هواپیماها چگونه پرواز می نمایند؟ - کنفرانس هکا

‫درباره پرواز هواپیما، ﻓﺮﻣﻮل ﻫﺎی ساده ای وجود دارد که حتی با استفاده از فیزیک اول دبیرستان هم می توانید آن را درک کنید و لی احتمالا درﺣـﺎل ﺣـﺎﺿﺮ ﻫﻤـﻪ آن ها را ‫ﻓﺮاﻣﻮش ﮐﺮده اﯾﺪ اما اشکالی ندارد ما به زبانی ساده برای شما شرح خواهیم داد. اولین چیزی که باید بدانید این است ﮐـﻪ اولین قانون تاثیرگذار این است که ﺗﻘـﺎﺑﻞ ﭼﻨﺪﯾـﻦ ﻧـﯿﺮوی ‫ﻓﯿﺰﯾﮑﯽ با یکدیگر، ﻧﻘﺶ ﮐﻠﯿﺪی و اﺻﻠﯽ در ﮐﻞ ﻋﻤﻠﯿﺎت ﻋﺠﯿﺐ ﭘﺮواز را ایفا می کند. دانستن این اصطلاحات و معانی ان ها به شما یاری می کند تا بهتر این مکانیسم را درک کنید:

ﻧﯿﺮوی ﭘﺴﺎر: به نیرویی می گویند که ﻣﻘﺎوﻣﺖ هوا را ﻗﺒﻞ از ﺷﺮوع بـﻪ ﺣﺮﮐـﺖ ﺗﻮﺳـﻂ ﻧـﯿﺮوی راﻧـﺶ که به آن تراست نیز می گویند، ﺧﻨﺜﯽ گردد.

راﻧﺶ: در واقع ﻧﯿﺮوﯾﯽ اﺳﺖ ﮐﻪ ﻫﻮاﭘﯿﻤﺎ را ﺑﻪ ﺳﻤﺖ ﺟﻠﻮ ﻫﺪاﯾﺖ ﻣﯽ ﮐﻨﺪ . بر خلاف نیروی گرانش، این نیرو به وسیله موتورهای هواپیما تامین می گردد.

‫ﻟﯿﻔﺖ: اﯾﻦ ﻧﯿﺮو در هواپیما وﻗﺘﯽ ﺗﻮﻟﯿﺪ ﻣﯽ ﺷﻮد ﮐﻪ ﻫﻮا ﺑﻪ ﻋﻠﺖ ﻓﺮم ﺧﺎص بال های ﻫﻮاﭘﯿﻤـﺎ، بدنه را ‫ﺑﻪ ﺳﻤﺖ ﺑﺎﻻ ﻫﻞ ﻣﯽ دﻫﺪ.

ایرفول: برشی از سطح مقطع بال هواپیماها. ایرفول ها در واقع با عبور جریان هوا از دو طرف هواپیما ها سبب می شوند که فشار در سطح بالایی بال های هواپیما کاهش پیدا کند و فشار در سطح پایینی بال ها بیشتر از سطح بالایی آن ها گردد و در نتیجه، هواپیما به سمت بالا حرکت می کند.

‫ﻧﯿﺮوی ﺟﺎذﺑﻪ: ﻧﯿﺮوﯾﯽ ﮐﻪ ﻫﺮ ﭼﯿﺰی ﺑﺮ روی اﯾﻦ ﮐﺮه ﺧﺎﮐﯽ را ﻣﺤﮑﻢ و ﺛﺎﺑﺖ ﺑـﻪ ‫ﺧﻮد میب چسباند و همه چیز را به سمت خود جذب می کند.

حال به این می پردازیم که هواپیما چگونه از نظر فیزیکی پرواز می کند؟ یک هواپیمای در حال حرکت، با این که مکانیزمی شبیه به ماشین در حال حرکت دارد ولی نتیجه حاصل از مکانیزم آن ها فرق دارد. ﺣﺮﮐﺖ های هواپیما در واقع در ﺣﻮل 3 مرکز و اهرم ﻣﺨﺘﻠﻒ ﻫﻮاﭘﯿﻤﺎ و از ﻃﺮﯾﻖ ﺳﻄﻮح ﮐﻨﺘﺮﻟﯽ مخصوص که فقط ﺧﻠﺒـﺎن به آن دسترسی دارد و در کل کنترل هواپیما به وسیله همان اهرم هواپیما را راهنمایی می کند.

