سلاااااااااام دوستای گلم امیدوارم که از وبم خوشتون بیاد :)

          :X   نظر یادتون نره!!!  :X

بلندای آسمان جایگاه من است و در جایگاه خود باقی خواهم ماند و در میان ابر ها و در بین باد و طوفان
و از بالای اقیانوس ها و کوه ها با عشق به سوی مقصد خواهم رفت و به خود میبالم زیرا
احساس میکنم به خدا نزدیکترم و کوه ها و جنگل ها و دریا ها و.... در زیر پاهایم احساس میکنم
و من پرواز را میدانم و به آن عشق میورزم اما در نگاه کسانی که پرواز را نمیدانند هر چقدر اوج بگیری کوچکتر میشوی.
گر چه میدانم دست نیافتنی است اما من به آن دست خواهم یافت و به آرزویم خواهم رسید
و به تمام کسانی که فکر میکنند که این فقط رویای من است ثابت خواهم کرد که رویای
امروز من آینده فردایم خواهد شد...

شکل 1- اجزای بال  : Leading Edge یا لبه حمله،   Trailing Edge یا لبه فرار،   Upper Cambered Surface یا سطح انحنای بالا،Lower Cambered Surface یا سطح انحنای پایین و   Chord Line یا وتر بال

 Leading Edge یا لبه حمله: 

لبه حمله قسمت جلویی بال است که مستقیماً هوا را می شکافد و اولین قسمتی است که در آغاز پرواز، با هوا برخورد کرده و در فرآیند تولید برا شرکت دارد.

 Trailing Edge یا لبه فرار: 

لبه فرار قسمت انتهایی بال و آخرین نقطه ای است که هوا پس از رد شدن از سطوح بالا و پایین بال از آن می گذرد. این نقطه، به نقطه ی ترک هوا نیز معروف است.

 Upper Cambered Surface یا سطح انحنای بالا: 

سطح بالایی بال را که مقداری نیز به صورت منحنی و قوس دار ساخته شده است و نقش مهمی در ایجاد نیروی برا دارد، سطح انحنای بالای بال می گویند که همیشه مسافت طی شده توسط هوا از روی این سطح بیشتر یا مساوی سطح پایین است.

Lower Cambered Surface یا سطح انحنای پایین: 

سطح پایینی بال را که همانند سطح بالا گاه انحنا داده شده و یا گاه به صورت تخت و صاف است، سطح پایینی بال می گویند. این سطح نیز همانند سطح بالای بال نقش عمده ای در تولید برای کلی بال دارد.

Chord Line  :

تنها مفهومی که شاید تا به حال با آن آشنایی نداشته اید، «خط وتر بال» است. خط وتر بال خطی فرضی است که فاصله اش برابر کوتاهترین مسافت بین لبه حمله و لبه فرار است. لازم به ذکر است که خط وتر، عرض کلی بال را نیز مشخص می کند.

 Airfoil یا ایر فویل: 

به هر سطحی که حرکت آن در هوا باعث ایجاد نیروی برا شود و این سطح مخصوصاً برای تولید نیروی برا ساخته شده باشد، ایرفویل می گویند. بال های هواپیما هم یک نمونه ایرفویل است.

باد نسبی یا Relative Wind:

شخصی را تصور کنید که در یک روز صاف و آفتابی بدون وجود هر گونه بادی، در حال دویدن است. با وجود اینکه بادی در حال وزیدن نیست، اما این شخص وجود باد را بر صورت و اعضای بدن خود حس می کند. در حقیقت این باد، یک باد نسبی است که در اثر حرکت شخص در هوا به وجود آمده است و در غیر اینصورت، هوا حرکتی ندارد. اگر شما در یک اتومبیل نشسته باشید، با شروع حرکت اتومبیل، شاید چنین به نظر آید که مثلاً درختان کنار خیابان در حال حرکت به عقب هستند در حالی که چنین نیست و این حرکت اتومبیل است که چنین احساسی را در شما پدید آورده است. مسئله باد نسبی نیز به همین ترتیب است. باد نسبی همیشه مخالف جهت حرکت هواپیما یا هر جسم دیگری در هواست.

زاویه حمله بال یا Angle of Attack یا زاویه آلفا (α)

می توان گفت که یکی از مهمترین عوامل ایجاد نیروی برا، دارابودن زاویه حمله است. این جاست که باید مفهوم Chord Line را خوب فراگرفته باشید. به زاویه ای که باد نسبی با خط وتر بال می سازد، زاویه حمله یا زاویه آلفا می گویند. به شکل 2 نگاه کنید.

