صفحه اصلی    تازه ها    ادبیات    تاریخ و سیاست    روانشناسی و جامعه شناسی    علوم    کودک و نوجوان    متفرقه

ناشر:سبزان
تاريخ چاپ: 1389
نوبت چاپ:اول
تيراژ:1000 نسخه
قيمت:5000 تومان
شابک: 3 – 95 – 5033 – 600 – 978

 

دانستنی‌های علم پرواز

 

گردآوری و تألیف: علیرضا علی‌حسینی

فهرست
عنوان                                      صفحه

فصل اول: برادران رایت .............................  9
برادران رایت - مقاله‌ای از بیل گیتس .......  9
فصل دوم: تاریخچة پرواز ...........................  13
روز تاریخی .......................................  13
تاریخچة پرواز - تلاش‌های صورت گرفته پیش از برادران رایت    15
پروازپیمایه‌های سبک‌تر از هوا ................  17
پرواز پیمایه‌های سنگین‌تر از هوا ............  18
ویلبر و اورویل رایت ...........................  25
پس از برادران رایت ............................  35
پس از جنگ جهانی اول ...........................  36
آغاز هواپیماهای تجاری ........................  37
پس از جنگ جهانی دوم ...........................  43
ورود هواپیماهای مسافربری جت ................  51
فصل سوم: فهرست واژگان هواپیما ...................  61
هواپیما ...........................................  61
بال‌واره‌ها و بال‌ها ..............................  63
محورهای کنترل هواپیما ........................  65
سطوح کنترل .......................................  66
ابزارهای کنترل هواپیما .......................  67
دور زدن ...........................................  70
نیروهای اصلی وارد بر هواپیما ...............  71
عدد ماخ ...........................................  71
عدد رینولدز ......................................  72
انرژی جنبشی ......................................  72
فشارهای هوا ......................................  73
لولة پیتو .......................................  74
ونتوری و گلوگاه ................................  75
فصل چهارم: هواپیماها چگونه پرواز می‌کنند ......  77
تعریف عمومی برآ ................................  77
تعریف ریاضی برآ ................................  78
دَوَران ............................................  78
تعریف فیزیکی برآ ...............................  78
قوانین سه‌گانة نیوتن .........................  79
نیروی برآ وارد بر یک بال ....................  80
فرووزش و برآ .....................................  81
تنظیم برآ .........................................  82
زاویة حملة بال ..................................  83
توان ................................................  85
توان القایی ....................................  85
توان مزاحم .....................................  86
منحنی توان .....................................  87
اثر وزن در توان القایی .....................  87
پسا .................................................  88
پسای القایی ....................................  88
پسای مزاحم .....................................  89
پسای اصطکاکی پوسته‌ای......................... 89
پسای فشاری .......................................  91
پساهای متفرقه.................................... 91

فصل پنجم: بال‌ها ....................................  93
طراحی یا گزینش بالواره .......................  93
زاویة نصب بال ...................................  94
ضخامت بال .........................................  94
نسبت منظری .......................................  94
پس‌گرایی بال ......................................  96
باریک شوندگی .....................................  99
پیچش ...............................................  101
محل عمودی نصب بال .............................  102
هفتی ...............................................  105
شکل نوک بال .....................................  107
دم جلو (کانارد) ................................  107
ابزارهای افزایش دهندة برآ ..................  109
برآ افزا ........................................  110
شکاف‌ها و پیش‌بال‌ها ...........................  111
برآگیرها، ابزارهای کاهش دهندة نیروی برآ  112
بال های نامحدود ................................  112
گردابه‌های بال ...................................  113
چشم‌انداز تاریخی: ناکا و ناسا ..............  115
فصل ششم: پایداری و کنترل ........................  119
مقدمه ..............................................  119
تعریف پایداری و کنترل ........................  123
پایداری ایستا ...................................  123
پایداری حول محورهای هواپیما .............  124
پایداری طولی ..................................  124
کنترل خمش (کنترل طول) ......................  125
پایداری سمتی (جهتی) ........................  125
کنترل گردش (کنترل سمت) ....................  127
پایداری عرضی (جانبی) .......................  128
کنترل غلتش .....................................  131
پایداری پویا ....................................  131
غلت هلندی ......................................  133
ناپایداری فرچرخ ..............................  134
چشم‌انداز تاریخی؛ برادران رایت در برابر فلسفة اروپایی در مورد پایداری .............................................  135
پرواز به وسیلة سیم ............................  137
چشم‌انداز تاریخی؛ گسترش کنترل‌های پروازی (سطوح کنترل)       137
فصل هفتم: پیشرانش .................................  139
مقدمه ..............................................  139
نیروی پیشران ....................................  142
راندمان ...........................................  144
موتورهای پیستونی ..............................  145
ملخ‌ها ..............................................  146
موتورهای جت .....................................  149
موتور توربوجت ...................................  151
موتور توربوفن ...................................  153
موتور توربوملخی ................................  155
موتور رم‌جت .......................................  156
چشم‌انداز تاریخی؛ موتورهای جت اولیه و مخترعین آنها  158
فصل هشتم: پرواز در سرعت‌های بالا .................  163
سرعت صوت .........................................  164
امواج ضربه‌ای ....................................  165
پسای موج .........................................  168
عدد ماخ بحرانی .................................  168
پرواز گذرصوت ....................................  169
پس‌گرایی بال .....................................  172
پرواز اَبَرصوت ....................................  173
مفاهیم هواپیماهای مسافربری اَبَرصوت .......  174
فصل نهم: کارایی هواپیما ..........................  175
مقدمه ..............................................  175
مراحل یک پرواز ساده ..........................  176
نسبت برآ به پسا ................................  177
پرواز سُرشی .......................................  178
سرعت هوایی .......................................  179
کارایی پرواز مستقیم و تراز .................  179
برد .................................................  181
مداومت پروازی ...................................  182
تأثیر باد بر برد و مداومت پروازی .........  183
سرعت‌ها ویژه در پرواز مستقیم و تراز ......  184
پیش ترین سرعت ...................................  184
سرعت سیر ..........................................  185
سرعت کم‌ترین پسا ................................  186
سرعت کم‌ترین توان ...............................  186
سرعت بیش‌ترین برد ...............................  186
سرعت بیش‌ترین مداومت پروازی .................  186
سقف پرواز ........................................  186
کارایی اوجگیری و کاهش ارتفاع ..............  189
اوجگیری .........................................  189
کاهش ارتفاع ...................................  192
برخاستن و فرود .................................  193
برخاستن .........................................  194
فرود .............................................  197
تأثیرات باد بر برخاست و فرود هواپیما  199
فصل دهم: آزمایش آیرودینامیکی ...................  201
مقدمه ..............................................  201
تاریخچۀ تونل باد ..............................  202
تونل باد فروصوت ................................  202
تونل باد فراصوت ................................  207
تونل باد اَبَر صوت ..............................  208
طراحی تونل باد .................................  208
تونل‌های باد مدار باز .......................  208
تونل‌های باد مدار بسته ......................  212
تونل‌ها باد حلقوی .............................  213

