سکان ها

همانطور که گفته شد هواپیما حول هر سه محور می تواند گردش کند. بر این اساس نیاز به سه فرمان یا سکان جهت گردش حول هر یک از محورها دارد. این سکانها نیز بر مبنای محورهای عملیاتی خود بصورت سکان طولی، سکان عمودی و سکان عرضی تقسیم می شوند.

سکان طولی

این سکان به شکل صفحات کوچک متحرکی در قسمت عقبی بالها می باشد. کنترل این سکان به‌وسیله دسته (Stick) موجود در کابین انجام می شود. به این ترتیب که مثلاً با کشیدن دسته به سمت راست هواپیما حول محور طولی طوری گردش می کند که بال سمت چپ به سمت بالا و بال سمت راست به سمت پایین می رود؛ و با کشیدن دسته به سمت چپ برعکس. به این گردش حول محور طولی اصطلاحا Roll گفته می شود. 

 عملکرد

عملکرد این سکان به این صورت است که مثلاً با کشیدن دسته به سمت راست صفحات انتهایی بال سمت راست بالا و صفحات انتهایی بال ست چپ پایین می رود. به این ترتیب نیروی برای وارده بر بال سمت چپ بیشتر از بال سمت راست شده و باعث بالا آمدن بال سمت چپ و پایین رفتن بال راست می شود.

سکان عرضی

یا Elevator که بصورت بالهای کوچک افقی در انتهای هواپیما و در کنار خروجی موتورها می باشد. کنترل این سکان به‌وسیله دسته (Stick) موجود در کابین می باشد. به این ترتیب که با کشیدن دسته به سمت عقب نوک هواپیما به سمت بالا و با هل دادن دسته به سمت جلو نوک هواپیما به سمت پایین منحرف می شود. این گردش هواپیما حول محور عرضی انجام می شود و به میزان انحراف از حالت افقی نیز Pitch گفته می شود. 

 عملکرد

عملکرد این سکان به این صورت است که مثلاً با کشیدن دسته به سمت عقب، صفحات کوچک موجود در قسمت عقبی سکان به سمت بالا رفته و به این ترتیب به قسمت عقبی هواپیما نیروی عمودی و از بالا به پایین وار می شود و عقب هواپیما را به سمت پایین می راند؛ همچنین با هل دادن دسته به سمت جلو این صفحات به سمت پایین رفته و نیروی مزبور در جهت برعکس یعنی از پایین به بالا وارد می شود و عقب هواپیما را به بالا می راند که در نتیجه نوک هواپیما پایین می آید. در برخی هواپیماها مانند F22 جهت افزایش میزان انحراف، به جای استفاده از صفحات کوچک در انتهای سکان، کل سکان را به سمت بالا یا پایین جابجا می کنند. در برخی دیگر نیز مانند Su35 با جابجا کردن سکان عرضی از عقب هواپیما به سمت جلو و در نزدیکی کابین، مقدار گشتاور حاصله را افزایش داده و باعث افزایش Pitch شده اند.

سکان عمودی

از این سکان جهت گردش حول محور عمودی استفاده می شود. این سکان به شکل یک یا دو بال کوچک عمودی در عقب هواپیما می باشد. کنترل این سکان به‌وسیله فشار دادن دو پدال موجود در کابین انجام می شود. پدال سمت چپ جهت گردش هواپیما به سمت چپ و پدال سمت راست جهت گردش به راست استفاده می شود. 

عملکرد :

عملکرد این سکان به این صورت است است که با فشار دادن هریک از پدالها صفحه کوچکی که در قسمت انتهای سکان عمودی وجود دارد به سمت مورد نظر منحرف می شود. به این ترتیب نیروی وارد بر این صفحه باعث گردش هواپیما به سمت مورد نظر می شود. از آنجا که سرعت گردش این سکان بسیار کم است غالبا جهت تغییر مسیر هواپیما در اندازه های کم استفاده می شود و برای تغییر مسیرهای زیاد از ترکیب این سکان و دو سکان دیگر استفاده می شود. به این ترتیب که مثلاً جهت تغییر مسیر هواپیما به سمت راست به اندازه 30 درجه ابتدا به مقدار مجاز به سمت راست Roll نموده و سپس با کشیدن دسته به سمت عقب و فشار هم‌زمان بر روی پدال راست هم تغییر مسیر مورد نظر بدست می آید و هم ارتفاع هواپیما حفظ می شود. لازم به ذکر است در حین انجام این مانور باید توان موتور افزایش یابد تا سرعت هواپیما کم نشود.

