کانال موزه علم و دانش

موزه علم و دانش کانالی است برای تمامی علاقمندان به دانستنی های علمی. در این کانال جالب ترین آزمایش های علمی همراه با توضیح مبانی نظری آن ارائه می شود. از این کانال بازدیدفرمایید.

تکامل هواپیمای مدرن (بخش دوم: 1918 تا پایان جنگ جهانی دوم- 1945)

تالیف: اصغر ناصری

در تالیف این سلسله مقالات از منابع دست اول و معتبر اینترتی همچون سایت:

NASA History Office: Quest for Performance, The Evolution of Modern Aircraft

استفاده شده است. لطفا در صورت نقل قول و استفاده از متن مقاله، با ذکر منبع آن (سایت دنیای علم و تکنولوژی) فرهنگ امانت داری علمی را ترویج دهید.

---

در فاصله میان پایان جنگ جهانی اول و آغاز سالهای پرآشوب دهه 1940 میلادی، پروازهایی ک با هدف رکوردشکنی صورت گرفت تاثیر بسیاری بر توسعه و تکامل صنعت هواپیمایی گذارد. از این میان مشهورترین آنها را می توان پرواز بدون توقف چارلز لیندبرگ از نیویورک تا پاریس در می 1927 نام برد. این عملیات هوایی باعث افزایش سریع توجه و علاقمندی به صنعت هوایی شد بطوری که شرکتهای هواپیماسازی متعددی در آمریکا پا به عرصه نهادند لیکن بسیاری از آنها در رکود اقتصادی بزرگ دهه 1930 به ورشکستگی دچار شده و از عرصه رقابت حذف گردیدند.

هواپیمای روح سنت لوئیز

هواپیمای مورد استفاده توسط لیندبرگ از نوع رایان (Ryan) با نام اختصاصی روح سنت لوئیس و تک باله بود که بدنه ای با اسکلت ساخته شده از لوله های فولادی جوشکاری شده و پوسته پارچه ای داشت. بالها نیز اسکلت چوبی داشتند. خلبان دارای دید رو به جلو نبود زیرا فضای جلوی او توسط یک مخزن سوخت 1000 لیتری اشغال می شد. بیش از نیمی از وزن 2500 کیلوگرمی هواپیما را سوخت آن به خود اختصاص می داد تا برد 6700 کیلومتری برای آن فراهم کند.

این هواپیما باعث افزایش توجه به پیکربندی هواپیماهای تک باله شده و شروعی بر کاهش اقبال هواپیماهای دوباله بود. هواپیمای تک باله قابل توجه دیگر، سه موتوره فورد با بدنه تمام فلزی بود. پوسته هواپیما آلیاژ آلومینیوم بوده و نیروی پسا را به حداقل کاهش می داد. مدل 5-AT این هواپیما می توانست تا 15 مسافر را با خود حمل کند. تعداد محدودی از این هواپیما تا سالهای 1990 نیز پرواز می کردند. لیکن سرعت پرواز این هواپیما اغلب به 160 کیلومتر در ساعت محدود می شد.

مدل لاکهید وگا (Lockheed Vega) یک هواپیمای تک باله با عملکرد بالا بود که اولین بار در 1927 پرواز کرد. سازه داخلی و پوسته خارجی هواپیما هر دو از چوب ساخته شده بودند. پوشش موتور باعث کاهش نیروی پسا می شد بطوری که وگا می توانست با سرعت 300 کیلومتر در ساعت پرواز کند که برای هواپیماهای آن زمان سرعت بالایی محسوب می شد. در طراحی آیرودینامیک هواپیما دقت زیادی شده بود طوری که ضریب پسا در نیروی بالابر صفر (zero-lift drag coefficient) آن به 0.0278 کاهش یافته بود. لیکن ارابه فرود ثابت هنوز عامل مهمی در افزایش نیروی پسا بشمار می رفت.

لاکهید وگا

اولین هواپیمایی که تمامی پیشرفت های صنعت هوایی تا آن زمان را در خود گردآورده بود، بوئینگ 247 نام داشت. کابین بسته آن 10 مسافر و سه خدمه را دربر می گرفت. سازه و پوسته این هواپیما تماما فلزی بود و از ارابه فرود حمع شدنی بهره می برد که نیروی پسا در حین پرواز را به میزان زیادی کاهش می داد.

