کاربرد بالچه (Winglet) در هواپیماهای مسافربری

بالچه‌ها چگونه عمل می‌کنند؟ 

گردآوری و تالیف:‌اصغر ناصری - آبان ماه 1391

بالچه ها ضمائمی در انتهای بال اصلی هواپیما هستند که باعث کاهش جریانهای گردابی (vortices) نوک بال می شوند. این جریانهای گردابی در اثر اختلاف فشار روی سطح یالایی بال و سطح پایینی آن رخ می دهند. فشار بالاتر بر روی سطح پایینی هواپیما یک جریان هوای طبیعی ایجاد می‌کند که بسوی نوک بال رفته و حول آن به سمت بالا تاب می چرخد. وقتی جریان حول نوک بالها به سمت عقب هواپیما روان می شوند، یک گردابه (vortex) شکل می گیرد. این گردابه های چرخان باعث اتلاف انرژی و افزایش نیروی پسا می شوند. 

 

بالچه‌ها با کاهش نیروی پسا باعث افزایش عملکرد هواپیماهای جت می شوند و این کاهش پسا می تواند سرعت گشت آنها را افزایش دهد. ما بیشتر خلبان های هواپیماهای مسافربری ترجیح می دهند با حرکت با سرعت های عادی از مزیت بالچه‌ها در کاهش نیروی پسا برای کاهش مصرف سوخت استفاده کنند. 

هواپیماهای مسافربری متعددی از این ابداع سود برده‌اند. ایرباس A319 و A320 دارای بالچه‌های بالا و پایین بال بسیار کوچک بوده‌اند. هواپیمای دورپروازتر A340 دارای بالچه‌های متداول بوده است. شرکت Aviation Partners طرح جدیدی به نام بالچه ممزوج (blended winglet) ابداع کرده که انتقال تدریجی از فرم بال اصلی به بالچه را می‌نمایاند. 

مطالعه‌ای که در سال 1976 توسط ناسا انجام شده نشان می دهد که استفاده از بالچه‌ها 20 درصد کاهش نیروی پسا را در پی دارد. 

نسبت ابعادی (aspect ratio) یک بال عبارت از رابطه بین طول و پهنای آن (فاصله از لبه حمله تا لبه فرار) می باشد. هواپیمای U-2 دارای یک نسبت ابعادی بزرگ است در حالی که F-104 نسبت ابعادی کوچکی دارد. یک بال با نسبت ابعادی بزرگ می تواند با یک سرعت گشت معین، برد بیشتری را نصیب هواپیما کند زیرا بال طویل تر کمتر تحت تاثیر اتلاف انرژی در نتیجه گردابه های نوک بال قرار می گیرد. اما بالهای طویل در معرض خمش هستند و باید تقویت شوند که خود بر وزن آنها می‌افزاید. بالچه ها باعث افزایش نسبت ابعادی بدون افزودن بر طول بال می‌شوند. 

 

جریان باد به دور بالچه ها شکل پیچیده‌ای دارد و دقت خاصی در طراحی و آزمایش آنها باید بکار رود. زاویه بالچه نسبت به راستای عمودی و زاویه انحراف ایرفویل آن نسبت به مسیر باد تعیین کننده نیروی بالابرنده تولید شده توسط بالچه هستند. بالچه را می‌توان طوری طراحی نمود که جهت نیروی بالابر تولید شده توسط آن کمی بسوی جلو متمایل باشد در نتیجه نیروی پیش برنده‌ای نیز توسط آن تولید شود. 

منبع اصلی:

http://www.airspacemag.com/flight-today/wing.html

آیا هیچ عدد کامل فردی وجود دارد؟

یک عدد کامل عددی است که برابر با مجموع مقسوم علیه‌های خود (به غیر از خود عدد) می باشد. مانند:

