مقدمه ای بر هوافضا

[Sparrow]

سلام،
از آنجاییکه که دوستان زیادی هستند که علاقه مند به دانستن علم هوافضا هستند، بر آن شدیم تا تاپیکی جهت معرفی اجمالی بخش هایی از این علم بزنیم تا بتوان گوشه ای از این علم را با دیگران به اشتراک بگذاریم. در این تاپیک سعی می شود تا از مقاله های قرار داده شده در تالار استفاده شود تا ضمن بیان مختصری از آن، بتوان با دادن آدرس دوستان مشتاق را جهت مطالعه بیشتر به تاپیک مربوطه ارجاع داد.
امید که این تاپیک موجب توجه و رضایت دوستان قرار گیرد.

 

[Sparrow]

مهندسی هوافضا

مهندسی هوافضا

مهندسی هوا فضا، شاخه‌ای است از مهندسی که با طراحی هواپیما، فضاپیما، و مسائل و موضوعات وابسته به آن‌ها سر وکار دارد. اغلب اوقات، از آن به عنوان مهندسی هوانوردی یاد می‌شود، خصوصا، زمانی که فقط به هواپیما اشاره ‌شود، و وقتی که فضاپیما مورد نظراست، به آن مهندسی فضانوردی گفته می‌شود.

شاخه ها

آیرودینامیک


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

پیشرانه ها

دانش پیشرانه‌ها به مطالعه و بررسی سامانه‌های جلوبرنده، اعمّ از موتورهای هوازی و غيرهوازی می‌پردازد. موتورهای هوازی شامل موتورهای پيستونی و چرخپره‌ای (توربینی) است كه از هوا به عنوان اكسيدكننده استفاده نموده و سوخت را با خود حمل می‌كنند. اما موتورهای غيرهوازی مانند موتور موشک‌ها و فضاپيماها است كه سوخت و اكسيدكننده را با خود حمل می‌كنند. در اين دانش نحوۀ توليد نيروی رانش و همچنین ساختار كلی انواع موتورهای هوافضایی بررسی و مورد تجزيه و تحليل قرار می‌گيرد.

مکانیک پرواز

مکانیک پرواز با بهره‌گیری از داده‌های هواپویشی، 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.

سازه‌های 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.

(به نقل از تاپیک تعريف شغل مهندسي ها هوا فضا)

 

[Sparrow]

تاریخچه هوانوردی

تاریخچه هوانوردی

سال 1500: طراحی اولین دستگاه توسط لئوناردو داوینچی که هیچ وقت به پرواز نرسید.

سال 1783: آزمایش های مربوط به هوا (پرواز بالن هوای گرم برادران فرانسوی مونگلفیه با سه سرنشین گوسفند و خروس و مرغابی)

سال 1903: پرواز برادران رایت با اولین هواپیمای موتوردار.

سال 1939: پرواز اولین هواپیما با موتور جت (Heinkel he -178).

سال 1947: دیوار صوتی بوسیله اولین هواپیمای مافوق صوت شکسته شد.

سال 1961: یوری گاگارین، نخستین انسانی بود که به فضا رفت.

سال 1969: نیل آرمسترانگ، اولین انسانی بود که بر روی ماه قدم گذاشت.

سال 1970: پرواز بوئینگ 747 در آسمان (اولین جامبوجت جهان).

سال 1976: پرواز هواپیمای کنکورد، نخستین هواپیمای مافوق صوت جهان.

سال 1981: نخستین شاتل فضایی جهان توسط آمریکا در فضا قرار گرفت.

به نقل از وبلاگ نسل خاکستر
​

 

[Sparrow]

اجزای هواپیما

اجزای هواپیما

 

[Sparrow]

نیروهای آیرودینامیکی

نیروهای آیرودینامیکی

نيروي آيروديناميك در اثر وزش باد بر روي يك جسم توليد مي‌شود. اين جسم مي‌تواند تير چراغ‌ برق ، يك آسمان خراش ، پل ، هواپيما و يا كابل برق فشار قوي باشد. اما بازتاب نيروي آيروديناميكي كه ايجاد مي‌شود، بستگي به شكل اين جسم خاص كه در معرض وزش باد قرار گرفته است. اگر هم پهن و داراي زاويه تند باشد در برابر باد مقاومت مي‌كند و در جهت وزش باد خم مي‌شود. اما اگر داراي زواياي خميده و يا نيم‌دايره باشد، مقاومت كمتري نسبت به ساير اجسام خواهند داشت. نيروهاي آيروديناميكي شامل چهار نيرو مي‌شود، كه اين نيروها عبارتند از :

نيروي برآ (LIFT)

