هوافضا

 

تاریخچه ی هواپیما

اندیشه پرواز به آسمان ها و رهائی از زمین از دیر باز در مخیله آدمی وجود داشته است . در افسانه ها اساطیر یونان و روایات بسیار باستانی این آرزوی دیرین بشر به خوبی مشاهده می شود . در کتاب ها آمده است که یکی از امپراتوران باستانی چین اژدهای بزرگی از پارچه مخصوص ساخت و درون آن را از دود گرم پر کرد و در برار چشمان متحیر رعایای خویش اژدها را به آسمان فرستاد .
بطور کلی در تاریخ هر کشور نظایر اقدام این امپراتور چینی مشاهده می شود .شاید نخستین کسی که عملاً در این راه کوشش مثبتی کرد و امکان پرواز را بوسیله بال های مصنوعی و یا اسباب و ادوات مکانیکی ثابت نمود « لئوناردو داوینچی » بود .
لئوناردو داوینچی نقاش ، مجسمه ساز ، فیزیکدان ، فیلسوف ، طبیب و دانشمند ایتالیایی نیازی به معرفی ندارد . وی زمانی مدعی شد که توسط بالهای متحرک مصنوعی می توان مانند مرغان در آسمان پرواز کرد و یا لااقل از مکانهای مرتفع به آسانی و بی خطر فرود آمد . اندیشه وی را یارانش به باد مسخره گرفتند ولی او پس از مدتی آزمایش موفق شد دستگاه کوچکی بسازد که مرکب از دو بال یک بدنه و یک سکان بود ، لئوناردو دستگاه خود را از مکان مرتفعی به پائین رها نمود . این دستگاه که در حقیقت پدر بزرگ هواپیماهای امروزی است پس از طی خط سیر طولانی به آرامی روی زمین نشست .
چندی بعد لئوناردو در سال 1500 دستگاه خود را کاملتر نمود بدین معنی که بوسیله یک فنر که حرکات ملایمی به بالهای دستگاه اختراعی می داد موفق شد آن را مدت بیشتری در هوا نگاه دارد ، ولی البته کسی با آن پرواز نکرد و اطرافیانش دستگاه را خرد کرده استاد را رنجیده خاطر ساختند و ار ادامه این کار منصرف کردند .
اگر چه لئوناردو کار خود را ادامه نداد ولی پس از وی دیگران طرح او را دنبال کردند . عده زیادی از افراد جسور اظهار می داشتند :
چگونه پرندگان با بالهای خود در هوا پرواز می کنند و به زمین سقوط نمی کنند ؛ ما نیز می توانیم با تعبیه دستگاهی شبیه بال پرندگان و یا بادبادک لئوناردو در هوا سر بخوریم . بالهای دستگاه می تواند ما را روی هوا نگاه دارد .
در سال 1678 م بینه فرانسوی با تعقیب فکر لئوناردو دستگاه دیگری ساخت که بالهایش توسط انسان حرکت می کرد . وی در این کار یعنی پرواز موفق نشد .
در 1784 م بین ونو فرانسوی دستگاهی ساخت که بالهایش شبیه پروانه یا فرفره بود . این دستگاه نیز می توانست مدت زیادی در هوا بماند و سقوط نکند .
در سال 1843 م هنسون آلمانی دستگاهی ساخت که دارای دو بال بسیار بزرگ ، یک سکان و اتاقک کوچک برای حمل انسان بود . این دستگاه نسبتاً کاملتر از دستگاهای قبلی بود می توانست کم و بیش مانند هواپیماهای بی موتور عمل کند . بدین ترتیب که آن را با زحمت فراوانی آن را به مکان مرتفعی می بردند و هنگام وزیدن باد مناسب آن را به سوی جلو پرتاب می کردند . دستگاه سبک حتی با داشتن یک سرنشین در هوا چرخ می زد و به آرامی بر روی زمین می نشست . 

موفقیت هنسن در این راه توجه عده زیادی از محققین را جلب کرد و از این تاریخ به بعد متوجه شدند که ممکن است دستگاه کاملی تعبیه کرد که از مکانهای مرتفع در فضا رها شود و مانند پرندگان بر روی هوا بلغزد بدون آنکه سقوط آنی در پی داشته باشد ولی ماندن در هوا و ادامه پرواز مشکل بزرگی بود که حل آن به نظر هیچ کس نمی رسید . از سوی دیگر همین اختراع تکمیل شده هنسن نیز معایب فراوانی داشت و دیگران که کار وی را تقلید کردند فدای بلند پروازی خود شدند ، سقوط کردند و جان شیرین از دست دادند .
در حقیقت علت ادامه نداشتن پرواز این بادبادکه در هوا یکی سنگین آن بود دیگر آن که محور ثقل دستگاه کامل نبود و به همین علت آن طوری که پرندگان می توانند پرواز آزاد داشته باشند دستگاه اختراعی نمی توانست این کار را انجام دهد .
رفته رفته محققین دریافتند که برای این بادبادکها یا هواپیماهای بی موتور لازم است محور ثقل ترتیب داد . محور ثقل هواپیما که برای هر دانش آموز روشن است شاید بسیاری از افراد عادی اجتماع نیز آن را می دانند در زیر بالها واقع شده است اما یافتن آن برای جویندگان بیش از 70 سال به طول انجامید .
پس از هنسون پنو فرانسوی در سال 1871 م هواپیمای دیگری ساخت که بسیلر سبک بود و مدتها می توانست در هوا باقی بماند .
پس از پنو افراد دیگری در کشور های مختلف دست به تکمیل این اختراع زدند تا آنکه سرانجام در سال 1801 م لیلیان تال انگلیسی موفق شد بال پرنده بسازد . این بال پرنده که شبیه بال خفاش بزرگ بود می توانست یک سرنشین با خود حمل کند و مدت زیادی در فضا باقی بماند . جنس این بال ها از ابرشیم و فمق العاده سبک و محکم بود و محور ثقل آن نیز کم و بیش در محل مناسبی تعبیه شده بود . اختراع لیلیان تال با آنکه موفقیت آمیز بود ولی سرانجام به علت نقص فنی کوچک مخترع خود را به هلاکت رسانید .
پس از لیلیان تال مخترعین دیگری سال ها در این راه آزمایش کردند تا سرانجام در سال 1896 م شانو فرانسوی موفق شد یک هواپیمای بی موتور کاملی اختراع کند . این هواپیمای بی موتور دارای دو بال ، یک سکان متحرک و یک محور ثقل صحیح بود و سرنشین آن می توانست با خیال راحت در آن بنشیند و از مکان بسیار مرتفعی در هوا رها شود و به میل خود سکان را حرکت داده به سیر هواپیما تغییر جهت دهد و به همین نحو وزش باد نامناسب را کنترل کند . این هواپیما در حقیقت پدر هواپیماهای موتوری دو پله است . جنس آن از ابریشم و آلومینیوم و چوب های فوق العاده سبک و محکم بود .
از این به بعد اختراع بی موتور تکمیل شد و بر دانشمندان و مردم عادی محقق شد که با ساختن یک دستگاه سبک و وسیع که سطح بسلر زیادی را در فضا اشغال کند می توان تا مدتی در فضا باقی بود و یک انسان نیز همان طوری که پرندگان می توانند در پرواز آزاد بدون حرکت دادن بالهای خود در فضا باقی بمانند ، می توان در آسمانها بدون اینکه سقوط کند .
اکنون اساس هواپیما کشف شده و به مرحله عمل در آمده بود . همه می دانستند جسم مسطح و سبک و وسیعی که دارای شکل منظم و محور ثقل معین باشد می تواند بر روی ذرات هوا بلغزد . در حقیقت ذرات هوا از سقوط آنی این دستگاه به واسطه تماس با سطح وسیع آن جلوگیری می کردند .
ولی بلند پروازی انسان ارضاء نشد . همه می خواستند این بادبادک آرام و کند رو که فقط بر اثر وزش باد و یا از مکان های مرتفع حرکت می کنند دارای حرکت سریع بوده و به میل سرنشین به بالا و پائین و چب و راست بالاخره از مکانی به مکان دیگر برود .
شاید نخستین کسانی که موفق شدند هواپیمای بی موتور یا بادبادک هوائی را نیرو داده با سرعت و به میل سرنشین در فضا به پرواز در آورند برادران رایت پس از سالها آزمایش در تاریخ 1903 م موفق شدند موتور کوچکی بر روی بادبادک هوائی نصب کنند و به محور این موتور پروانه ای که عیناً شبیه یک فرفره بود متصل سازند و در نتیجه هواپیما را بر اثر گردش فرفره با استفاده از نیروی موتور در هوا به پرواز در آورند .
با اینکه پیش از برادران رایت موتورهای نفت سوز اختراع شده بود ولی فکر استفاده از پروانه ( هلیس ) برای شکافتن هوا و پیش بردن هواپیما به اندیشه کسی خطور نکرده بود . آنهایی که می خواستند هواپیما را با سرعت در فضا به حرکت در آوردند همه سعی داشتند با استفاده از حرکت دادن بالها این کار را انجام دهند زیرا آنها می خواستند عیناً از پرندگان تقلید کنند ولی کوشش مخترعین در این راه بجایی نرسیده بر همه ثابت شد که فکر برادران رایت یعنی استفاده از پروانه برای پیش بردن هواپیما در هوا صحیح ترین اندیشه هاست .
پس برادران رایت ، کورتیس آمریکایی در سال 1908 اختراع رایت را تکمیل کرد و با قراردادن چند چرخ کوچک در زیر هواپیما مسئله فرود آمدن و برخاستن را حل کرد و بدین ترتیب از آن سال به بعد مخترعین در تکمیل این ماشین کوشیدند و بعد از اختراع لئوناردو داوینچی سرانجتم پس از از چهار قرن تجربه آزمایش و زحمت ماشین هوائی اختراع شد و به آسمان رفت .
اکنون با آنکه هواپیماهای جت اختراع شده ولی بسیاری از هواپیماهای جهان بر اصول همان اختراع برادران رایت ساخته می شود بدین معنی که پروانه هواپیما بر اثر نیروی موتور با سرعت می چرخد و عیناً مانند پیچی که در چوب پنبه سر بطری فرو می رود و چون به بدنه هواپیما وصل است خود و هواپیما را به طرف جلو پیش می برد . مانند پیچ سر بطری که در اثر چرخاندن در چوب پنبه فرو می رود وقتی پروانه در هوا پیش رفت با فشار زیاد هوا را به زیر بال می زند ، سکان یا باله عقب فشار هوا را نگاه داشته سر هواپیما را به سوی آسمان متمایل می کند . بر اثر ادامه این کار هواپیما به حرکت در آمده به هوا می رود و مانند کسی که در آب شنا می کند و آبها را به زیر بدن خود می لرزاند پروانه نیز در آسمان هوا را به زیر بال و بدنه هواپیما لرزانده و هواپیما پیش می رود .
هواپیمای جت که پروانه ندارد گاز حاصل از سوختن بنزین یا نفت را با شدت زیاد به عقب می راند . فشار گاز در حقیقت به صورت انفجار است ، مانند کسی که پای خود را در آب به بدنه استخر بزند بدنه هواپیما را به جلو می راند . با ادامه این کار هواپیمای جت به پرواز خود در فضا ادامه می دهد .
اکنون هواپیمائی ساخته اند که بیش از دو هزار کیلومتر در ساعت پرواز می کند . حد متوسط سرعت سرعت هواپیما در ساعت 800 کیلو متر است .
حداقل آن نیز برای یک هواپیمای کوچک سبک 180 تا 200 کیلومتر در ساعت است بدین معنی که اگر هواپیمائی کمتر از 180 کیلومتر در ساعت حرکت کند سقوط کرده به زمین می افتد مگر آنکه بی موتور بوده بواسطه سبکی فوق العاده بتواند در فضا باقی بماند .
  منبع:

 کتاب دائره المعارف مصور زرین - غلامرضا طباطبائی مجد - انتشارات زرین   

زندگی نامه برادران رایت 

 