هواپیمای قابل توجه دیگر  این دوره داگلاس DC-3 بود که با تمامی معیارها می توان آن را یکی از موفق ترین هواپیماهای تولید شده در جهان دانست. این هواپیما در سال 1936 عملیاتی شد و قادر به حمل 21 مسافر بود. با این تعداد مسافر قادر بود در ارتفاع 3000 متری با سرعت 300 کیلومتر در ساعت پرواز کند. برای اولین بار شرکتهای مسافری با بهره گیری از این هواپیما توانستند به سود عملیاتی از ناحیه حمل مسافر دست یابند و دیگر به پول حاصل از حمل بسته های پستی اتکا نداشتند.  موتورهای پرات اند ویتنی این هواپیما هرکدام دارای دو ردیف 7 سیلندری بودند. این آرایش در تمامی موتورهای پیستونی بعدی تقلید شد زیرا توان و عملکرد خوبی برای هواپیما فراهم می ساخت.

حدود 10926 فروند از این نوع هواپیما در فاصله سالهای 1936 تا 1945ساخته شد. پس از گذشت بیش از 60 سال از پایان جنگ جهانی دوم، هنوز چندین فروند از این هواپیما در سراسر دنیا به خدمت خود ادامه می دهند. از این نظر این هواپیما یکی از شاهکارهای مهندسی محسوب می شود.

بوئینگ بی 17 یک هواپیمای جنگی بسیار مهم این دوره بود که نمونه اولیه آن در سال 1935 پرواز کرد. نسخه B-17G این هواپیما در سراسر جنگ جهانی دوم در عرصه جنگی اروپا بکار گرفته شد و یکی از ماشین های جنگی مهم متفقین برای نابودی زیرساختهای رایش سوم بود. این هواپیما از تمام پیشرفتهای فناوری زمان خود بهره می برد و درای چهار موتور بود. با وزن ناخالص 22 هزار کیلوگرم هواپیمایی بسیار سنگین در زمان خود بشمار می رفت. موتورها مجهز به توربوشارژر بودند که از انرژی گازهای تخلیه موتور برای گرداندن توربین کمکی بهره می برد. این هواپیما دارای سقف پرواز بحرانی 7500 متر و بردی قابل ملاحظه بود. حدود 13000 فروند از این هواپیما ساخته شد که هنوز چندتایی از آنها در مقاصد مختلف مشغول به خدمت هستند.

داگلاس DC-3

بمب افکن بی17

بمب افکنی با ماموریت و قابلیت های مشابه اما ظاهری متفاوت، B-24 Liberator ساخت شرکت کانسولیدیتد بود. حجم زیاد بدنه این هواپیما بردی اندکی بیشتر نسبت به بی 17 برایش فراهم می کرد. ارتفاع پرواز بحرانی آن نیز 10000 متر یا به عبارتی 250 متر بالاتر از بی 17 بود. با حمل 2500 کیلوگرو بمب می توانست برد یکطرفه 2700 کیلومتر داشته باشد. هر دو نوع بمب افکن برای بمباران دقیق روزانه از ارتفاع بالا یعنی جای که گلوگه های ضدهوایی آلمانها قادر به رسیدن نبود منظور شده بودند. بمب افکن ها در آرایشی تنگاتنگ پرواز می کردند تا با بهره گیری از مسلسل های پرتعداد کالیبر 50 خود بتوانند با شکاری های آلمانی مقابله کنند. لیکن نرخ تلفات بالای آنها در اثر شکارشدن توسط جنگنده های آلمانی باعث محدود شدن عملیات به شب شد که امکان بمباران دقیق را منتفی می ساخت. این مشکل با فرارسیدن هواپیماهای شکاری تیزپرواز اسکورت آمریکایی مرتفع گردید و بمبارانهای مخرب روزانه از سرگرفته شد.

B-24

ارتفاع بالا تاثیری نامساعد بر خلبانان و خدمه داشت. در ارتفاع بالاتر از 7000 متر دما به حدود منهای 45 درجه سلسیوس افت می کرد و آنها مجبور بودند از لباسهایی که توسط جریان برق گرم می شد و نیز ماسکهای اکسیژن استفاده کنند. بمب افکن های نسل بعد مانند بی 29 مجهز به اتاق تحت فشار و سیستم گرمایشی بوده و خلبانان نیازی به استفاده از ماسک اکسیژن نداشتند. حدود 18000 بمب افکن بی 24 در طول جنگ ساخته شد که بیشتر از هر نوع هواپیمای جنگی دیگر آمریکا بود. همچنین نسخه ای به نام C-87 به عنوان هواپیمای باربری استفاده می شد. بی 24 در حقیقت اسب کاری پرتوان ارتش آمریکا بود.

