هواپیما

اجزا و معرفی قسمت های اصلی هواپیما

1– بدنه هواپیما ( Fuselage )

بدنه هواپیما قسمت عمده هواپیما را تشکیل می دهد و در واقع سایر قسمت ها و قطعات بطور مستقیم یا غیر مستقیم به آن متصل می شوند.بدنه همه ی هواپیماها از لحاظ طراحی به یکدیگر شباهت و فقط از نظر ابعادی و متعلقات نسبت به هم تفاوت دارند. از نظر عملکرد در هواپیماهای مختلف وظایف بدنه متفاوت خواهد بود ولی به نوعی می توان گفت وظیفه اصلی بدنه در هواپیماها تامین فضای لازم برای نفرات به همراه بار مفید می باشد. علاوه بر وظیفه اصلی اشاره شده بدنه باید دارای فضای کافی برای نصب متعلقات لازم  از قبیل مخازن سوخت-ارابه ی فرود-موتور-رادار-قابلیت نصب بال و مجموعه دم-تحمل اختلاف فشار داخل و خارج کابین در صورت پرواز هواپیما در ارتفاع بیش از 10000پایی و دید کافی  برای خلبان را داشته باشد.همه ی قابلیت های اشاره شده  ااما در بدنه ی هرهواپیمای وجود ندارد بلکه بدنه هر هواپیما با در نظر گرفتن نوع و ماموریت هواپیما و نیز پیکربندی آن دارای برخی از قابلیت های اشاره شده می باشد.

ساختمان بدنه از نظر سازه ای از اجزای زیر ساخته شده است:

دیواره ی عرضیbulkhead

ستون طولی دیواره ی هواپیماlongeron

قاب چهارچوبframe

ستون های فرعیstringer

سازه های فرعی شکل دهندformer

پوستهskin

2- بال هواپیما Aircraft Wing

بال هواپیما یا همان Wing ها قسمتی از هواپیما هستند که به هواپیما اجازه می دهند تا به پرواز در بیاید. به واسطه حرکت هواپیما بر روی باند فرودگاه جریان هوایی در زیر و روی بال هواپیما شکل می گیرد که این جریان هوا به تولید نیروی برا یا همان Lift منجر می شود. نیروی Lift سبب می شود تا هواپیما به پرواز در آید و ما برای درک بهتر این نیروی، آن را در درس های بعدی مورد مطالعه و توضیح قرار میدهیم

الف- موقعیت بال ها نسبت به بدنه هواپیما:

از لحاظ موقعیت بال ها نسبت به بدنه هواپیما سه نوع بال Wing  موجود می باشد.

1- بال های که به قسمت بالای بدنه هواپیما متصل می شوند، این نوع بال ها را High Wing می نامند.

2- بال های که به قسمت وسط بدنه هواپیما متصل می شوند. نام این دسته از بال ها  Mid Wing است.

3- بال های که به قسمت پایینی بدنه هواپیما متصل می شوند. این نوع بال ها را Low Wing می نامند.

لازم به ذکر است هواپیماهای که دارای یک ست بال می باشند را هواپیماهای Monoplanes می نامند و چنانچه دارای دو ست بال باشند آنها را Biplanes می گویند.

ب- ایلرون ها ( Ailrons )

برای اینکه خلبان بتواند بال ها را در هنگام پرواز کنترل و هدایت کنید از Ailron ها استفاده می نماید. این دو قطعه متحرک در قسمت لبه فرار بال ( Trailing Edge or Rear ) و در نزدیکی لبه بال به سمت خارج هواپیما متصل می باشند. Ailron ها توسط اهرم کنترل که در دست خلبان می باشد حرکت می کنند. لازم به ذکر است که Ailron ها بر خلاف حرکت یکدیگر حرکت می کند. به طور مثال چنانچه Ailron سمت راستی به سمت بالا حرکت کند Ailron سمت چپ به طرف پایین حرکت می کند. این موضوع به خلبان اجازه می دهد تا هواپیما را در حول محور افقی هدایت نمایید که این موضوع را در درس های بعدی به طور مفصل توضیح خواهیم داد. در این درس فقط این را به خاطر بسپارید که Ailron یک قسمت از بال هواپیما می باشد که قابلیت کنترل به بال ها را می دهد.

پ- فلپ ها ( Flaps ).

 فلاپ ها را می توان امروزه برروی بال اکثر هواپیماها مشاهده کرد.اثر افزودن فلاپ به لبه فرار بال معادل افزایشcamberبال است.بعضی از فلاپ ها نیز طول وتر بال را افزایش می دهنداین امر باعث افزایش مساحت بال و در نتیجه باعث کاهش زاویه ی حمله مورد نیاز برای تولید نیروی برا می شود.بازنمودن فلاپ هاتاحدود 20درجهدرسرعت های پایین باعث افزایش نیروی برا,بدون افزایش زیاد نیروی پسا می شود.بسیاری از هواپیماها فلاپ هایشانراحدود10تا20درجه به منظور کاهش طول باندخزش,پایین می آورند.وقتی فلاپها بیش از20درجه پایین می آیند,پسا بسرعت افزایش می یابد,به طوری که باافزایش نرخ کاهش ارتفاع میشود که در حین تقرب برای فرود مناسب است.فلاپ ها را ابزار کنترل ثانویه secondary control device ویاابزار افزایش براHigh Lift device می گویند.همانطوریکه اشاره گردید باتوجه به شرایط پروازی نقش فلاپ هم افزایش نیروی برا و هم افزایش نیروی پسا می باشدواین نقش عمدتا درشرایط نشست و برخاست بیشتر قابل توجه خواهد بود.

از تاثیرات عمده فلاپ برروی بال می توان به موارد زیر اشاره نمود:

1-افزایش ضریب نیروی برا دربال

2-کاهش زاویه  واماندگی بال

3-کاهش سرعت واماندگی

به طور کلی فلاپ ها در دو موقعیت نصب می شوند:

1-فلاپ های نصب شده برروی لبه ی حمل بار

2-فلاپ های نصب شده برروی لبه فراربال

انواع فلاپ لبه فرار

1-فلاپ ساده    plain flap-simple flap-hinged flap

2-فلاپ جداشونده یا شکستهsplit flap

3-فلاپ زپ zap flap

4-فلاپ فاولر fowler flap

5-فلاپ شکافدار slotted flap

3- قسمت انتهای یا همان دم هواپیما ( Empennage )

به کل قسمت انتهای هواپیما Empennage میگویند که می توانید در تصویر زیر آنرا مشاهده نمایید.

Empennage از دو قسمت پایدار کننده عمودی ( Vertical Stabilizer or Fin ) و پایدار کننده افقی ( Horizontal Stabilizer ) تشکیل شده است. همه ما با دارت بازی کرده ایم و پره های در انتهای دارت دیده ایم. پره های انتهای دارت باعث می شود که دارت در زمان پرتاب پایدار باشد و ناگهان تغییر میسر ندهد. Vertical Stabilizer  و Horizontal Stabilizer در هواپیما نقش پایدار کننده هواپیما را همانند پره های دارت بازی می کنند. به زبان ساده هواپیما در هنگام پرواز و در یک مسیر مشخص ناگهان تغییر مسیر نمی دهد چراکه هواپیما دارای Vertical Stabilizer  و Horizontal Stabilizer می باشد.

الف- رادر و الویتور ( Ruddr and Elevator )

رادر ( Rudder ) در قسمت انتهایی پایدار کننده عمودی ( Vertical Stabilizer ) متصل شده است. Rudder توسط 2 پدالی که زیر پایین خلبان وجود دارند کنترل می شود. این قسمت بر خلاف Vertical Stabilizer ثابت نیست و متحرک می باشد. لازم به ذکر است که  Rudder به خلبان این امکان را می دهد که دماغه هواپیما را در زمان پرواز به سمت چپ و یا راست متمایل نماید. همچنین در هنگام دور زدن هواپیما، از Rudder و Ailron ها به صورت ترکیبی استفاده می شود تا هواپیما بتواند یک دور بدون مشکل را تجربه کند. ( در درس مربوط توضیحات تکمیلی ارائه خواهد شد )

در این درس فقط بدانید که رادر در قسمت Empennage می باشد  و به Vertical Stabilizer متصل است و به خلبان اجازه می دهد تا دماغه هواپیما را به راست و چپ متمایل کند. چگونگی استفاده از رادر و توضیحات تکمیلی را در درس مربوط به  Rudder با هم بررسی و مورد مطالعه قرار می دهیم.

لویتور ( Elevator ) به انتهای قسمت پایدار کننده افقی ( Horizontal Stabilizer ) متصل شده است و این قسمت بر خلاف پایدار کننده افقی ثابت نیست و دارای حرکت می باشد. الویتور توسط اهرم کنترل که در دست خلبان است کنترل می شود و به خلبان این امکان را می دهد که دماغه هواپیما را به سمت بالا و پایین حرکت دهد. ( توضیحات تکمیلی و بررسی کامل الویتور را در درس مربوطه ارائه خواهیم داد )

– ارابه فرود ( Landing Gear )

بطور کلی ارابه فرود در هواپیمادارای چند وظیفه اصلی می باشد این وظایف بطور خلاصه عبارتنداز:

1-هواپیمارا برروی زمین در حالت پایدار نگه می دارد ومانع از تماس و صدمه دیدن بال و بدنه می شود

2-نقش شاسی گردان را برای هواپیما ایفامی نماید تاهواپیما بتواند روی زمین حرکت و یا بارگیری نماید

3-درهنگام فرود ضربات را جذب می کند

4-قبل از برخاستن هواپیما از روی زمین امکان سرعت را فراهم می نماید

باتوجه به وظایف اشاره شده در خصوص ارابه فرود اعتقاد براین است که این سامانه در هنگام پرواز هیچ نقشی را برعهده ندارد وبنابراین برای کاهش تبعات منفی آن  ازجمله ایجاد پسا بهتراست این سامانه به نوعی درداخل بال و یا بدنه هواپیما جمع شوند.باتوجه به تنوع موجود درطراحی وساخت ارابه های فرود و تعداد چرخهای نصب شده و حتی چیدمان متنوع چرخها – بطور کلی ارابه های فرود به6نوع تقسیم بندی می شوند:

1-یک چرخ اصلی و یک چرخ کوچک    Single Main

2- چرخ دم    Tail Gear

3-چهار چرخ   Quadricycle

4-دوچرخ اصلی و دو چرخ کوچک      Bicycle

5-سه چرخ (چرخ زیر دماغه هواپیما)  Nose Gear-Tricycle

6-چند چرخه   Multi-Bogie

باتوجه به اینکه امروزه همه هواپیماهای مسافربری و نظامی دارای ارابه های فرود جمع شونده هستند ولی بطور کلی ارابه های فرود را به دو نوع تقسیم بندی نموده اند:

1-ارابه های فرود ثابت

2-ارابه های فرود جمع شونده

درهواپیماهایی که آب نشین هستند و یا به عبارتی از روی آب پرواز نموده وبرروی آب فرود می آیند از ارابه فرود مخصوصی که باتوجه به نوع ماموریت هواپیما طراحی و ساخته شده است استفاده می گردد تا شرایط سرخوردن هواپیما را برروی آب فراهم آورد به این نوع ارابه ی فرود وسیله سرش یاSkidمی گویند.

5- ضربه گیرها ( Shock Struts )

همه ما میدانیم که ماشین فنر و کمک فنر دارد. هدف از طراحی فنر و کمک فنر برای ماشین جذب نیروی وارد شده از طرف زمین و دست اندازها است تا ماشین در طولانی مدت دچار خسارت نشود. هواپیماها هم مثل ماشین ها از ضربه گیر استفاده می کنند تا در زمان حرکت بر روی زمین و در زمان فرود در اثر نیروی وارد شده به بدنه، هواپیما آسیب نبیند. در هوانوردی و خلبانی این ضربه گیرها با نام Shock Struts شناخته می شوند.

6- ترمز ( Brakes )

ترمز یا همان Brake هواپیما تقریبا مثل ساختار ترمز در اتومبیل است اما اندک تفاوتی دارد. در هواپیماها معمولا Brake  ها بر روی دو چرخ اصلی یا همان Main Wheels نصب می شوند. همانطور که می دانید در اتومبیل ترمز توسط یک پدال اعمال می شود اما معمولا در هواپیماها ترمز توسط دو پدال اعمال می شود. یعنی شما به میزان دلخواه می توانید به چرخ سمت راست و چرخ سمت چپ  به صورت مجزا  ترمز اعمال نمایید که این سیستم به Differential Braking معروف است.

هواپیماهای که دارای سیستم ترمز Differential Braking هستند بر روی باند فرودگاه یا رمپ فرودگاه بهتر می توانند دور بزنند چراکه شما می توانید به یک چرخ ترمز کامل اعمال کنید در صورتی که چرخ دیگر کاملا آزاد است و می تواند به راحتی حرکت کند.