نيروي برا ، نيرويي است كه باعث بالا رفتن هواپيما يا هليكوپتر و اجسام برنده ايجاد مي‌شود. براي اينكه اين نيرو ايجاد شود بايد جسم مورد نظر شكل خاصي داشته باشد، مطلوب‌ترين شكل مي‌تواند به صورت يك قطره آب و يا يك جسم كه يك طرفش نيم‌دايره و طرف مقابل آن زاويه تند داشته باشد. اگر اين جسم به گوشه‌اي در جريان هوا قرار گيرد كه باد از سمت جسم كه حالت نيم‌دايره دارد بوزد و از طرف مقابل كه زاويه تندي دارد جسم را ترك كند، نيروي برا ايجاد خواهد شد. وقتي كه مولكولهاي هوا با لبه جلوي بال برخورد مي‌كند، تعدادي به سمت بالا و تعدادي به سمت پايين بال متمايل مي‌شوند. هر دو گروه مولكولها مي‌بايستي در انتهاي بال همزمان به يكديگر برسند. چون بالاي بال هواپيما انحناي بيشتري دارد و مسافت آن نسبت به زير بال بيشتر است.

در نتيجه مولكولهايي كه از سطح بالايي عبور مي‌كنند. مي‌بايستي با سرعت بيشتري حركت كنند تا با مولكولهاي سطح پايين همزمان به انتهاي بال هواپيما برسند. اين عمل باعث كاهش فشار هوا در سطح بالا نسبت به سطح پايين بال خواهد شد. اشاره به اصل برنولي وقتي كه سرعت هوا در سطح بالاي بال بيشتر از سطح پاييني آن باشد، فشار در سطح بالايي كم مي‌شود. حال كه فشار هوا در قسمت بالاي بال كاهش مي‌يابد و يك خلا نسبي ايجاد مي‌شود كه جسم را به طرف خود مي‌كشد. اين خلا نسبي همان نيروي برا مي‌باشد كه باعث بالا رفتن هواپيما مي‌شود. هر چقدر سرعت هواپيما بيشتر باشد مقدار خلا نسبي نيز بيشتر مي‌شود.

نيروي وزن (WEIGHT)

زماني كه ما روي زمين قرار گرفته‌ايم وزن ما بطور عمود بر مركز زمين وارد مي‌شود. وزن ما باعث قرار گرفتن روي زمين و نيز جاذبه‌اي كه برما وارد مي‌شود با وزن ما برابر خواهد بود. طبق قانون نيوتن ، نيروي جاذبه‌اي كه بر جسم ما وارد مي‌شود برابر با يك خواهد بود.

براي اينكه هواپيما به پرواز درآيند بايد بر نيروي جاذبه غلبه كند. وزن هميشه در جهت مخالف نيروي برا است.

نيروي پیشرانش (THRUST)

وقتي جسمي از زمين بلند شده و در فضا قرار مي‌گيرد، بايد نيروي رانش كافي داشته باشد. به عبارت ديگر نيروي رانش باعث مي‌شود تا هواپيما به طرف جلو حركت كرده و جريان لازم را ايجاد كند. جريان ايجاد شده توليد نيروي برا اين كار را خواهد كرد. در هواپيما نيروي رانش بوسيله موتور فراهم مي‌شود.

نيروي پسا (DRAG)

- طبق قانون نيوتن هر عملي يك عكس‌العمل در جهت مخالف خواهد داشت به دليل اينكه نيروي رانش باعث جلو رفتن هواپيما مي‌شود. افزايش اين نيرو باعث افزايش نيروي پسا خواهد شد. وجود نيروي پسا يك امر اجتناب ناپذير است ولي كارشناسان ، طراحان و سازندگان هواپيما سعي مي‌كنند در حين پرواز از مقدار نيروي پسا كاسته شود.

- شكل هواپيما ، هر قدر بالها نازكتر يا محل اتصال اجزا خارجي با بدنه زاويه‌هايي تند نداشته باشد، بخشي از نيروي پسا كاهش مي‌يابد. بستگي به شكل خاص اجزايي كه در توليد نيروي برا نقش دارند. مانند بالها ، و بخشي از بدنه . براي اينكه هواپيما بتواند سرعت‌هاي كم به اندازه كافي نيروي برا و در سرعت‌هاي زياد از توليد نيروي پسا كاسته شود بالهاي آن را به گونه‌اي مناسب طراحي مي‌كنند.

- پس متوجه مي‌شويم كه با افزايش نيروي رانش بر سرعت هواپيما افزوده مي‌شود. با افزوده شدن سرعت هواپيما ، جريان هوا نيز افزايش يافته و نيروي برا افزايش مي‌يابد تا بر وزن هواپيما غلبه كند. با افزايش نيروي برا و رانش بر ميدان نيروي پسا نيز افزوده خواهد شد. اما زماني كه هواپيما در مسير پرواز قرار مي‌گيرد كليه نيروها به حالت تعادل در آمده و هواپيما با سرعت ثابتي به پرواز خود ادامه مي‌دهد.

اساس آیرودینامیک: 1) کم کردن نیروی پسا 2) افزایش نیروی برآ در نتیجه 3) افزایش وزن 4) کاهش نیروی پیشرانش

به نقل از: دانشنامه رشد
​