دانلود مقاله هواپیما

اختصاصی از اس فایل دانلود مقاله هواپیما دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

از دیرباز که بشر آرزوی پرواز در آسمان ها را داشت ، به فکر طراحی بال های پرنده افتاد و همیشه فکر دیدن زمین از آسمان را در فکر خود می پروراند.
پس از ابداع اولین هواپیما توسط برادران رایت ، دیگر دانشمندان نیز به فکر ارتقاء و پیشرفت این نوع از صنعت افتادند و کم کم صنعت هواپیمایی رواج یافت.
با ورود نسل های جدیدی از انواع هواپیماها در خانواده صنعتی خود موجب شد که امروزه حرف اول حمل و نقل میان قاره ای را هواپیماها تعریف کنند.این امر سبب انگیزه برخی از مهندسان جهت افزایش سرعت هواپیما و تسریع در امور حمل و نقل شد.تا آنجا که با ورود نسل جدیدی از هواپیماها در کشور فرانسه ، توجه همگان را به خود جلب نمود.این هواپیما کنکورد نام داشت که سرعت آن حدود 2700 کیلومتر بر ساعت بود که علت اصلی افزایش سرعت آن در طراحی بال ها بود.
از طرفی دیگر می توان از هواپیمای جاسوسی سلطان آسمان نام برد که آن هم به دلیل طراحی خاص در بدنه و بال ها که در ادامه پروژه به تعریف آن پرداخته ایم ، نام برد.
هواپیمای کنکورد چندین سال پیش به علت نقص فنی بر روی باند فرودگاه آتش گرفت و منجر به سقوط آن شد.این هواپیما برای همیشه تنها اسم خود را در کتاب ها جای گذاشت و با همگان خداحافظی کرد.بعد از آن بسیاری از خواستاران مسافرت با هواپیما ، از مسافرت با این وسیله حمل و نقل ، کناره گرفتند اما هنوز شماره بسیاری از افراد که با هواپیما مسافرت می کنند به چشم می خورد.زیرا زمان صرفه جویی شده و از اتلاف آن جلوگیری می شود از این رو ما به طراحی نوینی از هواپیما پرداخته ایم که هم خواستاران زیادی را در نوع خود خواهد داشت و هم باعث افزایش سرعت می شود.
امید است توانسته باشیم گامی مؤثر در اجرای این طرح و کمک به امر حمل و نقل برداشته باشیم.

تاریخچه پرواز:
اندیشه پرواز به آسمان ها و رهائی از زمین از دیر باز در مخیله آدمی وجود داشته است . در افسانه ها اساطیریونان و روایات بسیار باستانی این آرزوی دیرین بشر به خوبی مشاهده می شود . در کتاب ها آمده است که یکی ازامپراتوران باستانی چین اژدهای بزرگی از پارچه مخصوص ساخت و درون آن را از دود گرم پر کرد و در برار چشمانمتحیر رعایای خویش اژدها را به آسمان فرستاد .
بطور کلی در تاریخ هر کشور نظایر اقدام این امپراتور چینی مشاهده می شود .شاید نخستین کسی که عملاً در این راه کوشش مثبتی کرد و امکان پرواز را بوسیله بال های مصنوعی و یا اسباب و ادوات مکانیکی ثابت نمود « لئوناردو داوینچی » بود .
لئوناردو داوینچی نقاش ، مجسمه ساز ، فیزیکدان ، فیلسوف ، طبیب و دانشمند ایتالیایی نیازی به معرفی ندارد . وی زمانی مدعی شد که توسط بالهای متحرک مصنوعی می توان مانند مرغان در آسمان پرواز کرد و یا لااقل از مکانهای مرتفع به آسانی و بی خطر فرود آمد . اندیشه وی را یارانش به باد مسخره گرفتند ولی او پس از مدتی آزمایش موفق شد دستگاه کوچکی بسازد که مرکب از دو بال یک بدنه و یک سکان بود ، لئوناردو دستگاه خود را از مکان مرتفعی به پائین رها نمود . این دستگاه که در حقیقت پدر بزرگ هواپیماهای امروزی است پس از طی خط سیر طولانی به آرامی روی زمین نشست .
چندی بعد لئوناردو در سال 1500 دستگاه خود را کاملتر نمود بدین معنی که بوسیله یک فنر که حرکات ملایمی به بالهای دستگاه اختراعی می داد موفق شد آن را مدت بیشتری در هوا نگاه دارد ، ولی البته کسی با آن پرواز نکرد و اطرافیانش دستگاه را خرد کرده استاد را رنجیده خاطر ساختند و ار ادامه این کار منصرف کردند .
اگر چه لئوناردو کار خود را ادامه نداد ولی پس از وی دیگران طرح او را دنبال کردند . عده زیادی از افراد جسور اظهار می داشتند :
چگونه پرندگان با بالهای خود در هوا پرواز می کنند و به زمین سقوط نمی کنند ؛ ما نیز می توانیم با تعبیه دستگاهی شبیه بال پرندگان و یا بادبادک لئوناردو در هوا سر بخوریم . بالهای دستگاه می تواند ما را روی هوا نگاه دارد .

