هادی فعال | هوافضای جوان

۱۰ بالگرد برتر نظامی

۱۰ بالگرد برتر نظامی

بالگردها یکی از مهمترین وسایل حمل ونقل هوایی هستند که کاربرد مختلف نظامی و غیرنظامی دارند. این وسایل پروازی به خوبی از عهده ماموریت‌های گوناگون در شب و روز برمی‌آیند و هیچ وسیله دیگری نمی‌تواند جایگزین آنها بشود. از زمان پرواز اولین بالگرد که سال‌ها پس از اختراع هواپیما انجام گرفت، توسعه بالگردها به منظور کاربردهای نظامی سرعت گرفت که بیشتر آنها در چند کشور خاص طراحی و ساخته می‌شدند. اما هم اکنون شاهد این هستیم که کشورهای مختلفی دست به طراحی بالگردهای جنگنده برای رفع نیازهای خود زدند. در این آلبوم عکس قصد داریم با برترین آنها آشنا شویم.

ادامه نوشته

پیاگیو پی.۱۸۰ آوانتی

پیاگیو پی.۱۸۰ آوانتی

پیاگیو پی ۱۸۰ آوانتی هواپیمایی با ظاهر بسیار جذاب و مدرن است و اگر آشنایی چندانی با آن نداشته باشید، در ابتدا اینطور بنظر می‌رسد که طراحی آن مربوط به سال‌های اخیر است ولی در حقیقت اینطور نیست و بلکه مطالعات این هواپیما به سال ۱۹۷۹ بر می‌گردد یعنی حدود ۳۸ سال پیش. چهار سال پس از انجام اولین پرواز این هواپیما یعنی در سال ۱۹۹۰،  به طور رسمی از آن رونمایی شد. این هواپیما یکی از محصولات شرکت ایتالیایی پیاگیو است، شرکتی که از اولین‌های ساخت هواپیما در دنیا بشمار می‌رود. این شرکت در سال ۱۸۸۴ تاسیس شده، بنابراین در آن سال‌ها ارائه محصولی جدید از این شرکت با این پیکربندی خلاقانه، دور از انتظار نبوده.

ادامه نوشته

۱۰ جنگنده برتر

۱۰ جنگنده برتر

همه ما علاقه‌مند هستیم که با برترین وسایل مهندسی که تا الان ساخته شده آشنا شویم، هواپیماهای جنگنده هم یکی از همین وسایل هستند که توسط شرکت‌های مختلف در سراسر دنیا ساخته می‌شوند. همیشه اینطور تصور می‌کنیم که برترین جنگنده‌ها یا ساخت روسیه هستند و یا آمریکا، ولی در حقیقت با پیشرفت و توسعه تکنولوژی در سراسر دنیا، کشورهای مختلف براساس توانایی خود دست به طراحی هواپیماهای جنگنده زده‌اند. در این آلبوم عکس قصد داریم به معرفی ۱۰ جنگنده برتر دنیا تا سال ۲۰۱۷ بپردازیم. البته این رتبه بندی‌ها معمولا بدون قاعده هستند؛ چون مرجع مشخص و معتبری برای آن وجود ندارد و هواپیماها صرفا براساس برخی از ویژگی‌های عملیاتی رتبه‌دهی می‌شوند. مثلا در این رتبه‌بندی هواپیمای سوخو-۳۵ در جایگاه بالاتری از اف-۳۵ قرار دارد که در واقع ممکن است اینطور نباشد یا هنوز برتری پک فا نسبت به رپتور یا برعکس اثبات نشده است. جالب است که در رتبه بندی اخیری که توسط وب سایت خبری اسپوتنیک منتشر شده، جنگنده ایرانی قاهر ۳۱۳ که در مرحله ساخت نمونه‌های اولیه به سر می‌برد، در لیست ۱۰ جنگنده پیشرفته دنیا قرار داده شده است.

