تاپیک آموزش خلبانی

[ریپورتر]

در ابتدا توضیحات مقدماتی راجع به هواپیما


http://aerospacetalk.ir/vb/images/statusicon/wol_error.gifThis image has been resized. Click this bar to view the full image. The original image is sized 1139x776 and weights 80KB.http://www.americanflyers.net/aviationlibrary/pilots_handbook/images/chapter_1_img_22.jpg


در هرجا شما با هواپیماهای مختلفی برخورد می کنید و شاید در نگاه اول تصور شما این باشد که تمامی هواپیماها با یکدیگر متفاوتند , اما در حقیقت سبک طراحی همه آن ها کاملا شبیه هم می باشد.


THE FUSELAGE



بدنه هواپیما یا همان FUSELAGE چندین کار را در هواپیما انجام می دهد که مهمترین آن نگه داشتن تمامی اجزا و متصل شدن اونها به بدنه می باشد و کاکپیت ویا کابین را نیز در خود جای میدهد و شامل فضای نشستن و کنترل کردن هواپیما می باشد, FUSELAGE معمولا دارای فضای کوچکی برای بار و شامل فضایی برای نشستن مسافرین میباشد.


THE WING

هنگامی که باد در اطراف بال هواپیما جریان پیدا میکند نیرویی تولید میشود که به آن Lift گفته می شود و به پرواز هواپیما کمک میکند . بال ها درواقع بیشترین تاثیر رو در این نیروی بالا برنده هواپیما دارد که در آینده درباره تمامی نیروها توضیح داده خواهد شد.
بالها ممکن است در بالا , وسط , ویا پایین بدنه نصب شوند که به این گونه طراحی ها High , Mid , Low - wing گفته میشود .
هواپیما هایی که دارای یک بال باشند منسوب به Monoplane و آنان که دارای 2 ردیف بال باشند را Biplane گویند .

http://atdpilot.persiangig.com/image/ATD/Monoplane.JPG
http://atdpilot.persiangig.com/image/ATD/Biplane.JPG

Aileron در قسمت انتهایی بال نصب شده است و معکوس یکدیگر حرکت میکنند به طوری که اگر یکی رو به پایین برود دیگری رو به بالا حرکت می کند

http://thm-a04.yimg.com/image/4b5ff14abbfb7f44


Flaps در قسمت داخلی بال و نزدیک به بدنه قرار دارد و همیشه هر فلپ مانند دیگری حرکت می کند به صورتی که اگر هرکدام به سمت پایین بیاید دیگری نیز به همان اندازه به پایین حرکت می کند.


THE EMPENNAGE

http://atdpilot.persiangig.com/image/ATD/Stabilizer.JPG

بالچه هواپیما متشکل از Vertical Stabilizer ( ثابت کننده عمودی) یا Fin و Horizontal Stabilize ( ثابت کننده افقی ) می باشد و این دو سطح شما را در حالت ثابت پرواز نگه می دارد
Rudder بر پشت vertical stabilizer نصب شده است و از آن برای حرکت دادن دماغه هواپیما به چپ و یا راست استفاده می شود , در واقع شما با ترکیبAilerons & rudder در پرواز زاویه پرواز را تغییر می دهید و دور میزنید. که در آینده توضیحات کاملی خدمت شما دوستان عزیز داده خواهد شد.

و Elevator بر پشت Horizontal Stabilizer نصب شده است و در طول پرواز برای حرکت دادن دماغه رو به بالا ویا پایین از آن استفاده می شود و از آن برای تایین ارتفاع استفاده می شود

بیشتر هواپیما ها دارای قسمت لولایی شکل در قسمت عقب elevator میباشند که به آن Trim Tab گفته می شود . که باعث کم شدن فشار ( نرم شدن فرمان ) در طول پرواز می شود و در بیشتر هواپیما های کوچک در طول پرواز جهت آن به وسیله فرمان هواپیما تغییر می کند.

http://atdpilot.persiangig.com/image/ATD/TrimTab.JPG





منبع:/www.aerospacetalk.ir

[ریپورتر]

STABILATOR

بعضی از Empennage ها دارای طراحی متفاوتی هستند و این طراحی در قسمت Horizontal stabilizer میباشد, به طوری که Horizontal stabilizer یکسره است و از مرکز شروع به حرکت می کند ( دارای قسمتی ثابت و قسمت متحرک elevator نیست و یکسره متحرک است)

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/3f/Tail_plane_flying.svg/240px-Tail_plane_flying.svg.png (http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/3f/Tail_plane_flying.svg)

به این نوع طراحی STABILATOR گفته می شود و به elevator نیازی ندارد و شما آن را به وسیله فرمان حرکت می دهید و همانند elevator هنگامی که فرمان را به داخل بکشید دماغه رو به بالا و هنگامی که فرمان را رو به جلو فشار دهید دماغه هواپیما رو به پایین حرکت می کند.
Antiservo Tab در قسمت عقب Stabilator قرار دارد و کنترل کردن را همانند Elevator آسان می کند , بدون Antiservo Tab کنترل Stabilator بسیار نرم می شود یا Over Control می شود , فرمان بسیار نرم و با کوچکترین فشار هواپیمای شما به سرعت زاویه اش تغییر می کند پس Antiservo Tab کمی فرمان رو سخت کرده تا کنترل مطلوب شود, در واقع وظایف Anti servo tab و TrimTab همانند یکدیگر است و آن مطلوب کردن کنترل هواپیما است
در Elevator هنگامی که , Elevator رو به بالا برود TrimTab رو به پایین حرکت می کند اما در Stabilator هنگامی که رو به بالا حرکت کند Antiservo tab هم رو به بالا حرکت می کند.

