چهار نیرو سرنوشت هر پرواز را تعیین میکنند: وزن، تراست، لیفت و درگ. در این مقاله میبینیم این نیروها چه زمانی و به چه ترتیبی وارد میشوند و چطور بال را در آسمان نگه میدارند.
علم مطالعهٔ حرکت اجسام در هوا را آیرودینامیک (aerodynamic) میگوییم. بلندترین خط فرضی مستقیمی که لبهٔ حمله را به لبهٔ فرار متصل میکند، chord line (وتر) نام دارد و یکی از مفاهیم پایهٔ ایرفویل است.
چهار نیروی آیرودینامیکی
- وزن (weight): همیشه رو به پایین.
- تراست (thrust): نیروی پیشران.
- لیفت (lift): نیروی برآ، عمود بر مسیر حرکت.
- درگ (drag): نیروی پسا، خلاف جهت حرکت.
ترتیب ورود نیروها هنگام تیکآف
اولین نیرویی که به جسم وارد میشود وزن است. در زمان تیکآف، دومین نیرو تراست است که با دویدن خلبان (و ایجاد باد روبهرو) تأمین میشود. به محض شروع حرکت، سومین نیرو یعنی درگ در خلاف جهت وارد میشود. پاراگلایدر زمانی وسیلهٔ پروازی میشود که باد مخالف داشته باشد و بال از هوا پر شده (inflate) باشد؛ آنگاه لیفت بهعنوان آخرین نیرو پدیدار میشود.
پرواز نرمال و تجزیهٔ نیروی وزن
به محض اینکه پای خلبان از زمین جدا شود، نیروی تراست حذف میشود و نیروی وزن وظیفهٔ پیشروی وسیله را بر عهده میگیرد. در پرواز نرمال، برآیند سه نیروی وزن، لیفت و درگ صفر میشود؛ یعنی نیروهای آیرودینامیکی یکدیگر را خنثی میکنند.
چون نیرو کمیتی برداری است، میتوان وزن را به دو مؤلفه تجزیه کرد: یکی در جهت مسیر حرکت (fly path) و دیگری عمود بر آن.
به این ترتیب W۱ با لیفت و W۲ با درگ خنثی میشود. به همین دلیل با افزایش وزن در محدودهٔ وزنی مجاز بال، بدون تغییر در نسبت سرش (glide ratio)، سرعت وسیله افزایش مییابد. اما اگر وزن از رنج وزنی بال بیشتر شود، با افزایش W۱ میزان سینک (نرخ افت) هم بالا میرود.
لیفت چگونه ساخته میشود؟
وقتی ایرفویل از درون هوا عبور میکند، بهخاطر خاصیت واگرایی سیالات جریان هوا واگرا شده و از سطوح بالا و پایین عبور میکند، سپس دوباره بهخاطر همگرایی به هم نزدیک میشوند. چون ایرفویل نامتقارن است، سرعت عبور سیال از سطح بالایی بیشتر است (مسیر بیشتری را در زمان یکسان طی میکند). طبق قانون برنولی این اختلاف سرعت، اختلاف فشار ایجاد میکند، فشار استاتیک روی بال کم میشود و لیفت پدیدار میشود.
فرمول لیفت
آزمایشها نشان داد که نیروی لیفت با چگالی هوا (ρ)، مجذور سرعت (V²) و مساحت سطح ایرفویل (S) نسبت مستقیم دارد. با وارد کردن ضریب برآ CL (مقداری بین صفر تا یک) به فرمول زیر میرسیم:
L = ½ · CL · ρ · S · V²
این فرمول روشن میکند چرا سرعت چنین نقش پررنگی دارد: لیفت با مجذور سرعت رشد میکند.
نکات کلیدی
- ترتیب نیروها در تیکآف: وزن ← تراست ← درگ ← لیفت.
- در پرواز نرمال نیرویِ پیشران، خودِ وزن است؛ برآیند نیروها صفر میشود.
- لیفت با مجذور سرعت رابطه دارد؛ سرعت، کلید پرواز است.
از تئوری تا آسمان
در دورههای آموزش پاراکسسی، این مفاهیم را روی زمین تمرین میکنید و بعد در پرواز تجربه میکنید.
Leave a Reply