آشنایی با سازه وسایل هوافضایی | هوافضای جوان

آشنایی با سازه وسایل هوافضایی

در دو درس قبل کمی راجع به سازه های مختلف و روند پشرفت سازه ها از گذشته تا حال صحبت کردیم، اما حالا لازمه بدونیم که این اجزا به چه صورت و برچه اساسی کنار هم قرار گرفتن یا اینکه سازه وسایل پرنده چه شکلیه؟ مثلا آیا سازه بدنه یک هواپیما شبیه سازه یک قطاره؟ یا اینکه نه دارای شکل خاص و منحصر به خودشه؟ و اینکه شکل سازه همه هواپیماها با هم فرق داره؟

در این درس قرار هست به این سوالاها جواب داده بشه و با سازه وسایل هوافضایی آشنا بشیم. مثلا اینکه اجزاء سازه بال و بدنه و قسمت های مختلف هواپیما چه شکلی هست و از چه اجزایی تشکیل شده و همچنین با سازه وسایل هوافضایی دیگه مثل بالگردها، موشکها ها و … آشنا خواهیم شد. مثل همیشه با ما همراه باشید تا به دل وسایل پروازی هوایی و فضایی سفر کنیم..

سازه هواپیماها

سازه هواپیماها از پیچیده ترین سازه های مهندسی بشمار میره چون این سازه هم باید سبک باشه و هم بسیار مقاوم. سازه هواپیما مانند سازه های دیگه نیست که به زمین متصل باشه یا محدودیت وزن نداشته باشه. همین دلیل باعث پیچیدگی سازه هواپیما شده. البته سازه هواپیماهای مختلف مانند جنگنده ها یا هواپیماهای مسافربری با همدیگه کمی فرق دارن البته همگی آنها در طراحی و ساخت دارای اصول مشترکی هستن که در ادامه قراره بیشتر در این مورد صحبت کنیم.

سازه هواپیما رو میشه به چند بخش کلی تقسیم کرد: سازه بال، سازه بدنه، سازه دم ها و سازه سایر قسمت ها مثل ارابه فرود

yourfile

اجزاء هواپیمایی ایرباس-۳۸۰

سازه بال

مهمترین سازه هر هواپیما سازه مربوط به بال هست چون این سازه نیروی آیرودینامیکی برآ یا نیرویی که باعث پرواز هواپیما میشه رو قراره تحمل کنه علاوه بر نیروهای آیرودینامیک، نیروهای دیگه ای مثل وزن موتور که به بال آویزان شده یا وزن سوخت داخل بالها و همچینن نیروهای ناشی از انجام مانور ها هم به آن وارد می شود.  بال رو میشه مانند یک تخته تصور کرد که از یک سر به دیوار متصل شده و سمت آزاد آن دائما توسط نیروهایی در جهت بالا و پایین در حال هل دادن است. بال هم حالتی شبیه این تخته براش اتفاق می افته و اگه هواپیما مانورهای زیادی داشته باشه، نیروهای دیگه ای هم بخاطر انجام مانورها به سازه وارد میشه و بارها دیده شده که بال بعضی از هواپیماها آکروباتیکی به دلیل نداشتن سازه محکم، ناگهان از بدنه جدا شده چون در آن واحد به سازه سه نیروی خمشی، برشی و پیچشی وارد میشه.

1721158

md90_3

نحوه وارد شدن نیروها به بال

به همین خاطر لازمه که سازه بال بسیار مستحکم باشه. همونطور که میدونیم هر سازه ای از تعدادی جزء اصلی تشکیل شده مثلا یک اتومبیل دارای یک شاسی فلزی محکمه که سایر اجزا به اون متصل میشه. سازه هواپیما یا سازه بال هم به همین صورته یعنی اینکه یک سازه اصلی در داخلش قرار گرفته و که بیشتر نیروهای وارده رو تحمل میکنه و سپس سایر اجزا هم به آن متصل میشن تا نیروها رو به این سازه اصلی منتقل کنن. این اجزا وظیفه شکل دادن به سازه رو هم به عهده دارن.

