هوا چیست؟ دینامیک پرواز

هوا چیست؟ دینامیک پرواز – هوا یک ماده فیزیکی است که وزن دارد. دارای مولکول هایی است که دائماً در حال حرکت هستند.

 فشار هوا توسط مولکول هایی که در اطراف حرکت می کنند ایجاد می شود.

 هوای متحرک نیرویی دارد که بادبادک ها و بادکنک ها را بالا و پایین می برد. هوا مخلوطی از گازهای مختلف است. اکسیژن، دی اکسید کربن و نیتروژن. همه چیزهایی که پرواز می کنند به هوا نیاز دارند. هوا قدرت هل دادن و کشیدن پرندگان، بادکنک ها، بادبادک ها و هواپیماها را دارد.

در سال 1640، Evagelista Torricelli متوجه شد که هوا دارای وزن است .

 هنگام آزمایش با اندازه گیری جیوه، او متوجه شد که هوا بر جیوه فشار وارد می کند.

فرانچسکو لانا از این کشف برای شروع برنامه ریزی برای یک کشتی هوایی در اواخر دهه 1600 استفاده کرد.

 او یک کشتی هوایی را روی کاغذ کشید که از این ایده استفاده کرد که هوا وزن دارد. کشتی یک کره توخالی بود که هوا را از آن خارج می کرد.

 هنگامی که هوا خارج می شد، کره وزن کمتری داشت و می توانست در هوا شناور شود.

 هر یک از چهار کره به یک ساختار قایق مانند متصل می شود و سپس کل دستگاه شناور می شود.

 طراحی واقعی هرگز امتحان نشد.

هوای گرم منبسط و پخش می شود و از هوای خنک سبک تر می شود. هنگامی که یک بالون پر از هوای گرم است، به دلیل گسترش هوای گرم در داخل بالون، بالا می رود.

 هنگامی که هوای گرم سرد می شود و از بالون خارج می شود، بالون دوباره پایین می آید.

چگونه بال ها هواپیما را بلند می کنند

بال‌های هواپیما به گونه‌ای طراحی شده‌اند که باعث می‌شود هوا سریع‌تر از بالای بال حرکت کند.

 وقتی هوا سریعتر حرکت می کند، فشار هوا کاهش می یابد. بنابراین فشار بالای بال کمتر از فشار پایین بال است.

 اختلاف فشار باعث ایجاد نیرویی در بال می شود که بال را به سمت هوا بلند می کند .

در اینجا یک شبیه‌ سازی رایانه‌ ای ساده وجود دارد که می‌ توانید از آن برای کشف چگونگی بالا بردن بال‌ ها استفاده کنید.

قوانین حرکت

سر آیزاک نیوتن سه قانون حرکت را در سال 1665 پیشنهاد کرد. این قوانین حرکت به توضیح چگونگی پرواز هواپیما کمک می کند.

1. اگر جسمی حرکت نکند، خود به خود شروع به حرکت نخواهد کرد. اگر جسمی در حال حرکت باشد، نمی ایستد یا تغییر جهت نمی دهد، مگر اینکه چیزی آن را هل دهد.

2. اجسام با فشار بیشتری دورتر و سریعتر حرکت خواهند کرد.

3. وقتی جسمی به یک جهت هل داده می شود، همیشه مقاومتی به همان اندازه در جهت مخالف وجود دارد.

نیروهای پرواز

چهار نیروی پرواز بلند کردن – کشیدن به سمت بالا – وزن به سمت عقب – رانش به سمت پایین – به جلو

کنترل پرواز یک هواپیما

هواپیما چگونه پرواز می کند؟ بیایید وانمود کنیم که بازوهایمان بال هستند.

 اگر یک بال را به سمت پایین و یک بال را به سمت بالا قرار دهیم، می توانیم از رول برای تغییر جهت هواپیما استفاده کنیم.

 ما با خمیازه کشیدن به یک سمت به چرخاندن هواپیما کمک می کنیم . اگر دماغ خود را بالا بیاوریم، همانطور که یک خلبان می تواند دماغه هواپیما را بالا بیاورد، گام هواپیما را بالا می بریم. همه این ابعاد با هم ترکیب می شوند تا پرواز هواپیما را کنترل کنند.

