هواپیماهای شگفت انگیز: سی 5 گالاکسی

هواپیمای ترابری C-5 می تواند تانک های جنگی را بلعیده و با قطب جنوب حمل کند... و این تازه آغاز ماجراست.

بزرگترین ترابری نظامی ارتش آمریکا یکی از بزرگترین هواپیماهای دنیا نیز هست – و پس از نابودی آنتونوف 225 میریای اوکراین در جنگ با روسیه هم اکنون بواقع بزرگترین هواپیمای ترابری دنیا است. با توانایی حمل تانکهای جنگی 50 تنی و تخلیه آنها در قاره ای دیگر، گالاکسی بخش مهمی از سیستم حمل و نقل جهانی است.

اگر کنار این هواپیما بایستید سرچرخاندن به دور آن واقعا سخت خواهد بود. جدیدترین نسخه این هواپیما یعنی C-5M بیش از 75 متر طول دارد. بدین ترتیب حدود 3.6 متر طویل تر از ایرباس A380 غول مسافربری است. فاصله دو نوک بال آن 68 متر است، هرکدام از بالهای آن به اندازه یک زمین تنیس است. این هواپیما با ارتفاه بیست متر بلندتر از یک ساختمان شش طبقه می ایستد. گالاکسی آنقدر عظیم است که در بسیاری آشیانه ها جای نمی گیرد. گاهی اوقات نیروی هوایی مجبور شده است دربهای آشیانه را شکاف دهد تا دم وال مانند هواپیما بتواند در آشیانه جای گیرد.

فضای حمل بار آن بقدری بزرگ است که می تواند یک تانک سنگین، شش هلی کوپتر یا 24844746 توپ پینگ پنگ را در خود جای دهد. هواپیمای غول آسا می‌تواند با 54000 تن بار مسافت 8400 کیلومتر را بدون سوخت گیری مجدد طی کند.

برای طراحی هواپیمای باربری با این مشخصات سه شرکت بوئینگ، داگلاس و لاکهید با هم رقابت کردند که طرح لاکهید در نهایت برنده شد. پیشنهادیه بوئینگ به دور انداخته نشد و در نهایت مبدل به جامبوجت مسافربری 747 گشت. به بهای امروز دلار قیمت هر C-5A حدود 268 میلیون دلار است.

با وجود اندازه آن، هواپیما خدمه کم شماری دارد: خلبان، کمک خلبان، دو مهندس پرواز و سه متخصص بارگیری. اما به علت برد طولانی آن جا برای 15 خدمه کمکی دیگر نیز دارد.

نخستین C-5 Galaxy در 30 ژوئن 1968 پرواز کرد و بزودی در پشتیبانی ازجنگ ویتنام پرواز از کالیفرنیا تا آسیای جنوب شرقی را آغاز کرد. این هواپیما در تمامی جنگ های منطقه ای آمریکا خدمت کرده و حتی یکبار به عنوان سکوی پرتاب موشک قاره پیمای مینوتمن 1 در سال 1974 بکار رفته است. در این سال یک هواپیمای گالاکسی موشک 43 تنی مینوتمن 1 را در هوا از دهانه حمل بار عقبی خود رها کرد. یک چتر حرکت موشک را آهسته می کرد. سپس موتور سوخت جامد موشک روشن شده و موشک هسته ای به ارتفاعات بالای ابرها صعود کرد.

هواپیمای C-5m Super Galaxy تا سال 2040 به خدمت ادامه داده و سپس با هواپیمایی جدیدتر – و احتمالا بزرگتر- جایگزین خواهد شد.

منبع: Popular Mechanics

غرش صوتی چیست؟

ایجاد غرش صوتی توسط یک جنگنده F-22 و تراکم بخار آب هوا در اطراف بال آن

اگر در نزدیکی یک فرودگاه نظامی غرشی رعد مانند شنیدید و ابری در آسمان نبود، منبع این صدا ممکن است یک غرش صوتی (sonic boom) باشد.

غرش صوتی صدایی است که توسط یک هواپیما یا هر شیئی که سرعت صوت را پشت سر می گذارد ایجاد می‌شود. غرش صوتی شدتی حدود 110 دسی بل دارد و بلندای صوت آن در حد یک تندر یا انفجار است. در نزدیکی پایگاه ها و فرودگاه های نظامی و ساحل فضایی فلوریدا که شرکت معروف SpaceX راکت های خود را تست می‌کند همواره غرش های صوتی شنیده می شود.

