baten kaitos
کاربر نگاه دانلود
گرمایش آیرودینامیکی پیمایه های ابرصوتی
آیا تا کنون به این نکته توجه کرده اید که چرا دماغه ی جنگنده های فراصوتی به صورت نوک تیز طراحی می شود ، اما این قاعده درمورد شاتل فضایی و یا موشک های بالستیکی چون توپول ام و یا موشک سجیل2 رعایت نشده و تا حدودی با دماغه های گرد و پخ در این پیمایه ها مواجه هستیم؟!
در ادامه سعی میکنم تا به ساده ترین شکل دلیل این موضوع را شرح دهم . . .
این موضوع نخستین بار توسط مهندس جولیان آلن مطرح شد . دماغه ی هواپیماهای فراصوتی به صورت نوک تیز طراحی می شود تا نیروی مقاوم درگ را پایین بیاورند . با این حال این نوع دماغه باعث تضعیف موج ضربه ای ایجاد شده نیز می گردد که یک نکته ی مثبت برای پیمایه های فراصوتی ست . حال این موضوع تا جایی صادق است که هواگرد طراحی شده با سرعت های محدوده ی سوپر سونیک پرواز کند . اما با تغییر رژیم به هایپر سونیک و افزایش سرعت مدام سرعت پیمایه ، این موج ضربه ای ضعیف که منطقه ی دما بالایی پشت آن ایجاد شده ، زاویه خود را با سطح دماغه کمتر و کمتر کرده که در نتیجه این منطقه ی دما بالا بسیار کوچک خواهد شد و افزایش دما تأثیر منفی خود را روی سازه ی دماغه خواهد گذاشت (حتمی موجب ذوب دماغه های کامپوزیتی و یا فلزی می گردد) . اما طی پژوهش های انجام گرفته در 65 سال پیش ، مهندسان آیرودینامیک به این نتیجه رسیدند که دماغه ی پخ برای سرعت های هایپرسونیک یا ماوراء صوت نه تنها مضر نبوده که از جهاتی سودمند نیز می باشد . همانطور که پیشتر نیز اشاره شد ، دماغه پخ نیروی درگ یا پسا را افزایش می دهد ؛ حال آنکه این نوع دماغه با بوجود آوردن یک موج ضربه ای بسیار قدرتمند در سرعت های بالا ، حجم بیشتری از هوای پیزامون دماغه هواگرد را گرم کرده و در واقع بجای انتقال حجم عظیمی از حرارت به سازه دماغه ، این حرارت را بیشتر به هوای اطراف منتقل میکند و بدین وسیله باعث حفظ سازه از خطر ذوب می گردد . موضوعی بسیار ساده و پیش پا افتاده که البته در زمان خود باعث انقلابی در طرح های آیرودینامیکی شد .
لازم به یادآوری ست که برای درک حرارت ناشی از اصطکاک بدنه هواگردهای ابرصوتی کافی ست بدانیم که موشک سجیل2 حین ورود مجدد خود به جو سرعتی بالغ بر 12 ماخ را تجربه می کند . سرعتی که برای مدارگرد شاتل حین ورود مجدد به جو زمین به 36 برابر سرعت صوت بالغ می شود!
مهندس مهدی علی زاده
تصویری برای توضیح پدیده گرمایش آیرودینامیکی پیمایه های ابرصوتی
منبع عکس : کتاب مبانی آیرودینامیک ، جان دی اندرسون
آیا تا کنون به این نکته توجه کرده اید که چرا دماغه ی جنگنده های فراصوتی به صورت نوک تیز طراحی می شود ، اما این قاعده درمورد شاتل فضایی و یا موشک های بالستیکی چون توپول ام و یا موشک سجیل2 رعایت نشده و تا حدودی با دماغه های گرد و پخ در این پیمایه ها مواجه هستیم؟!
در ادامه سعی میکنم تا به ساده ترین شکل دلیل این موضوع را شرح دهم . . .
این موضوع نخستین بار توسط مهندس جولیان آلن مطرح شد . دماغه ی هواپیماهای فراصوتی به صورت نوک تیز طراحی می شود تا نیروی مقاوم درگ را پایین بیاورند . با این حال این نوع دماغه باعث تضعیف موج ضربه ای ایجاد شده نیز می گردد که یک نکته ی مثبت برای پیمایه های فراصوتی ست . حال این موضوع تا جایی صادق است که هواگرد طراحی شده با سرعت های محدوده ی سوپر سونیک پرواز کند . اما با تغییر رژیم به هایپر سونیک و افزایش سرعت مدام سرعت پیمایه ، این موج ضربه ای ضعیف که منطقه ی دما بالایی پشت آن ایجاد شده ، زاویه خود را با سطح دماغه کمتر و کمتر کرده که در نتیجه این منطقه ی دما بالا بسیار کوچک خواهد شد و افزایش دما تأثیر منفی خود را روی سازه ی دماغه خواهد گذاشت (حتمی موجب ذوب دماغه های کامپوزیتی و یا فلزی می گردد) . اما طی پژوهش های انجام گرفته در 65 سال پیش ، مهندسان آیرودینامیک به این نتیجه رسیدند که دماغه ی پخ برای سرعت های هایپرسونیک یا ماوراء صوت نه تنها مضر نبوده که از جهاتی سودمند نیز می باشد . همانطور که پیشتر نیز اشاره شد ، دماغه پخ نیروی درگ یا پسا را افزایش می دهد ؛ حال آنکه این نوع دماغه با بوجود آوردن یک موج ضربه ای بسیار قدرتمند در سرعت های بالا ، حجم بیشتری از هوای پیزامون دماغه هواگرد را گرم کرده و در واقع بجای انتقال حجم عظیمی از حرارت به سازه دماغه ، این حرارت را بیشتر به هوای اطراف منتقل میکند و بدین وسیله باعث حفظ سازه از خطر ذوب می گردد . موضوعی بسیار ساده و پیش پا افتاده که البته در زمان خود باعث انقلابی در طرح های آیرودینامیکی شد .
لازم به یادآوری ست که برای درک حرارت ناشی از اصطکاک بدنه هواگردهای ابرصوتی کافی ست بدانیم که موشک سجیل2 حین ورود مجدد خود به جو سرعتی بالغ بر 12 ماخ را تجربه می کند . سرعتی که برای مدارگرد شاتل حین ورود مجدد به جو زمین به 36 برابر سرعت صوت بالغ می شود!
مهندس مهدی علی زاده
تصویری برای توضیح پدیده گرمایش آیرودینامیکی پیمایه های ابرصوتی
منبع عکس : کتاب مبانی آیرودینامیک ، جان دی اندرسون