‫ﺣﺮﮐت های ﺣﻮل اهرم هواپیما که با ﭼﺮﺧﺶ ﯾﺎ رول ﻫﻮاﭘﯿﻤﺎ از ﻃﺮﯾﻖ ﺑﺎل های ﻫﻮاﭘﯿﻤﺎ اﻧﺠﺎم ﻣﯽ ﺷـﻮد. در واقع ‫‫آن ها ﺑﺎﻋﺚ ﻣﯽ ﺷﻮﻧﺪ ﮐﻪ ﻫﻮاﭘﯿﻤﺎ ﺑﻪ دور ﺟﻬﺘﯽ ﮐﻪ دﻣﺎﻏﻪ ﻫﻮاﭘﯿﻤﺎ ﺑـﻪ سمت آن ﻣـﯽ رود، ‫ﺑﭽﺮﺧﺪ. اﯾﻦ ﺣﺮﮐﺖ، ﭼﺮﺧﺶ ﻧﺎﻣﯿﺪه ﻣﯽ ﺷﻮد ﮐﻪ اﻟﺒﺘﻪ ﻧﺒﺎﯾﺪ آن را ﺑﺎ ﺣﺮﮐﺖ ‫دور زدن ﻫﻮاﭘﯿﻤﺎ ﺑﺮ روی زﻣﯿﻦ، اﺷﺘﺒﺎه ﮔﺮﻓﺖ.

ﺑﺮای ﺣﺮﮐﺖ ﻫﻮاﭘﯿﻤﺎ بر دور ﻣﺤﻮر ﭼﺮﺧﺶ، ‫ﺧﻠﺒﺎن اﻫﺮم ﻫﺪاﯾﺖ ﻫﻮاﭘﯿﻤﺎ را در ﺟﻬﺖ ﭼﺮﺧﺶ چپ یا راست ﺣﺮﮐﺖ ﻣﯽ دﻫﺪ و با آن کار در واقع ﻣﯽ ﺗﻮاﻧﺪ ﺑﻪ ‫ﺳﻤﺖ ﭼﭗ ﯾﺎ راﺳﺖ برود. ﭼﺮﺧﺶ ﻣﺤﻮر ﻋﻤﻮدی ﻫﻮاﭘﯿﻤﺎ که با اﻧﺤﺮاف از ﻣﺴﯿﺮ نـﺎﻣﯿﺪه ﻣـﯽ ﺷـﻮد و ﺗﻮﺳـﻂ ﺳـﮑﺎن ﻣﺘﺤﺮک ﻋﻤﻮدی دم ﻫﻮاﭘﯿﻤﺎ ﮐﻨﺘﺮل ﻣﯽ ﺷﻮد. ﯾﮏ ﻫﻮاﭘﯿﻤﺎ ﺑﻼﻓﺎﺻﻠـﻪ ﻧﺴـﺒﺖ ﺑـﻪ ﺣﺮﮐـﺖ ﺳـﮑﺎن ‫ﻋﻤﻮدی ﻣﺘﺤﺮک ﻋﮑﺲ اﻟﻌﻤﻞ ﻧﺸﺎن می دهد. در ﻫﻮاﭘﯿﻤﺎﻫﺎی ﺟﺪﯾﺪ، ﺑـﺎ ‫ﭼﺮخ های ﻗﺎﺑﻞ ﮔﺮدش ﻫﻮاﭘﯿﻤﺎ ﻣﺮﺗﺒﻂ ﻣﯽ ﺑﺎﺷﺪ.