 خلبان هواپیما دارای کنترل های ویژه ای است که می توان از آنها برای پرواز هواپیما استفاده کرد. اهرم‌ها و دکمه‌هایی وجود دارد که خلبان می‌تواند برای تغییر انحراف، پیچ و خم هواپیما فشار دهد.

برای چرخاندن هواپیما به سمت راست یا چپ، آیلرون ها در یک بال بالا آورده و در بال دیگر پایین می آیند.

 بال با ایلرون پایین‌ آمده بالا می‌ رود در حالی که بال با ایلرون بالا می‌ افتد.

Pitch باعث فرود یا بالا رفتن هواپیما می شود. خلبان آسانسورهای روی دم را تنظیم می کند تا هواپیما را مجبور به فرود یا صعود کند.

 پایین آوردن آسانسورها باعث افتادن دماغه هواپیما شد و هواپیما را به سمت پایین فرستاد. بالا بردن آسانسورها باعث بالا رفتن هواپیما می شود.

یاو چرخش یک هواپیما است. هنگامی که سکان به یک سمت چرخانده می شود، هواپیما به چپ یا راست حرکت می کند.

 دماغه هواپیما در همان جهتی است که سکان آن قرار دارد. سکان و بالکن ها با هم برای چرخش استفاده می شوند

چگونه یک خلبان هواپیما را کنترل می کند؟

برای مشاهده جزئیات بیشتر روی نمایشگر رادار ، جهت یاب ، نشانگر ارتفاع و قسمت های کنسول دریچه گاز کابین خلبان کلیک کنید.

هوا چیست؟ دینامیک پرواز

خلبان برای کنترل هواپیما از ابزارهای مختلفی استفاده می کند…

خلبان قدرت موتور را با استفاده از دریچه گاز کنترل می کند . فشار دادن دریچه گاز قدرت را افزایش می دهد و کشیدن آن باعث کاهش قدرت می شود.

هواکش ها بال ها را بالا و پایین می کنند. خلبان چرخش هواپیما را با بالا بردن یکی یا دیگری با چرخ کنترل کنترل می کند.

 چرخاندن چرخ کنترل در جهت عقربه‌ های ساعت، ایرلن سمت راست را بالا می‌ آورد و آیلرون سمت چپ را پایین می‌ آورد که هواپیما را به سمت راست می‌ چرخاند.

عکس هواپیما در رول

سکان برای کنترل انحراف هواپیما کار می کند. خلبان سکان را با پدال های چپ و راست به چپ و راست حرکت می دهد.

 با فشار دادن پدال سکان سمت راست، سکان به سمت راست حرکت می کند. این هواپیما را به سمت راست منحرف می کند .

 در کنار هم از سکان و ایلرون برای چرخاندن هواپیما استفاده می شود.

عکس هواپیما یاو

آسانسور

هایی که در قسمت دم قرار دارند برای کنترل گام هواپیما استفاده می شوند .

 یک خلبان از چرخ کنترلی برای بالا و پایین بردن آسانسورها استفاده می کند و آن را به جلو به عقب می برد. پایین آوردن آسانسورها باعث پایین آمدن دماغه هواپیما می شود و به هواپیما اجازه می دهد پایین بیاید.

 با بالا بردن آسانسورها، خلبان می تواند هواپیما را به سمت بالا بیاورد.

عکس هواپیما پیچ

خلبان هواپیما بالای پدال های سکان را فشار می دهد تا از ترمز استفاده کند .

 هنگامی که هواپیما روی زمین است از ترمز استفاده می شود تا سرعت هواپیما را کاهش داده و برای توقف آن آماده شود.

 بالای سکان سمت چپ، ترمز چپ را کنترل می کند و بالای پدال سمت راست، ترمز راست را کنترل می کند.

اگر به این حرکات با هم نگاه کنید، می بینید که هر نوع حرکت به کنترل جهت و سطح هواپیما در هنگام پرواز کمک می کند.

