło poruszające się do przodu wpływa na ruch powietrza wokół niego.

As air meets the wing’s solid surface, a thin layer sticks to the wing.

Gdy powietrza napotyka twardą powierzchnię skrzydła,

tworzy się jego cienka warstwa.

This layer pulls the surrounding air with it.

Ta warstwa ciągnie otaczające powietrze za sobą.

Powietrze rozdziela się na dwie ścieżki, nad i pod skrzydłem,

The air splits into pathways above and below the wing,

following the wing’s contour.

podążając wzdłuż obrysu skrzydła.

As the air that’s routed above makes its way around the nose of the wing,

Gdy powietrze, które opływało skrzydło u góry, dociera do noska skrzydła,

it experiences centripetal acceleration,

doświadcza przyspieszenia dośrodkowego.

the force you also feel in a sharply turning car.

To ta sama siła, którą odczuwa się podczas nagłego skrętu w samochodzie.

The air above therefore gathers more speed than the air traveling below.

Powietrze nad skrzydłem przyspiesza szybciej niż to pod skrzydłem.

This increased speed is coupled with a decrease in pressure above the wing,

Zwiększenie prędkości jest związane z redukcją ciśnienia nad skrzydłem,

which pulls even more air across the wing’s upper surface.

co powoduje przyciąganie większej ilości powietrza nad górną powierzchnię skrzydła.

The air flowing across the lower surface, meanwhile,

Powietrze płynące przy dolnej powierzchni

experiences less of a change in direction and speed.

doświadcza mniejszej zmiany kierunku i prędkości.

The pressure across the wing’s lower surface is thus higher

Ciśnienie na dolnej powierzchni skrzydła jest więc wyższe niż to znajdujące się

than that above the upper surface.

na górnej części skrzydła.

This pressure difference results in the upwards force of lift.

Różnica ciśnień powoduje powstanie siły nośnej.

The faster the plane travels,

Im szybciej samolot się porusza,

the greater the pressure difference, and the greater that force.

tym większe różnice ciśnień, a za tym większa siła.

Once it overcomes the downward force of gravity,

W momencie, w którym ta siła przewyższy siłę grawitacji,

the plane takes off.

samolot zaczyna się wznosić.

Air flows smoothly around curved wings.

Powietrze płynnie porusza się wokół zakrzywionych skrzydeł.

But a wing’s curvature is not the cause of lift.

Jednak zakrzywienie skrzydła nie jest przyczyną wzniesienia.

Płaskie skrzydło przechylone do góry też może wytworzyć siłę nośną

In fact, a flat wing that’s tilted upwards can also create lift—

as long as the air bends around it,

pod warunkiem, że powietrze przepływa dookoła jego powierzchni,

contributing to and reinforcing the pressure difference.

co przyczynia się do zwiększenia różnicy ciśnień.

Jednocześnie obecność skrzydła, które jest zbyt zakrzywione

Meanwhile, having a wing that’s too curved or steeply angled

lub ustawione pod zbyt ostrym kątem, może okazać się katastrofalna.

can be disastrous:

the airflow above may detach from the wing and become turbulent.

Strumień powietrza nad skrzydłem może się od niego oderwać i spowodować turbulencje.

This is probably what happened with Einstein’s wing design,

To najprawdopodobniej stało się z projektem skrzydła Einsteina.

nicknamed “the cat’s back.”

Zjawisko znane jest jako “koci grzbiet”.

By increasing the wing’s curvature,

Einstein sądził, że zakrzywienia skrzydła

Einstein thought it would generate more lift.

wygeneruje większą siłę nośną.

But one test pilot reported that the plane wobbled

Jednak jeden z pilotów testowych zgłosił, że samolot kołysał się podczas lotu

like “a pregnant duck” in flight.

jak “ciężarna kaczka”.

Należy pamiętać, że nasze wyjaśnienie jest nadal tylko uproszczonym opisem

Our explanation is still a simplified description

of this nuanced, complex process.

tego skomplikowanego procesu.

Other factors, like the air that’s flowing meters beyond the wing’s surface—

Inne czynniki jak przepływ powietrza poza skrzydłem,

being swept up, then down—

które unosi się, a później opada,

as well as air vortices formed at the wing’s tips,

albo wiry tworzące się na końcu skrzydła

all influence lift.

też wpływają na siłę nośną.

Eksperci zgadzają się, że różnica ciśnień generuje siłę nośną.

And, while experts agree that the pressure difference generates lift,

their explanations for how can vary.

Jednak ich wyjaśnienia sposobu działania mogą się różnić.

Some might emphasize the air’s behavior at the wing’s surface,

Niektórzy podkreślają znaczenie zachowania powietrza na powierzchni skrzydła,

others the upward force created as the air is deflected downwards.

inni siłę wznoszącą wytwarzaną, gdy powietrze jest odbijane w dół.

However, there's no controversy when it comes to the math.

Jednak nie ma sporu co do obliczeń.

Engineers use a set of formulas called the Navier-Stokes equations

Inżynierowie używają wzorów, zwanych równaniami Naviera-Stokesa,

to precisely model air’s flow around a wing

aby dokładnie modelować przepływ powietrza wokół skrzydła

and detail how lift is generated.

i szczegółowo opisać, jak powstaje siła nośna.

More than a century after Einstein’s foray into aeronautics,

Ponad wiek po lotniczej próbie Einsteina

lift retains its reputation as a confounding concept.

siła nośna wciąż traktowana jest jako koncepcja zagadkowa.

But when it feels like it’s all going to come crashing down, remember:

Ale gdy wydaje się, że wszystko dookoła się wali, pamiętajcie,

it’s just the physics of fluid in motion.

że to tylko fizyka płynu będącego w ruchu.

This video was made possible with support from Marriott Hotels.

Powstanie tego filmu umożliwiła sieć hoteli Marriott.

With over 590 hotels and resorts across the globe,

Mająca ponad 590 hoteli i ośrodków na całym świecie

Marriott Hotels celebrates the curiosity that propels us to travel.

Marriott Hotels celebruje ciekawość, która napędza nas do podróżowania.

Check out some of the exciting ways TED-Ed and Marriott are working together,

Sprawdź, w jaki ekscytujący sposób współpracują TED-Ed i Marriott

and book your next journey at Marriott Hotels.

i zarezerwuj nocleg na najbliższą podróż w Marriott Hotels.