پرسش و پاسخ های هوافضايی و هوانوردی

[capitan nima]

می خواهم یک سوال آسان بپرسم
عوامل موثر بر نیروهای آیرودینامیکی رو توضیح دهید.

[CAPTAIN PILOT]

درود بر دوستان عزیز

با تشکر از دوستان عزیزم shola و captain nima بابت توضیحات خوبشون. اما شاید بد نباشه در جهت تکمیل گفته های این عزیزان و همچنین نگاه از زاویه ای دیگر به این سوال باری دیگر موضوع را مرور نماییم :

البته توجه داشته باشید که سوال اصلی مطرح شده این است که چرا نمیتوان به جای استفاده از شکل Airfoil برای سطح مقطع بال به عنوان مثال از شکل مستطیل استفاده نمود ؟ ولی در این بین آشنایی اجمالی با Airfoil آن هم از نوع عامیانه تر بد نیست

همانطور که دوست عزیزم نیما جان هم گفتند اساس کار Airfoil بر مبنای لوله ونتوری (Venturi Tube) و قانون آن (Venturi Law) میباشد. در یک لوله ونتوری ورودی سیال هوا بزرگ و در قسمت وسط (Thoart) سطح مقطع تنگ تر میگردد که این خود باعث کاهش فشار استاتیک (Static Pressure) و افزایش سرعت (Velocity) در آن مقطع میگردد و پس عبور جریان هوا از آن, این 2 مولفه به حالت اولیه و نرمال باز میگردند. (طبق شکل زیر)

[External Link Removed for Guests]

اما Airfoil هم در واقع همان لوله ونتوری میباشد, ولی با این تفاوت که جداره زیرین آن با یک سطح صاف (Flat Plane) جایگزین شده است و سطح بالا با همان حالت اولیه باقی مانده است.

(در شکل زیر 3 نمونه از مشهورترین Airfoil ها در صنعت هوایی نشان داده شده است)

[External Link Removed for Guests]

پس با توجه به نتایج بدست آمده از عملکرد لوله ونتوری اینگونه نتیجه میگیریم که فشار هوا در قسمت بالای Airfoil به دلیل انحنای بیشتر و مسافت طولانی تر, کم و سرعت آن بیشتر میشود و بلعکس همین رابطه در سطح پایین Airfoil اتفاق می افتد و همین اختلاف فشار موجب پدیدار شدن نیروی بالابری (Lift) در بال میشود. البته در این بین مولقه هایی همچون زاویه حمله (Alpha) و سطع مقع بال (Surface) هم تاثیرات بسیاری دارند که در اینجا مجال برای توضیحات بیشتر نیست.

(در شکل زیر چگونگی تشکیل Lift بر روی Airfoil نمایش داده شده است)

[External Link Removed for Guests]

اما حال پس از آشنایی کلی با Airfoil به این سوال میرسیم که چرا نمیتوان از سطح مقطع مستطیل شکل برای بال بهره برد ؟

با توجه به توضیحات بالا در این بین 2 محدودیت وجو دارد :

1- برابری 2 سطح بالا و پایین مستطیل که خود موجب یکسان نمودن فشار و سرعت در هر 2 طرف بال میگردد.

2- آیررودینامیک مستطیل به گونه ای است که اگر به آن حجم دهیم, 4 لبه صاف و تیز (Sharp) در طرفین خواهیم داشت که از این نظر برای ایجاد یک لبه حمله (Leading Edge) ایده آل و ایجاد جریان منظم هوا (Strem Line) مناسب در روی بال به مشکل بر میخوریم ! زیرا هوا توانایی جریان یافتن در روی سطح را نخواهد داشت.

البته از نظر آیرودینامیکی محدودیت های دیگری مانند Sepration و Down Wash هم برای مقطع مستطیل وجود دارد که وارد شدن به آنها مستلزم توضیحات بیشتری میباشد.


(این هم تصویری از چند نمونه Airfoil طراحی شده توسط ناسا)

[External Link Removed for Guests]



 موفق باشید  
 CAPTAIN PILOT 

[capitan nima]

خیلی ممنون از دوست واقعا باسوادمون (capitan pilot) که این عکسها رو گذاشتند راستشو بخواهید همانطور که میدونید من تازه عضو شدم وهنوز نمیدونم چه جوری باید عکس ها رو گذاشت .

راستی هنوز کسی چرا جواب منو نداده؟

[sokuteasemuni]

خب ممنون از شولا و كاپتان پايلوت و كاپتان نيما ! كه پاسخ هر سه ي اين عزيزان درست بود.
اما طبق قاعده اي كه در اولين ارسال اين موضوع عرض شد ، شولا بايد سوال بعدي رو مطرح كنه. بنابراين منتظر هستيم.

[shola]

با تشکر از sokuteasemuni عزیز این هم از سوال من:

عدد ماخ كه در نوشته هاي هوافضايي زياد به چشم ميخوره چيه و به چه دردي ميخوره؟

[Shahryar]

با تشکر از دوستان عزیز،
حقیقتا یکی از زیبا ترین و علمی ترین تاپیکها را در اینجا شاهد هستیم. امید که با مشارکت دیگر دوستان به غنای هر چه بیشتر این تاپیک مفید و علمی افزوده شود.

