مبانی پرواز

Aerodynamic Center یا مرکز آیرودینامیکی

Aerodynamic Center یا مرکز آیرودینامیکی نقطه ایست خیالی بر روی بال هواپیما.هنگامی که بال هواپیما از طریق هوا جا به جا میشود،مرکز آیرودینامیکی در همان نقطه می ماند.یعنی تغییرات زاویه حمله باعث جا به جایی نقطه آیرودینامیکی به جای دیگر نمی شود.

مرکز آیرودینامیکی در حدود 25% وتر لبه ی بال است(عکس بالا).البته این مقدار برای ایرفویل های که سرعت کمی دارند تعریف شده است.

برای جریان های Subsonic (جریان های پرسرعت ولی کمتر از سرعت صوت) این مقدار حدود 50% است.


Center of Pressure یا مرکز فشار


مرکز فشار نقطه یی است که از جمع شدن همه ی فشار های وارد بر ایرفویل به وجود میاید.

این نقطه،کمی پایین تر امتداد خط وتر است.(شکل زیر)

مرکز فشار برای بدنه های متقارن،به هنگام تغییر زاویه حمله در یک موقعیت است.

برای بدنه های غیر متقارن،مرکز فشار با توجه به تغییرات زاویه حمله به جلو و عقب میرود.

هنگامی که زاویه حمله را افزایش میدهیم،مرکز فشار به جلو حرکت می کند.


و مرکز فشار هنگامی به عقب می رود که زاویه حمله رو کاهش دهیم.

Center of Gravity یا مرکز ثقل

توزیع وزن کل هواپیما در یک نقطه را مرکز ثقل میگویند.به عبارت دیگر مرکز ثقل نقطه ایست که گویی تمام وزن هواپیما در آن نقطه متمرکز شده است و در صورتی که از طریق این نقطه هواپیما را نگه داریم،هواپیما کاملا" متعادل و بالانس خواهد بود.

هنگامی که یک هواپیما مانور میدهد،در واقع در حال گردش پیرامون نقطه CG یا مرکز ثقل است.بنابراین مرکز ثقل نقطه ی مهمی بر روی یک هواپیماس که باعث ثبات هواپیما در هوا میشود.

Aerodynamic Forces یا نیرو های آیرودینامیکی

هنگامی که هواپیمایی در حال پرواز است،نیرو هایی بر آن وارد میشود.این نیرو های اصلی 4 عدد هستند.حفظ پرواز مداوم نیازمند آن است که این 4 نیرو با هم متوازن باشند.این 4 نیرو عبارتند از :

Lift یا نیروی بالابر

Drag یا پسا

Gravity یا نیروی وزن(نیروی جاذبه نیز خوانده میشود)

Thrust یا نیروی رانش

هنگامی که این 4 نیرو متوازن هستند،هواپیما تمایل به حفظ حرکت در هوا را دارد.(سرعت ثابت)
اگر خلبان نیروی رانش را در یک پرواز ثابت به حداکثر برساند،نیروی رانش از نیروی پسا بیشتر می شود و این بدان معناست که این نیرو ها با هم متوازن نیستند.در نتیجه به زودی هواپیما به حداکثر سرعت خود میرسد

 یا سطوح کنترلControl Surfaces

سطوح کنترل قطعات متحرکی هستند که مسیر حرکت هواپیما را تنظیم می کنند.تعدادی کنترل کننده هواپیما وجود دارند که در بیشتر هواپیماها کاربرد دارند.چه در هواپیمای مدل و چه در هواپیمای واقعی.3 کنترل کننده اولیه هواپیما Ailerons (شهپرها)،Rudder (سکان عمودی) و Elevator (سکان افقی) هستند.دیگر سطوح کنترل مانند فلپ ها و .......... برای بهبود کنترل پرواز و ثبات هواپیما در نظر گرفته شده اند.


حرکت زاویه ای سطوح کنترل،اساسا" به تغییرات زاویه حمله ایرفویل بستگی دارد.تغییرات زاویه حمله ایرفویل باعث ایجاد نیروی های آیرودینامیکی میشود.(نیروی بالابر و پسا)

این نیرو های آیرودینامیکی باعث چرخش هواپیما پیرامون 3 محور فرضی می شوند.

Ailerons یا شهپر ها :

شهپرها سطوح کنترلی هستند که در لبه ی بیرونی عقب هر بال قرار دارند.هدف آن ها تنظیم چرخش یا رول هواپیماست.شهپر ها همیشه در جهت مخالف حرکت می کنند تا با ایجاد نیرو باعث چرخش هواپیما در محور طولی بشوند.آن ها همیشه برای چرخش هواپیما استفاده میشوند.هرچند سکان عمودی نیز برای اینکار اضافه شده است.

Elevator یا سکان افقی :

سکان افقی برای حرکت هواپیما به بالا و پایین تعبیه شده است.هنگامی که سکان افقی به بالا می رود باعث میشود تا نیروی وارده را به بالا انتقال دهد و این عمل انتهای هواپیما را به پایین می برد.در نتیجه سر هواپیما به بالا رفته و هواپیما به سمت بالا شروع به حرکت می کند و برعکس.

Rudder یا سکان عمودی :

رادر سکانی است برای حرکت هواپیما حول محور Yaw (عکس زیر).تغییر کوچک در زاویه Rudder باعث تغییر زاویه حمله سکان عمودی میشود و همین امر باعث حرکت هواپیما به سمت چپ و راست میشود.

نکته : Elevator و Rudder قسمت های متحرکی هستند که در سکان افقی و عمودی وجود دارند.


Rotational Axis یا محور دوران

هنگامی که هواپیما در حال پرواز است،سطوح کنترل اجازه می دهد تا خلبان هواپیما را تنظیم کند.(از نظر جهت و ارتفاع)

حرکت هواپیما در یک فضای سه بعدی انجام میگیرد.همچنین حول 3 محور فرضی.این محور ها به قرار زیرند :

Longitudinal Axis یا محور طولی : این محور خطی فرضی است که طول آن از نوک هواپیما تا انتهای آن است.حرکت محور طولی در واقع همان رول است و توسط شهپر ها که در لبه ی اتنهایی هر بال و به سمت عقب وجود دارند انجام می گیرد.


Lateral Axis یا محور جانبی : خطی است فرضی که از وسط و نوک بال تا وسط و نوک بال دیگر وجود دارد.حرکت محور جانبی در واقع حرکت هواپیما به بالا و پایین است که این امر توسط Elevator که در انتهای بدنه قرار دارد صورت می گیرد.

Vertical Axis یا محور عمودی : خطی است فرضی که به صورت عمود از مرکز ثقل می گذرد.حرکت محور عمودی در واقع همان  

 Yaw است که توسط Rudder که در انتهای بدنه قرار دارد انجام میگیر