هواپیماها چگونه پرواز کرده و کنترل می شوند ؟

‫ﺣﺘﻤﺎ ﺗﺎﮐﻨﻮن ﻫﻮاﭘﯿﻤﺎﻫﺎﯾﯽ را ﮐﻪ درآﺳﻤﺎن ﭘﺮواز ﻣﯽﮐﻨﻨﺪ دﯾﺪه اﯾﺪ و ﺑﻨﺎﺑﺮاﯾﻦ اطلاعاتی از ﭘـﺮواز ‫دارﯾﺪ ، اﻣﺎ آﯾﺎ ﺑﻪ راﺳﺘﯽ ﻣﯿﺪاﻧﯿﺪ ﮐﻪ ﻫﻮاﭘﯿﻤﺎ ﭼﮕﻮﻧﻪ آﻣﺎده ﭘﺮواز و ﺑﻠﻨﺪ ﺷﺪن از زﻣﯿﻦ ﻣﯽ ﺷـﻮد و ‫ﺑﻌﺪ از آن ﭼﮕﻮﻧﻪ در ﻫﻮا ﺑﺎﻗﯽ ﻣﯽ ﻣﺎﻧﺪ؟ ﺑﺴﯿﺎر ﺧﻮب، اﮔﺮ ﺷﻤﺎ ﮐﺎﻣﻼ در ﻣﻮرد ﭘﺎﺳﺦ اﯾـﻦ ﺳـﺌﻮال ‫ﻣﻄﻤﺌﻦ ﻧﯿﺴﺘﯿﺪ ﻻزم ﻧﯿﺴﺖﮐﻪ ﺑﯽ ﺟﻬﺖ ﺑﺘﺮﺳﯿﺪ . ﻣﺎ ﻧﻤﯽ ﺧﻮاﻫﯿﻢ کـﻪ ﺷـﻤﺎ را ﺑـﺎ ﻓﺮﻣـﻮل ﻫـﺎی ﮐﻼﺳﻬﺎی ﻓﯿﺰﯾﮏ درﮔﯿﺮﮐﻨﯿﻢ. ﻓﺮﻣﻮل ﻫــﺎی ﮐـﻪ اﺣﺘﻤـﺎﻻ درﺣـﺎل ﺣـﺎﺿﺮ ﻫﻤـﻪ آﻧـﻬﺎ را ‫ﻓﺮاﻣﻮش ﮐﺮده اﯾﺪ. ﭼﯿﺰی ﮐﻪ در ﻫﺮ ﺻﻮرت ﺑﺎﯾﺪ ﺑﺪاﻧﯿﺪ آن اﺳـﺖ ﮐـﻪ ﺗﻘـﺎﺑﻞ ﭼﻨﺪﯾـﻦ ﻧـﯿﺮوی ‫ﻓﯿﺰﯾﮑﯽ ﻧﻘﺶ ﮐﻠﯿﺪی و اﺻﻠﯽ در ﮐﻞ ﻋﻤﻠﯿﺎت ﻋﺠﯿﺐ ﭘﺮواز را دارﻧﺪ. ﺗﻌﺮﯾﻒ اﯾﻦ ﻧﯿﺮوﻫــﺎ در زﯾـﺮ ‫آﻣﺪه اﺳﺖ.

ﺗﺮاﺳﺖﯾﺎ راﻧﺶ : ﻧﯿﺮوﯾﯽ اﺳﺖ ﮐﻪ ﻫﻮاﭘﯿﻤﺎ را ﺑﻪ ﺳﻤﺖ ﺟﻠﻮ ﻫﺪاﯾﺖ ﻣﯽ ﮐﻨﺪ. این نیرو توسط موتورهای هواپیما تامین می شود.

‫درگ ﯾﺎ ﻧﯿﺮوی ﭘﺴﺎر : ﻣﻘﺎوﻣﺖ ﻣﺤﯿﻂ (هوا) ﮐﻪ ﺑﺎﯾﺪ ﻗﺒﻞ از ﺷﺮوع بـﻪ ﺣﺮﮐـﺖ ﺗﻮﺳـﻂ ﻧـﯿﺮوی راﻧـﺶ ﯾـﺎ ﺗﺮاﺳﺖ ﺧﻨﺜﯽ ﮔﺮدد.