به طور مثال اگر هواپیمای شما دارای سیستم Differential Braking باشد و شما بخواهید به سمت راست یک گردش عمیق بزنید می توانید با اعمال ترمز به چرخ سمت راست مانع از حرکت آن شوید در حالی که چرخ سمت چپی آزاد است و به راحتی می تواند حرکت کند. این موضوع سبب می شود تا هواپیمای شما به صورت عمیق و راحت به سمت راست گردش نمایید.

7- پاور پلنت ( Power Plant )

در هواپیماهای کوچک پاور پلنت ( Power Plant ) عبارت است از موتور ( Engine )  و  ملخ هواپیما ( Propeller )

الف- موتور هواپیما ( Engine )

وظیفه اصلی موتور هواپیما تامین نیرو برای به گردش در آوردن  Propeller می باشد. از دیگر وظایف موتور هواپیما تولید نیروی الکتریکی، نیروی مکش ( vacuum Source ) برای ابزار های پروازی و انرژی گرمایشی برای بخاری هواپیما می باشد.

موتور های هواپیما عمدتا به دوگروه اصلی موتورهای پیستونی Reciprocating Engineوموتورهای توربینی یاجت jet Engineتقسیم بندی می شوند.موتور های پیستونی مم به استفاده ازملخ می باشند.

موتورهای توربینی یا جت بطور کلی به 4نوع اصلی تقسیم بندی می شوند:

1-موتورهای توربوپراب یا جت ملخدار

2-موتورهای توربوجت

3-موتورهای توربوفن

4-موتورهای توربوشفت

اتصال موتور به سازه و فرآیند نصب موتور به طراحی نحوه نصب موتور وابسته است بطوریکه باعث کاهش قدرت موتور نگردد و درضمن حداقل پسا و حداقل اضافه وزن  را داشته باشد.طراحی نسب موتور اثرات زیادی بر متغیر های مختلف از جمله ایمنی-وزن-سازه-پسا-کنترل-حداکثر برا- راندمان نیروی محرکه-قابلیت تعمیر –مقدار اضافه وزن وسرصدا و ارتعاشات دارد.درهواپیماهای چند موتوره ملخدار,موتورهارا معمولا در ابتدای بال ودرمورد هواپیماهای تک موتوره ملخدار,اغلب موتور را در داخل دماغه هواپیما قرار می دهند.بنابراین در هواپیماهای چندموتوره توربوپراپ معمولا موتورها را داخل بال نصب می کنند.درهواپیماهای جت نصب موتور کمی پیچیده تراست و معمولا موتور را داخل یا بالای بال,داخل بدنه و یا پایین بال به وسیله pylonیاStrut نصب می نمایند.

بطور کلی موتورهای هواپیما می تواند درمحلهای زیر طراحی و نصب گرد:

1-داخل بدنه جلو-وسط وعقب

2-کناربدنه

3-بالای بدنه

4-زیرو روی ابتدای بال

5-داخل سکان عمودی

6-زیربدنه

7-داخل بال(ریشه بال)