شکل 2- بال و زاویه ی 18 درجه ای که خط وتر بال با باد نسبی می سازد

همانگونه که در شکل بالا مشاهده می کنید، باد نسبی زاویه ای را با خط وتر بال به وجود آورده است که این زاویه، از اهمیت بسیار زیادی برای اطلاع از میزان برای تولید شده برخوردار است. یک هواپیما برای آن که صعود کند، دماغه خود را بالا می دهد. اما در حقیقت صعود هواپیما ناشی از بالا رفتن دماغه نیست، بلکه با بالارفتن دماغه، زاویه حمله بال افزایش یافته که با زیاد شدن زوایه حمله، نیروی برا هم بیشتر شده و امکان صعود را برای هواپیما به وجود آورده است. همچنین، زاویه آلفا می تواند مبنایی برای تعیین کردن نرخ صعود هواپیما نیز باشد. حالا برای درک مسئله باد نسبی و همچنین تاثیر آن بر زاوبه حمله بال ها به شکل زیر نگاه کنید.

شکل 3- در تمامی این شکل ها، باد موافق که هم راستا اما مخالف جهت هواپیماست، نشان داده شده است

اگر تا به حال هنگامی که در یک اتومبیل که با سرعتی نسبتاً زیاد در حال حرکت باشد، دستتان را از شیشه بیرون آورده باشید و آن را به شکل یک بال در مقابل جریان هوا قرار داده باشید، به خوبی درک می کنید که منظور از نیروی برا و زاویه حمله بال چیست. در این حالت، اگر دستتان را مقداری مایل کنید، می بینید که با افزایش زاویه حمله دستتان، میزان نیروی بالابرنده نیز بیشتر و بیشتر می شود. برای درک بهتر موضوع به شکل 4 نگاه کنید.

شکل 4- کف دست که مقابل جریان هوا قرار داده شده و در نتیجه با افزایش زاویه حمله، نیروی برا تولید شده است

خوب، بال های یک هواپیما هم چیزی بیشتر از یک دست فرضی همانند دست شما نیستند اما دقت بیشتری ساخته شده و دارای سطح همسان و صافی هستند که به تولید مساوی نیروی برا در تمام نقاط بال و در نتیجه تعادل آن کمک بسیاری می کند. هرچه بال های هواپیما زاویه حمله بیشتری داشته باشند، برای بیشتری تولید می کنند. پس با افزایش زاویه حمله، هواپیما سریعتر نیز صعود می کند. به زاویه حمله در بال های یک هواپیمای نمونه در شکل 5 توجه کنید.

شکل 5- حرکت هواپیما به سمت چپ، باد نسبی در جهت مخالف و زاویه حمله بال که به رنگ ارغوانی مشخص شده است

حال یک سوال ممکن است برای شما پیش بیاید: اگر با افزایش زاویه حمله، برا هم افزایش پیدا می کند، پس آیا هیچ محدودیتی برای نیروی برا نداریم و هر وقت که بخواهیم می توانیم نیروی برا را به میزان دلخواه افزایش دهیم؟ جواب آن است که نیروی برا تا حد مشخصی با افزایش زاویه آلفا افزایش می یابد. پس زاویه ی حمله ای را که در آن نیروی برا، شروع به کاهش یافتن می کند، حداکثر زاویه حمله یا زاویه حمله براصفر می گوییم که آن را Maximum Angle of Attack هم می نامند. با تمام این توضیحات، آیا ما هنوز راز اصلی تولید نیروی برا را برای شما فاش نکرده ایم؟

یک بال چگونه نیروی برا تولید می کند (اساسی ترین مبحث پرواز)

هنگامی که یک ایرفویل یا بال در حال حرکت در هواست، مولکول های هوا در لبه حمله از هم گسیخته شده و تعدادی به سمت بالای بال و تعدادی دیگر نیز به سمت پایین بال، مسیر خود را ادامه می دهند. پیش تر گفتیم که همیشه انحنای سطح بالایی بال، بیشتر از سطح پایینی آن است. به شکل 7 برای درک بهتر حرکت مولکول های هوا و انحنای بال هواپیما دقت کنید.

