Page 1 of 43
#
بسم الله الرحمن الرحيم
Page 2 of 43
#
ديناميك پرواز Flight dynamic
Page 3 of 43
#
فهرست مطالب
تاریخچه
ساختمان هواپیما
سطوح کنترل
محورهاي دوران هواپیما
Page 4 of 43
#
تاريخچه
مخترع هواپيما به معني امروزي را برادران رايت مي‌دانند ولي با توجه به کوشش‌هاي هم‌زمان ديگران، برخي اين نکته را قبول ندارند.
لئوناردو داوينچي نابغه ايتاليايي طرح‌هاي زيادي براي وسايل پرنده (مثلاً هليکوپتر) از خود به‌جا گذاشته‌است.
اوتو ليلينتال آلماني را اولين کسي مي‌دانند که توانست با بستن بال به خود پروازي کوتاه را انجام دهد ولي چهل سال قبل از او سر جرج کي‌لي انگليسي همين کار را با يک هواپيماي بي‌موتور ساخت خودش کرده بود.
Page 5 of 43
#
تاريخچه
اولين پرواز کنترل شده به نام برادران رايت ثبت است. آنها اين کار را در 17 دسامبر 1903 به طور آزمايشي انجام دادند و در سال 1905 هواپيماي آنان (پرندهٔ رايت 3) کاملا تحت کنترل بود و مي‌توانست به طور پايدار پرواز کند.
برادران رايت بر اساس اطلاعات و مطالعاتی كه در مورد پرواز داشتند به ساخت بالها و طراحي هواپيما پرداختند. سپس يك تونل باد كوچك ساخته و اجزاي آيروديناميكي هواپيماي خود را كه از طراحي كاملا نوين و پيشرفته برخوردار بود، آزمايش كردند. و اولين پرواز قابل كنترل هواپيما را انجام دادند.
Page 6 of 43
#
هواپیما Airplane
تعریف: هواپیما عبارت است از یک وسیله پرنده سنگین تر از هوا که به انواع و اشکال و اندازه های مختلف طراحی و ساخته می شود و در موارد گوناگونی از قبیل حمل ونقل، باربری، تجسس، نیروهای نظامی، آموزشی، سمپاشی مورد استفاده قرار می گیرد.
هواپیما شامل انواع نیروهای مکانیکی، نیوماتیکی،هیدرولیکی،الکتریکی، الکترونیکی وآئرودینامیکی بوده و از کلیه مواد موجود، الومینیوم، فولاد،تیتانیم و مواد کامپوزیتی، لاستیکی و پلاستیکی و چندین میلیون قطعه اعم از پیچ و مهره و واشر ساخته میشود.
از نظر طرح و عملکرد دو دسته: بال ثابت و بال متحرک (هلي کوپتر)
از نظرپیشرانش هواپيماها به دو دسته موتوردار و بي‌موتور (گلايدر)
هواپيماهارا از نظر کاربرد دو دسته : هواپيماي نظامي و غيرنظامي.
Page 7 of 43
#
مهندسي هوافضا Aerospace Engineering
مهندسي هوا فضا: شاخه‌اي است از مهندسی که با طراحي هواپیما، فضاپیما، و مسائل و موضوعات وابسته به آنها سر وکار دارد. اغلب اوقات، از آن به عنوان مهندسی هوانوردی ياد مي‌شود، خصوصا، زماني که فقط به هواپيما اشاره شود، و وقتي که فضاپيما مورد نظراست، به آن مهندسی فضایی گفته مي‌شود.
مهندسی فضایی شاخه اي از هوافضا است که به بررسي پيشرانش، ايروديناميک، سازه و مکانيک پرواز حامل (موشک) و پرتابه (ماهواره) در فضا ميپردازد.
Page 8 of 43
#
ساختمان هواپيما STRUCTURE
قسمت های اصلی هواپیما:
بدنه Fuselage
بال Wing
دم Empennage (Tail)
پیشرانه (موتور-جلوبرنده)Power Plant
ارابه فرود Landing Gear
Page 9 of 43
#
ساختمان هواپيما
Page 10 of 43
#
بال Wing
اساسی ترین قسمت هواپیما در تأمین نیروی برا lifting force) (که باعث بلند شدن هواپیما از زمین و اوج گرفتن آن می شود، بالها میباشند. بالها وزن کلی هواپیما را در پرواز تحمل نموده و قسمت اعظم فشار ها و تکانهای شدید بر هواپیما ضمن پرواز را خنثی می نمایند. در بعضی از هواپیما ها بال دو قسمت دارد، بال راست و بال چپ و در تعدادی دیگر بال از سه قسمت بال راست و بال چپ و بال مرکزی تشکیل می شود.