نام فارسی : ارویل رایت و ویلبر رایت
سال ولادت و فوت : 1948 – 1871 میلادی

از آنجا که موفقیت‌های این دو برادر کاملاً با یکدیگر ممزوج و درهم پیچیده شده است بنابراین آنها را به هم ملحق کرده و سرگذشت آنان تحت یک عنوان واحد بیان خواهد شد. ویلبر رایت در سال 1876 در «میل ویل» ایندیانا به دنیا آمد و ارویل رایت به سال 1871 در «دیتون» اوهایو زاده شد. هر دو برادر تحصیلات دبیرستانی داشتند ولی هیچ‌کدام موفق به دریافت دیپلم نشدند. این دو جوان در زمینه مکانیک نابغه بودند و به موضوع پرواز انسان علاقه زیادی داشتند. در سال 1892 مغازه‌ای را دائر کردند که در آن به فروش، تعمیر و ساخت دوچرخه مشغول شدند. این کار پول مورد نیاز را برای کار مورد علاقه آنان، تحقیقات هوانوردی، تأمین می‌کرد. آنان با ولع تمام، نوشته‌های کسانی مثل اوتولیتلینتهال، اوکتاو چانوت و ساموئل لانگلی را که در زمینه هوانوردی کار کرده بودند، مطالعه کردند و در سال 1899 کار خود را آغاز نمودند. با بیش از چهار سال کار در دسامبر 1903 تلاش‌های آنان با موفقیت به نتیجه رسید. برای برخی ممکن است موفقیت برادران رایت تعجب‌انگیز باشد مخصوصاً هنگامی که دریابند افراد فراوانی که در این راه تلاش کردند با شکست مواجه شده بودند. برای موفقیت آنان چند دلیل می‌توان ارائه داد. اولاً دو فکر و دو اندیشه بهتر از اندیشه واحد کارایی دارد. برادران رایت همیشه با یکدیگر کار می‌کردند و همکاری و همگامی کاملی با هم داشتند. ثانیاً آنها عاقلانه بر آن شدند که قبل از اینکه برای ساخت هواپیمای موتوردار تلاش کنند به یادگیری چگونگی پرواز بپردازند. این نکته در ظاهر بی‌معنی به نظر می‌رسد: چگونه می‌توان بدون داشتن هواپیما پرواز کردن را یاد گرفت؟ در پاسخ باید گفت که برادران رایت با استفاده از گلایدر چگونگی پرواز را فراگرفتند. آنها کار با بادبادک‌ها و گلایدرها را در سال 1899 آغاز کردند. سال بعد اولین گلایدر کامل خود را که می‌توانست یک نفر را حمل کند، برای آزمایش به کیتی هاوک در کارولینای شمالی آورندو نتیجه آزمایش آن چنان رضایت‌بخش نبود. آنان دومین گلایدر کامل را در سال 1901 و سومین گلایدر را در سال 1902 ساختند و آزمایش کردند. در گلایدر سوم برخی از مهمترین اختراعات آنان به کار برده شده بود (بعضی از اختراعات اصلی آنها بیش از آنکه مربوط بع اولین هواپیمای موتوردار باشد در ارتباط با گلایدر بود.) آنها با گلایدر سوم بیش از یکهزار پرواز موفقیت‌آمیز انجام دادند. برادران رایت قبل از اینکه ساخت اولین هواپیمای موتوردار را آغاز کنند بهترین و با تجربه‌ترین خلبان‌های گلایدر در جهان بودند. تجربه پرواز با گلایدر سومین عامل موفقیت آنها را فراهم آورد. نگرانی اصلی بسیاری از کسانی که قبلاً برای ساخت هواپیما تلاش کرده بودند آنان بود که چگونه وسیله اختراعی خود را از زمین بلند کند. اما برادران رایت دریافتند که بزرگ‌ترین مشکل چگونگی کنترل هواپیما در آسمان خواهد بود. از این جهت آنان بیشترین وقت و تلاش خود را صرف یافتن راههایی برای ثبات وضعیت و کنترل هواپیما در خلال پرواز کردند. آنان موفق به اختراع وسایلی برای کنترل محور سه گانه هواپیمای خود شدند و به این ترتیب توانستند به قدرت مانور کاملی دست یابند. برادران رایت در طراحی بال هواپیما نیز کار مهمی انجام دادند آنها دریافتند که نمی‌توانند به اطلاعاتی که در این زمینه قبلاً چاپ و منتشر شده بود، اعتماد کنند. بنابراین آنان برای خود یک تونل هوا ساختند و در آن بیش از دویست شکل مختلف بال را آزمایش کردند. بر مبنای این آزمایشات آنها موفق شدند جدولی تهیه نمایند که در آن چگونگی فشار هوا بر بال با توجه به شکل با توصیف شده بود. از این اطلاعات سپس برای طراحی بال‌های هواپیمای خود استفاده کردند. علیرغم تمام این دستاوردها اگر برادران رایت در مقطع مناسبی از زمان قرار نداشتند، نمی‌توانستند موفق شوند. تمام تلاش‌ها برای پرواز در نیمه قرن نوزدهم محکوم به شکست غیر‌قابل اجتناب بود. ماشین‌های بخار نسبت به نیرویی که تولید می‌کردند بسیار سنگین بودند. همگامی‌که برادران رایت در صفحه ظاهر شدند ماشین‌های درون سوز کارآمد اختراع شده بود. با این حال چون وزن ماشین‌های درون‌سوز متعارف نسبت به نیروی تولید آن بسیار زیاد بود استفاده از آن در وسایل پروازی امکان نداشت. از آنجا که به نظر نمی‌رسید هیچ‌یک از تولیدکنندگان بتوانند ماشین سبک‌تری تولید کنند بنابراین برادران رایت با کمک یک مکانیک،‌ خود چنین ماشینی را طراحی کردند. این نیز نشانه دیگری از نبوغ آنها بود. با این که وقت کمی برای طراحی این ماشین گذاشتند ولی موفق شدند ماشینی بسازند که نسبت به تمام ماشین‌هایی که اغلب تولیدکنندگان قادر به ساخت آن بودند، تفوّق و برتری داشته باشد. علاوه بر این برادران رایت مجبور بودند ملخ‌های هواپیما را نیز طراحی کرده و بسازند. ملخی را که از آن در سال 1903 استفاده شد حدود 66 درصد کارایی داشت. اولین پرواز روز هفدهم دسامبر 1903 در«کیل دویل هیل» نزدیک کیتی هاوک کارولینای شمالی انجام شد. برادران رایت در آن روز دو پرواز انجام دادند. اولین پرواز که توسط ارویل رایت انجام شد تنها دوازده ثانیه به طول انجامید و مسافت طی شده حدود 120 فوت بود. مدت زمان پرواز ویلر رایت 59 ثانیه و مسافتی که او طول 852 فئت بئد. ساخت آن هواپیما که برادران رایت آن را « فلایر 1» نامیدند کمتر از یکهزار دلار برای آنان هزینه داشت. وزن آن حدود 750 پند و طول آن 40 فوت بود. ان هواپیما هم اکنون در موزه‌ی ملّی هوا و فضا در واشنگتن می‌شود. تنها پنج نفر شاهد اولین پروازها بودند و معدودی از روزنامه‌ها روز بعد، آن هم نه خیلی دقیق به آن اشاره‌ای کردند. روزنامه‌ی محلی آنها «دیتون اوهایو» چنین رویدادی را به کلّی نادیده گرفت. در واقع پنج سال دیگر زمان لازم بود تا عموم مردم در سراسر جهان دریابند که پرواز انسان واقعاً عملی شده است. پس از انجام پرواز‌های مزبور در کیتی هاوک برادران رایت به زادگاه خویش، دیتون، بازگشتند و دومین هواپیمای خود(فلایر2) را ساختند. در سال 1904 بدون آنکه توجه زیادی را جلب کنند با آن هواپیما 105 پرواز انجام دادند. (فلایر3) که مدل اصلاح شده و قابل استفاده‌تری بود در 1905 ساخته شد. حتی زمانی که آنها پروازهای زیادی در اطراف دیتون انجام داددند باز هم بسیاری از مردم باور نمی‌کردند که هواپیما اختراع شده است. در سال 1906 روزنامه «هرالد تریبون» در چاپ پاریس خود مقاله‌ای درباره برادران رایت داشت که عنوان آن «پروازکنندگان یا دروغگویان» بود. به هر حال در سال 1908 برادران رایت به تمام تردیدها خاتمه دادند. ویلبر یکی از هواپیماهای خود را به پاریس برد و در انظار عموم چند پرواز با آن انجام داد و شرکتی را برای بازاریابی اختراع خود تأسیس کرد. در ایالات متحده ارویل نیز به انجام کارهای مشابهی پرداخت. متأسفانه در 17 سپتامبر 1908 هواپیمایی که ارویل با آن در حال پرواز بود دچار سانحه شد و سقوط کرد. یکی از سرنشینان آن هواپیما کشته شد، پا و دو دنده ارویل شکست که پس از مدتی بهبود یافت. این تنها حادثه‌ی جدّی بود که برادران رایت در تمام پروازهای خود داشتند. به هر حال پروازهای موفقیت‌آمیز او دولت ایالات متحده را ترغیب کرد تا برای ساخت و تحویل هواپیما به وزارت جنگ آن کشور قراردادی با برادران رایت انضا نماید. در سال 1909 در بودجه فدرال مبلغ سی‌هزار دلار برای هونوردی نظامی اختصاص داده شد. برای مدتی دعوای حقوقی قابل توجهی در مورد ثبت اختراع بین برادران رایت و رقبایی که مدعی آن شده بودند جریان داشت. این دعاوی سرانجام در سال 1914 با صدور رای به نفع برادران رایت خاتمه یافت. در خلال این مدت ویلبر به تب تیفوئید مبتلا شد و در سال 1912 در گذشت. وی هنکام مرگ 45 سال داشت. اوریل رایت که در سال 1915 تمام منافع مالی خود را در شرکت هواپیماسازی فروخت تا سال 1948 زنده بود. هیچ یک از این دو برادر ازدواج نکردند. علیرغم تحقیقات فراوان پیشین در این زمینه و وجود بسیاری از تلاش‌ةای و ادّعاها، مسلم است که برادران رایت شایسته و سزاوار بیشترین افتخار و اعتبار برای اختراع هواپیما هستند. عمده‌ترین عامل برای تعیین جایگاه آنان در این فهرست ارزیابی شخص از اهمیّت خود هواپیما می‌باشد. از نظر من اهمّت هواپیما از اهمیّّت ماشین چاپ و یا ماشین بخار که تمامی شکل زندگی بشر را دستخوش تغییری بنیادین کردند، به مراتب کمتر است. البته بدون تردید هواپیما اختراعی بسیار برجسته و درخشان است که هم در صلح و هم در جنگ کابرد دارد. در طی چند دهه هواپیما سیاره بزرگ ما را جمع وجور کرده وآن را به دنیای کوچکی تبدیل نمود. به علاوه انجام موفقیت‌آمیز پرواز انسان مقدمه‌ای برای توسعه و گسترش سفرهای فضایی بود. برای قرن‌‌های بیشمار پرواز رؤیای انسان بود. مردمان کارآزموده همواره بر این باور بودند که قالیچه پرنده داستان‌های هزارو یک شب تنها یک رؤیا است و نمی‌تواند در دنیای واقعی وجود داشته باشد. تنوع برادران رایت به این رؤیای دیرینه بشر تحقق بخشید و افسانه پریان را به واقعیت تبدیل کرد. 

       

 مهندسی هوافضا

هوافضا یک رشته‌ی راهبردی و نشانه­‌ی پیشرفت در همه­‌ی کشورهای جهان می­ باشد. بودجه‌های کلان نظامی و غیرنظامی که صرف این رشته می‌شود زمینه‌های پیشرفت و جهش در دیگر رشته‌های دانش و مهندسی را فراهم ساخته است.

---

این نوشتار در حال تکمیل است.

پیشرفت همه‌جانبه‌ی کشور و توسعه‌ی پایدار آن بدون گام نهادن در عرصه‌ی فناوری‌های برتر مانند هوافضا، فناوری اطلاعات، زیست‌فناوری و ... میسر نخواهد بود. در این مسیر، فناوری هوافضا دارای دو شاخص ویژه است. از یک سو این فناوری می‌تواند موتور محرک سایر فناوری‌ها بوده و باعث رشد همه‌جانبه در بسیاری از فناوری‌ها گردد و از سوی دیگر دست‌یابی به دانش و فناوری نوین هوافضا از مظاهر اقتدار کشورها به شمار می‌رود. در واقع، هوافضا یک رشته‌ی راهبردی و نشانه­‌ی پیشرفت در همه­‌ی کشورهای جهان می­‌باشد. بودجه‌های کلان نظامی و غیرنظامی که صرف این رشته می‌شود زمینه‌های پیشرفت و جهش در دیگر رشته‌های دانش و مهندسی را فراهم ساخته است.