شکل 7- تعدادی از مولکولهای هوا از سطح بالایی بال، و تعدادی دیگر از سطح پایینی آن می گذرند، همچنین، انحنای سطح بالایی بال از سطح پایینی آن بیشتر است

فرض کنید مولکولی از زیر بال و مولکول نمونه ی دیگری از بالای بال می گذرند. بر اساس قانون زمان های انتقال مساوی، این دو مولکول باید همزمان به لبه فرار بال برسند. اما گفتیم که انحنای سطح بالایی بال بیشتر است، پس مولکولی که از بالای بال می گذرد، برای اینکه همزمان با مولکولی که از سطح پایینی بال گذر می کند به لبه فرار برسند، می بایست با سرعت بیشتری حرکت کند. بر اساس قانون برنولی، هر سیالی مانند هوا، در صورت افزایش سرعت، فشار آن کاهش کاهش پیدا می کند. در نتیجه، جریانی که از بالای بال می گذرد، دارای فشار کمتری نسبت به جریان هوایی است که از سطح پایینی بال می گذرد. حال به دلیل اینکه فشار در زیر بال بیشتر از فشار در بالای بال است، نیرویی موسوم به نیروی برا تولید شده و بال به هوا بر می خیزد.

زاویه حمله چگونه باعث افزایش برا می شود

هنگامی که زاویه بال با باد نسبی یا همان زاویه حمله افزایش یابد، مقدار بیشتری از هوا به سطح پایینی بال برخورد می کند. بر اساس قانون برنولی، در صورتی که سرعت یک گاز کاهش یابد، فشار آن افزایش می یابد. با برخورد جریان هوا به زیر بال در اثر افزایش زاویه حمله، سرعت هوا کاهش یافته و فشار آن افزایش پیدا می کند، پس اختلاف فشار بالا و پایین بال بیشتر شده و نتیجتاً برا نیز افزایش پیدا می کند. اگر توجه کرده باشید، هواپیمایی که می خواهد از زمین برخیزد، به دلیل اینکه سرعت بسیار پایین است، بال این هواپیما قادر به تولید نیروی برای کافی برای برخاست نیست. پس خلبان با بالا دادن دماغه، زاویه حمله را افزایش داده و بال ها نیز نیروی برای بیشتری تولید می کنند و هواپیما از زمین بر می خیزد. حال به شکل 8 نگاه کنید.

شکل 8- تولید نیروی برای مساوی در سرعت های مختلف با تغییر زاویه حمله

در شکل بالا، بال های هواپیما در تمامی شرایط نیروی برای یکسانی تولید می کند، با این تفاوت که در سرعت های بالاتر، برای تولید نیروی برای مورد نظر، زاویه حمله کمتری لازم است اما در سرعت های پایین تر، به دلیل کاهش سرعت، برای تولید همان میزان نیروی برا، اعمال زاویه آلفای بیشتری نیاز است. پس اگر می خواهید پس از کاهش سرعت در هواپیمایتان، ارتفاع خود را از دست ندهید، لازم است که دماغه هواپیما را چند درجه بیشتر بالا بدهید. با این کار، شما به جبران نیروی برای از دست رفته در اثر کاهش سرعت می پردازید و بدین ترتیب می توانید ارتفاع خود را حفظ نمایید. البته کاهش سرعت و جبران نیروی برای از دست رفته با افزایش زاویه آلفا، تا حدی امکانپذیر است و محدودیت هایی نیز دارد.

1.      بال مستطیلی    rectangular wing:

 این نوع بال بال مستقیم (straight wing) نیز نام دارد. در طرح هواپیماهای اولیه از چنین بال هایی استفاده می شد و امروزه هنوز استفاده می شوند. بال مستطیلی بر حسب تعریف " عبارت از بالی است که طول وتر و نوک آن با طول وتر ریشه اش مساوی بوده و دارای هیچ گونه زاویه ای به جلو یا عقب نیست. به طوری که جریان هوای روبه روی بال به طور همزمان به سرتاسر لبه حمله برخورد می کند." از این نوع بال به ویژه در هواپیماهایی با سرعت کم استفاده می شود.

مزایای ساختمانی:

مهمترین مزیت ساختمانی این بال آن است که به سادگی و سهولت ساخته می شوند، زیرا اولا تمام مقاطع دوکی (Airfoil) مورد استفاده در آن ، یک اندازه هستند، ثانیا فرسپ (spar) بال نیازی به برش طولی ندارد و از سر تا انتهای آن به یک اندازه است. در این نوع بال به سادگی می توان از از شهپر (Aileron) یا سطوح هدایت دیگر استفاده کرد، چون پیچیدگی ساختمانی ندارند. همچنین، حجم مخازن سوخت در این نوع بال معمولا بیشتر از بالهای دیگر است.

