How do airplanes actually fly? - Raymond Adkins

Translator: Mai Tran Reviewer: My Den

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

Trước 1917, Albert Einstein đã giải thích sự liên quan giữa không gian và thời gian.

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

Tuy nhiên, năm đó, ông đã thiết kế một chiếc máy bay không có cánh.

His attempt was based on an incomplete theory of flight.

Kết quả của sự cố gắng dựa trên một lý thuyết chưa hoàn chỉnh về việc bay.

Indeed, insufficient and inaccurate explanations still circulate today.

Thực ra, có nhiều cách giải thích chưa đầy đủ và chính xác

vẫn còn lưu hành tới ngày nay.

So, where did Einstein go wrong?

Như vậy, Einstein đã thiếu sót ở đâu?

And how do planes fly?

Và làm cách nào máy bay có thể bay được?

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

Mặc dù chúng ta luôn nghĩ về nó theo cách, không khí là một môi trường lỏng --

it’s just less dense than liquids like water.

nó chỉ ít dày đặc hơn chất lỏng như nước.

Things that are lighter than air are buoyant within it,

Những thứ nhẹ hơn không khí sẽ nổi lên,

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

trong khi những vật nặng hơn đòi hỏi một lực đẩy lên, gọi là sức nâng,

để duy trì độ cao.

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

Đối với máy bay, lực này phần lớn được tạo ra từ các cánh bay.

One especially pervasive false description of lift

Một mô tả thất bại liên tục đặc biệt về sự nâng

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

là sự giải thích của “đường đi dài hơn” hoặc là “thời gian vận chuyển bằng nhau”.

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

Cách nói đó cho rằng các phân tử không khí di chuyển trên bề mặt của phần cánh cong

cover a longer distance than those traveling underneath.

thì đi một đoạn dài hơn so với các phân tử di chuyển phía bên dưới.

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

Để các phân tử không khí ở trên có thể đi đến được vị trí mép sau của cánh

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

cùng một thời gian với các dòng không khí tách ra di chuyển ở mặt bên dưới,

air must travel faster above,

thì không khí phải đi nhanh hơn ở mặt trên,

creating a pocket of lower pressure that lifts the plane.

việc này tạo ra một túi áp suất không khí thấp hơn để nâng máy bay lên cao.

This explanation has been thoroughly debunked.

Cách giải thích này đã được chứng minh là sai hoàn toàn.

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

Các phân tử không khí phía trên và dưới cánh bay không cần gặp nhau ở điểm giao.

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

Trên thực tế, không khí di chuyển phía trên khi đến vị trí mép cánh bay

much faster than the air beneath.

di chuyển nhanh hơn nhiều so với không khí bên dưới.

To get a sense of how lift is actually generated,

Để hiểu rõ làm thế nào để có được sức nâng trên thực tế,

let's simulate an airplane wing in motion.

chúng ta hãy mô phỏng với một cánh bay đang chuyển động.

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

Khi tiến về trước, cánh bay ảnh hưởng đến sự di chuyển của không khí xung quanh.

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

Khi tiếp xúc với bề mặt cứng của cánh, một lớp không khí mỏng sẽ bám vào cánh.

This layer pulls the surrounding air with it.

Lớp không khí này sẽ lôi kéo các lớp không khí xung quanh.

The air splits into pathways above and below the wing,

Dòng khí sẽ chia ra theo các hướng phía trên và dưới của cánh bay,

following the wing’s contour.

đi dọc theo đường viền của cánh.

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

Khi không khí di chuyển phía trên sẽ đi xung quanh phần nhô lên của cánh,

it experiences centripetal acceleration,

nó chịu một gia tốc hướng tâm,

the force you also feel in a sharply turning car.

là lực mà bạn sẽ cảm nhận được khi ngồi trong một chiếc xe bẻ cua gắt.

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

Lớp khí ở trên khi đó sẽ tập hợp lại với tốc độ cao hơn phần bên dưới.

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

Sự gia tăng tốc độ này đi đôi với việc áp suất sẽ giảm đi ở phía trên cánh bay,

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

nó kéo theo không khí xung quanh đi qua bề mặt cánh nhiều hơn nữa.

The air flowing across the lower surface, meanwhile,

Không khí thổi qua bề mặt bên dưới, trong lúc đó,

experiences less of a change in direction and speed.

chịu ít sự thay đổi về hướng đi và tốc độ hơn.

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

Áp suất không khí đi ngang bề mặt bên dưới cánh do vậy cũng sẽ cao hơn

than that above the upper surface.

