اصول اولیه چرایی و چگونگی پرواز هواپیما برای همه هواپیماها، از اولین ماشین رایت فلایر برادران رایت گرفته تا بمب افکنهای رادارگریز مدرن، اعمال میشود. این اصول برای رادیو کنترل و هواپیماهای سایز کامل یکسان است.
اگرچه فیزیک واقعی هواپیماهای در حال پرواز بسیار پیچیده است، کل موضوع را میتوان کمی ساده کرد – به اندازهای که ما درک اساسی از آنچه باعث پرواز هواپیما میشود، حداقل کافی است
اساساً ۴ نیروی آیرودینامیکی وجود دارد که بر روی هواپیما در حین پرواز عمل میکند، این نیروها عبارتند از: لیفت، کشش، رانش و وزن ( یعنی گرانش).
به عبارت ساده، کشش مقاومت مولکولهای هوا در برخورد با هواپیما ( نیروی رو به عقب )، رانش قدرت موتور هواپیما ( نیروی رو به جلو )، بالابر نیروی رو به بالا و وزن نیروی رو به پایین است.
برای اینکه هواپیماها پرواز کنند و در هوا بمانند، رانش باید بیشتر از درگ و لیفت بیشتر از وزن باشد (بنابراین همانطور که میبینید، کشیدن مخالف رانش و بالابر مخالف وزن است).
این قطعاً زمانی است که یک هواپیما بلند میشود یا بالا میرود. با این حال، هنگامی که در حال پرواز مستقیم و همسطح است، نیروهای متضاد بالابر و وزن متعادل میشوند.
در هنگام فرود، وزن از بلند شدن بیشتر میشود و برای کاهش نیروی کشش سرعت هواپیما باید بر رانش غلبه کرد.
تصویر زیر نحوه عملکرد این ۴ نیرو بر روی یک هواپیما در حال پرواز را نشان میدهد
نیروی رانش توسط موتور هواپیما (پروانه یا جت) ایجاد میشود، وزن توسط نیروی طبیعی گرانش وارد بر هواپیما ایجاد میشود و پسا از اصطکاک ناشی میشود که هواپیما در مولکولهای هوا حرکت میکند.
کشیدن نیز واکنشی به بلند کردن است و این بالابر باید توسط هواپیما در حال پرواز ایجاد شود. این کار توسط بالهای هواپیما انجام میشود.
تولید آسانسور چیز پیچیدهای است و مدت هاست که یک نظریه بحث شده است! با این حال، این روزها، با فرصتهای آزمایش علمی بهتر و غیره، برخی از نظریههای پذیرفتهشدهتر وجود دارد.
من قصد ندارم دیدگاه خود را در مورد تولید آسانسور ارائه دهم، صرفاً به این دلیل که آئرودینامیک نیستم و بیش از حد به دینامیک سیالات علاقه ندارم! اما اگر میخواهید در مورد تولید آسانسور تحقیق کنید، مقالات معتبر زیادی در آنجا وجود دارد.
احتمالاً در مورد قضیه برنولی، قانون سوم نیوتن و زمان گذر برابر میخوانید، که همگی مزایا و معایب خود را برای استدلالها دارند.
حتی ممکن است به اندازه کافی خوش شانس باشید که به اصطلاحاتی مانند لایه مرزی، جریان آرام، توربولاتور و حتی اعداد رینولدز برخورد کنید. خوش بگذره!
صرف نظر از میزان علاقهای که میخواهید به تولید آسانسور داشته باشید، هنوز باید اصول اولیه طراحی بال هواپیما را بدانید…
نشان میدهد. این پروفیل شکل، \” ایرفویل \” (یا \”آئروفویل\”) نامیده میشود و شکل آن وجود دارد زیرا مدت هاست که ثابت شده است (از ابتدای پرواز) که ایرفویل به طور قابل توجهی نیروی بالابری بیشتری نسبت به نیروی کشش مخالف ایجاد میکند، یعنی در ایجاد بالابر بسیار کارآمد است.
در طول پرواز، هوا به طور طبیعی بر روی بال و زیر بال جریان مییابد و از سطح بالایی به سمت بالا و در زیر سطح پایینی به سمت پایین منحرف میشود. این انحراف مولکولهای هوا است که همه (یا برخی از… ) نظریهها و عوامل فوق را وارد بازی میکند.
یکی از عوامل ثابت در میان همه نظریهها این است که فشار هوا روی بال کمتر از هوای عبوری از زیر بال است (و به همین دلیل است که قضیه برنولی اغلب نقل میشود).
هرچه یک بال سریعتر در هوا حرکت کند، در نتیجه اعمال اغراقآمیز میشود و بالابر بیشتری ایجاد میشود. برعکس، یک بال کندتر حرکت میکند، عموماً بالابر کمتری ایجاد میکند.
