نوشته‌ها

lapse rate

Lapse Rate (لپس ریت )

توضیحات کامل در مورد مبحث لپس ریت …

Lapse Rate (لپس ریت ) یعنی با افزایش ارتفاع دما کاهش می یابد.

Lapse Rate  یعنی با افزایش ارتفاع سرعت باد افزایش می یابد.

Lapse Rate  یعنی با افزایش ارتفاع فشار کاهش می یابد.

برای درک بهتر Lapse Rate  یک مثال ساده می زنم

گاهاً برای شما اتفاق افتاده است که سوار هواپیما شده اید

و همراه خود چیپس یا پفک برده اید

در زمان پرواز وقتی ارتفاع هواپیما افزایش می یابد

چیپس یا پفک شما باد می کند،

همین اتفاق برای بسته های هوایی  که از سمت زمین به سمت هوا می روند رُخ می دهد.

وقتی بسته هوایی کوچک مثلاً با   20 مولکول وجود دارد که در کنار هم حرکت می کنند

در ادامه توضیحات Lapse Rate (لپس ریت )

و به هم ضربه می زنند حال اگر این بسته مولکول را به ارتفاع بالاتر ببرید چه اتفاقی می افتد ؟

مولکولها از هم باز شده،جریانات کمتر می شود،

انتقال انرژی کمتر می شود پس دمای آن کم می شود

شروع می کند به سمت پایین سرازیر شدن یعنی دمای آن کاهش پیدا کرده است

منظور تا جایی بالا می رود

که نسبت به هوای همجوار خودش هم دما، همگن و هم  فشار می شود

و شروع به پایین آمدن می کند، درست مثل فواره برمی گردد پایین .

این مساله باعث می شود چرخه تک سلولی بوجود بیاید،

هوای گرم تا یک جایی بالا می رود سپس در ارتفاع بالا سرد می شود،

هوای سرد از زیر جایگزین هوای گرم می شود که  چرخه (Circulation ) بوجود می آید.

این چرخه منظور جابجایی کم فشار و پر فشار همچنان درحال رُخ دادن است،

هم در این اتاق هم در محیط هم در محوطه هم در کره زمین وجود دارد.

 

Lapse Rate (لپس ریت )

 

☆ چرخه تک سلولی منظور در یک منطقه خاص این سلول کار می کند.

☆چرخه تک سلولی اگر به صورت General  باشد تغییر می کند،

خواص تغییر فصل ها،ارتفاعات، روز و شب بر چرخه تک سلولی تاثیر می گذارد.

اما زمانیکه راجع به شرایط Local  صحبت می شود

منظور جریانات محلی می باشد که در منطقه کوچک اتفاق می افتد،

فقط در شرایطی که شرایط General روی آن تاثیر نگذارد.

☆ دو توده هوا (بسته هوایی) مثل آب و روغن می مانند به هیچ عنوان با هم ترکیب نمی شوند،

تنها زمانی دو توده هوا باهم ترکیب می شوند

که هم فشار ، هم دما و همگن باشند  به همین دلیل است که جبهه ها بوجود می آیند.

Lapse Rate (لپس ریت )

 

جهت مشاهده فیلم ها و عکس های پروازی ما را در اینستاگرام persianpara@ دنبال کنید…

تلفن تماس جهت ثبت نام در کلاس آموزشی tel:09121051004

تقسیم بندی بال

پاراگلایدر (paraglider)

پاراگلایدر (paraglider) وسیله ای که می شود با آن  بصورت کاملاً امن در آسمان پرواز کرد، در واقع وسیله ای است که ما با آن پرواز می کنیم.

☆موهبت بزرگی است که از بین هفت میلیارد جمعیت کره زمین شما با لبخند پرواز می کنید و با لبخند، پروازتان را به پایان می رسانید

☆ ورزشی که با پاراگلایدر انجام می شود را پاراگلایدینگ (Paragliding  ) می نامند.

پاراگلایدردر لغت به معنی چتر سرنده است

Paraglider :

  • Para ___parachute  ___ چتر
  • Glider ___ سُرش

☆ parachute :

  • گرد
  • تخت

☆Parachute   خاصیت Falling  (سقوط) را دارد مثلاً اگر به ازای یک متر به سمت جلو حرکت می کند یک متر هم به سمت زمین ارتفاع از دست می دهد، که با توجه به تاریخچه ی پاراگلایدر از چترهای گرد و تخت در جنگ جهانی اول استفاده می شده اما پس از گذشت سالها به صورت امروزی و بصورت پاراگلایدر در آمده است.

☆Paraglider  خاصیت Flying (پرواز) را دارد مثلاً به ازای هر ده متر که به سمت جلو حرکت می کند یک متر به سمت پایین ارتفاع کم می کند، مدل اصلاح شده وسیله پروازی که از شیب تپه به پرواز در آمد آغازگر ورزش پاراگلایدینگ است که توسط شخصی به نام گری یاربنت از ایالات متحده آمریکا انجام شد.

