Sólin Sólin Rís 10:26 • sest 16:02 í Reykjavík
Tunglið Tunglið Rís 01:04 • Sest 15:19 í Reykjavík
Flóð Flóð Árdegis: 01:05 • Síðdegis: 13:31 í Reykjavík
Fjaran Fjara Árdegis: 07:12 • Síðdegis: 20:04 í Reykjavík
Sólin Sólin Rís 10:26 • sest 16:02 í Reykjavík
Tunglið Tunglið Rís 01:04 • Sest 15:19 í Reykjavík
Flóð Flóð Árdegis: 01:05 • Síðdegis: 13:31 í Reykjavík
Fjaran Fjara Árdegis: 07:12 • Síðdegis: 20:04 í Reykjavík
LeiðbeiningarTil baka

Sendu inn spurningu

Hér getur þú sent okkur nýjar spurningar um vísindaleg efni.

Hafðu spurninguna stutta og hnitmiðaða og sendu aðeins eina í einu. Einlægar og vandaðar spurningar um mikilvæg efni eru líklegastar til að kalla fram vönduð og greið svör. Ekki er víst að tími vinnist til að svara öllum spurningum.

Persónulegar upplýsingar um spyrjendur eru eingöngu notaðar í starfsemi vefsins, til dæmis til að svör verði við hæfi spyrjenda. Spurningum er ekki sinnt ef spyrjandi villir á sér heimildir eða segir ekki nægileg deili á sér.

Spurningum sem eru ekki á verksviði vefsins er eytt.

Að öðru leyti er hægt að spyrja Vísindavefinn um allt milli himins og jarðar!

=
Forsíða Náttúruvísindi og verkfræði Eðlisfræði: fræðileg Er líklegt að hægt verði að smíða flugbíla í framtíðinni?

Flokkun:

17.8.2000
Náttúruvísindi og verkfræði Eðlisfræði: fræðileg

Er líklegt að hægt verði að smíða flugbíla í framtíðinni?

Þorsteinn Vilhjálmsson

Með orðinu flugbíll er væntanlega átt við farartæki sem getur flogið af eigin rammleik, fer með svipuðum hraða og bíll á jörðu niðri og er svipað bíl í lögun. Ef þess konar farartæki væri til gæti það til að mynda tekið sig á loft á eðlilegan hátt úr akstri á venjulegum vegi. Við teljum ekki líklegt að slík farartæki verði almenningseign í framtíðinni vegna tæknilegra og eðlisfræðilegra hindrana.
Mannkynið hefur sem kunnugt er búið sér til nokkrar tegundir farartækja sem geta flogið milli staða með fólk og farangur, til dæmis loftbelgi eða loftför, venjulegar flugvélar, þotur og þyrlur.



Ætli þetta sé framtíðin?

Elst af þessum farartækjum er loftbelgurinn eða loftfarið. Fyrstu loftbelgirnir voru einfaldir og frumstæðir og byggðust á því að safna heitu lofti í belginn. Slíkt loft er léttara í sér en kalt loft við sama þrýsting og þess vegna kom fram uppdrifskraftur sem gat nægt til að lyfta belgnum á loft ásamt byrðinni sem á hann var lögð. Heita loftið var búið til með því að hafa logandi eld undir opi loftbelgsins sem sneri niður að körfunni. Ef eldurinn slokknaði kólnaði loftið í loftbelgnum hægt og hægt og hann hefur þá sigið til jarðar. Síðar komust menn upp á lag með að setja í belginn sérstakar gastegundir sem eru léttari í sér (hafa minni eðlismassa) en andrúmsloftið. Hægt var að stýra lóðréttri hreyfingu loftbelgja af þessari gerð annars vegar með því að henda þar til gerðum sandpokum útbyrðis til að létta byrðina (hækkun) og hins vegar með því að hleypa gasi úr belgnum (lækkun). Lárétt hreyfing belgjanna var hins vegar algerlega háð veðri og vindum.

Á fyrri hluta 20. aldar komust menn upp á lag með að stýra láréttu hreyfingunni með vélum, samanber hið fræga loftfar Zeppelin greifa sem kom til Íslands um 1930. Gallinn við þessi loftför var þó ekki síst sá að notuð voru í þau eldfim gös og það leiddi til of mikillar hættu. Hins vegar hefur ef til vill ekki verið látið reyna á það til hlítar hvort loftför af þessu tagi væru hagkvæm farartæki ef í þau væru notuð létt gös sem brenna ekki, en auðvelt er að framleiða slík gös nú á dögum.

Allir þekkja venjulegar flugvélar og raunar skiptir ekki máli hér hvort um þotu er að ræða því að meginlögmálin um flug þeirra eru hin sömu og fyrir flugvélar með spöðum. Nánari grein er gerð fyrir nokkrum undirstöðuatriðum flugs af þessu tagi í svari Tryggva Þorgeirssonar við spurningunni Hvernig getur sviffluga haldist á lofti og flogið? Þar kemur fram að flugvélar þurfa annars vegar að komast á talsverðan láréttan hraða miðað við loftið til þess að lyftast frá jörð og hins vegar að þær þurfa því meiri vængflöt sem hraðinn á að vera minni.