http://www.alioth.net/flying/pa28-161/pa28stab.jpg

[ریپورتر]

LANDING GEAR

وظیفه landing gear جذب کردن تمامی بار و وزن هواپیما بروی زمین است . فرض کنید landing gear ما 3 چرخ دارد , 2 چرخی که در عقب و زیر fuselage قرار دارد Main Wheels نامیده میشود و چرخی که زیر دماغه قرار دارد Nose wheel و یا اگر در انتهای هواپیما قرار داشته باشد Tailwheel نامیده میشود. در این حالت که 2 چرخ در جلو و یک چرخ در عقب دارند میگویند هواپیما دارای Conventional Landing Gear است. که بیشتر در هواپیماهای قدیمی ساخت این نوع هواپیما مرسوم بوده است و در بعضی از هواپیماهای جدید نیز هنوز از این سیستم استفاده می شود.
این هواپیما بیشتر مناسب زمین های ناهموار و همراه خاک و ... می باشد زیرا در این حالت بالچه هواپیما رو به پایین بوده در نتیجه موتور هواپیما رو به بالا و با زمین فاصله می گیرد و از خطرات احتمالی جلوگیری میکند اما در هر صورت هدایت کردن این نوع هواپیما بروی زمین بسیار سخت تر از هواپیما های nose wheel میباشد.

طراحی Nosewheel معروف به Tricycle gear میباشد, این نوع هواپیما ها دارای یک چرخ بر زیر دماغه هواپیما می باشد که با پدال های rudder که زیر پای شما هستند هدایت می شوند.

Landing gear ها به 2 صورت ثابت و جمع شونده هستند .
Fixed Gear همیشه ثابت است و Retractable gear بصورت جمع شونده می باشد و باعث کم شدن مقاومت و آسان شدن حرکت هواپیما می شود.


SHOCK STRUTS

وظیفه SHOCK STRUTS همانند کمک فنر ماشین میباشد و در Landing gear قرار دارد و برای مقابله با دست انداز ها پستی و بلندی ها و... و البته خنثی کردن فشار لندینگ میباشد.

برای هواپیماهای کوچک 2 نوع shock struts وجود دارد , در مدل اول به صورت روغن و هوا می باشد به طوری که در محفظه بالایی هوا و یک سیلندر وجود دارد و در محفظه پایین روغن و پیستون, هنگامی که تغییر فشار بوجود بیاید پیستون به روغن فشار میاورد و سیلندر را رو به بالا در محفظه هوا فشار میدهد در نتیجه حالت فنری ایجاد میشود که به این سیستم Oleo گفته می شود

http://www.traxxas.com/products/nitro/revo/revo25/details/shock.jpg (http://rds.yahoo.com/_ylt=A0WTefTAFedKAdsAZPCjzbkF/SIG=12ne8l3qb/EXP=1256744768/**http%3A//www.traxxas.com/products/nitro/revo/revo25/details/shock.jpg)


و مدل دیگر مدل Spring Steel میباشد و همانطور که از نامش پیداست به حالت فنری میباشد


Brakes

قوانین طراحی ترمز هواپیما همانند اتوموبیل می باشد اما دارای کمی تغییرات است . به طور مثال ترمز در هواپیما معمولا بروی Mainwheel قرار دارد و به وصیله پدال های rudder کنترل می شود و شما با فشردن پدال چپ یا راست ترمز هر چرخ رو فعال میکنید و یا هردو پدال را باهم.این قابلیت Differential braking است . این را هم بیاد داشته باشید که هنگامی که rudder را فشار می دهید به همراه فعال شدن ترمز آن چرخ nosewheel هم حرکت میکند



http://www.aerospaceweb.org/question/propulsion/thrust-reverser/brakes.jpg

[ریپورتر]

THE POWERPLANT

در هواپیماهای کوچک powerplant شامل Engine و Propeller می باشد. در واقع موتور نیروی چرخش Propeller را تامین میکند و تامین کننده نیروی برق هواپیما نیز می باشد. و در بیشتر هواپیماهایی که دارای 1 موتور می باشند وظیفه گرم کردن کابین و یا کاکپیت را نیز بر عهده دارد. دیواره ای بین موتور و کاکپیت قرار دارد که به آن Firewall گفته می شود و از خلبان و مسافرین در مقابل موتور محافظت میکند. موتور با سوراخی که بر روی Cowling قرار دارد خنک میشود به طوری که هوای بیرون به وسیله ملخ به داخل کشیده شده و موتور را خنک میکند

Cowling : محفظه ای که موتور داخل آن قرار میگیرد
http://thm-a03.yimg.com/image/0e0fbeb8de337d52 (http://rds.yahoo.com/_ylt=A0WTb_6XMOdK03QBzi6jzbkF/SIG=11tk8etbo/EXP=1256751639/**http%3A//www.jetprop.com/images/pt6a-34.jpg)



بخش اول آموزش مقدماتی که شامل معرفی اجزای هواپیما بود به پایان رسید , در مجموع آموزش ها برای هواپیماهای کوچک و دروس Private Pilot می باشد. چیزی که به نام Aircraft خلاصه می شود شامل هلیکوپتر , بالن , هواپیما و ... می باشد و این تاپیک راجع به خلبانی هواپیما می باشد

[ریپورتر]

FOUR FORCES OF FLIGHT

در طول پرواز 4 نیرو بر هواپیما وارد می شوند که عبارت اند از Lift , Weight , Thrust , Drag
ابتدا آشنایی کوچکی با 4 نیرو و سپس توضیحات کاملی در باره این نیرو ها خدمت شما عزیزان...