سطوح کنترل (CONTROL SURFACE)روی بال:
شهپر Aileron: شهپرها (يکي از سطوح اصلي کنترل هواپيما) قطعات لولا شده به پشت بال هستند. آنها موجب مي شوند كه هواپيما بتواند حرکت غلتش Roll (گردش حول محور طولي) را انجام دهد.
Page 11 of 43
#
بال Wing
بالچه Flap: همچنين بسياري از هواپيماها بالچه هايي دارند که به هواپيما کمک مي کند تا براي برخاستن از زمين خيزشي رو به بالا انجام دهد و براي فرود سرعتش را کم کند.
شکل بالها: بال ذوزنقه ای- بال مستطیلی–بال لوزی – بال مثلثی یا دلتا –بال پیکانی.
Page 12 of 43
#
بال Wing
Page 13 of 43
#
بدنه Fuselage
بدنه: بدنه هواپیما قسمت اعظم ساختمان هواپیما را تشکیل می دهد و محلی مناسب برای جا سازی نصب و نگهداری بسیاری از دستگاه ها و قطعات هواپیما می باشد. بسته به نوع هواپیما (مسافربری- باربری-شکاری-سوخت رسان...) کابین خلبان و خدمه پروازی، کابین مسافران ،مخازن سوخت، مهمات و غیره در داخل بدنه هواپیما طراحی و قرار داده میشود.
Page 14 of 43
#
بدنه Fuselage
Page 15 of 43
#
بدنه Fuselage
Page 16 of 43
#
بدنه Fuselage
Page 17 of 43
#
دم Empennage (Tail)
کلیه قسمت های عقب یا انتهای بدنه هواپیما به اضافه یک یا چند سکان عمودی یا افقی را دم می گویند. وظیفه ی قسمت دم هواپیما) سکان های افقی و عمودی (ایجاد تعادل و ثبات هواپیما در پرواز و کمک در هدایت آن به سمت های راست ،چپ،پایین و بالا می باشد.
دم عمودي (Vertical Tail) به هواپيما كمك مي كند كه به راست يا چپ بگردد. گردان Rudder: صفحه اصلي كنترل در گشت هواپيما (Yawگردش هواپيما حول محور عمودي)، يك صفحه لولا شده به پشت دم عمودي است.
دم افقی Horizontal Tail :به هواپيما كمك مي كند كه به سمت بالا یا پایین پرواز کند. تابان Elevator: صفحه اصلي کنترل در چرخش هواپيما Pitch (گردش هواپيما حول محور عرضي)-يك بالچه به نام تابان (سكان افقي متحرك) براي بالا رفتن يا پايين تر آمدن دماغه هواپيما - اين قطعه به بخش پايدار كننده افقي متصل شده است.
Page 18 of 43
#
دم Empennage (Tail)
Page 19 of 43
#
موتور(پيشرانه)Power Plant
در موتورهاي ملخي به مجموعه ملخ و موتور مي گويند، ولي در موتورهاي جت به خود موتور مي گويند. در هواپيماها دو نوع موتور مورد استفاده قرار مي گيرد:
موتورهاي پيستوني شبيه به موتورهاي خودرو هستند. نيروي ناشي از موتورها،ملخ ها را مي چرخاند كه هواپيما را ميان هوا حركت مي دهد.
موتورهاي جت هوا را مي گيرند و آن را با سوخت مي سوزانند. اگزوز يا گازهاي موتورها، يك كشش رو به عقب عظيم ايجاد مي كند كه هواپيما را رو به جلو مي راند.
Page 20 of 43
#
موتور(پيشرانه)Power Plant
Page 21 of 43
#
ارابه فرود Landing Gear
شامل چرخ ها و كمك فنرها ( Shuck Strut ) و ترمزها است .
Page 22 of 43
#
ساختمان هواپيما
Page 23 of 43
#
سطوح کنترل Control surface
قطعات متحرکي هستند که مسير حرکت هواپيما را تنظيم ميکنند. سطوح کنترل اوليه هواپيما:
شهپرها Aileron
گردان Rudder
بالابر (الويتور) Elevator
توجه: ديگر سطوح کنترل مانند فلپ ها و اسلت... براي بهبود کنترل پرواز بکار ميروند.
Page 24 of 43
#
سطوح کنترل Control surface
Page 25 of 43
#
شهپر Aileron
شهپرها سطوح کنترلي لولاداري هستند که به لبه فرار بال هواپيما متصل مي‌شوند.
هدف شهپرها تنظيم غلت (Roll) هواپيماست. شهپر ها هميشه در جهت مخالف همدیگر حرکت ميکنند تا با ايجاد نيرو باعث چرخش هواپيما حول محور طولي شوند(شهپر پايين‌رو نيروي برآ هواپيما را افزايش مي‌دهد و شهپر بالارو از آن مي‌کاهد).
