VIP همه چیز درباره هوا و فضا (هوا و فضا چیست؟)

[☾♔TALAYEH_A♔☽]

پرواز برادران رایت

تاریخچه:

در هفدهم دسامبر 1903، دو برادر از ایالت اهایو آمریکا ماشین ابداعی خود را به پرواز درآوردند. برادران رایت پس از تدارک و پیش بینی تمامی تمهیدات لازم برای انجام پروازی سهل و ایمن ، روز 14 دسامبر 1903 را برای اولین پرواز آزمایشی هواپیمای ابداعی خود انتخاب کردند که متأسفانه اولین اقدام آنها هرگز موفقیت آمیز نبود. اما سرانجام آنها موفق شدند که در روز 17 دسامبر ، یعنی تنها سه روز بعد ، هواپیمای یک موتوره خود را برای چهار مرتبه در آسمان به پرواز درآورند و نام خود را برای همیشه در صدر فهرست پرندگان انسان نما به ثبت رسانند.

آنها در سال 1901 با اضافه کردن یک سکان افقی ، یا به عبارت بهتر "بالابر" ، در جلوی هواپیما موفق شدند تعادل طولی (یا جلو به عقب) هواپیما را حفظ کنند. یک سال بعد، آنها یک سکان عمودی نیز برای تعبیه در پشت هواپیما ابداع کردند تا به کمک آن بتوانند هواپیما را به سمت جناحین متمایل سازند و به عبارتی آن را در ارتفاع لازم به پرواز درآورند. بدین ترتیب ، آنها موفق شدند تعادل هواپیما را در هر سه بعد اصلی (شامل طول، عرض و ارتفاع) حفظ کنند و اسباب کنترلی لازم را در طرح اصلی هواپیما بگنجانند. برای تأمین آلومینیوم در ساخت کارتل آن سود بردند.

پروژه پرواز برادران رایت:

برادران رایت برای انجام پروازهای آزمایشی شان ناحیه Outer Banks در ایالت کارولینای شمالی ، کمی آن طرف تر خطوط آهن حمل و نقل زمینی و همچنین کمی دورتر از کشتی های پهلو گرفته در ساحل را که نقطه بادخیز بسیار مناسبی بود، انتخاب کردند. این دو برادر به این دلیل ناحیهای در نزدیکی ساحل را برای مقصود خود برگزیدند که اولاً پوشش گیاهی مزاحمی در آنجا وجود نداشت و ثانیاً از چشمان جست وجوگر مردم عادی و همچنین رقیبان کاملا به دور بود.

آنها در نزدیکی دهکده ماهیگیری "کیتی هاوک"، کمپی را در Kill Devil Hills برپا کردند. در یک صبح پنجشنبه رویایی که باد مناسبی نیز در فضای اطراف ساحل پیچیده بود ابتدا ارویل و سپس ویلبر و بعد بار دیگر ارویل و سپس ویلبر مجموعاً چهار پرواز انجام دادند. هواپیمای دوباله آنها از روی یک ریل پرتاب چوبی به مسافت حدود 60 فوت (بیش از 18 متر) و در جهت مخالف بادی به سرعت بیش از 20 مایل در ساعت (بیش از 32 کیلومتر در ساعت) به هوا بر میخاست.

بازتاب پرواز ویلبر:

در اولین آزمایش، ویلبر مسافتی در حدود 120 فوت را در مدت زمانی در حدود 12 ثانیه طی کرد. در آخرین و طولانی ترین پرواز نیز که به وسیله ویلبر انجام شد مسافتی در حدود 852 فوت در 59 ثانیه طی شد. حوالی ظهر آن روز ، یکی از معدود شاهدان این پروازها که جوانی به نام "جانی مور" بود پس از دیدن موفقیت برادران رایت ، در حالی که از خوشحالی در پوست خود نمی گنجید، شروع به دویدن در کنار ساحل کرد و فریاد زد: "آنها بالاخره موفق شدند، آنها بالاخره موفق شدند، چقدر خوب شد که آنها بالاخره پرواز کردند."

"ویلبر رایت" که عمر کوتاه تری داشت در 30 مه 1912 در اثر ابتلا به بیماری تیفوئید در سن چهل و پنج سالگی درگذشت و برادرش "ارویل" در 30 ژانویه 1948 در سن هفتاد و شش سالگی درگذشت.

 

[☾♔TALAYEH_A♔☽]

ماهواره‌های نظامی

ماهواره ها ابزاری ایده آل برای جاسوسی هستند برخی از آنها برای گرفتن عکسهای دقیق از مراکز نظامی و نقل و انتقال نیروها دوربینهای نیرومندی دارند ماهواره های هشدار دهنده مراقب موشکهای دشمنند ولی ماهواره های دیگر به استراق سمع مخابرات دشمن می پردازند می توان با شلیک موشکهای زمین به هوا یا ماهواره های قاتل به ماهواره های جاسوسی حمله کرد آنها با لیزر یا منفجر شدن در مجاورت ماهواره های دشمن عملیات انهدام را انجام می دهند .

منبع:

• DK multi media

 

[☾♔TALAYEH_A♔☽]

ماهواره‌های مخابراتی

ماهواره ها می توانند هم به طور
مستقیم و هم ازطریق ماهواره های
دیگر علایم را مخابره کنند.


ماهواره بزرگ مخابراتی اینتل ست 6 می تواند همزمان از عهده 120 هزار تماسی تلفنی و 3 کانال تلویزیونی برآید بیش از 130 کشور در مالکیت و عملیات اینتل ست سهیم اند.

