با نحوه کار هواپیماها آشنا شوید

امتیاز دهید:
9 کاربر امتیاز داده اند | امتیاز: 3.6 از 5 با نحوه کار هواپیماها آشنا شوید

بدون شک پرواز از یک گوشه دنیا به گوشه دیگر تنها در عرض چند ساعت یک امتیاز بزرگ است. اما تنها یک قرن از این اتفاق بزرگ می گذرد. اتفاقی که در آن برادران رایت؛ نخستین پیشگامان پرواز؛ دست به کاری زدند که امروزه نزدیک به 10 هزار هواپیما تنها در آمریکا در یک روز بال به آسمان می گشایند. شکی نیست که هواپیما یکی از بزرگ ترین دستاوردهای بشری است. قاصدک 24 شما را به نگاهی از نزدیک به این دستاورد بزرگ بشری دعوت می کند.

هواپیما چگونه پرواز می کند؟


شاید اولین چیزی که با دیدن نشستن یا برخاستن یک هواپیمای جت برجسته می شود، صدای موتورهای آن است. موتورهای جت که لوله های آهنی بلندی هستند، مقدار زیادی هوا و سوخت می سوزانند. از همین رو پر صدا تر و قدرتمند تر از موتورهای ملخی سنتی هستند. اگر فکر می کنید که موتورها عنصر اصلی برای به پرواز درآوردن یک هواپیما هستند، سخت در اشتباه هستید. در واقع بسیاری از چیزها مانند گلایدرها یا حتی هواپیماهای کاغذی بدون موتور به راحتی پرواز می کنند.

با نحوه کار هواپیماها آشنا شوید

اگر می خواهید بیشتر در مورد چگونگی کار هواپیماها بدانید، ابتدا باید به تفاوت میان موتور و بال و کار هر کدام از آنها پی ببرید. در حقیقت موتورهای هواپیما برای به جلو راندن آن در سرعت بالا طراحی شده اند. موتور جریان هوا را به سرعت به سمت بال ها جریان می دهد. در نتیجه هوا به سمت زمین جریان پیدا کرده و یک نیروی فوقانی را به وجود می آورد. این نیرو بر وزن هواپیما غلبه کرده و آن را در آسمان نگه می دارد. بنابراین موتورها هواپیما را به سمت جلو و بال ها آن را به سمت بالا می رانند.
اما بال ها چگونه هواپیما را به بالا می رانند؟ پاسخ ساده است. بال ها از طریق تغییر مسیر و فشار هوایی که موتورهای هواپیما آن ها را به آسمان وارد می کنند، هواپیما را به بالا می رانند.

اختلاف فشار


همانطور که گفتیم بال ها عامل حرکت هواپیما به سمت بالا می شوند. این اتفاق چگونه رخ می دهد؟ بیشتر هواپیماها یک سطح فوقانی منحنی و یک سطح زیرین هموارتر دارند. این حالت باعث به وجود آمدن شکلی چند مقطعی به نام مقطع آیرودینامیکی (airfoil) می شود. هوایی که به سمت بال هواپیما پرتاب می شود لزوما نباید با هوایی که به زیر آن می رود، در یک سطح باشد. ضمن اینکه نیازی نیست تا این هوا همزمان مسافت بیشتری را هم طی کند.

تصور کنید که دو مولکول هوا به جلوی بال هواپیما رسیده و از هم جدا می شوند. یکی از این مولکول ها به سمت بالا پرتاب شده و دیگری به آرامی در کف باقی می ماند. اختلاف فشار هواپیما نیز به همین صورت است. همین که بال هواپیما شروع به پرواز در آسمان می کند، هوا منحرف شده و فشار هوا نیز به بالا و پایین آن جریان پیدا می کند. درست مانند زمانی که به آرامی در یک استخر آب راه می روید و نیروی آبی را که به بدن شما وارد می شود، حس می کنید.

با نحوه کار هواپیماها آشنا شوید
در حقیقت بدن شما با وارد شدن فشار آب، جریان آب را منحرف می کند. این همان کاری است که بخش آیرودینامیکی بال هواپیما با شدت بیشتری آن را انجام می دهد. همینکه هواپیما به جلو پرواز می کند، بخش منحنی فوقانی بال، فشار هوا را مستقیما به بالای آن هدایت کرده و باعث حرکت آن به سمت بالا می شود.

