تاکنون به چگونگی طراحی هواپیما فکر کرده اید؟ اینکه در طراحی و مهندسی هواپیما به چه نکات و مواردی توجه می شود؟ چه عواملی تاثیر گذار است و چه راهکارهایی استفاده می شود. در این مطلب الی گشت به تعدادی از مهم ترین نکاتی که در طراحی هواپیما رعایت می شوند، اشاره کرده و آن ها را توضیح می دهیم. اگر به دنبال سفرهای خارجی هستید، می توانید بلیط هواپیمای خود را از الی گشت خریداری کنید.
مطالب مرتبط: ساخت هواپیماهای مخصوص برای سفرهای طولانی مدت در ساخت بدنه ی هواپیما از چه موادی استفاده می شود؟ آشنایی با پنجره های هواپیما؛ کاربرد، طراحی و ساخت
مدیریت ترافیک هوایی یک سیستم برای اطمینان از سالم بودن تمام هواپیماها و خطوط پروازی در تمام زمان هاست. همانند رانندگان اتومبیل ها که باید از قوانین جاده پیروی کنند، خلبانان نیز تعداد زیادی قوانین و مقررات دارند که باید برای حفظ ایمنی فضای پروازی، باند فرودگاه و کلیت فرودگاه ها رعایت کنند. این مورد از نکاتی که جدای از طراحی هواپیما بوده اما بر روی ایمنی آن تاثیر مستقیم دارد.
مدیران ترافیک هوایی با خلبانان و سایر افراد در بخش های دیگر ارتباط برقرار می کنند تا آن ها را در مورد آب و هوا، مسائل ترافیکی و سایر حوادث مطلع کنند. مدیریت ترافیک هوایی نیز با خلبان ها در هر مرحله از پرواز کار می کند. سه مرحله از پرواز را که شامل پریدن هواپیما، پرواز و فرود است می دانیم اما در حقیقت ۷ مرحله پرواز وجود دارد. مرحله آمادگی قبل از پرواز که خلبان و کنترل کننده اطمینان حاصل می کنند مسیر پیشنهادی درست آماده شده و همگی از آن مطلع هستند. همچنین باند پرواز نیز، آماده شده است. همگی افراد کادر پرواز در هر هواپیما، باید در جریان این مسیر باشند. مراحل دیگر عبارتند از: شروع پرواز و پریدن، خروج از فرودگاه، مسیریابی (کروز در ارتفاع)، کاهش ارتفاع، نزدیک شدن به فرودگاه و در نهایت فرود.
پنجره های هواپیما از جنس پلکسی گلاس ساخته شده اند و دارای چندین چارچوب برای مقاومت در برابر فشار بالای هوا هستند. بدن لوله ای شکل هواپیما به گونه ای طراحی شده است که هوا را از کنار بدنه و همانند یک شکل متحد عبور داده و از فشار هوا بر روی بدنه هواپیما می کاهد. وجود یک پنجره در این قسمت باعث شکست در جریان هوا و در نتیجه افزایش فشار می شود. اگر این پنجره مستطیل شکل باشد، وقفه ای که در جریان هوا ایجاد می شود، بیشتر است. چرا که فشار روی اشکال تیز گوشه بیشتر است. فشاری که در نهایت می تواند شیشه را خراب کرده و بشکند و شکافی در بدنه هواپیما ایجاد کند. با استفاده از یک پنجره بیضی شکل، سطوح گوشه دار، بیشتر به طرف حرکتی منحنی پیش می روند و در نتیجه فشار هوای یکنواختی را در حین پرواز می سازند. شما ممکن است متوجه شوید که شیشه پنجره داخلی، در مجموع سه قاب شیشه ای هر پنجره، دارای یک سوراخ کوچک است و این مورد نیز، یک ویژگی طراحی هواپیما است. این سوراخ مکانیسمی را برای تغییر فشار بین پنجره پر قطر بیرونی با پنجره نازک داخلی ایجاد می کند تا اگر مسافری پنجره را لمس کرد یا شکست، پنجره همچنان قابلیت مقاومت داشته باشد و اتفاقی برای هواپیما نیفتد.
