هواپیما چیست؟ انواع هوایپما کدامند؟ بررسی تاریخچه و مخترع هواپیما

هواپیما که به آن طیاره نیز گفته می‌شود، نوعی وسیله برای هواگردی است که بالهای ثابتی دارد و به واسطه موتور جت یا پیستونی به حرکت در می‌آید. این وسیله نقلیه هوایی که برای اولین بار توسط برادران رایت و در سال 1903 میلادی (1281 شمسی) اختراع شد، خدمات زیادی از جمله در صنعت گردشگری، حمل و نقل عمومی و امور تحقیقاتی و نظامی داشته است. در این مقاله از ایرانیجو شما را با هواپیما و نحوه پیدایش آن آشنا می‌سازیم.

هواپیما چیست؟

هواپیما airplane یا plane وسیله نقلیه‌ای است که دارای بال و یک یا چند موتور است و می‌تواند در هوا حرکت کند. بالهای هواپیما کاملا ثابت است و با نیروی رانش به حرکت در می‌آید.

مواد اولیه هواپیما باید سفت، محکم، سبک و مقاوم باشد. بیشتر هواپیماها از تیتانیوم، فولاد، آلومینیوم و کامپوزیت‌ها (اغلب شامل پلیمرها و فیبر کربن) ساخته شده‌اند.

مهندسان با در نظر گرفتن مجموعه‌ای از عوامل از جمله ابعاد، هدف و غیره تعیین می‌کنند که یک هواپیما از چه موادی ساخته خواهد شد.

بیشتر هواپیماهای تجاری قدیمی عمدتاً از آلومینیوم ساخته می‌شدند و هواپیماهای جدیدتر از مواد کامپوزیت ساخته می‌شدند. هواپیماهای نظامی ممکن است از آلیاژ سبکی مانند تیتانیوم استفاده کنند.

اصل عملکرد آنها بر اساس نیروی آیرودینامیکی ایجاد شده بر روی بال‌ها، در جهت رو به بالا است که به آن لیفت می‌گویند. این به دلیل اختلاف فشار بین بالا و پایین بال است.

هر چه یک هواپیما بالاتر پرواز کند، سریعتر خواهد رفت. این به این دلیل است که هوا در ارتفاعات بالاتر چگالی کمتری پیدا می‌کند و پسای آیرودینامیکی کمتری ایجاد می‌کند. این همچنین می‌تواند برای جلوگیری از تلاطم و صرفه جویی در سوخت مفید باشد.

انواع هواپیما

هواپیماها را می‌توان بر اساس شکل، موتور، وزن و … دسته بندی کرد. اگر بخواهیم هواپیماها را بر اساس کاربرد آن‌ها دسته بندی کنیم، شامل موارد زیر می‌شود:

1. هواپیماهای مسافربری
2. هواپیمای باری
3. هواپیمای نظامی

در ادامه به بررسی این هواپیما ها می پردازیم.

هواپیمای مسافربری چیست؟

این هواپیماها به طور خاص برای حمل و نقل گروهی از افراد ساخته شده اند. آنها توسط خطوط هوایی برای پروازهای تجاری استفاده می‌شوند، اگرچه می‌توانند خصوصی نیز باشند.

 هواپیماهای مسافربری به کابین‌های تحت فشار و ویژگی‌های خاصی مانند صندلی، توالت، صفحه نمایش و آشپزخانه‌های کوچک مجهز هستند.

هواپیمای باری چیست؟

این نوع از هواپیما برای حمل کالا و اجسام بزرگ استفاده می‌شود و دارای صندلی یا سایر عناصر مورد نیاز برای حمل و نقل افراد نیستند. آنها معمولاً بدنه وسیع‌تری دارند، تا فضای ذخیره سازی بیشتری داشته باشند.

بال‌های بلندتر به طوری که بار هنگام اتصال به زمین نزدیک‌تر شود. چرخ‌های بیشتر و دم بالاتر از آنجایی که بارگیری و تخلیه معمولا از طریق درب پشتی انجام می‌شود.

هواپیمای نظامی چیست؟

هواپیماهای نظامی برای مقاصد جنگی استفاده می‌شود. در حالی که هواپیماهای مسافربری و باری نیز می‌توانند نظامی باشند، اما این برچسب برای هواپیماهای حمله یا دفاعی است.

 انواع مختلفی از هواپیماهای نظامی با توجه به اهداف آنها وجود دارد. به عنوان مثال، آنها می‌توانند بمب افکن هایی با قابلیت حمل و پرتاب بمب یا موشک باشند.

هواپیماهای جنگنده طراحی و تجهیز شده اند، تا اهداف را در هوا رهگیری و ساقط کنند و در مدت زمان کمی به سرعت بسیار بالایی می‌رسند.