اجزاء اصلی بال رو میشه به دو بخش اجزاء طولی و اجزاء عرضی تقسیم کرد. تیرک اصلی یا اسپار مهمترین قسمت سازه یک بال هست که به صورت طولی در بال قرار گرفته این تیر که مقطعش ممکنه شبیه تیرهای معمولی ساختمانی یا شکل های دیگه باشه وظیفه اصلیش تحمل بارها یا نیرویهای خمشی هست یعنی اینکه نیروی آیرودینامکی برآ یا نیروهای دیگه که به سمت بالا و پایین وارد میشن باعث ایجاد خم شدگی خواهند شد و تیرک یا تیرکهای اصلی وظیفش این هست که این نیروها رو تحمل و از خم شدگی و شکست ناگهانی جلو گیری کنه. البته گاهی جلوگیری صددرصدی از خم شدن بال امکان پذیر نیست ولی میشه سازه رو طوری طراحی کرد که خم شدن رو بتونه تحمل کنه. جالبه بدونید نوک بالهای هواپیماهای بزرگ مثل بوئینگ ۷۴۷، تا چندین متر به دلیل نیروی برآ به سمت بالا خم میشه.

اجزاء طولی دیگری هم استرینگر ها وجود داره که وظیفه انتقال نیروهای وارده به پوسته یا بدنه بال به ریب ها و تیرک اصلی رو برعهده دارن. ریب ها نیز به عنوان یک جزء مهم عرضی بال، وظیفه شکل دادن به بال رو برعهد میگیر که این اجزاء در شکل های زیر نشان داده شده.

Airplane-Wing-Part-Diagram-Terminology

شماتیکی ساده از اجزاء سازه ای یک بال

اصولا این اجزاء در سازه بال اکثر هواپیماها مشاهده میشه و تنها ممکنه در شکل و جنس تفاوت وجود داشته باشه. البته سازه هواپیماهای جنگنده با توجه به اینکه همیشه در حال انجام مانور است، بسیار مستحکم تر از سایر هواپیماهاست و  به همین دلیل شکل اجزاء متفاوت از سایر هواپیماهاست.

cdp_loc_manf_007

سازه بال جنگنده اف-۲۲

سازه بدنه

بدنه عضو مشترکی بین قسمت های مختلف یک هواپمایست و با توجه به نوع هواپیما وظایف مختلفی مثل محل نشستن خلبان و مسافرین، حمل بار، محل قرار گیری چرخ ها، باک سوخت و … رو بر عهده داره. البته  اگه هواپیما از نوع جنگنده باشه بدنه محل قرار گیری بمب ها و قرار گیری موتور هم خواهد بود. بنابراین بدنه باید تحمل وزن ها نیروهای وارده رو داشته باشه و علاوه بر آن در حین پرواز هم نیروهای اضافه دیگه به آن وارد میشه. سازه بدنه هواپیما با توجه به نوع هواپیما شکل های متفاوتی داره.

594-a350_forward_fuselage_rrp

سازه مرکزی بدنه یک هواپیمای مسافربری

در هواپیماهای سبک و قدیمی از خرپا یا میله های چسبیده بهم برای ساخت بدنه استفاده میشد اما با گذشت زمان و پیشرفت دانش مهندسی و بزرگتر شدن اندازه هواپیماها، سازه ها نیز تغییرات زیادی کردند. به طور مثال بعضی از هواپیماهای سبک مثل هواپیما ایرانی فجر۳ به طور کامل از مواد مرکب ساخته شده اند.