در تصویر زیر می توانید چرخ دنده های فرود را که به لاستیک ها و چرخ های هواپیما متصل هستند، ببینید. در طراحی هواپیما مقاومت و طراحی این بخش بسیار اهمیت دارد. چرا که تنها بخشی است که وزن هواپیما را در هنگام پریدن یا فرود آمدن تحمل می کند و اصطحکاک و نیروهای جنبشی زیادی بر آن ها وارد می شود. این نیروهای فشاری باید در این موقعیت ها به سرعت کم شده و از بین بروند تا بیش از حد، بر روی چرخ دنده های هواپیما فشار نیاورند. تمام چرخ های هواپیماهای مسافربری بعد از پریدن به درون بدنه جمع می شوند تا از فشار بر روی بدنه هواپیما بکاهند. این قسمت از هواپیما مستقیم به بخش های اصلی بدنه و ساختار هواپیما متصل شده است.
چرخ دنده های فرود معمولا برای هر مدل هواپیمایی منحصر به فرد و خاص طراحی می شوند. چرخ دنده های فرود باید قادر باشند تا در هر شرایطی بتوانند باعث توقف هواپیما شوند. بنابراین در طراحی هواپیما بسیار اهمیت دارند. همچنین مراقبت از ترمز چرخ ها و فرمان هواپیما یکی از مهم ترین کارها برای مراقبت از هواپیماست. به طور معمول چرخ دنده ها برای حداکثر ۶۰،۰۰۰ فرود طراحی شده اند و استفاده مجدد از آن ها بعد از ایت تعداد، خطرناک است. این موضوع با امنیت و جان مسافران ربط پیدا می کند. با وجود عدد ارائه شده برای تعداد پروازها، بعد از هر پرواز باید معاینه فنی انجام شود. چرا که عوامل دیگری مانند قدرت وارد شده به چرخ دنده ها، ثبات، سختی آن ها، میزان کنترل، خم شدن اتصالات و اصطکاک زمین بر روی آن تاثیر داشته و بسته به این موارد، نیاز به کاهش وزن، حجم، چرخه عمر و زمان توسعه و تعویض سیستم چرخ دنده ها پیدا خواهد کرد. از نظر مهندسی تمام موارد بالا باید می تواند اختلالات مهندسی فراوانی را به وجود آورد. معمولا بین ۶ تا ۸ ماه بعد از استفاده، زمان تعویض، ماشینکاری و مهندسی دقیق چرخ دنده ها در طراحی هواپیما می باشد.
لاستیک ها و تایر هواپیما، از ۳ لایه اصلی تشکیل شده است: لاستیک، سیمی نایلونی و فولاد. این سه لایه از طریق فرایند ولکانیزاسیون با هم ترکیب می شوند تا پیوند بین آن ها رخ می دهد. تایرها دارای دو نوع اصلی هستند: شعاعی و متقاطع (معمولا به عنوان مورب شناخته می شوند). تیرهای مورب دارای مجموعه ای از لایه های پوششی هستند که همگی در یک جهت حرکت کرده اند. ورقه های پوشش دهنده این نوع لاستیک، دارای لایه ای فابریکی پوششی با اندازه مساوی در هر طرف اش است.
شما می توانید این قسمت ها را به عنوان ریسمان یا شبکه ای تصور کنید. با قرار دادن این شبکه در جهت های مختلف می توانید قدرت تایر و ظرفیت تحمل بار آن را کنترل کنید.
برخی از تایرهای هواپیما دارای فنر تقویتی در بین تسمه های خود هستند که قدرت ثبات بالا را در سرعت های بالا فراهم می کنند، اعوجاج رانندگی را در زیر بار کاهش می دهند، از ورقه های پوششی لاستیک ها بیشتر حفاظت می کند و می تواند به عنوان شاخص های میزان ساییدگی در لاستیک های قابل تعویض عمل کند. شکل این شیارها به صورت توزیع شیب دار محبوب تر از دایره ای است. لاستیک هایی که شیارهای شعاعی دارند، با استفاده از ورق هایی که همه آن ها به صورت شعاعی از یک سمت تایر به صورت تقریبا ۹۰ درجه به سمت دیگر و خط مرکز تایر می روند، طراحی شده اند. لاستیک های شعاعی می توانند وزن کمتری داشته باشند اما تمایل به فرسایش بیشتری به نسبت تایرهایی با شیارهای مورب دارند. اگر بازسازی تایرها در هنگام خرابی، به درستی انجام شود، می تواند به طور قابل توجهی ارزان تر از خرید دوباره آن ها تمام شود و دارای برخی از مزایای زیست محیطی مفید نیز هست.