Þarna er einmitt tæpt á tveimur mikilvægum atriðum sem skilja milli flugvéla og bíla. Annars vegar þurfa flugvélar yfirleitt meiri hraða á jörðinni til þess að hefja sig á loft en bílar ná oftast nær, og hins vegar eru flugvélar allt öðruvísi í laginu en bílar, fyrst og fremst vegna vængjanna. Ef við reynum að minnka hraðann til móts við bíla, sem er vissulega mögulegt, þá þurfum við stærri vængi, og öfugt; ef við minnkum vængina til að flugvélin líkist bílum meira í lögun, þá þurfum við að auka flugtakshraðann.

Ekki er sýnilegt að þessi vandi verði leystur á næstunni enda er að ýmsu leyti verið að kljást við grundvallarlögmál náttúrunnar.

Enn bætist það við að flugbíllinn þyrfti að vera með drif á hjólunum til að unnt væri að nota hann eins og við notum bíla, því að ekki viljum við hafa flugvélarspaða í gangi á götunum kringum okkur! Sjálfsagt er hægt að koma þessu í kring án þess að setja í tækið sérstaka vél til þess, en þó veldur það meiri massa. Massi eða þyngd flugvéla skiptir hins vegar miklu máli og svo mikið er víst að flugbíll verður örugglega ekki sparneytið farartæki!

Ef við snúum okkur nú að þyrlunum þá er að sjálfsögðu vel hægt að láta þær aka eftir flugbraut eða vegi ef menn kæra sig um það. En hreyfing þyrlu á flugi er afar flókin og viðkvæm fyrir ytri truflunum og það gildir líka um flugtakið. Þyrla getur því af öryggisástæðum ekki tekið sig á loft úr hvaða hreyfingu sem er miðað við jörðina, heldur fer best á því að hún sé kyrrstæð ef hún er að taka sig á loft í logni en hagi sér ef til vill að einhverju leyti eftir vindinum ef svo ber undir. Hvað sem öðru líður mundi fáum detta í hug að kalla þyrluna flugbíl. Og hér gildir ekki síður en áður það sem áður var sagt um massa og sparneytni.

Niðurstaða okkar er því sú að við höfum ekki trú á því að hentugir og hagkvæmir "flugbílar" sjái dagsins ljós í náinni framtíð.

Mynd: Flying car, forsíðan á Popular Mechanics, febrúar 1951.

Hér má finna tengla í áhugaverð vefsetur sem fjalla um flugbíla:

Höfundur

Þorsteinn Vilhjálmsson

Þorsteinn Vilhjálmsson

prófessor emeritus, ritstjóri Vísindavefsins 2000-2010 og ritstjóri Evrópuvefsins 2011

Útgáfudagur

17.8.2000

Spyrjandi

Viktor Aron Bragason, 10 ára

Efnisorð

Tilvísun

Þorsteinn Vilhjálmsson. „Er líklegt að hægt verði að smíða flugbíla í framtíðinni?“ Vísindavefurinn, 17. ágúst 2000, sótt 24. nóvember 2024, https://visindavefur.is/svar.php?id=810.

Þorsteinn Vilhjálmsson. (2000, 17. ágúst). Er líklegt að hægt verði að smíða flugbíla í framtíðinni? Vísindavefurinn. https://visindavefur.is/svar.php?id=810

Þorsteinn Vilhjálmsson. „Er líklegt að hægt verði að smíða flugbíla í framtíðinni?“ Vísindavefurinn. 17. ágú. 2000. Vefsíða. 24. nóv. 2024. <https://visindavefur.is/svar.php?id=810>.

Chicago | APA | MLA

Þessi síða notar vafrakökur Nánari upplýsingar

Ég samþykki

Senda grein til vinar

=

Er líklegt að hægt verði að smíða flugbíla í framtíðinni?
Með orðinu flugbíll er væntanlega átt við farartæki sem getur flogið af eigin rammleik, fer með svipuðum hraða og bíll á jörðu niðri og er svipað bíl í lögun. Ef þess konar farartæki væri til gæti það til að mynda tekið sig á loft á eðlilegan hátt úr akstri á venjulegum vegi. Við teljum ekki líklegt að slík farartæki verði almenningseign í framtíðinni vegna tæknilegra og eðlisfræðilegra hindrana.

Mannkynið hefur sem kunnugt er búið sér til nokkrar tegundir farartækja sem geta flogið milli staða með fólk og farangur, til dæmis loftbelgi eða loftför, venjulegar flugvélar, þotur og þyrlur.



Ætli þetta sé framtíðin?