با این حال، توجه به این نکته مهم است که طرحهای مختلف بال (ایرفویل و شکل) نسبت به سایر طرحها با سرعتهای مختلف، بسته به اینکه هواپیما برای چه چیزی طراحی شده است، به طور مؤثرتری (و کمتر) بالابر ایجاد میکند.
واکنش مستقیم به بالابر کشیدن است و این نیز با سرعت هوا افزایش مییابد. بنابراین ایرفویلها باید به گونهای طراحی شوند که به حداکثر برسند اما کشش را به حداقل برسانند تا تا حد امکان کارآمد باشند.
(شاید این مقاله تبدیل به یک درگ واقعی شده است؟!
یکی دیگر از عوامل مهم تولید آسانسور، زاویه حمله (AoA) است.
این زاویه گامی است که بال در آن نسبت به جریان نسبی هوا در اطراف آن قرار میگیرد (به تصویر بیشتر در این صفحه مراجعه کنید).
با افزایش AoA، نیروی بالابر بیشتری تولید میشود، اما فقط تا یک نقطه تا زمانی که جریان هوای صاف روی بال شروع به شکستن کند. در این نقطه، تولید آسانسور نمیتواند پایدار بماند و به این نقطه، زاویه حمله بحرانی میگویند.
هنگامی که CAoA به CAoA رسید، از دست دادن ناگهانی بالابر منجر به توقف بال میشود و وزن هواپیما دیگر قابل تحمل نیست.
هنگامی که یک غرفه رخ میدهد، از دست دادن ناگهانی ارتفاع اجتناب ناپذیر است، مگر اینکه خلبان وضعیت را فوراً با کاهش AoA و وادار کردن بال برای ایجاد بار دیگر اصلاح کند. معمولاً بازیابی استال به معنای هل دادن همزمان دماغه هواپیما به پایین و افزایش قدرت برای دستیابی به سرعت هوایی است.
زاویه حمله نباید به عنوان یک عامل مهمتر در تولید بالابر نسبت به شکل ایرفویل بال در نظر گرفته شود. در واقع AoA تنها مهمترین عامل است.
به عنوان مثال، یک بال با مقطع مسطح میتواند مقادیر کافی بالابر را فقط به دلیل زاویه حمله ایجاد کند – تفاوت بزرگ در راندمان تولید بالابر است. مقاطع بال مسطح در مقایسه با بخش ایرفویل که در آن پسا به میزان قابل توجهی کمتر است، جریمه بزرگی را از نظر درگ بسیار بالاتر دارند.
هرچه یک بال سریعتر در هوا حرکت کند، در نتیجه اعمال اغراقآمیز میشود و بالابر بیشتری ایجاد میشود. برعکس، یک بال کندتر حرکت میکند، عموماً بالابر کمتری ایجاد میکند.
با این حال، توجه به این نکته مهم است که طرحهای مختلف بال (ایرفویل و شکل) نسبت به سایر طرحها با سرعتهای مختلف، بسته به اینکه هواپیما برای چه چیزی طراحی شده است، به طور مؤثرتری (و کمتر) بالابر ایجاد میکند.
واکنش مستقیم به بالابر کشیدن است و این نیز با سرعت هوا افزایش مییابد. بنابراین ایرفویلها باید به گونهای طراحی شوند که به حداکثر برسند اما کشش را به حداقل برسانند تا تا حد امکان کارآمد باشند.
(شاید این مقاله تبدیل به یک درگ واقعی شده است؟!
برای اینکه یک هواپیما به صورت کنترل شده پرواز کند، سطوح کنترلی ضروری است.
۴ سطح اصلی عبارتند از ایلرون، آسانسور، سکان و فلپ که در زیر نشان داده شده است:
برای اینکه بفهمید هر کدام چگونه روی هواپیما کار میکنند، ۳ خط ( محور – خطوط چین آبی در تصویر بالا ) را تصور کنید که از هواپیما عبور میکنند. یکی از مرکز بدنه از دماغه تا دم ( محور طولی )، یکی از یک طرف به سمت دیگر ( محور جانبی ) و دیگری به صورت عمودی ( محور عمودی ) میگذرد.
هر ۳ محور از مرکز ثقل (CG)، نقطه حیاتی تعادل هواپیما عبور میکنند.
هنگامی که هواپیما در پرواز رو به جلو است، هنگامی که حرکت به سمت هر سطح کنترلی توسط خلبان انجام میشود، حول هر محور میچرخد.
بخشهای زیر چگونگی تأثیر هر سطح کنترلی بر هواپیما را توضیح میدهند.
درک این نکته مهم است که تمام سطوح کنترلی به یک شکل کار می کنند، به این ترتیب که آنها کامبر (شکل ایرفویل) سطح کامل پرواز را تغییر می دهند. این به نوبه خود، نیروهای وارد بر سطوح را تغییر می دهد و به طوری که سطح مطابق با تغییر نیرو واکنش نشان می دهد. نیروی مورد بحث برای ما بیشتر به عنوان بالابر شناخته می شود ، اما این نیروی خاص در هر جهتی رخ می دهد – نه فقط به سمت بالا.
