اوج
اوج
خواندن ۳ دقیقه·۳ سال پیش

عمودپروازان ۲

با نگاهی به قسمت قبلی این موضوع، می‌توان تصوری کلی از نحوۀ عملکرد عمودپرواز‌های مرسوم پیدا کرد. این بار به معرفی مدل‌هایی پرداخته می‌شود که از نظر طراحی و کاربرد، کمی متفاوت‌تر از گروه‌های قبلی هستند.

مقدمه:

پاورد لیفت[1]، به گروهی از پرنده‌های عمودپرواز گفته می‌شود که به کمک سیستم پیشرانش خود توانایی برخاستن به‌صورت عمودی یا با طول باند بسیار کمتر از سایر پرندگان و همچنین در پی آن، توانایی فرود عمودی را دارند.[2] به‌طور کلی، آن‌چه که باعث تمایز پاورد لیفت‌ها می‌گردد، قابلیت تغییر جهت نیروی حاصل از سیستم پیشرانش آن‌ها حین پرواز است. با تغییر جهت و مقدار نیروی پیشراننده،[3] مولفه‌های برداری لیفت،[4]تراست[5] یا ترکیبی از آن دو تولید می‌شود.

در نهایت تعبیری که ایکائو[6] از این مفهوم دارد، به این شرح است: هواگرد سنگین‌تر از هوا، با قابلیت نشست و برخاست عمودی و پرواز در سرعت کم که اصولا متکی به نیروی لیفت حاصل از سیستم پیشرانۀ خود می‌باشد.[7]

اگر از تعاریف و توضیحات گذر کنیم، با نگاهی به تصاویر، درک بهتری از عملکرد آن‌ها به دست می‌آید و می‌توان به زیرشاخه‌ها پرداخت.

وی-22 لحظاتی پس از برخاستن در حال تغییر جهت موتور‌ها
وی-22 لحظاتی پس از برخاستن در حال تغییر جهت موتور‌ها

پاورد لیفت، خود دسته‌هایی از جمله: پرنده‌های تبدیل‌شونده[8] و نیز هواگردهای دارای سیستم کنترل جهت رانش[9]را شامل می‌شود. در ادامه به معرفی آن‌ها می‌پردازیم.

کانورتی‌پلین:

کانورتی‌پلین یا هواگرد تبدیل‌شونده، پرنده‌هایی هستند که برای برخاستن از سیستم پیشرانشی خود استفاده کرده، (نیروی لیفت را مستقیماً موتورها تولید می‌کنند.) و سپس با تغییراتی در این سیستم(از جمله چرخش جهت موتورها مثل وی 22) در ادامۀ پرواز، همانند یک پرندۀ بال‌ثابت عمل می‌کند. به بیان دیگر در تیک‌آف[10]شبیه یک هلیکوپتر و در ادامه مانند یک هواپیمای معمول پرواز می‌کنند. برای توصیف نیرو‌ها می‌توان گفت که موتور، ابتدا برای برخاستن نیروی لیفت کافی را تولید کرده و سپس در ادامه، نیروی تراست توسط موتورو لیفت توسط بال‌(ایرفویل[11]) تولید می‌شود.

اکثر هواگردهایی که به این شکل پرواز می‌کنند از موتورهای پراپ متصل به بال‌ها استفاده می‌کنند؛ بنابراین چرخش روتور[12]حین پرواز عملی‌تر بوده و تبدیل‌پذیری را آسان‌تر می‌کند. البته چرخش محور روتور تنها موردی نیست که یک پرنده را تبدیل‌پذیر می‌کند. گروه کمی، کل مجموعۀ بال و روتور متصل به آن را می‌توانند بچرخانند تا به‌طور عمودی پرواز کنند و سپس به حالت افقی برگشته‌شود، اگرچه این روش کم کاربرد است و نمونه‌های اندکی از آن استفاده می‌کنند.

 Hiller X-18، اولین نمونۀ ساخته‌شده تیلت‌وینگ
Hiller X-18، اولین نمونۀ ساخته‌شده تیلت‌وینگ

دو اصطلاح تیلت‌روتور[13]یعنی صرفا چرخش محور موتورها و نیز تیلت‌وینگ[14]به معنی چرخش مجموعۀ بال و موتور عباراتی هستند که به تعاریف گفته‌شده اشاره دارند.

وکتورد تراست[15]:

از کانورتی‌پلین‌ها که بگذریم به وکتورد تراست‌ها می‌رسیم، سیستم تراست وکتورینگ[16]در حقیقت به هر نوع روشی که برای جهت‌دهی یا تغییر زاویۀ نیروی تراست استفاده شود گفته می‌شود که در اینجا به هواگردهایی می‌پردازیم که از این سیستم به منظور کم‌کردن طول باند برخاستی و یا پرواز عمودی استفاده می‌کنند.

به عبارتی، با جهت‌دهی نیرویی که سیستم پیشرانشی تولید می‌کند، می‌توان مقداری از نیروی لیفت یا حتی همۀ آن را تامین کرد تا هواپیما بتواند پروازی عمودی داشته باشد. روش این جهت‌دهی به‌طور مثال چرخاندننازل گاز‌های خروجی است که به این صورت جریان از مسیر قبلی خود که به پشت پرنده است منحرف شده و به مسیر دلخواه مثلا به سمت زمین روانه می‌شوند.

به‌طور عمومی تراست وکتورینگ تنها در زمینۀ پرواز عمودی استفاده نمی‌شود و کاربردهایی نظیر تغییر جهت در موشک‌ها یا انجام مانورهای خاص و منحصربه‌فرد در جت‌های جنگنده هم دارد. (مثلا کم‌کردن شعاع گردش در مانورها)

از چند دهۀ گذشته تاکنون، سیستم‌های تراست وکتورینگ نسبت به روش‌هایی که در کانورتی‌پلین‌ها استفاده می‌شود بیشتر مورد استفاده قرار گرفته و در حقیقت بخش عمده‌ای از پرنده‌های عمود پروازِ پاوردلیفت، دارای این سیستم می‌باشند.برای مثالجنگنده های اف 35[17]،سوخو57[18]و سی هریر جامپ جت[19]،موتور‌های وکتورد تراست دارند و در مواقع لزوم با جهت‌دهی خروجی موتورها می‌توانند به قابلیت‌ها و مانورهای خاص دسترسی پیدا کنند.

موتور اف ۳۵که به سمت پایین متمایل شده
موتور اف ۳۵که به سمت پایین متمایل شده

اگرچه تعدادی از مفاهیمی که تابه اینجا عنوان شد، نمونه‌های عملی و کاربردی کمی از آن‌ها ساخته شده، اما با این وجود برای جمع‌بندی می‌توان اکثر پرنده‌های عمودپرواز را در چنین دسته‌بندی‌ای قرار داد؛ اما نکتۀ آخر اینکه همیشه اسثتنا و موارد خاص وجود دارند.


حسین میر سعیدی
ورودی 99 کارشناسی هوافضا


[1]Powered Lift

[2]در حقیقت طول باند کمتر برای برخاستن به نوعی پرنده را در دستۀ عمومی عمود پروازها قرار می‌دهد

[3]Propulsive force

[4]Lift

[5]Thrust

[6]ICAO

[7]Powered-lift: A heavier-than-air aircraft capable of verticaltake-off, vertical landing, and low-speed flight, whichdepends principally on engine-driven lift devices or enginethrust for the lift during these flight regimes and onnonrotating aerofoil(s) for lift during horizontal flight.

[8]Convertiplane

[9]Thrust vectoring

[10]Take off

[11]Airfoil

[12]Rotor

[13]Tiltrotor

[14]Tiltwing

[15]Vectored Thrust

[16]Thrust Vectoring System

[17]Lockheed Martin F-35

[18]Sukhoi su-57

[19]Harrier Jump Jet

vtolاوجمهندسی هوافضادانشکده مهندسی هوافضاهواگرد
صفحه نوشته‌های ماهنامه دانشجویی اوج - دانشکده مهندسی هوافضا دانشگاه صنعتی شریف
شاید از این پست‌ها خوشتان بیاید