تقریبا" تمام ماهواره های مخابراتی در مدار زمین ساکن قرار دارند بشقابهای ماهواره ای زمینی علایم تلفنی و تلویزیونی را به ماهواره می فرستند ماهواره نیز انها را پردازش و به یک ایستگاه زمینی دیگر مخابره می کند ماهواره ها می توانند علایم را هم به سراسر یک قاره و هم به یک نقطه معین ارسال کنند ماهواره های پخش مستقیم می توانند علایم تلویزیونی را هم ه یک گیرنده بشقابی و هم به تلویزیونهای متصل به گیرنده های بزرگتر مخابره کنند.

حوزه ماهواره:

حوزه ماهواره منطقه ای در زمین است که تحت پوشش پرتو ارسالی آنتن ماهواره مخابراتی قرار می گیرد شکل حوزه ماهواره باید تا حد امکان به شکل منطقه مورد نظر منطبق باشد و این مهم با طراحی دقیق آنتن یا ترکیب پرتوهای مختلف حاصل می شود این روش مخابره مورد استفاده آن دسته از ایستگاهای تلویزیونی قرار می گیرد که برنامه شان را برای منطقه خاصی از دارندگان آنتنهای بشقابی ماهواره ارسال می کنند.

شیوه پوشش حوزه ای مورد استفاده
ماهواره های تلویزیونی مستقر در مدار
مرکز زمین قرار می گیرد.

 

[☾♔TALAYEH_A♔☽]

ثبات و پایداری پرواز


هواپیمای برادران رایت پایداری طولی(Longitudinal Stability)نداشت و پایداری جانبی(Directional Stability)آن نیز خنثی بود در حالی که بال هواپیما زاویة هفتی(Anhedral)داشت. سیستم کنترل غلت(Roll control)هواپیما نیز تأثیر نامطلوب بر پایداری جانبی آن میگذاشت.

با در نظر گرفتن این واقعیات می توان نتیجه گرفت که دلیل موفقیت این دو برادر در سرعت و بار روی بال کم، مقاومت بالای سازه هواپیما و تمرینات بسیار آنها بود. بررسی گزارش های پروازی این دو برادر نشان میدهد که در اکثر مواقع آنها کنترل بیش از حد اعمال کرده و پرواز زمانی پایان میگرفت که در انتهای یک موج نوسانی(Oscillation)، اسکیدهای(Skids)هواپیما، تصادفاً با زمین تماس پیدا میکرد.

در اوایل عصر پرواز، قوانین مشخص و مدوّنی در مورد نحوة اعمال پایداری و ثبات در هواپیما و نیروی لازمه جهت حرکت دادن سطوح فرمان (کنترل) وجود نداشته و موفقیّت یک طرح جدید اعمال قدرت و نیروی زیاد و به موقع از جانب خلبان بستگی داشت.

همانگونه که پیشتر گفته شد، بی ثباتی سرعت هواپیماها، نرخ واگرایی(Divergence)از حرکت پایدار به قدری فزونی یافت که کنترل هواپیما از توان خلبان انسانی خارج شده و ایجاد پایداری و ثبات آیرودینامیکی ذاتی(Inherent Aerodinamic stability)برای هواپیما الزامی گشت.

در جنگ اول جهانی تعداد هواپیماهای انگلیسی از بین رفته ناشی از سوانح
بسیار بیشتر از هواپیماهای ساقط شده توسط دشمن بود.


تفاوت امریکائی در نحوة اعمال این فاکتور بود. اروپائیان تأکید داشتند که یک هواپیما باید دارای پایداری ذاتی باشد (بدون ایجاد محدودیت در قابلیت مانور) به گونه ای که هواپیما بدون اعمال کنترلِ خلبان به پرواز مستقیم ادامه دهد. تا سال 1909، هواپیماهای موفق دارای مشخصات مشترک زیر بودند:

الف) دارای پیکربندی یک باله، یا دو باله بوده و این بالها از انواع کوژبال(Cambered)بودند.

ب) از سکان افقی برای کنترل زاویة تاب استفاده میکردند. البته در انواع یک باله مکان افقی عقب تر از بال اصلی و در انواع دو باله این مکان جلوتر از بال اصلی قرار میگرفت.

ج) از سکان عمودی در عقب و به منظور ایجاد پایداری جانبی(directional Stability)استفاده میکردند.

د) از مکانیزم خمش بال(Wing warping)و یا شهپر(Aileron)به منظور ایجاد کنترل و پایداری عرضی(13) و غلتشی (هماهنگ با سکان عمودی) استفاده میکردند.

در بین سالهای 1912 تا 1908 پیکربندی هواپیماها به سمت همگنتر پیشرفت کرده و هواپیماها از حالت ناهمگن اولیه (مثل هواپیمای برادران رایت) خارج شدند. برای اولین بار در سال1947 دیوار صوتی توسط هواپیمای آزمایشیX –1 نیروی هوایی ایالات متحده امریکا شکسته شد و به دنبال آن تحقیقات روی سرعتهای صوت و مافوق صوت آغاز گشت. یکی از مسائل عمده که کارشناسان با آن مواجه شدند، کاهش پایداری جانبی و حتی از دست رفتن کامل آن در سرعتهای مافوق صوت بود.

اگرچه در سرعتهای میان صوت کارایی سکان عمودی(Fin Effectiveness)درصدی افزایش مییابد، ولی در سرعتهای 4/1 ماخ به بالا شدیداً این کارایی کاهش می یابد. هر دو هواپیمای تحقیقاتیX-2, X-1A در حداکثر سرعت خود، حتّی در صورت آرامترین دور زدن نیز کاملاً از کنترل خارج میشدند. این پدیده که به جفتشدگی اینرسیایی مشهور شد، تا مدتهای مدیدی تکامل جنگنده های مافوق صوت را تحت الشعاع قرار داده بود.