با حرکت دسته فرمان (Control Column or a Control Yoke ) بسمت چپ يا راست، هواپيما حول محور طولي خود ميچرخد(غلتيدن Roll ).
Page 26 of 43
#
شهپر Aileron
Page 27 of 43
#
گردان (رادر) Rudder
رادر سکاني است براي حرکت هواپيما حول محور عمودي( به سمت چپ و راست).
با استفاده از پدال هاي زير پاي خلبان و انحراف رادر بسمت چپ و راست در هواپيما حرکت گشت (Yaw) ايجاد مي شود.
Page 28 of 43
#
گردان (رادر) Rudder
Page 29 of 43
#
بالابر(سکان افقي متحرک) Elevator
براي ايجاد حرکت هواپيما به بالا و پايين
هنگامي که سکان افقي به بالا (هر دو باه هم) مي رود باعث مي شود تا نيروي وارده را به بالا انتقال دهد و اين عمل انتهاي هواپيما را به پايين
مي آورد.
با حرکت دسته فرمان (Control Column or a Control Yoke ) بسمت جلو يا عقب، هواپيما حول محور عرضي خود ميچرخد(چرخش Pitch ).
Page 30 of 43
#
بالابر(سکان افقي متحرک) Elevator
Page 31 of 43
#
سطوح کنترل
Page 32 of 43
قسمت های مختلف هواپیما
Page 33 of 43
سطوح کنترل
Page 34 of 43
#
محورهاي دوران Rotational Axis
هواپيماي در حال پرواز مي تواند حول سه محور فرضي (x,y,z) با استفاده از سطوح کنترل، جهت و ارتفاع خود را تنظيم نمايد. اين حرکت در يک فضاي سه بعدي انجام مي گيرد.
محور طولي (در امتداد طول هواپيما)
محور عرضي (از سر يک بال تا سر بال)
محور عمودي (عمود بر دو محور ديگر)
Page 35 of 43
#
محورهاي اصلي هواپيما Airplane Principal Axis
Page 36 of 43
#
محور طولي (غلت) Longitudinal Axis (Roll)
اين محور خطي فرضي است که طول آن از نوک هواپيما تا انتهاي آن است.
حرکت محور طولي در واقع همان رول (Roll) است و توسط شهپر ها که در لبه ي اتنهايي هر بال و به سمت عقب وجود دارند انجام مي گيرد.
کنترل شهپر ها به‌وسيله دسته فرمان موجود در کابين انجام مي‌شود.
عملکرد اين سکان به اين صورت است که مث ل اً با کشيدن دسته به سمت راست صفحات انتهايي بال سمت راست بالا و صفحات انتهايي بال سمت چپ پايين مي‌رود. به اين ترتيب نيروي براي وارده بر بال سمت چپ بيشتر از بال سمت راست شده و باعث بالا آمدن بال سمت چپ و پايين رفتن بال راست مي‌شود.
Page 37 of 43
#
محور طولي (غلت) Longitudinal Axis (Roll)
Page 38 of 43
#
محور عمودي (گشت) (Yaw) Vertical Axis
اين محور خطي فرضي است که بصورت عمودی از مرکزثقل هواپيما میگذرد.
حرکت محور عمودی در واقع همان گشت (Yaw) است و توسط رادر انجام مي گيرد.
کنترل رادر به وسيله فشار روی دو پدال موجود در داخل کابين انجام مي‌شود.
پدال سمت چپ جهت گردش هواپیما به سمت چپ و پدال سمت راست جهت گردش به راست استفاده میشود.
Page 39 of 43
#
محور عمودي (گشت) (Yaw) Vertical Axis
Page 40 of 43
#
محور عرضي(چرخش) Lateral Axis (Pitch)
اين محور خطي فرضي است که در امتداد بالهای هواپيما میگذرد.
حرکت محور عرضی در واقع همان چرخش (Pitch) است و توسط الویتور انجام مي گيرد.
کنترل الویتور به وسيله دسته فرمان موجود در کابين انجام مي‌شود.
عملکرد اين سکان به اين صورت است که مث ل اً با کشيدن دسته به سمت عقب، نوک هواپیما بسمت بالا و با هل دادن دسته به سمت جلو، نوک هواپیما بسمت پایین منحرف میشود.
Page 41 of 43
#
محور عرضي(چرخش) Lateral Axis (Pitch)
Page 42 of 43
#
محورهاي دوران Rotational Axis
COTROLLED BY:
AXIS:
ACTION:
AILERONS
LONGITUDINAL
ROLL
ELEVATORS
LATERAL
PITCH
RUDDER
VERTICAL
YAW
Page 43 of 43
#
پايان