گلایدر

Glider l

همه گی تقریبا در بچگی این ارزو را داشتیه ایم که خلبان شویم ولی متاسفانه از این جمعیت کثیر تعداد کمی به ارزوی خود یعنی خلبان شدن و در نتیجه پرواز می رسند اما دنیا برای این دسته از انسان ها راه دیگری قرار داده است حال که نمی توانیم هواپیمای واقعی و بزرگ را هدایت کنیم چه راه ی از این بهتر که هواپیمای دست ساز خود را کنترل کنیم.

این فکر بسیار خوبی است ولی در عین خوب بودن بسیار پر خرج است که جای هیچ اشتباه ی را برای ما باقی نمی گذارد

پس چه کنیم؟

از یک گلایدر ساده شوع می کنیم و کم کم با متخصص شدن در طراحی و ساخت سراغ هواپیما های مدل می رویم.

گلایدر، هواگردی است که بدون استفاده از انرژی موتور به پرواز در می‌آید. در واقع چون این پرنده نیروی پیشران موتور ندارد؛ باید برای غلبه بر نیروی پسا و حفظ سرعت ثابت یک زاویه سرش منفی را به کار گیرد.

در سال ۱۸۵۳ نخستین گلایدر با یک سر نشین پرواز کرد و فقط توانست طول یک دره را پرواز کند. گلایدر امروزی می‌توانند مسافت های بسیار بیشتری را پرواز کنند. در سال ۱۹۸۶ یک هواپیمای بی‌موتور(گلایدر) توانست بر فراز کالیفرنیا تا ارتفاع ۱۱۵۰۰ متری از سطح زمین اوج بگیرد.

در این مقاله به بررسی و اموزش بسیار اولیه ی ساخت گلایدر می پردازیم با ما همراه باشید:

البته این نکته را نباید فراموش کرد که گلایدر ها موتور ندارند واین کار را مشکل میکند چون موتور همه چیز یک پرنده را تغییر می دهد. در حالی که در گلایدر بدون موتور بهینه بودن طراحی بسیار مهم است هر اشتباه کوچک در طراحی اندازه ها موجب عملکرد ضعیف گلایدر می شود.در نتیجه طراحی گلایدر صفحه ای نیز به عنوان پل ورود به طراحی گلایدر استراکچر و در نتیجه آن هواپیمای مدل می باشد و در مواردی دشوارتر است.

اولین قدم سازه گلایدر می باشد: رایج ترین ماده اولیه بریا سازه گلایدر چوب بالسا می بشاد که هم بسیار مقاومت خوبی در جهت عکس الیاف خود دارد هم سبک است و هم گران

تنها مشکل این چوب گران بودن ان نیست وبرش وتراش این چوب سخت و وقت گیر است و چسب مخصوص خود را میخواهد چسبی که ان را به نام یک دو سه می شناسیم

دسته بندی چوب بالسا به وسیله ضخامت ان صورت می گیرد، شاید یکی از دلایل گران بودن این چوب وارداتی بودن ان باشد.

ماده ای دیگر که بسیار ارزان می باشد و هم برش و تراش ساده ای دارد و در ساخت گلایدر صفحه ای کاربرد دارد فوم می باشد ولی این ماده هم نقاط ضعف خود را دارد مثل:

زمان بر بودن چسبیدن ومقاومت کم در انحنا ایرفویل یا ماهی واره(سطح مقطع بال که باعث ایجاد نیروی برا می شود)

ماده اولیه دیگری که در ساخت گلایدرهای استراکچر وارد می شود فوم برد است. فوم برد ،فومی است که توسط دو لایه مقوا در بالا و پایین پوشیده شده است و در نتیجه مقاومت چندین برابر مقابل ضربه و خمش دارد. البته نقطه ضعف آن در ساخت گلایدر سنگین بودن آن است.

حال پس از اشنایی مختصر با جنس سازه کمی در مورد شیوه اتصال اجزا به هم توضیح دهیم

در این مطلب شیوه اتصال با چسب را توضیح میدهیم:

کته با اهمیت این است که گلایدرهای صفحه ای عموما با ضربات زیادی مواجه هستند که در نتیجه آن چسب مورد استفاده در آن ها اهمیت می یابد، چسب هایی که به صورت کامل سفت شده و هیچ انعطافی ندارند اگر اتصال دو قطعه را بر عهده بگیرند به دلیل عدم توانایی در انتقال و یا دمپ ضربه موجب کنده شدن مداوم بال و دیگر قطعات می باشند.