○از نظر شکل ظاهری:

  • Parachute به شکل مکعب مستطیل است

 

  • پاراگلایدر (paraglider) به شکل ایرفویل است

□ اسم بال پاراگلایدر canopy ، صندلی پاراگلایدر Harness و نخ هایی که به بال پاراگلایدر متصل است Risers   گویند که هر کدام دارای اجزاء و بخش های مختلف است.

بال پاراگلایدر(Canopy ):

بال پاراگلایدر از پارچه نایلونی مخصوص ساخته می شود

  • لبه حمله (Leading Edge ) قسمت جلویی (Canopy) ، به اختصار ( L.E) نامیده می شود .
  • لبه فرار (Trailing Edge ) قسمت انتهایی (Canopy ) ، به اختصار ( T.E) نامیده می شود .
  • انحنای بالایی  (Upper surface )
  • انحنای پایینی (Lower surface )
  • وتر  (Chord Line) فاصله ی لبه حمله (L.E) تا لبه فرار(T.E)
  • نوک بال (Wing tip ) گوشه انتهای بال را که در هر دو طرف قرار دارد
  • طول کانوپی( Span) فاصله نوک بال راست تا نوک بال چپ
  • استابیلایزر( Stabilizer ) در گوشه های بال قرار دارد و کار آن جلوگیری از جمع شدگی آکاردونی بال است.
  • سل (Cell) سوراخ هایی که درلبه حمله(L.E)  کانوپی قرار دارد ، که هوا از طریق (Cell ) به داخل کانوپی نفوذ می کند.
  • ریب (Rib ) فاصله بین انحنای بالایی و انحنای پایینی که مثل یک دیواره ی عمودی حد سل را مشخص می کند
  • کراس پورت( Cross port ) روی Rib قرار دارد و عبور دهنده ی عرضی هوا است که هوا را به صورت یکنواخت در کل Canopy  تقسیم می کند.

□ اسم قوس پاراگلایدر را Flattening  می گویند.

صندلی پرواز پاراگلایدر (paraglider)(Harness ) :

قسمتی است که خلبان با لبخند رضایت بخش درون آن با تسمه هایی بسته شده است

  • صندلی (Seat ) محل نشستن خلبان که بسیار محکم  ساخته شده است
  • بند پا (Leg strap ) مانع از سُر خوردن خلبان از داخل صندلی می شود.
  • بند سینه (Chest strap ) خلبان را در داخل صندلی محکم نگه می دارد
  • حلقه اتصال( Attachment loop) حلقه ای که کارابین در داخل آن قرار میگیرد
  • کارابین (Carabiner) حلقه ای فلزی و بسیار محکم است که Raiser به وسیله آن به صندلی (Harness) متصل می شود
  • محافظ پشت (Air Bag ) صفحه ای از جنس فوم است که از زیر صندلی تا پشت صندلی خلبان را پوشانده است
  • چتر کمکی( Parachute Landing Fall ) یا (PLF ) که در داخل Air Bag قرار دارد.
  • دستگیره کمکی(Auxiliary ) دستگیره (PLF)  است که در مواقع اضطراری استفاده می شود و در سمت راست (Harness ) قرار دارد

شکل ۴

 

رایزر ( Risers ) :

چیدمان بیشتر پاراگلایدر ها سه رایزر یا چهار رایزر است، به نام های

  • A. Riser لاین ی که از لبه حمله (T.E)  به رایزر متصل می شود
  • B. Riser
  • C. Riser
  • D. Riser
  • Break  لاین ی که از لبه فرار(T.E ) به Toggle متصل می شود.

دسته رایزر (Riser  ) تسمه های کوچکی است که از طریق حلقه اتصال (Attachment loop ) لاین ها و کاربین بهم متصل می شود، همچنین برای چک و شناسایی تک تک لاین ها به خلبان کمک می کند.

  • لاین (Line ) الیاف تابیده شده است که از ماده ای بسیار مقاوم ساخته می شود ویک لایه پوشش یا محافظ هم دارد لاین ها در انحنای پایین Canopy در ردیف های کاملا منظم قرار میگیرند، هر کدام از این لاین ها به راحتی می تواند وزن یک خلبان مثلاً صد کیلویی را تحمل کند ولی دلیل اصلی ازدیاد این لاین ها این است که وزن خلبان را به طور یکنواخت روی کل Canopy  تقسیم کند، (یکنواخت منظور طبق طراحی وسیله، چون روی هر لاین(Line ) وزن خاصی می افتد )
  • کوئیک لینک (Queek link ) حلقه ی کوچک فلزی و مثلثی شکل که رایزر( Risrer ) را به لاین Line)  ) متصل می کند
  • لاین کنترل (Control guide ) برای هدایت پاراگلایدر تغییر جهت و سرعت مورد استفاده قرار می گیرد از یک سمت در انحنای پایینی و (T.E) کانوپی قرار دارد و از سمت دیگر به (Toggle  ) متصل است که اصطلاحاً (Break line ) نامیده می شود
  • دستگیره (Toggle ) حلقه ای که خلبان با دست می گیرد جهت کنترل پاراگلایدر که از یک سمت به (Break Line  ) و از سمت دیگر دست خلبان را به هم پیوند می دهد.

