سازو کار کلی چگونگی پرواز هواپیماها به زبان ساده

به گزارش سایت ورزش بانوان؛ 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.
پرواز هواپیما اصلا موضوع ساده ای نیست. درواقع پروسه پرواز آن قدر چیز پیچیده ای است که به غیر از تعداد انگشت شماری کشور هنوز کسی نتوانسته وارد صنعت هواپیماسازی به معنای واقعی کلمه بشود، اما سازوکار کلی پرواز را می توان تا حدودی توضیح داد. طوری که همه بفهمند این پرنده آهنی چطور از زمین بلند می شود. در آسمان شناور می ماند و بعد دوباره فرود می آید.

در یک نگاه کلی، در هر هواپیما برای راه اندازی سیستم ها و اجزای هواپیما از سه منبع انرژی استفاده می شود که شامل باتری، انرژی مکانیکی حاصل از احتراق سوخت و نیروی باد یا پنیوماتیکی است. از باتری به علت کمی جریان و ولتاژ خروجی آن، تنها برای فعال کردن بعضی از سیستم های درون کابین استفاده می شود و در شرایط اضطراری نیز با مدت کوتاهی می توان از انرژی باتری ها برای فعال نگه داشتن سیستم های حیاتی بهره برد.

احتراق سوخت نیز درواقع عامل اصلی پیشروی هواپیما و حرکت آن است که خود این عمل، مستلزم استفاده از جریان برق است که در هواپیماهای بزرگ و اغلب هواپیماهای امروزه، توسط ژنراتورها و آلترناتورها، توسط حرکت یک هادی در میدان صورت می گیرد. این حرکت اولیه که نیاز به شدت و شتاب اولیه بالا برای به حرکت درآوردن تیغه های موتور و در نهایت شفت اصلی آن دارد، توسط نیروی باد که اصطلاحا پنیوماتیکی گفته می شود، به دست می آید.

نیروی باد توسط یک کمپرسور خارجی به تیغه های موتور برخورد می کند و آنها را به سرعت می چرخاند. تیغه ها روی یک شفت قرار دارند و شفت نیز به سیستم (Constant Speed Drive) CSD متصل است و در نهایت به یک ژنراتور متصل می شود. CSD باعث می شود دور موتور روی RPM6000 ثابت بماند و فرکانس تقریبی Hz400 را برای هواپیما و سیستم های آن تامین کند.

با به کار افتادن ژنراتور و تولید برق با فرکانس بالا و همزمان به کار افتادن سیستم سوخت رسانی و جرقه حاصل از جریان الکتریسیته، موتور هواپیما شروع به کار کردن می کند و هوا را از جلو به سمت عقب مکش می کند و باعث به حرکت درآمدن هواپیما می شود. این عملیات با سرعت بالا و به صورت پیوسته انجام می پذیرد و باعث پایداری عملکرد هواپیما می شود.

درون موتور، دو کمپرسور وجود دارد که یکی پرفشار و دیگری کم فشار است. این کمپرسورهای هوای بیرون را وارد موتور می کنند. با سوخت ترکیب می کنند و گاز داغ حاصل از اشتعال را با فشار بسیار زیاد از عقب خارج می کنند و هواپیما را به جلو می رانند.

خلبان با افزایش مقدار سوخت ورودی به محفظه احتراق، سرعت هواپیما را بالا می برد و در نهایت به سرعت تقریبی 250 کیلومتر برساعت می رساند. در این لحظه با تغییر حالت فلاپ ها و حرکت هوا در زیر آنها، هواپیما از زمین کنده شده و به پرواز در می آید. خلبان توجه دارد که زاویه اوج گیری بیش از 30 درجه نباشد تا هواپیما به حالت واماندگی (Stall) نرسد. این حالت و افزایش ارتفاع تدریجی ادامه می یابد تا هواپیما به ارتفاع مورد نظر برسد و به حالت کروز (پرواز افقی) درآید.

خلبان برای بالا یا پایین کردن دماغه هواپیما از استابیلایزرهای قرار گرفته روی دم که به صورت افقی نصب شده اند، استفاده می کند. همچنین برای کج کردن هواپیما به راست و چپ (Banking) حول محور افقی، خلبان از الوران ها که در دو  سر بال ها نصب شده اند، استفاده می کند و برای اینکه سر هواپیما را به رسات و چپ (حول محور عمودی) منحرف کند از رادِر (Rudder) که روی دم قرار دارد و به صورت یک تیغه عمودی است، بهره می برد.