Elst af þessum farartækjum er loftbelgurinn eða loftfarið. Fyrstu loftbelgirnir voru einfaldir og frumstæðir og byggðust á því að safna heitu lofti í belginn. Slíkt loft er léttara í sér en kalt loft við sama þrýsting og þess vegna kom fram uppdrifskraftur sem gat nægt til að lyfta belgnum á loft ásamt byrðinni sem á hann var lögð. Heita loftið var búið til með því að hafa logandi eld undir opi loftbelgsins sem sneri niður að körfunni. Ef eldurinn slokknaði kólnaði loftið í loftbelgnum hægt og hægt og hann hefur þá sigið til jarðar. Síðar komust menn upp á lag með að setja í belginn sérstakar gastegundir sem eru léttari í sér (hafa minni eðlismassa) en andrúmsloftið. Hægt var að stýra lóðréttri hreyfingu loftbelgja af þessari gerð annars vegar með því að henda þar til gerðum sandpokum útbyrðis til að létta byrðina (hækkun) og hins vegar með því að hleypa gasi úr belgnum (lækkun). Lárétt hreyfing belgjanna var hins vegar algerlega háð veðri og vindum.

Á fyrri hluta 20. aldar komust menn upp á lag með að stýra láréttu hreyfingunni með vélum, samanber hið fræga loftfar Zeppelin greifa sem kom til Íslands um 1930. Gallinn við þessi loftför var þó ekki síst sá að notuð voru í þau eldfim gös og það leiddi til of mikillar hættu. Hins vegar hefur ef til vill ekki verið látið reyna á það til hlítar hvort loftför af þessu tagi væru hagkvæm farartæki ef í þau væru notuð létt gös sem brenna ekki, en auðvelt er að framleiða slík gös nú á dögum.

Allir þekkja venjulegar flugvélar og raunar skiptir ekki máli hér hvort um þotu er að ræða því að meginlögmálin um flug þeirra eru hin sömu og fyrir flugvélar með spöðum. Nánari grein er gerð fyrir nokkrum undirstöðuatriðum flugs af þessu tagi í svari Tryggva Þorgeirssonar við spurningunni Hvernig getur sviffluga haldist á lofti og flogið? Þar kemur fram að flugvélar þurfa annars vegar að komast á talsverðan láréttan hraða miðað við loftið til þess að lyftast frá jörð og hins vegar að þær þurfa því meiri vængflöt sem hraðinn á að vera minni.

Þarna er einmitt tæpt á tveimur mikilvægum atriðum sem skilja milli flugvéla og bíla. Annars vegar þurfa flugvélar yfirleitt meiri hraða á jörðinni til þess að hefja sig á loft en bílar ná oftast nær, og hins vegar eru flugvélar allt öðruvísi í laginu en bílar, fyrst og fremst vegna vængjanna. Ef við reynum að minnka hraðann til móts við bíla, sem er vissulega mögulegt, þá þurfum við stærri vængi, og öfugt; ef við minnkum vængina til að flugvélin líkist bílum meira í lögun, þá þurfum við að auka flugtakshraðann.

Ekki er sýnilegt að þessi vandi verði leystur á næstunni enda er að ýmsu leyti verið að kljást við grundvallarlögmál náttúrunnar.

Enn bætist það við að flugbíllinn þyrfti að vera með drif á hjólunum til að unnt væri að nota hann eins og við notum bíla, því að ekki viljum við hafa flugvélarspaða í gangi á götunum kringum okkur! Sjálfsagt er hægt að koma þessu í kring án þess að setja í tækið sérstaka vél til þess, en þó veldur það meiri massa. Massi eða þyngd flugvéla skiptir hins vegar miklu máli og svo mikið er víst að flugbíll verður örugglega ekki sparneytið farartæki!

Ef við snúum okkur nú að þyrlunum þá er að sjálfsögðu vel hægt að láta þær aka eftir flugbraut eða vegi ef menn kæra sig um það. En hreyfing þyrlu á flugi er afar flókin og viðkvæm fyrir ytri truflunum og það gildir líka um flugtakið. Þyrla getur því af öryggisástæðum ekki tekið sig á loft úr hvaða hreyfingu sem er miðað við jörðina, heldur fer best á því að hún sé kyrrstæð ef hún er að taka sig á loft í logni en hagi sér ef til vill að einhverju leyti eftir vindinum ef svo ber undir. Hvað sem öðru líður mundi fáum detta í hug að kalla þyrluna flugbíl. Og hér gildir ekki síður en áður það sem áður var sagt um massa og sparneytni.

Niðurstaða okkar er því sú að við höfum ekki trú á því að hentugir og hagkvæmir "flugbílar" sjái dagsins ljós í náinni framtíð.

Mynd: Flying car, forsíðan á Popular Mechanics, febrúar 1951.

Hér má finna tengla í áhugaverð vefsetur sem fjalla um flugbíla:

...