☆ اصطلاح Inflation :

هنگامی که  پاراگلایدر (paraglider) در مرحله ی پُر شدن از هواست

در واقع زمانیکه پاراگلایدر می خواهد از باد پُر شود، در اصطلاح پروازی باد دادن پاراگلایدر

 

tel:09121051004

جهت مشاهده عکس ها و فیلم های پروازی ما را در اینستاگرام persianpara@ دنبال کنید…

AERODYNAMIC

 نیروهای آیرودینامیک

 نیروهای آیرودینامیک عبارتند از :

  • نیروی Weight  (وزن)

نیرویی است همواره عمود بر جاذبه زمین

جاذبه : نیروی گرانش زمین که بر جرم وارد می شود و وزن پدیدار می شود

  • نیروی Thrust (نیروی محرکه)

نیروی محرکه می تواند Thrust  باشد( اگر وسیله ی پروازی موتور دار باشد) و یا دویدن ما در تیکاف  (اگر وسیله بدون موتور باشد مثل پاراگلایدر ) که باعث می شود وسیله درون هوا قرار بگیرد.هدف از نیروی Thrust بوجود آمدن باد مخالف است .

  • نیروی Drag (بازدارنده)

نیرویی است مقاومتی، مخالف جهت Fly path  یا Relative wind

  • نیروی Lift (بالابرنده)

نیرویی است بالابرنده همواره عمود بر Fly path   یا Relative wind

تعریف آیرودینامیک (Aerodynamic ) :

علم مطالعه اجسام در هوا است .

رسم نیروهای آیرودینامیک (Aerodynamic) به دو صورت مورد بررسی قرار می  گیرد :

1) رسم نیروهای آیرودینامیک در وسایل پروازی موتوری :

دریک وسیله ی پروازی موتوری مثلاً پاراموتور،  وقتی که در حالت equally   یا Cruise پرواز می کند یعنی نه ارتفاع زیاد می کند نه ارتفاع کم می شود نیروهای آیرودینامیکی به شکل

 

میباشد.

طبق تعریف نیروی Lift همواره عمود برFly path  است.(Fly path ) در وسیله ی پروازی موتوری به موازات   Thrust است و همین طور Relative wind  (باد نسبی)

نکته : اگرایرفویل یک وسیله ی پروازی مثل هواپیما که روی زمین پارک است در نظر بگیریم،  آیا  نیروهای آیرودینامیک روی این وسیله پروازی وجود دارد؟ پاسخ ساده است  نیروهای آیرودینامیک بر روی وسیله پروازی وجود دارد، اگر طوفان شدید ایجاد شود یک هواپیما ممکن است از روی زمین بلند شود.

دریک پرواز equally  یا  Cruise همواره میزان  نیروی Lift  با میزان  نیروی Weight  برابر است

2)  رسم نیروهای آیرودینامیک در وسایل پروازی غیر موتوری :

هنگامی که با پاراگلایدر شروع به دویدن می کنید و زمانی که بال بالای سر شما قرار میگیرد همچنان می دوید

چه سرعتی در وسیله مستتر می شود؟ اینرسی حرکتی رو به جلو، طبق قانون اول نیوتن (یک جسم تمایل دارد به حرکت رو به جلوی خودش ادامه دهد مگر اینکه نیروی خارجی به آن اضافه شود)

وقتی نیروی Lift  بزرگتر شود بر نیروی weight  غلبه می کند

یعنی ( Lift > weight )   به دلیل حرکت رو به جلو  و بدن که ( Horizontal speed ) یا حرکت رو به جلو یا اینرسی حرکتی رو به جلو وجود دارد

که وسیله را به سمت افق یا جلو می کشد یک تاثیر نیروی (weight)  وزن هم داریم

که جسم را به سمت جاذبه زمین بکشد

به نام Vertical speed  برآیند این دو سرعت  Airspeed  را بوجودمی آورد که همان  Fly path  است، بر رویFly path   هم که  Relative wind داریم.

حال شکل را تمیز می کشیم تا بهتر متوجه شوید.

پس وقتی که Fly path  به جای افق به سمت شیب کوه می آید

طبق تعریف، نیروی Lift  باید عمود برFly path  باشد که تغییر شکل در قرار گرفتن نیروهای آیرودینامیک هستید،

نیروی Drag طبق تعریف مخالف Fly path    قرار می گیرد،

نیروی Weight  که همواره بر جاذبه زمین قرار دارد همانطور که متوجه شدید نیروی Lift   و نیروی Drag   و نیروی Weightبه نسبت Fly path   سنجیده می شود.

حال بین نیروهای Lift  و Drag   یک برآیند بوجود می آید که برآیند نیروهای آیرودینامیک نامیده می شود، برایند نیروهای Lift    وDrag  را R.F.A  می نامند

  • R.F.A مخفف Resultant Forces Aerodynamic  به معنی برایند نیروهای آیرودینامیک می باشد.

