გამოგონებასაკითხავისასარგებლო

საფრენი აპარატები


აეროპლანი XX საუკუნის უმნიშვნელოვანესი მეცნიერული მიღწევა იყო. საფრენი აპარატის შექმნის იდეა ფრინველებზე დაკვირვების შემდეგ გაჩნდა.
ფრენა ფრინველისათვის დამახასიათებელი მოქნილობითა და გრაციულობით კაცობრიობის უდიდეს ოცნებას წარმოადგენდა. ძველი ბერძნული ლეგენდა მოგვითხრობს ყმაწვილ იკარუსზე, რომელმაც ცვილისაგან დაამზადა ფრთები და ცაში აფრინდა. როდესაც იგი მზესთან მივიდა,მისი ფრთები დადნა და იკარუსი ჩამოვარდა.
რენესანსის ეპოქის გამოჩენილმა მხატვარმა და გამომგონებელმა ლეონარდო და ვინჩიმ კიდევ ერთხელ სცადა კაცობრიობის ეს ოცნება სისრულეში მოეყვანა. უშიშარმა იტალიელმა რამდენიმე ნახატიც კი დაგვიტოვა, სადაც ნათლად აღწერა საფრენი აპარატის მისეული დიზაინი.


საუკუნეების წინათ, ყველა პოტენციური მფრინავი თვითნაკვეთი ფრთებით ცდილობდა ფრენას და მათი ყოველი მცდელობა ტრაგიკულად მთავრდებოდა.

მნიშვნელოვანი აღმოჩენა
1738 წელს შვედმა მათემატიკოსმა დანიელ ბერნულიმ “ცის დასაპყრობად” პირველი დადებითი ნაბიჯი გადადგა. მან აღმოაჩინა, რომ იქ, სადაც სითხე ან აირი სწრაფად მიედინება, წნევა ნაკლებია და პირიქით. რადგან ჰაერი წარმოადგენს აირების ნაზავს, ეს პრინციპი მასზეც მოქმედებს. მაგალითად, როდესაც ფრინველის ფრთა ხვდება ჰაერის ნაკადს, ჰაერი ორად იყოფა ზედა და ქვედა მიმართულებით. რადგან ფრთის ზედა ნაწილი უფრო უსწორმასწორო და გრძელია, ვიდრე ქვედა ნაწილი, ჰაერის ნაკადს ზემოდან უფრო მეტი მანძილის გავლა უწევს. აქედან გამომდინარე, ზემოდან მისი სიჩქარე მეტია და წნევა – ნაკლები. ამიტომ აირის წნევა ფრთაზე ქვემოდან უფრო მეტია, რის შედეგადაც წარმოიშობა ე.წ. ამწევი ძალა.
XIX საუკუნეში ბევრმა პიონერმა ავიატორმა გამოიყენა აღნიშნული პრინციპი პრიმიტიული პლანერების აწყობის დროს. 1853 წელს აეროპლანების მამად მონათლულმა სერ ჯორჯ კეილიმ ააგო და გამოსცადა მსოფლიოში პირველი პლანერი. 1890 წელს კი ამერიკელმა ძმებმა რაიტებმა შექმნეს პირველი ფრთა, რომლითაც რეგულირდებოდა ფრენის პროცესი.

ფრთაზე ჰაერის ნაკადის ზემოქმედებისას წარმოიქმნება ე.წ. აეროდინამიკური ძალა, რომელიც დამოკიდებულია სხეულის ფორმასა და ზომაზე. იქ, სადაც ჰაერის ნაკადის სიჩქარე იზრდება, სხეულის განიკვეთი, ე.წ პროფილი მცირდება, ენერგიის შენახვის კანონის თანახმად კი წნევაც მცირდება.

ფრთის გარშემოდინება
ზემოხსენებული კანონების გამოყენებით, ფრთის გარშემოდინების ახსნა შემდეგნაირად შეიძლება: ფრთის პროფილი ნაკადს თითქოს აქეთ-იქით სწევს და ცალკეული პატარა ნაკადები ვიწროვდება, განსაკუთრებით პროფილის ზედა წინა ნაწილთან. მაგრამ იქ, სადაც პატარა ნაკადები ვიწროვდება, სიჩქარე მეტი იქნება, ხოლო წნევა – ნაკლები. შეჯამებული ამწევი ძალა, ძირითადად, ჩნდება ფრთის ზედა ნაწილთან ჰაერის გაიშვიათების შედეგად და მის ქვედა ზედაპირზე წნევის გავლენით. რაც მეტია იერიშის კუთხე, მით უფრო მეტად იცვლება ფრთის გარსდენადი ჰაერის სიჩქარე და ამწევი ძალაც უფრო მეტია.