محورها

هواپیما به دلیل حرکت در فضای سه بعدی محدودیتی جهت گردش ندارد و می تواند حول هر سه محور x و y و z گردش کند. جهت درک بیشر موضوع اتومبیلی را در نظر بگیرید که روی زمین حرکت می کند. این اتومبیل تنها می تواند حول یک محور که عمود بر صفحه حرکتی زمین است گردش کند. ولی هواپیما محدودیت صفحه ای نداشته و حول هر سه محور گردش می کند. به این ترتیب سه محور برای هواپیما تعریف می شود:

• 1-محور طولی.
• 2-محور عرضی.
• 3-محور عمودی.

محور طولی در امتداد طول هواپیما بوده و از مرکز آن می گذرد. محور عرضی در امتداد دو بال هواپیما بوده و از سر یک بال تا سر بال دیگر ادامه دارد. محور عمودی نیز عمود بر دو محور دیگر بوده و معمولاً از محل تقاطع محورهای طولی و عرضی می گذرد.

شهپر (هواپیما)

شَهپَر عامل چرخش هواپیما است.

شهپرها سطوح کنترلی لولاداری هستند که به لبه فرار یک هواپیما یا هر گونه هواگرد بال-ثابت متصل می‌شوند. شهپرها معمولاً به گونه‌ای با هم مرتبط هستند که وقتی یکی به پایین می‌رود دیگری رو به بالا می‌رود: شهپر پایین‌رو نیروی برآر هواپیما را افزایش می‌دهد و شهپر بالارو از آن می‌کاهد.

شهپر جلوی بال شهپر حمله نام دارد.

برآافزا

برآافزا (flap) وسیله‌ای در لبه فرار بال برای افزایش نیروی برآ در بال هواگردها. نیروی برآ نیروی اصلی عامل نگهدارنده وسایل پرنده در هوا و عامل غلبه بر نیروی وزن هواپیما می‌باشد. نیروی برآ دارای ارتباط مستقیم با سرعت هواپیما بوده و با افزایش سرعت افزایش و با کاهش سرعت کاهش میابد. بنابراین در رژیمهای پروازی برخاست و نشست که سرعت هواپیما کم است برای جبران کمبود نیروی برآ از برآافزا استفاده می‌شود.

فهرست قطعات هواگردها

• بال
• موتور
• شهپر
• برآافزا
• برآکش
• پیش‌بال
• بدنه هواپیما
• ملخ بالگرد
• فرمان هواپیما
• بالابر
• شاه‌تیر
• موتورپوش
• ماهیواره

Nacelle = پوشش موتور

Inboard aileron = شهپر داخلی بال

Pylon = رابط و متصل کننده پوشش موتور به بال یا بدنه (در جنگنده ها متصل کننده بمب ها به زیر بال)

Slat = برآ افزای لبه حمله

Spoiler = برآ کش (از بین برنده برآ)

Frame = تقویت کننده‌های عرضی بدنه هواپیما

Longeron = تقویت کننده طولی بدنه

Propeller = ملخ

Engine = موتور

Fuselage = بدنه

Wing = بال

Nose gear = ارابه فرود دماغه

Main landing gear = ارابه فرود اصلی

Cowl = پوشش موتور

Wing tip = نوک بال

Flap = برآ افزا (وسیله‌ای در لبه فرار بال برای افزایش نیروی "برآ" بال. نیروی "برآ" نیروی اصلی عامل نگهدارنده وسایل پرنده در هوا و عامل غلبه بر نیروی وزن هواپیما میباشد. نیروی "برآ" دارای ارتباط مستقیم با سرعت هواپیما بوده و با افزایش سرعت افزایش و با کاهش سرعت کاهش میابد. بنابراین در رژیمهای پروازی برخاست (take-off) و نشست (landing) که سرعت هواپیما کم است برای جبران کمبود نیروی برآ از فلپ یا برآ افزا استفاده میشود)

Wing leading edge = لبه حمله بال (لبه جلوئی بال که جریان هوا در اولین مرحله قبل از رسیدن به بال به آن برخورد مینماید.)