6= 1 + 2 + 3 

28 = 1 + 2 + 4 + 7 + 14 

اقلیدس در کتاب اصول خود روشی برای ساختن اعداد کامل پیشنهاد کرده است. تاکنون تمامی اعداد کامل شناخته شده زوج بوده اند و هیچ عدد فرد کاملی شناخته نشده است. این بررسی تا عدد 10 به توان 300 که عدد بسیار بزرگی است انجام شده است. لیکن دلیلی برای اثبات اینکه عدد فرد کامل وجود ندارد نیز بدست نیامده است. در وب سایت http://www.oddperfect.org پروژه ای در دست انجام است که هدف آن یافتن یک عدد فرد کامل می باشد. برای اطلاعات بیشتر به آدرس زیر مراجعه کنید: 

http://mathworld.wolfram.com/OddPerfectNumber.html

تالیف: اصغر ناصری 

در پاسخ به کامنتی از سوی دوست عزیز فرید اسکندری 

اولین تصاویر از سقوط بمب افکن رادارگریز بی 2 اسپیریت

در سال 2008 یک بمب افکن بی -2 اسپیریت آمریکا که پیشرفته ترین بمب افکن جهان محسوب می شود، در اثر خطای خلبان ناشی از بد عمل کردن سنسورهای سرعت باد در برخاست خود ناموفق عمل کرده و به کف باند فرود در فرودگاه نظامی آندرسن برخوورد کرد. هر دو خلبان با استفاده از صندلی پرتاب از مهلکه گریختند ولی هواپیمای 1.4 میلیارد دلاری نیروی هوایی آمریکا طعمه آتش شد. مجله Popular Mechanics برای اولین بار توانست به تصاویری از محل حادثه دست یابد. 

  

در شکل بالا لاشه هواپیما را می بینید که بی شباهت به باقیمانده یک سفینه فضای فیلم های علمی تخیلی نیست. مایع سفید در پایین لاشه هواپیما مایع خاموش کننده است.  

در هنگام برخاستن، به علت بدعمل کردن سنسورهای فشار هوا (که ناشی از سهل انگاری مامور تعمیر و مراقبت بود)، کامپیوتر پرواز اطلاعات مربوط به سرعت باد را به اشتباه بر روی صفحه نمایشگر نشان داد. در نتیجه خلبان به جای سرعت 145 نات هواپیما را در سرعت 133 نات از زمین بلند کرد. با محاسبه اشتباه فشار هوا، کامپیوتر پرواز دماغه هواپیما را به سمت بالا بلند کرد و زاویه حمله هواپیما در سرعتی زیر سرعت stall به 30 درجه رسید. در نتیجه کنترل هواپیما از دست رفته و لبه بال شروع به خراشیدن کف باند نمود. در این لحظه خلبان و کمک خلبان از هواپیما با صندلی نجات پرتاب پونده به بیرون پریدند ولی هواپیما با کف باند برخورد و طعمه حریق شد. 

شکل زیر چهار مرحله متوالی از این سانحه را نشان می‌دهد. 

 

بمب افکن بی 2 آخرین حلقه از سیر تکاملی بالهای پرنده محسوب می شود. هدایت چنین هواپیمایی با شکل آیرودینامیکی ناپایدار نیاز به کامپیوترهای پیشرفته کنترل پرواز دارد. 

برای اطلاعات بیشتر در مورد تاریخچه بمب افکن ها به لینک برترین بمب افکن‌های تاریخ در همین  وبلاگ مراجعه شود. 

منبع: 