تاریخچه هواپیما

مردم مدت‌ها قبل از اینکه اولین هواپیما به پرواز درآید، به پرواز فکر می‌کردند. با این حال چالش‌های زیادی وجود داشت، که باید بر آن غلبه می‌کردند.

اولین اختراعی که انسان را به آسمان برد، یک بالون هوای گرم بود. این بالون توسط دو برادر فرانسوی به نام های ژوزف میشل و ژاک اتین مونگلفیه اختراع شد.

آنها طراحی آن را در سال 1782 آغاز کردند و اولین پرواز موفق خود را در سال 1783 انجام دادند.

شخصی به نام سر جورج کیلی اولین هواپیما با بال‌های ثابت را طراحی کرد.

طراحی او از مفاهیم بلند کردن و کشیدن استفاده کرد، تا نشان دهد که چگونه انسان‌ها ممکن است بتوانند پرواز کنند.

در سال 1849، کیلی یک گلایدر اختراع کرد. گلایدر یک نوع هواپیما است که موتور ندارد. در عوض، به هوا پرتاب می‌شود و از جریان‌های هوایی برای پرواز استفاده می‌کند.

تقریبا 120 سال پیش در 17 دسامبر 1903 ، اولین هواپیما موفق شد که پرواز کند. شاید در مورد برادران رایت که پیشگامان هوانوردی بودند شنیده باشید. قبل از اینکه برادران رایت به همراه هواپیمایشان بیایند، تلاش‌های دیگری نیز برای پرواز انجام شد، اما هیچ‌کدام موفقیت‌آمیز نبودند.

مخترع هواپیما چه کسی بود؟

چه کسی برای اولین بار هواپیما را اختراع کرد؟ سوالی که ممکن است برای شما نیز پیش آمده باشد. در این خصوص باید به افراد زیر بعنوان مخترعان هواپیما اشاره کرد.

برادران رایت (Wright brothers) به نام‌های اورویل و ویلبر، دو برادر اهل اوهایو بودند. آنها با اختراع اولین هواپیمای موفق و انجام اولین پرواز کنترل شده مشهور شدند.

هلیکوپتری اسباب‌بازی که پدرشان در کودکی برایشان آورده بود، علاقه‌شان را به پرواز برانگیخت. سپس آنها گلایدرها را آزمایش کردند و کنترل‌هایی را اختراع کردند تا پرواز را موفق‌تر کنند.

 اینها شامل سکان‌هایی برای هدایت هواپیما و بال‌هایی بود که می‌توانستند برای کنترل پرواز مانور دهند. این الهام از روشی است که پرندگان هنگام پرواز بال‌های خود را حرکت می‌دهند تا تعادل خود را حفظ کنند.

در سال 1903، ارویل اولین پرواز برقی را با یک هواپیمای کوچک به نام رایت فلایر در مکانی به نام کیتی هاوک در کارولینای شمالی انجام داد. او توانست 12 ثانیه پرواز کند و 120 فوت حرکت کند.

 طولانی ترین پرواز در آن روز تنها 59 ثانیه طول کشید و به 852 فوت رسید. مطمئناً این یک قدم کوچک بود، اما شروعی بود برای توسعه هواپیماهایی که امروزه آنها را می‌شناسیم. به عنوان مثال، بوئینگ 787 امروزی تنها با یک مخزن سوخت می‌تواند 10000 مایل پرواز کند.

برادران رایت به دلیل اختراع خود بسیار مشهور شده و نام آن‌ها در تمامی روزنامه‌ها آورده شد. آن‌ها همچنین با افراد مهم زیادی از جمله خانواده سلطنتی و سران کشورها ملاقات کردند و با فروش طرح خود پول زیادی بدست آوردند.

سوخت هواپیما چیست؟

برای بیشتر افرادی که به صنعت هوانوردی علاقمند هستند، دانستن این نکته بسیار مهم است که سوخت مورد استفاده در هواپیما چیست. لازم است بدانید که سوخت هواپیما، کاملا متفاوت از سایر سوخت‌های مورد استفاده در دیگر وسایل نقلیه است. 

سوختی که برای حرکت دادن هواپیما مورد استفاده قرار می‌گیرد، کاملا منحصر به فرد بوده و هیچگونه شباهتی میان آن با سوخت دیگر وسایل نقلیه وجود ندارد.

در واقع سوخت هواپیما نسبت مستقیمی با نوع موتور بکار رفته در آن دارد. به عنوان مثال هواپیماهای تجاری و جنگنده از سوخت‎هایی استفاده می‌کنند، که بر پایه نفت سفید است.

سوخت این نوع هواپیماها شامل ترکیباتی از ضدیخ، هیدروکربن، غیرفعال کننده‌های فلز و دیگر مواد است، که مانع از زنگ زدگی و یخ زدن در ارتفاعات می‌شود.