სტარტი

საჰაერო ბურთის შემთხვევაში მისი ჰაერში აფრენა და მართვა დამოკიდებული იყო ჰაერის რაოდენობაზე. ახლა ავიატორებს დასჭირდათ ახალი ძალა, რომელიც მათ მიერ შექმნილ საფრენ აპარატს ჰაერში აიყვანდა.
წარმატებას ისევ ძმებმა რაიტებმა მიაღწიეს და შექმნეს მცირე ზომის და წონის ძრავა, რომელიც დაამაგრეს საფრენი აპარატის წინა ნაწილში. 1903 წლის 17 დეკემბერს ჩრდილოეთ კაროლინაში ძმებმა რაიტებმა პირველად გამოსცადეს ძრავიანი საფრენი აპარატი. მან იფრინა მხოლოდ 12 წამის განმავლობაში 36 მეტრის მანძილზე.

თანამედროვე რეაქტიული ძრავები
1904 წელს მეცნიერებმა შექმნეს ძრავა, რომელიც დღეს ტურბორეაქტიულ ძრავადაა ცნობილი. მისი პრინციპი მდგომარეობს იმაში, რომ ძრავაში შესული ატმოსფერული ჰაერი იკუმშება კომპრესორში, შემდგომ კი გადაეცემა წვის კამერას, რომელშიც შეშხაპუნდება საავიაციო ნავთი. წვის შედეგად წარმოქმნილი აირები ნაწილობრივ ფართოვდება ტურბინაში, რომელიც აბრუნებს კომპრესორს.
რეაქტიული ძრავები მაღალ სიჩქარეს გამოიმუშავებენ, მაგრამ, სამაგიეროდ, ბევრ საწვავს მოიხმარენ, განსაკუთრებით დაბალი სიჩქარის დროს. ამის გამო შეიქმნა ახალი, მეტად კომპრომისული ტურბოხრახნიანი ძრავა, რომელშიც ძირითად აწევას საჰაერო ხრახნი წარმოქმნის. დღესდღეობით ყველაზე გავრცელებულია ე.წ. ტურბოვენტილარული ძრავა. მასში მოთავსებულია პროპელერი, რომელიც უკან ქაჩავს ჰაერს წვის კამერაში, შემდეგ კი – ძრავის გარეთ და გადასცემს მას ჩვეულებრივ პროპელერს. ძრავის უკანა ნაწილში მოთავსებულია სპეციალური დეფლექტორები, რომელთაც წინ გადააქვთ წნევა და ამით ანელებენ აეროპლანის სიჩქარეს.
ფრენის დროს ექვსი ძირითადი მოქმედებაა შესასრულებელი: მიწიდან მოწყდომა, აფრენა, ჰორიზონტალური ფრენა, მობრუნება, დაშვება და მიწაზე დაფრენა. ეს მოქმედებები კონტროლდება ფრთების და თვითმფრინავის კუდის სპეციალური დიზაინით.

აუცილებელია გავითვალისწინოთ ისიც, რომ თვითმფრინავის აფრენის და დაფრენის სიჩქარე რაც შეიძლება მცირე უნდა იყოს. ამისათვის ფრთაზე დამონტაჟებულია ე.წ. ფრთაუკანები, რომელთა გადახრა ზრდის იერიშის კუთხეს და ავტომატურად ფრთის ამწევი ძალაც იზრდება. იმავე ფუნქციას ასრულებენ თვითმფრინავის კუდზე მოთავსებული ელევატორები. მიწიდან მოწყვეტის მომენტში თვითმფრინავის ცხვირი ზემოთაა მიმართული. ამ დროს თვითმფრინავისათვის ძალიან მნიშვნელოვანია ზუსტი სიჩქარე. ფრთაუკანები და ელევატორები ისე უნდა იყოს გადახრილი, რომ ამწევი ძალა უდრიდეს თვითმფრინავის სიმძიმის ძალას. წინააღმდეგ შემთხვევაში, იგი არ მოსწყდება მიწას.
აფრენის მომენტში ჩნდება ახალი პრობლემა – აეროდინამიკური წინაღობა, ძალა, რომლითაც ჰაერი მოქმედებს მასში მოძრავ სხეულზე და რომელიც ყოველთვის მოძრაობის საწინააღმდეგოდ არის მიმართული. თვითმფრინავის შემთხვევაში წინაღობა დამოკიდებულია მის ფორმაზე, ზომაზე, სიჩქარესა და ნაკადის მიმართ მის მდგომარეობაზე. აეროდინამიკური წინაღობა შედგება ხახუნის, წნევისა და ინდუქციური წინაღობებისაგან. ხახუნის წინაღობა გამოწვეულია სხეულის ზედაპირზე ხახუნის ძალის მოქმედებით, წნევის წინაღობა – სხეულის ზედაპირზე წნევის ნორმალური ძალის განაწილების ხასიათით, ინდუქციური – ფრთის ბოლოებზე ჰაერის გადადინებით.