http://www.popularmechanics.com/technology/aviation/crashes/4273248

تاریخچه پیدایش و تکامل شکاری میگ 31

گردآوری و تالیف: اصغر ناصری ([e-mail]) - مهرماه 1391  

در سپتامبر سال 1976 ویکتور ایوانکوویچ خلبان روسی با شکاری میگ 25 خود به ژاپن گریخت. او در  هنگ 513 ام شکاری در فرماندهی دفاع هوایی شوروی خدمت می کرد. ایوانکوویچ به ایالات متحده منتقل شده و توسط آمریکایی ها مورد بازجویی قرار گرفت (او اجازه یافت تا در این کشور اقامت کند). او در اظهاراتش از یک سوپرفاکس بت (فاکس بت نامی بود که ناتو به میگ 25 داده بود) نام برد که دارای دو خدمه، بدنه ای مقاوم شده و یک رادار قدرتمند look-down/shoot-down با قابلیت رهگیری و شکار اهدافی بود که در ارتفاع پایین با سرعت کم پرواز می کردند. لیکن اولین مورد مشاهده این جنگنده شکاری در سال 1978 رخ داد که در طی آن یکی از ماهواره های جاسوسی آمریکا از نمونه های اولیه این هواپیما که در ارتفاع 6 هزار متری پرواز می کردند تصاویری تهیه کرد. تصاویر ماهواره ای نشان می دادند که این شکاری توانسته است یک هدف ماند موشک کروز را که در ارتفاع 60 متری با 20 کیلومتر فاصله از خود پرواز می‌کند، مورد اصابت قرار دهد. سرانجام در سال 1985 یک خلبان نروژی توانست تصاویر خوبی از یک میگ 31 بر فراز دریای بارنتس تهیه کند. ناتو در سال 1982 نام Foxhound به معنی تازی روباه گیر را به این شکاری اطلاق کرد. 

تاریخچه 

در اواخر دهه 1960 حکومت شوروی در پی یک شکاری دورپرواز با دوام پروازی زیاد به منظور جایگزینی به جای توپولف تی یو 28 و میگ 25 فاکس بت بود. شکاری جدید بایستی می‌توانست با تهدید موشک های کروزی که در ارتفاع پایین پرواز می‌کردند و از بمب افکن های بی 52 و بی 1 آمریکایی پرتاب می شدند مقابله کند، امری که خارج از توانایی میگ 25 بود. میگ 25 به کمک هدایت توسط ایستگاه های زمینی می توانست به عنوان یک شکاری در ارتفاع بالا عمل کند، زیرا ماموریت اولیه آن مقابله با بمب افکن های پرسرعت و بسیار بلندپروازی مانند والکایری بی 70 در نظر گرفته شده بود. لیکن بی 70 هرگز وارد تولید نشد و سیستم های هدایتی و عملکرد آن در برابر اهداف پایین پرواز نیز بسیار ناموثر بود. میگ 25 در ارتفاع پایین قادر به پرواز مافوق صوت نبود و نمی‌توانست اهداف پایین تر از خود را رهگیری کند.

طراحی جنگنده جدید میگ 31 در 1969 آغاز شد. موتور قویتر، بال جدیدتر با قسمت طویل شده در بخش ریشه نوک حمله بال (LERX) و رادار قدرتمند Zaslon از برتری های چشمگیر این شکاری جدید نسبت به میگ 25 بود.

رادار Zaslon 

 رادارهای معمولی پالس داپلر قادر به آشکارسازی اهدافی که در ارتفاع پایین تر از افق راداری هواپیما با سرعت کم پرواز می‌کنند نیستند. زیرا در این وضعیت امواج ارسالی به سوی هدف با بازتابش امواج از زمین (اصطلاحا به هم ریختگی زمینی یا ground clutter) در هم آمیخته و کار شناسایی این اهداف را دشوار می‌کند. 

اما رادارهای آرایه فازی یا phased array radar این مشکل را حل کردند. در این رادارها به جای یک منبع فرکانس رادیویی (RF)، آرایه ای از فرستنده-گیرنده ها در طیف نسبتا پیوسته‌ای از طول موج‌ها عمل می کنند. در نتیجه می توانند بسیار سریعتر از روشهای مکانیکی به اسکن یک ناحیه از فضا بپردازند. 

رادار N007 Zaslon که در سال 1973 برای اولین بار آزمایش شد، اولین نمونه از رادارهای عملیاتی آرایه فازی غیرفعال بود که می‌توانست علاوه بر رهگیری موشک های کروز به رهگیری همزمان چند هدف بپردازد. در سال 1981 جنگنده میگ 31 مجهز به این نوع رادار وارد خدمت شد و چالشی جدی برای بمب افکن های ناتو و آمریکا ایجاد کرد. با ورود این هواپیما دیگر پرواز در ارتفاعات پایین بمب افکن های غربی را از آشکارسازی توسط رادارهای بلوک شرق مصون نمی داشت. 

رادار Zaslon به تنهایی 1000 کیلوگرم وزن دارد. لیکن برد 120 تا 200 کیلومتری و امکان ردیابی همزمان 10 هدف و قفل بر روی 4 عدد از آنها ارزش زیادی برای آن ایجاد کرد است. 