زاویه انحراف هوا به سمت پایین


اگر نزدیک یک هلیکوپتر ایستاده باشید، خواهید دید که چگونه در هوا می ماند. هلیکوپتر زاویه انحراف هوایی به سمت پایین ایجاد می کند که وزن آن را متعادل می کند. گردنده های هلیکوپتر شباهت بسیاری به ایرفویل های هواپیما دارند؛ با این تفاوت که به جای راندن هواپیما به سمت جلو، هلیکوپتر را در یک مسیر دایره ای می چرخانند. بنابراین هواپیماها هم زاویه انحرافی مانند هلیکوپترها به وجود می آورند؛ اگرچه ما متوجه آن نمی شویم.

هواپیما تا چه میزان بالا می رود؟


به طور کلی هوایی که به سمت بالا و پایین بال جریان پیدا می کند؛ از انحنای سطح بال تبعیت می کند. درست مانند اینکه شما بخواهید طرح آن را با قلم ردگیری کنید. اما به موازات افزایش زاویه برخورد، جریان آرام هوا در پشت بال ها شروع به شکستن کرده و این کار عمل بالا بردن را کند می کند. اما در یک زاویه مشخص مانند 15 درجه هوا دیگر به نرمی دور بال ها جریان نمی یابد. از این رو ما شاهد افزایش بیشتر در کشش و کاهش بیشتر در بالا رفتن خواهیم بود. در اصطلاح گفته می شود که هواپیما "متوقف شده است".

جریان حلقوی هوا در بال ها


هواپیما به یک شیوه کاملا تمیز هوای عقب خود را به سمت پایین نمی راند. در واقع هر بال از طریق ایجاد یک جریان حلقوی و چرخشی شبیه یک گردباد کوچک هوا را بلافاصله به عقب هدایت می کند. این دقیقا شبیه وقتی است که شما در یک ایستگاه راه آهن ایستاده باشید و یک قطار با سرعت بسیار بالا بدون توقف از کنار شما عبور کند. در این لحظه شما احساس مکیده شدن ناشی از حرکت جاروبرقی را پیدا می کنید.

با نحوه کار هواپیماها آشنا شوید

هواپیماها چگونه هدایت می شوند؟


راندن یا هدایت کردن یک وسیله اعم از یک دوچرخه، ماشین یا حتی یک جمبو جت به معنای آن است که شما باید آن را به سمت مسیری که در آن سفر میکنید، تغییر جهت دهید. در اصطلاح علمی تغییر مسیر سفر یعنی تغییر در شتاب وسیله و این برابر با تغییر سرعت در یک جهت معین است. اما هواپیما چگونه تغییر جهت می دهد یا در اصطلاح رانده می شود؟

وقتی که در هواپیما هستید، به دلیل تماس نداشتن با زمین هیچ نیروی مایل به مرکزی برای راندن حول محور یک دایره وجود ندارد. درست مانند یک دوچرخه سوار که به یک پیچ تکیه می کند، هواپیما نیز به یک منحنی یا پیچ تکیه می کند. راندن مستلزم روی هم انباشتن است. به این صورت که هواپیما به یک سمت خم شده و یک بال پایین تر از بال دیگر قرار می گیرد. بالا رفتن کلی هواپیما هم در یک زاویه اتفاق می افتد و اگرچه بیشتر این حرکت به سمت بالا رخ می دهد، برخی از حرکت ها نیز به سمت طرفین است. این حرکت به سمت طرفین نیروی مایل به مرکزی را به وجود آورده که باعث هواپیما حول یک محور می شود.

از آنجایی که حرکت رو به بالا در مقایسه با حرکت به سمت طرفین کمتر است، امکان کمتری نیز برای متعادل کردن وزن هواپیما وجود دارد. از همین روست که چرخاندن هواپیما در یک دایره باعث از دست دادن ارتفاع می شود؛ مگر اینکه خلبان آن را به شکل دیگری جبران کند. برای نمونه می توان به استفاده از سطوح کنترل پرواز در عقب هواپیما برای افزایش زاویه برخورد و نیز افزایش تعداد حرکت های بالا رفتن هواپیما اشاره کرد.