تونل‌های باد چرخشی     214

انواع تونل های باد براساس سرعت جریان در مقطع آزمایش       214
تونل‌های باد فروصوت ..........................  214
تونل‌های باد فراصوت ..........................  216
داده‌های گرفته شده از تونل باد .............  217
آزمایش‌های پروازی ..............................  218
پیوست 1: انواع هواپیما ...........................  219
پیوست 2: تبدیل واحد ...............................  225
پیوست 3: واژه‌نامه .................................  227
مراجع ................................................  237

فصل اول

برادران رايت

مقاله­اي از بيل گيتس

دو مهندس خودآموخته که در یک فروشگاه دوچرخه­سازي کار مي­کردند، دنيا را براي هميشه به مکانی کوچک‌تر تبدیل کردند.
ويلبر و اورويل رايت دو برادر از قلب آمريکا بودند، با ديدگاهي که به اندازۀ آسمان بزرگ و به­ويژه به اندازۀ شرکت دوچرخه­سازي رايت فراگیر بود. شرکتي که آن­ها در سال 1892 در ديتون، ايالت اوهايو، به راه انداختند، زميني و واقع­بينانه بود. در زمانی که دوچرخه­فروشي­هاي بي­شماري در آمريکاي سدۀ جديد وجود داشت، تنها در يکي از آن­ها بال و چرخ ساخته شد. سرانجام برادران رايت رؤياي پرواز بشر را در 1903 تحقق بخشيدند و دنيا را براي هميشه به مکاني کوچک­تر تبدیل کردند.
ايدۀ پرواز از همان سنين کودکي آن­ها را محصور خود کرده بود. در سال 1878 پدرشان، اسقف کليساي برادران متحد مسيحي، به آن­ها اسباب­بازي پرنده­اي داد که از چوب­پنبه و بامبو درست شده بود. اين اسباب­بازي بدنه­اي کاغذي داشت که نيرويش را از کش لاستيکي مي­گرفت. اين دو پسر جوان خيلي زود اسباب­بازي را خراب کردند، ولي خاطرۀ پرواز قشنگ آن در اتاق نشيمن­شان با آن­ها برای هميشه باقي ماند. در اواسط دهۀ 1890 ويلبر هر کتاب و مقاله­اي را که در مورد دانش­ِ پرواز بشر پيدا مي­کرد مي­خواند. چهار سال پيش از اين‌که آن­ها تاريخ را در کيتي ­هاوک دگرگون کنند، دو برادر، نخستين ماشين پروازشان را در مقياس کوچک ساختند ـ يک کايت بدون خلبان با فاصلۀ دو بال 5 پايي که از چوب، سيم و پارچه ساخته شده بود ـ بر اساس آن تجربه، ويلبر متقاعد شد که مي­تواند هواپيمايي بسازد که «قادر به حمل يک نفر» باشد.
1

شکل (1) برادران رايت (سمت راست، اورويل و سمت چپ، ويلبر)