Wing trailing edge = لبه فرار بال (لبه عقبی بال که جریان هوا پس از عبور از رو و زیر بال در آن قسمت از بال جدا میگردد.)

Fin = پره یا دم عمودی

Stabilizer = پایدار کننده یا دم افقی

Elevator = بالابر (عامل بالا یا پائین برنده دماغه هواپیما)

Rudder = رادر یا سکان عمودی متحرک (عامل گردش هواپیما)

Aileron = شهپر (عامل چرخش هواپیما)

Airfoil = ماهیواره یا مقطع بال (مقطع دوکی شکل یا مقطع ماهیواره)

Airfoil shape = شکل مقطع بال

Spar = شاه تیر یا تیر اصلی در امتداد دهانه بال (دهانه بال = Wing span = از نوک بال راست تا نوک بال چپ)

Rib = ریب (تقویت کننده وشکل دهنده عرضی بال)

Stringer = ستونهای فرعی بال

Stiffener = تقویت کننده

هواپیمای رادارگریز

هواپیمای رادار گریز هواپیمایی است که از فناوری رادار گریزی استفاده می‌کند تا کمتر در معرض دید باشد، کمتر صداتولید کند، و کمتر در تیر رس امواج مادون قرمز و امواج رادیویی (آر اف) باشد.

در واقع هیچ هواپیمایی نمی‌تواند بطورکامل از تیر رس دید رادار در امان باشد. هواپیماهای رادار گریز توانایی‌های رادار‌های متعارف را برای شناسایی و تعقیب موثر آنها برای حمله محدود میکنند. از نمونه‌های معروف این نوع هواپیماها نایت هوک اف-۱۱۷ و اف-۲۲ رپتور میباشند.

هواپیماهای رادار گریز فقط مقدار کمی از امواج را به فرستنده برگشت میدهند.از نظر دید فرمه بدنه هواپیما به صورتی هست که نور را میشکند.متور هواپیما کمترین صدا را از خود بروز میدهد و موترها به توری خنک میشوند که از زمین توصت گیرنده امواجه مادونه قرمز شناسایی نشوند.اولین هواپیما هایه رادار گریز اف-117 طرح بدنه اموج را منحرف میکرد و مانع رسیدن آنها به مرکز میشد ولی در هواپیماهایه اف-22 رپتر رنگ امیزی و لایه هایه بدنه توصط تداخل اموج با هم و ضعیف شدن آنها این کار را انجام میدهد.این کار تو صط جایگزینی کامپوزیت بجای فلزات انجام میشود.

برادران رایت

برادران رایت، ارویل رایت (به انگلیسی: Orville) متولد ۱۹ اوت ۱۸۷۱ (میلادی) در گذشته در ۳۰ می ۱۹۱۲ (میلادی) و ویلبر رایت (به انگلیسی: Wilbur) متولد ۱۶ آوریل ۱۸۶۷ (میلادی) در گذشته در ۳۰ ژانویه ۱۹۴۸ (میلادی) دو برادر آمریکایی اهل اوهایو بودند که به خاطر اختراع اولین هواپیمای قابل کنترل توانمد و سنگین تر از هوا در تاریخ ۱۷ دسامبر ۱۹۰۳ (میلادی) مشهور شدند.

آنها سالها بر روی گلایدر‌ها و وسایل نقلیه مشابه قبل از نخستین پروازشان کار می‌کردند. آنها همچنین بخاطر ابداع اولین روش منطقی برای هدایت هواپیما اشتهار دارند. 

 زندگینامه   

ارویل در ۱۸۷۱ بدنیا آمد و ۴ سال از برادرش ویلبر بزرگتر بود.آنها فرزند سوم و ششم خانواده‌ای با هفت فرزند بودند^[۱].انها ابتدا به دوچرخه فروشی و دوچرخه سازی روی آوردند.پس از پس اینکه خبری در روزنامه در روزنامه مبتنی بر مرگ یک گلایدر سوار خواندند ترغیب گشتند تا اطلاعاتی در این زمینه کسب کنند.در ۱۸۹۹ (میلادی) گلایدر مدل و در تابستان ۱۹۰۱ (میلادی) اولین گلایدر واقعی آنها برای آزمایش آماده شد.آنها کیتی هاوک را برای این موضوع انتخاب کردند.اما پرواز آن چندان موفقیت آمیز نبود.گلایدر بعدی آنها قناری نام گرفت.سپس مطالعات بیشتر روی این موضوع انجام دادند و دریافت که از مشکلات محاسباتی رنج می برند.سر انجام آنها توانستند در ۱۷ دسامبر ۱۹۰۳ اولین هواپیمای خود را ۴ بار به پرواز در آورند . 