Lift : نیروی بالا برنده ( Upward ) هواپیما می باشد و به سمت بالا میباشد که به وسیله جریان هوا در اطراف بال ها بوجود می آید و هواپیمارا همواره در طول پرواز ساپورت میکند.

Weight : این نیرو همواره در خلاف نیروی Lift میباشد و به سمت پایین ( downward ) و به سمت جاذبه زمین می باشد.

Thrust : نیروی جلو برنده ( forward ) هواپیما که هواپیمارا در هوا به جلو می برد.

Drag : این نیرو در جهت مخالف Thrust میباشد و رو به عقب( backward ) و نیروی مقاومت و محدود کننده سرعت هواپیما است.


http://www.jefflewis.net/graphics/4-forces.gif






BERNOULLI'S PRINCIPLE

http://www.centennialofflight.gov/essay/Dictionary/bernoulli/DI9G2.jpg



Daniel Bernoulli (1700-1782)



قانون اولیه متمایز کردن فشار ها از یکدیگر را در ابتدا به وسیله Daniel Bernoulli فیزیکدان Swiss ی کشف شد که به آن قانون برنولی میگویند, قانون برنولی میگوید "هنگامی که سرعت در یک سیّال افزایش پیدا کند فشار آن کاهش پیدا میکند"


http://www.centennialofflight.gov/essay/Dictionary/bernoulli/DI9G1.jpg
http://www.discoverhover.org/infoinstructors/images/wing.jpg


به زبان ساده هنگامی که جریان هوا به جسم Airfoil (هر جسمی که شکلی مانند تصاویر بالا همانند بال هواپیما باشد) برخورد کند شکاف می خورد و جریان در بالای بال سرعت می گیرد تا همزمان با جریان پایینی به انتها برسد در نتیجه سرعت زیاد و فشار کاهش پیدا می کند و فشار سطح پایین بیشتر از فشار سطح بالایی می شود.
75% نیروی نیروی لیفت بر اساس همین قانون تامین می شود و 25% باقی توسط قانون سوم نیوتون " هر عملی را عکس العملی است مساویو در خلاف جهت"

"For every action there is an equal and opposite reaction."


می توان به اسکی روی آب اشاره کرد , سطحی همچون بال هواپیما ویا همان Airfoil را دارد و هنگامی که اسکی و فردی که اسکی میکند به آب فشار میاورد آب نیز از پایین همان فشار را اما در خلاف جهت می آورد که این باعث ثابت ماندن اسکی روی آب می شود و در بال هواپیما و در هوا نیز این فشاری که هواپیما به هوا و هوا به هواپیما وارد می کند 25% نیروی لیفت را نیز تامین می کند.








AIRFOILS




Airfoil سطحی است همانند بال های هواپیما , هنگامی که باد در اطراف Airfoil جریان پیدا می کند بر روی نیروهای ایرودینامیکی تاثیر می گذارد. به یاد داشته باشید نیروی لیفت تنها در زمانی بوجود می آید که باد در اطراف بال ها جریان داشته باشد یا بهتر است بگوییم در اطراف Aifoil ها!



http://www.aerospaceweb.org/question/airfoils/airfoil/airfoil-parts.jpg

همانطور که در تصویر بالا مشاهده می کنید Airfoil دارای قسمت های مختلفی است که آنها عبارت اند از :

Leading Edge : اولین قسمتی از Airfoil که هوا با آن برخورد می کند.

Trailing Edge : قسمتی که بعد از جدا شدن جریان هوا در آن نقطه مجددا جریان ها به هم میرسند و قسمت انتهایی می باشد.

Chord Line : خط فرضی است که leading edge را به trailing edge وصل می کند.

Camber : ویژگی ایرفویل این است که از 2 منحنی یالایی و پایینی تشکیل شده است که به آن Upper camber & Lower Camber می گویند که انحنای Upper camber بیشتر از Lower Camber میباشد و در بعضی مواقع Lower Camber کاملا صاف است و باعث می شود سرعت بادی که در اطراف بال جریان دارد در قسمت بالایی بیشتر از پایین باشد.





Relative wind : تولید این باد بستگی به مسیر پرواز هواپیما دارد, اگر بال به صورت افقی رو به جلو حرکت کند Relative wind رو به عقب Flight Path می وزد . در واقع Relative wind همیشه موازی و در خلاف جهت با Flight Path حرکت می کند.

شما نباید بین Flight Path و Flight Attitude گمراه شوید زیرا ممکن است هواپیمای شما به ظاهر صاف و افقی باشد اما در حال کمتر شدن ارتفاع باشد آن زاویه ای که شیب هواپیما است Flight path شما و Relative wind در خلاف جهت Flight path شما می باشد که در تصویر زیر برای بهتر متوجه شدن در تصویر زیر کامل رسم کردم.


http://atdpilot.persiangig.com/image/ATD/Relative%20-%20ATD2.JPG






Angle of attack : زاویه ای است بین Chord line ایرفویل و Relative wind . برای تولید لیفت بسیار مهم است! زیرا هنگامی که Angle of attack افزایش پیدا کند lift نیز افزایش پیدا می کند.



http://atdpilot.persiangig.com/image/ATD/Angle%20of%20attack%20-%20ATD.JPG






کنترل نیروی لیفت توسط خلبان


همانطور که گفتیم نیروی لیفت را می توان با افزایش Angle of attack افزایش داد , البته تنها در طول پرواز و در سرعت و حالت مناسب پروازی با افزایش Angle of attack لیفت نیز افزایش پیدا میکند, زیرا همزمان با تغییر دادن آن , Coefficient of lift یا همان CL نیز تغییر میکند.

