هواپیما

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
هواپیمای نظامی آسپری نمونه‌ای از ترکیب بال ثابت و متحرک.
کلاس درس
کلاس‌ درس برخطی مربوط به موضوع این مقاله در کلاس‌های درس اینترنتی در بخش مهندسی هوافضا موجود است.

هواپیما هواگردی سنگین‌تر از هوا است.

در هواپیما اختلاف فشار هوائی که از روی بال و زیر بال می‌گذرد ایجاد نیروی برآر می‌کند و با خنثی شدن نیروی وزن، هواپیما به پرواز در می‌آید.این نیرو چیزی معادل وزن هواپیما و وزن مسافران به بالا وارد می‌شود .

از نظر طرح و عملکرد هواپیماها را می‌توان به دو دسته هواپیما با بال ثابت و هواپیما با بال متحرک تقسیم کرد.

از نظر پیش‌رانش هواپیماها به دو دسته موتوردار و بی‌موتور تقسیم می‌شوند.

هواپیماهارا می‌توان از نظر کاربرد به دو دسته بخش کرد: هواپیمای نظامی و هواپیمای غیرنظامی.

 

تاریخچه

مخترع هواپیما به معنی امروزی را برادران رایت می‌دانند ولی با توجه به کوشش‌های هم‌زمان دیگران، برخی این نکته را قبول ندارند.

به‌هرحال کوشش برای پرواز سابقه‌ای بسیار دورتر از کار برادران رایت دارد. ذکر وسیله پروازی که با استفاده از چند پرنده ساخته شده در اساطیر ملل گوناگون شاید نخستین کوشش بشر برای طراحی هواپیما به‌شمار رود. مواردی که افرادی با بستن بال یا پارچه به‌خود برای پرواز از بلندی به پایین پریده‌اند نیز در تاریخ آمده‌است.

اوتو لیلینتهال به حالت نیمه‌پروازی. حدود سال ۱۸۹۵.

لئوناردو داوینچی نابغه ایتالیایی طرح‌های زیادی برای وسایل پرنده (مثلاً بالگرد) از خود به‌جا گذاشته‌است.

اوتو لیلینتهال آلمانی را نخستین کسی می‌دانند که توانست با بستن بال به خود پروازی کوتاه را انجام دهد ولی چهل سال قبل از او سر جرج کایلی انگلیسی همین کار را با یک هواپیمای بی‌موتور ساخت خودش کرده بود. در سال ۱۸۰۹ اولین گام عملی و تاریخی انسان در زمینه‏ پرواز مکانیکی توسط جرج‏ کایلی که در واقع پدر علم هوانوردی‏ نام گرفته‌است صورت گرفت و تفکر مقاومت هوا در برابر اشیاء متحرک در آن، بعنوان عامل و محرک‏ اولیه در راه ساخت ماشینهای پرنده مورد استفاده قرار گرفت.

جرج کایلی توانست با نیروی وارد بر مقاومت‏ هوا از طریق حرکت پروانه نصب شده روی یک جسم‏ مسطح موتوردار، وزن معینی به آن جسم داده و آن شی‏ء را در هوا به جلو براند بدون اینکه سقوط کند و باین‏ ترتیب مشکل مقاومت هوا در برابر عبور اجسام از آن و نیز تئوری سقوط اشیاء سنگین‏تر از وزن هوا به زمین را آسان سازد. کایلی آزمایش‌های بسیاری را انجام داد که‏ پیشرفتهای بعدی در این آزمایش‌ها بتدریج درستی یافته‌ها و تجربیاتش را تأیید نمود. در آن روزگار به‌ویژه در وقتی که نظریه «سقوط اشیاء سنگین‏تر از وزن هوا به‏ زمین» رواج داشت کمتر کسی می‌‏توانست راز حرکت‏ یک سطح صاف را در هوا بطوریکه بتواند خودش را نگهدارد و بزمین نیفتد، دریابد.[۱]

کار کایلی توسط دیگران دنبال شد و در اوایل‏ استرینگ فلو و هنسن دو کار بزرگ در زمینه ساخت هواپیما آغاز کردند. همزمان با عدم‏ کامیابی هنسن در طراحی و ساخت یک هواپیما با نیروی محرکه بخار، استرینگ فلو هواپیمای کوچکتری‏ از همین نوع را ساخت که توانست با موفقیت پرواز نماید.[۱]

با این موفقیت استرینگ فلو توانست در پی تأسیس‏ انجمن هوانوردان بریتانیا در سال ۱۸۶۶ به این سازمان‏ بپیوندد. وی بخاطر طراحی و ساخت موتور هواپیما از نوع سبک با قوه محرکه بخار برنده جایزه گردید.[۱]