هدف رشته‌ی دانشگاهی مهندسی هوافضا، تربیت کارشناسانی است که نیروی انسانی مورد نیاز برای طراحی، پژوهش و ساخت در صنایع گوناگون هوافضایی را فراهم سازند. رشته‌ی دانشگاهی هوافضا نزدیکی زیادی با رشته‌ی مهندسی مکانیک دارد. به گونه‌ای که دارای شمار زیادی از درس‌های مشترک با مهندسی مکانیک می‌باشد. در برخی از دانشگاه‌هایی که دانشکده‌ی مستقل هوافضا وجود ندارد، رشته‌ی مهندسی هوافضا در قالب دانشکده‌ی مهندسی مکانیک ارائه می‌شود.

پایه‌ی بیشتر درس‌های این رشته بر ریاضی است، مانند دینامیک سیالات برای آئرودینامیک یا معادلات حرکت برای دینامیک پرواز. با این‌همه، اجزای تجربی بسیاری نیز در این رشته وجود دارد. از نظر تاریخی، این اجزای تجربی از آزمایش مدل‌های کوچک و نمونه اولیه، در تونل باد و یا در فضای باز منشا گرفته‌اند. پیشرفت‌های صنعت رایانه این امکان را به وجود آورده که از دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) و شبیه سازی رفتار سیال، بتوان برای کاهش هزینه و زمان صرف شده در آزمایش تونل باد استفاده کرد.

فارغ­‌التحصیلان رشته­‌ی مهندسی هوافضا دانش­‌های لازم در  زمینه‌ی آیرودینامیک، مکانیک پرواز، پیشرانش و سازه‌ها و نیز طراحی و ساخت اجسام پرنده مانند هواپیما را بدست می­­ ‌‌آورند. یک مهندس هوافضا، افزون بر قابلیت­‌های گفته شده، توانایی کار بر روی آیرودینامیک خودرو، سازه‌های زمینی و دریایی، و نیز توربوماشین­‌ها را دارد.

بخش پژوهش عملیاتی، موسسات آموزشی، مدیریت حمل و نقل و ترابری، عملیات نیروگاهی، عملیات تأسیسات گازی و نفتی و صنایع خودرو، چند نمونه از مواردی هستند که از تخصص فارغ‌التحصیلان مهندسی هوافضا استفاده می­‌کنند.

همانگونه که گفته شد، هوافضا یک دانش راهبردی است و در آن، از دانش‌های دیگر مانند متالورژی، علوم رایانه و الکترونیک بهره‌گیری می‌شود.

گرایش‌های رشته‌ی مهندسی هوافضا 

آیرودینامیک
آیرودینامیک به مطالعه و بررسی جریان هوا در اطراف جسم پرنده و محاسبه نیروها و گشتاورهای ناشی از آن بر روی جسم می‌پردازد.

پیشرانش (جلوبرندگی)
دانش پیشرانه‌ها به مطالعه و بررسی سامانه‌های جلوبرنده، اعم از موتورهای هوازی و غیرهوازی می‌پردازد. موتورهای هوازی شامل موتورهای پیستونی و چرخپره‌ای (توربینی) است که از هوا به عنوان اکسیدکننده استفاده نموده و سوخت را با خود حمل می‌کنند. اما موتورهای غیرهوازی مانند موتور موشک‌ها و فضاپیماها است که سوخت و اکسیدکننده را با خود حمل می‌کنند. در این دانش نحوۀ تولید نیروی رانش و همچنین ساختار کلی انواع موتورهای هوافضایی بررسی و مورد تجزیه و تحلیل قرار می‌گیرد.

سازه های هوایی (سازه های هوافضایی)
سازه‌های هوافضایی به مطالعه و بررسی سازه‌های هواپیما و دیگر هوا-فضاگردها می‌پردازد. هدف آن طراحی سازه‌هایی است که علاوه بر استواری کافی در برابر بارهای آیرودینامیکی و دیگر بارهای استاتیکی وارد بر وسایل پرنده، کمترین وزن ممکن را نیز داشته باشند.

مکانیک پرواز و کنترل (دینامیک پرواز و کنترل)
مکانیک پرواز با بهره‌گیری از داده‌های آیرودینامیکی (هواپویایی)، هندسی و وزنی به مطالعه و بررسی رفتار و حرکات هواپیما می‌پردازد. در واقع علم مکانیک پرواز از عملکرد تشکیل می‌شود و عملکرد به بررسی برد، مسافت نشست و برخاست، مداومت پروازی در سرعت‌های گوناگون و پایداری و کنترل وسایل پرنده می‌پردازد.

مهندسی فضایی
مهندسی فضایی شاخه‌ای از هوافضا است که به بررسی پیشرانش، آیرودینامیک، سازه و مکانیک پرواز حامل (موشک) و پرتابه (ماهواره) در فضا می‌پردازد. افزون بر آن در این شاخه بیشتر بر کاربرد فضایی بودن (صرف نظر از درگ) و در نظر گرفتن شرایط ویژه فضا (پرتو های کیهانی، الکتریسیته ساکن و ...) پرداخته می‌شود. علم مکانیک سماوی (Celestial mechanics) در دو قسمت عمده مطرح است. یکی از قسمت‌های این شاخه از علم مرتبط است با حرکت اجرام اجسام در فضا تحت تاثیر جاذبه می‌باشد که این با همان نام مکانیک مدارهای فضایی مطرح بوده است شاخه‌ی دیگر از مکانیک سماوی در خصوص دینامیک وضعیت اجسام (به دور مرکز ثقل خودشان) صحبت می‌کند (Attitude Dynamics).

منابع:
وبگاه دانشکده مهندسی هوافضا دانشگاه صنعتی امیرکبیر (پلی‌تکنیک تهران)
دفترچه معرفی دانشکده هوافضا دانشگاه خواجه نصیر‌الدین طوسی
ویکی پدیا 

  

مهندسی هوافضا در ایران

رشته مهندسی هوافضا برای نخستین بار در سال ۱۳۶۶ وارد ایران شد و نخستین دوره‌ی کارشناسی این رشته را دانشگاه صنعتی امیرکبیر (پلی تکنیک تهران) راه‌اندازی کرد. هم‌اکنون دانشگاه‌های صنعتی امیرکبیر، صنعتی شریف، صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی ...

---

 

رشته مهندسی هوافضا یکی از رشته‌های گروه فنی مهندسی است. با توجه به رشد سریع و ناگهانی این دانش در دهه‌های اخیر، هم‌اکنون این رشته جزو رشته‌های راهبردی دانش به شمار می‌آید. ولی با این وجود این رشته در ایران پیشینه‌ی زیادی ندارد.

رشته مهندسی هوا فضا برای نخستین بار در سال ۱۳۶۶ وارد ایران شد و نخستین دوره کارشناسی این رشته را دانشگاه صنعتی امیرکبیر (پلی تکنیک تهران) راه اندازی کرد. هم اکنون دانشگاه‌های صنعتی امیرکبیر، صنعتی شریف، امام حسین، صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، شهید ستاری و صنعتی مالک اشتر و آزاد (واحد علوم و تحقیقات)، زیر نظر وزارت علوم، تحقیقات و فناوری مشغول تربیت دانشجویان این رشته در مقطع کارشناسی هستند. در دوره کارشناسی ارشد علاوه بر دانشگاه‌های مذکور دانشگاه‌های تربیت مدرس، شهید بهشتی، علم و صنعت، فردوسی مشهد، شیراز و پژوهشگاه هوافضا نیز در گرایشهای مختلف مهندسی هوافضا دانشجو می‌پذیرند.

طول متوسط دوره‌ی تحصیلی برای دوره کارشناسی مهندسی هوافضا همانند  سایر رشته‌های مهندسی، ۴ سال بوده و دروس این مجموعه شامل دروس عمومی، پایه، اصلی، تخصصی، کارگاهی و کارآموزی است و زمینه‌هایی چون آیرودینامیک، سازه‌های هوایی، مکانیک پرواز و پیشرانش(جلوبرندگی) دروس تخصصی این رشته را شامل می‌شوند.

این رشته در مقطع کارشناسی ارشد در ایران دارای گرایش‌های مکانیک پرواز (دینامیک پرواز) ، آیرودینامیک، پیشرانش، سازه‌های هوایی (سازه‌های هوافضایی) و مهندسی فضایی است و هم اکنون امکان ادامه تحصیل در رشته مهندسی هوافضا در داخل کشور تا مقطع دکترا میسر است. نخستین دانش‌آموخته‌ی مقطع دکترای مهندسی هوافضا در ایران در سال ۱۳۸۳ از دانشکده‌ی مهندسی هوافضا دانشگاه صنعتی امیرکبیر فارغ‌التحصیل شده است.  

 

تاریخچه ی شرکت بویینگ

نوشته شده توسط دانیال حقگو در ساعت 6:29 PM

تاریخچه شرکت بویینگ شرکت بوئینگ در سال 1916 میلادی تاسیس شد.
اداره مرکزی این شرکت در شیکاگو ایالات متحده آمریکا میباشد.از تولیدات شرکت بین الملی بوئینگ ، هواپیماهای مسافربری ، هواپیماهای نظامی ، خدمات کامپیوتری فضائی و .... است.
درآمد این شرکت در سال 2005 ، 54854 میلیون دلار آمریکا بوده است.
نکته جالب توجه اینکه در سال جاری 153 هزار نفر در این شرکت کار میکنند.

شرکت بوئینگ در خصوص هوا- فضا و سیستم هاب دفاعی نیز فعالیت میکند.این شرکت که بزرگترین تولید کننده هواپیما در جهان است ، در سال 2005 توانست از 49 درصد سفارشات خود ،45 درصد از آنها را تحویل دهد که این میزان رکورد خوبی قلمداد میشود.

پانزدهم جولای 1916 ، ویلیام بوئینگ در سیاتل واشنگتن این شرکت را تاسیس کرد.در ماه ژوئن همان سال ، اولین هواپیمای این شرکت ساخته شده نخستین پرواز با این هواپیما صورت گرفت.ویلیام بوئینگ ، ابتدا در مورد صنعت چوب در دانشگاه تحصیل میکرد و تخصص خوبی در این زمینه کسب کرد و این علم او را در اجرای طرح هایش و بخصوص مونتاژ و ساخت هواپیما یاری داد.

در سال 1972 ، بوئینگ به عنوان یک شرکت حمل و نقل هوائی نامیده شد.یک سال بعد ، شرکت حمل و نقل هوائی بوئینگ به شرکت هواپیمائی Pacific پیوست و شرکت واحدی را تشکیل دادند.پس از چندی ویلیام ، سهامش را زیر قیمت فروخت.کمی بعد شرکت بوئینگ قراردادی با شرکت هواپیمائی Pan American منعقد کرد که در این راستا هواپیمای دریائی که قادر به حمل مسافران در سراسر اقیانوس دور بود ، ساخته شد.

اولین پرواز بوئینگ 314 در ژوئن 1938 بود.بوئینگ 314 بزرگترین هواپیمای داخلی و غیرنظامی در آن زمان محسوب میشد که قابلیت حمل 90 مسافر در پرواز های روزانه و جابجائی 40 مسافر در پرواز های شبانه را داشت.بعد از یک سال اولین خط سفر هوائی از امریکا به انگلستان افتتاح شد.پس از آن خطوط دیگر فعالیت خود را آغاز کردند.

در طول جنگ جهانی دوم ، بوئینگ تعداد بیشماری بمب افکن ساخت.جالب توجه این است که بسیاری از کارگران این شرکت در زمان جنگ جهانی دوم زنانی بودند که شوهرانشان عازم جنگ شده بودند.

در آغاز سال 1944 تولیدات شرکت افزایش یافت و بیش از 350 هواپیما در ماه ساخته شد.

طرح بمب افکن B17 ، توسط شرکت هواپیمائی 10CKHEAD و شرکت هواپیمائی دوگلاس ، مونتاژ شد.بعد از جنگ ، بسیاری از سفارش های بمب افکن لغو شد و 70 هزار کارگر در این شرکت بیکار شده و شغل خود را از دست دادند.

شرکت بوئینگ تصمیم گرفت به سرعت این موضوع را با فروختن Stratocruiser جبران کند.این مدل هواپیما مسافربری لوکس 4 موتوره و پیشرفته تر از B29 به شمار می آمد ، هر چند فروش آن در حد انتظار نبود.

