کنجکاوی

کنجکاوی: هواپیما چگونه پرواز می کند؟

کنجکاوی علمنا هواپیما چگونه پرواز می کند
نوشته شده توسط تیم تحریریه علمنا

تا حدود ۱۰۰ سال پیش پرواز یک رویا و یک امر دست نایافتنی برای انسان ها بود، اما در دنیای امروز، به یک مسئله پیش پا افتاده تبدیل شده و با وجود پیچیدگی های زیاد، ذهن کسی را به خود مشغول نمی کند. اما آیا تاکنون به این فکر کرده اید که یک ایرباس A380 با ظرفیت ۵۵۵ مسافر و حداکثر وزن تیک آف ۵۷۵۰۰۰ کیلوگرم چگونه به پرواز در می آید؟ در این قسمت از کنجکاوی به چگونگی پرواز هواپیماها می پردازیم.
اصولی که هواپیماهای امروزی به کمک آن به پرواز در می آیند همان اصولی است که هواپیمای برادران رایت در سال ۱۹۰۳ با آن برای اولین بار به پرواز در آمد. هواپیماها برای تولید نیروی رو به بالا با سرعت زیادی بال های خود را در میان هوا به حرکت در می آورند و جریان اطراف بال ها است که سبب تولید نیروی رو به بالا برای پرواز هواپیماها می شود. برای پی بردن به علت این اتفاق باید به دو قانون اساسی در علم دینامیک مراجعه نماییم و همچنین ویژگی شکل بال های هواپیما را بدانیم.
اگر به مقطع بال هواپیماها نگاه کنیم با تمام تفاوت هایی که این مقاطع می تواند در مدل های مختلف با کاربردهای مختلف داشته باشد اما یک ویژگی مشترک در همه آن ها قابل مشاهده است و آن این است که سطح بالایی این مقطع برآمدگی بیشتری از سطح پایین دارد و شامل مساحت بیشتری می شود. همچنین معمولا بال های هواپیما با خط افق زاویه ای می سازد که به آن زاویه حمله گفته می شود.

هواپیما چگونه پرواز می کند علمنا

همانطور که در بالا اشاره شد به اعتقاد مهندسان در هنگامی که جریان هوا از اطراف بال هایی که دارای ویژگی های گفته شده هستند عبور می کند، دو سناریو اتفاق می افتد. هنگامی که جریان هوا به بال ها هواپیما می رسد به دو قسمتی که از بالا و زیر بال عبور می کند تقسیم می شود. جریانی که از بالای بال عبور می کند به دلیل اینکه از سطحی با مساحت بیشتر عبور می کند برای عبور همزمان با جریان پایینی بال، باید با سرعت بیشتری حرکت نماید. قانون برنولی در سیالات می گوید با افزایش سرعت حرکت سیال (به عنوان مثال هوا) فشار آن کاهش پیدا می کند. بنابراین فشار هوای زیر بال بالاتر از فشار هوای بالای بال خواهد بود. این اختلاف فشار باعث ایجاد نیرویی از زیر بال به بالای بال می شود. در واقع می توان تصور کرد که در بالای بال حالتی شبیه به خلع ایجاد شده و بال را به سمت خود می کشد (کششی که در زمان ایجاد خلع حس می شود در واقع همان اعمال نیرو از محل هایی است که فشار بیشتری دارند. به عنوان مثال اگر هوای داخل یک قوطی حلبی را خارج کنید می بینید که قوطی شروع به جمع شدن می کند و به نظر می آید که کششی از داخل باعث این جمع شدگی است، اما در واقع فشار هوای بیرونی باعث جمع شدگی آن می شود). اما اگر تنها پدیده عمل کننده در این مکانیزم، قانون برنولی باشد چگونه می توان حرکت جت ها را در حالتی که رو به پشت پرواز می کنند را توجیح نمود؟

پدیده دیگری که در پرواز هواپیماها و تولید نیروی رو به بالا دخیل است قانون سوم نیوتون است؛ هر عملی عکس العملی دارد مساوی با آن و در خلاف جهت آن. در بالا اشاره شد که بال هواپیماها دارای زاویه ای با محور افق هستند که به آن زاویه حمله گفته می شود، وجود این زاویه حمله باعث می شود تا بال هواپیما جریان هوا را رو به پایین براند؛ عکس العمل این عمل نیرویی رو به بالا است که جریان هوا به بال وارد می کند و باعث بلند شدن هواپیما می شود. حال می توان به کمک این پدیده پرواز رو به پشت جت ها را توجیح کرد.
در پرواز هواپیما عوامل و اصول علمی زیادی دخیل است اما اصل اساسی که موجب دست یابی انسان به پرواز شد. آنچه بود که در بالا به آن اشاره شد.

درباره نویسنده

تیم تحریریه علمنا

دیدگاه شما چیست