سد صوتی

هوا چیست؟ دینامیک پرواز

صدا از مولکول های هوا تشکیل شده است که حرکت می کنند. آنها به هم فشار می آورند و با هم جمع می شوند تا امواج صوتی را تشکیل دهند .

 امواج صوتی با سرعتی در حدود 750 مایل در ساعت در سطح دریا حرکت می کنند.

 هنگامی که یک هواپیما با سرعت صوت حرکت می کند ، امواج هوا با هم جمع می شوند و هوای جلوی هواپیما را فشرده می کنند تا از حرکت به سمت جلو جلوگیری کنند.

 این فشرده سازی باعث ایجاد موج ضربه ای در جلوی هواپیما می شود.

برای اینکه هواپیما سریعتر از سرعت صوت حرکت کند باید بتواند موج شوک را بشکند.

 هنگامی که هواپیما در میان امواج حرکت می کند، امواج صوتی را پخش می کند و این باعث ایجاد صدای بلند یا بوم صوتی می شود .

 بوم صوتی به دلیل تغییر ناگهانی فشار هوا ایجاد می شود. هنگامی که هواپیما سریعتر از صدا حرکت می کند، با سرعت مافوق صوت حرکت می کند.

 هواپیمایی که با سرعت صوت حرکت می کند با سرعت 1 ماخ یا حدود 760 مایل در ساعت حرکت می کند. 2 ماخ دو برابر سرعت صوت است.

رژیم های پرواز

گاهی اوقات سرعت پرواز نامیده می شود ، هر رژیم سطح متفاوتی از سرعت پرواز است.

هواپیمای دریایی	هوا نوردی عمومی (100-350 مایل در ساعت).بسیاری از هواپیماهای اولیه فقط قادر به پرواز در این سطح سرعت بودند. موتورهای اولیه به اندازه امروز قدرتمند نبودند. با این حال، این رژیم هنوز هم توسط هواپیماهای کوچکتر استفاده می شود. نمونه هایی از این رژیم عبارتند از گردگیرهای کوچکی که کشاورزان برای مزارع خود استفاده می کنند، هواپیماهای مسافربری دو و چهار نفره و هواپیماهای دریایی که می توانند روی آب فرود بیایند.
بوئینگ 747	زیر صوت (350-750 مایل در ساعت).این دسته شامل اکثر جت های تجاری است که امروزه برای جابجایی مسافر و بار استفاده می شود. سرعت درست کمتر از سرعت صوت است. موتورهای امروزی سبک تر و قوی تر هستند و می توانند به سرعت با بارهای زیادی از افراد یا کالاها حرکت کنند.
کنکورد	مافوق صوت (760-3500 مایل در ساعت – 1 ماخ – 5 ماخ).760 مایل در ساعت سرعت صوت است. به آن ماخ 1 نیز می گویند. این هواپیماها می توانند تا 5 برابر سرعت صوت پرواز کنند. هواپیماهای این رژیم دارای موتورهایی با کارایی بالا هستند. آنها همچنین با مواد سبک وزن طراحی شده اند تا کشش کمتری داشته باشند. کنکورد نمونه ای از این رژیم پرواز است.
شاتل فضایی	هایپرسونیک (3500-7000 ماخ در ساعت – 5 تا 10 ماخ).راکت ها با حرکت در مدار با سرعتی 5 تا 10 برابر سرعت صوت حرکت می کنند. نمونه ای از خودروهای مافوق صوت X-15 است که موتور راکتی دارد. شاتل فضایی نیز نمونه ای از این رژیم است. مواد جدید و موتورهای بسیار قوی برای کنترل این سرعت توسعه یافتند.

هوا چیست؟ دینامیک پرواز

مهندس حمید تدینی: نویسنده و وبلاگ نویس مشهور، متخصص در زبان برنامه نویسی و هوش مصنوعی و ساکن آلمان است. مقالات روشنگر او به پیچیدگی های این زمینه ها می پردازد و به خوانندگان درک عمیقی از مفاهیم پیچیده فناوری ارائه می دهد. کار او به دلیل وضوح و دقت مشهور است.