در طول پرواز بسیاری از این حرکات چندگانه و پیچیده توسط خلبان خودکار و به صورت همزمان انجم می شود، اما اگر خلبان بخواهد به صورت دستی هواپیما را هدایت کند، باید رادر را با پدال کنترل کند و الوران ها و استابیلایزرها را با استیک (دسته خلبانی) کنترل کند که در حرکت های پیچیده، همزمانی بسیار مشکل است. برای فرود و کم کردن سرعت، خلبان می تواند تا حد مجازی، سوخت را کمتر وارد موتور کند، اما کم کردن بیش از حد، باعث از کار افتادن موتور می شود.

 پس خلبان حالت فلاپ ها را تغییر می دهد تا با باد و حرکت رو به جلو مخالفت کنند. همچنین خلبان موتور را روی حالت معکوس (Reverse) قرار می دهد به این صورت که پوسته روی موتور را از هم باز می کند تا هم دما پایین تر بیاید هم هوای خروجی از کنار بیرون برود و سرعت کمتر بشود که همین امر باعث سروصدای زیاد هواپیما هنگام فرود می شود.

در هواپیماهایی که موتور آنها عقب و روی دم است یا جنگنده ها، دریچه انتهایی موتور متحرک است و خلبان با بستن این دریچه باعث می شود که گازهای خروجی دوباره به جلو برگردند و سرعت هواپیما کم شود و در نهایت با طی مسافتی روی باند و بهره گیری از ترمز چرخ ها، هواپیما متوقف شود.

 لازم به توضیح است که چرخ های هواپیما مجهز به سیستم الکترونیکی ضدسرخوردن (Anti Skid) هستند که باعث می شود تمامی چرخ ها با یک سرعت بچرخند و هواپیما به یک سمت سر نخورد و روی باند منحرف نشود.

بویینگ 747

بویینگ 747 معروف به جامبوجت، هواپیمای جت چهارموتوره بزرگ و دو طبقه مسافربری است که شرکت بویینگ می سازد. بویینگ 747 بعد از هواپیمای ایرباس آ- 380، دومین هواپیمای بزرگ مسافربری در جهان است و تولیدش در زمان خودانقلابی بزرگ در صنعت هواپیماهای مسافربری به حساب می آمد و برای 40 سال بزرگ ترین هواپیمای مسافربری جهان بود.

بویینگ 747 با چهار موتور و ساختاری دوطبقه قابلیت جا به جای حداکثر 550 مسافر را داراست. برخلاف ایرباس آ-380، طبقه دوم بویینگ 747 کامل نیست و منحصر به قسمت جلو هواپیما و به اصطلاح فرست کلاس است.

اندیشه ساخت 747 توسط شرکت هواپیمایی بویینگ در اواسط دهه 60 میلادی مطرح شد و به دنبال آن ارتش آمریکا برای تقویت ناوگان خود قرارداد خرید تعداد زیادی از این هواپیما را با شرکت بویینگ منعقد کرد.

پس از آن بویینگ طراحی مدل مسافربری آن را اعلام کرد که نتیجه آن پرواز مدل 100-747 این هواپیما در سال 1969 بود. پس از یک سال و در سال 1970 این مدل از 747 اولین سرویس دهی خود را برای شرکت هواپیمایی پان آمریکن آغاز کرد. شاید بتوان گفت بویینگ 747 زیباترین هواپیمایی است که تاکنون ساخته شده و در دنیا هم به آن لقب «ملکه آسمان ها» داده اند. 747 در پنج مدل ساخته شده که بزرگ ترین و معروف ترین آن 400-747 است.

