با انواع بال هواپیما آشنا شوید - مجله پیوند

خبرنگاران - علی محمدی: در طی بیش از یک قرنی که از پرواز اولین هواپیما می گذرد، انواع گوناگونی از بال ها برای هواپیماها طراحی شده اند.

از بین این طرح ها بسیاری به مرحله اجرا و آزمایش رسیده اند و طرح های موفقی به خط فراوری نیز راه پیدا نموده اند.

در ادامه قصد داریم نگاهی به انواع بال های هواپیماها و نقاط ضعف و قوت هر یک از این طرح ها داشته باشیم.

بال چیست؟

بال هواپیما حیاتی ترین قسمت این وسایل است و وظیفه فراوری نیروی رو به بالا (برآ) را بر عهده دارد.

بال هواپیما نیروی رو به بالا یا لیفت را در هنگامی که هوا با سرعت از اطراف آن عبور کند، فراوری می نماید.

طراحان هواپیماها انواع مختلفی از بال ها را برای هواپیماها طراحی می نمایند که عملکرد آیرودینامیکی هر یک از آنها با هم فرق دارد.

این طرح های مختلف باعث می شوند تا شکل بال های هر هواپیما نیز با هواپیمای دیگر متفاوت باشد.

انواع بال ها

بسته به نوع هواپیما و کاربرد آن، بال ها دارای طراحی بسیار متفاوتی هستند.

اینکه چه مقدار نیروی لیفت باید توسط بال فراوری گردد یا اینکه پایداری هواپیما چطور و سرعت آن چقدر باشد، کاملا به طراحی بال بستگی دارد.

ممکن است هر دو سمت بال یک هواپیما منحنی باشد (هم در جلو و هم در عقب) و ممکن است در هواپیمای دیگری فقط یک سمت بال منحنی و سمت دیگر آن صاف باشد.

همچنین در بعضی هواپیماها نوک بال ها دارای زاویه و عرض کم تری از ریشه بال ها است.

بال های هواپیماها معمولا در وسط سازه هواپیما به بدنه متصل می شوند.

در بعضی هواپیماها در هنگام نگاه کردن از زاویه روبرو متوجه زاویه دار بودن بال ها خواهید شد.

یعنی بال ها از روبرو دقیقت موازی با خط افق نیستند که به این زاویه، زاویه دایهدرال (Dihedral) می گویند.

در یک هواپیما با زاویه دایهدرال، نوک بال ها در مقایسه با محل اتصال آنها به بدنه دارای ارتفاع متفاوتی است.

این زاویه به طور مستقیم روی پایداری هواپیما در هوا تاثیر دارد و سازندگان بسته به کاربری هواپیما این زاویه را معین می نمایند.

سازه بال

زمانی که هواپیما در حال پرواز است وزن آن را بال ها تحمل می نمایند.

طراحی بال ها بستگی به فاکتورهای متعددی دارد که شامل سرعت هواپیما، سرعت فرود و تیک آف، سرعت صعود، کاربری هواپیما، سایز هواپیما و وزن آن دارد.

معمولا در هواپیماهای مدرن بال ها طوری طراحی می شوند که به سازه خارجی برای استحکام احتیاجی نداشته باشند.

تمام استحکام بال ها به وسیله سازه داخلی آنها تامین می گردد.

در بعضی هواپیماهای قدیمی دیده می گردد که از کابل های خارجی (اکسترنال) برای مهار کردن بال ها و تحمل وزن آن استفاده می گردد.

معمولا در هواپیماهایی احتیاج به استفاده از کابل یا قطعات مهار نماینده وجود دارد که فاصله بال های آن تا بدنه خیلی زیاد باشد.

در ساخت بال هواپیما معمولا از آلومینیوم استفاده می گردد.

ولی بال هایی هم وجود دارند که در سازه آنها از چوب یا حتی پارچه استفاده شده باشد.

در بعضی از هواپیماها نیز از منیزیم و آلومینیوم برای ساخت بال استفاده می گردد.