در حالي­که فروشگاه دوچرخه‌ساز­ي برادران رايت هزينه­ها را پرداخت مي­کرد، رؤياي جاودانۀ ويلبر براي ساختن ماشين پرواز بزرگ، الهام­بخش کارشان بود. يک­بار او گفت: «اعتقاد به امکان‌پذیر بودن پرواز ساليان زيادی او را رنج می‌داد.» و تحقق آن مشغلۀ ذهني، تنها خواستۀ برادران رايت در اتاق کار پشت فروشگاه دوچرخه‌سازي­شان بود که براي مقاومت در برابر جاذبۀ زمين و غلبه بر باد تلاش مي­کردند.
هنوز باور عميق برای تغيير دنيا، نيرويي است که شما را براي حل مشکل و پيشرفت ناگهاني راهنمايي مي­کند، نيرويي که شما را به شرط­بندي همه دارایی‌تان بر روي يک بال شکننده يا ايده­اي جديد ترغیب مي­کند. نيرويي که به تنهایی برادران رايت را به ابداع فنّاوري‌هاي جدید و مختلفی منتهی کرد که براي عملی کردن رؤیای‌شان بدان نياز داشتند.
وقتي داده­هاي هوانوردي و آزمایش‌های اولیه نشان دادند بال‌ها غیرقابل اعتماد می‌باشند، برادران رايت تونل باد خودشان را ساختند تا به بررسي موانع هوايي و سنجش تجربي چگونگي به پرواز درآوردن يک ماشين پرنده به آسمان بپردازند. آن­ها نخستين کساني بودند که شکل بال طولاني و باريک را که براي معماري یک پرواز ايده­آل مناسب بود، کشف کردند. آن­ها متوجه شدند که چگونه می‌توانند یک وسيله را آزادانه، نه فقط روي زمين، بلکه به سمت بالا و پايين در آسمان، به حرکت درآورند. آن­ها يک بالابر (سکان افقي متحرک) جلويي ساختند تا تکان هواپيماي­شان را هنگامي که به آهستگي به سمت بالا و پايين در حرکت است کنترل کنند. همچنین يک جفت سکان دوقلو در عقب نصب کردند تا تغيير جهت را از سمتي به سمت ديگر کنترل کنند و يک سيستم تسمه­اي طراحي کردند که شکل بال­ها را در هنگام پرواز براي چرخاندن هواپيما و ممانعت از انحراف آن به طرفين در آسمان تغيير مي­داد. آن­ها با درک اين موضوع که کارکرد ملخ هواپيما مانند پروانۀ کشتي نيست، و به يک بال چرخنده احتیاج دارد، نخستين ملخ­هاي کارآمد هواپيما را براساس داده‌هایی که از آزمایش‌های تونل بادشان به دست آورده بودند، طراحی کردند، و وقتي متوجه شدند در آن زمان موتور سبک با سوخت بنزين وجود ندارد، تصميم به طراحي و ساخت آن گرفتند. اين موتور 12 اسب بخار توان و 152 پوند وزن داشت.

نبوغ لئوناردو داوينچي ماشين پرنده را به تصویر کشید، ولي تحقّق آن مستلزم کاربرد روشمند علم توسط اين دو مکانيک دوچرخۀ آمريکايي بود. هواسُرهاي بدون سرنشين که نتيجۀ نخستين تلاش‌هاي آن­ها بود، به طور نامنظّم پرواز می‌کردند و دستخوش وزش هر باد تندي بودند، ولي برادران رايت به کمک تونل بادشان

داده­هاي بيش­تري در مورد طراحي بال نسبت به افراد پيش از خودشان گرد آوردند و جداول محاسباتي را تهيه کردند که امروزه هنوز معتبر هستند. آن­ها با استفاده از این اطلاعات، فلاير 1903، ماشين پرندۀ اسکلتي ساخته شده از چوب صنوبر، خاکستر و موزلين را با فاصلۀ بين دو بال 40 پا و وزن بدون سرنشين حدود 600 پوند گسترش دادند.
در هفدهم دسامبر 1903، در حالي­که اورويل کنترل را در دست داشت، فلاير با تکان‌های شدیدی از کيتي هاوک بلند شد و 120 پا (کمي بيش­تر از نيمي از فاصلۀ ميان دو بال بويينگ 747-400) پرواز کرد. آن پرواز 12 ثانيه­اي دنيا را دگرگون کرد و مرزهای جدیدی را در برابر انسان‌ها گشود و دسترسي بشر را به مکان­هايي ممکن ساخت که هرگز پيش از آن تصورش را نکرده بود. اگرچه شاهکار برادران رايت زندگي را در قرن بيستم دگرگون کرد، روز بعد فقط چهار روزنامه در ايالات متحده اخبار موفقيت آن­ها را درج کردند آن هم به عنوان خبرهايي که به خاطر اغراق بيش از حد، قابل بحث نبودند.
برادران رايت فقط یک نوع ابزار را اختراع کرده و به ما دادند، وظيفۀ افراد و کشورها بود تا از آن استفاده کنند. هواپيما، هم صلح و هم جنگ را دگرگون ساخت و خانواده­ها را گرد هم آورد. روزگاری، اگر فرزند يا بستگان نزديک کسی، وطنش را به مقصد آمريکا ترک مي­کرد، خانواده و دوستانش برایش گریه می‌کردند، زیرا هرگز دوباره او را نمي­ديدند، اما امروزه، نوۀ آن مهاجر مي­تواند به راحتی از فراز اقيانوس‌های وسيع تنها ظرف شش ساعت به زادگاه خود برگردد. و با خانواده و بستگان خود دیدار کند از طرفی دیگر هواپيما با تبديل جنگ‌های بین‌المللی به امري آسان، به جدايي هر چه بیش‌تر خانواده­ها از يکديگر نيز کمک کرد.