جنگنده‌های نسل پنجم (از سال ۲۰۰۰ تا کنون)

نسل پنجم طراحی کردن جنگنده‌ها با حفظ توانایی‌های مختلف آنها با اضافه کردن ویژگی‌های جدیدتر و پیشرفته تر به آنها مانند شتاب در جهت مخالف، بلند شدن و نشستن در مسافت‌های کوتاه در زمین، استفاده از مواد چندگونه در ساخت هواپیماها، ویژگی‌های سوپرکروز، فناوری رادارگریزی، گیرنده‌های پیشرفته رادار، و استفاده از تکنولوژی‌های الکترونیکی پیچیده در هواپیماها برای سبک کردن کار خلبان و هوشیار کردن هر چه بیشتر جنگنده به محیط اطراف خود صورت گرفته‌است. از جمله جنگنده‌های مشهور جنگنده افسانه‌ای اف 14 می‌باشد که در حال حاضر فقط در خدمت ایران است. از جمله جنگنده‌های معروف میتان F-4 F-5 F-14 F-15 F-16 F/A-18 F/A-22 F-35را نام برد.

جنگنده

جنگنده نوعی هواپیمای نظامی است که عمدتاً برای نبرد هوائی با هواپیماهای دیگر طرح شده‌است. جنگنده‌ها معمولاً هواپیماهائی کوچک و سریع هستند. جنگنده‌های امروزی دارای سیستم‌های پیشرفته الکترونیکی برای ردگیری هدف‌های دشمن و جنگ‌ الکترونیک و هدف‌گیری هم‌زمان چند هدف هستند. بعضی جنگنده‌ها دارای توانائی پرتاب بمب و موشک هوا به زمین هستند. به این نوع هواپیما جنگنده/بمب‌افکن می‌گویند.

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 می یابد.

برآر

برآر یا نیروی برآر، نیرویی است که در اثر حرکت ماهیواره در شاره (سیال) ایجاد می‌شود. پرواز هواپیما در اثر نیروی برآری است که حاصل از شکل مقطع آیرودینامیکی بال‌ آن است، که اصطلاحاً مقطع ماهیواره دارند، نیروی برآر بال هواپیما به عواملی مانند سرعت هواپیما، مساحت بال، چگالی هوا، و شکل ماهیوارهٔ بال بستگی دارد و مطابق با فرمول زیر محاسبه می‌شود.

که در این فرمول

• L نیروی برآر هواپیما،
• ρ چگالی هوا،
• V سرعت پرواز هواپیما،
• S مساحت بال، و
• C_L ضریب برآر است.

برآر را در فارسی «برآ» هم می‌گویند. واژه «برآر» پیشنهاد فرهنگستان است.

تاریخچه هواپیما

مخترع هواپیما به معنی امروزی را برادران رایت می‌دانند ولی با توجه به کوشش‌های هم‌زمان دیگران، برخی این نکته را قبول ندارند.

به‌هرحال کوشش برای پرواز سابقه‌ای بسیار دورتر از کار برادران رایت دارد. ذکر وسیله پروازی که با استفاده از چند پرنده ساخته شده در اساطیر ملل مختلف شاید اولین کوشش بشر برای طراحی هواپیما به‌شمار رود. مواردی که افرادی با بستن بال یا پارچه به‌خود برای پرواز از بلندی به پایین پریده‌اند نیز در تاریخ آمده‌است.

لئوناردو داوینچی نابغه ایتالیایی طرح‌های زیادی برای وسایل پرنده (مثلاً هلیکوپتر)از خود به‌جا گذاشته‌است.

