تبیان، دستیار زندگی

طراحی و ساخت میکروجت، جلسه اول

ه طور کلی چهار نیروی مهم به اجسام پرنده شبیه سازی شده از پرندگان وارد می شود: برآ و پسا (اصطکاک) و وزن و جلوبرندگی. بال ها وظیفه ی ایجاد نیروی برآ را به عهده دارند و وظیفه موتورها تولید نیروی جلوبرندگی است. نیروی برآ وزن هواپیما را خنثی می کند و هواپیما ر
عکس نویسنده
عکس نویسنده
بازدید :
زمان تقریبی مطالعه :

طراحی و ساخت میکروجت، جلسه اول

معرفی و آشنایی

موضوع پروژه: تاریخچه پرواز

اهداف: شامل اهداف رفتاری و آموزشی

 

دانش:

آشنایی با تاریخچه ی پرواز

آشنایی با تاریخ موتورها

مهارت:

 گردآوری اطلاعات

 

وسائل مورد نیاز: -----------------------------------

زمان عملیاتی: یک ساعت

 

روند کار:

1-2) مقدمه :

به طور کلی چهار نیروی مهم به اجسام پرنده شبیه سازی شده از پرندگان وارد می شود: برآ و پسا (اصطکاک) و وزن و جلوبرندگی. بال ها وظیفه ی ایجاد نیروی برآ را به عهده دارند و وظیفه موتورها تولید نیروی جلوبرندگی است. نیروی برآ وزن هواپیما را خنثی می کند و هواپیما را بالا می برد و نیروی جلو برندگی علاوه بر خنثی کردن نیروی اصطکاک هواپیما را به جلو می برد.

طراحی و ساخت میکروجت، جلسه اول

 

انسان برای ایجاد نیروی پیشران به موتور نیازمند است و در طول تاریخ برای به دست آوردن این نیرو تلاش-های بسیاری نموده است. در این جا با تاریخ چه طراحی و ساخت موتورهای هواپیما از ابتدا تا اولین موتورهای جت آشنا می شویم.

 

1-2)تاریخچه:

تاریخ نشان می دهد که انسان همواره سه آرزوی بزرگ داشته و برای تحقق آن ها تلاش کرده:

بازگرداندن گذشته (حرکت در زمان)

نشان دادن حرکت در تصویر (سینما)

 

پرواز مثل پرنده ها

رویای پرواز تقریبا بین تمام اقوام دنیا وجود داشته است، در مصر باستان و بابل گاو و شیر و حتی انسان را با بال نقاشی می کردند و آرزو داشتند که مثل پرنده ها پرواز کنند. افراد مختلف در طول تاریخ تلاش کرده اند تا این آرزو را مانند آرزوهای دیگر تحقق بخشند و هر کدام یک تکه از این پازل را در صفحه آسمان قرار دادند تا اکنون که به دست ما رسیده است.

 

از جمله افرادی که در این زمینه تلاش کردند می توان افراد زیر را نام برد:

لئوناردو داوینچی نه تنها بزرگترین ریاضیدان قرن پانزدهم بود بلکه نقاش و معمار و مجسمه ساز و مهندس زبر دستی نیز بود. او مطالعات خود را از روی پرواز پرندگان و جریان هوا شروع کرد و به این نتیجه رسید که پرندگان به علت به هم زدن بال ها می توانند پرواز کنند. از این رو او طرح هواپیمایی را که دارای بال های متحرک بود رسم کرد. در این طرح می شد با استفاده از دست و پا بال های هواپیما را به حرکت در آورد. چنین دستگاهی را در سال1660 "رابرت هوک " طبیعت دان انگلیسی آن را ساخت و چندین بار آن را آزمایش کرد و معتقد بود که موفق هم شده است. وی نخستین کسی بود که گفت برای پرواز پر لازم است ولی ضروری نیست.

 

در اواخر قرن هفدهم یک ایتالیایی به نام "بورلی" ادعا کرد که انسان نمی تواند تنها با نیروی بدنی پرواز کند و ضرورت وجود موتور در همان موقع حس شد.