Coefficient of lift مقدار لیفت در زاویه angle of attack مشخصی را گویند .

تمامی هواپیما ها angle of attack مشخصی در هنگام ماکزیمم لیفت خود دارند که اگر از آن بیشتر شود STALL رخ می دهد

http://atdpilot.persiangig.com/image/ATD/Lift_Curve-%20ATD.JPG


stall به علت تفکیک و جدا شدن جریان هوا در سطح بالایی بال ها بوجود می آید که نتیجه آن کاهش سریع نیروی لیفت می باشد, استال به سرعت , angle of attack , حالت پروازو یا وزن بستگی دارد.
بعضی از هواپیماهای آموزشی کوچک Angle of attack indicator ندارد پس باید مراقب باشید زیرا Stall در هر وزن و سرعت و حالتی ممکن است بوجود آید . توجه داشته باشید که هرچه وزن هواپیما بیشتر باشد شما به سرعت بیشتری نیاز دارید تا دچار Stall نشوید. درواقع Stall غلبه وزن بر هوا است پس هرچه وزن شما بیشتر باشد شما باید با سرعت بیشتری نیز پرواز کنید.



http://www.discoverhover.org/infoinstructors/images/angleOfAttack.jpg





منبع:www.aerospacetalk.ir

[ریپورتر]

سرعت یکی از چندین فاکتور مهم برای تولید کردن نیروی لیفت می باشد,سرعت برای نگه داشتن هواپیما در حالت Straight-and-level لازم است که به حالت فلپ , angle of attack و وزن وابسته است.

رابطه بین Angle of attack و سرعت تولید کردن نیروی لیفت است . در نتیجه شما با کنترل کردن angle of attack و سرعت , لیفت را کنترل می کنید . هنگامی که سرعت کاهش پیدا می کند برای افزایش لیفت باید زاویه حمله ( angle of attack ) را افزایش دهید تا همان نیروی لیفت تولید شود و بر عکس اگر شما بخواهید با همان مقدار لیفت حرکت کنید هنگامی که سرعت افزایش پیدا می کند زاویه حمله را باید کاهش دهید.



استفاده از FLAPS

فلپ برای افزایش دادن توانایی تولید لیفت توسط بال و کاهش دادن سرعت Stall است و به شما این قابلیت را می دهد تا با کم کردن سرعت همچنان حالت ثابت پرواز را داشته باشید و بیاد داشته باشید با جمع شدن فلپ مجددا سرعت استال افزایش پیدا میکند.
فلپ این توانایی را به شما می دهد تا با سرعت کم مخصوصا در زمان تقرب و لندینگ بتوانید پرواز کنید برای مثال فلپ کامل و سرعت کمتر توانایی شما را در هنگام فرود بسیار بیشتر میکند .



فلپ در حالت بسته
http://www.jefflewis.net/graphics/FlatPlateFlow.gifhttp://www.jefflewis.net/graphics/FlatPlateFlowStalled.gif

فلپ باز

http://www.jefflewis.net/graphics/CurvedPlateFlow.gif

[ریپورتر]

DRAG

همانطور که در مباحث قبلی گفته شد نیروی مقاومت ویا پسا همواره در مقابل نیروی جلوبرنده قرار دارد و متحد با نیروی لیفت می باشد و طبق قانون نیوتن هر عملی یک عکسالعمل در جهت مخالف خواهد داشت و از آنجایی که نیروی رانش باعث جلو رفتن هواپیما میشود افزایش این نیرو باعث افزایش نیروی مقاومت خواهد شد. وجود نیروی مقاومت ویا پسا یک امر اجتناب ناپذیر است ولی کارشناسان ، طراحان و سازندگان هواپیما سعی میکنند در حین پرواز از مقدار نیروی پسا کاسته شود.
به طوری که هر قدر بالها نازکتر یا محل اتصال اجزا خارجی با بدنه زاویههایی تند نداشته باشد، بخشی از نیروی پسا کاهش مییابد. مانند بالها ، و بخشی از بدنه .
با افزایش نیروی رانش بر سرعت هواپیما افزوده میشود. با افزوده شدن سرعت هواپیما ، جریان هوا نیز افزایش یافته و نیروی مقاومت افزایش مییابد تا بر وزن هواپیما غلبه کند.



WEIGHT

وزن هواپیماها همیشه ثابت نیست و آن به وسیله تجهیزات نصب شده,مسافرین,بار و بنزین تغییر میکند. در طول پرواز هرچه وزن بیشتر باشد سوخت بیشتری نیز مصرف می شود.
نیروی وزن همیشه به سمت زمین می باشد و برای اینکه هواپیما به پرواز درآیند باید بر نیروی جاذبه غلبه کند . همواره در خلاف نیروی Lift میباشد هرزمان که برابر با لیفت شود هواپیما در حالت تعادل قرار میگیرد.