بدون شک یکی از پیشرفته ترین محصولات نظامی جنگ جهانی دوم، بمب افکن Boeing B-29 بود که با وزن ناخالص 70000 کیلوگرم یک هواپیمای بسیار سنگین در عصر خود بشمار می رفت. این هواپیما به نظر برخی حدنهایی پیشرفت صنایع هوایی بشمار می رفت. نخستین هواپیمای جنگی با فرم آیرودینامیک و پسای بسیار کم بود که علیرغم ابعاد بزرگ و وزن سنگین خود می توانست با سرعت 560 کیلومتر بر ساعت در ارتفاع 8000 متری پرواز کند. بدین ترتیب بسیاری از جنگنده های آن زمان دارای سرعت کافی برای تعقیب این هواپیما نبودند. چهار موتور 2200 اسب بخاری و ظرفیت بالای حمل سوخت به آن بردی در حدود 5900 کیلومتر با حمل 6000 کیلوگرم بمب یا 4500 کیلومتر با حمل 10 هزار کیلوگرم بمب می دادند. این بمب افکن دارای اتاقک تحت فشار برای خلبانان و خدمه و سیستم تهویه هوای مطبوع بود. تمامی مسلسلها و توپ دم آن از راه دور بطور الکتریکی کنترل می شدند. بی 29 قادر بود در شب بمبارانهای دقیق انجام دهد و ابزاری اساسی در شکست ژاپن محسوب می شد.

B-29

بسیاری از کارشناسان، جنگنده نورث امریکن پی 51 ماستنگ را معرف بالاترین سطح توسعه فنی که یک هواپیمای ملخی می تواند بدان دست یابد، می دانند. مجهز ساختن این جنگنده به موتور خطی بی مانند رولزرویس مرلین آن را به یک شکاری تیزپرواز تبدیل کرد. ظاهر آیرودینامیک آن، مساحت پیشانی کم موتور و مساحت نسبتا کم بدنه نیز در این راستا بسیار موثر بودند. سیستم خنک کننده موتور طوری بود هوای خنک ساز نیز یک پیش رانه خالص ایجاد می کرد. بدین ترتیب هواپیما دارای ضریب پسای بسیار کمی نیز بود. پی 51 اولین هواپیمایی بود که از مقاطع ایرفویل بال جریان لایه ای استفاده می کرد که امکان دستیابی آن به سرعتهای بالایی را فراهم می ساخت. در ارتفاع 8000 متری می توانست به سرعت 700 کیلومتر در سرعت دست یابد که بدین ترتیب سریعتر از بسیاری هواپیماهای آن زمان بود. پی 51 می توانست تا ارتفاع 13500 متری اوج بگیرد و تسلیحات آن شامل شش مسلسل کالیبر 50، دو بمب 500 کیلویی یا شش راکت 5 اینچی بود. با حمل مخزن سوخت کمکی به برد 2600 کیلومتر دست می یافت و همراه با پی 38 های دورپرواز می توانست در نقش اسکورت بمب افکن های متفقین عمل کند. با ظهور این شکاری اسکورت، تلفات بمب افکن های متفقین به میزان زیادی کاهش یافت زیرا جنگنده های آلمانی از این پس با یک حریف بسیار قدرتمند مواجه بودند. پی 51 تنها جنگنده ای بود که بر فراز پایتخت های سه کشور دشمن: برلین، رم و توکیو پرواز کرد. هم اکنون نیز از این هواپیما برای مسابقات ورزشی و نمایش های هوایی استفاده می شود.

P-51 Mustang

بخش اول مقاله

پرسش و پاسخ علمی

برای افرادی که علاقمند به تقویت دانسته های علمی خود و در عین حال زبان انگلیسی هستند تعدادی پرسش علمی گردآوری شده است که پاسخ آنها را در ادامه مطلب می‌توانید ببینید. منبع:

http://trivia.fyi

1. "The reaction where two atoms of hydrogen combine to form an atom of helium is called what?"

2. Ceres is a dwarf planet that lies between the orbits of which two planets in our solar system?

3. What is the name for trees that never lose their leaves?

4. Approximately 2% of all people have what eye color?

5. What is the name of the phenomenon when the magnetosphere in the Northern Hemisphere is disturbed by the solar wind resulting in a natural light display?

6. How many pairs of chromosomes are in found in the average human?

7. The atmospheric temperature at which water vapor begins to condense and form dew, is called what?

8. In most modern vehicles, the carburator has been replace with what?

9. In fluid dynamics, what is the term for the highest attainable speed an object can reach as it falls?

10. How many furlongs are there in one mile?

11. Who came up with the theories of General and Special relativity?

12. Which is the most abundant metal in the earth's crust?

13. What was the name of the first U.S. space station?

14. What is the second most abundant element in the earth's atmosphere?

15. What is the largest 3-digit prime number?

16. Which psychologist investigated obedience using electric shocks?

17. What vitamin is produced when a person is exposed to sunlight?

18. What is the name for a protein that acts as a biological catalyst? 

سدهای بزرگ، عامل کم آبی در مناطق بزرگی از جهان هستند

سدهای بزرگ، عامل کم آبی در مناطق بزرگی از جهان هستند

سدها برای گردآوری آب از رودخانه ها و توزیع مجدد آن با هدف جبران مشکل کمبود آب ساخته می شوند. اما مطالعات نشان داده است که سدها بویژه برای مردمی که در پایین دست آنها زندگی می کنند محرومیت ازمنابع آب را ببار آورده اند.