در هواپیماهای مدرن سازندگان سعی می نمایند از مواد سبک و مقاوم در ساخت بال ها استفاده نمایند.

این مواد پیشرفته در ساخت سازه اصلی و بدنه هواپیما نیز کاربرد دارند.

بال های ساخته شده از فیبر کربن نیز در هواپیماهای جدید دیده می شوند.

حتی بعضی از هواپیماها از بال های کامپوزیتی که از ترکیب چندین مواد ساخته شده اند، استفاده می نمایند.

سازه داخلی بال ها نیز به گونه ای ساخته می گردد که فشار را پخش و جذب نمایند.

بال ها نیز مانند ارابه های فرود و سازه اصلی هواپیما وزن زیادی را تحمل می نمایند.

1. بال های مستطیلی

بال های مستطیلی ساده ترین نوع بال هواپیما هستند.

این بال ها هیچ زاویه ای ندارند و بیشتر در هواپیماهای کوچک استفاده می شوند.

یکی از مثال های خوب برای هواپیماهایی که از این نوع بال استفاده می نمایند، هواپیمای پایپر PA 38 است.

یکی از اصلی ترین ایرادات بال های مستطیلی این است که خیلی آیرودینامیک نیستند.

2. بال های بیضی شکل

بال های بیضی شکل که به الپتیکال معروف هستند، از نظر آیرودینامیکی بهترین نوع بال حساب می شوند.

این بال ها توانایی بالایی در تقسیم نیروی لیفت دارند و مقاومت آنها در برابر هوا نیز بسیار پایین است.

با این وجود این بال ها در صنعت هواپیماسازی امروز چندان کاربرد ندارند.

معروف ترین هواپیمایی که از بال بیضی استفاده کرد، اسپیت فایر ویپر مارین است که نقش مهمی در نبرد بریتانیا در جنگ دوم جهانی داشت.

جالب است بدانید که بال بیضی شکل در ابتدا با هدف آیرودینامیک بالا طراحی نشده است، بلکه هدف اصلی از طراحی این نوع بال ها جای دادن چرخ ها، مسلسل و مهمات درون بال بود.

با چنین شرایطی، طرح بیضی شکل بهترین طرح از نظر کاهش ضخامت بال است و در عین نازک بودن، می تواند مقادیر زیادی از بار را درون خود جای دهد.

یکی از معروف ترین هواپیماهای مجهز به بال بیضی شکل Seversky P-38 است.

3. بال مخروطی

بال مخروطی یا Tapered گونه ای اصلاح شده از بال ملثی است.

این بال ها نیز تا حدودی مانند بال بیضی شکل نیرو را پخش می نمایند.

با اینکه بال مخروطی به اندازه بال بیضی شکل آیرودینامیک نیست، ولی تعادل بهتری بین راندمان و قابلیت فراوری نیروی لیفت بیشتر ایجاد می نماید.

هواپیمای P-51 موستانگ آمریکا که در جنگ جهانی از آن استفاده می شد، یک نمونه بسیار شاخص از بال مخروطی است.

4. بال های دلتا

بال های دلتا در هواپیماهای مافوق صوت کاربرد دارند.

اصلی ترین مزیت این بال راندمان بالای آن در تمام سرعت ها است.

یعنی هم در سرعت پایین، هم در سرعت صوت و هم در سرعت بالای صوت، راندمان بال دلتا بالا است.

شکل بال دلتا و سطح زیاد آن همچنین باعث می گردد تا این نوع بال نیروی وارد شده را به خوبی تقسیم کند.

بال دلتا نه تنها راندمان هواپیما را بهتر می نماید، بلکه از نظر استحکام نیز بالا است و می توان مقادیر زیادی سوخت را درون آنها جای داد.

ساخت و نگهداری از بال دلتا نیز ساده و کم هزینه است.

با این وجود مانند هر بال دیگر، بال دلتا نیز دارای معایبی است.

این بال ها مقاومت نسبتا بالایی در برابر هوا دارند و ضریب درگ آنها بالا است.

این بال ها همچنین در سرعت پایین و به خصوص در هنگام فرود یا تیک آف دارای زاویه حمله زیادی هستند.