واماندگی(Stall)و فر چرخش(Spin)باعث بروز خسارات جانی و مالی فراوانی گردیده بود، جای تعجب است که تا سال 1918 مطالعات کمی روی این پدیده انجام شده بود. در زمان جنگ اوّل جهانی ساکنان اطراف پایگاه های هوائی مکرراً با صحنة خاموش شدن موتور، واماندگی، فر چرخش و سقوط هواپیما روبرو می شدند.


عقیدة عموم و حتی کارشناسان بر این بود که این سوانح براثرخاموش شدن موتور پس از برخاستن است و از مخاطرات طبیعی پرواز میباشد. امّا تجزیه و تحلیلهای علمی تر بعدی مشخص کرد که این سقوط ها به دلیل طبیعت شکنندة هواپیماهای آن دوره و مسائل روانی ـ آموزشی بوده است.

سرعت واماندگی(Stall-speed)هواپیماها تنها10 الی20 مایل در ساعت (16 الی 32 Km/h ) کمتر از سرعت اوجگیری(Cilimbing speed)بود و در صورت از کار افتادن موتور، خلبان می بایست با اقدام سریع از افت سرعت جلوگیری میکرد. امّا مشکل روانی در این بین، سعی خلبان در بازگشت به فرودگاه بود. در تئوری، اگر هواپیما به فرود در باند با باد پشت سر(Down Wind)وجود دارد، امّا، آمار سوانح آن دوره نشان میدهد که، صدها خلبان با وجود رسیدن به ارتفاع 300 پائی، هواپیمایشان در هنگام دور زدن دچار واماندگی شده و سقوط کرده است.

در آن دوره، اکثر خلبانان بر این عقیده بودند که در زمان دور زدن و در صورت بروز باد از پشت باید اقدام به سرش جانبی(Side slip)کرد. متأسفانه در سرش جانبی سرعت هواپیما بشدت کاهش می یابد ولی به دلیل نزدیکی با زمین، خلبان کاهش سرعت را حس نمیکند تا اینکه دچار واماندگی میشود.

تا پیش از سال 1916 و در نبود یک شیوة مدرن و مؤثر جهت اجتناب از واماندگی در هر ارتفاعی، واماندگی منجر به پدیدة فر چرخش میشد. نهایتاً خلبانان این پدیده را به عنوان یک حالت پس از واماندگی پذیرفته و روش خروج از آن با جلو دادن اهرم کنترل(Stick)رایج گشت.

 

[☾♔TALAYEH_A♔☽]

آیرودینامیک هواپیمای جنگنده

در مقایسه با دو باله ها، هواپیماهای یک باله احساس امنیت کمتری را در
خلبان ایجاد میکرد. مقامات بریتانیا نیز به دلیل درک غلط از چند مورد
سقوط یک باله ها، توجه بسیار کمی نسبت به این نوع پیکربندی داشتند.


برادران رایت برای هواپیمای خود از ترکیب دو باله استفاده کردند با این استدلال که به ازای اندازة ثابت هواپیما، دو برابر سطح بال را به دست میآوردند. ولی در عمل، تداخلات آیرودینامیک بین بالها مقدار «برا» را به کمتر از دو برابر میرساند. با این حال از سال 1912 طراحان به استفاده از ترکیب بندی دوباله تمایل زیادی داشتند، چون این ترکیب نسبت به پیکربندی یک باله دارای «برّا»ی بیشتر و پیکربندی جمع وجورتر و همچنین نسبت استحکام به وزن سازه آن بیشتر بود. در آن زمان به سطح مقطع بال (ایرفویل) اهمیت کمی داده می شد. در بریتانیا مقامات نسبت به پیکربندی یک باله (به دلیل عدم درک صحیح از علل سقوط چند فروند هواپیمای یک باله نظر خوبی نداشتند). برای اولین بار یک آلمان استفادة عملی از این ایده را ممکن قلمداد نمی کرد ولی تمام مدارک مربوط به این نظریه را محرمانه اعلام کرد.

« آلبرت بتز»(A.Betz)سوئیسی در سال 1929 طی تحقیقاتی نشان داد که زاویة پس گرد بال باعث به تأخیر افتادن اثر تراکم هوا(Compressibiliy)در سرعتهای میان صوت(transonic Speed)و مافوق صوت(Super Sonic Speed)می شود. از سال 1940 تعدادی از هواپیماهای آلمانی با بال پس گرد وارد صحنه شدند که مشهورترین این هواپیماها، جنگندة مسراشمیت 163 کامت«Messerscmitt Me-163Komet)بود. این جنگنده بدون دم دارای موتور موشکی بود که سرعتی نزدیک به سرعت صوت به آن میداد. البته زاویه پسگرد بال در این جنگنده نه به دلیل محسنات آیرودینامیک آن، بلکه به منظور به دست آوردن فاصله لازمه بین مرکز آیرودینامیکی هواپیما(Aerodynamic Centre)و مرکز ثقل(Centre of Gravity)آن مورد توجه قرار گرفته بود. از سوی دیگر زاویة پسگرد بال، طول بازوی گشتاور(Moment Arm)سطوح فرمان را در لبة فرار بال افزایش میداد. پس چنین به نظر می رسد که فواید آیرودینامیک زاویه پسگرد بال کاملاً تصادفی به دست آمده اند.

