بال هواپیما چگونه کار می‌کند؟

یکی از کاربردی‌ترین و حساس‌ترین قسمت‌های هواپیما، بال آن است و از آنجایی که تمام نیروی لازم برای بالا کشیدن هواپیما توسط آن ایجاد می شود طراحی و ساخت این قسمت، دقت و ظرافت بالایی را می‌طلبد. بنابراین پرسش مهمی مطرح می‌شود که بال هواپیما چگونه کار می‌کند؟ برای یافتن پاسخ و آشنایی با ساختار بال هواپیماها با قاصدک 24 همراه شوید.

انواع بال هواپیما

بال هواپیما موجب افزایش نیروی بالا برنده (Lift) و گردش هوا در اطراف هواپیما می‌شود و محاسبات گسترده‌ای را جهت طراحی سطح مقطع بال (air foil)، طول بال (wing span)، زاویه نصب بال (angle of incidence)، مکان نصب بال به بدنه (dihedral)، زاویه بین بال سمت چپ و بال سمت راست و…  می‌طلبد. زیرا تنها یک اشتباه محاسباتی کوچک در طراحی آن‌ها می‌تواند موجب انحراف هواپیما در حین پرواز و یا حتی سقوط آن شود.

این عضو مهم در هواپیماها به دو دسته ی کلی زیر تقسیم می‌شود:

1. هواپیماهای مجهز به بال متحرک: این نوع از بال هواپیما اغلب در بالگردها دیده می‌شود و نیروی برآر در آن‌ها از چرخش بال یا پروانه در هوا ایجاد می‌شود.
2. هواپیماهای مجهز به بال ثابت: این نوع بال‌ها، در بیشتر هواپیماها به ویژه هواپیماهای مسافربری دیده می‌شوند. بال‌های ثابت بر خلاف نوع متحرکشان، نیروی برآر را تنها با پیش رانش ایجاد می‌کنند و فاقد امکان چرخش در هوا می‌باشند.

جالب است بدانید در بعضی از هواپیماها به منظور جای گیری کمتر، از نوعی بال استفاده می‌شود که امکان باز و بسته شدن دارد اما از آنجایی که باز و بسته شدن آن‌ها در هواپیما ایجاد نیروی برآر نمی‌کند؛ این بال‌ها نیز جزء بال‌های ثابت به شمار می‌آیند. امروزه درصد بالایی از بال هواپیماها دارای سازه‌ی  داخلی کاملی هستند که پوششی ضخیم از آلومینیوم یا کامپوزیت آن‌ها را می‌پوشاند. این پوشش علاوه بر زیبایی و استقامت به تحمل نیروهای وارده به سازه‌ی داخلی نیز کمک به سزایی می‌کند. این نوع بال‌ها نیز اغلب در هواپیماهای مسافربری و باربری قابل مشاهده‌اند.

جالب است بدانید با اینکه بال در این نوع هواپیماها عضوی ثابت (غیر قابل حرکت) هستند اما امروزه اغلب به گونه ای طراحی می گردند که در ساختارشان قسمت‌های متحرکی نیز موجود باشد. این اجزای متحرک اغلب شامل دو سیستم “برآافزا” و”شهپر” اند که تحت کنترل خلبان قرار دارند. در ادامه به بررسی کلی این دو سیستم می‌پردازیم:

برآافزا در ساختار بال هواپیما

برآافزا یا همان  (Flap) قسمتی از بال است که توسط خلبان با استفاده از یک سوئیچ یا اهرم کنترل می‌شود. این قسمت که در هنگام نشستن یا برخاستن باز و بسته می‌شود؛ با افزایش نیروی بالابرنده (lift) به هواپیما امکان می‌دهد تا ساده تر به سمت بالا و پائین مانور داده و نرمتر پرواز کند. حرکت برآافزاها همزمان به سمت پائین و برگشت به حالت اولیه است به این معنا که حرکتی به سمت بالا که منجر به رد کردن بال‌های هواپیما بشود را ندارند. جالب است بدانید این بخش از بال با توجه به شرایط و نیاز، به میزان معینی باز و بسته  می‌شود و اگر این مقدار مناسب نباشد می تواند منجر به کاهش شدید سرعت هواپیما شود. از برآافزاها اغلب در زمان‌های فرود و صعود هواپیما که سرعت پرواز کاهش می‌یابد و در جهت جبران کمبود نیروی برآ استفاده می‌شود.

شهپر در بال هواپیما

شَهپَر یا همان (Aileron) قسمتی از نوک بال است که خلبان با استفاده از فرمان آن‌ها را حرکت می‌دهد. حرکت شهپرها منجر به حرکت هواپیماها به چپ یا به راست، در آسمان می‌شود. این حرکت در دو شهپر، در خلاف جهت هم رخ می‌دهد به اینگونه که اگر شهپر بال راست به سمت بالا حرکت کند؛ شهپر بال چپ به طور همزمان پائین می‌آید.