در سال 1678 م بینه فرانسوی با تعقیب فکر لئوناردو دستگاه دیگری ساخت که بالهایش توسط انسان حرکت می کرد . وی در این کار یعنی پرواز موفق نشد .
در 1784 م بین ونو فرانسوی دستگاهی ساخت که بالهایش شبیه پروانه یا فرفره بود . این دستگاه نیز می توانست مدت زیادی در هوا بماند و سقوط نکند .
در سال 1843 م هنسون آلمانی دستگاهی ساخت که دارای دو بال بسیار بزرگ ، یک سکان و اتاقک کوچک برای حمل انسان بود . این دستگاه نسبتاً کاملتر از دستگاهای قبلی بود می توانست کم و بیش مانند هواپیماهای بی موتور عمل کند . بدین ترتیب که آن را با زحمت فراوانی آن را به مکان مرتفعی می بردند و هنگام وزیدن باد مناسب آن را به سوی جلو پرتاب می کردند . دستگاه سبک حتی با داشتن یک سرنشین در هوا چرخ می زد و به آرامی بر روی زمین می نشست .
موفقیت هنسن در این راه توجه عده زیادی از محققین را جلب کرد و از این تاریخ به بعد متوجه شدند که ممکن است دستگاه کاملی تعبیه کرد که از مکانهای مرتفع در فضا رها شود و مانند پرندگان بر روی هوا بلغزد بدون آنکه سقوط آنی در پی داشته باشد ولی ماندن در هوا و ادامه پرواز مشکل بزرگی بود که حل آن به نظر هیچ کس نمی رسید . از سوی دیگر همین اختراع تکمیل شده هنسن نیز معایب فراوانی داشت و دیگران که کار وی را تقلید کردند فدای بلند پروازی خود شدند ، سقوط کردند و جان شیرین از دست دادند .
در حقیقت علت ادامه نداشتن پرواز این بادبادکه در هوا یکی سنگین آن بود دیگر آن که محور ثقل دستگاه کامل نبود و به همین علت آن طوری که پرندگان می توانند پرواز آزاد داشته باشند دستگاه اختراعی نمی توانست این کار را انجام دهد .

رفته رفته محققین دریافتند که برای این بادبادکها یا هواپیماهای بی موتور لازم است محور ثقل ترتیب داد . محور ثقل هواپیما که برای هر دانش آموز روشن است شاید بسیاری از افراد عادی اجتماع نیز آن را می دانند در زیر بالها واقع شده است اما یافتن آن برای جویندگان بیش از 70 سال به طول انجامید .
پس از هنسون پنو فرانسوی در سال 1871 م هواپیمای دیگری ساخت که بسیلر سبک بود و مدتها می توانست در هوا باقی بماند.
پس از پنو افراد دیگری در کشور های مختلف دست به تکمیل این اختراع زدند تا آنکه سرانجام در سال 1801 م لیلیان تال انگلیسی موفق شد بال پرنده بسازد . این بال پرنده که شبیه بال خفاش بزرگ بود می توانست یک سرنشین با خود حمل کند و مدت زیادی در فضا باقی بماند . جنس این بال ها از ابرشیم و فمق العاده سبک و محکم بود و محور ثقل آن نیز کم و بیش در محل مناسبی تعبیه شده بود . اختراع لیلیان تال با آنکه موفقیت آمیز بود ولی سرانجام به علت نقص فنی کوچک مخترع خود را به هلاکت رسانید .