مشخصات فنی:

برد: 13450 کیلومتر

فاصله دو سر بال: 64 متر

طول:71 متر

بیشینه سرعت: 988 کیلومتر بر ساعت

تعداد موتور: چهار موتور پرت اند ویتنی

 234 تا 266 میلیون دلار

بویینگ 787

بویینگ 787 معروف به دریم لاینر  (Dream Liner) هواپیماهای جت مسافربری دوموتوره و پهن پیکری است که بسته به تعداد و نوع صندلی ها، 210 تا 330 نفر ظرفیت دارد. این هواپیما نسبت به دیگر هواپیمای مسافربری بویینگ از لحاظ مصرف سوخت، دارای بازده بالاتری استو اولین بویینگی است که کامپوزیت و فیبر کربن در بیشتر بدنه آن به کار رفته است.

بویینگ برای نخستین بار در تاریخ هشتم ژوئیه 2007 با تشریفات گسترده از این هواپیما رونمایی کرد. این هواپیما «سریع- فروش ترین» هواپیمای مسافربری تاریخ است و سفارش خرید آن بیش از 800 فروند است. پیش از این انتظار می رفت که این هواپیما در ماه مه 2008 وارد خدمت شود، اما برنامه ورود به خدمت آن با کمی تاخیر به سال 2010 منتقل شد، ولی بعد از آن نیز بار دیگر تحویل آن به تاخیر افتاد و به 2011 موکول شد.

مشخصات فنی:

برد: 15190 کیلومتر

فاصله دو سر بال: 60 متر

طول: 56 متر

بیشینه سرعت: 954 کیلومتر بر ساعت

تعداد موتور: دو موتور جنرال الکتریک

146 تا 200 میلیون دلار

بویینگ 777

777 ظرفیت حمل 278 تا 550 مسافر را داراست و برد پروازی آن بین 100370 تا 17445 کیلومتر است. از جمله ویژگی های ظاهری این هواپیما که به وسیله آنها می توانید به راحتی 777 را شناسایی کنید می توان به ارابه های فرود آن که هر یک به شش چرخ مجهز شده اند، دنباله تیز آن و همچنین بدنه اش که مقطعی کاملا دایره ای دارد، اشاره کرد.

777نخستین هواپیمای تجاری جهان است که تمام مراحل طراحی آن به کمک نرم افزارهای رایانه ای انجام شده است. برای ساخت این هواپیما هیچ نقشه یا طرحی روی کاغذ رسم نشده و همه کارها به کمک یک نرم افزار انجام گرفته است. این موضوع سبب شد بسیاری از آزمایش ها روی آن در محیط های شبیه سازی شده صورت بگیرد و بدین ترتیب از صرف میلیون ها دلار هزینه برای آزمایش های پروازی جلوگیری شود. نخستین هواپیمای 777 در سال 1994 به پرواز درآمد.

مشخصات فنی

برد: 9700 کیلومتر

فاصله دو سر بال: 61 متر

طول: 74 متر

بیشینه سرعت: 950 کیلومتر بر ساعت

تعداد موتور: دو موتور رولزرویس

258 تا 315 میلیون دلار

ایرباس A340

کاربرد اصلی این هواپیما جا به جایی تعداد زیادی مسافر در مسافت های طولانی است و برای مسیرهای بیش از 13704 کیلومتر طراحی شده است که همه نیازهای 300 مسافر را برای این سفرها برآورده کرده است. تاکنون این مدل 246 فروند را تحویل داده است و 241 فروند هم در حال ساخت است.

مدل 500 که دوربردترین مدل است، توانایی جا به جایی بیش از 313 مسافر در سه کلاس برای مسیرهای بیش از 16668 کیلومتر را دارد. هواپیمایی سنگاپور از این مدل برای مسیر سنگاپور لس آنجلس استفاده می کند که بیش از 19 ساعت طول می کشید.
 
همچنین این مدل از موتورهای رولزرویس استفاده می کند. مدل 600 که طویل ترین مدل 340 است قابلیت حمل 360 مسافر در سه کلاس یا 419 مسافر در دو کلاس را دارد.

مشخصات فنی:

برد: 13150 کیلومتر

فاصله دو سر بال: 60.3 متر

طول: 63.6 متر

بیشینه سرعت: 912 کیلومتر بر ساعت

تعداد موتور: چهار موتور رولزرویس ترنت 500

245 میلیون دلار

آنتونف 225 مریا

هواپیمای باری- ترابری طراحی شده توسط آنتونوف شوروی پیشین که پس از فروپاشی اتحاد جماهیر شوروی تولید آن در اوکراین دنبال شده و در عین حال بزرگ ترین هواپیمای بال ثابت جهان است. این هواپیما را می توان نسخه بزرگ شده هواپیمای آنتونوف- 124 دانست.