😮 هنگامی که یک پرواز  straight & Level انجام می دهید یعنی بدون دخالت break  ها پرواز می کنید نیروی   Lift  برابر با نیروی  weight است

Lift  =  Weight

😮 وقتی گفته می شود Glide Ratio  در واقع منظور نسبت نیروی Lift  به نیروی Drag    است

G.R= L/D=H s/Vs=H x/V x

Glide Ratio  : نسبت مسافت افقی پیموده شده به ارتفاع از دست داده شده است .

tel:09121051004

جهت مشاهده فیلم ها و عکس های پروازی میتوانید ما را در اینستاگرام persianpara@ دنبال کنید..

 

ep=mgh

انرژی پتانسیل(EP)

انرژی پتانسیل باعث ادامه و بقاء پرواز می شود.

سوخت پاراگلایدر انرژی پتانسیل است .

تعریف انرژی پتانسیل را می توان اینگونه بیان کرد :

انرژی مکانیکی ذخیره شده در اجسام می باشد .

یک قلم رابرایتان مثال میزنم که روی طاقچه قراردارد قرار دارد، آیا قلم می تواند بیوفتد؟ نسب به طاقچه نه ولی نسبت به زمین بله.

حال اگر دو قلم در ارتفاع متفاوت داشته باشیم و رها کنیم کدام قلم زودتر به زمین می رسد؟قلمی که ارتفاع کمتری دارد، ارتفاع نقش مهمی در بقاء پرواز دارد پس اگر کوهی باشد که ۸۰۰ متر ارتفاع داشته باشد با کوهی که ۲۰۰ متر ارتفاع دارد نشان می دهد که زمان پرواز ما در این دو کوه متفاوت است، ولی سایت هایی هم هستند که با ۲۰۰ متر ارتفاع ساعت ها می شود در آن پرواز کرد و یا ارتفاع آنچنانی گرفت. در اینجا راجع به سایت هایی صحبت می کنیم که یک پاراگلایدر فقط سُر می خورد و به سمت محل لند می رود، و اجازه بالا رفتن را به پاراگلایدر نمی دهد.همه ی این موارد جزء قابلیت های یک سایت پروازی است. پس در هر شکل اگر قرار باشد فقط سُر خوردن پاراگلایدر مد نظر باشد، سایتی که دارای ارتفاع بیشتری است به پاراگلایدر مجال بیشتری می هد که در هوا باشد

EP=mg h   فرمول انرژی پتانسیل

Mمخفف mass همان وزن خلبان است که هیچ فرقی نمی کند کجای دنیا باشد. واحد آن بر حسب کیلوگرم ( kg ) سنجیده می شود .

  • g مخفف gravity  همان جاذبه که واحد آن متر بر مجذور ثانیه  و یا نیوتن بر کیلوگرم  ( N/kg) سنجیده می شود که مقدار تقریبی این کمیت  9/81  متر برمجذور ثانیه است .
  • Hهمان height ارتفاع کوه است که به پاراگلایدر اجازه می دهد مدت زمان بیشتری در پرواز باقی بماند. واحد آن بر حسب متر (m) سنجیده می شود .

 

پس انرژی ای که باعث می شود بقاء پرواز پاراگلایدر شما بیشتر شود انرژی پتانسیل است .

و اما چه نیرویی باعث ادامه و بقاء پرواز پاراگلایدر می شود؟ نیروی وزن است .

انرژی ای که باعث می شود مدت زمان پرواز پاراگلایدر  افزایش پیدا کند انرژی پتانسیل است. به دلیل وجود ارتفاع، هر چه ارتفاع بیشتر باشد مدت زمان بیشتری در پرواز خواهید بود و عاملی  که باعث می شود به پرواز برگردید و ادمه ی پرواز را داشته باشید نیروی وزن است.

همگرایی واگرایی

خاصیت همگرایی و واگرایی

خاصیت همگرایی و واگرایی توضیح ساده ای دارد .

درسیالات (مایعات و گازها)هر ناپایداری میل به پایداری دارد، ایجاد ناپایداری هنگام عبور ایرفویل در میان الیاف هوا تمایل به ایجاد پایداری مجدد دارد.

خاصیت همگرایی و واگرایی را یک مثال برایتان توضیح می دهم

تصور کنید جلوی استخری ایستاده اید که آب آن راکد است، به محض اینکه شیرجه بزنید آب رو شکافته و بدن شما از داخل آب رد می شود که بعد از رد شدن بدن شما آب دوباره بهم میچسبد این خاصیت را همگرایی و واگرایی گویند.

یا مثالی دیگر از خاصیت همگرایی و واگرایی:

یک لیوان آب دارید به محض اینکه یک خودکار داخل لیوان بندازید مولکولهای آب از همدیگر دور می شوند که اصلاحاً می گویند مولکولهای آب واگرا شدن و خودکار رابین خود قرار می دهند و به محض برداشتن خودکار از داخل لیوان مولکوهای آب دوباره بهم می چسبند که اصلاحاً می گویند مولکولهای آب به هم واگرا شدند.

 

خاصیت همگرایی و واگرایی که در سیالات وجود دارد که به آن چسبندگی بین مولکویی هم گویند.