در اواسط سال 1950 تکنولوژی به طور چشمگیری پیشرفت کرد که این امکان را به بوئینگ داد تا محصولات جدیدی را تولید کند.

یکی از این تولیدات ، موشک با برد کوتاه بود که برای متوقف کردن هواپیماهای دشمن در بین راه از آن استفاده شده بود ، بوئینگ ساخت موشک های با برد کم را توسعه داد و همچنین به فکر تولیدات موشک قاره پیما بود ، در حالیکه جنگ سرد شروع شده بود.

چند سال بعد بوئینگ 727 به جهانیان معرفی شد.این هواپیما دارای 3 موتور بود و برای مسیر هائی با برد متوسط طراحی شده بود.این هواپیما به سرعت به عنوان هواپیمایی راحت و مطمئن از سوی مسافران ، خدمه پرواز و شرکت های هواپیمائی پذیرفته شد.

در سال 1983 شرایط اقتصادی بهبود یافت و شرکت توانست تعداد بیشماری هواپیمای مسافری 737 را مونتاژ کند.

در ادامه مختصری در مورد ویژگی های Boeing 747 که >> ملکه آسمان ها << لقب گرفته ، بیان میکنیم :
یکی تز شناخته شده ترین تولیدات این شرکت ، بوئینگ 747 معروف به جامبوجت است.در این هواپیمای 4 موتوره بزرگ مسافربری در حال حاضر بزرگترین هواپیمای مسافربری دنیا است ، البته اواخر سال 2006 یکی از تولیدات شرکت ایرباس این لقب را از آن خود کرد .

تولید بوئینگ 747 انقلابی بزرک در صنعت هواپیماهای مسافربری بود.این هواپیما قابلیت جابجائی حداکثر 550 مسافر را دارد.اندیشه ساخت بوئینگ 747 در اواسط دهه شصت میلادی مطرح شد.به دنبال آن ارتش امریکا برای تقویت ناوگان خود تعداد زیادی از این هواپیمای عظیم الجثه را از این شرکت خریداری کرد.

امروزه بوئینگ 747 جایگاه ویژه ای در نزد مردم و مسافرانی که از پروازهای بین الملی استفاده میکنند ، پیدا کرده است و بی دلیل نیست که آن را ملکه آسمان ها نامیده اند.


روسای شرکت بوئینگ از ابتدا تا کنون به شرح زیر است :
- از سال 1916 تا 1934 >>>> ویلیام بوئینگ
- از سال 1934 تا 1966 >>>> کلیرمونت ال جتودت
- از سال 1966 تا 1972 >>>> ویلیام آلن
- از سال 1972 تا 1987>>>>تورنتون ویلسن
- از سال 1987 تا 1996 >>>> فرانک شرونتز
- از سال 1996 تا 2003 >>>> فلیپ کاندیت
- از سال 2003 تا 2005 >>>> لیوپلات
- از سال 2005 تا کنون >>>>> جیمز مک لونی

اولین صاحب شرکت بویینگ در سال ۱۹۱۶ تا ۱۹۳۴:

    

قسمتهای اصلی تشکیل دهنده ی بدنه هواپیما 

هواپیما دارای 3 محور عمود بر هم است که عبارتند از :

 1 - محور طولی 

 2- محور عرضی 

 3- محور عمودی  

 

1- محور طولی از نوک تا دم هواپیما امتداد داشته و حرکت حول آن را رول یا غلتش میگویند. که توسط شهپرها صورت می گیرد و حرکت شهپرها عکس همدیگرند. 

2- محور عرضی که به طور جانبی و عمود بر محور طولی بوده و حرکت حول آنرا پیتچینگ میگویند که توسط سکان افقی متحرک در دم هواپیما صورت می گیرد... 

 3- محور عمودی که بر 2 محور قبل عمود بوده و حرکت حول آنرا یاوینگ یا حرکت به سمت چپ و راست گویند که توسط رادر یا سکان عمودی متحرک صورت میگیرد. 

4 نیروی مهم وارد بر هواپیما در حین پرواز عبارتند از لیفت و درگ و وزن و تراست .علاوه بر فرامین اصلی فرامین کمکی دیگری داریم بنام های فلاپ و تب که انواع مختلفی دارند. که انواع فلاپها به 2 دسته تقسیم میشن 1- فلاپهایی که در لبه فرار نصب میشند  2- فلاپهایی که در لبه حمله نصب میشند . فلاپهای لبه فرار شامل1- فلاپ ساده 2- جدا شونده3- زپ فلاپ 4- فلاپ فاولر ما شکاف هم داریم که جریانات نامنظم هوای روی بال را که ناشی از زاویه حمله زیاد میباشد برطرف میکند و باعث افزایش لیفت میشود. که 2 نوعند 1- شکاف ثابت 2- شکاف خودکار در رابطه با حرکت هواپیما که اگر فرمان کنترل به سمت راست پیچیده شود شهپرسمت راست به بالا و شهپر چپ به پایین کشیده میشود نیرویی در خلاف جهت حرکت شهپرها وارد شده و باعث حرکت هواپیما حول محور طولی میشود. اگر فرمان به عقب کشیده شود سکان افقی متحرک به بالا میرود و نیرویی در خلاف جهت یعنی بطرف پایین تولید میشود که در مقابل آن , گشتاور دماغه به طرف بالاحول محور عرضی میباشد اگر خلبان پدال سمت راست را فشار دهد پدال چپی به طرف عقب حرکت میکند و سکان عمودی متحرک یا رادر در جهت راست قرار میگیرند و یک نیرویی به سمت چپ تولید میشود و گشتاور ایجاد شده جلوی هواپیما یا دماغ یا نوز آنرا به طرف راست حول محور عمودی منحرف کرده . آلات دقیقهای زیادی هم در کاکپیت هواپیما داریم که مهمترین آنها در رابطه با پرواز عبارتند از1-سرعت نما که سرعت هواپیما را نسبت به هوا اندازه میگیرد 2- قطب نما 3- ارتفاع سنج 4- نشان دهنده سرعت عمودی که سرعت عمودی هواپیما را برحسب فوت بر دقیقه اندازه میگیرد و نشان دهنده زاویه بنک و چرخش هواپیما.و بقیه آلات دقیقها برای اندازه گیری مقدار سوخت یا روغن و.. درجه حرارت آن و فشار آن و میزان جریان سوخت و.... بکار می‌رود.

 انواع هواپیما

تاریخچه
در هفدهم دسامبر ۱۹۰۳، دو برادر از ایالت اهایو (آمریکا) ماشین ابداعی خود را به پرواز در آوردند. «برادران رایت» پس از تدارک و پیش بینی تمامی تمهیدات لازم برای انجام پروازی سهل و ایمن ، روز ۱۴ دسامبر ۱۹۰۳ را برای اولین پرواز آزمایشی هواپیمای ابداعی خود انتخاب کردند که متأسفانه اولین اقدام آنها هرگز موفقیت آمیز نبود. اما سرانجام آنها موفق شدند که در روز ۱۷ دسامبر ، یعنی تنها سه روز بعد ، هواپیمای یک موتوره خود را برای چهار مرتبه در آسمان به پرواز در آورند و نام خود را برای همیشه در صدر فهرست پرندگان انسان نما به ثبت رسانند.
آنها در سال ۱۹۰۱ با اضافه کردن یک سکان افقی ، یا به عبارت بهتر «بالابر»، در جلوی هواپیما موفق شدند تعادل طولی (یا جلو به عقب) هواپیما را حفظ کنند. یک سال بعد ، آنها یک سکان عمودی نیز برای تعبیه در پشت هواپیما ابداع کردند تا به کمک آن بتوانند هواپیما را به سمت جناحین متمایل سازند و به عبارتی آنرا در ارتفاع لازم به پرواز درآورند. بدین ترتیب ، آنها موفق شدند تعادل هواپیما را در هر سه بعد اصلی (شامل طول ، عرض و ارتفاع) حفظ کنند و اسباب کنترلی لازم را در طرح اصلی هواپیما بگنجانند.

برای تأمین نیروی پیشران هواپیما نیز آنها از یک موتور گازوئیلی ۴ سیلندر معمولی با قدرت ۱۲ اسب بخار استفاده کردند که البته برای کاهش وزن آن از عنصر آلومینیوم در ساخت کارتل آن سود بردند. برادران رایت برای انجام پروازهای آزمایشی خور ناحیه Outer Banks در ایالت کارولینای شمالی ، کمی آن سوتر از خطوط آهن حمل و نقل زمینی و همچنین کمی دورتر از کشتیهای پهلو گرفته در ساحل را که نقطه باد خیز بسیار مناسبی بود، انتخاب کردند. هواپیمای دوباله آنها از روی یک ریل پرتاب چوبی به مسافت حدود ۶۰ فوت (بیش از ۱۸ متر) و در جهت مخالف بادی به سرعت بیش از ۲۰ مایل در ساعت (بیش از ۳۲ کیلومتر در ساعت) به هوا بر می‌خاست.

در اولین آزمایش ، ویلبر مسافتی در حدود ۱۲۰ فوت را در مدت زمانی در حدود ۱۲ ثانیه طی کرد. در آخرین و طولانیترین پرواز نیز که بوسیله ویلبر انجام شد مسافتی در حدود ۸۵۲ فوت در ۵۹ ثانیه طی شد. حوالی ظهر آن روز ، یکی از معدود شاهدان این پروازها که جوانی به نام «جانی مور» بود پس از دیدن موفقیت برادران رایت ، در حالی که از خوشحالی در پوست خود نمی‌گنجید، شروع به دویدن در کنار ساحل کرد و فریاد زد: «آنها بالاخره موفق شدند، آنها بالاخره موفق شدند، چقدر خوب شد که آنها بالاخره پرواز کردند.»
«ویلبر رایت» که عمر کوتاه تری داشت در ۳۰ مه ۱۹۱۲ در اثر ابتلا به بیماری تیفوئید در سن چهل و پنج سالگی درگذشت و برادرش «ارویل» در ۳۰ ژانویه ۱۹۴۸ در سن هفتاد و شش سالگی بدرود حیات گفت.

تقسیم بندی انواع وسائل پرنده
در اولین قدم کلیه وسائل پرنده ساخته دست بشر را به دو دسته کلی تقسیم بندی می‌نمایند:
1- هواپیماها (Aircraft): وسائل پرنده جوی (اتمسفر)
2- فضاپیماها (Spacecraft): وسائل پرنده غیر جوی

برای تقسیم بندی هواپیما (Aircraft) ، جنبه‌های مختلف هواپیما را می‌توان در نظر گرفت. از نظر سرعت ، هواپیماها را می‌توان به چهار نوع زیر تقسیم بندی کرد:

1. هواپیماهای مادون صوت ( Subsonic Aircraft )
2. هواپیماهای صوتی (Transonic Aircraft)
3. هواپیماهای مافوق صوت (Supersonic Aircraft)
4. هواپیماهای ماورای صوت ( Hypersonic Aircraft)
تفاوت این هواپیماها در اختلاف سرعتشان با سرعت صوت است. M عدد ماخ هواپیماست که می‌تواند با آن سرعت پرواز کند.
عدد ماخ یک هواپیما عبارت است از نسبت سرعت هواپیما به سرعت صوت در ارتفاعی که هواپیما در آن ارتفاع پرواز می‌کند. بسته به نوع هواپیما از نظر سرعت ، قوانین حاکم بر آن متفاوت خواهد بود.

انواع هواپیما از نظر نوع بال
از نظر نوع بال ، بطور کلی دو نوع هواپیما وجود دارد:
1- هواپیماهای با بال ثابت (Fixed wing Aircraft)
2- هواپیماهای با بال چرخنده (Rotary wing Aircraft)
نوع اول هواپیما و به نوع دوم هلیکوپتر یا چرخبال نام دارد. هواپیما‌ها عموما‌ دارای بال ثابت هستند و در طول پرواز بال نمی‌چرخد. ولی هلیکوپتر ، هواپیمائی است که بالش در حال پرواز به دور یک محور می‌چرخد.

انواع هواپیما از نظر دارا بودن سرنشین
از نظر دارا بودن سرنشین ، هواپیماها به دو گونه کلی تقسیم می‌گردند:
1- هواپیماهای با سرنشین (Manned Aircraft)
2- هواپیماهای بدون سرنشین (Unmanned Aircraft)
هواپیماهای بدون سرنشین شامل موشک هدایت شونده ( Missile ) ، موشک هدایت نشونده ( Rocket ) ، هواپیماهای کنترل از راه دور ( RPV یا Remote Piloted Vehicle ) و غیره می‌باشند.