ادامه نوشته

مخازن تحت فشار

مخازن تحت فشار از سازه‌های مهم در دنیای مهندسی مکانیک هستند. مهمترین کاربرد این مخزن‌ها در هوافضا، مربوط به مخازن ذخیره سوخت در موشک‌های سوخت جامد و سوخت مایع است. همونطور که از اسم این سازه‌های مهم پیداست، وظیفه تحمل فشارهای بسیار زیاد رو برعهده دارند و تحت تنش‌های اصطلاحا حلقه‌ای و طولی بزرگی قرار دارند. یعنی در همه جهت به آنها نیرو وارد می‌شه، هم در طول مخزن و هم در حلقه یا محیط مخزن. اگرچه مخازن موشک‌های سوخت مایع نسبت به سوخت جامدها تحت فشارهای بالا قرار ندارند اما قسمت محفظه احتراقشون که سوخت و اکسید کننده در اونجا باهم محترق می‌شوند تحت فشارهای خیلی بالا قرار دارند. بنابراین مهندس‌های سازه باید با دقت خیلی زیادی این مخزن‌ها رو طراحی کنند چون هرگونه اشکال هر چند کوچک می‌تونه باعث انفجار مخزن بشه و حادثه‌های زیادی هم به همین دلیل برای موشک‌های نظامی و غیر نظامی در هنگام تست‌ها و حتی در حین پرتاب‌های عملیاتی پیش اومده،

تست راکت شرکت آرمادیلو

تست راکت شرکت آرمادیلو

مخزن تحت فشار یک موتور موشک که در قسمت ابتدایی نازل قرار دارد

مخزن تحت فشار یک موتور موشک که در قسمت ابتدایی نازل قرار دارد

موضوع دیگری که در مخازن پرفشار خیلی اهمیت داره نوع مواد به کار رفته در ساختشونه. این موضوع از جنبه‌های مختلفی مثل استحکام بالا و همچنین عدم واکنش با مواد شیمیایی و سوخت موشک مورد توجه مهندس‌های سازه ست. البته نوع فلز یا ماده بکار رفته ارتباط مستقیمی با کاربردشون داره. معمولا مخزن‌های فلزی جنسشون از فولادهای مستحکمه و مخزن‌های غیر فلزی یا کامپوزیتی هم از نخ‌های کربن و به روش رشته پیچی ساخته می‌شوند.

مخزن کامپوزیتی در حال رشته پیچی با نخ های کربن

مخزن کامپوزیتی در حال رشته پیچی با نخ های کربن

دستگاه‌های سی ان سی

انسان از ابتدای شناخت محیط اطرافش و نیازهایی که در پی اون به وجود اومده همیشه سعی کرده با استفاده از روش‌های مختلف ابزارهای مورد نیاز زندگی خودش و اجتماعش رو بسازه و تولید کنه. راحتی ساخت، دقت ساخت، سرعت ساخت و خیلی از پارامترهای دیگه در کنار پیشرفت تکنولوژی‌های مختلف علوم پایه و مهندسی، در طی سالیان خیلی زیاد باعث معرفی تدریجی روش‌ها، ابزارها و دستگاه‌های جدید ساخت شده. دستگاه‌هایی که خیلی‌هاشون مدیون حضور کامپیوترها هستند. یکی از این دستگاه‌های بسیار کاربردی که قصد داریم در مورش صحبت کنیم، دستگاه‌های سی ان سی است. شاید اسم این دستگاه به گوشتون خورده باشه اما عملکرد و نحوه کار این دستگاه مطمئنا براتون جالبه. دستگاه‌هایی که بخش زیادی از قطعات وسایل مهندسی از جمله هواپیماها، بالگردها و هر وسیله‌ای که به فکرتون می‌رسه رو به‌راحتی، با دقت و سرعت زیادی می‌سازه.