پس از لیلیان تال مخترعین دیگری سال ها در این راه آزمایش کردند تا سرانجام در سال 1896 م شانو فرانسوی موفق شد یک هواپیمای بی موتور کاملی اختراع کند . این هواپیمای بی موتور دارای دو بال ، یک سکان متحرک و یک محور ثقل صحیح بود و سرنشین آن می توانست با خیال راحت در آن بنشیند و از مکان بسیار مرتفعی در هوا رها شود و به میل خود سکان را حرکت داده به سیر هواپیما تغییر جهت دهد و به همین نحو وزش باد نامناسب را کنترل کند . این هواپیما در حقیقت پدر هواپیماهای موتوری دو پله است . جنس آن از ابریشم و آلومینیوم و چوب های فوق العاده سبک و محکم بود .
از این به بعد اختراع بی موتور تکمیل شد و بر دانشمندان و مردم عادی محقق شد که با ساختن یک دستگاه سبک و وسیع که سطح بسلر زیادی را در فضا اشغال کند می توان تا مدتی در فضا باقی بود و یک انسان نیز همان طوری که پرندگان می توانند در پرواز آزاد بدون حرکت دادن بالهای خود در فضا باقی بمانند ، می توان در آسمانها بدون اینکه سقوط کند .

اکنون اساس هواپیما کشف شده و به مرحله عمل در آمده بود . همه می دانستند جسم مسطح و سبک و وسیعی که دارای شکل منظم و محور ثقل معین باشد می تواند بر روی ذرات هوا بلغزد . در حقیقت ذرات هوا از سقوط آنی این دستگاه به واسطه تماس با سطح وسیع آن جلوگیری می کردند .
ولی بلند پروازی انسان ارضاء نشد . همه می خواستند این بادبادک آرام و کند رو که فقط بر اثر وزش باد و یا از مکان های مرتفع حرکت می کنند دارای حرکت سریع بوده و به میل سرنشین به بالا و پائین و چب و راست بالاخره از مکانی به مکان دیگر برود.
شاید نخستین کسانی که موفق شدند هواپیمای بی موتور یا بادبادک هوائی را نیرو داده با سرعت و به میل سرنشین در فضا به پرواز در آورند برادران رایت پس از سالها آزمایش در تاریخ 1903 م موفق شدند موتور کوچکی بر روی بادبادک هوائی نصب کنند و به محور این موتور پروانه ای که عیناً شبیه یک فرفره بود متصل سازند و در نتیجه هواپیما را بر اثر گردش فرفره با استفاده از نیروی موتور در هوا به پرواز در آورند

با اینکه پیش از برادران رایت موتورهای نفت سوز اختراع شده بود ولی فکر استفاده از پروانه ( هلیس ) برای شکافتن هوا و پیش بردن هواپیما به اندیشه کسی خطور نکرده بود . آنهایی که می خواستند هواپیما را با سرعت در فضا به حرکت در آوردند همه سعی داشتند با استفاده از حرکت دادن بالها این کار را انجام دهند زیرا آنها می خواستند عیناً از پرندگان تقلید کنند ولی کوشش مخترعین در این راه بجایی نرسیده بر همه ثابت شد که فکر برادران رایت یعنی استفاده از پروانه برای پیش بردن هواپیما در هوا صحیح ترین اندیشه هاست .
پس برادران رایت ، کورتیس آمریکایی در سال 1908 اختراع رایت را تکمیل کرد و با قراردادن چند چرخ کوچک در زیر هواپیما مسئله فرود آمدن و برخاستن را حل کرد و بدین ترتیب از آن سال به بعد مخترعین در تکمیل این ماشین کوشیدند و بعد از اختراع لئوناردو داوینچی سرانجتم پس از از چهار قرن تجربه آزمایش و زحمت ماشین هوائی اختراع شد و به آسمان رفت.
اکنون با آنکه هواپیماهای جت اختراع شده ولی بسیاری از هواپیماهای جهان بر اصول همان اختراع برادران رایت ساخته می شود بدین معنی که پروانه هواپیما بر اثر نیروی موتور با سرعت می چرخد و عیناً مانند پیچی که در چوب پنبه سر بطری فرو می رود و چون به بدنه هواپیما وصل است خود و هواپیما را به طرف جلو پیش می برد . مانند پیچ سر بطری که در اثر چرخاندن در چوب پنبه فرو می رود وقتی پروانه در هوا پیش رفت با فشار زیاد هوا را به زیر بال می زند ، سکان یا باله عقب فشار هوا را نگاه داشته سر هواپیما را به سوی آسمان متمایل می کند . بر اثر ادامه این کار هواپیما به حرکت در آمده به هوا می رود و مانند کسی که در آب شنا می کند و آبها را به زیر بدن خود می لرزاند پروانه نیز در آسمان هوا را به زیر بال و بدنه هواپیما لرزانده و هواپیما پیش می رود .
هواپیمای جت که پروانه ندارد گاز حاصل از سوختن بنزین یا نفت را با شدت زیاد به عقب می راند . فشار گاز در حقیقت به صورت انفجار است ، مانند کسی که پای خود را در آب به بدنه استخر بزند بدنه هواپیما را به جلو می راند . با ادامه این کار هواپیمای جت به پرواز خود در فضا ادامه می دهد .
اکنون هواپیمائی ساخته اند که بیش از دو هزار کیلومتر در ساعت پرواز می کند . حد متوسط سرعت سرعت هواپیما در ساعت 800 کیلو متر است .