‫ﻧﯿﺮوی ﺟﺎذﺑﻪ : ﻧﯿﺮوﯾﯽ ﮐﻪ ﻋﺎﺷﻖ آن اﺳﺖ ﮐﻪ ﻫﺮ ﭼﯿﺰی ﺑﺮ روی اﯾﻦ ﮐﺮه ﺧﺎﮐﯽ را ﻣﺤﮑﻢ و ﺛﺎﺑﺖ ﺑـﻪ ‫ﺧﻮد ﺑﭽﺴﺒﺎﻧﺪ اﻋﻢ از ﻫﻮاﭘﯿﻤﺎﯾﺎ ﻏﯿﺮ ﻫﻮاﭘﯿﻤﺎ. (این نیرو به دلیل جرم عظیم زمین وجود دارد و تمام اجسام اطراف زمین را به سمت مرکز زمین جذب می کند، همه اجسام روی زمین به همین دلیل به زمین چسبیده اند)

‫ﻟﯿﻔﺖﯾﺎ ﻧﯿﺮوی ﺑﺮا : اﯾﻦ ﻧﯿﺮو وﻗﺘﯽ ﺗﻮﻟﯿﺪ ﻣﯽ ﺷﻮد ﮐﻪ ﻫﻮا ﺑﻪ ﻋﻠﺖ ﻓﺮم ﺧﺎص ﺑﺎﻟﻬﺎی ﻫﻮاﭘﯿﻤـﺎ، آن را ‫ﺑﻪ ﺳﻤﺖ ﺑﺎﻻ ﻫﻞ ﻣﯽ دﻫﺪ. (به برشی از سطح مقطع بال هواپیماها ایرفول می گویند،ایرفول ها طوری طراحی شده اند که با عبور جریان هوا از دو طرف این سازه مثلا در هواپیما ها سبب می شود فشار در سطح بالایی بالهای هواپیما کاهش یابد حال فشار در سطح پایینی بالها بیشتر از سطح بالایی آنهاست و هواپیما می تواند به سمت بالا حرکت کند)

‫اﮔﺮﻫـﻮاﭘﯿﻤـﺎ دارای ﻧـﯿﺮوی راﻧـﺶ ﮐـﺎﻓﯽ ﺑﺎﺷـﺪ ‫ﻣﯽﺗﻮاﻧﺪ ﺑﺮ ﻧﯿﺮوی ﭘﺴﺎر ﻏﻠﺒﻪ کـﺮده و ﺷـﺮوع ﺑـﻪ ‫ﺣﺮﮐﺖﮐﻨﺪ. ﻫﻨﮕﺎﻣﯽ ﮐﻪ ﺳﺮﻋﺖ ﮐﺎﻓﯽ ﺑﻪ دﺳــﺖ ‫آﻣﺪ، ﺑﻪ اﻧﺪازه ﮐﺎﻓﯽ ﻧـﯿﺮوی ﺑـﺮا ﺗﻮﻟﯿـﺪ ﺷـﺪه و ‫ﻣﯽ ﺗﻮاﻧﺪ ﺑﺮ ﻧﯿﺮوی ﺟﺎذﺑـﻪ ﻏﻠﺒـﻪ ﮐﻨـﺪ و اﯾـﻦﺑـﻪ ‫ﻫﻮاﭘﯿﻤﺎ اﺟﺎزه ﻣﯿﺪﻫﺪ ﺗــﺎ از زﻣﯿـﻦ ﺑﻠﻨـﺪ ﺷـﺪه و ‫ﭘﺮواز ﮐﻨﺪ. ﺳﺎده اﺳﺖ . اﯾﻦ ﻃﻮر ﻧﯿﺴﺖ؟

‫دردﻧﯿﺎی واﻗﻌﯽ همه ﭼﯿﺰ ﮐﻤﯽ ﭘﯿﭽﯿﺪه ﺗﺮ از اﯾﻦ اﺳﺖ اﻣﺎ ﻣﺎ آن را ﺑﻪ ﻃﻮر ﻣﻮﻗﺖ ﮐﻨﺎر ﻣﯽ ﮔﺬارﯾﻢ .

محورﻫﺎی ﺣﺮﮐﺘﯽ ﻫﻮاﭘﯿﻤﺎ :

یک هواپیما علاوه بر حرکاتی که یک اتومبیل می تواند انجام دهد ، دارای حرکات کنترل شده دیگری نیز است که در زیر به طور مختصر با آن آشنا می شویم.

‫ﺣﺮﮐﺖﺣﻮل ﺳﻪ ﻣﺤﻮر ﻣﺨﺘﻠﻒ ﻫﻮاﭘﯿﻤﺎ، از ﻃﺮﯾﻖ ﺳﻄﻮح ﮐﻨﺘﺮﻟﯽ ﺧﺎﺻﯽ ﮐــﻪ ﯾـﮏ ﺧﻠﺒـﺎن ﺗﻮﺳـﻂ ‫اﻫﺮم ﻫﺪاﯾﺖ ﻫﻮاﭘﯿﻤﺎ آن را ﮐﻨﺘﺮل ﻣﯽ ﮐﻨﺪ اﻣﮑﺎن ﭘﺬﯾﺮ اﺳﺖ.

حرکت چرخش (ROLL):

‫ﺣﺮﮐﺘﻬﺎی ﺣﻮل ﻣﺤﻮر ﭼﺮﺧﺶﯾﺎ رول ﻫﻮاﭘﯿﻤﺎ از ﻃﺮﯾﻖ (AILERONS) ﺑﺎﻟﻬﺎی ﻫﻮاﭘﯿﻤﺎ اﻧﺠﺎم ﻣــﯽ ﺷـﻮد . ‫‫آﻧﻬﺎ ﺑﺎﻋﺚ ﻣﯽ ﺷﻮﻧﺪﮐــﻪ ﻫﻮاﭘﯿﻤﺎ ﺑﻪ دور ﺟﻬﺘــﯽ ﮐﻪ دﻣﺎﻏﻪ ﻫﻮاﭘﯿﻤــﺎ ﺑـﻪ آن اﺷـﺎره ﻣـﯽﮐﻨـﺪ، ‫ﺑﭽﺮﺧﺪ. اﯾﻦ ﺣﺮﮐﺖ، ﭼﺮﺧﺶ و ﯾﺎ ﺑﻪ اﺻﻄﻼح (ROLL) ﻧﺎﻣﯿﺪه ﻣﯽ ﺷﻮد ﮐﻪ اﻟﺒﺘﻪ ﻧﺒﺎﯾﺪ آن را ﺑﺎ ﺣﺮﮐــﺖ ‫دور زدن ﻫﻮاﭘﯿﻤﺎ ﺑﺮ روی زﻣﯿﻦ، اﺷﺘﺒﺎه ﮔﺮﻓﺖ . ﺑﺮای ﺣﺮﮐﺖ ﻫﻮاﭘﯿﻤﺎ ﺣﻮل ﻣﺤﻮر ﭼﺮﺧﺶ ﯾﺎ (ROLL) ، ‫ﺧﻠﺒﺎن اﻫﺮم ﻫﺪاﯾﺖﻫﻮاﭘﯿﻤﺎ را در ﺟﻬﺖ ﭼﺮﺧﺶ ﻣﻮرد ﻧﻈﺮ ﺣﺮﮐﺖ ﻣﯽ دﻫــﺪ ﮐﻪ ﻣﯽ ﺗﻮاﻧﺪ ﺑﻪ ‫ﺳﻤﺖ ﭼﭗ ﯾﺎ راﺳﺖ ﺑﺎﺷﺪ.

حرکت حول محور عمودی (YAW):

ﭼﺮﺧﺶ ﺣﻮل ﻣﺤﻮر ﻋﻤﻮدی ﻫﻮاﭘﯿﻤﺎ اﻧﺤﺮاف از ﻣﺴﯿﺮ ﯾﺎ (YAW) نـﺎﻣﯿﺪه ﻣـﯽ ﺷـﻮد و ﺗﻮﺳـﻂ ﺳـﮑﺎن  ﻣﺘﺤﺮک ﻋﻤﻮدی دم ﻫﻮاﭘﯿﻤﺎ ﯾﺎ (RUDDER) ﮐﻨﺘﺮل ﻣﯽ ﺷﻮد. ﻫﻤﺎﻧﻄﻮر ﮐــﻪ ﻣﺎﺷـﯿﻦ ﻧﺴـﺒﺖ ﺑـﻪﺣﺮﮐـﺖ ‫ﻓﺮﻣﺎﻧﺶ ﻋﮑﺲ اﻟﻌﻤــﻞﻧﺸﺎن ﻣﯽ دﻫﺪ ﯾﮏ ﻫﻮاﭘﯿﻤﺎ نـﯿﺰ ﺑﻼﻓﺎﺻﻠـﻪ ﻧﺴـﺒﺖ ﺑـﻪ ﺣﺮﮐـﺖ ﺳـﮑﺎن ‫ﻋﻤﻮدی ﻣﺘﺤﺮک ﻋﮑﺲ اﻟﻌﻤﻞﻧﺸﺎن ﻣﯿﺪﻫﺪ و ﺣﺘﯽ ﻫﻮاﭘﯿﻤﺎ ﺑﺎز ﻫﻢ ﺑﯿﺸﺘﺮ ﺷﺒﯿﻪ ﺑﻪ ﯾﮏ ﻣﺎﺷـﯿﻦ ، از ﻃﺮﯾﻖ اﯾﻦ ﺳﮑﺎن ﻫﻨﮕﺎﻣﯽ ﮐﻪ روی زﻣﯿــﻦ اﺳﺖ ﻫﺪاﯾﺖ ﻣﯽ ﺷﻮد. در ﻫﻮاﭘﯿﻤﺎﻫﺎی ﺟﺪﯾﺪ، (RUDDER) ﺑـﺎ ‫ﭼﺮﺧﻬﺎی ﻗﺎﺑﻞ ﮔﺮدش ﻫﻮاﭘﯿﻤﺎ ﻣﺮﺗﺒﻂ ﻣﯽ ﺑﺎﺷﺪ. ‫ﺑﻪ ﻋﻨﻮان ﻣﺜﺎل ﺣﺮﮐﺖ (RUDDER) ﺑﻪ ﺳﻤﺖ ﭼﭗ ﺑﺎﻋﺚ دور زدن ﻫﻮاﭘﯿﻤﺎ ﺑﻪ ﺳﻤﺖ چـﭗ ﻣـﯽ ﺷـﻮد و ‫ﮐﺎﻣﻼ" ﻣﻨﻄﻘﯽ اﺳﺖﮐﻪ ﺣﺮﮐﺖ (RUDDER) ﺑﻪ ﺳﻤﺖ راﺳﺖ ﺑﺎﻋﺚ دور زدن ﺑﻪ ﺳﻤﺖ راﺳﺖﺷﻮد.

حرکت حول محور عرضی (PITCH):

‫ﺣﺮﮐﺖ ﺣﻮل ﻣﺤﻮرﻋﺮﺿﯽﻫﻮاﭘﯿﻤﺎ ﯾﺎ (PITCH) ، ﺑﻪ ﻫﻮاﭘﯿﻤﺎ اﯾﻦ اﺟﺎزه را ﻣﯿﺪﻫﺪ ﺗﺎ ﺑﻪﺳﻤﺖ ﭘﺎﯾﯿﻦ و ﯾﺎ ﺑـﻪ ‫ﺳﻤﺖ ﺑﺎﻻ ﭘﺮواز ﻧﻤﺎﯾﺪ. اﯾﻦ ﺣﺮﮐﺖ ﺑﻪ ﻧﺎم ﺣﺮﮐﺖ (PITCH) ﺷﻨﺎﺧﺘﻪ ﻣﯽ ﺷﻮد و توسط (ELEVATORS) تعبیه شده بر روی بالچه های کوچک عقب (HORIZONTAL STABILIZER) قابل کنترل است. ﻫﻨﮕﺎﻣﯽ ﮐﻪ اﻫﺮم ﻫﺪاﯾﺖ ‫ﻫﻮاﭘﯿﻤﺎ را ﺑـﻪ ﺳﻤﺖﻋﻘﺐ ﺑﮑﺸﯿﺪ، ﻫﻮاﭘﯿﻤــﺎ ﺑﻪ ﺳﻤﺖ ﺑﺎﻻﺣﺮﮐﺖ ﺧﻮاﻫﺪ ﮐﺮد و ﻫﻨﮕﺎﻣﯽ ﮐـﻪ آن ‫را ﺑﻪ ﺳﻤﺖ ﺟﻠﻮ ﻓﺸﺎر دﻫﯿﺪ، ﻫﻮاﭘﯿﻤﺎ ﺣﺮﮐﺘﯽ ﺑﻪ ﺳﻤﺖ ﭘﺎﯾﯿﻦ ﺧﻮاﻫﺪ داﺷﺖ.