برادران رايت يکي از بزرگ­ترين نيروهاي تاثیرگذار فرهنگي را هم تراز با پيدايش خط پديد آوردند، چون ابداع آن­ها به طور مؤثّر به وب جهاني آن دوره تبديل شد و مردم، زبان­ها، ايده­ها و ارزش­

ارزش­ها را به هم نزدیک کرد. همچنين آغازگر عصرجهاني­سازي بود، چرا که مسيرهاي بین‌المللی پرواز به صورت اَبَرشاهراه­هاي يک اقتصاد بين­المللي در حال ظهور نقش اساسی ایفا کردند. آن اَبَرشاهراه­هاي آسمان، نه فقط کسب و کار بين­المللي را دگرگون کردند، بلکه همچنين اقتصادهاي بسته را باز کردند، مردم­سالاري را در اطراف جهان اشاعه دادند و هر نوع مانع سياسي را از سر راه برداشتند، و مسيري را براي مسافران ايجاد کردند که سرانجام به فراتر از جوّ زمين منتهي شد.
بنابراين، برادران رايت و اختراعشان، انقلابي را به وسعت انقلاب­هاي صنعتي و ديجيتال آغاز کرد، ولي آن انقلاب به طور شانسي يا اتفاقي به وقوع نپيوست. اين بصيرت، حاصل عزم راسخ و کاربرد روش­شناسي علمي بود که اورويل و ويلبر را قادر ساخت تا پاي نسل بشر را به آسمان­ها باز کنند. حاصل کار برادران رایت به ما یادآوری می‌کند که اولاً نبوغ به اصل و نسب ربطي ندارد و دوماً اين‌که ما نمی‌توانیم دنياهاي جديد را با گذر از آب­هاي بی‌تلاطم و امن کشف کنیم. پس از ده سال بازاندیشی، حتّی اورویل رايت تصديق مي­کند که «من با حيرت به جسارتمان در تلاش براي پرواز با يک ماشين جديد و امتحان­نشده نگاه مي‌کنم.»

1

شکل (2) برادران رايت، در سال 1909

اکنون، چه کسي مي­داند برادران رايت بعدي کجا پيدا خواهند شد، در چه سطحي از مدرسه درس مي‌خوانند، يا در چه گاراژي در حال ابداع پرندۀ فلاير بعدي عصر اطلاعات هستند. وظيفۀ ما اين است که اطمينان يابيم، آن­ها هرکجا که هستند، شانس تداوم مسيرشان و حفظ و تداوم منبع الهام‌بخش‌شان را دارند. ما بايد درک کنيم که پيشرفت­هاي مهندسي فقط مکانيکي یا علمي نيستند. آن‌ها نيروهاي آزادي­بخشي هستند که مي­توانند پیوسته زندگي مردم را بهبود بخشند. با فرا رسيدن قرن بيستم، چه کسي تصور مي­کرد که يکي از بزرگ‌ترين پیشرفت‌های اين قرن را مديون دو جوان آمريکايي خوش‌چهره و گمنام باشيم که بالاترين و آرمانی‌ترین رؤیای بشر را جامة عمل پوشاندند و به همگي ما، براي نخستين بار، قدرت درنورديدن آسمان را ارزاني کردند.
بيل گيتس


فصل دوم تاريخچۀ پرواز

روز تاريخي
چشم­انداز: جابجايي شن­هاي تپّه­هاي کيل دِويل هيلز به وسيلۀ باد، 4 مايل در جنوب کيتي هاوک ، کاروليناي شمالي.
زمان: در حدود 10:35 صبح پنج­شنبه 17 دسامبر 1903.
شخصيت­ها: اورويل و ويلبر رايت و پنج شاهد محلي. 

يک ماشين پرواز با ظاهری کهنه که از پارچه براي ساختن بال­های آن استفاده شده است براي ساختن تاريخ آماده است. اين ماشين پرواز از دو بال که بر روي يکديگر قرار گرفته‌اند، تشکيل شده و داراي يک سکان افقي و يک سکان دوتايي در پشت بال­ها مي­باشد. يک موتور با توان 12 اسب بخار بر روي سطح بال زيري نصب شده است. در سمت چپ اين موتور، مردي به نام اورويل رايت بر روي بال زيري دراز کشيده است، به گونه­اي که با باد سرد دسامبر روبرو است. در پشت، دو ملخ در حال چرخش هستند که به وسيلۀ

زنجير و چرخ به همان موتور متصل شده­اند. ماشين در امتداد يک ريل پرتاب 60 پايي بر روي زمين مسطح شروع به حرکت مي­کند. ويلبر رايت در امتداد سمت راست، ماشين در حالي­ که نوک بال را نگه داشته که با زمين برخورد نکند، در حال دويدن است. نزديک انتهاي ريل، ماشين به هوا بلند مي­شود. در اين لحظه، جان دانيل از ايستگاه نجات کيل دِويل عکسي مي­گيرد که مهم­ترين لحظۀ تاريخ هوانوردي را براي تمام زمان­ها به وجود مي­آورد (شکل (4)). ماشين با سرعتی يکنواخت به پرواز در مي­آيد، ناگهان به ارتفاع 10 پا مي­رسد و سپس به سرعت به طرف زمين سرازير مي­شود. اين پرواز نامنظم 12 ثانيه ادامه پيدا مي­کند تا اين­که ماشين 120 پا جلوتر از نقطه­اي که از روي ريل بلند شده بود، با سرعت به ماسه­ها برخورد مي­کند. اين پرواز، نخستين پرواز در طول تاريخ بود که يک ماشين به وسيلۀ توان موتور خودش به پرواز در آمد در حالي که انساني بر آن سوار بود.