وظیفه اصلی بلند کردن گلایدر از سطح زمین را بال بر عهده دارد که بال هم این کار را به وسیله ایفویل انجام میدهد که این وسیله محاسبات ایرو دینامیکی مخصوص به خود را دارد و محاسبات بسیار پیچیده که در قالب این مقاله نمی گنجد.

اما به صورت مختصر و در حد ساخت گلادر قصد داریم که در مورد ایرفویل توضیح دهیم:

برای طراحی ایرفویل می توانید از نرم افزار xflr5 استفاده کنید.

اما شیوه کلی تولید نیرو به وسیله ایرفویل یا ماهی واره به صورت زیر است

به مقطع خاصی که با عبور هوا از اطراف آن ایجاد اختلاف فشار در بالا و پایین مقطع می نماید، ایرفویل گفته میشود و نیروی ایجاد شده نیروی آیرودینامیکی خوانده می شود. این شکل یک شکل کشیده ی دراز و باریک به شکل ماهی یا دوک است که جلوی آن گرد و عقب آن با زاویه کمی شکل مخروط می یابد. ایرفویل با مشخصات ذکر شده در مقطع عرضی یک جسم شکل داده شده تعریف و مورد بحث قرار می گیرد. ساده ترین مثال از یک ایرفویل مقطع عرضی یک بال هواپیماست که در شکل زیر قسمت های مختلف آن مشاهده می شود.

ایرفویل شکلی است که به منظور ایجاد نیروی برا طراحی شده است. در واقع ایرفویل شکلی است که ازبرش مقطع یک بال به وجود می اید.علاوه بر بالها، ملخهاpropellers وسطوح دم نیز ایرفویل مانند هستند. حتی مهندسان هوا نوردی هنگام محاوره بعضی مواقع به اشتباه ازلغات بال ایرفویل به صورت قابل تعویض با هم استفاده می کنند.اما یک ایرفویل شکلی است که از برش یک بال و نه به تنهائی خود بال دیده می شود.برشهایی که در بعضی از بالها درجاهای مختلف آن زده می شود،ایرفویلهای متفاوتی را آشکارمیسازد.یک ایروفویل همانطور که در شکل مشاهده می شود دارای یک لبه حملهleading edge ویک لبه فراراست. یک ایرفویل دارای وترchord وکمبرcamberنیزهست.وتر یک خط فرضی است که لبه حمله را به لبه فرارمتصل میکند.از وتر برای اندازه گیری زاویه حمله هندسی وهمچنین محاسبه مساحت بال استفاده میشود. خط کمبر میانگینmean camber line خطی است که به فاصله مساوی ازبالا وپائین سطح بال قرار دارد وکمبر،مقدار خمیدگی مقدار خط کمبر میانگین است.بالی که دارای یک ایرفویل با مقدار خمیدگی زیاد در خط کمبر میانگین خود است،بال با کمبر زیاد highly cambered wing نامیده میشود .   بال متقارن دارای کمبر نیست. باد نسبی relative wind ، امتداد باد در یک فاصله از بال می باشد. حرکت باد نسبی به موازات و خلاف جهت حرکت بال است. سرعت باد نسبی برابر با سرعت بال است. یکی از مقیاسهای مهم بال نسبت منظریaspect ratio آن است. نسبت منظری برابر با حاصل طول بالwing span به وتر متوسط یا میانگین است. طول بال، فاصله بین دو سر بال است. مساحت بال wing area برابر با طول بال ضرب در وتر متوسط آن است. اکثر بالهایی که بر روی هواپیما های کوچک هوانوردی عمومی general-aviation قرار دارد دارای نسبت منظری حدود ۶ تا۸ هستند و این به معنای آن است که طول بال ۶تا۸ برابر عرض آن است.

قسمت های مختلف یک ایر فویل:

لبه ﺣﻤﻠﻪ Leading edge

اوﻟﻴﻦ نقطه مقطعﻋﻤﻮدی ﺑﺎل ﻳﺎ مقطعﺁﻳﺮودﻳﻨﺎمیکی است ﮐﻪ قبل از هرﻗﺴﻤﺖ دﻳﮕﺮ ﺑﺎ اﻟﻴﺎف هوا ﺑﺮخورد می ﻨﻤﺎﻳﺪ .