ﻧﯿﺮوﻫﺎی ﻣﺜﺒﺖ و ﻣﻨﻔﯽ جاذبه (G):

‫ﻧﯿﺮوﻫﺎی ‪ G ﺑﻪﻣﺤﺾ اﯾﻦ ﮐﻪ ﺷﻤﺎ ﺷﺮوع ﺑﻪ ﻣﺎﻧﻮر دادن و ﺗﻐﯿﯿﺮ ﻣﺴﯿﺮﺳﺮﯾﻊ درﺳﺮﻋﺖ ﻫﺎی ﺑـﺎﻻ ‫ﮐﻨﯿﺪ آﺷﮑﺎر ﻣﯽ ﺷﻮﻧﺪ. ﻧﯿﺮوی ﯾﮏ ‪ Gﺑﻪﻣﻌﻨﺎی ﻧـﯿﺮوی ﻣﻌـﺎدل ﺟﺎذﺑـﻪ زﻣﯿـﻦ اﺳـﺖ . اﮔﺮﺷﻤــﺎ ‫ﺳﺮﯾﻌﺎ و ﺑﺎ ﺳﺮﻋﺖ ﺑﺎﻻ در ﻫﻨﮕﺎم ﭘﺮواز دور ﺑﺰﻧﯿﺪ، ﻧﯿﺮوی ﭘﺴﺎر وارد ﺷﺪه ﺑﺮ ﺑــﺪن ﺷـﻤﺎ ﻧﺸـﺎن ‫ﻣﯽ دﻫﺪ ﮐﻪ ﺑﺪن ﺷﻤﺎ ﻧﻤﯽ ﺗﻮاﻧﺪ ﭼﻨﯿﻦ ﺣﺮﮐﺘﻬﺎی ﺳﺮﯾﻌﯽ را ﺗﺤﻤﻞ ﮐﻨــﺪ و ﺷﻤﺎ ﺑﻪ ﺳﻤﺖ ﻋﻘـﺐ و ‫ﺑﻪﺻﻨﺪﻟﯽ ﺧﻮد ﻓﺸﺮده ﺧﻮاﻫﯿﺪ ﺷﺪ. اﮔــﺮاﯾﻦ ﻓﺸﺎر و ﻣﻘﺪار ﻧﯿﺮوی ‪ G ﺑﺴﯿﺎر زیـﺎد ﺑﺎﺷـﺪ ، ﺑـﻪ ‫ﻋﻠﺖ اﺧﺘﻼل درﻋﻤﻞ ﮔﺮدش ﺧﻮن در ﺑﺪن ، ﭼﺸﻤﻬﺎی ﺷﻤﺎﺳﯿﺎﻫﯽ رﻓﺘﻪ و ﺑﺎﻻﺧﺮه ﺑﯿﻬﻮش ﺧﻮاﻫﯿـﺪ ‫ﺷﺪ. به اﯾﻦ ﭘﺪﯾﺪه ‪  Black out  ﻣﯽ ﮔﻮﯾﻨــﺪ. ﺧﻠﺒﺎﻧـﺎن آﻣـــﻮزش دﯾـﺪه ﺟـﺖ ﻫـﺎی ﺟﻨﮕﻨـﺪه ‫ﻣﯽ ﺗﻮاﻧﻨﺪ ﺗﺎ 9 ﺑﺮاﺑﺮ ﻧﯿﺮوی ﺟﺎذﺑﻪ زﻣﯿﻦ را ﺑﺮای ﻣﺪت زﻣﺎن ﮐﻮﺗﺎﻫﯽ و ﺑﺎاسـﺘﻔﺎده ازﺗﺠـﻬﯿﺰات ‫ﺧﺎص، ﺗﺤﻤﻞ ﮐﻨﻨﺪ اﻣﺎ ﻫﯿﭻ ﮔﺎه اﯾﻦ ﮐﺎر را ﺑﺮای ﺳﺮﮔﺮﻣﯽ اﻧﺠﺎم ﻧﻤﯽ دﻫﻨﺪ.