در دهة1950 خواص زاویة متغیر بال در امریکا مورد بررسی قرار گرفت. به این منظور از دو هواپیما استفاده شد. هواپیمای اول X-5 ساخت کارخانة بِل بود که منشاء آلمانی داشت و هواپیمای دوم به نامXF10F-1 ، طراحی و ساخت شرکت «گرومن»(Gramman Corp)بود. در انگلستان ، محقق معروف «بارنز والیس»(Barnes Walles)از شرکت ویکرز آرمسترانگ«Vickers-Armstrong)طرحهایی برای بال متغیر ارائه کرد و حتی تا مرحلة آزمایش در تونل باد و پرواز آزاد نیز رساند، اما در آن مرحله متوقف شد.

هواپیمای آزمایشی Bell X-5 که کپی از پروژههای آلمانی زمان جنگ بود.

 

[☾♔TALAYEH_A♔☽]

جنگنده ها


مقدمه

امروزه، صنعت هوا-فضا جزء صنایع کلیدی بوده و طبیعت دو منظوره ای را داراست. از یک سو توان کاربری بازرگانی آن و از سوی دیگر کاربری نظامی باعث گشته اند که این صنعت به انحصار دچار و منافع اقتصادی/دفاعی حاصل از آن تنها به چند کشور پیشرفته عموما غربی منحصر گردد. اگر چه این قدرتها در فرآیند انحصاری سازی صنعت هوا-فضا بسیار با قدرت و تدبیر عمل کرده اند ولی باید اذعان داشت کشورهای دیگر در ناکامی های خود مقصر بوده اند.
یکی از مسائل اساسی در عدم گسترش صنعت هوا-فضا در سایر نقاط جهان و از جمله در کشور ما، نبود بستر فرهنگی این صنعت میباشد. به عنوان یک قانون کلی دانش آموزان ما تا مقطع دانشگاه برخورد بسیار سطحی با فیزیک پرواز داشته و دسترسی به اطلاعات بسیار کمی در مورد روند تکامل صنعت هوا-فضا در طول تاریخ آن دارند. تداوم این مسئله در سطح دانشگاه نیز باعث کندی جذب اطلاعات توسط دانشجویان گشته و امکان بکارگیری عملی یافته های علمی را پایین میآورد.

طراحی جنگنده

سازه جنگنده

ثبات و پایداری پرواز جنگنده

آیرودینامیک جنگنده

اویونیک جنگنده

پنهانکاری

پیشرانه هواپیما

سیستم ها

 

[☾♔TALAYEH_A♔☽]

طراحی هواپیمای جنگنده

مقدمه
هواپیماهای جنگنده از بدو تولدشان در جنگ جهانی اوّل تاکنون از نظر شکل ظاهری تنوع زیادی یافته‌اند. در جریان این تغییرات نقاط عطف بسیاری وجود داشت. برای مثال می‌توان از اختراع رادارهای قابل حمل توسط جنگنده‌ها نام برد. از سوی دیگر ، نوع تهدیدها نیز تغییر یافته است. برای مدتهای مدید هواپیماهای بمب افکن سریع در ارتفاع بالا تهدید اصلی به شمار می‌آمدند، امّا بعدها این تهدیدها به هواپیماهای ضربتی (Attack Aircraft) نفوذ کننده در ارتفاع بسیار پایین تغییر یافت. در اوایل جنگ جهانی اول ، از هواپیما بیشتر برای مقاصد اکتشافی استفاده می‌شد، به همین دلیل به آنها پیشاهنگ (Scouts) می‌گفتند.

هدف از طراحی هواپیمای جنگنده
اکتشاف و تجسس هوایی برای فرماندهان آن زمان نه تنها یک قابلیّت غیر ضروری نبود، بلکه یک نیاز حیاتی به شمار می‌آمد. به همین دلیل یک سیستم کاملا منسجم ایجاد شد که کارش تعیین هدف ، استفاده از هواپیما برای عسکبرداری هوایی ، ظهور و تفسیر عکسها و فرستادن آنها به فرماندهی بود. در اوایل جنگ اوّل جهانی ، درگیری هوایی بسیار کم اتفاق می‌افتاد.

در زمان وقوع درگیری نیز نتیجه آن به تاکتیکهای اعمال شده در آغاز درگیری بستگی داشت. چندی بعد که کارایی (Performance) هواپیماها افزایش یافت، خلبانان از تواناییهای هواپیمای خود به نحو احسن استفاده کردند. به این ترتیب که روی هواپیمای دو نفره اکتشافی مسلسل سوار کرده و خلبانان هواپیماهای یک نفره پیشاهنگ را به تفنگ مجهز کردند. همچنین تاکتیکهای درگیریهای هوایی نیز بصورت طبیعی فرا گرفته شد. اولین هواپیمایی که برای جنگ هوایی طراحی شده بود، هواپیمای یک باله فوکر E - III بود.

بدون شک اولین هواپیمای جنگنده طراحی شده در جهان فوکر E - III است که در سال 1915 با استفاده از تیربار شلیک کننده از میان دیسک ملخ و قابلیت مانور بالا زندگی را برای خلبانان متفقین بسیار مشکل کرده بود. عکس فوق آس نبردهای هوایی آلمان ستوان ایمل مان را با هواپیمای معروف او نشان می‌دهد. این هواپیما به مسلسلی مجهز بود که از میان دایر ملخ شلیک میکرد با اختراع موتور جت و استفاده از آن در جنگنده‌ها ، ارتفاع یک نقش اساسی در زمان گشتزنی (Cruise) و در نتیجه بُرد عملیاتی (Range capability) پیدا کرد. سقف پرواز (CruiseAltitude) به یکبار جهش10000تا15000 پایی نمود و به همین نسبت سرعت نیز به مقدار Km/h 187 (100 نات) افزایش یافت. افزایش سرعت و ارتفاع بیش از این مقدار، نیازمند کارایی بالاتر موتورهای جت بود.

