ریپورتر
28th June 2010, 01:28 PM
برخاستن هواپیما
بررسی عملکرد هواپیما تا قبل از بلند شدن از زمین.
همانطور که می دانیم، برخاستن یک عملیات انتقالی از کارکرد زمینی به هوایی می باشد.
کوتاه کردن عمل انتقال از زمین به هوا (که در واقع همان کاهش طول باند TakeOff می باشد) برای یک طراح از اهمیت ویژه ای برخوردار است.
یک هواپیما با سرعتی کمتر از سرعت واماندگی (Stall Velocity) نمی تواند پرواز کند. پس برای برخاستن، لازم است هواپیما به سرعتی بالاتر از سرعت واماندگی دست پیدا کند
در هنگام برخاستن 5 نیرو به هواپیما وارد می شود:
1 – جلوبرنده
2 – پسا
3 – وزن
4 – برآ
5 – اصطکاک بین چرخ ها و سطح باند فرودگاه
http://i25.tinypic.com/28cd8p0.jpg
شتاب هواپیما هنگام برخاستن:
برخاستن، شتابگیری هواپیما از سرعت صفر به سرعت واماندگی( یا بیشتر از آن) می باشد. مسافتی که این تغییر سرعت در آن داده می شود را مسافت برخاستن می گویند.
پس شتاب هواپیما هنگام برخاستن ، طبق قانون دوم نیوتن، مطابق زیر حساب می شود.
http://i16.tinypic.com/73o6kgo.jpg
که در آن:
T: نیروی جلو برنده یا همان Thrust
D: نیروی پسا یا همان Drag
F: نیروی اصطکاک
g: شتاب جاذبه ی زمین که تقریبا برابر 9.81
W: وزن هواپیما
می باشد.
همانطور که پیداست، شتاب بیشتر باعث افزایش سرعت انتقال و در نتیجه کوتاه شدن مسافت برخاستن می گردد.
نیروی اصطکاک متناسب با وزن اولیه است و هنگامی که هواپیما در حال برخاستن است، نیروی برآ (Lift) باعث کاهش اثر وزن خالص (Net Weight) شده و در نتیجه اصطکاک کاهش می یابد. بنا بر این تنها نیرویی که روی شتاب اثر مثبت دارد، Thrust است و بقیه ی نیروها باعث افزایش مسافت برخاستن می گردند
این شتاب برای رسیدن به سرعت واماندگی یا بیشتر از آن است. پس اگر سرعت واماندگی کمتر باشد، هواپیما زودتر به این سرعت رسیده و زودتر از زمین بلند می شود.
رابطه ی سرعت واماندگی با سایر پارامترها به صورت زیر می باشد:
http://i15.tinypic.com/8g3qmnk.jpg
که در آن:
S: مساحت بال هواپیما
CLmax: حد اکثر ضریب برآ می باشد.
ضریب برآ توسط ایجاد تحدب در ایرفویل به وسیله ی Flap ها به وجود می آید. اما باید توجه داشت که افزایش بیش از اندازه ی تحدب، باعث افزایش پسای مزاحم گردیده و بر روی عملکرد برخاستن تاثیر منفی می گذارد. پس برای Flapها یک حالت انحنای بهینه وجود دارد که با رعایت آن، CLmax افزایش یافته و طول باند برخاستن کوتاهتر می شود.
اصلی ترین عواملی که روی مسافت برخاستن وجود دارند عبارتند از:
1 – نیروی جلوبرنده
2 – نیروی بازدارنده
3 – اصطکاک میان چرخ و باند
4 – وزن
5 – سطح بال
6 – ضریب برآ
عوامل دیگری که روی مسافت برخاستن تاثیر دارند:
1 – شیب باند
2 – افزایش چگالی که حاصل افزایش فشار و کاهش دما است. پس در دماهای پایین که چگالی هوا بیشتر است مسافت برخاستن کمتر می شود
3 – افزایش باد روبه رو: باد از روبه رو باعث به وجود آمدن سرعت نسبی شده و موجب می شود مه هواپیما زودتر به سرعت واماندگی برسد و در نتیجه طول باند برخاستن کوتاهتر می گردد.
http://i29.tinypic.com/2j14vn9.jpg
مسافت برخاستن در حالتی که باد از روبه رو داشته باشیم:
http://i6.tinypic.com/8g7fdjn.jpg
هیچ هواپیمایی با سرعت واماندگی نمی تواند بلند شود و برخاستن با سرعتهای کمی بیشتر از سرعتهای واماندگی اغلب کاری نادرست و توام با ریسک بالا می باشد.