به طور کلی در سازه بدنه مثل سازه بال از اجزای استفاده میشه که به صورت طولی، عرضی و اریب در کنار هم قرار گرفته و به همدیگه متصل شده اند. در یک دسته بندی ساده اجزا طولی شامل longer on ها و stifferner ها یا stringer ها هستند و اجزاء عرضی نیز از former ها و ringها تشکیل شده اند. که بر حسب نوع کاربرد و قرارگیری آنها به دو دسته: Semi Monocoque و Monocoque تقسیم بندی میشن.

Untitled22

دسته بندی بدنه ها

البته همونطور که گفتیم، سازه بدنه هواپیما با توجه به نوع ماموریتی که داره ممکنه کمی فرق داشته باشه، مثلا در هواپیماهای باربری بزرگ، سازه بدنه باید خیلی محکم باشه به همین خاطر از اجزا دیگه های هم در ساختش استفاده میشه و این یک نامگذاری کلی در هواپیماهایی با سازه ساده است.

11182068_1645955535637864_3631279809364520555_n

فضای داخلی یک هواپیمای باربری

800x600_1324630275_A350_XWB_front_fuselage_inside_Beluga

 

سازه دم:

دم یکی دیگه از قسمت های اصلی یک هواپیماست که عملکردش تقریبا شبیه باله. دم ها در شکل های متنوعی ساخته میشن اما سازه داخلی آنها مثل هم هست و مانند بال از تیرک، ریب، استرینگر، پوسته خارجی و … تشکیل میشه. البته داخل دم دیگه از باک سوخت خبری نیست و موتور نیز از آن آویزان نمیشه و به همین خاطر ممکنه سازه ساده تری نسبت به بال داشته باشه.

cessna_310k_167

تصویری گرافیکی از اجزاء یک هواپیمای دو موتوره سبک

A350_MSN1_Tail_roll_out

دم عمودی هواپیمای ایرباس-۳۵۰

 

سازه بالگردها

سازه بالگرد تقریبا شبیه سازه یک ماشینه البته محکمتر و بزرگتر. سازه بالگردها هم مثل هواپیما از تنوع زیادی برخورداره مثلا سازه یک بالگرد تفریحی ساده تر و سبک تر از سازه یک بالگرد جنگنده یا باربری است. اما بطور کلی میشه گفت سازه آنها از یک سازه داخلی یکپارچه مانند خودروها بعلاوه قابها و پوسته خارجی تشکیل شده. البته سازه یک بالگرد بسیار محکم تر از سازه یک وسیله نقلیه زمینیه. همونطور که میدونید کلمه بالگرد از دو جزء بال+گرد ساخته شده یعنی وسیله پروازی که بال آن در حال گردش است. اما به بال بالگرد ملخ می گوییم. سازه یک ملخ در نوع خودش بسیاره سازه پیچیده ای بشمار میره چون هم در حال چرخش با سرعت زیاده و هم مانند بال نیروی آیرودینامیک برآ رو برای پرواز تولید میکنه، به همین خاطر باید سازه بسیار مستحکمی داشته باشه.

imageRobinson-Helicopters

سازه بالگرد رابینسون

news1_6

نمایی از سازه یک بالگرد ترابری

سازه موشک ها

سازه ها موشک ها تقریبا شبیه سازه بدنه هواپیماست و شکل های متنوعی رو برحسب نوع ماموریت دارن. اما به طور کلی میشه گفت از یک سازه داخلی ساده شامل رینگ ها و فریم ها و اجزایی شبیه استرینگرها بعلاوه یک سازه داخلی برای نگه داشتن اجزاء سنگین مثل موتور، کلاهک یا … استفاده می کنن. در آخر هم بروی این اجزا پوسته خارجی قرار میگیره که این پوسته یا بدنه ممکنه بسیار مستحکم طراحی بشه یا بسیار ساده و شبیه یک لوله نازک معمولی.


یک دیدگاه در ”آشنایی با سازه وسایل هوافضایی

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

لطفا معادله امنیتی را وارد کنید. * Time limit is exhausted. Please reload the CAPTCHA.