زیان ساختمانی:

مهمترین زیان ساختمانی این نوع بال آن است که وزنی سنگینتر از سایر انواع بالها دارد. به بیان دیگر ، چنانچه مثلا بالی مستطیلی با مساحت 15 متر مربع را از نظر وزن با بالی مخروطی به مساحت 15 متر مربع مقایسه کنیم، بال مستطیلی وزن بیشتری خواهد داشت.

مزایای آیرودینامیکی:

یکی از مزایای آیرودینامیکی این بال آن است که توزیع نیروی برآ (lift) بر روی این بال به شکل بیضی است که در نتیجه ، بار آیرودینامیکی وارد بر سازه آن به طور یکنواخت تری توضیع می کند. از جمله مزایاز آیرودینامیکی دیگر آن است که واماندگی (stall) در قسمت ریشه (Root) و از ناحیه لبه فرار(Trailing Edge) آغاز می شود و به سمت نوک (Tip) بال گسترش می یابد. در نتیجه ، نخست آنکه شهپرها بلافاصله دچار عدم کارآیی نمی شوند( به خاطر مشوش شدن لایه هوای روی آنها) و هنوز می توانند وظیفه خود را انجام دهند. دوم آنکه خلبان بر اثر لرزشهای بال ناشی از واماندگی به وجود آن پی می برد و می تواند هواپیما را از خطر واماندگی دور سازد

زیان آیرودینامیکی:

مهمترین زیان آیرودینامیکی این نوع بال آن است که جریان گردبادی(vortex) که در حین پرواز از نوک بال تولید می شود، بسیار پر قدرت تر از سایر بالهاست.

2. بال مخروطی tapered wing  :

بال مخروطی امروزه کاربرد بسیار گسترده ای یافته است. این نوع بال بر حسب تعریف " عبارت است از بالی که طول وتر ریشه اش بزرگتر از طول وتر نوک آن است." از این بال امروزه در هواپیماهایی استفاده می شود که سرعت نسباتا زیادی دارند. در بسیاری از شکاری جنگنده های جنگ دوم جهانی از این نوع بال استفاده می شد.

مزیت ساختمانی: 

مهمترین مزیت ساختمانی این بال کم وزن بودن آن نسبت به سایر بالهاست، زیرا معمولا هم از ارتفاع مقطع بال و هم از ارتفاع فرسپ درونی آن ، از ریشه به سمت نوک بال کاسته می شود.

زیان ساختمانی: 

در این نوع بال معمولا از قسمت ریشه تا نوک باید از پیچش آیرودینامیکی استفاده کرد، بنابر این کار ساخت دشوار می گردد. یکسان نبودن مقاطع بال و فرسپ درونی نیز بر دشواری ساخت می افزایند. در این بال سوخت کمتری نسبت به بال مستطیلی می توان ذخیره کرد. ضمنا چنانچه این بال به اهتزاز (Flutter) شدید دچار شود، به سرعت می شکند، چون گشتاور زیادی دارد.

مزیت آیرودینامیکی: 

از جمله مزایای آیرودینامیکی این بال آن است که جریان گردبادی نوک آن قدرت کمی دارد. دیگر مزیت آیرودینامیکی بال مورد بحث آن است که به هواپیما امکان می دهد تا به نحو مطلوبی به انجام مانور بپردازد. نیروی برآی این بال به شکل بیضی بسیار نزدیک است.

زیان آیرودینامیکی : 

از جمله مهمترین زیان آیرودینامیکی این شکل بال آن است که واماندگی در نوک و از ناحیه لبه آغاز می شود، بنابر این ابتدا شهپرها کارایی خود را از دست می دهند، و بدین ترتیب خلبان و هواپیما شدیدا به مخاطره می افتند.

3. بال بیضی    Elliptic wing:

این بال همانطور که از نامش پیداست، عبارت است از بالی که به شکل بیضی می باشند. هواپیمای سوپر مرین اسپیت فایر شکاری جنگنده انگلیسی در جنگ دوم جهانی مشهورترین هواپیمایی است که از این بال سود جسته است.

مزیت ساختمانی: 

مزیت ساختمانی این نوع بال تقریبا همانند بال مخروطی است.

زیان ساختمانی: 

زیان ساختمانی این نوع بال تقریبا همانن بال مخروطی است.

مزیت آیرودینامیکی: 

مهمترین مزیت آیرودینامیکی این بال آن است که توزیع نیروی برآ روی این بال کاملا بیضی است و هر فوت مربع از این بال دقیقا فشار برآی یکسانی همانند سایر نقاط بال تولید می کند. این مسئله در عملکرد هواپیما در حین پرواز نقش بسیار چشمگیری دارد.