انواع هواپیما از نظر چگالی
از نظر جرم حجمی هواپیماها به دو دسته کلی تقسیم می‌شوند:
1- هواپیماهای سنگینتر از آزمایشهای مربوط به هوا (Heavier than Air Aircraft)
2- هواپیماهای سبک‌تر از آزمایش‌های مربوط به هوا (Lighter than Air Aircraft)
نوع دوم شامل بالن (Balloon) ، کشتی هوائی (Air ship) و مانند اینهاست.

انواع هواپیمای مانوری
از نظر قدرت مانوری ، هواپیماها به چهار نوع مختلف تقسیم می‌کردند:

1- هواپیماهای غیر مانوری (Normal (Non - Aerobatic) Aircraft)
2- هواپیماهای نیمه مانوری (Utility (Semi - Aerobatic) Aircraft)
3- هواپیماهای مانوری (Aerobatic Aircraft)
4- هواپیماهای بسیار مانوری (High Maneuverability Aircraft)
از جنبه‌های دیگر از قبیل وزن ، نوع برخاستن ، قدرت مخفی شدن از دید رادار (Stealth) ، موتور و ... نیز هواپیماها به انواع مختلف تقسیم بندی می‌شوند.

انواع هواپیمای نظامی (Military Aircraft)
1- هواپیمای بمب افکن
2- هواپیمای رهگیر
3- هواپیمای جنگنده
4- هواپیمای شکاری
5- هواپیمای حمل و نقل نظامی
6- هواپیمای شناسایی و جاسوسی
7- هواپیمای مخفی از دید رادار (استیلت)
8- هواپیمای سوخت رسان
9- هواپیمای پشتیبانی نزدیک
10- هواپیمای گشت
11- هواپیمای آموزشی نظامی
12- هواپیمای ضد زیر دریایی
13- هواپیمای هشدار سریع
14- هواپیمای فرماندهی هوایی
15- هواپیمای مخابراتی
16- هواپیمای سیبل )هدف)
17- هواپیمای ضد شورش
18- هواپیمای دیده بانی
19- هواپیمای مراقبت دریایی
20- هواپیمای آزمایشی
21- هواپیمای ضد کشتی
22- هواپیمای ضد تانک
23- هواپیمای دفاع هوایی

انواع هواپیما از نظر مکانیزم پرواز
1- هواپیمای با باند صفر یا هواپیماهای عمود پرواز
2- هواپیمای با باند کوتاه - کمتر از 150متر
3- هواپیمای با باند معمولی
4- هواپیمای معمولی یا خشکی نشین
5- هواپیمای آب نشین که توانایی فرود روی آب را دارند.
6- هواپیمای دو زیست
7- هواپیمای ناو نشین

انواع هواپیماها از نظر نوع موتور (Power Plant)
1- موتور پیستون پراپ: پراپ مخفف کلمه پروپلر (Propeller) و به معنی پروانه (ملخ) هواپیما می‌باشد. در اینگونه موتورها نیروی پیشران (Propulsion) توسط پروانه تولید می‌شود که پروانه نیز بوسیله موتور پیستونی می‌چرخد. محدودیت استفاده از این موتورها وزن آنهاست، زیرا درصورتی که نیروی زیادی از این موتور‌ها بخواهیم باید موتورهایی با وزن بسیار زیاد طراحی گردند.
2- موتور توربو پراپ (پراپ جت یا توربو ملخی): در این موتورها نیز نیروی اصلی توسط پروانه تولید می‌شود ولی چرخش پروانه توسط موتور جت صورت می‌گیرد. هواپیمای ایران 140 ( An - 140) نیز از این گونه موتورها بهره می‌گیرد.
3- موتور توربو جت: به زبان ساده این موتورها آزمایشهای مربوط به هوا را از ورودی (Intake) به داخل کشیده و پس آنکه انرژی زیادی به آزمایشهای مربوط به هوا داده شد آنرا با سرعت زیاده از انتهای موتور خارج می‌کند و تغییر سرعت قابل توجه در ورودی و خروجی موجب حرکت هواپیما می‌گردد.
4- موتور توربو فن: ساختمان اینگونه موتورها همان ساختمان موتورهای توربوجت است، با این تفاوت که این موتورها دارای قطر بزرگتری هستند و همه هوای ورودی از داخل موتور عبور نمی‌کند. بلکه مقداری آزمایشهای مربوط به هوا از اطراف بدنه موتور و در داخل یک پوسته حرکت می‌کند.
5- موتور توربو شفت: این موتورها در هلیکوپتر‌ها کاربرد دارند و شباهت زیادی به موتورهای توربو پراپ دارند.
6- موتورهای رم جت: این موتور‌ها در سرعتهای بسیار زیاد کاربرد دارند و دارای هیچ عضو چرخنده‌ای نمی‌باشند (برخلاف کلیه موتورهای دیگر(.

اتفاقات مهم در تاریخ پرواز
سال1500 : طراحی یک وسیله پرنده توسط لئوناردو داوینچی
سال1783 : اولین پرواز انسان توسط یک وسیله سبکتر از آزمایش‌های مربوط به هوا ﴿بالن هوای گرم برادران فرانسوی mongolfier﴾
سال1937 : پرواز برادران رایت با اولین هواپیمای موتور دار جهان
سال1939 : پرواز اولین هواپیما با موتور جت (heinkel he-178)
سال 1947: چوک ییگر (chuck yeager) سرعت صوت را بوسیله اولین هواپیمای مافوق صوت جهان شکست.
سال 1961: یوری گاگارین ، اولین انسان در فضا
سال1969 : نیل آرمسترانگ ، اولین انسان بر روی ماه
سال1970 : ورود بوئینگ 747 به آسمان ﴿اولین جامبو جت جهان ﴾
سال 1976: ورود کنکورد ﴿ اولین هواپیمای مسافربری مافوق صوت جهان ﴾
سال1981: قرار دادن اولین شاتل فضایی جهان توسط امریکا در فضا  

الفبای هوانوردی

در هوانوردی و مکالمات بین خلبان و کنترلر برج مراقبت به جای استفاده از حروف الفبای انگلیسی که گاهی ممکن است در تلفظ آن اشتباهای رخ دهد به جای آنها کلمات معادل آن را قرار داده اند . مثلا وقتی واحد گراند برج به خلبان دستور تاکسی می دهد و می خواهد نام تاکسی وی هایی (taxy way) را که باید از آن عبور کند به او بگوید مثلا به جای تاکسی وی A1 می گوید آلفا وان (Alpha one ) . اگر این کار را نکند ممکن است در بعضی حروف مشابه مثل b و d اشتباه تلفظی شود ولی در این الفبا به جای b می گویند bravo و به جای d می گویند دلتا delta

نکته دیگر:برای به وجود نیامدن مشکل تلفظی در عدد نه با اعداد دیگر به جای عدد نه 9 (nine ) می گویند ناینر (niner) . 

A = ALPHA
B = BRAVO
C = CHARLIE
...

---

D = DELTA
E = ECHO
F = FOXTROT
G = GOLF
H = HOTEL
I = INDIA
J = JULIETT
K = KILO
L = LIMA
M = MIKE
N = NOVEMBER
O = OSCAR
P = PAPA
Q = QUEBEC
R = ROMEO
S = SIERRA
T = TANGO
U = UNIFORM
V = VICTOR
W = WHISKEY
X = X-RAY
Y = YANKEE
Z = ZULU

نیروهای وارد بر هواپیما در طول پرواز و بردارهای مربوطه

در طول پرواز چهار نیرو بر هواپیما وارد می شود که این چهار نیرو عبارتند از : 1- نیروی وزن 2- نیروی لیفت (بَرا یا بالابرنده) 3- نیروی پیشران یا جلوبرنده 4- نیروی دِرَگ (پسا یا مقاومت هوا)

تعریف نیروی وزن

یک هواپیما مانند تمام اجسام دارای جرم می باشد. وقتی که هواپیما بر روی زمین به صورت ساکن قرار دارد فقط یک نیرو به واسطه ی جاذبه ی زمین به آن وارد می شود. این نیرو، نیروی وزن نام دارد. به طور کلی نیروی وزن به دلیل نیروی گرانشی یا نیروی جاذبه ی زمین به هواپیما وارد می شود. این نیرو در تمام مدت به صورت عمودی و رو به پایین بر روی هواپیما اثر می گذارد.

تعریف نیروی لیفت (نام های دیگر آن بَرا یا بالابرنده می باشد) :

برای کنده شدن یک هواپیما از روی زمین حتما باید نیروی لیفت یا بالابر ایجاد شود. لیفت نیرویی در جهت بالا است که بر اثر جریان هوا در سطح بالایی و پایینی بال به وجود می آید. نیروی لیفت نیروی کلیدی آیرودینامیک می باشد. لیفت نیرویی است که بر خلاف جهت نیروی وزن عمل می کند. در یک پرواز وقتی نیروی لیفت و وزن با هم برابرند هواپیما در حالت تعادل و توازن قرار دارد. در این حالت اگر دیگر فاکتورهای آیرودینامیکی هواپیما ثابت باشد و تغییر نکند هواپیما نه به ارتفاعش افزوده خواهد شد و نه از ارتفاعش کم خواهد شد چرا که هر دو نیرو با هم برابرند.

تعریف نیروی تراست (نام های دیگر آن پیشران یا جلوبرنده می باشد) :

برای ایجاد نیروی لیفت هواپیما باید به سمت جلو رانده شود تا هوا در سطح بالایی و پایینی بال جریان داشته باشد و اختلاف فشار بین دو سطح ایجاد شود و هواپیما از روی زمین بلند شود. نیروی تراست یا پیشران یک نیروی جلوبرنده و رو به جلو است که توسط موتور ایجاد می شود و هواپیما را به جلو می راند.

تعریف نیروی دِرَگ (نام هام دیگر آن نیروی پَسا یا مقاومت هوا می باشد) :

در خلاف جهت تراست، نیروی درگ یا پسا قرا دارد که یک نیروی در جهت عقب است. این نیرو توسط برخورد مولکول های هوا به هواپیما حاصل می شود که باعث محدود کردن سرعت هواپیما می شود.

حال به شکل زیر که چهار نیروی وارد به هواپیما در طول پرواز را نشان می دهد نگاه کنید:

در یک پرواز بدون شتاب هر چهار نیروی پرواز در حالت تعادل قرار دارند. پرواز بدون شتاب بدین معناست که هواپیما سرعت خود را به صورت ثابت حفظ کند و نه به سرعتش بیفزاید و نه از آن بکاهد.

در شکل 1 پیکان هایی که نیروهای وارد بر هواپیما را نشان می دهند بردار نام دارند. مقدار نیروهای وارد بر هواپیما به وسیله ی طول بردار مشخص شده است. همچنین جهت اعمال هر نیرو به وسیله ی نوک پیکان مشخص شده است. وقتی دو یا چند نیرو در یک زمان به یک شی وارد می شوند با هم ترکیب می شوند تا یک بردار برآیند به دست آید. 

همانطور که در شکل زیر مشاهده می کنید وقتی یک نیروی عمودی و یک نیروی افقی به هواپیما وارد می شود (به طوری که زاویه بینشان 90 درجه باشد)، بردار برآیند بردار زرد رنگ خواهد بود (که به عبارتی بر روی قطر مربع قرار دارد):

همچنین حاصل برآیند دو نیرویی که دقیقا مساوی هم هستند و زاویه بینشان 180 درجه است برابر صفر می باشد مانند شکل زیر :

جهت حرکت هواپیما در جهت برآیند چهار نیروی وارد بر هواپیما است. 

برای فهم بهتر این موضوع به مثال زیر دقت کنید :

فرض می کنیم هواپیمایی می خواهد از روی زمین جدا شود و نیروهای زیر به آن وارد می شود :

می خواهیم ببینیم هواپیما با چه زاویه ای نسبت به افق صعود می کند. 

