تبیان، دستیار زندگی

شاخه‌ای از دینامیک گازها و در حالت کلی‌تر دینامیک سیّالات است که به بررسی رفتار جریان هوا و اثر آن بر اجسام متحرک می‌پردازد. منظور از حل یک مسألهٔ آیرودینامیکی، محاسبهٔ میدان سرعت، فشار، و دمای هوا در اطراف یک جسم است. برای این منظور باید معادله‌های حاکم بر جریان سیّال را حل کرد. سپس به کمک حل به دست آمده می‌توان نیروها و گشتاورهای وارد بر جسم را حساب کرد.

مسأله‌های آیرودینامیکی را می‌توان از جنبه‌های مختلف طبقه‌بندی کرد. یک طبقه‌بندی معمول بر اساس الگوی جریان هواست. اگر مسألهٔ آیرودینامیکی مربوط به جریان هوا در اطراف یک جسم باشد به آن آیرودینامیک بیرونی و اگر مربوط به جریان هوا داخل یک محیط بسته باشد به آن آیرودینامیک درونی گفته می‌شود. مثال آیرودینامیک بیرونی، جریان هوا در اطراف یک هواپیما و مثال آیرودینامیک درونی، جریان هوا داخل یک موتور جت یا تونل باد است.

روش دوم طبقه‌بندی بر اساس چگالی هواست. اگر چگالی جریان هوا در همهٔ نقاط میدان سیّال ثابت باشد و با زمان تغییر نکند، جریان تراکم‌ناپذیر و در غیر این صورت تراکم‌پذیر است.

روش سوم طبقه‌بندی مسأله‌های آیرودینامیکی بر اساس عدد ماخ جریان هوا است. اگر عدد ماخ کوچک‌تر از یک باشد جریان فروصوتی، اگر نزدیک یک باشد جریان هَماصوتی، اگر بزرگ‌تر از یک و کوچک‌تر از پنج باشد جریان زبرصوتی، و اگر بزرگ‌تر از پنج باشد جریان فوق‌صوتی خوانده می‌شود.

روش چهارم طبقه‌بندی بر اساس گرانروی هواست. اگر ضریب گرانروی ناچیز فرض شود جریان غیرلزج و در غیر این صورت لزج خوانده می‌شود.

Airfoil Terminology


در رابطه با Airfoil به واژه های زیر برخورد می نمائیم که به ترتیب اقدام به تشریح آنها می نماییم:

1-لبه حمله( Leading Edge (LE نقطه ای در جلوی Airfoil را گویند که جریان هوا در این نقطه آنرا ملاقات مینماید و یک قسمت آن به بالا و قسمتی دیگر به پایین میرود.

2-لبه فرار( Trailing Edge (T.E نقطه ای در انتهای Airfoil را گویند که جریان هوا آنرا ترک مینماید.



3-Upper Camber سطح منحنی بالای Airfoil گویند.

4-Lower Camber سطح منحنی زیرین Airfoil را گویند.

5-وتر (chord) خط مستقیمی است که L.E را به T.E وصل میکند و از اهمیتویژه ای برخوردار است.

6-باد نسبی Relative Wind برآیند کلیه بادهایی را گویند که Airfoil با آنها روبه روست.

7-زاویه حمله Angle Of Attack -به زاویه حاده ای که بردار باد نسبی با وتر (chord) میسازد ,میگویند. زاویه حمله از اهمییت خاصی برخوردار بوده و با آلفا نشان داده میشود.


8-streamlines -به خطوط متوازی منظم هوا حول یک Airfoil گویند که در واقع بیانگر مسیر حرکت حساب شده مولکولهای هوا می باشند و به جاست گفته شود وقتی که
یک Airfoil به طور مناسب در معرض جریان هوا قرار گیرد Airflow حول آن به صورت streamline خواهد بود و به طوری که بعدآ خواهیم دید اگر زاویه حمله از حد معینی بیشتر
شود جریان منظم هوا حول Airfoil به هم خورده و متلاطم گردیده و به چنین جریانی trublent میگویند.
به کل جریان منظم هوا laminar flow گویند.

تئوری پیدایش برا ( lift theory )


همانطور که ثابت کردیم اگر یک airfoil با زاویه حمله مناسب در معرض airflow قرار گیرد چون قسمت بالا به علت انحنای بیشتر دارای مسیر طولانی تری نسبت به پایین است پس سرعت هوا در بالا بیشتر از پایین بوده و بالعکس فشار استاتیک در بالا کمتر از پایین گشته و این اختلاف فشار نیرویی به سمت بالا پدید می آورد که حاصل آن lift خواهد بود.
تولید lift توسط یک airfoil را به شکل دیگری نیز بر اساس اصل عمل و عکس العمل نیوتن تعبیر میکنند و برای این منظور ابتدا بهتر است که down wash را تعریف نماییم:


اگر دقت کنیم جریان هوا پس از ترک بال چند درجه ای نسبت به مسیر اولیه به سمت پایین منحرف میشود به این عمل down wash و زاویه انحراف down wash a angle گویند
پس چون airfoil باعث شده است که جریان هوا به سمت پایین متمایل گردد عکس العمل آن نیرویی به سمت بالا ایجاد خواهد کرد که ماحصل آن lift خواهد بود.
به طور کلی این بردار عکس العمل را با R نمایش میدهند و اگر R را به دو مولفه ( COMPONENT ) افقی و عمودی تجزیه نمائیم مولفه عمودی lift و مولفه افقی چون مخالف
حرکت است drag خواهد بود که به طوری که در آتیه خواهیم دید به این نوع پسا اصطلاحآ پسای تحمیلی induced drag گویند.
در اینجا لازم به گفتن است که محل تلاقی R با وتر را مرکز فشار (CENTER OF PRESSURE  (CP گویند که از اهمیت ویژه ای برخوردار بوده بطوریکه بعدا خواهیم دید نقطه ثابتی نبوده و با افزایش α به سمت جلو و با کاهش آن به سمت عقب حرکت میکند.
اگر یک airfoil که حول آن تعدادی روزنه وجود داشته و این روزنه ها به فشار سنج های مختلف متصل باشد را طبق تصویر در زوایای حمله مختلف در داخا تونل باد تحت آزمایش قرار داده و تغییرات فشار چه مثبت و چه منفی را در اطراف airfoil ثبت نموده و نتیجه را بررسی نماییم به نتایج مهمی خوایم رسید

مثلا یک سیستم اندازه گیر که به وسیله میکروپروسسورها کنترل میشود جایگزین نشان دهنده معمولی پر بودن باک شده است. این سیستم با استفاده از غلطت و قابلیت هدایت الکترویکی سوخت( حتی اگر باک از سوختهای با کیفیت هایمتفاوت پر شده باشد) ظرفیت انرژی آنرا محاسبه  میکند.

قلب هواپیما ( کامپیوتر و دستگاهای تنظیم) در محفظه ایی زیر کابین قرار دارد.  قطعات کامپیوترهای در داخل این محفظه  قابل تعویض بوده و برای احتیاط  سه قطعه یدکی از هر کدام آنها در داخل هواپیما موجود است.هرگاه در یکی از مینی کامپیوترها ایرادی بوجود آید, قطعه مزبور به آسانی و سرعت با قطعه یدکی تعویض میشود.

قبل از شروع پرواز, کمک خلبان برنامه پرواز را به  کامپیوتر FMS یا سیستم مدیرت (کنترل) پرواز میدهد. این کامپیوتر مهمترین اطلاعات لازم  در باره مسیرهای پرواز, نکات مربوزط به هدایت هواپیما و مسیر شروع پرواز  و فرود را در حافظه خود دارد.
وقتی که کمک خلبان شماره پرواز را به دستگاه میدهد, کامپیوتر به وسیله علائم رمز اطلاعات لازم  درباره فرودگاه مبدا و مقصد را به او می دهد.به طور همزمان کامپیوتر به خلبان این امکان را میدهد  تا یکی از مسیر های معمول پرواز را انتخاب کند.

در این رابطه او را از وضعیت برج های مراقبت  موجود در مسیر و پرواز های احتمالی که در فرودگاه مقصد به زمین می نشینند, آگاه میسازد.در صورتیکه ایمنی پرواز ایجاب کند, خلبان میتواند با زدن چند دکمه برنامه جدیدی به کامپیوتر بدهد و به این ترتیب مسیر جدیدی برای پرواز معین خواهد شد.

برای هر خلبان در فاصله کمی از فرمان هواپیما دو صفحه نمایش نشان دهنده قرار گرفته اند: ( مهمترین صفحه ها در حالت عادی پرواز) صفحه نمایش نشان دهنده وضعبت پرواز  (مونیتور پرواز) و صفحه هدایت هواپیما که جز سیستم EFIS میباشد.

Elecrtonic  Flight Instrument Systems صفحه نشان دهنده وضعیت پواز رنگی بوده و بسیاری از مشخصات پرواز یکجا و به صورت الکترونیک نشان داده می شوند. مشخصاتی که خلبانان قبلا" میبایست هرکدام را در قسمت جداگانه ایی ببینندوبنابراین حالا خلبان میتواند با یک نگاه وضعیت پرواز را درک کند.

افق مصنوعی (ژیروسکوپی) وضعیت هواپیما را در هوا نشان میدهد.یک درجه بندی روشن ئدر لبه چپ صفحه سرعت هواپیما را به او میگوید. یک فلش جلو و عقب روند هنیز او را از کاهش سرعت و یا افزایش سرعت هواپیما مطلع میسازد.علاوه بر این وقتی که هواپیما به سطح زمین نزدیک می شود, وضعیت دقیق ارفاع سنج های رادار هواپیما روی صفحه نشان داده میشود. در ارتفاع 500 پایی یا 150 متری یک سیستم صوتی کامپیوتری روشن شده و تا رسیدن هواپیما به زمین یک سیگنال صوتی تولید میکند.
درست در زیر منیتور پرواز و در میدان دید خلبان, صفحه هدایت هواپیما قرار دارد. این صفحه در حالتی که احیانا" مونیتور پرواز وضعیت صحیح سیستم های پرواز را نشان ندهد به عنوان جانشین آن عمل خواهد کرد.

در حالت عادی نقشه مسیر پرواز روی صفحه هدایت نشان داده میشود. خلبان همچنین میتواند در صورت لزوم رادار هواشناسی هواپیما را به این صفحه متصل کرده و به موقع از وجود هوای نامساعد در مسر پرواز باخبر شود. رادار در این وضعیت شدت بارش را نیز میتواند نشان دهد.