‫ﺷﻤﺎﻣﯿﺘﻮاﻧﯿﺪ ﺗﺎﺛﯿﺮ ﻧﯿﺮوی ﺟﺎذﺑﻪ ﻣﻨﻔﯽ را درﻫﻨﮕﺎم ﺷﯿﺮﺟﻪ رﻓﺘﻦ ﺑﺎ ﻫﻮاﭘﯿﻤﺎی در ﺳﺮﻋﺖ ﻫﺎی ﺑـﺎﻻ ‫ﺗﺠﺮﺑﻪ ﮐﻨﯿﺪ. در اﯾﻦ وﺿﻌﯿﺖ ﺷﻤﺎ از روی ﺻﻨﺪﻟﯽﺧﻮد ﺑﻠﻨﺪ ﺷﺪه و ﺑﺮای ﻣﺪت ﮐﻮﺗﺎﻫﯽ اﺣﺴـاس ﺑﯽ وزﻧﯽ ﺧﻮاﻫﯿﺪ ﻧﻤﻮد.

‫اﮔﺮ اﯾﻦ ﮐﺎررا ﺑﺮای ﻣﺪت ﻃﻮﻻﻧﯽ اداﻣﻪ دﻫﯿﺪ ﺧﻮن زﯾﺎدی ﺑﻪ ﺳﻤﺖ ﺳــﺮﺗﺎن رﻓﺘـﻪ و ﺻﻮرﺗﺘـﺎن ‫ﺗﻘﺮﯾﺒﺎﻗﺮﻣﺰ ﺧﻮاﻫﺪ ﺷﺪ. ﺑﻪ اﯾﻦ ﭘﺪﯾﺪه ‪ Red out ﻣﯽ ﮔﻮﯾﻨﺪ . ﺑﻬﺮﺣﺎل ﺑﺪن ﺷﻤﺎ بـﻬﺘﺮﻣﯽ ﺗﻮاﻧـﺪ ‫ﻧﯿﺮوی ‪ Gﻣﺜﺒﺖ را ﻧﺴﺒﺖ ﺑﻪ ﻧﯿﺮوی ‪ G ﻣﻨﻔﯽﺗﺤﻤﻞ ﮐﻨﺪ.

وﺿﻌﯿﺖ واﻣﺎﻧﺪﮔﯽ ﯾﺎ (STALL) :

اﮔﺮﮐﻨﺘﺮل ﻫﻮاﭘﯿﻤﺎ را ﺑﺎ ﮐﺸﯿﺪن ﺑﯿﺶ از ﺣﺪ اﻫﺮم ﻫﺪاﯾﺖ ‫ﻫﻮاﭘﯿﻤﺎﺑﻪ ﻋﻘﺐ ازدﺳﺖ ﺑﺪﻫﯿﺪ ﺑـﻪ ﯾـﮏ     ‫‫وﺿﻌﯿﺖﺑﺤﺮاﻧﯽ دﭼﺎر ﺧﻮاﻫﯿﺪ ﺷﺪ.

ﺟﺮﯾﺎن ﻫﻮا ﺑﺮ روی ﺑﺎﻟﻬﺎ ﮐﺎﻫﺶ ‫ﯾﺎﻓﺘﻪ و ﺷﻤﺎ ﺑﻪ زودی ﺧﻮاﻫﯿﺪ ﻓﻬﻤﯿﺪ ﮐﻪ ﻫﻮاﭘﯿﻤﺎﯾﺘــﺎن ﺑـﻪ ﻣـﯿﺰان ﮐﺎﻓﯽﻧﯿﺮوی ﺑﺮا ﺑﺮای ﺑﺎﻗﯽ ﻣﺎﻧﺪن درآﺳﻤﺎن را ﻧﺨﻮاﻫـ‫ـﯿﺪ داشت ‫ﻫﻮاﭘﯿﻤﺎی ﺷﻤﺎ اﺳﺘﺎل ﮐﺮده و ﻧﯿﺮوی ﺟﺎذﺑﻪ ﺑﺮ ﻧﯿﺮوی ﺑﺮا ﻏﻠﺒﻪ ﻣﯽ ﮐﻨﺪ و ﺑﻪ ﺳﻤﺖ زﻣﯿﻦ کشیده ‫ﺧﻮاﻫﯿﺪﺷﺪ.