زیان آیرودینامیکی: 

واماندگی در این بال از لبه فرار آغاز می شود، در نتیجه شهپر ها و سایر سطوح آیرودینامیکی که در لبه فرار قرار دارند، کارآیی خود را از دست داده و هواپیما به سقوط مارپیچی دچار می شود.

4. بال مثلثی  delta wing:

بالی است که مقدار طول وتر نوک آن صفر است و دارای سه ضلع می باشد. از این نوع بال در هواپیماهای پر سرعت مافوق صوت امروزی استفاده می شود.

مزیت ساختمانی: 

وزن این بال تقریبا کمتر از سایر بالهای مذکور است. از آنجا که استفاده از چنین بالی موجب می شود که دم افقی حذف شود، وزن کل هواپیما، به نسبت کاهش پیدا می کند.

زیان ساختمانی: 

زیانی ندارد، اما در ساخت و نصب آن بر روی هواپیما پیچیدگی ها و دشواری های زیادی وجود دارد.

مزایای آیرودینامیکی: 

این نوع بال نه تنها سطح نسبتا بیشتری فراهم می کند ، بلکه پرواز مافوق صوت را امکانپذیر می سازد. ضمنا هواپیمایی که دارای چنین بالی است ، قدرت مانور بسیار زیادی در حین پرواز دارد.

زیان آیرودینامیکی: 

اول آنکه این بال نیز از ناحیه سریال دچار واماندگی می شود که موجب به خطر افتادن هواپیما می گردد. دوم، هواپیمایی که دارای چنین بالی است، در هر گونه شرایط پروازی می تواند دچار واماندگی گردد، بنابر این هوا پیما همواره باید با سرعت نسبتا زیادی پرواز کند. بدین ترتیب، سرعت فرود و بر خاستن هواپیما افزایش می یابد.

5. بال عقب رفته  swept wing :

عقب رفتگی بال بر حسب عریف عبارت است از"تمایل رو به عقب قابل مشاهده و محسوس مقاطع بال از ریشه به سمت نوک بال ، آنچنان که لبه حمله (leading edge) به طور مایل با باد نسبی مواجه شود." این حالت دلالت بر شکل بخصوصی ندارد ، بدین معنی که که ممکن است حتی یک بال مستطیلی را بتوان به صورت عقب رفته طرح نمود. بالهای مخروطی و مثلثی از جمله بالهای عقب رفته محسوب می شوند.

مزایا و معایب ساختمانی: 

این نوع بال از نظر ساختمانی کم و بیش دارای همان ویژگی هایی است که بالهای مخروطی دارند و تقریبا چیزی بیش از آنها ندارند.

مزایای آیرودینامیکی: 

بال عقب رفته باعث تاخیرآغاز تراکم پذیری هوا بر سطح خود می گردد. ضمنا، بخ خاطر شکل خاص این نوع بال ، حداکثر پسای (drag) آن تا سرعت های نزدیک به صوت به تاخیر می افتد و هواپیما می تواند با سرعت بیشتری پرواز کند. تغییرات ضریب برآ، پسا و گشتاور در این بال ، کم و اندک هستند. بدین ترتیب، هواپیمای حامل این نوع بال می تواند با سرعت نزدیک به سرعت صوت به خوبی به انجام مانور بپردازد. عقب رفتگی بال تا حدی در پایداری جانبی هواپیما دخالت می کند و آن را بهبود می بخشد.

زیان آیرودینامیکی: 

وقتی عقب رفتگی با شکل مخروطی ادغام شود، بال تمایل شدیدی به وامانده شدن از ناحیه نوک از خو نشان می دهد. بدین ترتیب ، هشدار کمی به خلبان می رسد و از کارایی کنترل جانبی کاسته می شود، و نیز شهپرها در هنگام واماندگی بی درنگ کارآیی خود را از دست می دهند. نظر به اینکه با این حالت بال نمی توان با سرعت نسبتا آهسته پرواز کرد، حداکثر ضریب برآ کاهش می یابد، در نتیجه سرعت واماندگی ، سرعت بر خاستن و سرعت فرود افزایش می یابد، و این امر موجب می شود که طول باند افزایش یابد. عقب رفتگی بال از کارایی سطوح هدایت مستقر در لبه فرار می کاهد و در نتیجه باید از وسایل مولد برآ در لبه حمله سود جست.