برای اینکار ابتدا باید برآیند چهار نیرو را به دست بیاوریم. ابتدا برآیند نیروی لیفت و درگ را به دست می آوریم (برآیندشان بردار A می شود):

حال برآیند برداری دو نیروی تراست و وزن را حساب می کنیم (برآیندشان بردار B می شود):

حال برآیند دو نیروی لیفت و درگ یعنی بردار A را با برآیند دو نیروی تراست و وزن یعنی B برآیندگیری می کنیم :

بنابراین هواپیما با زاویه ی بردار بنفش رنگ نسبت به افق صعود می کند به عبارتی با زاویه ی α صعود خواهد کرد . البته این زاویه دائما و به صورت اندک در حال تغییر است چرا که این زاویه به عوامل زیادی بستگی دارد، مثلاً هر چقدر ارتفاع هواپیما افزایش پیدا می کند، از غلظت هوا کم می شود و کم شدن غلظت هوا به معنای کاهش نیروی درگ یا مقاومت هوا می باشد. همچنین کاهش غلظت هوا به معنی کاهش قدرت موتور است چون که در واحد زمان حجم کمتری از هوا وارد موتور می شود. همچنین هر چقدر هواپیما از زمین دورتر می شود وزن آن به دلیل دوری از مرکز زمین کمتر می شود. به علاوه خلبان با control column می تواند نیروی لیفت را تغییر دهد و آن را کم یا زیاد کند.

منبع: aerocenter.ir

مکانیک پرواز 

 بخشی از دانش مکانیک است که به قانون‌های فیزیکی حاکم بر وسائل پرنده مانند هواپیما می‌پردازد.  

مکانیک پرواز در هواپیما

بر هواپیمائی که در حال پرواز یک‌نواخت و مستقیم است چهار نیرو وارد می‌شود:

• نیروی پیش‌رانش که هواپیما را به جلو می‌برد.
• نیروی برآر 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 پسار 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 که هواپیما را به پائین می‌کشاند.

نیروی پیش‌رانش در خلاف جهت نیروی پسار است و نیروی وزن هواپیما در خلاف جهت نیروی برا قرار دارد. اگر نیروی پیش‌رانش بزرگ‌تر از نیروی پسار یا مقاومت هوا نباشد هواپیما دچار واماندگی خواهد شد و همچنین برای پرواز باید نیروی برآر 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 برار و نیروی پسار و نیروی پیش‌رانش) ممکن است تغییر نمایند. مثلاً در هنگام اوج گیری که زاویه هواپیما نسبت به افق بیشتر است نیروی پسار هم بیشتر خواهد بود. اگر توان موتور یا نیروی پیش‌رانش نتواند نیروی پسار ایجاد شده در اثر افزایش زاویه پرواز هواپیما را جبران کند، هواپیما دچار واماندگی خواهد شد. همچنین نیروی برار 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. 

 پیش‌رانش 

به رانش رو به جلو پیشرانش می‌گویند. پیشرانش به روشهای گوناگون تولید می‌شود از جمله به‌وسیله موتورهای درونسوز، موتورهای برقی، ملخ، پروانه، پدال و دیگر ابزار. 

 برا

برا ممکن است به یکی از موارد زیر اشاره کند:

• نیروی بَرا، نیرویی است که در اثر حرکت ماهیواره در یک سیال ایجاد می‌شود.
• بِرا، دهستانی در استان آلمریای اسپانیا است. 

 پسا  

در فیزیک و دینامیک سیالات منظور از نیروهای پسار^[۱] (Drag) نیروهایی هستند که در جهت باز داشتن اجسام از حرکت در درون سیالات کار می‌کنند^[۲].

پسار برآیند تمام نیروهائی است که هنگام حرکت جسم صلب در شاره در جهت مخالف حرکت آن عمل می‌کنند. این نیرو را معمولاً مقاومت هوا نیز می‌گویند، هرچند این اصطلاح دقیق نیست.

نیروی پسار هم در مایعات و هم در گازها وجود دارد. نیروی پسار به دو نوع نیروی پسار فشاری و پسار اصطکاکی تقسیم میگرد. نیروی پسار فشاری، نیرویی است که در قسمت جلوی جسم ایجام می‌شود و دلیل وجودی آن وجود مانع در حرکت سیال و ایجاد اختلاف فشار در آن ناحیه است. بنابراین اجسام دارای نوک پهن دارای نیروی پسار فشاری بیشتری هستند. نیروی پسار اصطکاکی به شکل کلی بدنه بستگی دارد. برای هر شکل بدنه یک ضریب درگ وجود دارد که ضریبی برای نیروی پسار اصطکاکی است و وابسته به اندازهٔ شکل نیست. نیروی پسار اصطکاکی با توجه به رابطه Drag=(1/2)*(p)*(A)*(V^2)*C به دست می آید که در آن C ضریب درگ است. V سرعت حرکت جسم در سیال است. A سطح مقطع جسم است و برای اجسام با سطح مقطع متغیر، مساحتی معادل است. p هم چگالی سیال است. 

 

دیوار صوتی

در اعصار آغازین دوران هوانوردی ابتدایی، هواپیما ها بیشتر با سرعت های بسیار پایین نسبت به هواپیما های امروزی پرواز می کردند که حتی به بیشتر از ۳۰۰ کیلومتر در ساعت نمی رسید؛ در حالی که چنین سرعتی، سرعت مطلوب برای تیک آف یا برخاست یک هواپیمای جنگنده امروزی است و رسیدن به چنین سرعتی، ابداً مستلزم تلاش بسیار و فشار آوردن بیش از حد به موتور نمی باشد. 

در آن زمان، علت این موضوع بدین گونه بیان شد که با افزایش سرعت، به تدریج سرعت گردش انتها یا نوک پره های پروانه ی موتور، به سرعت صوت نزدیک شده و سرانجام در حداکثر سرعت یک هواپیمای پیستونی که حدود ۹۵۰ کیلومتر می باشد، سرعت انتهای پره ها از سرعت صوت گذشته و پسا یا درگ بسیاری ایجاد می شود که خود مانع سرعت گرفتن بیشتر هواپیماست.

در چنین سرعت هایی، پروانه موتور هواپیماهای پیستونی، نه تنها تراست یا نیروی کشش تولید نمی کند، بلکه در اثر سرعت بسیار زیاد، تبدیل به یک دیسک یا دایره توپر چرخنده می شود که جز ایجاد درگ و پسا، کار دیگری انجام نمی دهد. 

آیرودینامیست های آن زمان این حد را یک محدوده سرعت یا همان دیوار صوتی در نظر گرفته و بسیاری از آنان نیز بر این عقیده بودند که گذشتن از دیوار صوتی و پشت سر گذاشتن آن، کاریست غیر ممکن؛ اما با ورود به عصر جت و پیشرفت علم آیرودینامیک، همه ما شاهد هستیم که این کار برای جنگنده های امروزی کاری بس سهل و آسان است. 

حال، پس بررسی تاریخچه آن، بهتر است به اصل موضوع بپردازیم و نخست، ببینیم که خصوصیات صوت و دیوار صوتی چیست و چرا گذر از آن نیازمند قدرت و کشش و توانایی زیادی است.

صوت، در شرایط عادی (دما، فشار و … معمولی) در سطح دریا دارای سرعتی معادل ۳۳۲ متر بر ثانیه یا ۱,۱۹۵ کیلومتر بر ساعت می باشد که این سرعت، با افزایش ارتفاع و کاهش فشار و تراکم هوا، کاهش یافته و در ارتفاعات بالاتر، صوت فواصل را با سرعت کمتری می پیماید. 

این مسئله بدین صورت است که صوت همانطور که می دانیم، از طریق ضربات ملکول های هوا به یکدیگر و انتقال انرژی آن ها فضا را طی می کند و هرچه تعداد مولکول ها در یک حجم معین بیشتر باشند، انتقال انرژی زودتر صورت پذیرفته و صوت با سرعت بیشتری انتقال می یابد؛ چنانکه سرعت صوت در مایعات بیشتر از هوا و در جامدات بسیار بیشتر از مایعات و هوا و معادل ۶۰۰۰ کیلومتر بر ساعت است. پس در نتیجه افزایش ارتفاع، تعداد ملکول ها در یک حجم معین کاهش یافته و صوت با سرعت کمتری فضا را می پیماید.

دیوار صوتی، شیئی فیزیکی و قابل روئیت نیست؛ بلکه، به دلیل اینکه گذشتن از سرعت صوت نیازمند توان بسیار بالای موتور و آیرودینامیک بسیار خوب می باشد، این حد را یک مانع برای رسیدن به سرعت های بالاتر دانسته و از آن به نام دیوار صوتی یاد می کنند.

عدد ماخ، در حقیقت همان نسبت سرعت شی پرنده یا همان هواپیما به سرعت صوت محیط است که به احترام دانشمندی آلمانی که برای اولین بار چنین مقیاسی را در نظر گرفت، آن را «ماخ» نام نهادند. پس عدد ماخ، کمیتی متغیر است و بسته به خصوصیات هوا مانند دما و فشار، تغییر کرده و کاهش یا افزایش می یابد. 

اما حال که با عدد ماخ آشنا شدیم، به مهمترین و اصلی ترین عامل ایجاد دیوار صوتی یعنی همان «امواج ضربه ای یا Shockwaves» پرداخته و دلیل ایجاد درگ و پسای زیاد را در سرعت های نزدیک سرعت صوت، بررسی خواهیم کرد.

امواج ضربه ای یا شاک ویو ها، در حقیقت همان عامل اصلی ایجاد دیوار صوتی هستند. امواج ضربه ای، تغییری ناگهانی در فشار و دمای یک لایه از هواست که می تواند به لایه های دیگر منتقل شده و به صورت یک موج فضا را بپیماید. 

برای درک بهتر مطلب، وقتی که سنگی در آب انداخته می شود، موج های در آب به وجود می آیند که به سمت خارج در حال حرکتند. این امواج، نتیجه افزایش سرعت یا اعمال نیرو به لایه ای از ملکول های آب است که قادر به انتقال به لایه های دیگر نیز می باشد، و امواج ضربه ای نیز، همان امواج درون آب هستند، با این تفاوت که آن ها در سیالی دیگر به جای آب به نام هوا، تشکیل می شوند.

در سرعت های نزدیک سرعت صوت، فرضیه غیر قابل تراکم بودن هوا رد شده و ضریب تراکم هوا به ۱۶% در می رسد، که مقداری غیر قابل چشم پوشی است. در این سرعت ها هوای جلوی بال یا لبه حمله به شدت متراکم گشته و دما و فشار آن به طرز قابل توجهی افزایش می یابد، همین مسئله، یکی از عوامل ایجاد امواج ضربه ای است. هواپیما با حرکت خود در هوا، نظم فشار هوای محیط را بر هم می زند و همانند قایقی که در آب در حال حرکت است، امواجی از آن ساطع شده و به دلیل اینکه این امواج با سرعت صوت حرکت می کنند و هواپیما زیر سرعت صوت در حال سیر است، از آن دور می شوند. اما کم کم، با نزدیک شدن به سرعت های ترانسونیک و حدود سرعت صوت، این امواج فرصت دور شدن از هواپیما را نداشته و در جلوی بال متراکم می شوند. در مناطقی از بدنه هواپیما که سطوح ناموزونی نسبت به جهت حرکت هواپیما دارد، سرعت گذر هوا افزایش یافته و بر اساس اصل برنولی، با افزایش سرعت سیال، فشار آن کاهش می یابد. 

در چنین سرعت هایی، هوای اطراف این سطوح به سرعت صوت می رسد، گرچه هواپیما هنوز به سرعت صوت نرسیده باشد. در نتیجه رسیدن بعضی سطوح به سرعت صوت، امواج ضربه ای تولید شده و درگ یا پسای فراوانی را قبل از رسیدن به سرعت صوت تولید می کنند، که همین مسئله گذر از دیوار صوتی را مشکل می نماید. 

به سرعتی که در آن حداقل یکی از سطوح هواپیما به سرعت صوت رسیده باشد،( گرچه این پدیده در مورد خود هواپیما صادق نباشد)، عدد ماخ بحرانی یا Critical Mach Number می گویند. 

عدد ماخ بحرانی را می توان به سرعتی که نمودار پسا در مقابل سرعت سیر صعودی می گیرد، نیز تعریف نمود. در این سرعت، فرامین هواپیما کم کم شروع به درست جواب ندادن کرده و حالتی شبیه به کوبیدن بر روی بال توسط امواج ضربه ای به وجود می آید که با گذر از دیوار صوتی، فرامین هواپیما به حالت طبیعی خود باز می گردند. 