در اواخر سده نوزدهم و اوایل سده بیستم کوشش برای ساخت هواپیمایی که قابل کنترل باشد (یعنی به خواست خلبان به چپ و راست و پائین و بالا برود) در فرانسه و آمریکا شدت گرفت. اولین پرواز کنترل شده به نام برادران رایت ثبت است. آنها این کار را در ۱۷ دسامبر ۱۹۰۳ کیتی هاوک در کارولینای شمالی به طور آزمایشی انجام دادند و در سال ۱۹۰۵ هواپیمای آنان (پرندهٔ رایت ۳) کاملا تحت کنترل بود و می‌توانست به طور پایدار پرواز کند.[۱]

ترابری هواپیمائی کشوری از سالهای بعد جنگ جهانی اول رو به رشد نهاد تا آنجا که دهه بعد جنگ جهانی دوم (بین سالهای ۱۹۵۵-۱۹۴۶) سالهائی بوده‌اند که هواپیماها مهم‌ترین وسیله سفر و جابجایی بشمار می‏رفته‌اند.[۱]

گونه‌ها

هواپیما با بال ثابت

بیشتر هواپیماهای امروزی به‌ویژه هواپیماهای مسافری در این دسته جای دارند.

منظور از بال ثابت آن است که بال هواپیما (بر خلاف هلیکوپتر) فقط در اثر پیش‌رانش نیروی برآر ایجاد می‌کند. اگرچه بال در بعضی هواپیماها برای جاگیری کمتر یا ملاحظات هواپویشی ممکن است باز و بسته شود ولی این‌گونه هواپیما را نیز دارای بال ثابت می‌شمارند چون باز و بسته شدن بال ایجاد نیروی برآر نمی‌کند.

هواپیما با بال متحرک

در بال‌گردها نیروی برآر ناشی از چرخش بال یا پروانه در هوا است. هلی‌کوپتر یا بالگرد شناخته‌شده‌ترین هواپیما با بال متحرک است. هواچرخ نوع دیگری از این‌گونه هواپیما است. بعضی از هواپیماها مثل و-۲۲ آسپری ویژگی‌های بال ثابت و بال متحرک را یکجا دارند.

هواپیمای موتوردار

موتور هواپیما وظیفه تأمین نیروی پیش‌رانش (در هواپیماهای با بال ثابت) یا چرخاندن پروانه و پیش‌رانش (در هواپیماهای با بال متحرک) را دارد.

تا اواخر جنگ جهانی دوم موتور هواپیماها از نوع پیستونی یا موتور احتراق داخلی بود. اکنون بیشتر هواپیماها از موتور جت استفاده می‌کنند. در بعضی هواپیماهای آزمایشی و نظامی از موتور موشکی استفاده می‌شود.

هواپیمای بی‌موتور ]

در هواپیمای بی‌موتور برای پیش‌رانش از نیروی گرانش زمین استفاده می‌شود. بادپر (گلایدر) نوع رایج هواپیمای بی‌موتور است. هواپیمای بی‌موتور را باید پیش از شروع پرواز با ابزاری جدا از آن به ارتفاعی مناسب رساند و پس از آن هواپیما می‌تواند با استفاده از نیروی گرانش و جریان‌های هوائی پرواز کند. در سالهای گذشته شرکت مادو موفق به ساخت اولین موتور هواپیما در ایران شد که کاربرد نظامی دارد.

هواپیماهای نظامی

اصطلاح هواپیمای نظامی طیف وسیعی از هواپیماها را، از هواپیمای مدل گرفته تا بزرگ‌ترین هواپیمای جهان، در بر دارد. بسیاری از این هواپیماها فقط در اختیار ارتش‌ها و نیروهای هوائی کشورها است ولی بعضی از هواپیماهای نظامی با تغییر دادن هواپیماهای غیرنظامی به کارهای گمارده می‌شوند. جنگنده‌ها و هواپیماهای ترابری نظامی دو دسته شناخته شده‌تر هواپیمای نظامی هستند.

هواپیماهای غیرنظامی

انرژی خورشیدی نیروی محرکه این هواپیما را تأمین می‌کند.

هواپیماهای غیرنظامی نیز گستره وسیعی دارند و برای جابجائی مسافر یا بار و نیز تفریح و پژوهش و خدمات به‌کار می‌روند. استفاده نظامی از هواپیمای غیرنظامی برپایه قانون‌های بین‌المللی ممنوع است ولی گاه کشورها مخفیانه چنین می‌کنند.

برخی از هواپیماهای نظامی قدیمی با تغییراتی برای تفریح و پژوهش به هواپیمای غیرنظامی تبدیل شده‌اند