وظیفه طراح ، لزوما ابداع یک طرح کاملا جدید نیست، بلکه ابتدا ، او باید مشخص کند که جنگنده کنونی تا چه حد و در چه زمینهای کفایت لازم را ندارد و ثانیا ایده‌های جدید و تکنولوژیهای در دسترس تا چه اندازه‌ای به بهبودی وضع کمک می‌کنند. با کاهش بودجه‌های دفاعی در سطح جهان و عدم اطمینان نسبت به تهدیدهای آینده ، یک طرح جدید باید توان تطبیق با تسلیحات جدید و امکانات آینده را داشته باشد.

انواع هواپیمای نظامی (Military Aircraft)

1. هواپیمای بمب افکن
2. هواپیمای رهگیر
3. هواپیمای جنگنده
4. هواپیمای شکاری
5. هواپیمای حمل و نقل نظامی
6. هواپیمای شناسایی و جاسوسی
7. هواپیمای مخفی از دید رادار (استیلت)
8. هواپیمای سوخت رسان
9. هواپیمای پشتیبانی نزدیک
10. هواپیمای گشت
11. هواپیمای آموزشی نظامی
12. هواپیمای ضد زیر دریایی
13. هواپیمای هشدار سریع
14. هواپیمای فرماندهی هوایی
15. هواپیمای مخابراتی
16. هواپیمای سیبل (هدف)
17. هواپیمای ضد شورش
18. هواپیمای دیده بانی
19. هواپیمای مراقبت دریایی
20. هواپیمای آزمایشی
21. هواپیمای ضد کشتی
22. هواپیمای ضد تانک
23. هواپیمای دفاع هوایی
    
    در هر مرحله از طراحی یک هواپیما ، تأکید و تمرکز اساسی بر نقش عملیاتی جنگنده می‌باشد. درک این مطلب بسیار مهم است که طراحی یک هواپیما به نسبت عمر و هزینه کلی آن ، با صرف مدت زمان کمتر حداکثر تأثیر را بر هزینه چرخه حیات جنگنده (Life Cycle cost) دارد. طراحی هواپیما کار ساده ای نیست. یک طراحی موفق ، مستلزم کار تیمی بین مهندسان، دانشمندان و ریاضیدانان است که پشتوانه وسیعی از تجربیات در زمینه‌های پیشرانه‌ها ، سازه ، کنترل پرواز ، مواد ، الکترونیک ، کارایی پرواز و عملیات ، عوامل انسانی ، وزن و توازن ، تولید و هزینه‌ها را داشته باشند.

کارایی بالای جنگنده‌های مدرن ، به دنبال خود مسائل عدیده دیگری را برای طراحان بوجود آورد. مثل خروج ایمن از هواپیما در سرعت بالا و ارتفاع پائین. این عکس یک آزمایش از صندلی پران ساخت شرکت مارتین بیکر را نشان می‌دهد.

 

[☾♔TALAYEH_A♔☽]

سازه هواپیمای جنگنده

مشخصة اصلی انتخاب یک ماده در سازه هواپیما، نسبت بار قابل حمل به ابعاد آن میباشد. هواپیماهای اولیه نسبت به اندازة خود سرعت پائینی داشتند و بار روی سازه آنها نیز به نسبتا کم بود. متوسط بار روی بال(W/S) این هواپیماها در حدود Kg / m2 25 الی Kg / m220 بود. در این صورت منطق حکم میکرد که در سازة مربوطه، بار فشاری(Compression Load)را روی چند قطعه میلهای شکل وارد کرده و از سوی دیگر بار کششی(Tension)را در سیمها و پارچه روکش پخش نمایند.
این نوع سازه سبکترین و ارزانترین بود و انواع دیگر سنگینتر و گرانتر بودند. مقایسة ابعاد واندازه های جنگنده های اولیه با جنگنده های مدرن امروزی نشان میدهد که تفاوت چندانی بین این دو نسل متفاوت وجود ندارد، ولی وزن جنگنده های اولیه بسیار کمتر بود (وزن سازه هواپیمای تمام فلزی، ده برابر جنگنده چوبی ـ پارچهای قدیمی میباشد). با توجه به قدرت موتورهای آن زمان، سازه روکش پارچهای روی اسکلت چوبی که توسط سیم محکم شده بود، تنها سازه ای بود که می شد انتظار پرواز از آن داشت. جنگنده های دو باله آن زمان از موادی مثل: چوب، سیم فولادی و پارچه جهت روکش کاری ساخته میشدند که این مواد سبک، ارزان و سهل العمل بودند.