بنابراین، در سرعتی که هواپیما به عدد ماخ بحرانی خویش می رسد، پسا به دلیل ایجاد امواج ضربه ای به طور قابل توجهی افزایش می یابد، پس، باید تلاش بر آن باشد تا عدد ماخ بحرانی هر چه بیشتر با بهبود ویژگی های آیرودینامیکی افزایش یابد، چون اگر این اتفاق در سرعت های پایین تر رخ دهد، هواپیما نیز باید از سرعت پایین تری جدال با افزایش پسا را شروع کند.

حال ببینیم که چرا با تولید امواج ضربه ای، پسا افزایش می یابد.

قانونی در مبحث دیوار صوتی بیان می کند که هر جریان هوایی که از یک موج ضربه ای بگذرد، موج ضربه ای انرژی کنتیکی یا جنشی سرعتی آن را گرفته و در خور تبدیل به گرما و افزایش فشار می کند، در نیتجه سرعت جریان هوای گذرنده از موج ضربه ای به میزان قابل توجهی کاهش می یابد. با کاهش سرعت جریان هوا در جلوی بال ها در سرعت های نزدیک سرعت صوت، تلاش پیشرانه یا موتورهای هواپیما باید چند برابر شود تا اثر کاهش سرعت در اثر موج ضربه ای را خنثی نماید. در صورتی که عدد ماخ بحرانی هواپیمایی پایین باشد، در سرعت های پایین باید نیروی رانشی هواپیما چند برابر شود که مصرف سوخت فوق العاده ای را برای گذر از دیوار صوتی به دنبال خواهد داشت؛ اما، در صورت بالا بودن عدد ماخ بحرانی، هواپیما فقط مدت کوتاهی نیازمند قدرت و کشش بسیار زیاد برای شکستن دیوار صوتی می باشد. 

با اعمال نیروی فراوان رانشی، سرانجام هواپیما بر مشکل پسای زیاد فائق آمده و از دیوار صوتی می گذرد. در نتیجه این عمل، امواج تولید شده توسط هواپیما از آن جا مانده و پشت سر هواپیما حرکت می کنند. در این حالت، وضعیت به حالت عادی بازگشته و پسای ایجاد شده به وضعیت نرمال باز می گردد. بعضی از هواپیما ها از تمام نیروی پس سوزشان یا ۱۰۰% قدرت موتور برای گذر از دیوار صوتی و یا سرعت ۱,۱۹۵ کیلومتر بر ساعت استفاده می کنند، در حالی که در سرعت های بسیار بالاتر، تنها از ۳۰% قدرت موتور برای رانش به جلو بهره می جویند. با دقت در این مثال، می توان به خوبی افزایش درگ و پسا و قدرت فروان لازم برای غلبه بر آن در سرعت های نزدیک به سرعت صوت را درک و تجزیه و تحلیل نمود. 

امواج ضربه ای توسط هواپیما در سرعت صوت، بسیار قدرتمند می باشند، چنانکه در صورت پرواز هواپیما نزدیک به زمین و گذر آن از دیوار صوتی، امواج ضربه ای با منتهای قدرت به اجسام زمینی مانند شیشه های منازل و ساختمانها برخورد نموده و باعث شکستن آن ها می شود، یا حتی اگر شخصی در معرض امواج ضربه ای به طور مستقیم قرار گیرد، احتمال از دست دادن شنوایی و پاره شدن پرده گوش بسیار است. از امواج ضربه ای، در بمب ها و تسلیحات دیگر نیز استفاده می شود. 

بمب ها با یک افزایش دما و فشار ناگهانی در لایه هایی از هوا، امواج ضربه ای به وجود آورده که از طریق هوا انتقال یافته و باعث شکستن شیشه ها و تخریب دیوار ها نیز می شود. اگر شخصی در فاصله ای نسبتاً نزدیک در فضایی تهی از هوا و خلاء، حتی نزدیک یک بمب ده تنی ایستاده باشد، بر فرض منفجر کردن بمب، آسیبی به وی نخواهد رسید، چون هوایی برای انتقال امواج ضربه ای وجود ندارد. 

به دلیل تولید امواج ضربه ای در سرعت های حدود سرعت صوت، خلبانان سعی می کنند فقط مدت کوتاهی در چنین سرعت هایی ترانسونیک پرواز کرده و به زودی از دیوار صوتی گذر کنند، چون پرواز در این سرعت ها نیروی بسیار زیاد موتور در نیتجه افزایش فوق العاده میزان مصرف سوخت را در پی دارد. 

اما حال ببینیم صدایی انفجار مانند که در هنگام شکستن دیوار صوتی تولید می شود نتیجه چیست. امواج حاصله از حرکت هواپیما یا صدای تولید شده در اثر حرکت، هر بار در سرعت های زیر سرعت صوت از هواپیما دور شده و به گوش شنونده می رسد. اما با رسیدن هواپیما به سرعت صوت، این صداها دیگر فرصت دور شدن از هواپیما را نداشته و کلاً در جلوی هواپیما جمع می شوند. 

با گذر از سرعت صوت، صدایی چند ده برابر شده از حرکت هواپیما با هم به گوش شنونده می رسد که مانند یک انفجار شدید یا صدای رعد و برقی بسیار قدرتمند می باشد. شاید در تصاویر هواپیماهای در حال گذر از دیوار صوتی، هاله ای سفید رنگ را در اطراف هواپیما مشاهده کرده باشید. در هنگام گذر از دیوار صوتی، اگر هواپیما نزدیک به زمین و در محیطی مرطوب با درصد بخار آب زیاد باشد، بخار آب هوا در اثر امواج ضربه ای فشرده شده و ابر سفیدی را برای چند ثانیه پدید می آورند که همان هاله سفید رنگ قابل روئیت در تصاویر است. اما از امواج ضربه ای در موتورهای جت نیز استفاده می شود. بدین گونه که، هوا ورودی در موتورهای جت، حتی اگر هواپیما با سرعت های بالای صوت پروزا نماید، باید زیر سرعت صوت باشد تا قابلیت احتراق را در موتور داشته باشد. 

بنابراین، اکثراً در ورودی موتورهای هواپیماهای جنگنده مخروطی را به شکل کامل یا نصف مانند هواپیماهای میگ ۲۱ یا اف ۱۰۴ ستارفایتر می بینیم، که فلسفه ایجاد این مخروط تولید عمدی امواج ضربه ای است.

در صورت تولید امواج ضربه ای، هوای عبوری از میان آن با سرعت کاهش یافته یا زیر صوت وارد موتور می شود و فرآیند احتراق به طور کامل انجام می پذیرد. برای انجام پرواز های مافوق صوت، اغلب هواپیماهای جنگنده از مقطع بال های ویژه ای که عدد ماخ بحرانی را به حداکثر می رسانند، استفاده می نمایند و مقطع بال ها معمولاً بسیار نازک و متقارن می باشد. به عقب برگشتگی بال های هواپیماهای مدرن نیز در نتیجه تلاش برای افزایش عدد ماخ بحرانی بوده چرا که آزمایش های تونل باد نشان داده که با به عقب برگشتگی بال ها به میزان چند درجه عدد ماخ بحرانی به میزان قابل توجهی افزایش می یابد، تا جایی که هواپیماهای مسافربری سریع السیر مانند بوئینگ ۷۴۷ که در حدود سرعت صوت یا حدود ۹۸۰ کیلومتر بر ساعت پرواز می کنند، نیز به بال هایی به عقب برگشته مجهزند. در برخی از هواپیماها، مانند هواپیمای اف ۱۴ تامکت، از سیستم بال های متغیر استفاده شده که در این سیستم، در سرعت های پایین که از عدد ماخ بحرانی خبری نیست بال ها گسترده می شوند و برای فراوانی تولید می کنند، ولی رفته رفته با نزدیک شدن به سرعت صوت، کامپیوتر موجود در این سیستم خود زاویه لازم برای افزایش عدد ماخ بحرانی را محاسبه کرده و بال را متناسب با زوایه آن تغییر داده و به عقب بر می گرداند. این سیستم به دلیل هزینه های بالا و سنگینی بیش از حد آن، دارای استفاده محدودی می باشد. هواپیماها کلاً از نظر سرعت نسبت به سرعت صوت به چند دسته زیر تقسیم می شوند: 

▪ هواپیماهای زیر سرعت صوت یا مادون صوت با محدوده سرعت ۳۵۰ تا ۹۵۰ کیلومتر بر ساعت، Subsonic 

▪ هواپیماهای حدود سرعت صوت با محدوده سرعت ۹۵۰ تا ۱۲۰۰ کیلومتر بر ساعت، Transonic 

▪ هواپیماهای سرعت صوت با محدوده سرعت دقیقاً سرعت صوت نسبت به محیط، Sonic 

▪ هواپیماهای بالای سرعت صوت یا مافوق سرعت صوت با محدوده سرعت ۱ ماخ تا ۵ ماخ، Supersonic 

▪ هواپیماهای با سرعت بسیار بیشتر از سرعت صوت با محدوده سرعت ۵ ماخ و بالاتر، Hypersonic 

لازم به ذکر است، اولین بار، خلبانی آزمایشی آمریکایی به نام چاک ییگر، با انجام اصلاحاتی بر روی یک بمب افکن قدیمی آن را به چهار موتور موشکی مجهز کرده و بر فراز بیایانی در آمریکا، پس از جدا شدن از هواپیمای مادر، به پرواز در آورد. پس چند ثانیه پرواز هواپیمای پرتقالی رنگ ملقب به X-۱ به صورت گلاید، خلبان چهار موتور موشکی خود را روشن کرده و پس از چند لحظه صدایی رعد آسا در آسمان شنیده شد که همان نتیجه شکستن دیوار صوتی برای اولین بار در جهان بود. در این آزمایش، این هواپیما به سرعت ۱۶/۱ ماخ دست یافت، و با ورود به عصر جت، رویای شکستن دیوار صوتی و پا گذاشتن به سرعت صوت نیز به واقعیتی بسیار قابل لمس مبدل گشت.

اما رفته رفته، سرعت هواپیما ها حتی با موتورهای پیستونی به گاه بالای ۶۵۰ کیلومتر بر ساعت رسیده و از آن زمان بود که دانشمندان علوم آیرودینامیک دریافتند که با افزایش سرعت، به تدریج میزان پسا افزایش پیدا کرده و در سرعت معینی، دیگر هواپیما قادر به سرعت گرفتن نبوده، گاه نیز استال می شوند.

     

تصاویر سه‌نمای برخی از هواپیماها

تصاویر سه‌‌نمای هواپیماها در درس طراحی هواپیما که در دوره‌ی کارشناسی مهندسی هوافضا ارائه می‌شود، مورد استفاده قرار می‌گیرد. این تصاویر مربوط به درس طراحی هواپیما، ارائه شده  توسط دکتر وزیری در دانشکده‌ی هوافضای دانشگاه امیرکبیر (سال 86-85) می‌باشد. 

دریافت فایل تصاویر سه‌‌نمای چند هواپیما (حجم 3.5 Mb)  

کتاب آشنایی با هواپیمای مدل

جلد اول(حجم کتاب : 4.43 MB) 

جلد دوم(حجم کتاب :   9.8 MB)  

پیشگفتار جلد 1 کتاب :

همواره ٬ مقدمه نویسی برای من کاری دشوار بوده است ! وقتی شروع به نوشتن میکنم ٬ جسته و گریخته میتوانم با هر زحمتی که هست آن را به پایان برسانم ٬ اما برای خلق پیشگفتار مناسبی که بازگو کننده هدف کلی کارم باشد دچار مشکل میشوم . این کتاب پیش از تولد ٬ مجموعه ایی از متون های  فنی بوده که به خاطر علاقه و عشقی که به دنیای هوانوردی دارم ٬  گردآوری کرده  و پس از ترجمه و استفاده ٬ آنها را در آرشیو شخصی ام نگهداری میکردم . با گذشت زمان به این فکر افتادم که به این آرشیو بی در و پیکر سروسامانی داده و اگر فرصتی بود آنها را به شکل یک کتاب الکترونیکی در اختیار سایر علاقمندان این رشته قرار دهم .

بهانه خاصی نمی تواند مد نظرم باشد ٬ اگر از چشم یک راهب بودائی به جهان پیرامون خودمان نگاه کنیم ٬ زندگی چیزی جز حرکت نیست  ٬ رفتن و رفتن ٬ دیدن و جستجو کردن و زیستن به خاطر خود زیستن ! . در این مسیر ٬ مفید و راهگشا بودن و خدمتِ به دیگران ٬ مایه آرامش و تسلی آدمی است . همه ما بهانه ایی برای نفس کشیدن داریم ٬ بهانه ایی برای دوست داشتن ٬ بهانه ایی برای رفتن ٬ و دلیلی برای دلواپسی و ..... 