THRUST

نیروی جلوبرنده در جهت مخالف نیروی پسا می باشد که این نیرو به وسیله چرخش ملخ که توسط موتور انجام میشود بوجود می آید. هر تیغه ملخ خود از شکلی از airfoil و بال هواپیما میباشد تا فشار کمتر در اطراف تیغه و فشار بیشتر در پشت آن تولید شود. هنگامی که سرعت هواپیما تغییر نکند به این معنی است که نیروی Thrust & Drag با یکدیگر برابر است.
شما به وسیله Throttle نیروی جلوبرنده را افزایش میدهید و هنگامی که شما قدرت موتور را افزایش دهید نیروی جلوبرنده بر نیروی پسا غلبه می کند و هواپیما تنها در زمانی که نیروی جلو برنده بر نیروی پسا غلبه کند قادر به حرکت به سمت جلو می باشد

[ریپورتر]

http://www.auf.asn.au/groundschool/loop.jpg





CONSTANT AIRSPEED DESCENT


Once you have established a state of equilibrium for constant airspeed descent,the efficiency of the glide will be affected if you increase drag. For example , if you lower the landing gear , both parasite and total drag increase. To maintain the airspeed you held before the landing gear was extended, you have to lower the nose of the airplane. You also can increase drag by descending at a speed that creates more drag than necessary. Any speed, other than the recommended glide speed, creates more drag . If you descend with the speed too high, parasite drag increases; and if you descend with speed too slow , induced drag increases.




GLIDE ANGLE AND GLIDE SPEED



During a descent, the angle between the actual glide path of your airplane and the horizon usually is called the glide angle. Your glide angle increases as drag increases , and decreases as drag decreases. Since a decreased glide angle, or a shallower glide, provides the greatest gliding distance, it is apparent that you must minimize drag to achieve the maximum glide distance.


The way to minimize drag is to fly at an airspeed that results in the most favorable lift-to-drag ratio. This important performance speed is called the best glide speed . It is the only speed that will give you the maximum gliding distance.



LIFT-TO-DRAG



The lift/drag ratio (L/D) can be used to measure the gliding efficiency of your airplane. The airspeed resulting in the least drag on your airplane will give the maximum L/D ratio, the best glide angle , and maximum gliding distance.



GLIDE RATIO


The glide ratio represents the distance an airplane will travel forward, without power , in relation to altitude loss . For example , a glide ratio of 10:1 means that an airplane will descend one foot for every 10 feet of horizontal distance it travels . since the throttle is closed in a power-off glide, the pitch attitude must be adjusted to maintain the best glide speed.


One of the practical applications of flying at the best glide speed is fuel economy during descent. In the event of an engine failure, mainaining the best glide speed becomes even more important. Using the right speed could make the difference between successfully gliding to a suitable aera or landing short of it.




http://www.litetouchfilms.com/images/articles/glide_ratio.jpg

[ریپورتر]

EFFECT OF WEIGHT ON THE GLIDE


Variations in weight do not affect the glide angle, provided you use the correct airspeed for each weight. Normally , optimum , or best , glide speeds are given in the pilot's operating handbook (POH) for typical weight ranges. A fully loaded airplane requires a higher airspeed than the same airplane with a light load. Although the heavier airplane sinks faster and will reach the ground sooner, it will travel the same distance as a lighter airplane as long as you maintain the correct glide speed for the increased weight.



FORCES ACTING ON A TURNING AIRPLANE


From our discussion about three axes of rotation , you learned that ailerons control roll movement about the longitudnial axis, and the rudder controls yaw movement about the vertical axis. Coordinated turns require you to use both of these flight controls. You use the ailerons to roll into or out of a bank and , at the same time , you use the rudder to control yaw.


Before your airplane turns, however , it must overcome inertia , or its tendency to continue in a straght line . You create the necessary turning force by banking the airplane so that the direction of lift is inclined.
Now , one component of lift still acts vertically to oppose weight, just as it did in straight-and-level flight, while another acts horizontally. To maintain altitude, you will need to increase lift by increasing back pressure and, therefore , the angle of attack until the vertical component of lift equals weight.. The horizontal component of lift , called centripetal force , is directed inward, toward the center of rotation . It is this centerseeking force which causes the airplane to turn. Centripetal force is opposed by centrifugal force, which acts outward from the center of rotation. When the opposing forces are balanced, the airplane maintains a constant rate of turn, without gaining or losing altitude.



http://pilotsweb.com/principle/art/turn_1.jpg




ADVERSE YAW


When you roll into a turn , the aileron on the inside of the turn is raised, and the aileron on the outside of the turn is lowered. The lowered aileron on the outside increases the angle of attack and produces more lift for that wing. Since induced drag is by-product of lift , you can see that the outside wing also produces more drag than the inside wing, This causes a yawing tendency toward the outside of the turn , which is called adverse yaw


The coordinated use of aileron and rudder corrects for adverse yaw when you roll into or out of a turn. For a turn to the left , you depress the left rudder pedal slightly as you roll into the left turn. Once you are established in the turn, you relax both aileron and rudder pressure and neutralize the controls. Then, when you want to roll out of the turn , you apply coordinated right aileron and rudder pressure to return to a wingslevel attitude.



http://www.aviatorthings.com/graphics/lesson-plans/2d/fig3-adverse-yaw.jpg




OVERBANKING TENDENCY


During your initial flight training, you will learn how to maneuver the airplane through coordinated use of the controls. As you enter a turn and increase the angle of bank, you may notice the tendency of the airplane to continue rolling into an even steeper bank , even though you nautralize the ailerons. This overbanking tendency is caused by the additional lift on the outside, or raised, wing . The outside wing is traveling faster than the inside wing. This adds to the lift , and combined effects tend to roll the airplane beyond the desired bank angle.