حال چرا می گویند خاصیت همگرایی و واگرایی در سیالات وجود دارد؟

چون اگر شما یک تکه چوب را بشکنید مولکولهایش از هم جدا می شوند و دیگر بهم نمی چسبند اما در سیالات بنا بر خاصیت همگرایی و واگرایی یا چسبندگی مولکولی،مولکولهای سیال از هم جدا می شوند و دوباره بهم می چسبند.

fly path

مراحل پرواز هواپیما

مراحل پرواز هواپیما را تصور کنید از ملخ هواپیما که شروع به چرخیدن می کند، اگر به ملخ هواپیما دقیق شوید متوجه می شوید که ملخ هواپیما شبیه ایرفویل است که ۹۰درجه چرخیده است.پس ملخ هواپیما از ایرفویل تشکیل شده است.

وقتی سوخت فسیلی که بنزین است به موتور می رسد، شروع به احتراق کرده و پیستون ها را به کار می اندازد که در نهایت انرژی منتقل می شود به ملخ هواپیما، حال ملخ شروع به گردش می کند و جریان هوا را از طرفین می گیرد، وقتی ملخ جریان هوا را از اطراف می گیرد با توجه به upper surface  ایرفویل و Relative wind که در اطراف است نیروی Lift در جلوی ملخ بوجود می آید.

وقتی نیروی Lift بر روی ملخ هواپیما بوجود آمد هواپیما را به سمت جلو می کِشَد و هواپیما ردی باند حرکت می کند.

هواپیما با حجم بزرگتری از بال و ایرفویل روی باند حرکت می کند وقتی هواپیما روی باند شروع به حرکت می کند،حجم وسیعی هوا از روی بال هواپیما میگذرد و این امر باعث افزایش سرعت  در upper surface و در نتیجه کم فشاری در آن سطح می شود که در نتیجه نهایی نیروی Lift بوجود می آید.

هواپیمایی که چند تن وزن دارد چطور از زمین بلند می شود؟

قدرت موتور، عبور جریان هوا را سریعتر می کند و وقتی عبور جریان هوا سریعتر شد اختلاف سرعت و فشار در upper surface و Lower surface بیشتر می شود و به همین منوال وقتی سرعت در upper surface بزرگتر شود نیروی Lift اندازه اش بزرگتر می شود پس هر چقدر وزن هواپیما باشد نیروی Lift باید بیشتر از وزن(weight) هواپیما باشد که بتواند هواپیما از زمین بلند شود، به محض اینکه عدد بزرگتر از وزن هواپیما بوجود بیاید نیروی Lift غلبه می کند بر نیروی weight در نتیجه عمل تیکاف و کَنده شدن از زمین بوجود می آید.

* مسیری که هواپیما روی باند حرکت می کند را در اصطلاح پروازی(Rolling) و کَنده شدن از زمین که عمل تیکاف رُخ می دهد را (Airborne) گویند.

یک هواپیما برای اینکه از سطح زمین بلند شود و به ارتفاع برسد به نیروی Lift بیشتری احتیاج دارد، در نتیجه نیروی Lift همزمان از نیروی weight بزرگتر و اوج می گیرد که به (climb) معروف است

در مرحله climb:

 

Lift     >    weight

 

حال که هواپیما ارتفاع گرفته و بالا رفته نیروی موتورش را کم می کند تا میزان نیروی Lift را کم کند نیروی Lift با نیروی weight هم اندازه شد بر اساس قانون سوم نیوتن (قانون عمل و عکس العمل)هواپیما نه ارتفاع می گیرد ارتفاع از دست می دهد در اصطلاح در مرحله(straight&level) یا (cruise flight) قرار دارد‌.

 

در مرحله  cruise flight:

 

Lift     =    weight

 

حال اگر هواپیمایی که در حالت cruise flight در حال پرواز است به هر دلیلی موتورش را خاموش کند در نتیجه نیروی Lift به یکباره کاهش می یابد یا از بین می رود، ولی اینرسی حرکتی رو به جلو که (horizontal speed) نام دارد  حرکت رو به جلو باقی می ماند و نیروی دیگری که تاثیرگذار است نیروی weight (جاذبه) که نیروی عمودی به سمت پایین است، از برآیند این دو نیروی Fly path بوجود می آید در وسایل پروازی غیر موتوری،چون موتور خاموش شده است. ولی پایین آمدن هواپیما اصطلاحاً (descent) گویند.

 

در مرحله descent:

 

Lift      <      weight

است.

 

ایرفویل پروازی

ایرفویل (Airfoil)

ایرفویل را ، این چنین  تصور کنید که یک بال هواپیما را از پهلو برش زده اند و شما شاهد یک شکل مشابه به شکل زیر که همان شکل ایرفویل است میرسید .

در قسمت های زیر توضیحات بیشتری راجع به ایرفویل داده شده است .

 

 

تعریف ایرفویل: ایرفویل شکلی است پروازی که در اثر عبور و گذشت جریان هوا از روی سطوح آن(سطح بالایی و سطح پایینی) نیروهای آیرودینامیک بر روی  بوجود می آید و یا تاثیر می گذارد.