მიწიდან მოწყვეტის შემდეგ პილოტი ასწორებს ფრთაუკანებს და ამგვარად ებრძვის წინაღობას. ჰორიზონტალური ფრენისათვის თვითმფრინავი მზად არის იმ მომენტში, როდესაც ამწევი ძალა უტოლდება გრავიტაციის ძალას, ხოლო წნევა – წინაღობას. ასეთ მდგომარეობას წონასწორობა ეწოდება.
ამის შემდეგ თვითმფრინავს თავისუფლად შეუძლია იფრინოს არჩეული მიმართულებით, მაგრამ დანიშნულების ადგილამდე მისაღწევად მას დასჭირდება ჰაერში რამდენჯერმე მობრუნება. მობრუნებას უზრუნველყოფს ფრთაზე დამონტაჟებული ე.წ. ელერონები და კუდზე – მართვისა და სიმაღლის საჭეები.
თუ პილოტს სურს თვითმფრინავი მარჯვნივ გადახაროს, მაშინ მარჯვენა ფრთაზე დამონტაჟებული ელერონი ქვევით უნდა გადახაროს, რითაც ფრთის ამწევი ძალა გაიზრდება, ხოლო მარცხენა ფრთის ელერონი – ზევით.
როდესაც თვითმფრინავი მიაღწევს დანიშნულების ადგილს, საჭიროა მისი ქვემოთ დაშვება. ეს ძალიან რთული პროცესია და საჭიროა ზუსტი გამოთვლები, რათა ძრავამ მოასწროს გაჩერება. იდეალურ პირობებში პილოტმა უნდა დაიჭიროს ჰაერის ნაკადი, რომელიც მას თვითმფრინავის გაკონტროლებაში მიეხმარება. შემხვედრი ქარი ამ დროს დიდ პრობლემებს წარმოქმნის და თვითმფრინავის ცალ მხარეს გადახრის, ამით იგი ართულებს დაშვების მანევრს. ამ დროს პილოტმა უნდა შეძლოს ქარის მიმართულების დაჭერა.

მშვიდობიანი დაფრენა
დაფრენამდე პილოტი ფრთაუკანების მოძრაობით ანელებს სიჩქარეს. ამწევი ძალა კლებულობს და იზრდება წინაღობა. თვითმფრინავი იწყებს დაშვებას. ამ დროს პილოტი ასევე იყენებს ფრთაზე დამონტაჟებულ სპეციალურ პანელებს.
დაფრენის დროს გამოიყენება ე.წ. სპოილერებიც, ისინიც ფრთაზეა მოთავსებული და ჰაერის “მჭრელ” ელემენტს წარმოადგენს. სპოილერის ჰაერთან “შეტაკებისას” წარმოიქმნება ტურბულენცია, რის შედეგადაც იზრდება წინაღობა და მცირდება ამწევი ძალა.

თვითმფრინავის გაჩერება

დაფრენისას თვითმფრინავი უშვებს ბორბლებს, ე.წ. შასის, რომელიც უფრო მეტად ზრდის წინაღობას. შემდეგ იგი მიწას ეხება ძირითადი საბურავებით. ყველა ფრთაუკანა ისეა დარეგულირებული, რომ მაქსიმალური წინაღობა შეიქმნას. თვითმფრინავი ჯდება.

პოსტი დაწერილია ჩემს მიერ წიგნიდან. იმედია მოგეწონათ :)

თეგები

Saba17

I Love Ucnauri.Com!!!

მსგავსი ამბები

Close
Close