در لبه عقب (عقب) بال قرار دارد، بالکنها چرخش هواپیما را حول محور طولی آن کنترل میکنند. هر ایلرون همزمان اما در جهات مخالف حرکت میکند، یعنی زمانی که آیلرون سمت چپ به سمت بالا حرکت میکند، ایلرون سمت راست به سمت پایین حرکت میکند و بالعکس.
این حرکت باعث کاهش جزئی در لیفت در نوک بال با بال در حال حرکت به سمت بالا میشود، در حالی که نوک بال مخالف افزایش جزئی در بالا بردن را تجربه میکند. به دلیل این تغییرات ظریف در بالابر هواپیما مجبور میشود در جهت مناسب بچرخد، یعنی زمانی که خلبان چوب را به سمت چپ حرکت میدهد، هواکش سمت چپ بالا میرود و هواپیما در پاسخ به تغییر بالابر در هر بال به سمت چپ میغلتد.
ایلرونها با حرکت چپ/راست میله کنترل یا \”یوغ\” کنترل میشوند.
آسانسورها در نیمه عقب هواپیما یا تثبیتکننده افقی قرار دارند. وظیفه هواپیمای عقب تولید نیروی رو به پایین برای خنثی کردن تمایل طبیعی هواپیماها به دماغه است، که در نتیجه نیروهای طبیعی ایجاد شده در مورد مرکز ثقل هواپیما و مرکز بالابر اتفاق میافتد.
همانطور که آسانسورها به سمت بالا یا پایین منحرف میشوند، مقدار نیروی پایین تغییر میکند و این باعث میشود که دماغه هواپیما به سمت بالا یا پایین بیفتد. آسانسور بالا به معنای نیروی بیشتر به سمت پایین است، بنابراین هواپیما به سمت بالا میرود و بالعکس.
با این حال، بالا بردن دماغه لزوماً به معنای صعود هواپیما نیست. در واقع این کاملاً ممکن است که در سطح پرواز باشید یا حتی در حال پایین آمدن با حالت دماغه بالا باشید. تنها زمانی که نیرو اضافه شود و سرعت افزایش یابد، هواپیما با آسانسور بالا میرود.
آسانسورها مهمترین سطح کنترل هواپیما هستند و بیش از نیاز به بالا رفتن یا شیرجه بر سرعت هواپیما تأثیر میگذارند
سکان قسمت عقب تثبیتکننده عمودی یا باله را تشکیل میدهد و توسط ۲ پدال در پای خلبان کنترل میشود. هنگامی که خلبان پدال چپ را فشار میدهد، سکان به سمت چپ حرکت میکند، در حالی که با فشردن پدال سمت راست، سکان به سمت راست منحرف میشود.
سکان به همان شیوه ایلرون و آسانسور عمل میکند، به این ترتیب که جریان هوا را روی باله تغییر میدهد.
در اصل، شما میتوانید باله را به عنوان یک بال عمودی در نظر بگیرید. هوایی که بر روی باله و سکان جریان دارد دقیقاً به همان روشی عمل میکند که روی بال و هواپیما جریان مییابد – با این تفاوت که نیروها افقی هستند و عمودی نیستند.
انحراف سکان به سمت چپ فشار هوا را در سمت چپ باله و سکان افزایش میدهد و بنابراین تمام انتهای هواپیما به سمت راست فشار میآورد و در نتیجه دماغه را به سمت چپ منحرف میکند
فلپها در لبه انتهایی هر بال، معمولاً بین بدنه و هواپیماها قرار دارند. آنها هنگام استفاده از بال به سمت پایین (و اغلب به سمت خارج) گسترش مییابند.
هدف از فلپها ایجاد بالابر بیشتر در سرعتهای پایینتر است که هواپیما را قادر میسازد با سرعت بسیار کاهش یافته و خطر توقف کمتری پرواز کند. هنگامی که فلپهای بیشتر کشیده میشوند، نیروی پسا بیشتری ایجاد میکنند که سرعت هواپیما را بسیار سریعتر از کاهش دریچه گاز کاهش میدهد.
اگر چه خطر توقف همیشه وجود دارد، به طور کلی، هواپیما باید بسیار آهسته پرواز کند تا زمانی که فلپها برای مثال در انحراف ۱۰ درجه استفاده میشوند. بدیهی است که سرعت استال و سرعتهای ایمن هوایی از هواپیمای به هواپیما دیگر متفاوت است.
بنابراین همه عوامل در این مقاله باید به شما در درک نحوه پرواز هواپیما کمک کند.
هواپیماهای رادیویی کنترلی در مورد تولید آسانسور هیچ تفاوتی با هواپیماهای سایز کامل ندارند، و دانش اولیه شما در مورد تولید آسانسور و نحوه عملکرد هواپیماهای rc به طور کلی، تنها به شما کمک میکند تا از سرگرمی جدید خود بیشترین بهره را ببرید