برای اطمینان از یک برخاستن مناسب، سرعت برخاستن را معمولا 20% بیشتر از سرعت واماندگی در نظر می گیرند.
اقداماتی که خلبانها در اثر خرابی یک موتور می توانند انجام دهند:
الف) اگر هواپیما دارای یک موتور باشد:
خلبان چاره ای ندارد جز اینکه ترمز کند و آرزو کند که مسافت مناسبی تا انتهای باند داشته باشد
ب)اگر هواپیما دارای دو یا چند موتور باشد:
خلبان هواپیمای چند موتوره اختیارات بیشتری دارد
برای خلبانها یک معیار مشخص جهت تصمیم گیری وجود دارد، به نام سرعت بحرانی (critical engine failure speed) خرابی موتور که آن را با V1 نشان می دهند .
اگر هواپیما در سرعتی کمتر از V1 دچار خرابی موتور شود، خلبان لاید از برخاستن منصرف شود و هواپیما را نگه دارد. ولی اگر هواپیما در سرعتی بیشتر از V1 دچار خرابی موتور شود، خلبان باید به برخاستن با موتورهای موجود ادامه دهد.
V2 سرعتی است که هواپیما برای بلند شدن باید به آن برسد.
مسافت کلی باند تا رسیدن هواپیما به سرعت V2 را طول باند متعادل می نامند (Balance Field Length)
اگر موتوری دقیقا در V1 دچار خرابی شود و اقدام به ترمزگیری نماید، هواپیما دقیقا در انتهای طول باند متعادل می ایستد.
http://i25.tinypic.com/ohjv44.jpg
منبع: مکانیک پرواز از هاشم صدرایی و مبانی پرواز و آیرودینامیک به زبان ساده
بررسی عملکرد هواپیما تا قبل از بلند شدن از زمین.
همانطور که می دانیم، برخاستن یک عملیات انتقالی از کارکرد زمینی به هوایی می باشد.
کوتاه کردن عمل انتقال از زمین به هوا (که در واقع همان کاهش طول باند TakeOff می باشد) برای یک طراح از اهمیت ویژه ای برخوردار است.
یک هواپیما با سرعتی کمتر از سرعت واماندگی (Stall Velocity) نمی تواند پرواز کند. پس برای برخاستن، لازم است هواپیما به سرعتی بالاتر از سرعت واماندگی دست پیدا کند
در هنگام برخاستن 5 نیرو به هواپیما وارد می شود:
1 – جلوبرنده
2 – پسا
3 – وزن
4 – برآ
5 – اصطکاک بین چرخ ها و سطح باند فرودگاه
http://i25.tinypic.com/28cd8p0.jpg
شتاب هواپیما هنگام برخاستن:
برخاستن، شتابگیری هواپیما از سرعت صفر به سرعت واماندگی( یا بیشتر از آن) می باشد. مسافتی که این تغییر سرعت در آن داده می شود را مسافت برخاستن می گویند.
پس شتاب هواپیما هنگام برخاستن ، طبق قانون دوم نیوتن، مطابق زیر حساب می شود.
http://i16.tinypic.com/73o6kgo.jpg
که در آن:
T: نیروی جلو برنده یا همان Thrust
D: نیروی پسا یا همان Drag
F: نیروی اصطکاک
g: شتاب جاذبه ی زمین که تقریبا برابر 9.81
W: وزن هواپیما
می باشد.
همانطور که پیداست، شتاب بیشتر باعث افزایش سرعت انتقال و در نتیجه کوتاه شدن مسافت برخاستن می گردد.