یک نمونه دستگاه سی ان سی

یک نمونه دستگاه سی ان سی

اول اینکه CNC مخفف حروف اول جمله Computer Numerical Control است. حتما معنی این کلمه رو متوجه شدید، اینکه با استفاده از کنترل عددی کامپیوتر کار می‌کنه. البته در گذشته که کامپیوترها وارد طراحی و ساخت قطعات نشده بودند حرف C وجود نداشت، یعنی اینکه کنترل دستگاه توسط منطق و دستورات از قبل مشخص شده‌ای و بدون نیاز به پردازش کامپیوتری انجام می‌شد و این دستگاه‌ها با عنوان NC شناخته می‌شدند.

 اما فرایند سی ان سی چطوری انجام می‌شه؟ در حقیقت فرایندی که در گذشته لازم بود که توسط دست و با دستگاه‌های معمولی انجام بشه، در دستگاه‌های سی ان سی توسط یک برنامه‌ریزی از قبل انجام شده در حافظه کامپیتور انجام می‌شه به طور دقیق دست‌هایی که با مغز یک انسان کار می‌کردند تبدیل به بازوها یا محورهای مکانیکی شدند که با مغز کامپیوتری کنترل می‌شوند. اگر بخوام دقیق‌تر توضیح بدم باید بگم که داده‌ها و اطلاعات مختلف یک قطعه مثل یک مهره که توسط مهندس‌های طراح و با استفاده از نرم افزاهای طراحی مثل کتیا یا اتوکد طراحی شده ابتدا به کامپیوتر دستگاه داده می‌شه و کامپیوتر اون‌ها رو پردازش می‌کنه و با استفاده از ریزپردازنده‌هایی که داره و در طی یک فرایند دستورات حرکتی مورد نیاز رو به بازوهای مکانیکی که در انتهاش ابزارهای تراش فلز قرار داره صادر می‌کنه.

banner_mw

ابزار دستگاه سی ان سی در حال تراش قطعه

dsc_0449

دستگاه سی ان سی در حال تراش قطعه‌ای نسبتا پیچیده

 مثلا مهندس‌ها بعد از طراحی یک مهره در نرم افزار، فایل طراحی رو به دستگاه سی ان سی می‌دهند و پس از انجام یک سری تنظیمات توسط اپراتورهای دستگاه، یک مکعب فلزی داخل قسمت ساخت قطعه دستگاه گذاشته می‌شه، بعد بازوهای مختلف حرکت می‌کنند و این مکعب رو اینقدر تراش می‌دهند تا به یک مهره تبدیل بشه. سی ان سی‌ها دستگاه‌های جالبی هستند و می‌تونند خیلی از طرح‌ها، شکل‌ها و قطعات پیچیده رو به‌ راحتی، بر روی هر ماده‌ای و با هر جنسی بسازند. مثلا در شکل زیر می‌بینید که دستگاه با استفاده از یک محور یا بازو داره روی یک چوب کار حکاکی انجام میده.

دستگاه سی ان سی در حال تراش و حکاکی روی قطعه چوبی

دستگاه سی ان سی در حال تراش و حکاکی روی قطعه چوبی

دستگاه‌های سی ان سی برحسب ویژگی‌ها و وظایفی که براشون تعریف میشه، ابعاد و اندازه‌های مختلفی دارند. مثلا ممکنه اینقدر کوچیک باشند که توسط دو نفر حمل بشوند، یا خیلی بزرگ که برای جابه‌جایی نیاز به جریثقیل باشه.