هواپیمای داسو میراژ 2000 معروف ترین هواپیمای بال دلتا است.

از دیگر هواپیماهای بال دلتا می توان به یوروفایتر تایفون، رافال و J-10 چینی اشاره نمود.

در هواپیماهای بال دلتا معمولا بال های دم حذف می شوند، ولی مواردی مانند میگ 21 هم هستند که در عین بال دلتا بودن دارای بال های دم نیز هستند.

از دیگر هواپیماهای بال دلتا می توان به جت چند منظوره تک موتوره Tejas ساخت هند اشاره نمود.

5. بال ذوزنقه ای

بال ذوزنقه ای قابلیت بسیار بالایی به هواپیما می دهد.

این بال ها هم در جلو و هم در عقب زاویه دارند.

این طرح بیشتر در هواپیماهای جنگی ساخت آمریکا دیده می گردد.

طرح ذوزنقه ای قابلیت بالایی در پرواز مافوق صوت دارد و سطح مقطع راداری آن نیز پایین است.

ایراد این نوع بال نیز فشار زیاد روی بال است که قابلیت مانور هواپیما را کاهش می دهد.

معروف ترین هواپیمای بال ذوزنقه ای F-22 راپتور است.

6. بال قوسی

بال قوسی برای پرواز با سرعت بسیار بالا مناسب است و هواپیماهای فوق سریع از این نوع طرح بال استفاده می نمایند.

شکل هندسی پیچیده این بال ها ضریب درگ آنها را کاهش می دهد.

همین مورد برای پرواز با سرعت بسیار بالا با این بالا ها مناسب است.

اصلی ترین ایراد بال قوسی پیچیدگی بالا و سخت بودن فراوری آن است.

همچنین در پرواز با سرعت زیر سرعت صوت، قابلیت های این بال چندان رضایت بخش نیست.

هواپیمای کنکورد معروف ترین هواپیمای مجهز به بال قوسی است.

7. بال های انحنا دار به عقب

این بال ها در هنگام پرواز در سرعت پایین دارای راندمان بالایی هستند.

بال های انحنا دار به سمت عقب بیشتر در هواپیماهای تجاری کاربرد دارد.

معروف ترین آنها بوئینگ 787 دریم لاینر است.

8 بال های رو به جلو

هواپیماهایی که بال آنها رو به جلو انحنا داشته باشد از این نوع بال استفاده می نمایند.

این بال ها دارای ایراداتی هستند که کنترل و مانور هواپیما را سخت می نمایند و همین سبب شده است که این طرح هوادار چندانی نداشته باشد.

از هواپیماهایی که از این طرح استفاده می نمایند می توان به گرومن X-29 سوییچ بلید و سوخو 47 برکوت اشاره نمود.

9. بال متغیر

بال های خم شده به سمت عقب برای پرواز با سرعت بالا مناسب هستند.

ولی برای پرواز با سرعت پایین بال هایی با زاویه کم بهتر هستند.

در هواپیماهایی که از بال متغیر استفاده می نمایند، این مزایا هر دو با هم وجود دارند.

در بال های متغیر، در سرعت پایین بال ها باز می شوند تا نیروی لیفت در سرعت کم افزایش پیدا کند.

در سرعت بالا نیز بال ها بسته می شوند تا نیروی درگ کاهش پیدا کند.

البته بال های متغیر نیز دارای معایبی هستند که می توان به پیچیدگی فنی زیاد، قیمت بالا و وزن بیشتر آنها اشاره نمود.

از مشهورترین هواپیماهای بال متغیر می توان به F-14 تامکت، F-111 و تورنادو اشاره نمود.

بمب افکن های مافوق صوت B-1 لنسر، توپولوف 22 ام و توپولوف 160 نیز از بال های متغیر استفاده می نمایند.

هواپیمای بدون سرنشین و انواع آن

هواپیمای جاسوسی SR-71 بلک برد

آشنایی با انواع موتور هواپیما ؛ موتور مناسب هر هواپیما کدام است؟

منبع: aircraftcompare