[ریپورتر]

LOAD FACTOR



So far in this discussion , you have looked at the combination of opposing forces acting on a turning airplane . Now it's time to examine load factors induced during turning flight. To better understand these forces, picture yourself on a roller coaster. As yoy enter a banked turn during the ride , the forces you will experience are very similar to forces which act on a turning airplane. On a roller coaster, the resultant force created by the combination of weight and centrifugal force presses you down into your seat. This pressure is an increased load factor that causes you to feel heavier in the turn that when you are on a flat portion of the track


The increased weight you feel during a turn in a roller coaster is also experienced in an airplane. In a turning airplane, however , you must compensate for the increase in weight and loss of vertical lift, or you will lose altitude. You can do this by increase the angle of attack with back pressure on the control wheel. The increasing the angle in attack increases lift,drag also increases. This means you must also increase thrust if you want to maintain your original airspeed and altitude. An airplane in a coordinated,level turn is in a state of equilibrium, where opposing forces are in balance. This is similar to the state of equilibrium that exist during unaccelerated, straight-and-level flight


During turning maneuvers, weight and centrifugal force combine into a resultant which is greater than weight alone. Additional loads are imposed on the airplane, and the wings must support the additional load factor. In other words, when you are flying in a curved flight path, the wings must support not only the weight of the airplane and its contents, but they also must support the load imposed by centrifugal force.


Load factor is the ratio of the load supported by the airplane's wings to the actual weight of the aircraft and its contents. If the wings are supporting twice as much weight as te weight of the airplane and its contents , the load factor is two. You are probably more familiar with the term " G-forces" as a way to describe flight loads caused by aircraft maneuvering " Pulling G's" is common terminology for higher performance airplanes. For example, an acrobatic category airplane may pull three or four G's during a maneuver. An airplane in cruising flight, while not accelerating in any direction, has a load factor of one. This one-G condition means the wings are supporting only the actual weight of theairplane and its contents



http://www.free-online-private-pilot-ground-school.com/images/load_factor_bank.gif
During constant altitude turns, the relationship between load factor, or G's , and bank angle is the same
for all airplanes. For example, with a 60 degree bank, two G's are required to maintain level flight.
This means the airplane's wings must support twice the weight of the airplane and its contents,
although the actual weight of the airplane does not increase




A positive load occurs when centrifugal force acts in the same direction as weight. Whenever centrifugal force acts in a direction opposite weight, a negative load is imposed . For example if you abruptly push the control wheel forward while flying, you would experience a sensation as if your weight suddenly decreased. This is caused by centrifugal force acting upward, which tends to overcome your actual body weight. In rare instances, you may experience a rapid change in G-forces. For example, in extremely turbulent air, you might be subjected to positive G's then negative G's , and sometimes sideward G-forces. Sideward G's are called transverse G-force

[ریپورتر]

Earlier you learned that you can stall an airplane at any airspeed and in any flight altitude. You can easily stall an airplane in a turn at a higher-than-normal airspeed. As the angle of bank increase in level turns, you must increase the angle of attack to maintain altitude. As you increase the angle of bank, the stall speed also increases



http://www.borzov.net/Pilot/FSWeb/Lessons/Private/images/Lesson9Figure02.gif
If you attempt to maintain altitude during a turn by increasing the angle of attack, the stall speed
increases as the angle of bank increases. The percent of increase in stall speed is fairly moderate
with shallow bank angles less than 45 degree . However,once you increase the bank angle
60 beyond 45 degree, the percent of increase in the stall speed rises rapidly. For example , in a
degree constant-altitude bank, the stall speed increases by 40% ; a 75 degree bank increases stal
l speed by 100%




Actually, stall speed increases in proporation to the square root of the load factor. If you are flying an airplane with a one-G stalling speed of 55 knots, you can stall it at twice that speed ( 110 knots ) with a load factor of four G's . Stalls that occur with G-forces on an airplane are called accelerated stall . An accelerated stall occurs at a speed higher than the normal one-G stall speed. These stalls demonstrate that the critical angle of attack , rather than speed, is the reason for a stall . Stalls also can occur at unusually high speeds in severe turbulance, or in low-level wind shear






LIMIT LOAD FACTOR



When the Federal Aviation administration certifies an airplane, one of the criteria they look at is how much stress the airplane can withstand. The limit load factor is the number of G's an airplane can sustain, on a continuing basis, without causing permanent deformation or structural damage. On ther words, the limit load factor is the amount of positive or negative G's an airframe is capable of supporting



Most small general aviation airplanes with a gross weight of 12.500 pounds or less, and nine passenger seats or less, are certified in either the normal , utility, or acrobatic categories. A normal category airplane is certified for nonacrobatic maneuvers. Training maneuvers and turns not exceeding 60 degree of bank are permitted in this category. The maximum limit load factor in the normal category is 3.8 positive G's, and 1.52 negative G's. In other words , the airplane's wings are designed to withstand 3.8 times the actual weight of the airplane and its contents during maneuvering flight. By following proper loading techniques and flying within the limits listed in the pilot's operating handbook, you will avoid excessive loads on the airplane, and possible structual damage


In addition to those maneuvers permitted in the normal category, an airplane certified in the utility category may be used for several maneuvers requiring additional stress on the airframe. A limit of 4.4 positive G's or 1.76 negative G's is permitted in the utility category. Some , but not all, utility category airplanes are also approved for spins. An acrobatic category airplane may be flown in any flight altitude as long as its limit load factor does not exceed six positive G's or three negative G's