دونوع ایرفویل داریم:

 

  • ایرفویل متقارن(symmetric)

  • ایرفویل نا متقارن

(Asymmetric)

 

Airflow :

وقتی Airflow به یک جسم جامد برخورد می کند در دو جهت شکافته می شود بخاطر وجود شکل ایرفویل، یکسری جریانات هوا از روی سطح ایرفویل رد می شود و یکسری جریانات هوا از زیر ایرفویل رد می شود

تعریف Airflow:

جریان هوای عبوری از سطح ایرفویل را Airflow می گویند.

جریان هوایی که از روی سطح بالایی ایرفویل (upper surface) رد می شود.

جریان هوایی که از روی سطح زیرین ایرفویل(lower surface) رد می شود.

نظریه های مختلفی وجود دارد که ما فعلاً به آنها نمی پردازیم، به هر دلیلی که روی ایرفویل اختلاف سرعت و اختلاف فشار بوجود می آید در اثر این اختلاف سرعت و فشار وسیله ی پروازی، پرواز می کند و نیروهای آیرودینامیک روی وسیله تاثیرگذار می شوند.

اجزای تشکیل دهنده ی ایرفویل:

  • لبه ی حمله(Leading edge)

اولین بخش از ایرفویل که با مولکهای هوا برخورد می کند لبه حمله نام دارد

قسمت جلویی ایرفویل که جریان هوا در آن شکافته می شود و در دو قسمت بالا و پایین حرکت می کند.

  • لبه ی فرار (Trailing edge)

آخرین بخش از ایرفویل که با مولکولهای هوا در تماس است.

  • سطح رویین (upper surface)

مولکولهای هوا با سرعت بیشتر حرکت می کنند و فشار کم است (قانون برنولی)

  • سطح زیرین (lower surface)

برخورد سیال با جسم جامد (قانون سوم نیوتن)

 

* مجموعه ای از ایرفویل ها می شود وسیله ی پروازی شما حال می خواهد پاراگلایدر باشد یا هواپیما یا هر وسیله ی دیگر، پاراگلایدر شما از بی نهایت ایرفویل تشکیل شده است

ایرفویل داخل بسته هوایی

تطابق قانون برنولی بر ایرفویل(Airfoil)

تطابق قانون برنولی بر ایرفویل به زبان ساده این طور توضیح داده می شود.

یک بسته هوا را در نظر بگیرید که در همه ی لایه ها (دما ،سرعت ،فشار)هم اندازه است حال اگر یک ایرفویل در این بسته هوا قرار گیرد تغییرات سرعت و فشار رُخ می دهد

وقتی جریانات هوا در حال رد شدن از ایرفویل هستند چه اتفاقی می افتد؟

لبه ی حمله ی(L.E) قسمت جلویی ایرفویل جایی که جریان هوا در آن شکافته می شود و در دو قسمت،سطح بالا و سطح پایین حرکت می کند مشاهد می کنید که بسته هوا نسبت به ایرفویل در قسمتهایی حجم کمتر و در قسمتهایی حجم بیشتر دارد.(مشخص شده در شکل)

بنابراین تفاوت هایی در سرعت و فشار در قسمتهایی از ایرفویل بوجود می آید و نتیجه تغییرات سرعت و فشار روی ایرفویل، نیروهای( lift) را بوجود می آورد.

_ مولکولی که از سطح بالایی (  upper surface ) ایرفویل رد می شود را مولکول (u) و مولکولی که از سطح زیرین (lower surface) ایرفویل رد می شود رو مولکول(L) نامگذاری می کنیم.حال اگر بخواهیم تطابق قانون برنولی بر ایرفویل از لحاظ ریاضی و هندسی بررسی کنیم:

بنا به قانون برنولی دو خط داریم فاصله ای که مولکول(u) تا انتهای ایرفویل که لبه ی فرار (T.E) نام دارد طی می کند و منحنی شکل است با فاصله ای که مولکول (L) طی می کند که مسیر صاف است،اگر منحنی را بکشیم و مثل خط صاف کنیم دو خط در کنار هم

 

می شود.

مسیری که مولکول (u) طی می کند از مسیری که مولکول (L) طی می کند بیشتر است

پس در نتیجه بنا به خاصیت همگرایی واگرایی

Xu   >  XL

و باز بنا به خاصیت همگرایی واگرایی مولکول (u) و مولکول( L) هم زمان از هم  جدا می شوند و همزمان به هم میرسند

پس خواهیم داشت:

tu   =   tL

حال اگر فکر کنید دو دونده همزمان از مسیرهای L و u همزمان شروع به دویدن کنند و باید همزمان به خط پایان برسند ،پس دونده (u)باید سریعتر بدود از دونده (L) بدود تا همزمان به خط پایان برسند پس:

Vu    >   VL

 

بنا بر قانون برنولی سرعت افزایش پیدا کند فشار کم می شود

Pu     <    PL

وقتی فشار در سطح بالایی کم شود و فشار در سطح زیرین ثابت است ایجاد جابجایی و Lift می کند.