1

شکل (3) سه­نماي ماشين فلاير1 برادران رايت

 

1

شکل (4) مهم­ترين لحظة تاريخ هوانوردي براي تمام زمان­ها

اين وسیله، ماشين فلاير 1 برادران رايت بود که در شکل­هاي (3) و (4) نشان داده شده است و اکنون در موزۀ هوا فضاي اسميثونيال در واشنگتن­ دي­سي نگهداري مي­شود. پرواز در آن روز سرد 17 دسامبر خيلي مهم بود، زيرا رؤياي قرن­ها پيش به حقيقت پيوست و منجر به روش جديدي در زندگي شد. برادران رايت را با نخستين پرواز واقعي يک ماشين سنگين­تر از هوا و داراي موتور و به همراه موفقيت‌هاي بعدي که طي پنج سال آينده با آن روبرو شدند، به راستي مي­توان از پيش­کسوتان مهندسين هوانوردي در تاريخ به شمار آورد.
بعضي از مورّخين تمايل دارند كه آن­ها را تعميركاراني معرفی کنند كه اتّفاقي و سهوي به پرواز دست یافته‌اند. افراد ديگر ادعا مي­كنند كه موفقيت آن­ها به دليل استفاده از نتايج آزمايش­هاي پيشگامان قبل بوده است. مسلماً‌ برادران رايت نيز اين كار را انجام دادند،‌ زیرا برای گسترش دانش بسیار ضروری است. درواقع برادران رايت مرداني جوان، بسيار مستعد و دورانديش بودند كه موفقيت­ و شكست­هاي ديگران را مطالعه كردند و روش‌های منظم و علمي داشتند و پشتکار، فداکاري و نبوغ آن‌ها در آغاز قرن بيستم، موجب پرواز با نيروي محرکه را ايجاد نمود.

در اين فصل به مرور سال­هايي می‌پردازیم که منجر

به پروازهای موفقيت­آميز شد و مخترعان و متفکران برجسته­اي را معرفی خواهیم کرد که مي­توان آن­ها را نخستين مهندسان هوانوردي به شمار آورد.
تاريخچة پرواز - تلاش­هاي صورت گرفته پيش از برادران رايت
بديهي است كه مشاهدۀ پرواز پرندگان در هوا، انسان را به فكر پرواز و عملی کردن آن انداخت. لذا عجيب نيست كه نخستين تلاش انسان براي پرواز با استفاده از بال­هاي شناور (بال زدن در هوا) همانند بال پرندگان باشد. زيرا اين كاري است كه پرندگان انجام می‌دهند و از آن استفاده مي­كنند.

در يونان باستان، مردان زيادي بودند كه با بال­هايي همانند بال پرندگان پرواز كردند. در داستان ديدالوس و پسرش ايكاروس چنين آمده است كه آن­ها با پرواز از جزيرۀ كريت ، جايي كه در آن‌جا زنداني بودند، فرار كردند. آن­ها بال­هايي از پَر درست كردند كه به وسيلۀ موم به هم چسبيده بود. ايكاروس كه جواني بي­پروا بود، با وجود هشدار پدرش تا نزديكی خورشيد پرواز كرد و گرماي خورشيد باعث شد كه موم­ها آب و بال­ها جدا شوند. با آب شدن موم­ها، ايكاروس از آسمان افتاد.

او در دريا سقوط كرد و اين يكي از نخستين سقوط­هاي تاريخ، دست­ِكم در دوران باستان بود. اين مطالب ممكن است برخلاف واقعيت­هاي علمي باشد، ولي اين داستان به رؤياي پرواز در ذهن انسان در زمان­هاي دور تاريخ اشاره مي­كند. موضوع بال­هایي برای پرواز در قرن­هاي بعدی، افكار انسان را كه رؤياي پرواز داشت، به خود مشغول كرد. معروف­ترين شخص در ميان كساني كه رؤياي پرواز داشتند، لئوناردو داوينچي است كه البته بيش­تر به خاطر كارهاي هنري­ خود معروف است. او فرد مستعدي بود و نقش زيادي در پيشرفت علم زمان خود داشت. داوينچي اين ايده را داشت كه قدرت بازوي انسان بايد به وسيلۀ ابزارهايي همانند شكل (6)، تبديل به نيروي بالابر و جلوبرنده شود.