تقریبا یک چهارم ازجمعیت جهان بواسطه مداخلات انسان در رودخانه ها، دچار مشکل کمبود آب شده اند. تد ولدکمپ پژوهشگری از دانشگاه وریژه در آمستردام هلند این مطلبرا اخیرا بیان کرده است. به گفته او سدها که آب را برای آبیاری یا مصرف در شهرها و یا تولید برق گردآوری می کنند از جمله مداخلات مخرب انسانها دررودخانه ها بشمار می آیند.

برندگان و بازندگان

ولدکمپ و هم دانشگاهیان وی برای مطالعه اثرات سدها بر جوامع، یک مدل جامع ساخته اند که دنیا را به مناطقی به شکل مربع‌های 50 کیلومتری تفکیک می کند. آنها از این مدل برای ارزیابی کمبود آب از سال 1971 تا 2010 استفاده کرده اند تا بتوانند برندگان و بازندگان حاصل ازمداخلات انسان به شکل ساختن سدها را شناسایی کنند.

این گروه دریافتند که نقاط بحرانی کمبود آب در طول زمان جابجایی بسیار یافته است بطوری که بیشتر مردم ساکن در بالادست سدها از رهگذر ساخت سد و گرداوری جریانهای آب سود برده اند در حالی که مردم پایین دست در بی آبی و خشکسالی رها شده‌اند.

در چند دهه اخیرتقریبا دو هزار میلیارد دلار صرف ساخت سد در سراسر مناطق جهان شده است. اما پژوهش تکان دهنده ولدکمپ نشان می دهد که این فعالیت ها موجب محرومیت 23 درصد مردم جهان ازمنابع آبی شده در حالی که تنها 20 درصد دیگر از این موضوع سود برده اند.

جابجایی منابع

رودخانه های بزرگ که سدسازی در بالادست آنها باعث کمبود آب در مناطق پایین دست شده است شامل رودخانه زرد در شمال کم آب چین؛ رودخانه گنگ که فعالیت انسان در بالادست آن در هند کم آبی را برای مردم بنگلادش ببار آورده است؛ فرات که سدهای ترکیه در بالادست آن باعث خشکسالی در عراق شده و رودخانه کلرادو در آمریکاست که برداشت های بالادست در آمریکا باعث کم آبی در مکزیک شده است.

اما ریچارد تیلور مدیر اجرایی ارشد انجمن جهانی نیروی آبی درانگلستان که نمایندگی بسیاری از سدسازان را بعهده دارد، این یافته ها را رد می کند. به گفته او انگیزه اصلی از ساختن سدها، ذخیره آب شیرین برای روان ساختن بی نظمی های موجود در جریانهای طبیعی، جذب سیلابها و تضمین حداقل جریان در دوره های خشکسالی است. این خدمات بنیادین دارای منافع خاصی برای مردم واقع در پایین دست هستند.

لیکن پژوهش اخیر نشان می دهد که بدترین اثرات سدها در ماههایی بروز می کند که فشار زیادی بر منابع آبی وجود دارد. ولدکمپ گفته است که سدها باعث افزایش طول دوره های کم آبی می شوند.

بسیاری از کشورها به ساخت سد به عنوان روش مهمی برای مبارزه با تغییرات آب و هوایی می نگرند. این عمل هم با انحراف مسیر جریان آب برای جبران کمبود آن و هم تولید نیروی برق پاک برای برچیدن نیروگاههای سوخت فسیلی انجام می شود. به گفته تیلر در بیشتر نقاط دنیا ذخیره آب اهمیتی بنیادین برای بقای انسانها دارد.

اما یافته های ولدکمپ چنین خاطرنشان می سازد که هدف گردآوری آب بیشتر در پشت سدها باعث تشدید مشکل کمبود آب می‌شود. ساخت سدهای بیشتر ممکن است اثرات آینده تغییرات آب و هوا را برای بخش معینی از مردم کاهش دهد، لیکن در حال حاضر فشار بیشتری بر سایر مردمان وارد می سازد.

منبع:

https://www.newscientist.com/article/2134785-billion-dollar-dams-are-making-water-shortages-not-solving-them/