هدایت هواپیما از چه طریقی صورت می گیرد؟


در هواپیما در قسمت کابین خلبان یا کاکپیت یک فرمان کنترل وجود دارد. اما این تنها نقطه اشتراک یک هواپیما با ماشین است. چگونه می شود وسیله ای را هدایت کرد که در هوا و با سرعت بالا حرکت می کند؟ پاسخ ساده است. با جریان یافتن هوا به شیوه ای متفاوت از آنچه در بال های هواپیما در هر طرف اتفاق افتاده است. هواپیماها به سمت بالا و پایین و نیز طرفین حرکت می کنند. در نهایت نیز از طریق یک مجموعه پیچیده از حرکات به نام سطوح کنترل بر روی لبه های جلو و عقب بال ها و دم هواپیما توقف می کنند. این بخش ها عبارتند از قسمت متحرک بال هواپیما، بالابر، سکان، اسپویلر و ترمزهای هوا نام دارند.

یک راه ساده برای فهم چگونگی عملکرد کنترل این است که یک هواپیمای کاغذی برای خود بسازید. نخست یک هواپیمای کاغذی اولیه و ابتدایی ساخته و اطمینان حاصل کنید که در یک خط مستقیم پرواز می کند. سپس قسمت انتهایی بال ها را بریده تا بخش قسمت متحرک بال ایجاد شود. این بخش ها را به سمت بالا و پایین کج کنید تا ببینید که در حالت ها و موقعیت های مختلف چه تأثیری دارند. حالا هواپیمای جدیدی درست کنید که یک بال آن بزرگ تر یا سنگین تر از بال دیگر باشد. می توانید برای سنگین کردن از گیره کاغذ استفاده کنید. راه هدایت کردن و راندن یک هواپیمای کاغذی این است که کاری کنید که یک بال بیشتر از بال دیگر بلند شود. شما می توانید این کار را به شیوه های مختلفی به انجام برسانید.


سایر بخش های هواپیما


مخازن سوخت: بیشتر هواپیماها برای روشن شدن نیاز به سوخت دارند. برای نمونه ایرباس اِی 380 نیاز به بیش از 310 هزار لیتر دارد که تقریبا 25 برابر یک ماشین معمولی است. مخازن سوخت با ایمنی تمام درون بال های عظیم هواپیما جاسازی شده اند.

دنده هواپیما: هواپیماها روی چرخ ها و تایرهای محکم و بزرگی نشست و برخاست می کنند که از طریق لوله های هیدرولیکی به سمت بدنه زیرین هواپیما کشیده می شوند تا باعث کاهش مقاومت هوا در زمان پرواز در آسمان شوند.

با نحوه کار هواپیماها آشنا شوید

رادیو و رادار: برادران رایت مجبور بودند تا نخستین هواپیمای خود (جوجه عقاب) را تماما از طریق چشم به پرواز درآورند. در حقیقت این موضوع برای آنها اهمیتی نداشت چرا که هواپیمای آنها نزدیک به زمین پرواز کرده و تنها 12 ثانیه در آسمان ماند. ضمن اینکه هواپیمای دیگری در آسمان نبود تا دلیلی برای نگرانی وجود داشته باشد. اما این روزها آسمان پر از هواپیماهای مختلف است که در روز، شب و انواع شرایط جوی پرواز می کنندو از همین رو رادیو، رادار و سیستم های ماهواره ای برای مسیریابی ضروری به نظر می رسند.

کابین های فشار: با بالاتر رفتن از سطح زمین فشار هوا افت می کند. به همین دلیل است که کوهنوردان در ارتفاعات بسیار زیاد نیاز به استفاده از کپسول های اکسیژن دارند. برای نمونه قله کوه اورست 9 کیلومتر بالاتر از سطح دریا قرار دارد. هواپیماهای جت به طور معمول در ارتفاعات بیشتری از قله کوه قرار داشته و حتی هواپیماهای نظامی در ارتفاعات سه برابر نیز پرواز کرده اند. به همین دلیل است که هواپیماهای مسافری کابین های فشار دارند. کابین هایی که در آنها هوای گرم با قدرت زیاد وارد می شود. از همین رو افراد می توانند به راحتی نفس بکشند. اگرچه خلبانان هواپیماهای نظامی از طریق پوشیدن ماسک های اکسیژن و لباس های مخصوص فشار این مشکل را حل می کنند.