نیروی Lift چگونه باعث به پرواز درآمدن هواپیما میگردد؟

نیروی Lift چگونه باعث به پرواز درآمدن هواپیما میگردد؟

☑️نیروی Lift یکی از 4 نیروی اصلی میباشد که در پرواز به هواپیما وارد میشود. این نیرو باعث میشود که هواپیما از زمین بلند شده و در آسمان به پرواز درآید. اما چگونه؟

?همانطور که میدانید، هوا به عنوان یک سیال با لزجت(ویسکوزیته) پایین به حساب می آید. در حقیقت، به مقاومت یک سیال در برابر اعمال تنش برشی ویسکوزیته میگویند. هرچه ویسکوزیته یک سیال بالاتر باشد، برای ایجاد تغییر شکل و حرکت، به تنش برشی بیشتری نیاز دارد. به عنوان مثال عسل که دارای ویسکوزیته بسیار بالاتری نسبت به آب یا هوا میباشد.

?برای درک مفهوم Lift ، ابتدا باید در مورد اصول تغییر فشار برنولی بدانید. برنولی، ریاضیدان مشهور سوئیسی، شرح داد که چگونه فشار یک سیال در حال حرکت، با تغییرات سرعت سیال تغییر میکند. او بیان کرد که هرچه سرعت یک سیال در حال حرکت افزایش یابد, فشار در داخل آن سیال کاهش می یابد.

? بال هواپیما به گونه ای طراحی شده است که مستقیما از اصل برنولی و قانون سوم نیوتن پیروی میکند. به این گونه که سطح روی بال هواپیما نسبت به سطح زیرین دارای انحنای بیشتری میباشد. اگر به یک بال هواپیما از زاویه بغل نگاه کنید، متوجه این تغییر انحنا میشوید. به سطح مقطع بال که از زاویه بغل دیده میشود ایرفویل(Airfoil) گفته میشود.

? زمانی که هواپیما آغاز به حرکت به سمت جلو میکند، هوا نیز به عنوان یک سیال، در پی این حرکت رو به جلو شروع به عبور از سطح روی بال و زیر بال میکند. حال، به دلیل اختلاف انحنا در روی سطح بال نسبت به سطح زیرین، به دلیل اینکه جریان هوا باید مسافت بیشتری را روی سطح بال طی کند، در نتیجه سرعت هوا در روی سطح بال نسبت به سطح زیرین افزایش می یابد.

? طبق اصل برنولی، بیشتر شدن سرعت هوای روی بال کم شدن فشار آن(ایجاد فشار منفی) در آن قسمت خواهد شد. در سطح زیرین بال نیز، به دلیل کمتر بودن سرعت هوا(چون سطح زیرین تقریبا دارای انحنای کمی میباشد)، فشاری مثبت به وجود می آید. این فشار مثبت، در نزدیکی لبه جلویی بال(Leading edge) میباشد. این اختلاف فشار در دو سطح بالایی و زیرین بال باعث ایجاد نیروی Lift میگردد.

✔قانون سوم نیوتون در به وجود آمدن نیروی Lift نیز نقش به سزایی دارد. به اینگونه که جریان هوایی که از روی سطح بال شروع به شتاب گرفتن میکند، پس از عبور از روی این سطح، به سمت پایین سرازیر شده که به آن Downwash میگویند.

♦این جریان سرازیر شده، با جریان هوایی که در سطح زیرین بال در حال حرکت بوده است، در انتهای بال برخورد کرده و نیرویی به سمت پایین روی آنها اعمال میکند. طبق قانون سوم نیوتن که بیان میکند هر عملی، عکس العملی برابر و در خلاف جهت آن دارد، عکس العمل این نیرو را، رو به بالا و در سطح روی بال اعمال میکند که قسمتی از نیروی Lift را به وجود می آورد.

منبع: Principles of flight, petter.J.swatton