نکات مثبت و منفی طراحی نصب موتور درداخل ریشه بال

– نکات مثبت

1-کاهش پسا

2-کاهش وزن

3-کاهش گشتاور گردشی حول محور عمودی درصورت Failشدن یک موتور

– نکات منفی

1-احتمال وجود خطر برای سازه بال

2-وارد شدن ضربات سخت به تیرک اصلی بالSpar,درصورت شکست دیسک و یا پره های موتور

3-وجود مشکل در بهینه نمودن ورودی های هوا

4-دسترسی مشکل به موتورها ودرنتیجه قابلیت تعمیرات کم

5-عدم امکان قرار گرفتن Flap

نکات مثبت و منفی طراحی نصب موتور در زیر بال

– نکات مثبت

1-ایجاد امنیت بیشتر برای سازه بال

2-دسترسی آسان به موتورها و درنتیجه ایجاد قابلیت تعمیر ونگهداری مطلوب

3-امکان قرار گرفتن Flap در انتهای لبه ی فرار بال نزدیک ریشه ی بال

– نکات منفی

1-فاصله کم موتورها با زمین و امکان کشیده شدن اجسام خارجی به داخل موتورها

2-ایجاد بار بیشتر برروی سازه بال مخصوصا برروی تیرک اصلی بالSpar

3-مشکل تر شدن کنترل سمتی درصورتFail شدن یکی از موتورها

4-قرارگرفتن فلاپ ها درمعرض سرعت زیادی هوای موتورها

5-احتمال وجود خطر برای سازه بدنه

نکات منفی و مثبت طراحی نصب موتور در مجاورت انتهای بدنه

– نکات مثبت

1-کاهش امکان کشیده شدن اجسام خارجی به داخل موتورها

2-عدم استفاده ازpylon

3-کاهش پسا به واسطه عدم استفاده ازpylon

4-کاهش گشتاور گردشی غیرمتقارن Asymmetric Yaw

5-کاهش ارتفاع بدنه و طول شاسی ارابه فرود

– نکات منفی

1-تمایل یافتن مرکز ثقل به سمت عقب به واسطه وزن موتورها

2-طراحی بزرگتر دهنه سکان افقی هواپیما به دلیل جابجایی مرکز ثقل به سمت عقب

3-احتمال وجود خطر برای سازه بدنه

4-پرتاب اجسام خارجی به داخل موتورها توسط چرخهای زیربال

5-در زوایای حمله بالا گردابه های موتور مجموعه دم را می پوشاند و بنابراین امکان واماندگی افزایش خواهد یافت

6-وجود صروصدا و ارتعاش بیشتر در مجاورت بدنه

نتیجه گیری:

با توجه به موارد اشاره شده نتیجه میگیریم  که هر محلی در هواپیما برای نصب موتور دارای محاسن و معایبی است به نوعی می توان گفت که تعیین نهایی محل نصب بال در هواپیما با درنظر گرفتن معیارهای طراحی (هزینه-کارایی-و غیره)و همچنین بهینه نمودن و جمع بندی اکثریت نکات مثبت  انجام گیرد

ب- ملخ هواپیما ( Propeller )

Propeller توسط نیروی که موتور هواپیما تامین می کند به گردش در می آید و در اثر این گردش به وجود آمده Propeller نیروی جلو برنده ( Thrust ) را ایجاد می کند که این نیرو به هواپیما اجازه می دهد تا به سمت جلو حرکت کند.

گام ملخ Propeller Pitch 

گام ملخ عبارت است از مسافتی که هواپیما درهردور ملخ به جلو می رود به عبارت دیگر می نوان گفت در یک دور گردش کامل ملخ هواپیما به میزان گام تعیین شده در ملخ به جلو حرکت خواهد نمود:

تقسیم بندی ملخ هواپیما از لحاظ گام:

1-ملخ های با گام ثابت Fixed Pitch

2-ملخ ها ی با گام قابل تنظیم  Adjustable Pitch

3-ملخ ها ی باگام متغیر  Variable Pitch

4-ملخ های با دور ثابت  Constant Pitch

نام گذاری قسمت های مختلف ملخ:

1-قسمت مرکزی

2-سوراخ قسمت مرکزی

3-مقر پیچ ها

4-گردن

5-ساقه

6-پره

7-نوک

پ- فایروال ( Firewall )

فایروال قسمتی از پاور پلنت است که موتور هواپیما بر روی آن نصب می شود. از دیگر وظایف فایروال می توان به جدا کردن کابین هواپیما و محافظت خلبانان از قسمت پاور پلنت اشاره نمود.

ج- محافظ موتور ( Cowling )

محافظ موتور، موتور هواپیما را از بارندگی، گرد و غبار و همچنین از کاهش ناگهانی دمای موتور جلوگیری می کند.

تنش های وارد بر هواپیما در حین پرواز Stress:

1-کششی Tension

2-درهم فشردگی  Compression

3-خمشی  Bending

4-برشی  shear

5-پیچشی Torsion

 

 

• کلام آخر

ما مفتخریم اعلام کنیم که فعالیت ‌های ما تنها محدود  به کلاس های علمی و آموزشی نمی باشد .بلکه ما در فونیکس فرصتی را پدید آورده ایم که به کمک آن می توانید در وقت و هزینه خود صرفه جویی کنید و بازدهی را به طور چشمگیر افزایش دهید. زیرا در جامعه امروزی که نیاز ها  تغییر کرده اند.

راه حل های قدیمی جوابگوی مشکلات جدید ما نیستند و ما قادر خواهیم بود. با دانش و تخصص خود بهترین راه حل را برای شما به ارمغان آوریم با ارائه ی فعالیتهای صنعتی شرکت  فونیکس ساخت و تولید انواع پهپاد  و هواپیمای بدون سرنشین خدمات پس از فروش تعمیرات ، آموزش پرسنل و … در خدمت شماست.

همچنین  با طراحی دلخواه شما  در زمینه های  صنعتی و تفریحی  به صورت  اختصاصی

(طراحی انواع هواپیما ،بالن و …)شما را همراهی می نمائیم.