وقتی همه بهانه ها از انسان گرفته می شود ٬لاجرم چاره ایی جز معنا بخشی و هدفمند کردن زندگی نداریم ٬ باید بهانه ایی داشت ٬ باید کاری کرد و الا بیهودگی  قلب و روحمان را میدرد !

برای من ٬ نقاشی ٬ موسیقی ٬ کتاب ٬ و فکر کردن به ... و پرواز ٬ بهانه های زندگی ام هستند . و این کتاب و شاید کتابهای دیگری که تقدیمتان میکنم ٬ بخشی از تکاپوی من در برزخ هستی محسوب می شوند با این امید تسلی بخش  ٬ که پنجره تازه ایی به دنیای شما گشوده باشم ٬ با این آرزو که گامی کوچک در راه شناساندن و معرفی دانش هوانوردی برداشته باشم .

شک ندارم  که این کتاب ٬ کامل و بدون نقص نمیباشد ٬ میپذیرم که به برخی موارد آن گونه که باید نپرداخته ام ٬ قبول دارم که ممکن است دچار اشتباهی ناخواسته شده  باشم ٬ شاید جمله ایی را بدرستی ترجمه نکرده ام و یا ترجمه آن غلط بوده ٬ میپذیرم که شاید با کار و دقت افزونتر ٬ می شد کتابی به مراتب بهتر تالیف کرد ٬ اما این کار نیازمند آرامش و اندکی شادمانی است که درحال حاضر من هیچیک از این دو را ندارم . با این همه  ٬ امیدوارم کاستی های آن را بر من ببخشید و مرا از پیشنهادهای خودتان محروم نکنید . 

با موضوعاتی همچون :

1-     پیشگفتار  

2-     هواپیمای مدل و اهمیت آن 

3-     هواپیما چگونه پرواز میکند 

4-     نیروهای وارد بر هواپیما 

5-     نیروی بَرا در بالها 

6-     تئوری ایروفویل 

7-     آشنایی با ایروفویل 

8-     سایر مفاهیم 

9-     انواع بالها 

10- محل نصب بالها 

11- انواع مختلف دم 

12- بر افزا و فلپها 

13- ارابه فرود 

14- پایداری پرواز 

15- تاثیرات عرضی و دینامیکی 

16- کنترل هواپیمای مدل 

17- اجزاء یک هواپیما 

18- کارائی هواپیمای مدل 

19- اصول برخاستن 

20-  فرود 

21- تاثیرات باد و شیب باند 

22- کنترل هواپیمای دو موتوره 

23-  ساختار هواپیمای مدل 

24- حرکتهای نمایشی – مانور

25-  شبیه سازها 

26- نگهداری 

27- انواع هواپیمای مدل 

28- انتخاب هواپیمای مدل 

29- آشنایی با موتور 

30- ساختار موتورها 

31- عملکرد موتورها 

32- دیگر موتورهای مدل 

33- آشنایی با شمع 

34- منبع سوخت 

35- فیلترها 

36- کاربراتور 

37- صدا خفه کن یا اگزوز 

38- روشن کردن موتور 

39- ملخ هواپیمای مدل

40-  رادیو کنترل 

41- سروها 

42- نصب سروها 

43- نگهداری از موتورهای مدل 

44- چک لیست و توصیه پایانی

پیشگفتار جلد دوم کتاب :

 پس از ارائه جلد اول کتاب ٬ شماری از دوستان علاقمندی که آن را دانلود و مطالعه کرده بودند با فرستادن ای میل مرا مورد لطف و محبت خودشان قرار دادند که لازم میبینم از همه این عزیزان سپاسگزاری کنم . 

هرچند پس از انتشار جلد اول ٬ احساس میکردم قدری برای این کار عجله به خرج داده ام و می بایست بر روی مطالب ارائه شده کار بیشتری انجام میشد ٬  با این وجود تشویق ها و چند مورد انتقادی که از جلد اول کتاب بعمل آمد ٬ این اطمینان را در من بوجود آورد  که این مباحث خواستاران  بیشماری  دارد و تا حدود زیادی به هدف اصلی خود ٬ که همانا شناساندن و معرفی این رشته بود رسیده ام . 

با وجود مشغله کاری و مشکلاتی  که داشتم مطالب جلد دوم را برای انتشار آماده  کردم ٬  اما  اینک که مشغول نوشتن این چند خط هستم ٬ دوباره گرفتار همان تردیدها شده ام ! ٬ که آیا باید کتاب را به همین شکل منتشر کنم و یا اینکه مباحث مطرح شده را به شکل جامعتری ارائه نمایم  . از سویی به نظر میرسد که در ارائه مطالب دچار اشتباه شده ام ! یعنی با توجه به آنکه در جلد سوم کتاب  فقط به مباحث مربوط به بالگردها ٬ موشک ها ٬  قایقها و زیر دریایی های مدل خواهم پرداخت ٬ پس نام " آشنایی با هواپیمای مدل " برازنده آن نیست . چه بسا می بایست نام دیگری برای آن انتخاب کنم ! همچنین با اندکی دقت دریافتم که احتمالا بخاطر گستردگی مسائل مربوط به موشک ها و بالگردهای مدل ٬ باید جلد سوم به دو بخش مجزا تقسیم شود ! به هر روی رفته رفته این مجموعه را تکمیل و در شبکه منتشر خواهم ساخت .

در جلد دوم  که اینک پیش روی شما قرار دارد ٬ چند  ضمیمه کوتاه به آن افزوده شده که دست کم یکی از آنها باید در جلد اول آورده میشد ! در این کتاب به مباحث مربوط به موتورهای الکتریکی ٬ باطریها ٬ و به ویژه به موتورهای جت مدل پرداخته ام که تا حدود زیادی برای خودم تازگی دارند . هر یک از این فرگردها علاوه بر مسائل تئوریک ٬ نیاز به تجربه های عملی و فرایند طراحی دارند که ترجیح دادم همه آنها را به کتاب   " طراحی هواپیمای مدل " واگذار کنم . همچنین این مسئله ناراحت کننده را با شما در میان میگذارم که هنگام صفحه آرایی ٬ بیشتر توجهم مربوط به حجم کتاب میشد ! ٬ زیرا همانگونه که خودتان میدانید ٬ کاربران ایرانی حوصله دانلود کردن کتابهای سنگین را ندارند و این مشکل ٬ بسیاری از علاقمندان را فراری میدهد ! اما با همه تلاشی که بخرج دادم  ٬ حجم این کتاب به مراتب بیشتر از جلد اول شد ! ولی شکی نیست که دوستداران هواپیمای مدل ترسی از آن نخواهند داشت .

فهرست برخی از مطالب :

 فهرست موضوعی 

پیشگفتار

برخی مفاهیم پایه

جریان الکتریکی

نیروی رانش الکترونی

مقاومت الکتریکی

جریان مستقیم و متناوب

قدرت الکتریکی  

قانون اهم

راندمان

مقاومتهای سِری و موازی

خاصیت خازنی

مدارهای کوپله

فیلترها

واحدهای الکتریکی

اتصال ستاره و مثلثی

آشنایی با نشانه ها و قطعه های الکترونیکی

مقاومت ها

خازنها

ترانزیستور و آی سی ها

دیودهای یکسوساز و زینر

دیودهای نورانی یا LED

موتورهای الکتریکی

عملکرد موتورهای الکتریکی 

موتورهای نوع جاروبکی 

موتورهای نوع بدون جاروبک

جعبه دنده موتورهای الکتریکی 

نوع اول جعبه دنده موتورهای الکتریکی

نوع دوم جعبه دنده موتورهای الکتریکی

عوامل موثر در مدت زمان پرواز

حذف پارازیت ها 

روشهای نصب ملخ 

روشهای نصب موتور

سامانه کنترل سرعت 

توانایی های سامانه کنترل

سامانه کنترل باطریها 

سامانه کنترل ولتاژ

سامانه قطع جریان

سامانه کلی

کابلها و رابط ها

ریز مُدلها 

تکنیکهای ساخت

ریز موتورها

تجربه های متفاوت 

مُدلهای بال زن

اصول پرواز

باطریها

تعاریف

باطریهای ثانویه

برخی مفاهیم رایج 

ظرفیت

حجم انرژی یا توان

نسبت شارژ و تخلیه

باطریهای لیتیم 

انواع باطری های لیتیم

باطری نوع لیتیم – کربن مونو فلوراید

باطری نوع لیتیم – اکسید مس

نوع اکسی فسفات مس – لیتیم

باطری نوع " لیتیوم – تیونیل کلراید

باطری نوع " دی اکسید منگنز – لیتیم

باطریهای نیکل – کادمیم 

نوع تهویه ایی

نوع بدون منفذ با الکترودهای زینتر شده

ساختمان کلی 

مشخصات برخی از باطریهای نیکل- کادمیم

باطریهای نیکل کادمیم پاکتی

باطریهای نیکل کادمیم تهویه ایی  با الکترودهای زینتر شده

باطریهای نیکل کادمیم بدون منفذ با الکترودهای زینتر شده

باطریهای نیکل –کادمیم بدون منفذ با الکترود پاکتی

مشخصات کلی باطریهای نیکل- کادمیم

باطریهای نیکل – آهن تهویه ایی 

ویژگی باطریهای نیکل – آهن تهویه ایی

باطریهای ٬ روی – نقره تهویه ایی

ویژگیهای کلی

باطریهای نقره – کادمیم تهویه ایی

ویژگی های کلی

باطریهای جیوه – کادمیم

باطریهای پلیمری

باطری لیتیم _ پولیمر

علائم و استانداردها

انتخاب باطریها

موتورهای جت مدل 

تاریخچه

توربین های گازی

سیکل کاری موتورهای جت

قسمتهای اصلی موتورهای جت

مجرای ورود هوا

کمپرسور

کمپرسورهای دیسکی

کمپرسورهای تیغه ایی

محفظه احتراق

انواع محفظه های احتراق

محفظه احتراق چندتایی

محفظه احتراق نوع تلفیقی

کارائی محفظه احتراق

توربین

خنک کردن توربین

مجرای خروجی گازها

خوردگی حرارتی در توربین

انواع موتورهای جت مدل

موتورهای توربوجت

موتورهای توربوپراپ

موتورهای توربوفن

موتورهای توربوشفت

روغن کاری موتورهای جت

سوخت

سوخت رسانی

پمپ سوخت

سوخت رسانی به هواپیمای مُدل

سوخت پاشها

روشهای نصب موتور

سامانه کنترل سرعت و جریان سوخت

ویژگی اساسی

توصیف

ویژگیهای کلی سامانه کنترل جریان سوخت

عملکرد کلی سامانه 

بررسی اجزا سامانه 

سامانه هدایت دستی

نصب سامانه 

کنترل باطریهای پمپ سوخت

گیرنده رادیویی

ترموکوپلها

سنجش دور موتور

استارتر موتورجت

ویژگی کلی

گاز استارت

چگونگی اتصالات 

پر کردن کپسول گاز پروپان یا بوتان

شفت و بلبرینگها 

شمع موتورهای جت

شمع موتورهای جت

سرعت سنج

سامانه کلی 

مجموعه GSU

استفاده از موتور

چک لیست پیش از پرواز

رعایت ایمنی (پیش نیازها )

مراحل روشن کردن موتور

انطباق سامانه کنترل

پروسه خاموش کردن موتور

درحالت عادی

در شرایط اضطراری

هنگام پرواز

سامانه نیوماتیک مدلهای جت

مقدمه و تعاریف

شیرچهار راهه و و سه راهه

عملکرد یک شیر چهار راهه

عملکرد یک شیر سه راهه

شیرهای تنظیم جریان

شیرهای یک طرفه و شیرهای تخلیه سریع

شیرهای راه دهنده

سیلندرهای نیوماتیک  

ضربه گیرها

ترمزها

ترمزهای هوایی

چرخهای هواپیما

تکمِلِه 

ضمیمه الف 

موتورهای مدل جت را دست کم نگیرید

ضمیمه ب 

سامانه دود زا

ضمیمه پ

فرکانسهای رادیویی

 *****این کتاب را از دست ندهید *****

گالری تصاویر