پردیس فناوری کیش_طرح مشاور متخصصین صنعت و مدیریت_گروه هوافضا

مکانیک پرواز چیست؟

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

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

1-نیروی پیش‌رانش یا به لاتین ( Thrust) که هواپیما را به جلو می‌برد.

2-نیروی برآ (Lift) 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.

3-نیروی پسا (Drag) 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.

4-نیروی وزن (W) که هواپیما را به پائین می‌کشاند.و از طریق گرانش زمین میباشد.

جهت نیروهای آیرودینامیکی

نیروی پیشرانش در خلاف جهت نیروی پسا است و نیروی وزن هواپیما در خلاف جهت نیروی برا قرار دارد. اگر نیروی پیش‌رانش بزرگ‌تر از نیروی پسا یا مقاومت هوا نباشد هواپیما دچار واماندگی خواهد شد.

همچنین برای پرواز باید نیروی برآ از نیروی وزن بیشتر باشد تا هواپیما بتواند از زمین بلند شده و پرواز کند. وزن هواپیما ثابت است ولی در شرایط مختلف پرواز نیروهای دیگر (نیروی برا و نیروی پسا و نیروی پیش‌رانش) ممکن است تغییر نمایند.

مثلاً در هنگام اوج گیری که زاویه هواپیما نسبت به افق بیشتر است نیروی پسا هم بیشتر خواهد بود. اگر توان موتور یا نیروی پیش‌رانش نتواند نیروی پسا ایجاد شده در اثر افزایش زاویه پرواز هواپیما را جبران کند، هواپیما دچار واماندگی خواهد شد.

همچنین نیروی برا 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.

lift

نیرویی که همواره به سمت بالا وارد میشود و باعث میشود که هواپیما و یا سایر وسایل پروازی به سمت بالا در خلاف نیروی وزن حرکت کنند.

مقدار ان از طریق رابطه زیر بدست می اید:

1/2dv2scl

d:چگالی یا غلظت هوا

v:سرعت

s:مساحت سطح بال

Cl:ضریب مقدار لیفت

بررسی سطوح پروازی از دیدگاه فیزیکی

Leading Edge:لبه جلویی بال

Trailing Edge:لبه پشتی بال

Chord/Chord Line:محور فرضی که از ابتدای بال تا انتهای ان کشیده شده است

Angle of Attack:زاویه بین باد و امتداد خط Chord Line

نمودار تغییرات لیفت بر حسب زاویه حمله

هر چه مقدار زاویه حمله افزایش یابد مقدار لیفت افزایش خواهد یافت.

این مقدار تا نقطه ای به نام Clmax ادامه خواهد یافت.

از این نقطه به بعد با افزایش زاویه حمله مقدار لیفت به سرعت کاهش پیدا خواهد کرد

طبق فرمول با کاهش ضریب لیفت مقدار لیفت نیز کاهش پیدا میکند.

راه های متعددی برای افزایش زاویه حمله موجود است.

از جمله استفاده از فلاپ ها.

مقدار ضریب لیفت همیشه از رابطه زیر بدست می اید:

cl=L/qs=L/1/2DU2S

همواره نیروی وزن برابر است با جرم هواپیما در ثابت گرانش

نیروی تراست یا پیشرانه همواره از طریق موتور هواپیما تولید میشود.

نمودار زیر تغییرات زاویه ی حمله با مقدار لیفت را نشان میدهد. با افزایش زاویه ی حمله تا زاویه استال، با افزایش زاویه ی حمله مقدار لیفت افزایش می یابد.

اما پس از زاویه ی استال، با افزایش زاویه ی حمله مقدار لیفت کاهش می یابد.

مطالعه اتمسفر از دیدگاه مکانیک پرواز

تعریف اتمسفر از دیدگاه مکانیک پرواز

اتمسفر عبارتست از توده ی گازی شکل اطراف زمین، که بخش نزدیک به زمین آن میتواند نیروی بالابر لازم جهت جبران وزن و صعود هواگردها را فراهم نماید.

اهمیت دیگر اتمسفر زمین اکسیژن لازم جهت احتراق در موتورهای هواسوز می باشد.

مواد تشکیل دهنده هوا عموما گازی هستند و شامل موارد زیر است:

نیتروژن

اکسیژن

آرگون

دی اکسید کربن

گازهای دیگر

هوا یک گاز کامل در نظر گرفته میشود، که تحت اثر جاذبه ی زمین و حرکت های مولکولی گاز رفتار میکند.

چگالی و فشار هوا با افزایش ارتفاع از سطح زمین کاهش می یابد.

ادامه دارد…