A key point for you to remember is that it is possiible to exeed design limits for load factor during maneuvers. For example, if you roll into a steep , level turn 75 degree , you will put approximately four G's on the airplane. This is above the maximum limit of 3.8 G's for an airplane in the normal category. You also should be aware of the conditions specified for the maximum load limit. If flaps are extended , for instance, the maximum load limit normally is less. The POH for the airplane you are flying is your best source of load limit information




منبع://www.aerospacetalk.i

[ریپورتر]

MANEUVERING SPEED




An important airspeed related to load factors and stall speed is the design maneuvering speed (VA) . This limiting speed normally is not marked on the airspeed indicator, since it may vary with total weight. The POH is the best source for determining maneuvering speed, and it may also be displayed on a placard in the airplane. Although some handbooks may designate only one maneuvering speed, others may show several . When more than one is specified, you will notice that VA decreases as weight is subject to more rapid acceleration from gusts and turbulence than a more heavily loaded one



Any airspeed in excess of VA can overstress the airframe during abrupt maneuvers or turbulence. The higher the airspeed, the greater the amount of excess load imposed. VA represents the maximum speed at which you can use full, abrupt control movement without overstressing of pilotinduced control movement, or gust loads resulting from turbulence, should not cause an excessive load on the airplane. This is why you should always fly at or blow VA during turbulent conditions


The design maneuvering speed also is the maximum speed at which you can safely stall an airplane. If you stall the airplane above this speed, you will generate excessive G-loads. At or below this speed, the airplane will stall before excessive G-forces buld up. By staying at or below VA , you avoid the possibility of overstressing or even damaging the airplane

[ریپورتر]

LEFT-TURNING TENDENCIES

Propeller-driven airplanes are subject to several left-turning tendencies caused by a combination of physical and aerodynamic forces _ torque, gyroscopic precession, asymmetrical theust, and spiraling slipstream. You will need to compensate for these forces, especially when you are flying in high-power , low-airspeed flight conditions following takeoff or during the initial climb. If you know what is happening to the airplane, you will have a better idea of how to correct for these tendencies



TORQUE

In airplanes with a single engine, the propeller rotates clockwise when viewed from the pilot's seat. Touque can be understood most easily by remembering Newton's third law of motion
The clockwise action of a spinning propeller causes a torque reaction which tends to rotate the airplane counterclockwise about its longitudnial axis


http://www.free-online-private-pilot-ground-school.com/images/torque-reaction.gif
In a single-engine airplane, you will experience the greatest effect of torque during takeoff or climb
when you are in high-power , low-airspeed flight condition

Generally, aircraft have design adjustments which compensate for torque while in cruising flight, but you will have to take corrective action during other phases of flight. Some airplanes have aileron trim tabs which you can use to correct for the effects of torque at various power settings

__________________

[ریپورتر]

GYROSCOPIC PRECESSION
The turning propeller of an airplane also exhibits characteristics of a gyroscope rigidity in space and precession. Gyroscopic precession is the resultant reaction of an object when force is applied. The reaction to a force applied to gyro acts in the direction of rotation and approximately 90 degrees ahead of the point where force is applied


http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/HBASE/imgmec/gyrp.gif
If the pitch attitude of an airplane is changed from a nose-high to a nose level position, a force will be exerted near the top of the propller’s plane of rotation, A resultant force will exerted near the top 90 degree ahead in the direction of rotation, which will cause the nose of the airplane to yaw to the left. Thos typically happens when the tail of a conventional-gear airplane is raised on the takeoff roll


ASYMMETRICAL THRUST

When you are flying a single-engine airplane at a high angle of attack , the descending blade of the propeller takes a greater “bite” of air than the ascending blade on the other side . The greater bite is caused by higher angle of attack for the descending blade, compared to the ascending blade. This creates the uneven , or asymmetrical thrust, which is known as P-factor makes an airplane yaw about its vertical axis to the left.


You should remember that P-factor is most pronounced when the engine is operating at a high-power setting , and when the airplane is flown at a high angle of attack. In level cruising flight , P-factor is not apparent , since both ascending and descending propeller blades are at nearly the same angle of attack , and are creating approximately the same amount of thrust .

A good way to learn more about asymmetrical thrust is to take a look at a tailwheel-type airplane the next time you’re on an airport ramp. Its high angle of attack is quite apparent , and you can easily see the difference between the ascending and descending blade angles

[ریپورتر]

SPIRALING SLIPSTREAM

As the propller rotates, it produces a backward flow of air, or slpstream , which weaps around the airplnae. This spiraling slipstream causes a change in the airflow around the vertical stabilizer. Due to the direction of the propller rotation, the resultant slipstream strikes the left side of the vertical fin


http://www.free-online-private-pilot-ground-school.com/images/corkscrewing-slipstream.gif
As the slipstream produced by propller rotation wraps around the fuselage, it strikes the left side of the vertical
fin. A left-turning tendency is created as the air "pushes" the tail of the airplane to the right and yaws the nose
left






GROUND EFFECT

Another significant aerodynamic consideration is the phenomenon of ground effect. During takeoffs or landings, when you are flying very close to the surface, the ground alters the three-dimensional airflow pattern around the airplane. This causes a reduction in wingtip vortices and a decrease in upwash and downwash

Wingtip vortices are caused by the air beneath the wing rolling up and around the wingtip. This caused a spiral or vortex that trails behind each wingtip whenever lift is being produced. Wingtip vortices are another factor contribulting to induced drag. Upwash and downwash refer to the effect an airfoil exerts on the free airstream. Upwash is the deflection of the oncoming airstream upward and over the wing. Downwash is the downward deflection of the airstream as it passes over the wing and past the trailing edge

