فاکتور های تاثیر گذار در طراحی و تولید بال هواپیما

 

همانطور که حتما میدانید ٫ بال ها انواع مختلفی دارند. اما دلیل این تنوع در طراحی بال چیست و چه فاکتورهایی در تولید آن موثر خواهند بود؟

 

هواپیماها از نطر نوع کاربرد و وظایفی که خواهند داشت به انواع مختلفی تقسیم میشوند. این موضوع دلیل اصلی طراحی های متفاوت و حتی سایزهای مختلف است. اما چه فاکتور هایی در طراحی یک نوع هواپیما دخیل هستند؟

 

بال (wing) به عنوان یکی از مهمترین قسمت های ساختار هواپیما در سرعت آن نقش مهمی دارد. فاکتور های تاثیر گذار در طراحی بال به این ترتیب هستند:

منحنی بال(camber)

 

نسبت جانبی((aspect ratio

 

مساحت بال(wing area)

 

شکل و فرم بال (wing planform)

 

 

 

منحنی یا camber

 

(برای دانستن نقش منحنی در بال پیشنهاد میشود ابتدا بخش مربوط به لیفت (lift) در سایت بست پایلت را مطالعه نمایید.)

طبق اساس تولید لیفت در بال ٫ هرچه منحنی بال بیشتر باشد اخلاف سرعت جریان هوا در بخش بالایی و پایینی آن بیشتر میشود. همین اختلاف نقش مهمی در تولید لیفت ایفا میکند.

البته این بدان معنا نیست که میتوان این منحنی را تا هراندازه ای زیاد کرد. زیرا از جایی به بعد جریان هوا چسبندگی خودرا از روی بال از دست میدهد و تولید لیفت متوقف میشود.

 

 

نسبت جانبی یا aspect ratio

 

 

aspect ratio رابطه بین طول و عرض بال است.

این عدد یکی از ابتدایی ترین فاکتورهای تعیین کننده ی نسبت لیفت به درگ بال (lift/drag ratio)است.  در شرایطی که زاویه ی حمله را ثابت در نظر بگیریم٫ هرچه aspect ratio بال بیشتر باشد ٫ drag کمتری به نسبت همان لیفت تولید خواهد شد. (که این موضوع کاملا به نفع ماست) برای مثال aspect ratio در گلایدرها بین ۲۰ تا ۳۰ است ولی در هواپیماهای آموزشی بین ۷ تا ۹ است.

 

 

 

نحوه محاسبه ی aspect ratio

 

همانطور که در شکل زیر میبینید ٫ span به فاصله ی بین دو سر بال (tip to tip) گفته میشود. اگر این مقدار را بر chord line (خطی که لبه ی حمله ی بال (leading edge) را به لبه ی فرار بال (trailing edge ) وصل میکند) تقسیم کنیم میتوانیم به aspect ratio برسیم. برای درک بهتر این موضوع به محاسبات زیر دقت کنید.  شکل ۳-۸

 

 

شکل و فرم بال (wing planform)

 

شکل و فرم بال هوایپما رابطه ای کاملا مستقیم با نوع کاربرد  هواپیما دارد. همچنین هرنوع طراحی با توجه به ویژگی های خود دارای مزایا و همچنین معایبی نیز خواهد بود که طراحان با توجه به نیاز خود از روش های مختلفی برای طراحی و تولید یک بال با بیشترین خاصیت استفاده میکنند.

 

انواع مدل بال هواپیما

 

به صورت کلی میتوان بال هواپیمارا به چهارنوع تقسیم کرد که در ادامه به بررسی آنها میپردازیم.

 

بال بیضوی شکل (eliptical)

این نوع بال کاملا مناسب برای پرواز در سرعت های پایین است.زیرا کمترین میزان درگ را در نوع خود تولید میکند. اما تولید این نوع بال خیلی راحت نیست و از نظر واماندگی وضعیت ضعیف تری نسبت به بال rectangular دارد.

 

بال مستطیل شکل rectangular

این نوع بال به کارآمدی بال بیضوی نیست اما به این خاطر که تمایل دارد ابتدا از سمتی که به بدنه ی هواپیما چسبیده است شروع به واماندگی کند زمان بیشتری را برای ریکاوری  به خلبان میدهد. همچنین این نوع بال تاثیر aileron هارا نیز بیشتر میکند

 

 

بال باریک شونده(tapering)

 

این نوع بال درگ کم و لیفت زیادی تولید میکند که همین موضوع این بال را برای پرواز در سرعت های بالا بسیار مناسب میکند. بخش مستطیل شکل این بال ٫ باعث کاهش هزینه در تولید و بخش باریک شونده ی آن باعث کاهش وزن و بیشتر شدن aspect ratio خواهد شد.

 

 

بال جارو شکل (swept back)

 

این نوع بال به دلیل نوع طراحی برای سرعت های بالا مناسب است اما به صورت کلی اط نظر واماندگی دارای معایبی نیز میباشد. برای اطلاعات بیشتر درباره ی این نوع بال میتوانید به مقاله ای تحت عنوان بال سوییپ swept back wing)) در سایت بست پایلت مراجعه نمایید.