لبه فرارTrailing edge

اخرﻳﻦ نقطه از مقطعﻋﻤﻮدی ﮐﻪ ﺑﺎ هواتماس دارد و در ﺁن نقطه ﺟﺮﻳﺎن هوا، مقطع ﺁﻳﺮودﻳﻨﺎمیکی را ترک میکند .

خط وترChord line

خط مستقیمی که لبه ی حمله را به لبه ی فرار وصل میکند خط وتر نامیده میشود. تعاریف متعددی برای مکان این خط وجود دارد. در ایرفویل های خمیده (قوس دار) که سطح زیرین مقعری دارند، خط مناسب خطی است که بطور مماسی در زیر انحنای زیرین قرار گیرد و در قسمت زیرین لبه ی حمله و لبه ی فرار با آن سطح تماس داشته باشد. تصویر مقطع ایرفویل بر روی این خط، وتر نامیده میشود و طول وتر را با حرف c نشان میدهند. ایرفویل هایی که بیشتر در ملخ ها و فن ها مورد استفاده قرار میگیرند، غالبا از سطح زیرین صاف و تختی برخوردارند و نظر به اینکه قسمت اعظم خط وتر با انحنای زیرین تماس دارد، لبه ی حمله (مدور) تنها قسمتی است که از این خط جداست. در صورتی که مقاطع (ایرفویل) مورد استفاده از نوع متقارن یا کم انحنا باشند خط وتر بصورت خطی تعریف میگردد که مرکز انحنای لبه ی حمله را به مرکز انحنای لبه ی فرار متصل میکند. به محض آنکه خط وتر طرح شود، انحنای فوقانی یا رویی بوسیله ی مختصات انحنایی که در درصد های مختلف ترسیم شده اند، مشخص میشود و انحنای زیرین را ترسیم مختصات زیرین در همان جایگاه مشخص میکند.

ﺧﻂ ﻧﻴﻤﺴﺎز Main Comber

خطی است که هر نقطه آن به یک اندازه از مرزهای سطوح زیرین و رویی فاصله دارد و این فاصله ها عمود بر خط مرکزی اندازه گیری میشود. به بیان ساده تر خط میانی خطی است که شکل ایر فویل را به دو قسمت مساوی در جهت طول ایرفویل تقسیم میکند. در اکثر کاربردهای ایرفویل این خط با فاصله ی کمی بر بالای خط وتر انحنا میابد و در تیغه های توربین نیز به میزان بیشتر انحنا میابد. برای مقاطع متقارن خط یا منحنی روی خط وتر منطبق است شکل خط نیمسازدر تعیین ویژگی های ایرودینامیکی مقطع بال بسیار مهم است.

نسبت وتر/ضخامت :

حداکثر ضخامت کل بنام t خوانده میشود و نسبت t بر وترc به عنوان نسبت ضخامت بر وتر نامیده میشود و به عنوان درصد % t/c بیان میشود. موقعیت حداکثر ضخامت بسیار مهم است . در جنگنده های سریع امروزی از بال بسیار نازکی همراه با t/c برابر ۶% برخوردار هستند استفاده می شود.. برای وسایل نقلیه ی پرنده ی بزرگ و کم سرعت میزان ۲۰% در این نسبت امری عادی است. برخی از ایرفویل های مکشی حتی نسبت ۴۰% یا ۵۰% را دارا هستند.

انحنای خط مرکزی یا حداکثر انحناء :

که بعنوان حداکثر ارتفاع خط مرکزی بر بالای خط وتر تعریف می گردد که طول وتر آنرا تقسیم می کند. ایرفویل های عادی هواپیما از منحنی های ۲% یا ۴% برخوردار هستند که عدد نخست اشاره به مقاطع ایرفویل متقارن دارد که در دم ها مورد استفاده قرار می گیرند بطور کلی هر چه میزان انحناء بیشتر باشد مقدار بیشتری از ایرفویل در بالای خط وتر قرار میگیرد و نیروی برآ ی بیشتری تولید میشود، اما در همین زمان نیروی پسا نیز به تندی بر روی مقطع ایرفویل افزایش میابد.

زاویه ی حمله α

زاویه ای است بین خط وتر و باد یا جریانی که به ایرفویل برخورد میکند و آنرا با علامت α بر حسب درجه یا رادیان مورد استفاده قرار میدهند. توجه که نباید این زاویه را با زاویه ی قرار گرفتن تیغه روی دیسک توربین اشتباه گرفته شود. چون زاویه نصب زاویه ای بین خط طولی موتور و خط وتر ایرفویل است.

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.