1

شکل (5) «ديدالوس» و پسرش «ايكاروس»  با پرواز از جزيرة «كريت»، جايي كه در آن‌جا زنداني بودند، فرار كردند

با وجود اين‌كه او خيلي باهوش بود ولي متوجه بی‌نتیجه بودن این راه برای پرواز نشد. ولي به هر حال اين تلاش­ها در پيشرفت و تقويت ايدۀ پرواز انسان مؤثر بود.

11 شکل (6) يکي از طرح­هاي لئوناردو داوينچي

پرواز پيمايه­هاي سبك­تر از هوا
مشاهدات تجربي نخستين نشان مي­داد كه دود و حتي ذراتی، مانند خاكستر كه در حالت عادي بايد به سمت زمين سقوط كنند در اثر هواي گرم بالا مي­روند. جوزف و اِتين مونت­گوليفر ارزش اين پديده را فهميدند. آن­ها مرتباً آزمايش­هايي را با کيسه­هاي کاغذي و پارچه­اي انجام می‌دادند که درون آن­ها هواي گرم بود. این دو محقق، نخستين بالن هواي گرم را ساختند و پس از چندين نمايش همگاني از پرواز بدون مسافر، شامل سفر 8 دقيقه­اي يک بالون که حامل يک گوسفند، يک خروس و يک اردک بود، براي گام بزرگ بعدي آماده شدند. در ساعت 1:54 بعد از ظهر 21 نوامبر سال 1783، نخستين پرواز با مسافر به مدت 25 دقيقه انجام گرفت. اين بالون که حامل دو نفر به نام­هاي پيلاتو دي روزير و مارکوئيس دارلاندز بود، 5 مايل در آسمان پاريس پرواز کرد. آن نخستين پرواز در تاريخ بود که يک انسان از زمين بلند شده بود و براي مدتي در هوا به سر مي­برد. با فاصلۀ کمي پس از اين رويداد، فيزيکدان برجستۀ فرانسوي، چارلز، بالونی هيدروژني ساخت و در اوّل دسامبر 1783 در پاريس به پرواز در آورد. 
بالاخره انسان از زمين به هوا برخاست! بالون­ها، که پيمايه­هاي سبک‌­تر از هوا بودند، هيچ تأثيري بر روي پرواز سنگين­تر از هوا نگذاشتند. به هر حال آن­ها باعث ایجاد علاقۀ همگان برای پرواز در هوا شدند. افزون بر اين، بالون­ها تنها پيمايۀ پرواز انسان براي تقريباً صد سال بودند.

1 شکل (7) بالون برادران مونت­گوليفر

پرواز پيمايه­هاي سنگين­تر از هوا
در همۀ سال­هايي كه انسان تلاش مي­كرد با پرندگان برابري پيدا كند، به اين نكته توجه داشت كه تنها روش پرواز، استفاده از روش اين حيوانات؛ يعني بال شناور است. روش­هاي ديگري در پرندگان برای پرواز وجود دارد كه يك نوع آن سُر خوردن با بال­هاي ثابت است كه از انواع ديگر متداول­تر است. پرندگان زيادي وجود دارند كه با اين روش، موقعيت ارتفاعي ثابتي را در زمان قابل‌توجهي حفظ مي­كنند.

....

: واژه­نامه

A

Aerodynamics         علم آيروديناميک - هواپويايي
Aerodynamic testing آزمايش آيروديناميکي- آزمايش هواپويايي
Aerodynamic twist پيچش آيروديناميکي- پيچش هواپويايي
Aileron                                     شهپر
Air                                         هوا
Airfoil (Aerofoil)           بالواره- هوابُر- ايرفويل
Airport                                  فرودگاه
Air Traffic Controllers   کنترل­کننده­هاي آمد و شد هوايي
Altitude                                  ارتفاع
Angle of attack (AOA)                     زاويۀ حمله
Anhedral                     هشتي- سراشيبي منفي
Approach              تقرب- نزديکي به باند فرود
Aspect Ratio (AR)                       نسبت منظري
Atmosphere                      جوّ زمين - اتمسفر
Autopilot                           خلبان خودکار
Aviation                                هوانوردي


B

Bank angle                             زاويۀ غلت
Best (maximum) Angle of Climb بهترين (بيش­ترين) زاويۀ اوجگيري
Best (maximum) Rate of Climb بهترين (بيش­ترين) نرخ اوجگيري
Boundary layer                           لايۀ مرزي
Bypass ratio                         نسبت کنارگذر
                                            


C

Camber                      خميدگي- انحنا- قوس
Cambered airfoil                     بالوارۀ خميده
Canard                  دم جلو- پيش­دم - کانارد
Ceiling                                سقف پرواز
Chord line                                خط وتر
Circulation                            دَوَران-گردش
Climb                                   اوج­گيري
Close circuit wind tunnel           تونل باد مدار بسته
Combustion chamber                    محفظه احتراق
Compressible                           تراکم­پذير
Compressor                               کمپرسور
Control surfaces                                  
سطوح کنترل - سطوح فرامين - اجزايي از بال يا دم که با چرخش خود باعث چرخش هواپيما مي‌شوند و به اصطلاح، چرخش هواپيما حول محورهاي هواپيما را کنترل مي­کنند.
Critical Mach number                 عدد ماخ بحراني
Crosswind                             باد جانبي
Cruise سِير - گشت­زني - کروز - پرواز با سرعتي که از لحاظ سوخت با صرفه باشد

