آشنايی با هواپيمای مدل - فصل 2
فصل 2
شناخت نيروهای وارد بر هواپيما
نیروی آیرودینامیك در اثر وزش باد بر روی یك جسم تولید میشود. این جسم میتواند تیر چراغ برق ، یك آسمان خراش ، پل ، هواپیما و یا كابل برق فشار قوی باشد. اما بازتاب نیروی آیرودینامیكی كه ایجاد میشود، بستگی به شكل این جسم خاص كه در معرض وزش باد قرار گرفته است، دارد. به طور مثال اگر جسم پهن و دارای زاویه تند باشد در برابر باد مقاومت میكند و در جهت وزش باد خم میشود. اما اگر دارای زوایای خمیده و یا نیمدایره باشد، مقاومت كمتری نسبت به سایر اجسام خواهند داشت. نیروهای آیرودینامیكی شامل دو نیروی اصلی برا و پسا در هواپيما میشود، كه در ادامه به آن پرداخته شده است.
نیروی برا (LIFT)
نیروی برآ ، نیرویی است كه باعث بالا رفتن هواپیما یا هلیكوپتر و اجسام پرنده شده و معمولاً توسط حرکت بال/تيغه ملخ در ميان يک سيال (هوا) ایجاد میشود. برای اینكه این نیرو ایجاد شود باید جسم مورد نظر شكل خاصی داشته باشد، مطلوبترین شكل، مقاطع بال يا ايرفويلها بشمار ميآيند. به زبان ساده، وقتی كه مولكولهای هوا با لبه جلوی بال برخورد میكند، تعدادی به سمت بالا و تعدادی به سمت پایین بال متمایل میشوند. هر دو گروه مولكولها میبایستی در انتهای بال همزمان به یكدیگر برسند. چون بالای بال هواپیما انحنای بیشتری دارد و مسافت آن نسبت به زیر بال بیشتر اس، در نتیجه مولكولهایی كه از سطح بالایی عبور میكنند، میبایستی با سرعت بیشتری حركت كنند تا با مولكولهای سطح پایین همزمان به انتهای بال هواپیما برسند. بنا به قانون برنولی، این عمل باعث كاهش فشار هوا در سطح بالا نسبت به سطح پایین بال خواهد شد. حال كه فشار هوا در قسمت بالای بال كاهش مییابد و یك خلأ نسبی ایجاد میشود ، جسم را به طرف خود میكشد. این خلأ نسبی همان نیروی برآ میباشد كه باعث بالا رفتن هواپیما میشود. هر چقدر سرعت هواپیما بیشتر باشد مقدار خلا نسبی نیز بیشتر شده و نيروی بالابرنده بيشتری توليد ميشود. تصوير زير، اين مورد را نشان ميدهد.
شکل 5-توليد نيروی برآ بر روی بال
نیروی پسا (DRAG)
طبق قانون نیوتن هر عملی یك عكسالعمل در جهت مخالف خواهد داشت به دلیل اینكه نیروی رانش باعث جلو رفتن هواپیما میشود، افزایش این نیرو باعث افزایش نیروی پسا خواهد شد. وجود نیروی پسا یك امر اجتناب ناپذیر است ولی كارشناسان ، طراحان و سازندگان هواپیما سعی میكنند در حین پرواز از مقدار نیروی پسا كاسته شود. اين نيرو حاصل از برخورد ذرات هوا با قسمتهای مختلف هواپيما و ايجاد اصطکاک است. با افزوده شدن سرعت هواپیما ، سرعت جریان هوا نیز افزایش یافته و نیروی برا افزایش مییابد تا بر وزن هواپیما غلبه كند. با افزایش نیروی برا و رانش بر میدان نیروی پسا نیز افزوده خواهد شد. اما زمانی كه هواپیما در مسیر پرواز قرار میگیرد كلیه نیروها به حالت تعادل در آمده و هواپیما با سرعت ثابتی به پرواز خود ادامه میدهد.
نیروی وزن (WEIGHT)
نيروی وزن به عنوان شناخته شدهترين نيرو برای هر جسم در عالم هستی است. به هر جسم پرنده، نيروی وزن به سمت مرکز زمين وارد شده و در طول پرواز مستقيمالخط هواپيما، در تعادل با نيروی بالابرنده است.
نیروی رانش (THRUST)
به نيروی توليدی موتور هواپيما و سيستم پيشران، نيروی رانش يا (Thrust) اطلاق ميشود.