غرش صوتی چیست و چگونه تولید می شود؟

وقتی جسمی با سرعت بالا در اتمسفر حرکت می کند، موجک هایی از مولکولهای هوا ایجاد می کند که در هر جهتی صادر می شوند، مانند یک سنگ کوچک که به درون یک دریاچه انداخته می شود. لیکن با سرعت گرفتن جسم موجها جلوی دماغه جسم روی هم انباشته و متراکم می شوند. در حالی که این "امواج صوتی" به دور شدن از پهلوها و پشت جسم ادامه می دهند.

اگر سرعت جسم از سرعت سیر امواج صوتی متراکم شده در جلوی آن بیشتر شود، که در سطح دریا حدود 1224 کیلومتر  بر ساعت است، فشار زیادی در جبهه آن ایجاد می شود که به ناگاه موج صوتی نیرومند رها می کند. این شوک صوتی صدایی انفجار مانند تولید می کند. این رها شدن ناگهانی فشار که به شکل غرش صوتی شنیده می‌شود.

صدای شدید غرش صوتی عامل مزاحمی برای ساکنان مجاور فرودگاه ها است. به تازگی سازمان ناسا هواپیمایی تحقیقاتی به نام X-59 به آزمایش گذاشته است که می تواند با سرعت 1.4 برابر صوت حرکت کند بدون اینکه تولید غرش صوتی نماید. این هواپیما برای کسانی که در سطح زمین بسر می برند و از بالای سر آنها عبور می‌کند تنها صدایی خفیف ایجاد می‌نماید که به هیچ وجه آزارنده نیست. این قابلیت به واسطه شکل آیرودینامیکی خاص هواپیما ایجاد شده است. مرکز پژوهشی پیشروی Skunk Works در شرکت لاکهید مارتین طراحی و ساخت این هواپیما را به عهده داشته است.

منابع:

https://news.yahoo.com/nasas-x-59-quiet-supersonic-180036354.html

https://www.nationalgeographic.com/science/article/sonic-boom-cause-shock-wave-physics

جهشی بزرگ در طراحی هواپیما با طرح انقلابی دارپا

21 ژانویه 2023

موسسه پروژه های پژوهشی پیشرفته آمریکا موسوم به DARPA طرحی نوین برای هواپیمایی در دست اجرا دارد که برای کنترل پرواز فاقد قطعات متحرک در دم، بال یا حتی فاقد سکان عمودی است.

این طرح مفهومی دارپا موسوم به CRANE تمام سطوح متحرک خارجی هواپیما را حذف خواهد کرد تا از نیروی پسای آیرودینامیکی کاسته و بر کارایی مصرف سوخت بیافزاید. برای چندین دهه کنترل پرواز با استفاده از سطوح متحرک دم و بال موسوم به elevator، فلاپ یا سکان عمودی (rudder) گرایش غالب در طراحی هواپیما بوده است. اما دارپا ادعا می‌کند می توان حتی در سرعت های بالا بدون این سطوح متحرک هواپیما را کنترل کرد.

این هواپیما برای مانور در حین پرواز تنها به تغییر جریان هوا در اطراف خود تکیه دارد. قطعات متحرک هواپیما یک شر ناگزیر برای بیش از یک قرن بوده است. از یکسو این سطوح تولید پسا کرده و بر مصرف سوخت می افزایند. اما خلبانان باید بتوانند با ایمنی کامل هواپیما را به اطراف حرکت دهند و طراحی سنتی هواپیما مبتنی بر سطوح متحرک دم و بال برای برای چندین دهه آزمایش شده و امتحان خود را پس داده است.

در مورد این هواپیما جزئیات اندکی منتشر شده لیکن انتظار می رود با روشهایی مانند جت های هوا یا حتی تخلیه الکتریکی بار، جریان هوا پیرامون هواپیما را شکل دهد.

https://news.yahoo.com/wild-darpa-crane-x-plane-210006777.html

برترین جنگنده های جنگ جهانی دوم

بهترین هواپیماهای جنگی جنگ دوم جهانی

سراسر جنگ جهانی دوم شاهد رقابت قدرتهای درگیر برای ساخت و به صحنه آوردن مدرنترین تسلیحات ممکن برای کسب برتری بر دشمن بود. اما شدیدترین رقابت در عرصه نبرد هوایی جریان داشت، یعنی در طراحی هواپیما، متالورژی و موتورهایی که بسرعت توان و کارایی بالاتری کسب می‌کردند. فقط در طول شش سال تکنولوژی هواپیماهای پیستونی به تکامل رسید و طلوع عصر جت آغاز گشت. در این مقاله برترین هواپیماهای جنگی این دوره به ترتیب عکس معرفی شده‌اند:

Messerschmitt Bf 109

مسراشمیت بی اف 109 جنگنده نمادین آلمان در جنگ جهانی دوم بود. طراحی آن که به سال 1934 باز می‌گشت، یکی از موفقترین جنگنده‌های جنگ جهانی دوم را بوجود آورد. بی اف 109 در سراسر جنگ ارتقا یافت و تا انتهای جنگ به خدمت ادامه داد. اولین جنگنده تمام فلزی تک باله با بالهای پایین بدنه و چرخهای جمع شدنی بود، نوعی طراحی که توسط تمامی طرفهای درگیر در جنگ مورد استفاده قرار گرفت.

فلسفه طراحی بی اف 109 بکارگیری کوچکترین بدنه پیرامون قدرتمندترین موتور ممکن بود. لیکن اندازه کوچک بدنه به معنی ظرفیت کم حمل سوخت و برد محدود نیز بود. این مساله در جنگ بریتانیا خود را نشان داد، وقتی بی اف 109 ها تنها 15 دقیقه قادر به نبرد هوایی بر فراز دریای مانش بودند و باید پیش از تمام شدن سوخت خود نبرد را ناتمام گذاشته و به پایگاه باز می‌گشتند. در عین حال

موتور قدرتمند مدل 109K سرعت 720 کیلومتر و مانورپذیری استثنایی به آن می‌داد.

اریک هارتمن، برترین خلبان جنگ با 352 مورد شکار جنگنده‌های دشمن، با بی اف 109 پرواز می‌کرد. علاوه بر نقش رهگیر و اسکورت در سایر نقش ها مانند حمله به اهداف زمینی و شناسایی نیز خوب عمل کرد. بین سالهای 1936 و 1945 تعداد 34000 هواپیمای بی اف 109 ساخته شد و بدین ترتیب پرتعدادترین هواپیمای تولید شده در تاریخ بشمار می‌رود.

Mitsubishi A6M Zero

 

زیرو به عنوان یک هواپیمای سبک و چابک اولین هواپیمای با قابلیت برخاستن از عرشه ناو هواپیمابر و جنگنده اصلی ژاپن در سراسر جنگ جهانی دوم بود. در طراحی زیرو حفاظت فدای سرعت، مانورپذیری و برد بلند شده بود بر طبق این نظریه که سرعت و مانورپذیری خود بهترین حفاظت بشمار می‌روند. در ابتدای جنگ اقیانوس آرام این جنگنده بهترین جنگنده نبرد هوایی نزدیک (داگ-فایت) آسمان اقیانوس آرام بوده و برتری مطلق هوایی را از آن ژاپنی‌ها کرده بود بطوری که در سالهای ابتدایی جنگ نسبت انهدام 12 به 1 بسود نیروی هوایی ژاپن بود.

برای مقابله با برتری زیروها، خلبانان آمریکایی تاکتیک‌هایی مانند درگیری در حالت شیرجه را اتخاذ کردند که این حالت به هواپیمای سنگین تر آنها امکان می داد سرعت بیشتری در شیرجه بدست آورده و در صورت ناموفق بودن حمله سریعا محل را ترک کنند. با پیشرفت جنگ، آمریکایی ها جنگنده های قدرتمند و سریعتری را وارد نبرد کردند که علاوه بر استحکام بدنه و حفاظت زرهی بالا، سرعت و مانورپذیری بالایی نیز داشتند. جنگنده های مدرنی مانند F4U Corsair و F6F Hellcat بطور قاطعانه به برتری زیروها پایان دادند و حالا دیگر بدنه ضعیف زیروها برای خلبانها بسیار مرگبار بشمار می رفت. در حالی که گلوله های 6 میلیمتری تیربار زیروها اثر قابل ملاحظه ای بر بدنه هلکت‌ها نداشت، تنها یک رگبار تیربارهای سنگین هلکت می توانست یک زیرو را تکه تکه کند. تا اواخر سال 1944 زیرو دیگر یک هواپیمای منسوخ شده بشمار می رفت و توان صنعتی رو به تحلیل ژاپن نتوانست جنگنده دیگری را جایگزین آن کند.