If you remember how angle of attack influences induced drag, it will help you understand ground effect. During flight, the downwash of the airstream causes the relative wind to be inclined downward in the vicinity of the wing. This is refferd to as the average relative wind. The angle between the free airstream relative wind and the average relative wind is the induced angle of attack. In effect , the greater the downward deflection of the airstream, The higher the induced angle of attack and the higher the induced drag. Since ground effect restricts the downward Deflection of the airstream, both the induced angle of attack and induced drag decrease. When the wing is at a height equal to its span, the decline in induced drag is only about 1.4%; when the wing is at a height equal to one-tenth is span, the loss of induced drag is about 48%


http://selair.selkirk.bc.ca/Training/Aerodynamics/images/upwash-explanation.gif

[ریپورتر]

Drag

نیروی مقاومت یا پسا به دو صورت خودش رو در پرواز نشون میده:
Parasite Drag- یا مقاومت مزاحم (روی اسم فارسیش اصلاً حساب نکنید!)
Induced Drag- یا مقاومت القایی (بر خلاف بالایی، اسم فارسیش بسیار کاربرد داره)

اما در تعریف:
Parasite Drag مقاومتی است که از حرکت اجسام در هوا بوجود می آید و البته همیشگی هم هست (عملاً از بین نخواهد رفت هر چند تلاش برای کم کردن آن همیشه وجود داشته)

این نوع مقاومت از ترکیب سه مقاومت کوچکتر بوجود می آید:
Form Drag: که همونطوری که از اسمش پیداست ناشی از شکل جسم متحرک در هواست

Skin Friction Drag: بر روی سطح خارجی هواپیما همواره آلودگیهایی وجود داره حتی اگر این سطح کاملاً صیقلی به نظر برسه، به عبارت دیگه این آلودگیها از بین نمیره هر چند ممکنه در ابعاد میکروسکوپیک باقی بمونند. در ایر برخورد الیاف هوا با این آلودگی ها مقاومتی در اطراف محل برخورد بوجود میاد که هر چند ناچیز به نظر می رسه اما مهم خواهد بود.

Interference Drag: مقاومت ناشی از برخورد هوای اطراف سطوح مختلف پروازیست، در واقع این مقاومت از رویارویی هوای عبوری از قسمتهای مختلف هواپیما در محل اتصال این سطوح بوجود میاد. مثل محل اتصال بال و بدنه.

نکته: به طور کلی Parasite Drag با سرعت هواپیما رابطه مستقیم داره.

--------------------------------------------------------------------------------------
Induced Drag مقاومتی است که به خاطر تولید لیفت در هواپیما بوجود خواهد آمد (تعریف انگلیسی این مقاومت بارا و بارها در امتحانات تکرار شده و یکی از مهمترین مطالب در آیرودینامیک هست)
This type of Drag is a byproduct of Lift

این مقاومت زمانی افزایش پیدا می کند که ما نیاز به تولید لیفت بیشتر در سرعتهای پایین تر داریم و مجبور به استفاده از High Lift Devices مثل فلپ و اسلات هستیم.
پس؛
نکته: این نوع مقاومت با Angle of Attack رابطه مستقیم داشته و با سرعت رابطه معکوس دارد.
The greater A.O.A, the greater the Induced Drag

http://www.privateimage.com/images/i88yxdbdu5xalfu3co8x.png
-------------------------------------------------------------------------------------
Total Drag
از مجموع Parasite Drag و Induced Drag تشکیل شده و ما اون به نام Drag در جهار نیروی اصلی میشناسیم.
نمودار زیر رابطه بین انواع Drag رو با سرعت به ما نشون می ده،

http://www.privateimage.com/images/rk5kd4hlv2zpb2in2mnh.jpg

به طور کلی مبحث Drag از مباحث مهم در آیرودینامیک می باشد.

[ریپورتر]

FORCES ACTING ON A CLIMBING AIRPLANE


When you transition from level flight into a climb,you must combine the change in pitch attitude with an increase in power. If you attempt to climb just by pulling back on the control wheel to raise the nose of the airplane, momentum will cause a brief increase in altitude, but airspeed will soon decrease.
The amount of thrust generated by the propeller for cruising flight at a given airspeed is not enough to maintain the same airspeed in a climb. Excess thrust , not excess lift , is necessary for a sustained climb . In fact during a true vertical climb, the wings supply no lift, and thrust is the only force opposing weight



FORCES ACTING ON A DESCENDING AIRPLANE


Let's continue our discussion by considering the forces of weight, lift , thrust , and drag as they affect a descending airplane. If you are using power during a stabilized descent, the four forcees are equilibrium . during the descent, a component of weight acts forward along the flight path. as speed increases , this force is balances by an increase in parasite drag


During a power-off glide , the throttle is places in an idle position so the engine and propller produce no thrust. In this situation, the source of the airplane's thrust is provided only by the component of weight acting forward along the flight path. In a steady, power-off glide, the forward component of weight is equal to and opposite drag




http://www.flightwork.com/fileadmin/template/main/tech_q_db_illustrations/forces_acting_descend.gif
the forces of wight , lift ,thrust, and drag are in equilibrium during a stabilized
climb just as they are during straight-and-level flight. When an airplane is
climbing, though the force of weight consists of two components. The first
opposes lift and is perpendicular to the flight path. The second is called
the rearward component of weight and acts in the same direction as drag
opposite to the relative wind







منبع:www.aerospacetalk.ir