آیرودینامیک به زبان ساده

[Nihal]

اجزای تشکیل دهنده هواپیما:

1-fuselage

2-empennage

3-wing

4-landing gear

5- power plant


fuselage:

به بدنه ی اصلی هواپیما گفته میشود که محل قرار گیری cabin مسافر

و cockpit پرواز است.

empennage:

در قسمت دم هواپیما اجزای مختلفی قرار دارد که اصلی ترین این قسمت

ها ستکان عمودی و ستکان افقی هستند. قسمت عقب ستکان عمودی

متحرک بوده و در چرخش دماغه هواپیما به چپ و راست کاربرد دارد.ستکان

های افقی که به دو دسته ی ستکان افقی تمام متحرک و نیمه متحرک

تقسیم میشوند که کار آنها بالا و پایین کردنم دماغه هواپیما است.در انتهای

ستکان افقی متحرک و عمودی متحرک صفحات کوچکی قرار گرفته اند که به

آنها برگه های تنظیم یاtrim tab میگوییم.

کار این برگه ها تصحیح نمودن جزئی مسیر وارتفاع به کار میرود وفشار کاری

خلبان را کاهش میدهد.

wing:

به بال هواپیما میگوییم و وظیفه ی آن تولید نیروی بالا برنده است.به هواپیما

های تک بال mono plane و به هواپیماهای دوبال BI plane میگوییم.


landing gear:

وزن هواپیما را بر روی زمین تحمل کرده وتعداد آنها بستگی به نوع هواپیما دارد

معمولا هواپیماهای سبک تعداد ارابه های فرودشان سه عدد بوده و در هواپیما

های سنگین تعداد بیشتر است.

چرخهای فرود به دو دسته تقسیم میشوند:

1-چرخ دماغه 2-چرخ دم

چرخ دم بیشتر در هواپیماهای قدیمی کاربرد داشته و باعث میشود تا ملخ

هواپیما با زمین برخورد نکند و هواپیما میتواند در باند های خاکی و غیر آماده

فرود آید.یکی از معایب این چرخ ها این است که خلبان هنگام taxi کردن باید

از پهلو ها باند را نگاه کندو از جلو دید ندارد.

چرخ ها خود به دو دسته ی ثابت و جمع شونده تقسیم میشوند. چرخهای

ثابت در هواپیماهای سبک که دارای سرعت و ارتفاع پروازی کم هستند کاربرد

دارد. چرخ های جمع شونده در هواپیماهای سنگین که سرعت و ارتفاع پروازی

آنها بالاست کاربرد دارند.

shock struts:

ضربه های ناشی از فرود را تحمل میکند و هم چنین چرخ هارا به بدنه وصل می

نماید.بر دو نوع هستند: 1- فنری 2- روغنی

power plant:

واحد تولید نیرو که شامل موتور و اجزای آن مانند ملخ و درپوش محافظ موتور می

باشدنیروی الکتریکی هواپیما و یک سری از آلات دقیق را نیز تامین مینماید.

اگر هواپیما تک موتوره باشد single engineبین موتور و بدنه ی هواپیما قسمتی

وجود داردبه نامfire wall که وظیفه ی این قسمت عایق نمودن بدنه در برابر حرارت

موتور است.

[Nihal]

نیروهای وارد بر هواپیما:

1-lift: به طرف بالا اعمال شده وبه خاطر تاثیر جریان هوا بر روی بال ها ایجاد میشود

این نیرو هواپیما را برروی هوا نگه میدارد.

2-weight: خلاف جهت نیروی lift اعمال شده و موجب پایین رفتن هواپیما میشود.

3-thrust: هواپیما را به سمت جلو میبرد و عامل ایجاد این نیرو موتور هواپیما است.

4-drag: خلاف جهت حرکت هواپیما است و روبه عقب اعمال میشود و عوامل مختلفی

از جمله اصطحکاک بدنه هواپیما با مولکولهای هوا کوجب شکل گیری این نیرو میشود.

قانون برنولی:

با افزایش سرعت یا velocity در یک سیال فشار داخلی interpressure کم میشود

برای مشاهده ی عمل کرد این پدیده میتوان از لوله ای استفاده نمود که قسمت

میانی آن باریک تر از دو سر آن باشد. این لوله مخصوص به نام لوله ventori نامیده

میشود. وقتی به اصل برنولی در حد گسترده تری نگاه میکنیم متوجه میشویم که

لازم نیست هوا از داخل لوله عبور نماید بلکه هر سطحی که باعث تغییر در جریان

هوا شود اثری مانند لوله ی ventori می گذارد.

در طراحی بال از اصل قانون برنولی استفاده میکنیم انحنای قسمت بالایی بیشتر از

انحنای پایینی بال بوده و در نتیجه هوا با سرعت بیشتری از روی سطح بال عبور می

نماید با افزایش فشار سرعت هوا بر روی سطح بال اختلاف فشار بین بالای بال و پایین

بال بیشتر شده و در نتیجه نیرویی رو به بالا به وجود می آید این اختلاف فشار اساسی

ترین عامل به وجود آورنده lift است.

airfoil:

به سطح مانند بال هواپیما گفته میشود که هنگام عبور جریان هوا از خود واکنش

نشان میدهد.

leading edge (لبه ی حمله):

اولین قسمت بال است که با جریان و مولکولهای هوا برخورد می کند.

trailing edge (لبه ی فرار):

محلی که مولکولهای هوا سطح بال را ترک نموده همچنین این قسمت محل

تلاقی و برخورد جریان هوایی است که از زیر و روی بال عبور نموده است.

chord line (وتر بال):

خط فرضی است که همیشه مستقیم بوده و لبه ی حمله را به لبه ی فرار متصل

میکند.