 

"جرج کیلی" انگلیسی(1857-1773) به پدر علم هوانوردی مشهور است. او معتقد بود که اگر هواپیما سبک باشد و جریان هوا به اندازه کافی به بال های آن فشار بیاورد هواپیما در آسمان پرواز می کند. او با این نظر که هر چیز از هوا سنگین تر باشد نمی تواند به پرواز در آید اعتقاد نداشت و آن را رد کرد. او معتقد بود که پرندگان از هوا سنگین ترند لیکن می توانند پرواز کنند. او برای کم کردن وزن هواپیما به جای چوب های بزرگ از نرده های باریک ضرب دری استفاده کرد و برای حرکت هواپیما در هوا و تولید نیروی پیشران موتوری را طرح ریزی کرد که پروانه هواپیما را به حرکت در می آورد و سوخت آن بنزین یا نفت بود. ولی این مواد خیلی گران بودند وکیلی آن زمان نتوانست از آن ها استفاده کند. اما صد سال بعد چنین موتوری با موفقیت ساخته شد.

 

پرفسور "لانگی" (1906-1866) دانشمند فیزیکدان ریاضیدان و معمار آمریکایی که باید او را آخرین پیشتاز بزرگ هوانوردی نامید تجربیات و آزمایشاتی درباره علم هواشناسی انجام داد که به بسیاری از پرسش های بشر پاسخ داد. او به کمک دستیارش "چارلز مانلی" هواپیمایی ساخت وآن را "آئرودم" نامید. موتور هواپیمای او ستاره ای شکل بود یعنی سیلندرهای آن به صورت دایره ای دور محور مرکزی قرار گرفته بودند. قدرت آن 52 اسب و وزنش 57 کیلوگرم بود. این پیشرفته ترین و به ترین موتور هواپیما بود و بیست سال موتوری بهتر از آن ساخته نشد. سوخت موتور هواپیمای لانگی بنزین بود و با ساخت آن آرزوی جرج کیلی برآورده شد. در سال 1896 هواپیمای آئرودم لانگی بدون سرنشین با کمک فلاخن پرتاب شد و 1000متر پرواز کرد. اما موقعی که برای نخستین بار در 7 اکتبر سال 1903 با مانلی می خواست پرواز کند دستگاه فلاخن که برای شروع حرکت به کار می رفت عمل نکرد و هواپیما در آب سقوط کرد. همین جریان در آزمایش بعدی هم تکرار شد و پس از آن لانگی دیگر آزمایشی انجام نداد.

 

برادران رایت در 17 دسامبر 1903 در آمریکا نخستین پرواز خود را با هواپیما با موفقیت انجام دادند. ویلبر و ارویل رایت در اهایو کارخانه دوچرخه سازی داشتند.آنان در سال 1900 گلایدرهایی ساختند که با آن ها می-توانستند دو دقیقه در آسمان پرواز کنند. آنان پس از ساختن مدل های مختلف و آزمایشات گوناگون موتور چهار سیلندری به وزن حدود 100 کیلوگرم و قدرت 124 اسب ساختند و روی هواپیمای دو باله ای سوار کردند. در سال 1903 اوریل رایت با هواپیما در شهر چهار بار پرواز کرد. نخستین پرواز او 12 ثانیه طول کشید و 50 متر پرواز کرد. اما در پرواز چهارم توانست در 59 ثانیه 260 متر پرواز کند. این موفقیت آغاز به کارگیری موتور ها در هواپیماهای ارتشی و مسافربری و . . . بود.

طراحی و ساخت میکروجت، جلسه اول
طراحی و ساخت میکروجت، جلسه اول

 