ﺣﺮﮐﺖ ﺣﻮل ﻣﺤﻮرﻋﺮﺿﯽﻫﻮاﭘﯿﻤﺎ اﯾﻦ اﺟﺎزه را می دهد ﺗﺎ ﺑﻪ ﺳﻤﺖ ﭘﺎﯾﯿﻦ و ﯾﺎ ﺑـﻪ ‫ﺳﻤﺖ ﺑﺎﻻ ﭘﺮواز ﻧﻤﺎﯾﺪ. ﻫﻨﮕﺎﻣﯽ ﮐﻪ اﻫﺮم ﻫﺪاﯾﺖ ‫ﻫﻮاﭘﯿﻤﺎ را ﺑـﻪ ﺳﻤﺖ ﻋﻘﺐ ﺑﮑﺸﯿﺪ، ﻫﻮاﭘﯿﻤﺎ ﺑﻪ ﺳﻤﺖ ﺑﺎﻻﺣﺮﮐﺖ ﺧﻮاﻫﺪ ﮐﺮد و ﻫﻨﮕﺎﻣﯽ ﮐـﻪ آن ‫را ﺑﻪ ﺳﻤﺖ ﺟﻠﻮ ﻓﺸﺎر دﻫﯿﺪ، ﻫﻮاﭘﯿﻤﺎ ﺣﺮﮐﺘﯽ ﺑﻪ ﺳﻤﺖ ﭘﺎﯾﯿﻦ ﺧﻮاﻫﺪ داﺷﺖ. ‫ﻧﯿﺮوﻫﺎی وارده ‪ﺑﻪ ﻣﺤﺾ اﯾﻦ ﮐﻪ ﺷﻤﺎ ﺷﺮوع ﺑﻪ ﻣﺎﻧﻮر دادن و ﺗﻐﯿﯿﺮ ﻣﺴﯿﺮﺳﺮﯾﻊ می کنید، در ﺳﺮﻋﺖ ﻫﺎی ﺑـﺎﻻ ‫فشار وارد می گردد و اهرم فشارها آﺷﮑﺎر ﻣﯽ ﺷﻮﻧﺪ.

بگذارید ساده تر بگوییم، در واقع هواپیما به یک شیوه کاملا ماهرانه هوای عقب خود را تنها به سمت پایین نمی راند. هر بال هواپیما به وسیله ایجاد یک جریان حلقوی و چرخشی در باد که مکانیسمی شبیه به یک گردباد را ایجاد می کند، باعث می گردد فشار وارده به عقب راهنمایی گردد. دقیقا یک ماشین با سرعت بسیار بالا را تصور کنید که از کنار شمارد می گذرد و در شما احساسی شبیه به مکیده شدن به وسیله جاروبرقی را می هد.

البته شما هر وسیله ای را که برانید باید این قدرت را داشته باشید که جهت خود را تغییر دهید. در اصطلاح علمی تغییر جهت سفر یعنی تغییر در شتاب وسیله و این برابر با تغییر سرعت در یک جهت تعیین است. اما وقتی که در هواپیما هستید، به علت تماس نداشتن با زمین هیچ نیروی مایلی به مرکز برای راندن حول محور یک دایره وجود ندارد. برای راندن هواپیما این امر ضروری است که اهرم های هواپیما بر روی هم انباشته شوند و این به این صورت است که هواپیما به سمتی خم شده و یک بال پایین تر و یک بال بالاتر قرار گیرد.

بالا رفتن هواپیما در یک زاویه نیز اتفاق می افتد و اگر بیشتر به سمت بالا حرکت کند، گرانش بیشتری رخ می دهد. البته همواره حرکت به سمت جهت خاصی نیست و بعضی از حرکت ها به سمت طرفین است. حرکت هواپیما به سمت طرفین در واقع نیروی مایل به مرکزی را به وجود آورده که باعث هواپیما در یک محور حرکتی می گردد.

برای حفظ تعادل هواپیما نیز مکانیزم به این صورت است که حرکت رو به بالای هواپیما در حالت طبیعی، در مقایسه با حرکت به سمت طرفین خود در کمتر است و از این رو امکان کمتری هم برای متعادل کردن وزن هواپیما برای آن وجود دارد.

از همین روست که چرخاندن هواپیما در یک دایره باعث از دست دادن ارتفاع می گردد و این در حالتی اتفاق می افتد که خلبان آن فشار را به شکل دیگری در جایی دیگر جبران کند. به طور مثال به مکانیزم استفاده از سطوح کنترل پرواز در عقب هواپیما برای افزایش زاویه برخورد و افزایش تعداد حرکت های بالا رفتن هواپیما اشاره نمود و در این صورت است که شما هواپیمایتان را خیلی وقت است که خود را در هواپیمای در حال پرواز می بینید.