آنتونوف 225 که 17 خدمه پروازی دارد و دارای شش موتور قدرتمند ساختش رکت آنتونوف اوکراین است. این موتورها می توانند معادل 1.5 میلیون نیوتن (125 هزار کیلوگرم) نیروی رانش ایجاد کنند. آنتونوف 225 قابلیت حمل 1500 نفر نیرو را داراست که این در نوع خود بی نظیر است.

مخازن سوخت این هواپیما قابلیت سوختگیری به میزان 280 تن را دارا هستند و در حالت عادی در هر ساعت 18 تن سوخت مصرف می کند و با بار، می تواند به میزان 12 ساعت پرواز کند. یکی از معایب این هواپیما ارتفاع خلبان با زمین هنگام فرود یا پرواز است که تقریبا 10 متر می شود. درخصوص وزن آن، همین نکته کافی است که آنتونوف 225 وزنی معادل هشت فروند بویینگ 737 دارد. طول این هواپیمای غول پیکر 84 متر است که با این طول می تواند بدنه یک بویینگ 737 را در خود جای دهد.

قابلیت دیگر این هواپیما حمل بار به صورت خارجی است؛ یعنی می توان با قراردادن قسمتی در روی بدنه هواپیما بارهای حجیم را نیز حمل کرد. همان طور که در سال 1989 شاتل روسی بوران را حمل کرد. از بارگیری های مهم این هواپیما بعد از بازسازی می توان به بارگیری یک واگن قطار همراه با ریل به وزن 109 تن، بارگیری ژنراتور و مولدهای برق و حمل ماشین ها و وسایل و خدمه یک شرکت در مسابقات نام برد. این هواپیما قابلیت حمل بار تا 250 تن را داراست.

مشخصات فنی:

برد: 15400 کیلومتر

طول: 84 متر

فاصله دو سر بال: 88.4
 متر
بیشینه سرعت: 850 کیلومتر بر ساعت

تعداد موتور: شش موتور لوتارف T-18

200 تا 250 میلیون دلار

ایرباس A380

ساخت بزرگ ترین هواپیمای مسافربری دنیا از سال 1996 با پروژه ای به نام ای 3ایکس ایکس آغاز شد و از سال 1998 با نام کنونی شناخته شد. ایرباس ای 380 توانایی جا به جایی شمار زیادی مسافر را دارد و کاربرد آن در سفرهای بین المللی و مسافت های طولانی است.

شمار صندلی آن در مدل استاندارد با سه کلاس مسافربری، بالغ بر 525 نفر است. در مدل هایی که تنها دارای یک کلاس اقتصادی هستند، این گنجایش تا 853 نفر نیز، قابل گسترش است. با وجود ابعاد عظیم این هواپیما، ای 380 براساس ابعاد عرف و استوانه ای شکل، همانند بویینگ 747 ساخته شده و بدنه آن، تنها اندکی از بویینگ 747 پهن تر است.

در نمای ظاهری، ای 380 دارای بال هایی است که در قسمت پایین بدنه نصب شده اند (Low Mounted) و اندکی متمایل به عقب هستند و چهار نقطه برای اتصال موتور در آنها پیش بینی شده است.

قسمت ارابه فرود هواپیما، مشتمل بر 22 عدد چرخ است که نحوه جاگذاری آنها، مشابه چرخ های بویینگ 747 و بویینگ 777 است. این نوع طراحی در قسمت ارابه فرود، با بیشتر باندهای فرود در فرودگاه های بزرگ، سازگاری دارد. با این حال، مساحت عظیم بال های هواپیما، این نیاز را در بیشتر فرودگاه های بزرگ پدید می آورد که عرض باندهای خود را افزایش دهند تا دو هواپیمای ای 380 در کنار یکدیگر بتوانند عبور کنند.

مشخصات فنی:

برد: 157000 کیلومتر

طول: 73 متر

فاصله دو سر بال: 80 متر

بیشینه سرعت: 1020 کیلومتر برساعت

تعداد موتور: چهار موتور رولزرویس ترنت
970
428 میلیون دلار/هفته نامه همشهری جوان