[Nihal]

camber (انحنا):

عبارت اند از قوسهای سطح بالاو پایین airfoil البته باید توجه داشت که قوس

سطح بالا از سطح پایین بیشتر است.

Relative wind (باد نسبی):

باد نسبی حرکت جریان های هوا نسبت به بال می باشد.

Angle of attack (زاویه حمله):

زاویه بین chord line وجهت relative wind است این زاویه در تولید نیروی lift

نقش اساسی ایفا می کند.

عوامل لازم در طراحی airfoil:

1-شکل ظاهری بال plan form

2-انحنا camber

3-نسبت منظری aspect ratio

4-مسافت بال wing area

Types of wing(انواع بال):

1-بال مستطیل شکل straight

2-بال بیضی شکل elliptical

3-بال مخروطی tapered

4-بال متمایل به عقب sweptback - delta

بال مستطیل شکل straight:

دارای خصوصیات مناسبی در سرعت های پایین است واز نظر اقتصادی ساخت

آن با صرفه می باشد ولی عیب آن به خاطر وزن زیاد وایجاد نیروی پسا زیاد است.

بال بیضی شکل elliptical:

وزن کمتر و نیروی پسا (drag) کمتری تولید میکند ولی این بالها در پروازهایی که

سرعت هواپیما پایین است قدرت کتری دارد هم چنین بالهای بیضی شکل هزینه ی

بیشتری صرف تولید آنها می شود.

بال مخروطی tapered:

وزن قابل قبول- پسای کم- پایین بودن هزینه ی ساخت - قابلیت های خوب پروازی

در سرعت های پایین از امتیازات این نوع بالهاست.

[Nihal]

بال متمایل به عقب sweptback ,delta:

در هواپیماهایی با قابلیت بالااستفاده میشود ودر سرعت های بالا کارایی بسیار

خوبی دارند ولی در سرعت های کم مناسب نیستند.

نسبت منظری aspect ratio:

عبارت اند از نسبت طول بال به عرض بال.

مساحت بال wing area:

عبارت اند از مساحت کلی سطوح بال . از آنجا که در بیشتر هواپیماها بال نمیتواند

مقدار زیادی نیروی برا تولید کند داشتن مساحت لازم مکاقی به منظور خنثی کردن

وزن هواپیما ضروری می باشد.

کنترل نیروی لیفت توسط خلبان:

تا کنون فقط از آن دسته از عوامل موثر بر نیروی لیفت بحث کردیم که به

وسیله ی طراحی هواپیما کنترل می شود.خلبان می تواند زاویه حمله و سرعت

هواپیما را تغییر دهد ویا با استفاده از flap ها شکل بال ها را تغییر دهد. البته باید

این نکته را به یاد داشت که اگر نیروی لیفت افزایش پیدا کند نیروی drag نیز افزایش

پیدا میکند.

تغییر زاویه حمله:

خلبان هواپیما میتواند زاویه حمله وتغییرات آن را مستقیما کنترل نماید ودر پروازها

با سرعت معمولی با افزایش زاویه حمله باعث افزایش نیروی لیفت می گردد.در حین

پرواز با جلو وعقب بردن فرمان هواپیما میتوان زاویه حمله را تغییر داد وبدین صورت

ضریب نیروی لیفت را بالا برد.

coeficient of lift:

به دلیل ارتباط میان ضریب نیروی لیفت وزاویه حمله از ضریب لیفت برای سنجش

لیفت استفاده می شود معمولا مقدار این ضریب را در آزمایشگاه های تونل باد

مشخص می کنند وبستگی به شکل airfoil وزاویه حمله دارد.هواپیما زاویه حمله

مشخصی دارد که بیشترین مقدار نیروی لیفت در آن زاویه تولید میشود.

[Nihal]

stall speed:

زمانی به وجود می آید که جریان هوا از سطح بالای بال جدا میشود این جدایی

باعث کاهش ناگهانی نیروی لیفت می شود صرف نظر از سرعت وضعیت پروازی

و وزن هواپیما stall همیشه در زاویه ی حمله ی مشخص اتفاق می افتد.

نکته: عاوه بر زاویه حمله بیش از حد تعیین شده عوامل دیگری نیز در stall هواپیما

نقش دارند که میتوان به وزن هواپیما وصاف بودن سطح بال اشاره نمود.

نکته:هواپیماهای مختلف علائم stall مختلفی دارند در اکثر هواپیما ها پیدایش stall

امری تدریجی است. اولین علائم توسط دستگاههای هشدار دهنده اعلام stall ویا با

لرزشهای مختصر در هواپیما مشخص میشود.

فلپ وانواع آن:

اگر از فلپ ها به طور صحیح استفاده گردد میزان نیروی لیفت که بال تولید میکند زیاد

شده و در نتیجه سرعت stall کاهش می یابد.

به کمک فلپ ها میتوان با سرعت کم پرواز نمود وکنترل کافی وقابل قبول بر بیروی لیفت

داشت.این نکته را به خاطر باید داشت که با جمع کردن فلپ ها سرعت stall دوباره افزایش

می یابد.

فلپ های متداول در هواپیما:

1- plain flap

2-split flap

3- slotted flap

4-fowler flap



ادامه دارد.....