विमान उडते असे!

(लेखक एरोनॉटिकल इंजिनिअर आहेत.)
विमान कसे उडते? हा सर्वाच्या कुतूहलाचा विषय आहे. लहानांपासून ते मोठय़ांनादेखील हा प्रश्न पडतो. खरे पाहायला गेले तर याचे उत्तर आपल्या सर्वाजवळ आहे. ते कसे? चला पाहू मग.
विमानाकडे पाहिल्यावर साहजिकच आपल्याला त्याच्या आकारावरून अंदाज येतो की, पक्ष्यांप्रमाणे विमानाला पंख असल्याने ते विमान उडण्यासाठी मदत करीत असावेत. हे एकदम बरोबर आहे. विमानाचे पंख विमानाला उडण्यासाठी मदत करतात. आता हे नेमके होते कसे, हे समजून घेण्यासाठी काही उदाहरणं आणि प्रयोग पाहू या.
जर मोठा पुठ्ठा आडवा करून मोटरसायकलवर घेऊन जात असाल तर तो पुठ्ठा मागच्या बाजूला ढकलला जात असल्याचा भास होतो. आता त्या पुठ्ठय़ाऐवजी थर्माकोल शीट जर असेल तर ती उडून जाते की काय असे भासते, हो ना? गाडीवरून जाताना बऱ्याच वेळेला आपली टोपी उडून जाते. आपले केस असे मस्त भुर्र्र उडत असतात. अशी आणि अनेक उदाहरणं आहेत. यावरून लक्षात येते की, एखादी वस्तू हवेमध्ये जोराने हलल्यामुळे किंवा हवा जोराने वाहल्याने वस्तूच्या स्थितीत बदल होतो आणि यातच आपले उत्तर लपले आहे. हे आणखीन व्यवस्थितपणे समजून घेण्यासाठी आपण एक छोटा आणि साधा प्रयोग करू या.
एक कागद घ्या. त्याला पट्टीच्या आकारामध्ये कापा. या कागदाच्या एका टोकाला दोन बोटांच्या चिमटीत पकडा. आता त्याच बाजूला तोंडाजवळ आणून फुंका. काय झाले, पट्टी फडफडली. सुरुवातीला दुसरे टोक खाली झुकलेले होते, पण फुंकल्यामुळे तो फडफडला. हे करीत असताना कागदाच्या वरच्या बाजूने फुंकायचे आहे, तेव्हा कागद व्यवस्थित फडफडेल.
यामध्ये नेमके होते काय की कागदी पट्टीच्या वरच्या बाजूने जाणारी जी हवा आहे, ती खालच्या बाजूच्या हवेपेक्षा जोराने वाहत आहे. त्यामुळे या पट्टीच्या वरच्या बाजूला कमी दाब निर्माण होतो आणि आपल्याला तर माहिती आहे, की हवा जास्त दाबातून कमी दाबाकडे वाहते. या वाहण्यामुळे पट्टीवर खालून वर असा फोर्स दिला जातो. या फोर्सला इंजिनीअरिंग भाषेमध्ये लिफ्ट म्हणतात व कागद लिफ्ट होतो किंवा उडतो. हे झाले आपल्या प्रयोगामधल्या पट्टीबद्दल. आता आपण पाहू विमानामध्ये नेमके काय होते. त्याच्या अगोदर आपण आणखी एक प्रयोग पाहू तो फुग्याचा.
एक फुगा घ्या. त्याला फुगवा आणि तोंड न बांधता सोडून द्या. तुम्ही म्हणाल सोडायचाच होता तर फुगवलाच कशाला? तर फुगवलेल्या फुग्याला सोडल्यानंतर तो फुगा उडतो. हो ना? तर विमानाचे इंजिनदेखील असेच फुग्यासारखे काम करते. त्याच्या आतमध्ये अशीच जास्त दाबाची हवा असते. ती बाहेर पडल्यानंतर इंजिनाला पुढच्या दिशेने धक्का देते व विमान पुढे जाते. आता आपला फुगा तर साधी गोष्ट आहे, पण तो किती जलद आणि किती दूर उडाला, हे पाहणे विसरलात तर परत एकदा करा व पाहा- फुगा सोडल्यानंतर तो एकदम उडून दूर जातो ते फक्त त्यामधील मोजक्या हवेमुळे. पण विमानाच्या इंजिनमध्ये सतत ही क्रिया घडत असते. विचार करा की, इंजिन विमानाला किती जोरात पुढे ढकलत असेल. आपण ऐकलं असेल की, काही विमानं ध्वनीच्या वेगापेक्षा खूप वेगात जातात. जेव्हा विमान इतक्या वेगाने धावत असते, तेव्हा आजूबाजूच्या हवेला हे माहीत नसते की, विमान येत आहे. विमान त्या हवेला कापत पुढे जाते.
विमानाचे पंख या हवेला दोन भागांमध्ये विभागतात. एक पंखाच्या वरून आणि दुसरा पंखाच्या खालून. विमानाच्या पंखांना एक विशिष्ट आकार असतो. हवेच्या दिशेला तिरपा, थोडा वक्राकार, स्मुथ असा; ज्यावरून हवा सहज वाहू शकते. या आकारामुळे हवा पंखांच्या वरच्या बाजूला काही अडथळा नसल्याने सरळ व साहजिकच लवकर वाहते. पण पंखाच्या खालून वाहणाऱ्या हवेच्या मार्गामध्ये, पंखांच्या तिरपेपणामुळे अडथळा येतो व तिची गती कमी होते. वर सांगितलेल्या प्रयोगाप्रमाणे या हवेच्या वेगामुळे किंवा वेगातील फरकामुळे हवा खालून वर वाहण्याचा प्रयत्न करते आणि या प्रयत्नात ती पंखांवर वरच्या दिशेने बल देते. पंखाला वर ढकलते आणि यामुळेच पंख उचलले जातात आणि त्याचबरोबर विमान उडते. विमानाच्या आकारावरून पंखाचा आकार बदलतो व त्या त्या गरजेप्रमाणे जास्तीत जास्त लिफ्टसाठी वेगवेगळे आकाराचे पंख वापरले जातात, पण ते सर्व जवळजवळ सारखे दिसतात. अशा प्रकारे विमान आकाशात उडते.