زاویه حمله و زاویه نصب

نویسنده: دانیال نوروزی 

زاويه حمله بال چیست؟ زاویه حمله بر چه چیزهایی تاثیر دارد؟زاویه نصب بال هواپیما چیست؟ چرا زاویه نصب بال را در هواپیما تغییر میدهند؟

زاویه حمله   (angle of attack)یک اصطلاح هوانوردی است، که زاویه بدنه هواپیما و بال های آن را با مسیر حرکت کنونی آن توصیف میکند. به عبارتی ساده تر به زاویه ای که باد نسبی با وتر خطی مستقیمی که trailing eadg  (لبه فرار،نقطه ای در انتهای ایرفویل که جریان هوای بالا و پایین در آن نقطه به هم میرسند)و leading  eadge (لبه حمله ،نقطه ای  در جلو ایرفویل که جریان هوا در این نقطه به قسمت بالا و پایین میروند)را به هم وصل میکند میسازد زاویه حمله میگویند.

 در حین انجام مانور های هوایی، با زاویه حمله بزرگی پرواز می ‌کنند به صورتی که دماغه هواپیما رو به بالا قرار دارد و هواپیما در همان جهت قبلی در حال پرواز است. این ممکن است به وضعیتی ختم شود که جریان هوا قسمت اعظم ایرفویل را بپوشاند و موجب کم شدن نیروی برآ (lift) که موجب نگه داشتن ارتفاع یا کنترل هواپیما است، میشود و در عین حال مقاومت هوا را در برابر هواپیما بالا میبرد و به واماندگی (stall) معروف است. به عبارتی با افزایش زاویه حمله محدودیتی برای drag  به وجود نمی آید ولی برای lift  محدودیت ایجاد میشود و آن زاویه حمله stall  است. به طور معمول هواپیما ها در هنگام فرود بیشترین زاویه حمله را برای بال های خود ایجاد میکنند تا نیروی lift  بیشتری بگیرند. از دیگر موارد میتوان گفت که  center of pressure  به زاویه حمله بستگی دارد و با تغییرات زاویه حمله تغییر میکند و تغییرات آن نسبت به x  به صورت خط منحنی رسم میشود و خط منحنی دیگری نسبت lift/darg  به x  نشان می دهد که به این سه منحنی characteristic curves  میگویند. از cl ضریب نیروی برآ برای سنجش میزان نیروی برآ و از cdضریب نیروی پسا برای سنجش نیروی پسا استفاده میشود.

A.O.A=x

Cd=?

Cl=?

L/D=?

زاویه حمله بحرانی

زاویه حمله بحرانی زاویه‎ای می باشد که در آن جریان هوا بقدر کافی بر روی سطح بالایی ایرفویل امتداد پیدا نمی کند. در این نقطه ، همانطور که گفته شد حالت stall یا واماندگی برای هواپیما رخ می دهد. حالت واماندگی همانطور که به زاویه حمله مربوط می باشد بیشتر از آن به سرعت هوا نیز مربوط است. تاثیر سرعت هوا بر روی هواپیما و ایجاد حالت واماندگی متغییر بوده و به شرایطی مانند : وزن هواپیما ، ضریب بار و همچنین به پیشرانه موتور وابسته می باشد. زاویه حمله بحرانی معمولا در تمامی ایرفویل‎ها 15 درجه می باشد.
بیشتر هواپیماها دارای هشدار دهنده‎ای می باشند که حالت واماندگی (Stall) را هشدار می دهند، معمولا یک هشدار دهنده صوتی می باشد، زمانیکه زاویه حمله به حالت بحرانی خود نزدیک می شود هشدار دهنده شروع به هشدار دادن می کند. در هواپیماهای ترابری هشدار دهنده ها علاوه بر دارا بودن هشدار صوتی نیز دارای لرزاننده ای نیز می باشند که به هنگام نزدیک شدن به زاویه حمله بحرانی و ایجاد حالت واماندگی شروع به لرزش و تکان می کنند. همچنین برخی از این هواپیماها دارای عمل کننده های اتوماتیکی نیز می باشند ، که بطور اتوماتیک رسیدن راویه حمله به حالت بحرانی را تشخیص داده و بطور اتوماتیک از رسیدن آن به زاویه حمله بحرانی جلوگیری می کند.
برخی دیگر از هواپیماها دارای کامپیوتری می باشند که بطور اتوماتیک از بلند شدن دماغه هواپیما در زمانیکه بال ها در زاویه حمله بحرانی قرار دارند جلوگیری می کند، البته با صرفنظر کردن هدایت خلبان. این حالت به اصطلاح محدود کننده زاویه حمله یا محدود کننده آلفا نامیده می شود.
در زمانهایی که بلند شدن و نشستن هواپیما بحرانی می باشد یا به عبارت بهتر در زمانهای کوتاهی انجام می پذیرد ، مانند برخاستن هواپیماهای جنگی از روی ناو و یا برگشتن آنها به روی ناو ، در این حالت هواپیما به نشان دهنده های لیفت و زاویه حمله ممکن است مجهز شده باشد. وظیفه این نشان دهنده ها نمایش زاویه حمله و همچنین انرژی پتانسیل روی بال می باشد و با نمایش این اطلاعات به خلبان در هدایت بهتر هواپیما کمک می کند.

آلفا خیلی بالا (Very High Alpha)
در برخی از هواپیماهای نظامی نیازی به نمایش زاویه حمله بحرانی متداول نمی باشد، در برخی از آنها هواپیما نیاز دارد تا به یک زاویه بحرانی خیلی بالا دست یابد یا به عبارت بهتر یک آلفا خیلی بالا. این امر برای هواپیما یک حالت چالاکی و فرزی ایجاد می کند. در حال حاضر بالاترین زاویه حمله ثبت شده 120 درجه و آنهم در مدت زمان 2 تا 3 ثانیه بوده است. این امر بوسیله خلبان مشهور روسی ویکتور پوگاچف بوسیله هواپیمای Su-27 و در نمایش هوایی سال 1989 در پاریس انجام شد.

 

زاویه نصب:

زاویه نصب بال (wing incidence):زاویه ای است که وتر بال محور طولی پیدا میکند. معمولا معیار تعیین این زاویه حالتی است که هواپیما در حالت پرواز سیر (cruise) باشد و بال بیشترین کارایی آیرودینامیکی را داشته باشد. بال تحت این زاویه به بدنه متصل میشود و کمکی به زاویه حمله بال است و این زاویه را طوری انتخاب می کنند که در آن نسبت L/D ماکزیمم (Maximum) باشد. این زاویه را می‌توان از منحنی L/D نسبت به زاویه حمله بدست آورد که برای اغلب بال ها L/D بین 2تا4 درجه ماکزیمم است. در طراحی هواپیما سعی میشود که بال را طوری بسازند که stall  کاهش یابد و برای این منظور کاری میکنند که همه بال stall  نکند. مثلا نصف بال دیرتر از نیمه دیگر stall  نماید. یعنی زاویه نصب یک نیمه کمتر از نیمه دیگر بال باشد که اگر زاویه نصب بال خارجی کمتر از بال داخلی تا بال خارجی که سکان aileron  در trailing eadg  آن قرار دارد دیرتر stall  کند و این سکان فعال بماند و عمل کند را wing wash out  می گویند.

اگر زاویه نصب بال خارجی بیشتر از بال داخلی باشد wing wash in  میگویند.