اوتو لیلینتال آلمانی را اولین کسی می‌دانند که توانست با بستن بال به خود پروازی کوتاه را انجام دهد ولی چهل سال قبل از او سر جرج کی‌لی انگلیسی همین کار را با یک هواپیمای بی‌موتور ساخت خودش کرده بود.

در اواخر قرن نوزدهم و اوائل قرن بیستم کوشش برای ساخت هواپیمایی که قابل کنترل باشد (یعنی به خواست خلبان به چپ و راست و پائین و بالا برود) در فرانسه و آمریکا شدت گرفت. اولین پرواز کنترل شده به نام برادران رایت ثبت است. آنها این کار را در 17 دسامبر 1903 به طور آزمایشی انجام دادند و در سال 1905 هواپیمای آنان (پرنده ی رایت 3) کاملا تحت کنترل بود و می توانست به طور پایدار پرواز کند.

هواپیماهای غیرنظامی

هواپیماهای غیرنظامی نیز گستره وسیعی دارند و برای جابجائی مسافر یا بار و نیز تفریح و پژوهش و خدمات به‌کار می‌روند. استفاده نظامی از هواپیمای غیرنظامی برپایه قانون‌های بین‌المللی ممنوع است ولی گاه کشورها مخفیانه چنین می‌کنند.

برخی از هواپیماهای نظامی قدیمی با تغییراتی برای تفریح و پژوهش به هواپیمای غیرنظامی تبدیل شده‌اند.

هواپیماهای نظامی

اصطلاح هواپیمای نظامی طیف وسیعی از هواپیماها را، از هواپیمای مدل گرفته تا بزرگ‌ترین هواپیمای جهان، در بر دارد. بسیاری از این هواپیماها فقط در اختیار ارتش‌ها و نیروهای هوائی کشورها است ولی بعضی از هواپیماهای نظامی با تغییر دادن هواپیماهای غیرنظامی به کارهای گمارده می‌شوند. جنگنده‌ها و هواپیماهای ترابری نظامی دو دسته شناخته شده‌تر هواپیمای نظامی هستند.

هواپیمای بی‌موتور

در هواپیمای بی‌موتور برای پیش‌رانش از نیروی گرانش زمین استفاده می‌شود. بادپر (گلایدر) نوع رایج هواپیمای بی‌موتور است. هواپیمای بی‌موتور را باید پیش از شروع پرواز با ابزاری جدا از آن به ارتفاعی مناسب رساند و پس از آن هواپیما می‌تواند با استفاده از نیروی گرانش و جریان‌های هوائی پرواز کند.

هواپیما با بال متحرک

در بال‌گردها نیروی برآر ناشی از چرخش بال یا پروانه در هوا است. هلی‌کوپتر یا بالگرد شناخته‌شده‌ترین هواپیما با بال متحرک است. هواچرخ نوع دیگری از این‌گونه هواپیما است. بعضی از هواپیماها مثل و-۲۲ آسپری ویژگی‌های بال ثابت و بال متحرک را یکجا دارند.

هواپیما با بال ثابت

بیشتر هواپیماهای امروزی به‌ویژه هواپیماهای مسافری در این دسته جای دارند.

منظور از بال ثابت آن است که بال هواپیما (بر خلاف هلیکوپتر) فقط در اثر پیش‌رانش نیروی برآر ایجاد می‌کند. اگرچه بال در بعضی هواپیماها برای جاگیری کمتر یا ملاحظات هواپویشی ممکن است باز و بسته شود ولی این‌گونه هواپیما را نیز دارای بال ثابت می‌شمارند چون باز و بسته شدن بال ایجاد نیروی برآر نمی‌کند.

هواپیما

هواپیما هواگردی سنگین‌تر از هوا است.

در هواپیما اختلاف فشار هوائی که از روی بال و زیر بال می‌گذرد ایجاد نیروی برآر می‌کند و با خنثی شدن نیروی وزن، هواپیما به پرواز در می‌آید.

از نظر طرح و عملکرد هواپیماها را می‌توان به دو دسته هواپیما با بال ثابت و هواپیما با بال متحرک تقسیم کرد.

از نظر پیش‌رانش هواپیماها به دو دسته موتوردار و بی‌موتور تقسیم می‌شوند.

هواپیماهارا می‌توان از نظر کاربرد به دو دسته‌ بخش کرد: هواپیمای نظامی و هواپیمای غیرنظامی.