D

Density                                   چگالي
Descent                      نزول - کاهش ارتفاع
Diffuser                                   پخش­کن
Dihedral هفتي - سراشيبي مثبت - زاوية فراز به سمت بالا
Directional                           سمتي - جهتي
Directional stability (dihedral stability) پايداري سمتي - پايداري جهتي
Downwash                                فرووزش
Drag                     پسا - نيروي بازدارنده
Dutch roll              چرخش گهواره­اي - غلت هلندي
Dynamic pressure          فشار پويا - فشار ديناميک
Dynamic stability   پايداري پويا - پايداري ديناميکي

E

Earth                                      زمين
Effective angle of attack               زاويۀ حملۀ مؤثر
Elevator                 بالابر - سکان افقي متحرک
Endurance مداومت پروازي - پايايي پرواز - مدت پرواز - زمان پرواز
Engine                                    موتور
Engine cowling (nacelle)                    پوشش موتور
Excess power                          توان اضافي
Exhaust                                   خروجي
Expansion wave                        موج انبساطي

F

Federal Aviation Administration (FAA) ادارة هوانوردي فدرال (اِف اِي اِي)
Flap برآافزا - ابزار افزايندۀ نيروي برآ - بالچه
Flutter لرزش شديد (بال يا دم) که احتمال شکست سازه را به دنبال دارد
Flight                                    پرواز
Flight testing                        آزمايش پروازي 
Flow separation                        جدايش جريان
Fly By Wire (FBW) سامانۀ پرواز به وسيلۀ سيم (اِف بي دبليو)
Fowler flap                        برآافزاي تفنگي
Form drag                               پساي شکل
Free stream                            جريان آزاد
Fuel                                      سوخت
Fuselage                                    بدنه

G

General Aviation (GA) Aircrafts هواپيماهاي عمومي هوانوردي
Geometric angle of attack             زاويۀ حملۀ هندسي
Geometrical (mechanical) twist پيچش هندسي - پيچش مکانيکي
Glide              سُرش - کاهش ارتفاع بدون موتور
Gust                      تندباد - باد ناگهاني

H

Head wind                             باد روبرو
Helicopter                       بالگرد - چرخبال
High lift devices        ابزارهاي افزايندۀ نيروي برآ
High wing                                بال بالا
Hinged flap                        برآافزاي لولايي
Horizontal stabilizer                     پايداري افقي
Horizontal tail                             دم افقي
Hypersonic                    اَبَرصوت - ماوراءصوت
                                            


I

Incidence angle                          زاوية نصب
Incompressible                        تراکم­ناپذير
Induced power                         توان القايي
Infinite wing            بال نامحدود- بال نامتناهي
Intake                                     ورودي
Internal combustion engine          موتور احتراق داخلي
                                            


J

Jet Engines                              موتور جت

K

Knot                           نات (واحد سرعت)

L

Landing                              فرود-نشستن
Landing gear (Wheel)        ارّابه فرود- چرخ هواپيما
Lateral                               عرضي-جانبي
Lateral stability        پايداري جاني - پايداري عرضي
Leading edge                             لبۀ حمله
Lift                        برآ- نيروي بالابرنده
Load                                       بار
Longitudinal strability                   پايداري طولي
Low wing                              بال پايين

M

Mach number                             عدد ماخ
Mach wave                               موج ماخ
Maneuver         مانور- حرکت نمايشي - حرکت سريع
Mean camber line                   خط خميدگي مياني
Mid wing                                بال وسط
Missile                   موشک (با خلبان خودکار)
                                            


N

National Advisory Committee for Aeronautics (NACA)
             کميتۀ ملّي مشورتي هوانوردي (ناکا)
National Aeronautics and Space Administration (NASA)
سازمان ملّي هوانوردي و فضانوردي آمريکا (ناسا)
Neutral stability                       پايداري خنثي
Noise                                   سروصدا
Normal shock wave                موج ضربه­اي عمودي
Nozzle                            شيپوره - نازل
                                            


O

Oblique shock wave                 موج ضربه­اي مايل
Open circuit wind tunnel            تونل باد مدار باز

P

Parasite power توان مزاحم - توان انگل - توان طفيلي
Pedal                        پدال - پايي - پاهُل
Performance                      کارايي - عملکرد
Pilot                                     خلبان
Piston engine                        موتور پيستوني
Pitch خمش - پيچش - حرکت دماغة هواپيما به بالا و پايين - دوران هواپيما حول محور عرضي
Pitch angle                         زاوية گام ملخ
Plain flap                         برآافزاي ساده
Power                               توان - قدرت
Pressure                                    فشار
Pressure drag                           پساي فشاري
Propeller                                    ملخ
Propulsion                               پيشرانش
Pulsejet                موتور پالس­جت - جت ضربه­اي
                                            


Q

R

Range                                      بُرد
Ramjet engine                          موتور رم­جت
Rate of climb           نرخ اوج­گيري - شدت اوج­گيري
Reciprocating Engine              موتور رفت و برگشتي
Reynolds number                       عدد رينولدز
Rocket          راکت - موشک (بدون خلبان خودکار)
Roll          غلتش - چرخش هواپيما حول محور طولي
Rudder                        سکان عمودي متحرک