áp suất không khí ở bề mặt trên.

This pressure difference results in the upwards force of lift.

Sự khác biệt áp suất này tạo ra một lực nâng theo hướng đi lên.

The faster the plane travels,

Máy bay di chuyển càng nhanh,

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

thì áp suất khác biệt càng lớn, và lực nâng sẽ càng tăng lên.

Once it overcomes the downward force of gravity,

Một khi lực nâng lớn hơn lực hút trái đất,

the plane takes off.

máy bay sẽ bay lên khỏi mặt đất.

Air flows smoothly around curved wings.

Không khí di chuyển mượt xung quanh cánh bay có độ cong.

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

Nhưng hình dạng cong của cánh bay thì không tạo ra sức nâng máy bay lên.

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

Thực tế, một cánh bay phẳng theo hướng nghiêng lên cũng có thể tạo ra sức nâng-

as long as the air bends around it,

ngay khi không khí bao bọc xung quanh nó,

contributing to and reinforcing the pressure difference.

tham gia và thúc đẩy tạo ra sự khác biệt về áp suất.

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

Trong khi đó, cánh bay nếu quá cong hoặc quá dốc

can be disastrous:

có thể gây ra tai họa:

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

luồng khí phía trên có thể bị tách ra khỏi cánh và trở nên hỗn loạn.

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

Điều này có khả năng đã xảy ra với thiết kế cánh bay của Einstein,

nicknamed “the cat’s back.”

với cái tên “cái lưng của con mèo.”

By increasing the wing’s curvature,

Bằng cách tăng thêm độ cong của cánh bay,

Einstein thought it would generate more lift.

Einstein cho rằng việc đó có thể giúp nâng tốt hơn.

But one test pilot reported that the plane wobbled

Tuy nhiên một thử nghiệm cỡ nhỏ cho thấy rằng máy bay bị chao đảo

like “a pregnant duck” in flight.

như là “một con vịt có bầu” đang bay.

Our explanation is still a simplified description

Giải thích của chúng tôi hiện nay vẫn là một mô tả đơn giản

of this nuanced, complex process.

về quá trình phức tạp và nhiều sắc thái này.

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

Các tác nhân khác, như là không khí lưu thông hàng mét bên ngoài mặt cánh—

being swept up, then down—

được quét lên, rồi hạ xuống—

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

cũng như các luồng xoáy không khí được tạo ra tại mũi nhọn của cánh,

all influence lift.

tất cả đều ảnh hưởng đến sức nâng.

Và trong khi các chuyên gia đều đồng ý về sự khác biệt của áp suất tạo ra sức nâng,

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

their explanations for how can vary.

thì sự giải thích của họ về vấn đề này lại khác nhau.

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

Một vài người nhấn mạnh về cách thức mà không khí hoạt động tại bề mặt cánh,

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

những người khác thì cho là lực đẩy

đã được tạo ra khi không khí bị đè xuống dưới.

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

Tuy nhiên, không có sự tranh cãi nào khi giải thích này được đưa vào thuật toán.

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

Các kĩ sư đã sử dụng một tập hợp công thức gọi là các phương trình Navier-Stokes

to precisely model air’s flow around a wing

để tính thử một cách chính xác cho luồng khí xung quanh cánh bay

and detail how lift is generated.

cũng như chi tiết sức nâng được tạo ra như thế nào.

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

Hơn 1 thế kỉ sau bước đột phá của Einstein về hàng không,

lift retains its reputation as a confounding concept.

sức nâng đã duy trì sự tiếng tăm của nó như là một khái niêm gây nhiễu.

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

Tuy nhiên khi cảm giác rằng tất cả mọi thứ dần như sụp đổ, thì hãy nhớ rằng:

it’s just the physics of fluid in motion.

sức nâng cũng chỉ là hiện tượng vật lý của chuyển dộng dòng chảy.

This video was made possible with support from Marriott Hotels.

Đoạn phim này được thực hiện bởi sự hỗ trợ từ chuỗi khách sạn Marriott.

With over 590 hotels and resorts across the globe,

Với hơn 590 khách sạn và khu nghỉ dưỡng trên toàn cầu,

Marriott Hotels celebrates the curiosity that propels us to travel.

khách sạn Marriott đề cao sự tò mò, động lực khiến chúng ta đi du lịch.

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

Hãy cùng khám phá các cách phối hợp thú vị của TED-Ed và Marriott,

and book your next journey at Marriott Hotels.

và đặt ngay chuyến đi kế tiếp của bạn tại khách sạn Marriott.