روش معمول و تجربی اندازه گیری بار قابل تحمل توسط سازه، به این صورت بوده که شن و یا سرب روی سازه بال هواپیمایی که روی سکو وارونه شده بود، اعمال میشد. با شکست بال مشخص میشد که سازه تحمل چه مقدار بار را دارد. با افزایش سرعت در هواپیماهای جدیدتر، بار روی سازه نیز افزایش یافته و سازه مستحکمتری میبایست مدّنظر قرار میگرفت. طراحان سعی میکردند که اعضای باربر سازه را در نزدیکی سطوح آیرودینامیکی و مناطقی که تنش به نسبت بالا بود، قرار دهند. سطح فوقانی بال یک هواپیما، معمولاً در معرض بار فشاری و سطح تحتانی در معرض بال کششی است و در میان این محدوده یک محور خنثی(Neutral Axis) (تار خنثی) وجود دارد که بهترین محل جهت ایجاد دایره های سبک کننده(Lightening holes)میباشد. تغییر روش ساخت به صورت هواپیمای تمام فلزی برای اولین بار در آلمان و از سال1914 آغاز گشت. اسحاق نیوتن بر میلیمتر مربع، بر طراحان پوشیده نبود ولی روشهای استفادة عملی از آن در دسترس نبود.
با تغییر مادة اصلی به کاررفته در سازه هواپیما از چوب به فلز، روشهای ساخت و مونتاژ نیز باید تغییر میکرد. روش بسیار موفق تولید که از دهة1930رواج یافت بر مبنای ساخت قطعات مختلف(Split construction) (بال، بدنه، موتور و…) توسط شرکت سازنده و یا پیمانکاران دیگر ومونتاژ آنها در یک خط تولید اصلی بود که بسیار کارآمدانه بود. تغییر عمده دیگری که در این مدت صورت گرفت، جایگزینی پرچ خزانهای(Flush rivet)به جای پرچ سرگرد(Dimple rivet)بود. در50 سال گذشته، اندازه و وزن جنگنده ها افزایش بسیاری یافته است. با بزرگتر شدن جنگنده ها تصور می شد که موقعیتی برای بهبود کیفی طراحی سازه به وجود آید. در همین راستا، انتظار میرفت که با پیشرفت فن آوریهای دخیل در طراحی و ساخت، نسبت وزن سازه به حداکثر وزن در هنگام برخاستن نیز کاهش یابد، امـّا این انتظار برآورده نشد در جنگنده های جنگ جهانی دوم، نسبت وزن سازه به حداکثروزن در هنگام برخاستن (Maximum Take-off weight) ،1به3 بوده و جالب توجه است که امروز این نسبت به دلیل ، افزایش فاکتور بار محاسباتی در مرحلة طراحی هنوز تغییری نکرده است. با وجود کاهش وزن سازه بال، وزن قسمتهای دیگر اویونیک ، سیستم ها و…) افزایش چشمگیری یافته اند، به علاوه، سازه ها به گونه ای طراحی میشوند که عمر خدمتی جنگنده به نسبت جنگنده های قدیمی بسیار بیشتر است.

در طول حیات یک هواپیما، تمام قسمتهای سازه آن تحت بارهای متناوب متغیر میباشند. که در این حالت، پدیدهای به نام خستگی سازه پیش میآید. خستگی سازه، در اصل مرگ تدریجی یک قطعه در طول میلیونها دفعه اعمال بار متناوب روی آن میباشد. امّا این خستگی دو تفاوت عمده با خستگی در انسان دارد. اولاً، با استراحت کردن برطرف نمیشود و ثانیاً عارضة خارجی نداشته تا وقتی که ترکها در سازه هویدا شوند که البته آن وقت دیگر خیلی دیر است. لازم به ذکر است که کارشناسان سالها بود به این مسئله واقف بودند که اگر بار روی یک قطعه به صورت متناوب اعمال شود، بار گسیختگی آن قطعه بسیار پائینتر از حالت اعمال بار در شرایط استاتیک میباشد. قبل از سال1940، به دلیل عمر کم جنگنده ها و در کل هواپیماها، توجه کمی به مسئله خستگی سازه در فاز طراحی میشد.

25% وزن سازه جنگنده هاریرAV8-B از مواد مرکبCFCکه50% سطح بادخور را شامل میشود،
تشکیل شده است. به این ترتیب225کیلوگرم از وزن سازه کم شده
است. موادمرکب اکثراً در قسمت جلو بدنه و کل
بالیکپارچه و سکانهای
عمودی و افقی به کاررفته است.



برداشت عمومی این بود که با طراحی سازه جهت بار استاتیکی بیشتر، مسئلة خستگی سازه منتفی میشود. مهمترین اثر استفاده از یک مادة جدید در یک هواپیما، کاهش وزن میباشد. آسانترین روش جهت کاهش جرم سازه، کاهش چگالی آن میباشد. فولاد ضریب انعطاف کم و استحکام کششی بالایی دارد، امّا چگالی آن نیز بالا است (سه برابر آلیاژهای آلومینیوم). در سازه هواپیما عموماً از فولاد آبدیده استفاده میشود. در جنگنده ضربتیF-111 ، جعبه مشترک محورهای تغییر زاویة بال(Carry-through wing box)از این آلیاژ ساخته شده است. امّا به دلیل وزن زیاد فولاد، روند کنونی در جهت استفاده از فلز کربن (CFC) میباشد.CFC تشکیل شده است از الیاف کربن بسیار مستحکم که در بستری از مواد چسبندهانگلستان تولید شد. نه تنها نسبت استحکام به وزن این ماده بالاست، بلکه ضریب انعطاف آن نیز پائین است. به علاوه، استفاده از مواد ترکیبی، امکان طراحی سازه و مواد مصرفی سازه را در یک زمان برای گروه طراحان فراهم میآورد.

از طرفی با استفاده از ویژگی جهتدار بودن(Directional properties)استحکام و سختی سازه ساخته شده از این مواد ساخته شده، میتوان آن را به گونه ای طراحی کرد که تحت فشار دینامیکی، انعطاف و قوس مناسب رژیم سرعتی و مانور را تولید کند. از زمان اولین تولید مواد CFC حدوداً 10 سال طول کشید تا این مواد به طور جدی در سازه هواپیما به کار رفت. اولین کاربرد گستردة CFC در برنامة توسعه جنگنده عمود پرواز هاریر مدل AV8-B و توسط شرکت مک دانل داگلاس و بریتیش ایر واسپیس بود.

 

[☾♔TALAYEH_A♔☽]

پنهانکاری هواپیمای جنگنده


کارشناسان عقیده دارند که کنترل علائم وجودی و کاهش آن باعث افزایش تلفات دشمن نسبت به تلفات به خودی(Exchange Ratio)شده و انهدام اهداف اولیه را بدون تلفات سنگین نیروهای خودی امکان پذیر می سازد. در اوایل دهة1970 و درپی بررسی نتایج نبردهای هوایی در ویتنام آشکار شد که با وجود سیستمهای پدافند هوایی مدرن که با رادار هماهنگ و کنترل میشدند، انجام عملیات ضربتی اگر غیرممکن نباشد، بسیار مشکل خواهد بود. مسألة اساسی این بود که رادارهای کنترل آتش بود. این تسلیحات در دهة 1960 بسیار تکامل یافته و توان انهدام آنها بالا رفته بود. مکمل این یافته ها، نتایج جنگ رمضان (1973) بود که در آن سیستم پدافند هوایی امریکا که از زمان جنگ ویتنام و به منظور دفاع از خود، روی جنگنده ها نصب شده بودند، به وضوح کارایی پایینی در مقابله با این تهدیدهای جدید ارائه کردند. لذا، کارشناسان به این نتیجه رسیدند که برای بقا جنگنده های ضربتی سرنشیندار باید در مراحل اولیه فاز طراحی، کاهش سطح مقطع راداری(Radar-Cross-Section)و یا به اختصار(RCS) لحاظ شود. این کلاس فکری منشاء پروژه «هیوبلو»(Have Blue)گشت که نهایتاً به هواپیمای ضربتی بسیار موفقF-117 (Lockheed)(شاهین شب) منجر شد.

عکس فوق یک جنگندهF/A-18 را نشان میدهد که با
به کارگیری شراره(منور حرارتی) سعی
در گمراه نمودن سیستم رهگیری حریف دارد. استفاده از
سیستمهای طعمه فریب دهنده باعث اشباع سیستم پدافندی
حریف گشته و ضریب موفقیت را بالا میبرد اما برای این که
سیستمهای طعمه فریب دهنده بتواند سیستمهای
رهگیری جدید را که به فیـلتـ*ـر مجهز می باشند گمراه کنند
باید مشخصات هواپیما را به نمایش بگذارند ( سرعت
حرارت متصاعد شده و …



در این راستا، یک واقعیت را نباید نادیده گرفت. و آن اینکه اگرچه مخفی ماندن از دید دشمن به مهاجم فرصت اجرای بهترین روش حمله را میدهد، ولی زمانی که درگیری آغاز شد، مخفی ماندن بسیار مشکل خواهد بود. برای مثال، در آغاز درگیری وقتی که مهاجم یک موشک شلیک میکند، دشمن خواه نا خواه متوجه حمله میشود، مگر آنکه خود موشک نیز قابلیت مخفی ماندن را دارا باشد. حال اگر مهاجم با انجام مانورهایی سعی بر اجرای حمله دیگر کرده و یا کلاً فرار کند، احتمال یافتن او از طریق سیستم دفاعی حریف بسیار بالا خواهد رفت.

امروزه به دلیل تأکید زیاد بر مشخصة پنهانکاری و در جهت کاهش سطح مقطع راداری (RCS)جنگنده ها، دم ها را با زاویة کمتر و یا بیشتر از 90 درجه نسبت به افق نصب میکنند. هواپیمایSR-71 اولین هواپیما با این نوع پیکربندی بود. این روش جدید در پیکربندی دم را در هواپیماهای مدرنی مثل F-117A (شاهین شب) و F-22 (پرندة شکاری) میتوان دید.
امروزه، به دلیل تأکید بر مشخصه پنهانکاری در جنگنده ها از یک سو و توان فوق العادة سیستمهای کنترل پرواز دیجیتالی از سوی دیگر، نیاز به این گونه باله ها کاهش چشمگیری یافته و به احتمال زیاد در جنگنده های آینده از آنها استفاده نخواهد شد. کیفیت پرواز یک جنگنده باید به گونه ای باشد که خلبان بتواند در پوش پروازی از حداکثر قابلیت مانور هواپیما با ضریب ایمنی بالا استفاده کند. مشخصاً کیفیت پروازی بالا لازمة دستیابی به حداکثر کارایی است تا در پوش پروازی حداکثر توان مانور بدون ترس از ورود به مناطق ممنوعه(خروج از پرواز تحت کنترل) به دست آید. برای کاهش احتمال دیده شدن یک جنگنده میتوان با کاهش و یا از بین بردن پرچمهای روی آن می توان احتمال دیده شدن را کمتر کرد.

سطح مقطع راداری(Radar-crass-section)نسبت مستقیم با آشکار سازی (یافته شدن) و احتمال دیده شدن دارد. کاهش سطح مقطع راداری از این راه ها امکانپذیر است: عدم استفاده از سطوحی که زاویة قائمه میسازند، مخفی کردن صفحة کمپرسور موتور، استفاده از مواد جاذب امواج راداریmaterial,RAM)(Radar Absorbing ، حمل مهمات در داخل بدنه، کنترل تشعشعات از داخل کابین و حفره های بدنه، به حداقل رساندن تشعشعات ساطع شده از حساسه های هواپیما، استفاده از سیستمهای جنگ الکترونیکی و مخفیکاری.

تصویر حرارتی یک جنگنده F-14 بدون استفاده
از پس سوز. این تصویر حرارتی در طول موج 12-8 میکرون
تهیه شده که حتی تغییرات درجه حرارت را در نقاط
مختلف بدنه نشان میدهد.
منطقه خنک قبل از کمپرسور در دهانة ورودی و
مناطق پر حرارت در اطراف کابین و استرک (Strake)
سمت راست قابل توجه است.


تشعشعات مادون قرمز با استفاده از پس سوز بسیار افزایش مییابد. طول سیستمهای پس سوز امروزی بسیار کوتاهتر از نسل قبل بوده و به همین دلیل احتمال ردگیری در زاویة بزرگتری در پشت هواپیما انجام میشود.


جهت کاهش احتمال ردیابی اشعة مادون قرمز باید از تکنیک خنک کردن اگزوز و یا استفاده از منورهای حرارتی گمراه کننده و یا حتی پوشاندن اگزوز استفاده کرد.

 

[☾♔TALAYEH_A♔☽]

پیشرانه هواپیما


براساس محاسبات اوّلیه برادران رایت موتوری با قدرت هشت اسب بخار برای پرواز کفایت میکرد. به همین دلیل این دو برادر موتوری طراحی کرده و ساختند که قطعات کمی داشت، ساده و از همه مهمتر سبک بود. موتور چهار سیلندر خطی (Four cylinder in line)آنان که با آب ،خنک میشد در سال 1903 آماده شد. آزمایشها نشان داد این موتور میتوانستند 12 اسب بخار نیرو تولید کند. نسبت وزن به توان موتور(Power Loading)15 پوند بر اسب بخار بود (یا 9 Kg /Kw)و این کل توانی بود که آنان برای پرواز در اختیار داشتند. برادران رایت به اهمیت موضوع رابـ ـطه سرعت هواپیما و سرعت چرخش ملخ (سرعت در سر ملخ) کاملاً واقف بودند؛ به همین دلیل آنها به وسیلة مکانیزم کاهش سرعت، سرعت ملخ را به یکسوم سرعت چرخش موتور رساندند. بدینگونه کارایی ملخ به70% رسید.
از سال1903 تا شروع

Please, ورود or عضویت to view URLs content!

ثابت بود، مجموعه سیلندرها وموتور می چرخیدند. تا سال1914 بیشترین طراحیها و ساخت موتورهای مخصوص هوانوردی توسط فرانسویها انجام شده بود. (22 موتور از 80 مدل جدید در جهان). موتورهای خطی6سیلندر ساخت شرکت مرسدس(آب خنک) نیز در

Please, ورود or عضویت to view URLs content!

بسیار مورد استفاده قرار میگرفت. ملخ این موتورها چوبی بوده و از لایه های مختلف

Please, ورود or عضویت to view URLs content!

و چسب(Laminated Construction)ساخته میشد. این ملخهای لایهای ابتدا در آلمان استفاده شد ولی به تدریج در تمام جهان مورد استفاده قرار گرفت. در آن دوره طراحان از یکسو بر افزایش نسبت توان به وزن(Power to Weight ratio)موتورها و از سوی دیگر بر کاهش احتمال خرابی موتورها اهتمام می ورزیدند .

تمام جنگندهها محدودیت حجم سوخت داشته و جنگندههای انگلیسی، مخصوصاً لاتینیگ این محدودیت را در ابعاد بسیار
وسیعتری نشان میداد. مدل F-6 ، 5728 لیتر سوخت را در مخازن داخلی
خود و 4872 لیتر در یک مخزن چسبیده به بدنه حمل کرده و میتوانست
دو باک خارجی را در پایلونهای روی بال که حجمی برابر با 4320
لیتر داشتند حمل کند. با این وجود خلبان در استفاده از پس سوز
نباید دست و دلبازی میکرد.




برای مدتهای مدیدی، طراحی بال و بدنه هواپیما جدا از سیستم پیشرانه (ورودی هوا و اگزوز) انجام میشد ولی به تدریج طراحان دریافتند که ترکیب و تلفیق پیشرانه و بال و بدنه باید در مرحلة طراحی اولیه مدّنظر قرار گیرد. در اوایل کار، از نظر طراحان هواپیما، ورودی هوای موتور، تنها زائده روی بال و بدنه قلمداد میشد که می بایست در حداقل اندازه طراحی شود. ورودیهای هوا که در لبة حمله و ریشه بال هواپیماهایی مثل کامت و MB-339 قرار داشتند، به گونه ای طراحی میشدند که لایه های مرزی بدنه به درون آنها مکیده نشود. امّا طراحان، اطلاعات دقیقی در مورد محدودیتهای طبیعی این گونه ورودیها نداشتند. این محدودیتها عبارت بود از: توزیع نامناسب سرعت(Poor velocity distribution)و اُفت کلی فشار در ورودیها(Duct loss)و یا حتی اثر سیکل ارتعاشی بدنه destribution from bifurcates inlets)(Cycliceffect of the asymmetricکه در تغییر فشار ورودی هوا جنگنده هانتر بسیار مسأله ساز بود. مسائل دیگری مثل اشباع دهانة ورودی(Throttling of intakes)و خفگی موتور، پرواز در زاویة بالا (flight at highA.O.A)، حساسیت جریان هوا به شعاع لبه دهانه ورودی هوا(Adequate LE Radii)، سکتة موتور بر اثر بلعیدن گازهای حاصل از شلیک گلوله و یا موشک، احتمال پوشانیده شدن دهانه های ورودی دوگانه توسط بدنه در حالات مانور ، همگی در مراحل عملیاتی و به تجربه شناخته شدند.