Supermarine Spitfire

یک جنگنده زیبا با بالهای بیضی شکل که شاهکار مهندسی آیرودینامیک بوده و شاید از نظر زیباشناسی جذابترین جنگنده جنگ جهانی دوم بشمار می‌رفته است. آسانی کار همراه با عملکرد عالی آن را به یک افسانه تبدیل ساخت.

علاوه براین، اسپیت فایر بسیار بادوام بود. حتی پس از صدمات شدید نیز برخی خلبانان توانسته بودند آن را به زمین بنشانند.

اسپیت فایر به صورت یک جنگنده برتر در طی جنگ بریتانیا (جولای تا اکتبر 1940) ظاهر شد و بخوبی از عهده جنگنده ها و بمب افکن های آلمانی برآمد. در طی حملات آلمان نازی به بریتانیا جنگنده های اسپیت فایر جنگنده‌های اسکورت آلمانی را مشغول نگه می داشتند و هاوکر هوریکین های نیروی هوایی سلطنتی نیز به بمب افکن های حالا بی‌دفاع آلمانی یورش می بردند. مشهور است که با ناکام ماندن نبرد هوایی آلمان بر علیه بریتانیا هرمان گورینگ فرمانده نیروی هوایی آلمان از خلبانان خود خواست آنچه برای به زانو درآوردن نیروی هوایی سلطنتی بریتانیا لازم دارند را بیان دارند که یکی از آنها پاسخ داد: به من یک اسکادران اسپیت فایر بدهید!

اسپیت فایر در طول جنگ به موتورهای قدرتمندتری مجهز شد و مقاومت بالای بدنه و دوام آن باعث شد در طول جنگ جنگنده برتر نیروی هوایی بریتانیا باشد. نسخه‌های مختلفی از آن به توپ و بمب مجهز شدند. تعداد 20 هزار فروند از این جنگنده تا پایان جنگ تولید شد و بدین ترتیب عنوان بیشترین تعداد تولید در میان هواپیماهای جنگی بریتانیا را از آن خود کرد.

FW-190

فوکه ولف اف دبلیو 190، جنگنده ای با بالهای پایین تنه و موتور خنک شونده با هوای BMW که برای اولین بار در سال 1937 سفارش داده شد، در ابتدا برای پشتیبانی از جنگنده اصلی نیروی هوایی آلمان یعنی بی اف 109 طراحی شده بود لیکن بزودی جای آن را به عنوان جنگنده برتر آلمان گرفت. اف دبلیو 190 جان سخت تر از بی اف 109 از آب درآمد و موتور شعاعی بزرگ آن نقش سپر اضافی برا ی حفاظت از خلبان را ایفا می کرد و بیشتر از موتور خنک شونده با آب بی اف 10 می توانست صدمات را جذب کرده و به کار خود ادامه دهد. غیر از نبرد نزدیک در ارتفاع بالا در همه زمینه ها برتر از بی اف 109 بود و تا پایان جنگ بیش از 20 هزار فروند از آنها تولید شد.

اف دبلیو 190 مانورپذیر با چهار توپ 20 میلیمتری و دو مسلسل اضافی یک شکاری قدرتمند و در سالهای میانی جنگ بهترین در نبرد هوایی بود تا اینکه اسپیت فایر مدل IX در جولای 1942 ظاهر شد و با آن به رقابت پرداخت.

لیکن اسپیت فایر فاقد برد کافی برای نفوذ به قلمرو رایش بود. زمانی که بمب افکن های ایالات متحده شروع به بمباران خاک اصلی آلمان در روز کردند، تسلیحات سنگین شکاری های اف دبلیو 190 چنان صدمات سنگینی به آنها وارد ساختند که حملات روزانه متوقف شد. تنها با ظهور پی 51 ماستنگ های بی رقیب و دوربرد به عنوان اسکورت بمب‌افکنها، بمبارانهای روزانه دوباره از سر گرفته شد.

جنگنده های نوین آمریکا مانند P-47 و P-38 دارای توربو سوپرشارژ بودند و در ارتفاعات بالا عملکرد بهتری از موتور شعاعی اف دبلیو 190 می داشتند. بنابراین اف دبلیو 190 ها به داخل خاک آلمان عقب نشینی کرده و در خارج از مرزها قادر به هماوری با این جنگنده ها نبودند. ظهور پی 51 ماستنگ که دارای برد کافی برای اسکورت بمب افکنهای آمریکایی تا هر نقطه در خاک آلمان بود به برتری هوایی اف دبلیوها پایان داد و از آن پس بمبارانهای هوایی آمریکا ضرباتی کاری به صنایع آلمان وارد ساخت. 

