Indhold
Et menneskeskabt fly flyver efter de samme fysiske principper som en fugl: det skal overvinde tyngdekræfter for at opnå løft og flyvning. En flyvinger arbejder for at generere elevatoren, og de udfører dette ved at krumme luftstrømmen omkring dem. Uden vinger er et fly en ren bil.
Flystyrker
Fly - og fugle - er i stand til at flyve, fordi de afbalancerer fire kræfter: løft, vægt, træk og tryk. Et fly tager ud i luften, når løfteren - kraften, der skubber opad på den nedre overflade af vingerne - overstiger flyets vægt på grund af tyngdekraften. Løft oprettes af luftstrømmen omkring flyet, især omkring vingerne. Træk er luftmotstandskraften mod flyets bevægelse. Denne kraft øges med øget flyhastighed, men falder, hvis flyet har en glat eller aerodynamisk form. Flyets motor og fremdrivningssystem, enten jet eller propell, genererer en drivkraft for at overvinde træk.
Newton og Bernoulli
To europæiske forskere forklarede principperne for flyflugt. Den engelske fysiker Isaac Newton (1642–1727) opregner tre bevægelseslove, der er gældende for alle bevægelige objekter. Den første er, at objekter forbliver i hvile eller i ensartet bevægelse, medmindre de er tvunget til at ændre sig med en ekstern kraft. Den anden hedder, at en kraft, der er rettet mod et objekt, får den til at accelerere i retning af denne styrke. Den tredje siger, at der for hver styrke findes en lige og modsatrettet styrke. Den schweiziske matematiker Daniel Bernoulli (1700–1782) var en pioner i udviklingen af en matematisk forklaring på væskedynamik, mekanikken i, hvordan væsker og gasser flyder. Hans vigtigste konstatering, kendt som Bernoulli-princippet, siger, at når luftstrømmen øges, falder trykket.
Angle of Attack
Flyvinger er designet til at vippe let fra den vandrette, også kendt som flyvevejen. Denne hældningsvinkel kaldes angrebsvinklen og er den vigtigste variabel ved generering af løft. Et fly begynder at bevæge sig, når piloten anvender tryk fra motoren for at få flyet til at køre fremad på jorden. Piloten roterer flyet opad ved at løfte næsen for at øge angrebsvinklen og opnå start. En for stor angrebsvinkel vil imidlertid stoppe flyvemaskinen.
Flow curvature
Løft genereres af luft, der krummer sig rundt om et flys vinger. Når luftstrømmen rammer en vinges forkant, opdeler den sig i to, nogle flyder langs den øverste overflade og nogle flyder langs overfladen nedenfor. Formen på en vinge er lidt asymmetrisk med et større overfladeareal på oversiden. Luftstrømmen klæber til den øverste overflade, når den bevæger sig mellem vingens for- og bagkanter, krummer og sænker trykket efter Bernoulli-princippet. Når flyet samler fart, øges liften i henhold til Newtons anden bevægelseslov. Dette øger igen luftkrumningen på den øverste overflade og presser mere luft ned fra vingernes bagkant. Når flyet bevæger sig gennem luften, afbøje vingerne på undersiden, der vender mod luftstrømmen i angrebsvinklen, også en vis luftstrøm nedad. Denne nedadgående luftstrøm genererer en lige og modsat reaktion i en opadgående strøm af højtryksluft (Newtons tredje lov), hvilket øger løftet og holder flyet luftbåret.