[capitan nima]

با تشکر از این سوال
به احترام ارنست ماخ( ERNEST MACH) فیزیکدان اطریشی که در علم صوت (اکوستیک) مطالعات زیادی انجام داده سرعتی معادل یک برابر صوت را یک ماخ ونسبت بین سرعت حقیقی هواپیما و سرعت صوت در محیط پروازی را(MACH NUMBER) نامیده و با M نشان میدهند و نشان دهنده ای به نام Machmeter در کابین خلبان نصب میشود .
لازم به ذکر است صوت در شرایط عادی ( دما,فشار.....معمولی) در سطح دریا دارای سرعتی معادل 332 متر متر بر ثانیه یا1/195 کیلومتر ساعت میباشد.
در سطح دریاهای آزاد 1 ماخ حدود 760 مایل بر ساعت (1320km/h) است.سرعت صوت تا ارتفاع حدود 35000 پا تا مقدار (1060km/h) کاهش میابد.

[capitan nima]

اگر جوابی که دادم درسته میخواهم در مورد اصل برنولی که در موضوعات قبلی اشاره خیلی جزئی شد بیشتر بدونم
مهندس مکانیکا کجایید به من کمک کنید

[SAMAN]

درود بر همه دوستان من اولین باریه که این تاپیک رو میبینم

اما سوال من:

منظور از حداکثر وزن موقع تیک اف چیه؟ این وزن هرچی کمتر باشه بهتره یا بیشتر باشه؟ اصلا چرا نسبت به وزن بار کامل هواپیما این عدد متغییر میشه؟
مثلا اگر وزن با بار کامل 11 تن باشه ماکزیمم وزن در حالت تیک آف 14 تن میشه؟؟

ممنون

[capitan nima]

با تشکراز آقای saman ولی اگر اون تاپیکی رو که سکوت آسمونی نوشته بود میخوندید میدی دید که اول باید جواب سوال من داده بشه بعد کسی که جواب داده باید سوال کنه! اما مهم نیست جواب شمارو تا حدی میدم. امیدوارم درست باشه:
take off weight فکر میکنم زیاد مهم نیاشه که کم باشه یا زیاد البته مهمه نه اینکه مهم نیست مثلآ اگر بخواهیم یک هواپیما مانند 747 رو کم کنیم یعنی از وسایل داخل یا سوخت باید کم کنیم که برد یاrange هواپیما روکم میکنه پس هر take off weight بستگی به نوع کاربری هواپیما داره.
take off weight حداکثر مجاز وزنی است که که هواپیما در حین برخاستن میتواند داشته باشد ومقدار آنرا در type certificate data sheet میتوان یافت . البته این مقدار مطلق نبوده و تابع شرایت زمان ومکان است یعنی در پهن پیکرها با توجه به pressure altitde فرودگاه و دمای محیط وطول باند و....... قبل از هر پرواز با محاسبه تعیین میشود.
البته وزن خالی هواپیما,وزن ramp,وزن نشستن و....... برای پیدا کردن مرکز ثقل هواپیما که خیلی مهم می باشد استفاده میککند

[CAPTAIN PILOT]

درود بر دوستان گرامی

با تشکر از همه عزیزان شرکت کننده در تاپیک زیبای سکوت آسمونی عزیز, جسارتا" گمان میکنم یک سوال از قلم افتاد !

عوامل موثر بر نیروهای آیرودینامیکی رو توضیح دهید.

بطور کلی یک هواپیمای موتوردار در طول پرواز با 4 نیروی :
Lift: بالابری
Drag: پسا
Thrust: انرژی موتورها یا اصطلاحا" جلوبرنده
Weight: یا همان وزن هواپیما و در نهایت جاذبه

روبرو میباشد که در این بین به 2 نیروی بالابری و پسا (Lift & Drag) به دلیل اینکه از حرکت هواپیما حاصل میشوند, نیروهای آیرودینامیکی میگویند !

طبق آزمایشات تونل باد 4 عامل بر روی تولید و میزان این 2 نیرو اثر مستقیم دارند که به ترتیب و از نظر اهمیت به آنها اشاره میکنیم :

1- Air Density : که همان چگالی و غلظت هوا میباشد
2- Air Foil Surface : که در واقع همان سطح مقطع بال میباشد
3- Velocity : که در اینجا به معنای سرعت حقیقی هواپیما میباشد
4- ALPHA : که همان زاویه حمله بال با سطح افق میباشد

[Hadi1001]

اگر جوابی که دادم درسته میخواهم در مورد اصل برنولی که در موضوعات قبلی اشاره خیلی جزئی شد بیشتر بدونم
مهندس مکانیکا کجایید به من کمک کنید

حقیقت این است که دانیل برنولی در طول عمرش حتی چیزی در مورد هواپیما نشنیده بود چرا که وی در سال 1782 یعنی یک سال قبل از آنکه اولین بالن تاریخ توسط برادران مونت گولیفر به هوا بلند شود از دنیا رفت در ان زمان تحقیقا او هیچ گونه ارتباطی با پرواز نداشت وی فقط سعی داشت تا اختلاف فشاری را که توسط توده سیال در حال حرکت اعمال می شود به صورت ریاضی نشان دهد مطالعات او بیشتر بر روی جریان اب صورت گرفت از لحاظ ریاضی معادله که برنولی ارئه داد به صورت زیر بود

فشار + یک دوم *چگالی * توان دوم سرعت = مقدار ثابت

(ببخشید که نتونستم معادله رو به صورت ریاضی بنویسم )

این معادله رو میشه به صورت ساده نیز نوشت

فشار استاتیک + فشار دینامیک = مقدار ثابت

منبع کتاب مبانی پرواز و آیرودینامیک به زبان ساده