متن کامل مقاله با پرداخت 35 هزار تومان در اختیار شما قرار می گیرد. مناسب به عنوان مقاله پژوهشی

برای دریافت متن کامل مقاله به روش ایمیل، تلگرام، واتس آپ یا لینک دانلود به شماره 09360771981 یک پیامک بفرستید (تنها پیامک)

هواپیمای جدید ناسا: یک گام نزدیکتر به پرواز پرندگان

هواپیمای جدید ناسا: یک گام نزدیکتر به پرواز پرندگان

مهندسان ناسا با ابداع بال تطابق پذیر در طول دهانه (SAW=Spanwise Adaptive Wing) امید دارند به کارامدی پرواز یک پرنده دست یابند. با تغییر زاویه عمودی بخش بیرونی بالهای یک هواپیما موسوم به cant در حین پرواز، پژوهشگران ناسا توانسته اند بازدهی مصرف سوخت و پایداری جانبی (yaw) را افزایش دهند. ممکن است چندان برانگیزاننده بنظر نرسد لیکن گام بزرگی بسوی صرفه جویی بزرگی در انرژی و نزدیک شدن به شیوه پرواز خرامان و پرابهت پرندگان بشمار می آید.

این پروژه ممکن است تغییر سکل بال در حین پرواز را نهایتا عملی سازد. چیزی که در مورد پرندگان قابل توجه است نداشتن دم عمودی است که تقریبا تمامی هواپیماهای ساخته شده تاکنون برای حفظ پایداری و نیز ماور دادن حول محور عمودی (yaw axis) به آن وابسته هستند. دم های هواپیما برای غلبه بر بدترین شرایط مکن طراحی شده اند، لیکن بیشتر اوقات به بخش های اصلی دم نیازی نیست. بخصوص دم عمودی برای بیشتر زمان پرواز بیش از حد بزرگ است.

بدین ترتیب در بیشتر زمان پرواز دم یک وزن مرده بزرگ بشمار می آید که تنها بر مصرف سوخت می افزاید. اما هنوز راهی برای حذف دم عمودی و در عین حال حفظ پایداری پرواز کشف نشده بود. تیم پروژه SAW راه حلی برای این منظور یافته اند.

آنها به این نتیجه دست یافته اند که زاویه 45 درجه بالها به سمت بالا بر yaw افزوده لیکن از پایداری جانبی (lateral) می‌کاهد. از سوی دیگر، زاویه دادن بالها به سمت پایین پایداری جانبی زیادی فراهم کرده اما دوران حول محور عمودی را دشوارتر می سازد. بنابراین بالی که بتواند زاویه بالا و پایین شدن خود را هنگام پرواز تغییر دهد، خواهد توانست هرجا که لازم باشد به گشتاور حول محور عمودی یا پایداری جانبی دست یابد. کانون تمرکز تیم ناسا تلاش در جهت حذف کامل دم عمودی و جایگزین ساختن آن با بالهای متغیر است.

پروژه SAW بواسطه فناوری های نوین مانند آلیاژهای حافظه دار (shape-memory alloys) امکان پذیر شده است که در طی دوران طلایی پرواز در دسترس نبودند. انی آلیاژها وقتی در معرض حرارت بالا قرار می گیرند به شگونه ای قابل پیش بینی شکل خود را تغییر می دهند بنابراین از مکانیسسم های کنترلی بزرگ و سنگین امروزی بسیار ساده تر و سبکتر هستند.

بالهای مصنوعی هرگز ایده آل نبوده اند و در مقایسه با پرندگان، هواپیماها پرنده هایی ناجور و نامتوازن هستند. پرندگان براحتی و با دقت بالهای خود را حرکت داده و تغییر شکل می دهندو آسانی و انعطاف پذیری پرواز آنها موجبات حسادت مهندسین پرواز را فراهم ساخته است. از آنجایی که فلز و فیبر کربن قابلیت تغییر شکل ندارند، بالهای هواپیما نمی تواند تغییر شکل یابد در نتیجه این بالها تنها برای پرواز در ارتفاع بالا و سرعت زیاد مناسب هستند. یک بوئینگ 737 برای بلند شدن از زمین نیاز به صدها متر باند فرود بتنی دارد در حابلیکه یک پرنده می تواند در یک آن از جای خود به هوا خیزد.

Read more at https://www.airspacemag.com/daily-planet/one-step-closer-flying-birds-180970325/#YglD018J0grmtoH1.99