S

Satellite                                 ماهواره
Sea level                               سطح دريا
Shape drag (form drag)                      پساي شکل
Shock waves                         امواج ضربه­اي
Short Take Off & Landing (STOL)    برخاست و نشست کوتاه
Skin friction drag                پساي اصطکاکي پوسته
Slat پيش­بال - تيغۀ لبۀ حمله - بريدگي لبۀ حمله - منقاره
Sideslip                  سُرش جانبي - لغزش جانبي
Slot                        شکاف لبۀ حمله - گاف
Slotted flap                      برآافزاي شکاف­دار
Sonic                                     صوتي
Sound barrier                          ديوار صوتي
Span                                 دهانۀ بال
Spiral divergence    واگرايي مارپيچي- واگرايي فرچرخ
Spiral instability                    ناپايداري فرچرخ
Split flap                        برآافزاي دوتکّه
Spoiler                            برآگير- برآکُش
Stability and Control                 پايداري و کنترل
Stall                                  واماندگي
Static pressure           فشار ايستايي- فشار استاتيک
Static stability    پايداري ايستايي- پايداري استاتيکي
Stick                                 دسته­فرمان
Straight and level flight (cruise flight)
پرواز مستقيم و تراز (پرواز کروز)- پرواز مستقيم و افقي
Subsonic              فروصوت-زير صوت- مادون صوت
Supersonic         فراصوت - بالاي صوت - مافوق صوت
Sweep back     پس­گرايي - عقب­گرد - به عقب برگشتن
Sweep forward                  جلوگرايي - جلوگرد
                                            


T

Tail                                         دم
Tail wind                                باد پشت
Take off                        برخاستن هواپيما
Taper                               باريک­شوندگي
Taper ratio نسبت باريکي - نسبت باريک­شوندگي - نسبت مخروطي
Temperature                                  دما
Test section             مقطع آزمايش - محفظۀ آزمون
Throat                                   گلوگاه
Throttle                                 دسته­گاز
Thrust نيروي پيشران - نيروي جلوبرنده- نيروي رانش
Total power                              توان کل
Total pressure                             فشار کل
Trailing edge                             لبۀ فرار
Transonic                      گذر صوت - هَماصوت
Trim condition                         شرايط تعادل
Turbine                                   توربين
Turbofan Engines                     موتور توربوفن
Turbojet Engines                     موتور توربوجت
Turboprop Engines موتور توربوملخي - موتور توربوپراب
Turn                                   دور زدن
Twist                                پيچش - تاب
                                                               


U

Upwash                                  فراوَزش

V

Venturi                                  ونتوري
Vertical stabilizer                 پايدارکنندة عمودي
Vertical Take Off & Landing (VTOL)  برخاست و نشست عمودي
Vertical tail                              دم عمودي
Viscosity                         لزجت - چسبندگي


W

Wake                                   دنباله
Washin                           پيچش مثبت بال
Washout                          پيچش منفي بال
Wave drag                              پساي موج
Weight                                      وزن
Wing                                       بال
Wingtip vortices                  گردابه­هاي نوک بال
Wing thickness                           ضخامت بال

X

Y

Yaw گردش - انحراف جهت - گشت - دوران هواپيما حول محورعمودي
Yoke فرمان هواپيما - ابزاري که با چرخش يا حرکت ان، بالابر و شهپرها کنترل مي­شوند

مراجع

مراجع انگليسي
  1. Anderson, David F; Eberhardt, Scott. Understanding Flight, 1st edition, New York: McGraw-Hill, 2001
  2. Shevell, Richard S. Fundamentals of Flight, 2nd Edition, Englewood Cliffs, N.J: Prentice Hall, 1989
  3. Dingle, Lloyd, Tooley Mike, Aircraft Engineering Principles, 1st Edition. Elsevier, 2005
مراجع فارسي
    • اسميت، هيوبرت. مباني پرواز و آيروديناميك به زبان ساده. ترجمۀ عبدالعلی حقيري، علیرضا ربيعي،  چاپ اوّل، تهران، دانشگاه امام حسين (ع)، 1384
    • اندرسون، جان دي. آشنايي با پرواز. ترجمۀ احمد عمارتي، چاپ اوّل، جلد 1 و 2، تهران، يامهدي(عج)، 1382
    • صدرايي، محمدهاشم. طراحي هواپيما، چاپ اوّل، تهران، دانشگاه امام حسين (ع)، 1376
    • صدرايي، محمدهاشم. مكانيك پرواز، چاپ اوّل، تهران، دانشگاه امام حسين (ع)، 1377
    • اندرسون، جان دي. مباني آيروديناميک، ترجمۀ کریم مظاهري، محمدعلی ايوبي، مهران دري، چاپ         اول، تهران، دانشگاه شريف، 1378
    • اخوان، اميرناصر. فرهنگ لغات مهندسي هوا فضا، چاپ اول، تهران، خوش­آوا، 1379
    • گيتس، بيل. انقلاب ديجيتالي. ترجمۀ احمد واحديان غفاري، چاپ اوّل، تهران،سخن گستر، 1385