خط تولید قطعه با دستگاه های سی ان سی

خط تولید قطعه با دستگاه های سی ان سی

سی ان سی‌ها معمولا به سه دسته کلی تقسیم می‌شوند:

  • ماشین‌های ابزار
  • ماشین‌های ورقکاری و ماشین‌های تجهیزات ساخت
  • ماشین‌های بازرسی کننده و کنترل کننده برای اندازه‌گیری ابعاد سه بعدی اجسام

بررسی این دسته‌ها خیلی مفصله اما اگر بخوایم بصورت کلی بگیم، دسته اول شامل ماشین‌های فرز، ماشین‌های تراش، سوراخ کار و سنگ زنی یا ماشین‌های لیزری و … هستند که احتمالا نوع لیزریش رو دیده باشید. دسته دو ماشین‌هایی هستند که وظایفی مثل جوشکاری‌های دقیق، انجام پانچ، برش با جوش، خم کاری و ایجاد فرم و … رو بر عهده دارند و دسته سوم هم معمولا برای کارهای مهندسی معکوس روی قطعات بکار می‌روند مثلا ابعاد دقیق یک قطعه رو استخراج می‌کنند.

اگر علاقه‌مند به آشنایی بیشتر با نحوه عملکردشون هستیند منابع مختلفی در قالب سایت‌های اینترنتی، کتاب و فیلم وجود داره که می‌تونید به اونها مراجعه کنید.

استراتولانچ

استراتولانچ

استراتولانچ برای انجام یک ماموریت ویژه و جالب طراحی شده و اگر به اسم آن دقت کنید متوجه خواهید شد که این ماموریت چگونه انجام خواهد شد. در حقیقت استرتولانچ مخفف عبارت ” stratosphere launch” یعنی پرتاب از استراتوسفر است و به زودی برای انجام بهتر و راحت‌تر ماموریت‌های فضایی به کمک خواهد آمد. این وسیله موشک یا فضاپیما را تا ارتفاع بسیار بالا با خود حمل کرده و سپس در ارتفاع مورد نظر آن را رها می‌کند. این پروژه بزرگ از سال ۲۰۱۱ و توسط شرکت آمریکایی Scaled Composites شروع شد، شرکتی که توسط برت روتان، طراح پرآوازه وسایل هوایی و فضایی بنیان‌گذاری شده است. در سال‌های آغازین ساخت، ۴۰ نفر بر روی این پروژه کار می‌کردند اما در حال حاضر تعداد نفرات به ۳۰۰ رسیده است!

ادامه نوشته

لود فکتور یا ضریب بار

ضریب بار پارامتری مهم در مهندسی هوافضاست و هنگام طراحی هواپیما یا هر وسیله پرنده‌ی دیگه‌ای، مهندس‌ها باید حسابی بهش توجه کنند و محاسبه‌اش کنند. این پارامتر برای مهندس‌های سازه اهمیت بیشتری داره. عدم توجه به این پارامتر می‌تونه حادثه‌ای بزرگ رو به وجود بیاره. با ما همراه باشید تا در مورد لود فکتور بیشتر بدونید.

از منظر ریاضی ضریب بار همون نسبت نیروی برآی هواپیما به وزن هست که با n نشون داده می‌شه و با عبارت ریاضی زیر بیان می‌شه:

n = L/W

  وزن/ نیروی برآ = ضریب بار

معمولا ضریب بار نشون دهنده میزان شتاب گرانش یا g وارده به هواپیما هم هست و می‌شه گفت که میزان لود فکتور هواپیما با شتاب جی وارد شده به هواپیما قابل احساسه. بنابراین لود فکتور یک (n = 1) نشون دهنده شتاب یک جی هست یا به تعبیر دیگه‌ای نیروی برآ و وزن باهم برابر هستند یعنی هواپیما در حال پرواز کروز یا مستقیم الخطه. میشه اینطور گفت که اگر لود فکتور یک باشه شما حالت معمولی دارید ولی وقتی به بیشتر از یک میرسه احساس سنگینی می کنید و یا وقتی لود فکتور کمتر از یک میشه احساس سبکی خواهید کرد. تقریبا شبیه حالت هایی که با آسانسور بالا یا پایین میرید.

حالا بیایید ببینیم که لود فکتورهای بالا که برای مهندس‌ها اینقدر اهمیت داره چه زمان‌هایی پیش میاد. اگر دقت کنید لود فکتور وقتی بالا میره که ضریب برآ افزایش پیدا کنه. وزن هواپیما پارامتر ثابتی است( اگرچه سوختش در حال کم شدنه ولی ما اینجا وزن رو ثابت فرض می‌کنیم.) بنابراین طبق این رابطه ریاضی در پروازهایی که ضریب برآ افزایش پیدا می‌کنه، ضریب بار هم بیشتر خواهد شد.

در اینجا بهتره که یک رابطه ریاضی جدیدی رو برای ضریب بار معرفی کنیم:

(n = 1 / cos (theta

 کسینوس زاویه تتا / ۱ = ضریب بار

شماتیک مانور هواپیما و ضریب بار ایجاد شده

همونطور که در شکل می‌بینید، هنگامی که هواپیما تحت زاویه تتا چرخش انجام میده، راستای نیروی برآ که همیشه بر راستای افقی هواپیما عمود هست، تحت همین زاویه دوران قرار می‌گیره. نیروی وزن همیشه دارای راستای عمودی به سمت پایینه و برای همین برای باقی موندن هواپیما در حالت افقی، مولفه عمودی بردار نیروی برآ باید با وزن برابر باشه. با یادآوری کوچیکی از مثلثات می‌شه اینطور گفت که اگر نیروی برآیی که تحت دوران قرار گرفته رو روی محور افقی و عمودی تصویر کنیم، دوتا نیروی جدید خواهیم داشت. نیرویی که روی محور عمودی تصویر شده و نیروی وزن رو خنثی می‌کنه و نیرویی که روی محور افقی تصویرش کردیم. در حقیقت نیروی دوم همون نیرویی که هواپیما رو به سمت جهت گردش می‌کشه یا به عبارتی نیرویی جهت خنثی کردن نیروی گریز از مرکز.

پس فهمیدیم که تنها نیروی مقابله کننده با وزن، مولفه عمودی نیروی برآست و بخشی از نیروی برآ صرف کشوندن هواپیما به جهت دور زدن می‌شه. بنابراین نیروی برآ روی بال در هنگام دور زدن از نیروی برآ در حالت عادی هواپیما بیشتره. این موضوع نشون میده که در هنگام گردش، بال، نیروی بیشتر از یک g رو متحمل می‌شه و هر چقدر نیروی برآی مورد نیاز افزایش پیدا کنه، نیروی وارد شده به سازه هم بیشتر خواهد شد. حالا اگه این نیرو از یک میزان حداکثری عبور کنه، ممکنه سازه بال ظرفیت تحمل نیروهای بیشتر از حد مجاز رو نداشته باشه و با مشکل مواجه بشه و حتی بشکنه!

شماتیک مانور هواپیما و ضریب بار ایجاد شده رو می‌تونید در شکل زیر ببینید:

load03

وقتی خلبان هواپیما تصمیم داره دور بزنه، به واسطه استفاده ترکیبی از سطوح کنترلش زاویه مناسب دور زدن یا Bank Angle رو باید ایجاد کنه. اما هواپیمای غیر نظامی به خاطر محدویت‌های سازه‌ای که دارند، نباید این زاویه رو تا حد مشخصی افزایش بدهند چون نیروی زیادی به سازه وارد می‌شه و بسیار خطرساز هست. برای همین برای هر هواپیمایی محدوده مشخصی از ضریب بار تعریف می‌شه:

  • هواپیماهای حمل و نقل تجاری ۱- تا ۲/۵+ (یا بیشتر از ۳/۸+ متناسب با وزن برخاست)
  • هواپیماهای معمولی ۱/۵۲- تا ۳/۸+
  • هواپیماهای سبک چند کاربری ۱/۷۶- تا ۴/۴+
  • هواپیماهای آکروباتیک و مانوری ۳+ تا ۴/۴+
  • هلیکوپترها ۱- تا ۳/۵+