فشار هوا، درجه حرارت و کیفیت داخل هواپیما باید برای بقای انسان مورد تحقیق قرار گیرد. در ارتفاعات بالاتر فشار بسیار پایین تر از سطح زمین است. این موضوع در طراحی هواپیما بسیار اهمیت داشته و حتما در نظر گرفته می شود. هوای بسیار سرد در ارتفاع، به طور معمول ۲۰- درجه سانتیگراد است و از طریق موتورها، به سیستم کنترل هوای هواپیما می رود و سپس توسط هیترها به دمای مناسب برای استفاده در داخل کابین، می رسد. سرعت تعویض هوا بسیار بالا است و حجم کل هوای درون کابین در هر ۲ تا ۳ دقیقه تغییر می کند. در نتیجه نیاز به سیستمی است که به طور مداوم فعال باشد. موتورها سیستم را با استفاده از گرمای بیش از حد هدایت می کنند و ایده کلی این است که دمای ثابت کابین را در حدود ۲۱ درجه سانتیگراد حفظ کنند و البته کار تهویه را هم انجام دهند. بدنه هواپیما عایق بندی شده است، اما این لایه، تنها چند سانتیمتر ضخامت دارد، در نتیجه این موضوع نیز دلیل دیگری برای وجود به هیتر یا سیستم خنک کننده مداوم است. لوله های جنس نقره خیلی سریع خنک می شوند و بسیار سریع هم گرم می شوند.عایق های این لایه ها نیز تضمین می کنند که مسافران با هیچ سازه فلزی سردی تماس نداشته باشند و این عایق ها، به کاهش سر و صدای بیرون مانند صدای باد یا موتور هواپیما نیز کمک می کنند. ممکن است گاهی اوقات متوجه شده باشید که چمدان شما درون محفظه چمدان ها، سرد است و این موضوع به این دلیل است که برخی از محفظه های چمدان ها به اندازه کابین اصلی عایق بندی نشده اند و ضخامت آن ها از ۱ تا ۵ اینچ بسته به اینکه کدام قسمت از کف، سقف یا دو طرف محفظه چمدان ها دیده می شود، متفاوت است.
کامپوزیت ها موادی هستند که از ترکیب دو یا چند ماده ساخته شده اند و زمانی که لایه ها با هم ترکیب می شوند، خصوصیاتی متفاوت از خصوصیات مواد اولیه پیدا می کنند. در طراحی هواپیما استفاده از کامپوزیت ها یک مزیت به شمار می رود. کامپوزیت ها از زمان های قدیم در ساخت و طراحی مهندسی هواپیما استفاده می شدند. آن ها را در بدنه بیرونی هواپیما یا مناطقی که سبک وزنی به دیگر خصوصیات ارجحیت دارد، استفاده می کنند. آخرین نسل هواپیماهای بزرگ مسافربری تماما از کامپوزیت ها ساخته شده اند. کامپوزیت هایی که از یک طرف قدرت استقامت بالایی دارند و از طرف دیگر بسیار سبک هستند.
در این مطلب به تعدادی از مواردی که در طراحی هواپیما و مهندسی آن رعایت می کنند، اشاره کردیم. طراحی انتهای باله هواپیما که عموما خمیده طراحی می شوند و بسیاری دیگر، در مطلب دیگر بررسی می شوند. اگر شما هم علاقه مند به آشنایی با طراحی و ساخت هواپیما هستید، مطالب ما را در مجله الی گشت دنبال کنید.
منبع: open.edu