انواع سوخت هواپیما

در حالت کلی هواپیماها از دو نوع سوخت بنزین هوایی (AVGAS) و سوخت جت استفاده می‌کنند. سوخت بنزین هوایی برای حرکت دادن هواپیماهای سنتی و دیگر  وسیله‌های هوایی است که موتورهای پیستونی کوچک دارند. سرب بکار رفته در این سوخت سبب ایجاد آلودگی شده و برخی خطرات را در پی خواهد داشت.

سوخت جت نوع دیگری از سوخت هواپیماست، که خود شامل انواع مختلفی از جمله A ، A1 و B است.

• سوخت جت A: این سوخت نسبت به نفت سفید، دارای نقطه انجماد و اشتعال بالاتری است.
• نوع جتA1: شباهت زیادی به سوخت A دارد، با این تفاوت که مناسب سفرهایی است که تغییرات شرایط آب و هوایی در آن بسیار چشمگیر است.
• سوخت جت B: ترکیبی از نفت سفید و بنزین است. این سوخت به دلیل داشتن نقطه انجماد پایین تا 72- درجه سانتیگراد و نقطه اشتعال 20 درجه سانتیگراد، برای سفر در مناطق سرد مناسب است.

نوع سوخت هواپیما در ایران چیست؟

سوخت هواپیما در کشور ما از نوع سوخت‌های فسیلی است. علاوه بر این سوخت‌های دیگری نیز وجود دارد، که سبب آسیب به محیط زیست نشده و نسبت به سوخت‌های فسیلی پایدار‌تر هستند.

این سوخت‌ها از لحاظ کارایی بسیار شبیه به سوخت‌های قدیمی هستند، با این تفاوت که آلودگی کمتری در محیط زیست ایجاد می‌کنند.

نوعی دستاورد جدید از سوخت‌های پایدار و مناسب محیط زیست، با عنوان سوخت‌های زیستی (Biofuel) در حال تولید است. که امیدواریم در آینده نه چندان دور جایگزین مناسبی برای سوخت‌های فسیلی شده و به سلامت محیط زیست کمک شایانی کند.

هواپیما چگونه پرواز می‌کند؟

آیا تا به حال فکر کرده‌اید که چگونه هواپیماهای عظیم با وزن بیش از 661 تن وزن در هوا می‌مانند. اما این جادو نیست که هواپیماها را در پرواز نگه می‌دارد.

هواپیماها با حرکت بر روی جریان باد پرواز می‌کنند و بال‌هایی با طراحی ویژه دارند که بالابر را ایجاد می‌کنند. مانند پرندگان، بال‌های هواپیما فاصله‌ای نابرابر را در بالا و پایین بال ایجاد می‌کنند و هوای اطراف را مجبور می‌کنند تا سریع‌تر از هوای زیر بال حرکت کند.

هوای سریع باعث کاهش فشار می‌شود، به این معنی که فشار هوا در زیر بال‌های هواپیما به طور قابل توجهی بیشتر است. این نیروی ایجاد شده در اثر اختلاف دو فشار است که باعث بالا رفتن می‌شود.

البته خلبانان برای پرواز با هواپیما به چیزی بیش از اصل دانیل برنولی تکیه می‌کنند. به گفته ناسا، خلبانان می‌توانند با تنظیم دریچه گاز، بالا و پایین بردن بال‌ها، هدف گیری دماغه هواپیما به سمت بالا یا پایین و هدایت سکان به راست یا چپ، گام، چرخش و انحراف را تغییر دهند.

هنگامی که جهت هوا یا فشار تغییر می‌کند (که بیشتر به عنوان تلاطم شناخته می‌شود) به اطراف تکان می‌خورد، اما قرار نیست به طور ناگهانی از آسمان خارج شود.

نقش بالها در پرواز هواپیما

علاوه بر آن بال‌های هواپیماها مجهز به موتورهایی هستند که نیروی رانش ایجاد می‌کنند و هواپیما را به جلو می‌برند. در حالی که بالابر ایجاد شده توسط فشار هوا هواپیما را به سمت بالا می‌برد.

هواپیماها با استفاده از چهار نیروی پرواز (شامل بالابر و رانش)، برای دستکاری نیروی گرانش رو به پایین و نیروی پس‌کش طراحی شده‌اند. این بدان معناست که هواپیمای شما می‌تواند تقریباً به هر جایی برود و هنگامی که به مقصد خود رسیدید، به آرامی تشویق می‌شود که از آسمان فرود آید.

جمع بندی

هواپیما وسیله ای برای پرواز انسان در آسمان است، رویایی که برادران رایت توانستند در سال 1903 آن را تحقق بخشند و اولین هواپیما را ساختند، امروزه انواع هواپیماهای مسافربری، باربری، نظامی و شخصی برای کاربری های مختلف تولید شده است.