حداقل آن نیز برای یک هواپیمای کوچک سبک 180 تا 200 کیلومتر در ساعت است بدین معنی که اگر هواپیمائی کمتر از 180 کیلومتر در ساعت حرکت کند سقوط کرده به زمین می افتد مگر آنکه بی موتور بوده بواسطه سبکی فوق العاده بتواند در فضا باقی بماند.

دینامیک حرکت :(MOtion Dynamics)
در حالت کلی حرکت یک ذره از دو دیدگاه مختلف می‌تواند مورد بررسی قرار گیرد به بیان دیگر می‌توان گفت، بطور کلی مکانیک کلاسیک که در آن حرکت اجسام مورد تجزیه و تحلیل قرار می‌گیرد، شامل دو قسمت سینماتیک و دینامیک است . در بخش سینماتیک از علت حرکت بخشی به میان نمی‌آید و حرکت بدون توجه به عامل ایجاد کننده آن بررسی می‌شود. بنابراین در سینماتیک حرکت بحث بیشتر جنبه هندسی دارد .اما در دینامیک علتهای حرکت مورد توجه قرار می‌گیرند. یعنی هر ذره یا جسم همواره در ارتباط با محیط اطراف خود و متأثر از آنها فرض می‌شود محیط اطراف حرکت را تحت تأثیر قرار می‌دهد. به عنوان مثال فرض کنید، جسمی با جرم معین بر روی یک سطح افقی در حال لغزش است. در این مثال سطح افقی به عنوان یکی از محیطهای اطراف جسم با اعمال نیروی اصطکاک در مقابل حرکت جسم مقاومت می‌کند. (1)
عوامل مؤثر بر حرکت:
حرکت یک ذره معین را ماهیت و آرایش اجسام دیگری که محیط ذره را تشکیل می‌دهند، مشخص می‌کند. تأثیر محیط اطراف بر حرکت ذره با اعمال نیرو صورت می‌گیرد. بنابراین مهمترین عاملی که در حرکت ذره باید مورد توجه قرار گیرد، نیروهای وارد بر ذره و قوانین حاکم بر این نیروها می‌باشد.(2)
تقسیم بندی انواع وسائل پرنده:
در اولین قدم کلیه وسائل پرنده ساخته دست بشر را به دو دسته کلی تقسیم بندی می‌نمایند:
• هواپیماها (Aircraft): وسائل پرنده جوی (اتمسفر)
• فضاپیماها (Spacecraft): وسائل پرنده غیر جوی
برای تقسیم بندی هواپیما (Aircraft) ، جنبه‌های مختلف هواپیما را می‌توان در نظر گرفت. از نظر سرعت ، هواپیماها را می‌توان به چهار نوع زیر تقسیم بندی کرد:
1. هواپیماهای مادون صوت ( Subsonic Aircraft) 0 < M < 0.7
2. هواپیماهای صوتی (Transonic Aircraft) 0.7 < M < 1.2
3. هواپیماهای مافوق صوت (Supersonic Aircraft) 1 < M < 5
4. هواپیماهای ماورای صوت ( Hypersonic Aircraft 5 < M
تفاوت این هواپیماها در اختلاف سرعتشان با سرعت صوت است. M عدد ماخ هواپیماست که می‌تواند با آن سرعت پرواز کند. عدد ماخ یک هواپیما عبارت است از نسبت سرعت هواپیما به سرعت صوت در ارتفاعی که هواپیما در آن ارتفاع پرواز می‌کند. بسته به نوع هواپیما از نظر سرعت ، قوانین حاکم بر آن متفاوت خواهد بود.(3)
آیرودینامیک پرواز:
نیروی آیرودینامیکی:
نیروی آیرودینامیک در اثر وزش باد بر روی یک جسم تولید می‌شود. این جسم می‌تواند تیر چراغ‌ برق ، یک آسمان خراش ، پل ، هواپیما و یا کابل برق فشار قوی باشد. اما بازتاب نیروی آیرودینامیکی که ایجاد می‌شود، بستگی به شکل این جسم خاص که در معرض وزش باد قرار گرفته است. اگر هم پهن و دارای زاویه تند باشد در برابر باد مقاومت می‌کند و در جهت وزش باد خم می‌شود. اما اگر دارای زوایای خمیده و یا نیم‌دایره باشد، مقاومت کمتری نسبت به سایر اجسام خواهند داشت. نیروهای آیرودینامیکی شامل چهار نیرو می‌شود، که این نیروها عبارتند از :
نیروی برا :(LIFT)
به طور کلی نیرویی که بر اثر حرکت ماهیواره در شاره (سیال ) ایجاد می شود را نیروی برا می گویند. در واقع نیرویی است که باعث بالا رفتن هواپیما یا هلیکوپتر و اجسام برنده ایجاد می‌شود. برای اینکه این نیرو ایجاد شود باید جسم مورد نظر شکل خاصی داشته باشد، مطلوب‌ترین شکل می‌تواند به صورت یک قطره آب و یا یک جسم که یک طرفش نیم‌دایره و طرف مقابل آن زاویه تند داشته باشد. اگر این جسم به گوشه‌ای در جریان هوا قرار گیرد که باد از سمت جسم که حالت نیم‌دایره دارد بوزد و از طرف مقابل که زاویه تندی دارد جسم را ترک کند، نیروی برا ایجاد خواهد شد. وقتی که مولکولهای هوا با لبه جلوی بال برخورد می‌کند، تعدادی به سمت بالا و تعدادی به سمت پایین بال متمایل می‌شوند. هر دو گروه مولکولها می‌بایستی در انتهای بال همزمان به یکدیگر برسند. چون بالای بال هواپیما انحنای بیشتری دارد و مسافت آن نسبت به زیر بال بیشتر است.در نتیجه مولکولهایی که از سطح بالایی عبور می‌کنند. می‌بایستی با سرعت بیشتری حرکت کنند تا با مولکولهای سطح پایین همزمان به انتهای بال هواپیما برسند. این عمل باعث کاهش فشار هوا در سطح بالا نسبت به سطح پایین بال خواهد شد. اشاره به اصل برنولی وقتی که سرعت هوا در سطح بالای بال بیشتر از سطح پایینی آن باشد، فشار در سطح بالایی کم می‌شود. حال که فشار هوا در قسمت بالای بال کاهش می‌یابد و یک خلا نسبی ایجاد می‌شود که جسم را به طرف خود می‌کشد. این خلا نسبی همان نیروی برا می‌باشد که باعث بالا رفتن هواپیما می‌شود. هر چقدر سرعت هواپیما بیشتر باشد مقدار خلا نسبی نیز بیشتر می‌شود.
نیروی برأر بال هواپیما به عواملی همچون : سرعت هواپیما مساحت بال چگالی هوا و شکل ماهیواره بال بستگی دارد و مطابق با فرمول صفحه بعد محاسبه می شود.

که در این فرمول :
نیروی برآر هواپیما L
چگالی هوا ρ
سرعت پرواز هواپیما V ا
مساحت بال و S
ضریب بردار است.(4) CL
نیروی وزن :(WEIGHT)
زمانی که ما روی زمین قرار گرفته‌ایم وزن ما بطور عمود بر مرکز زمین وارد می‌شود. وزن ما باعث قرار گرفتن روی زمین و نیز جاذبه‌ای که برما وارد می‌شود با وزن ما برابر خواهد بود. طبق قانون نیوتن ، نیروی جاذبه‌ای که بر جسم ما وارد می‌شود برابر با یک خواهد بود.
برای اینکه هواپیما به پرواز درآیند باید بر نیروی جاذبه غلبه کند. وزن همیشه در جهت مخالف نیروی برا است.

فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد

تعداد صفحات این مقاله   76 صفحه

پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید