نيروي برآر در هواپيما

نيروي برآر در هواپيما

در هواپيما اختلاف فشار هوائي كه از روي بال و زير بال مي*گذرد ايجاد نيروي برآر مي*كند و با خنثي شدن نيروي وزن، هواپيما به پرواز درمي*آيد.

بر هواپيمائي كه در حال پرواز يك*نواخت و مستقيم است چهار نيرو وارد مي*شود:

نيروي پيش*رانش كه هواپيما را به جلو مي*برد.

نيروي برآر ناشي است از شكل بال هواپيما و سرعت هواپيما و همچنين زاويه قرار گيري بال هواپيما نسبت به جريان هوا و هواپيما را به بالا مي*برد.

نيروي پسار يا نيروي مقاوم هوا كه جهت آن رو به عقب هواپيما است و همواره در مقابل نيروي پيش رانش قرار دارد و مقدار آن بستگي به شكل بال هواپيما و سرعت هواپيما و همچنين زاويه قرار گيري بال هواپيما نسبت به جريان هوا دارد.

نيروي وزن كه هواپيما را به پائين مي*كشاند.

نيروي پيش*رانش در خلاف جهت نيروي پسار است و نيروي وزن هواپيما در خلاف جهت نيروي برا قرار دارد. اگر نيروي پيش*رانش بزرگ*تر از نيروي پسار يا مقاومت هوا نباشد هواپيما دچار واماندگي خواهد شد و همچنين براي پرواز بايد نيروي برآر از نيروي وزن بيشتر باشد تا هواپيما بتواند از زمين بلند شده و پرواز كند. وزن هواپيما ثابت است (بدون در نظر گرفتن وزن سوخت) ولي در شرايط مختلف پرواز نيروهاي ديگر (نيروي برار و نيروي پسار و نيروي پيش*رانش) ممكن است تغيير نمايند. مثلاً در هنگام اوج گيري كه زاويه هواپيما نسبت به افق بيشتر است نيروي پسار هم بيشتر خواهد بود. اگر توان موتور يا نيروي پيش*رانش نتواند نيروي پسار ايجاد شده در اثر افزايش زاويه پرواز هواپيما را جبران كند، هواپيما دچار واماندگي خواهد شد. همچنين نيروي برار هم با افزايش سرعت هواپيما افزايش خواهد يافت و با ارتفاع گرفتن هواپيما در اثر رقيق شدن هوا (در صورت ثابت بودن سرعت هواپيما) كاهش مي يابد.

برآر يا نيروي برآر، نيرويي است كه در اثر حركت ماهيواره در شاره (سيال) ايجاد مي*شود. پرواز هواپيما در اثر نيروي برآري است كه حاصل از شكل مقطع آيروديناميكي بال* آن است، كه اصطلاحاً مقطع ماهيواره دارند، نيروي برآر بال هواپيما به عواملي مانند سرعت هواپيما، مساحت بال، چگالي هوا، و شكل ماهيوارهٔ بال بستگي دارد و مطابق با فرمول زير محاسبه مي*شود.

كه در اين فرمول:

ρ( V^2) S C(L) = 2L

L نيروي برآر هواپيما،
ρ چگالي هوا،
V سرعت پرواز هواپيما،
S مساحت بال، و
(C(L ضريب برآر است.
برآر را در فارسي «برآ» هم مي*گويند. واژه «برآر» پيشنهاد فرهنگستان است

پسار برآيند تمام نيروهائي است كه هنگام حركت جسم صلب در شاره در جهت مخالف حركت آن عمل مي*كنند. اين نيرو را معمولاً مقاومت هوا نيز مي*گويند، هرچند اين اصطلاح دقيق نيست. پسار القايي درگ القايي نوعي از نيرو ميباشد كه در اثر نيروي برا بوجود مي آيد.هنگامي كه بال با زاويه حمله صفر پرواز ميكند نيروي پسا ر القايي نداريم و پسار موجود تماما يك نيروي اضافي و صرفاً مقاوم است.هنگامي كه زاويه حمله افزايش مييابد بال يك نيرو ايجاد ميكند,مولفه هايي از اين نيرو كه با باد نسبي موازي است پسار القايي ناميده ميشود. همان طور كه ميدانيد وقتي كه بال نيروي ليفت ايجاد ميكند جريان باد را بصورت يك مسير منهني منحرف ميكند.نيروهاي منتجه هنگامي كه با هم جمع شوند نيروي عكس العمل كل را تشكيل ميدهند.اگر نيروي عكس العمل كل درست عمود بر جريان نسبي باد باشد آن وقت نيروي ليفت بدون پسار القايي خواهد بود.اما عملا هيچگاه ميگويد كه بال با بوجود آوردن down wash نيروي ليفت ايجاد ميكند.به عبارت ديگر با عبور هوا از روي بال جريان هوا به سمت پايين منحرف ميشود.نيروي ليفت نيروي عكس العمل در برابر اين حركت به سمت پايين ميباشد.پس down wash منشا اصلي وجود درگ القايي است. عوامل موثر بر روي پسار القايي 1)نماي افقي بال نماي افقي بال مهم*ترين فاكتور طراحي براي تعيين مقدار پسار القا شده است.معمولاً پيش بيني ميشود كه يك بال با پهناي بلندتر جريان باد را بيشتر به سمت پايين منحرف ميكند تا يك بال با پهناي كوتاهتر.اين خود up wash بزرگ*تري را در جلوي بال ايجاد ميكند اما اگر طول بال را بلندتر انتخاب كنيم آنگاه كمترين نيروي درگ القايي را خواهيم داشت. 2)زاويه حمله با افزايش زاويه حمله نيروي ليفت بيشتري خواهيم داشت و در نتيجه در انتهاي بال down wash بيشتري خواهيم داشت.با افزايش يافتن down wash ميدان فشاري كه دور بال در حال چرخش است و گرداب هاي نوك را نيز در بر ميگيرد قدرت بيشتري پيدا ميكند كه باعث افزايش up wash و در مهايت درگ القايي ميگردد. 3)زاويه sweep هواپيماي داراي بالهاي جارويي(همگرا)در موقعيت استال جريان هواي بيشتري را به سمت بالها همگرا ميكند.اين عمل به بزرگ*تر شدن up wash در جلوي بال جارويي نسبت به بالهاي مستقيم مي انجامد و در نتيجه آن زاويه درگ القايي و همچنين زاويه حمله بزرگ*تر در هنگام استال خواهيم داشت. با محاسبات رياضي نه چندان پيچيده ميتوان فرمولي را براي محاسبه درگ القايي ارايه كرد: D(i)=[2]W2/#peV2b2 با عرض پوزش قرارداد هاي زير را درباره فرمول بالا بپذيريدچون كه علايم جديدي در رياضيات اختراع كردم چون كامپيوترم برنامه فرمول نويسي نداشت: i داخل پرانتز به عنوان زيروند است براي D و در مجموع D با زيروند i معرف درگ القايي است. 2 داخل كروشه ضريب است وبجز آن هر عددي كه ميبينيد معرف توان است. W وزن هواپيماست برحسب نيوتون. / يعني تقسيم.

همان عدد پي است كه هيچ شباهتي با نماد يوناني آن ندارد.

p همان رو يا چگالي هوا است بر حسب Kg/m2. V سرعت هواپيماست برحسب Km/h. b طول بال برحسب m و e عدد كارايي اسوالد است كه براي بالهاي بيضوي 1 وبراي ساير بالها بين0.7 تا 0.9 است برحسبN2h2m/Km2Kg(كه باز هم اعداد توان هستند)عنوان پيوند. واژه «پسار» از پيشنهادات فرهنگستان است و در بيشتر متن*هاي هوانوردي فارسي به آن «پسا» مي*گفتند.هواپيما با بال ثابت بيشتر هواپيماهاي امروزي به*ويژه هواپيماهاي مسافري در اين دسته جاي دارند.

منظور از بال ثابت آن است كه بال هواپيما (بر خلاف هليكوپتر) فقط در اثر پيش*رانش نيروي برآر ايچاد مي*كند. اگرچه بال در بعضي هواپيماها براي جاگيري كمتر يا ملاحظات هواپويشي ممكن است باز و بسته شود ولي اين*گونه هواپيما را نيز داراي بال ثابت مي*شمارند چون باز وبسته شدن بال ايجاد نيروي برآر نمي*كند.هواپيما با بال ثابت

بيشتر هواپيماهاي امروزي به*ويژه هواپيماهاي مسافري در اين دسته جاي دارند.

منظور از بال ثابت آن است كه بال هواپيما (بر خلاف هليكوپتر) فقط در اثر پيش*رانش نيروي برآر ايچاد مي*كند. اگرچه بال در بعضي هواپيماها براي جاگيري كمتر يا ملاحظات هواپويشي ممكن است باز و بسته شود ولي اين*گونه هواپيما را نيز داراي بال ثابت مي*شمارند چون باز وبسته شدن بال ايجاد نيروي برآر نمي*كند.

شهپرهاي هواپيماها در چند نوع هستند از جمله شهپرهاي برآفزا كه به افزايش نيروي برآ (نيروي بالابرنده) در پرواز كمك مي*كنند و شهپرهاي برآكُش كه از نيوري برآ جلوگيري مي*كنند.