با تطابق قانون برنولی بر ایرفویل ثابت شد تغییر فشار در سطح بالایی نسبت به سطح زیرین ،که 2/3L ift در سطح بالایی ایرفویل بوجود می آید که باعث مکش و کشش پاراگلایدر به سمت بالا می شود

_ در مثال شیلنگ آب گفته شد که بر اثر برخورد سیال با جسم جامد جابجایی رُخ می دهد،با عبور ایرفویل از درون سیال ،برخورد سیال با سطح زیرین ایرفویل ایجاد Lift  می کند و 1/3lift در سطح زیرین  ایرفویل  بوجود می آید.

 

Total lift :

1/3Lift  ====》Lower surface    بخاطر قانون سوم نیوتن 

2/3Lift   ====》upper surface    بنا بر اصل قانون برنولی

 

 

stratosphere

لایه استراتوسفر (Stratosphere)

لایه استراتوسفر لایه ی بعد از لایه تروپوسفر است .
لایه استراتوسفر لایه ی بعد از لایه تروپوسفر است که بعد از لایه استراتوسفر به ترتیب لایه مزوسفر،یونوسفر و اگزوسفر قرار دارند.
مرز بین لایه تروپوسفر و لایه استراتوسفر را تروپاوز(Tropopause) می نامند.
و مرز بین لایه استراتوسفر و لایه مزوسفر را استراتوپاوز (Stratopause) می نامند.
لایه استراتوسفر برعکس لایه تروپوسفر، لایه ای که ما در آن زندگی می کنیم است.
لایه استراتوسفر خلاف جهت لایه تروپوسفر عمل می کند، یعنی ما در لایه تروپوسفر با افزایش ارتفاع شاهد کاهش دما و کاهش فشار هستیم ولی وقتی به لایه استراتوسفر وارد می شویم با افزایش دما مواجه می شویم.


در لایه تروپوسفر عاملی وجود دارد که باعث می شود انتقال را حس کنید که آن عامل زمین است ، که انتقال می دهد به لایه های بالاتر تا جایی که در ارتفاع بالاتر سرد می شود، وقتی از لایه تروپوسفر یک لایه بالاتر می روید در واقع وقتی وارد لایه استراتوسفر شوید از زمین دور شده اید، و به منبع(source) انرژی نزدیک می شوید.
معمولاً از ارتفاع ۱۱ تا ۲۵ کیلومتری لایه استراتوسفر دما ثابت است و به عبارتی، وضعیت ایزومتری در آن برقرار است و مقدار آن در حد ۵۰- درجه سلسیوس باقی می ماند منظور از اینکه با افزایش ارتفاع در لایه استراتوسفر دما افزایش پیدا میکند این نیست که گرمتر از کره زمین می شود ذهنیت اینکه گرمتر نسبت به کره زمین صحیح نیست.منظور این است مثلاً اگر در لایه تروپوسفر دما ۲۸ درجه سانتیگراد است در لایه استراتوسفر دما گرمتر از ۲۸درجه می شود ذهنیت درستی نیست.بلکه به محض اینکه وارد لایه استراتوسفر شوید نسبت به همون لایه با افزایش ارتفاع دما افزایش می یابد نه اینکه نسبت به لایه تروپوسفر.
مثلاً اگر در لایه استراتوسفر دما ۵۲- درجه است نهایتاً با افزایش ارتفاع دو درجه گرمتر شود و بشود ۵۰- درجه،در واقع یک مقدار از سرمای آن کاسته می شود .
دمای لایه استراتوسفر زیر صفر می باشد.
با توجه به میانگین روزانه روند دما در دراز مدت،دو لایه متفاوت را در لایه استراتوسفر تشخیص داده اند،لایه استراتوسفر دو لایه دارد؛

  • قسمتی که دما ثابت است
  • قسمتی که از آنجا به بعد دما تغییر میکند .

در بالاتر از ارتفاع ۲۵کیلومتری در لایه استراتوسفر، به علت جذب بخشی از تابش ماورای بنفش خورشید که بوسیله ی اُزُن صورت می گیرید دما تا حدود ۵۰ کیلومتری ،به حد صفر درجه افزایش می یابد
اُزُن در لایه استراتوسفر وجود دارد.
تمام پروازها و فعالیت های فضایی در لایه تروپوسفر انجام می شود ولی می تواند تا لایه استراتوسفر ادامه داشته باشد.هواپیماهای تجاری برای اینکه بتوانند مصرف سوخت شان را کاهش دهند و از تلاطم جو نجات پیدا کنند ارتفاع میگیرند و در یک لایه بالاتر یعنی در لایه استراتوسفر پرواز می کنند، که هم اصطکاک هوا کمتر باشد، غلظت هوا کمتر باشد ، تلاطم کمتر باشد در واقع توربالانس کمتر باشد.

لایه استراتوسفر ناحیه ایست که فعالیت های شدیدی از جمله فعالیت های تشعشی ،دینامیکی و فرآیندهای شیمیایی در آن رخ می دهد.
تمام موشک هایی که می خواهد از جو خارج شود مشکلاتی که برایش بوجود می آید و دچار انفجار می شود،درست زمانی است که وارد لایه استراتوسفر می شود.
فضانوردان و دانشمندان سالیان سال در مورد این مسئله ،که چرا در لایه استراتوسفر موشکها دچار سانحه می شوند تحقیق و بررسی انجام دادن ،در نهایت متوجه شدن که ساختار لایه استراتوسفر با ساختار لایه تروپوسفر متفاوت است و فرآیند های فیزیکی و شیمیایی در لایه استراتوسفر تشدید می شود.