کاربرد بالچه در بال هواپیماها

بخش دیگری نیز به صورت تیزی یا زائده‌ای کوچک روی بال بعضی از هواپیماها  وجود دارد که “بالچه” نامیده می‌شود. وجود بالچه‌ها به بهره‌وری بیشتر بال هواپیما در زمان ایجاد نیروی برآ کمک می‌کند؛ به این معنا که هواپیما ها برای پرواز انرژی کمتری را از موتور می گیرند و مصرف سوخت بهینه تری دارند. همچنین وجود بالچه ها تصاعدات کربنی را به پائین ترین حد خود می‌رساند و هزینه‌های مربوط به سوخت خطوط هوایی را نیز کاهش می‌دهند.

به گفته‌ی متخصص ایرودینامیک شرکت هواپیمایی بوئینگ (رابرت گرک)، وجود بالچه ها برای کاهش دِرَگ مربوط به ایجاد نیروی برآ ضروریست و درک این ضرورت ساده‌تر از آنی است که تصورش را می‌کنید. به طور مثال وقتی هواپیمایی در حال پرواز است، فشار هوای موجود در بالای بال‌ها از فشار هوای زیر آن‌ها کمتر است و همین امر موجب برخورد هوای پر فشار و هوای کم فشار در راس بال‌ها شده و نوساناتی را در سه وجه تولید می‌کند که در نهایت منجر به ایجاد نیروی عقب راننده در هواپیما می‌شود. این نیروی ایرودینامیکی که به آن درگ القایی می‌گویند، هوای روی بال‌ها را به سمت بالا، عقب و روی بال‌ها می‌فرستد و کاهش سرعت هواپیما را سبب می‌شود اما ابداع بالچه‌ها، هواپیماها را قادر ساخته، میزان نواسانات راس بال را کاهش دهند و درگ القایی را به کمترین میزان ممکن آن برسانند.

راه دیگری که در جهت کاهش درگ القایی مطرح شده است، بلندتر ساختن بال‌هاست که البته برای بسیاری از تولیدکنندگان هواپیما ممکن نیست. به طورمثال داشتن بال‌های بلند برای هواپیماهایی نظیر بوئینگ 737 که نزدیکی گیت‌های فرودگاهی پارک می‌شوند و پروازشان را هم از آنجا انجام می دهند؛ غیر ممکن است. این هواپیماها بدنه ای باریک دارند واغلب برای سفرهای داخلی کوتاه  استفاده می‌شوند و همین پر کاربرد بودنشان علاوه بر فضای کوچک فرودگاه‌ها جهت پارک و توقف، موجب می شود که سازندگان آنها امکان استفاده از بال های بلند را نداشته باشند؛ از این رو بهترین گزینه همان زائده‌های عمودی یعنی بالچه‌ها هستند.

گرک اضافه می‌کند: البته در اکثر فرودگاه‌ها محدودیت فضایی وجود ندارد و همین امر نیز موجب طراحی و ساخت هواپیماهای بدون بالچه شده است. به طور مثال هواپیمای پرفروش بوئینگ 777 ، بدنه ای عریض دارد و اغلب در پایانه‌های بین المللی استفاده می شود از این رو این هواپیما فاقد بالچه است. متخصص ایرودینامیک شرکت هواپیمایی بوئینگ  ادامه می‌دهد: تا کنون سه نسل بالچه طراحی شده‌اند. نخستین نسل از آن‌ها روی بوئینگ 747 به خدمت گرفته شد و شاهد کاهش 3 درصدی مصرف سوخت در این هواپیما نسبت به مدل های فاقد بالچه آن بودیم.

نسل دوم بالچه‌ها که به مراتب بزرگ‌تر هستند و انحنای بیشتری دارند، نیز روی مدل های B737، B757 و B767 اعمال شدند و مصرف سوخت آن‌ها را 4 الی 6 درصد کمتر کردند. نسل سوم نیز نسبت به نسل دوم بالچه‌ها بهره‌وری مصرف سوخت را 1 الی 2 درصد افزایش می‌دهد.

جالب است بدانید شرکت هواپیمایی بوئینگ مدعی شده است؛ بالچه‌های کار گذاشته شده‌ی این شرکت بر روی هواپیماهای B577 و B767  خود، مصرف سوخت و تصاعدات کربنی این هواپیماها را تا 5 درصد کاهش داده است. بر این اساس انتظار می‌رود یک شرکت هواپیمایی با داشتن 58 فروند بوئینگ 767 در ناوگان هوایی خود، 500 هزار بشکه در میزان  مصرف سالانه‌ی سوخت خود صرفه جویی کند.

اگر خواندن از دنیای گردشگری و سفر با هواپیما برایتان جذاب است، وبلاگ قاصدک 24 را از دست ندهید؛ این مجموعه همچنین برای شما علاقمندان به سفر، فهرست کاملی از بلیط‌ هواپیما اعم از سیستمی و چارتر را فراهم کرده است که در تمامی مسیرهای دخلی و خارجی به فروش می‌رسند.