موتور جت هواپیما كه هواى داغ پرفشارى را تولید مى كرد توسط فرانك ویتل خلبان و مهندس هواپیماى انگلیسى اختراع شد و از این رو وى را پدر موتور جت مى نامند. ویتل در سال 1907در شهر «كاونترى» به دنیا آمد. پدرش مكانیك بود. در سن 26 سالگى به عنوان خدمه پرواز در كران ول به نیروى هوایى سلطنتى انگلستان پیوست و در سال 1926با قبولى در معاینات پزشكى _ خلبانى به دانشكده نیروى هوایى سلطنتى راه یافت. او به عنوان یك خلبان بى پروا شهرتى بسزا به دست آورد و در سال 1928 تز فوق لیسانسش با عنوان «پیشرفت هاى آتى در طراحى هواپیما» كه در آن راجع به امكان نفوذ راكت به هواپیما بحث شده بود را به رشته تحریر درآورد. ویتل پس از فارغ التحصیلى از دانشكده نیروى هوایى سلطنتى، به اسكادران جنگى ملحق شد و در اوقات فراغتش به مطالعه درباره اصول طراحى موتور توربوجت مدرن مى پرداخت. یكى از اساتید پرواز كه تحت تاثیر ایده او در زمینه هواپیماهاى ملخ دار قرار گرفته بود، او را به نیروى هوایى و یك كارخانه خصوصى مهندسى توربین معرفى كرد. پس از مدتى همه به این نتیجه رسیدند كه عقاید و نظریات ویتل غیرعملى است. او در سال 1930ایده موتور جت را به صورت انحصارى به ثبت رساند و در سال 1936 با تاسیس كارخانه خصوصى «پاور جت» به ساخت و آزمایش اختراعش پرداخت.

 

در سال 1937 اولین موتور جت خود را بر روى زمین آزمایش كرد. تا آن زمان او همچنان از سرمایه و حمایت اندكى برخوردار بود. در 27 آگوست ،1939 «هانیكل اچ اى 178» كه توسط «هانس یوخیم پابست فون اوهاین» آلمانى طراحى شده بود اولین پرواز موتور جت در تاریخ را به انجام رساند. مدل موتور جت آلمانى به صورت مستقل از تلاش هاى ویتل تكمیل شده بود.

 

یك هفته پس از پرواز «اچ اى 178»، جنگ جهانى دوم در اروپا آغاز شد. پروژه ویتل، فضایى دوباره براى تحقیق و آزمایش یافت. نیروى هوایى سفارش ساخت موتور جت جدیدى را به شركت «پاور جت» داد و از شركت هواپیمایى گلاستر خواستار تولید هواپیمایى آزمایشى با مشخصات یكسان به نام E28/39 شد.

 

در 15 مه ،1941 هواپیماى جت گلاستر ویتل E28/39 با موتور جت تكمیل شده توسط شركت توربین انگلستان كه تا آن روز به عقاید ویتل بى توجه بود، به پرواز درآمد. هواپیماى ویتل در پروازهاى آزمایشى اولیه به خلبانى «گرى سایر» به سرعت 370مایل در ساعت در ارتفاع 25 هزار پایى رسید كه سریع تر از هر هواپیماى ملخه اى تا آن زمان بود.

 

همچنان كه شركت هواپیمایى گلاستر در زمینه هواپیماهایى با موتور توربو جت براى جنگ تحقیق مى كردند، ویتل آمریكایى ها را در تكمیل موفقیت آمیز اولین نمونه موتور جت یارى مى داد. كتاب وى با نام «جت، داستان یك پیشرو» در سال 1953 منتشر شد. او در سال 1977 استاد تحقیق آكادمى فنون و علوم هوایى آمریكا در آناپولیس مرى لند شد. وى در سال 1996در شهر مرى لند ایالت كلمبیا چشم از جهان فروبست.

 

در شکل زیر نمونه ای از موتور های جت را می بینید:

طراحی و ساخت میکروجت، جلسه اول

 

تکلیف: از کتاب ها ، مجلات مختلف مربوط به هواپیماها ، اینترنت یا منابع مشابهی که در دسترس دارید، در مورد یکی از هواپیماهای اولیه تحقیقی کامل شامل عکس یا فیلم ارائه دهید.

 

محل بازدید/ اردو/ خرید: -----------------------------------

منابع مطالعه:

1) داستان پرواز. وان. اچ . جی. هایلند. بیژن اردشیر پور. انتشارات قدیانی، کتابهای بنفشه

2) آشنایی با پرواز. جان. دی. اندرسون. دكتر احمد عمارتی. انتشارات یا مهدی

 

مطالب مرتبط:

طراحی و ساخت میکروجت، جلسه اول

طراحی و ساخت میکروجت، جلسه دوم

طراحی و ساخت میکروجت، جلسه سوم

طراحی و ساخت میکروجت، جلسه چهارم

طراحی و ساخت میکروجت، جلسه پنجم


 
بخش پژوهش های دانش آموزی تبیان، تهیه: پوریا میرعشقی

 تنظیم: نسرین صادقی