آزمایش لوله ونتوری

لوله ونتوری (venturi)

لوله ونتوری آزمایشی بود که دانشمندی به نام  ونتوری  انجام داد .

در سایت سازمان ناسا آمده است که تئوری لوله ونتوری غیرصحیح و نادرست است ،فعلاً  تا تعوری جدیدی ارائه نشود مجبوریم بر همین منوال قانون برنولی و آزمایش ونتوری را تدریس کنیم همانطور که در کل مدارس هوانوردی هم تدریس می شود.

دَنیل برنولی فیزیکدان اهل کشور سوئیس، آزمایشی انجام داد و قانونی ارائه کرد به نام قانون برنولی ،  تعریف قانون برنولی  به این صورت است که :

در سیالات یکنواخت ، سرعت با فشار نسبت  عکس دارد . یعنی  وقتی سرعت زیاد می شود، فشار کم و بالعکس .

  • یکنواختی  یعنی سرعت و جهت یکسان جریان هوا
  • فشار تابع سرعت است یعنی اول سرعت تغییر پیدا می کند و بعد فشار کم و یا زیاد می شود .

سال ها بعد دانشمندی به نام ونتوری با آزمایشی به نام آزمایش لوله ونتوری، این قانون را ثبت کرد . ونتوری یک لوله است که دارای قطرهای متغییر است طرفین لوله نسبت به مرکز لوله دارای قطرهای بزرگتر است.در این لوله که لوله ونتوری نامیده می شود، ۳ سرعت سنج و ۳ فشار سنج تعبیه کرد، در ابتدای لوله ونتوری در وسط لوله ونتوری و در انتهای لوله ونتوری [ سرعت را با (v) مخفف (velocity) سرعت سنج، فشار را با (p) مخفف (pressure) فشار سنج در نظر بگیرید] از درون این لوله ونتوری سیال عبور داد [ سیال به مایعات و گازها گویند] سیال یکنواخت و همگن عبور داد اصطلاحاً به سیال همگن سیال خطی گویند، در لوله ونتوری زمانی که سیال شروع کرد به حرکت درون لوله میزان ورودی سیال با میزان خروجی سیال یک اندازه بود

در نتیجه وقتی سرعت سنج و فشار سنج در قسمتهای لوله ونتوری تعبیه کرد چه چیزی مشاهده کرد؟

در قسمت اول اگر فشار و سرعت یک عدد ثابت را نشان داده که خیلی اهمیت ندارد در قسمتی که لوله ونتوری باریک شد متوجه شد که سرعت عبور سیال زیاد شده (در سرعت سنج وقتی جهت عقربه ساعت حرکت به راست افزایش می یابد وقتی برعکس به سمت چپ است کاهش پیدا می کند) دید که سرعت افزایش پیدا کرده و برعکس فشار کاهش پیدا کرد وقتی از سمت باریک لوله ونتوری، سیال به قسمت پهن تر رسید دید که فشار سنج و سرعت سنج برعکس عمل کردند یعنی سرعت کاهش و فشار افزایش پیدا کرد.

دنیل برنولی با آزمایش لوله ونتوری به این نتیجه رسید که در سیالات خطی (liner) سرعت و فشار باهم رابطه نسبت دارند یعنی هر جا که سرعت زیاد بشود فشار کم و هر جا که سرعت کم شود فشار زیاد است.

مثال یک رودخانه را برایتان میزنم وقتی به مرکز رودخانه نگاه می کنید خطهای صاف در کنار هم منظم که این خط با خط بقلیش یک دما دارد، یک فشار دارد و از یک جنس است به این جریانات اصطلاحاً جریانات خطی (liner)گویند حال در گوشه های رودخانه شاهد این هستید که جریان آب با دیواره رودخانه در ارتباط است و جریانات دیگر خطی و منظم نیست به این جریانات گوشه ای غیر خطی(unliner) می گویند.

وسایل پروازی در جریان هوایی پرواز می کند و قانون برنولی در آن صدق می کند که سیال (هوا) خطی باشد.

آزمایش لوله ونتوری را همگی از بچگی انجام داده اید هنگام آب بازی با دوستان وقتی شیلنگ آب را سمت دوستتان می گرفتید برای اینکه بیشتر از یک متر را بتوانید آب بپاشید، انگشت خود را داخل شیلنگ آب می گذاشتید با این کار مَدخل خروجی آب کوچکتر می شد دقیقاً مثل قسمت باریک لوله ونتوری، سرعت مولکولها بیشتر می شد بخاطر فشار زیادی که در پشت شیلنگ بوجود می آمد، پس آب فضای دورتری را خیس می کرد.

حال اگر با این شیلنگ می خواستید زمین را که مقداری سنگ ریزه و خاک ریخته جابجا کنید بدون استفاده از جارو شیلنگ آب را از فاصله نزدیک به جسم جامد می گرفتید.