مکانیک پرواز
دانش هوانوردی بخشی از دانش مکانیک است که به قانون‌های فیزیکی حاکم بر وسائل پرنده مانند هواپیما می‌پردازد.
دانش هوانوردی در هواپیما
بر هواپیمائی که در حال پرواز یک‌نواخت و مستقیم است چهار نیرو وارد میشود:
- نیروی پیش‌رانش یا به لاتین ( Thrust) 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
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
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
همانطور که در نمودار تغییرات لیفت بر حسب زاویه حمله نمایان است
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
- 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