نیروی اصطکاک متناسب با وزن اولیه است و هنگامی که هواپیما در حال برخاستن است، نیروی برآ (Lift) باعث کاهش اثر وزن خالص (Net Weight) شده و در نتیجه اصطکاک کاهش می یابد. بنا بر این تنها نیرویی که روی شتاب اثر مثبت دارد، Thrust است و بقیه ی نیروها باعث افزایش مسافت برخاستن می گردند
این شتاب برای رسیدن به سرعت واماندگی یا بیشتر از آن است. پس اگر سرعت واماندگی کمتر باشد، هواپیما زودتر به این سرعت رسیده و زودتر از زمین بلند می شود.
رابطه ی سرعت واماندگی با سایر پارامترها به صورت زیر می باشد:
http://i15.tinypic.com/8g3qmnk.jpg
که در آن:
S: مساحت بال هواپیما
CLmax: حد اکثر ضریب برآ می باشد.
ضریب برآ توسط ایجاد تحدب در ایرفویل به وسیله ی Flap ها به وجود می آید. اما باید توجه داشت که افزایش بیش از اندازه ی تحدب، باعث افزایش پسای مزاحم گردیده و بر روی عملکرد برخاستن تاثیر منفی می گذارد. پس برای Flapها یک حالت انحنای بهینه وجود دارد که با رعایت آن، CLmax افزایش یافته و طول باند برخاستن کوتاهتر می شود.
اصلی ترین عواملی که روی مسافت برخاستن وجود دارند عبارتند از:
1 – نیروی جلوبرنده
2 – نیروی بازدارنده
3 – اصطکاک میان چرخ و باند
4 – وزن
5 – سطح بال
6 – ضریب برآ
عوامل دیگری که روی مسافت برخاستن تاثیر دارند:
1 – شیب باند
2 – افزایش چگالی که حاصل افزایش فشار و کاهش دما است. پس در دماهای پایین که چگالی هوا بیشتر است مسافت برخاستن کمتر می شود
3 – افزایش باد روبه رو: باد از روبه رو باعث به وجود آمدن سرعت نسبی شده و موجب می شود مه هواپیما زودتر به سرعت واماندگی برسد و در نتیجه طول باند برخاستن کوتاهتر می گردد.
http://i29.tinypic.com/2j14vn9.jpg
مسافت برخاستن در حالتی که باد از روبه رو داشته باشیم:
http://i6.tinypic.com/8g7fdjn.jpg
هیچ هواپیمایی با سرعت واماندگی نمی تواند بلند شود و برخاستن با سرعتهای کمی بیشتر از سرعتهای واماندگی اغلب کاری نادرست و توام با ریسک بالا می باشد.
برای اطمینان از یک برخاستن مناسب، سرعت برخاستن را معمولا 20% بیشتر از سرعت واماندگی در نظر می گیرند.
اقداماتی که خلبانها در اثر خرابی یک موتور می توانند انجام دهند:
الف) اگر هواپیما دارای یک موتور باشد:
خلبان چاره ای ندارد جز اینکه ترمز کند و آرزو کند که مسافت مناسبی تا انتهای باند داشته باشد
ب)اگر هواپیما دارای دو یا چند موتور باشد:
خلبان هواپیمای چند موتوره اختیارات بیشتری دارد
برای خلبانها یک معیار مشخص جهت تصمیم گیری وجود دارد، به نام سرعت بحرانی (critical engine failure speed) خرابی موتور که آن را با V1 نشان می دهند .
اگر هواپیما در سرعتی کمتر از V1 دچار خرابی موتور شود، خلبان لاید از برخاستن منصرف شود و هواپیما را نگه دارد. ولی اگر هواپیما در سرعتی بیشتر از V1 دچار خرابی موتور شود، خلبان باید به برخاستن با موتورهای موجود ادامه دهد.
V2 سرعتی است که هواپیما برای بلند شدن باید به آن برسد.
مسافت کلی باند تا رسیدن هواپیما به سرعت V2 را طول باند متعادل می نامند (Balance Field Length)
اگر موتوری دقیقا در V1 دچار خرابی شود و اقدام به ترمزگیری نماید، هواپیما دقیقا در انتهای طول باند متعادل می ایستد.
http://i25.tinypic.com/ohjv44.jpg
منبع: مکانیک پرواز از هاشم صدرایی و مبانی پرواز و آیرودینامیک به زبان ساده