مکانیک پرواز

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به ناوبری پرش به جستجو

مکانیک پرواز بخشی از دانش مکانیک است که به قانون‌های فیزیکی حاکم بر وسائل پرنده مانند هواپیما می‌پردازد.

مکانیک پرواز در هواپیما[ویرایش]

بر هواپیمائی که در حال پرواز یک‌نواخت و مستقیم است چهار نیرو وارد می‌شود:

  • نیروی پیش‌رانش یا به لاتین ( Throust) که هواپیما را به جلو می‌برد.
  • نیروی برآ (Lift) ناشی است از شکل بال هواپیما و سرعت هواپیما و همچنین زاویه قرار گیری بال هواپیما نسبت به جریان هوا و هواپیما را به بالا می‌برد.
  • نیروی پسا (Drag) یا نیروی مقاوم هوا که جهت آن رو به عقب هواپیما است و همواره در مقابل نیروی پیش رانش قرار دارد و مقدار آن بستگی به شکل بال هواپیما و سرعت هواپیما و همچنین زاویه قرار گیری بال هواپیما نسبت به جریان هوا دارد.
  • نیروی وزن (W) که هواپیما را به پائین می‌کشاند.و از طریق گرانش زمین میباشد.

نیروی پیش‌رانش در خلاف جهت نیروی پسا است و نیروی وزن هواپیما در خلاف جهت نیروی برا قرار دارد. اگر نیروی پیش‌رانش بزرگ‌تر از نیروی پسا یا مقاومت هوا نباشد هواپیما دچار واماندگی خواهد شد و همچنین برای پرواز باید نیروی برآ از نیروی وزن بیشتر باشد تا هواپیما بتواند از زمین بلند شده و پرواز کند. وزن هواپیما ثابت است (بدون در نظر گرفتن وزن سوخت) ولی در شرایط مختلف پرواز نیروهای دیگر (نیروی برا و نیروی پسا و نیروی پیش‌رانش) ممکن است تغییر نمایند. مثلاً در هنگام اوج گیری که زاویه هواپیما نسبت به افق بیشتر است نیروی پسا هم بیشتر خواهد بود. اگر توان موتور یا نیروی پیش‌رانش نتواند نیروی پسا ایجاد شده در اثر افزایش زاویه پرواز هواپیما را جبران کند، هواپیما دچار واماندگی خواهد شد. همچنین نیروی برا هم با افزایش سرعت هواپیما افزایش خواهد یافت و با ارتفاع گرفتن هواپیما در اثر رقیق شدن هوا (در صورت ثابت بودن سرعت هواپیما) کاهش می‌یابد.

Lift[ویرایش]

نیرویی که همواره به سمت بالا وارد میشود و باعث میشود که هواپیما و یا سایر وسایل پروازی به سمت بالا در خلاف نیروی وزن حرکت کنند

مقدار ان از طریق رابطه زیر بدست می اید:

d:چگالی یا غلظت هوا

v:سرعت

s:مساحت سطح بال

Cl:ضریب مقدار لیفت

بررسی سطوح پروازی از دیدگاه فیزیکی[ویرایش]

قسمت های مختلف یک ایرفویل . که در ان دو قسمت اصلی در ابتدا و انتهای بال قرار گرفته است.

Leading Edge:لبه جلویی بال

Trailing Edge:لبه پشتی بال

Chord/Chord Line:محور فرضی که از ابتدای بال تا انتهای ان کشیده شده است

Angle of Attack:زاویه بین باد و امتداد خط Chord Line

نمودار تغییرات لیفت بر حسب زاویه حمله[ویرایش]

نمودار فوق تغییرات زاویه حمله و مقدار لیفت را نشان میدهد
در تصویر نحوه کارکرد فلاپ را میتوان مشاهده کرد

همانطور که در نمودار تغغیرات لیفت بر حسب زاویه حمله نمایان است[ویرایش]

هر چه مقدار زاویه حمله افزایش یابد مقدار لیفت افزایش خواهد یافت

این مقدار تا نقطه ای به نام Clmax ادامه خواهد یافت

از این نقطه به بعد با افزایش زاویه حمله مقدار لیفت به سرعت کاهش پیدا خواهد کرد

طبق فرمول با کاهش ضریب لیفت مقدار لیفت نیز کاهش پیدا میکند.

راه های متعددی برای افزایش زاویه حمله موجود است

از جمله استفاده از فلاپ ها.

مقدار ضریب لیفت همیشه از رابطه زیر بدست می اید:

همواره نیروی وزن برابر است با جرم هواپیما در ثابت گرانش

نیروی تراست یا پیشرانه همواره از طریق موتور هواپیما تولید میشود

منابع[ویرایش]

  • US Depatrtment of Transportation, Federal Aviation Administration, Pilot's Handbook of Aeronautical
  • Knowledge, 2003
  • Private Pilot Manual
  • Seyed Hossein Hanifi Yazdi Principle of flight Pdf