در سال 191 در نمایشگاه هوایی پاریس رادار Zaslon  بر روی میگ 31 به نمایش گذارده شد. روسها در این نمایشگاه پیشنهاد کردند که یک میگ 31 و یک هواپیمای US F-117 Nighthawk رادارگریز همزمان پرواز نمایند تا روسها در عمل ثابت کنند که رادار Zaslon قادر به رهگیری هواپیمای رادارگریز آمریکایی است. متاسفانه همچنین آزمونی انجام نشد.

کارشناسان معمولا شکاری میگ 31 را با اف 15 استرایک ایگل مقایسه می‌کنند. لیکن بایستی به یاد داشت که اف 15 استرایک ایگل در عمل کارایی خود را به اثبات رسانده است در حالی که میگ 31 مانند بسیاری از محصولات جنگی روسیه فاقد سابقه عملیاتی یا Combat Record می باشد و این امر ارزیابی دقیق توانایی های آنرا دشوار می سازد.

مشخصات فنی میگ 31 

  

میگ 31 همراه با رادار Zaslon

تعداد خدمه: دو (خلبان و افسر مسئول تسلیحات) 

 طول: 22.69 متر 

فاصله دو نوک بال: 13.46 متر 

ارتفاع: 6.15 متر 

حداکثر وزن: 46200 کیلوگرم 

حداکثر سرعت: 3000 کیلومتر در ساعت در ارتفاع بالا و 1500 کیلومتر در ساعت در ارتفاع پایین 

سقف پرواز: 20600 متر 

منابع: 

 http://www.aircraftinformation.info/art_mig31.htm

http://toad-design.com/migalley/index.php/jet-aircraft/mig31/mig31-zaslon-radar 

http://www.niip.info/main.php?page=raz_sky_zaslon

نوآوری افراطی

چند روز پیش بطور اتفاقی در یک فروشگاه لوازم تزئینی و تفریحی با یک اسباب بازی فکری تولید داخل به نام پازل چهار بعدی برخورد کردم. این وسیله برای کودکان 3 تا 6 ساله طراحی شده بود و کودک از طریق سرهم کردن قطعات یک حیوان باید مدل سه بعدی آن را می ساخت. با خودم گفتم ایده جالبی است و یک نمونه از آنرا به قیمت 2 هزار تومان برای فرزندم خریدم تا اگر مفید واقع شد چندتای دیگر از آن را نیز بخرم. در خانه در حضور دختر سه ساله ام آنرا باز کردم با این امید که برایش جالب باشد. از سرهم کردن قطعات یک اسب آبی باید موفق می شدم مدل سه بعدی پلاستیکی آنرا بسازم. مدل حدود پنجاه تکه داشت که دارای زوائدی برای جفت و جور شدن در جای خود بود. با زحمت بسیار توانستم پس از نیم ساعت قسمت جلویی و شکم حیوان را سرهم کنم. دخترم که حوصله اش سر رفته بود به اتاق خود برای بازی با عروسک هایش رفت و من نیز ناامیدانه تکه های اسباب بازی را جمع و در کیسه اش قرار دادم! 

این موضوع نمونه ای است از نوآوری افراطی. یعنی نابود کردن یک ایده خوب با طراحی و اجرای غلط. اگر سازندگان این اسباب بازی به جای تبدیل مدل حیوان به پنجاه تکه پیچیده که بازسازی آنرا حتی برای یک بزرگسال آشنا به فنون مهندسی دشوار می کند، با توجه به مخاطب بازی آنرا به پنج یا هشت تکه تقسیم می کردند که در این صورت مناسب درک و فهم یک کودک خردسال می‌گردد، بجای تولید یک اسباب بازی بی مصرف که تولید کننده آنرا ورشکست می کند یک وسیله عالی برای رشد خلاقیت و مهارت کودک ساخته بودند. 

موضوعاتی از این دست در صنایع داخلی ما فراوان است و عدم توجه به آنها می تواند صدمات فراوانی به اعتبار محصولات وطنی در پیش چشم مصرف کنندگان و خریداران داخلی بزند.