محدوده لود فکتور بعضی از هواپیماهای نظامی هم ممکنه از ۱۰- تا ۱۲+ متغیر باشه. احتمالا براتون سوال پیش اومده لود فکتور منفی چه مفهومی داره؟ مقدار منفی نشون دهنده اینه که هواپیما در حال انجام مانور اینورت یا برعکسه، یعنی نیروی برآ به سمت پایین قرار می‌گیره. اگر به نمودار رنگی زیر دقت کنید می‌بینید که سرعت با ضریب بار رابطه مستقیم داره، در حقیقت طبق رابطه نیروی برآ که در درس‌های آیرودینامیک براتون گفتیم، افزایش سرعت نشون دهنده افزایش برآ هم هست. این نمودار خیلی مهمه و مهندس‌های طراح هواپیما باید حتما برای هواپیمایی که طراحی می‌کنند ترسیمش کنند. این نمودار با سه رنگ مشخص شده که رنگ سبز نشون دهنده ناحیه مجاز پروازه یعنی خلبان می‌تونه در این سرعت‌ها یا لود فکتورها با خیال راحت مانور بده، چیزی شبیه چراغ سبز چهاراه‌ها. رنگ زرد و قرمز به تریب هشدار و ناحیه خطر برای پرواز هستند.

نموار مهم ضریب بار - سرعت

نموار مهم ضریب بار – سرعت

عدم رعایت این محدودیت‌ها حتی ممکنه باعث کنده شدن کامل بال هواپیما هم بشه که این موضوع در سوانح هوایی علی الخصوص برای هواپیماهای آکروباتیک بارها دیده شده.

هواپیماهای برت روتان

هواپیماهای برت روتان

برت روتان یکی از طراحان خلاقی بود که هواپیماهای زیادی را طراحی کرد و ساخت. البته نه به تنهایی بلکه در یک شرکت هواپیماسازی که در سن ۳۹ سالگی تاسیس کرد. البته فعالیت‌های برت به شرکتش محدود نشد و با شرکت‌های دیگری هم به عنوان طراح و مشاور همکاری نزدیکی داشت. برت ۷۴ ساله از زمانی که به طراحی علاقه‌مند شد، ۳۶۷ طرح به دنیای هوافضا و هوانوردی ارائه کرد که از بین آنها ۴۵ طرح ساخته شد و پرواز کرد. در این آلبوم عکس مروری بر بعضی از شاهکارهای طراحی برت روتان خواهیم داشت. سال درج شده در نام این هواپیماها، معرف سال اولین پروازشان می‌باشد. ادامه نوشته

آیروالاستیسیته

خوندن این کلمه یکم سخته و شاید تا حالا به گوشتون نخورده باشه اما در علم سازه‌های هوایی بحث بسیار مهمی هست و برای مهندس‌ها چالش‌های زیادی رو ایجاد کرده. پس با ما همراه باشید تا در مورد آیروالاستیسیته بیشتر بدونید.

ادامه نوشته

بیچ کرافت استارشیپ

بیچ کرافت استارشیپ

طراحی استارشیپ در نگاه اول خیلی عجیب و غیرمعمول به نظر می­‌رسد و شاید اینطور خیال کنید که بسیار جدید است اما اولین پرواز رسمی­‌اش را بیش از سی سال پیش انجام داد یعنی در سال ۱۹۸۶ و سه سال بعد اولین فروندش در شرکت بیچ کرافت تولید شد و در مدت ۶ سال که در خط تولید قرار داشت، ۵۳ فروند از این هواپیمای دورموتوره ۳.۹ میلیون دلاری که قابلیت حمل شش تا هشت مسافر را دارد تحویل مشتریانش شد. طراحی استارشیپ در سال ۱۹۷۹ آغاز شد و قرار بود یک جایگزین خوب و پرسرعت برای هواپیمای کینگ ایر باشد و ساخت نمونه­‌های اولیه و تحقیقاتی آن با همکاری شرکت Scaled Composites در سال ۱۹۸۲ انجام گرفت.

ادامه نوشته

صفحه 1 از 612345...قبلی »