تشریح فیزیکی وعمومی نیروی برا

تشریح فیزیکی نیروی برا:                                                                                                  این تشریح اساسا در درجه اول بر روی سه قانون بنیادین نیو تون و پدیده ای به نام اثر کواندا بنا شده. این تشریح منحصرا برای فهمیدن پدیده هایی که با پرواز مربوط است مانند اینکه چگونه توان بار گذاری افزایش میابد و یا اینکه سرعت وا ماندگی چگونه با ارتفاع افزایش می یابد ، مفید می باشد. تشریح فیزیکی نیروی برا همچنین برای خلبانی که می خواهد درک دقیقی از چگونگی پرواز با هواپیما داشته باد نیز سودمند است.در این تشریح نیروی برا به عنوان یک نیروی عکس العمل ( Reaction force) شناخته می شود به طوری که بال ها نیروی برا را با به پایین فرستادن هوا تولید میکند .می دانیم که یک ملخ نیروی پیش رانش را با استفاده از به جریان انداختن هوا به سمت عقب تولید می کند. همچنین یک هلیکوپتر نیروی برا را با به جریان انداختن هوا به سمت پایین تولید می کند ملخ ها و رو تور هلیکوپتر ها به طور خیلی ساده ، بال های چر خنده (Rotating wings) هستند بنا براین پذیرفتن این موضوع که بال به جریان انداختن هوا به سمت نیروی برا تولید میکند سخت نیست.همان طور که خواهیم دید فشاری روی بال باعث میشود که هوا به سمت پایین شتاب بگیرد ، به طوری که تقریبا تمام نیروی برای بالی که به خوبی طراحی شده است از به پایین فرستادن هوای بالای بال به وجود می اید.باید مراقب باشید که این تصور در ذهن شما به وجود نیاید که هوا به زیر بال برخورد می کند وبه سمت پایین میرود. این یک اشتباه عمومی است که خود سر ایزاک نیوتن هم دچار ان شد .چون نیوتن با جزئیات جریان هوا بر روی بال اشنا نبود فکر می کرد که هوا با برخورد به زیر بال پرندگان به سمت پایین میرود .این مطلب درست است که یک مقداری از نیروی برا به خاطر رانده شدن هوا به سمت پایین توسط زیر بال است اما علت اصلی نیروی برا سطح بالایی بال است.

تشریح عمومی نیروی برا:

نکته کیلیدی در تشریح نیروی برا ان است که هوا بر روی سطح بالایی بال ، شتاب میگیرد . به خاطر اثر برنولی که سرعت هوا را به فشار استاتیکی مربوط می سازد، کاهش فشار استاتیکی روی بال ، نیروی برا را به وجود می اورد . قسمت نامفهوم موجود در تشریح ، علت شتاب گرفتن هوا بر روی بال می باشد . یک شخص با هوش این قسمت را با اصل زمان های انتقال مساوی مربوط می کند . این اصل می گوید هوایی که در لبه حمله بال جدا می شود باید در لبه فرار به هم برسند. چون بر روی بال بر امدگی وجود دارد ، هوایی که از بالای بال رد میشود مسیر بیشتری را طی میکند بنابراین باید سریع تر حرکت کند تا در لبه فراربه جریان پایین برسد .این یک تشریح ساده ای بود از نیروی برا.

هواپیما در سه بٌعد میتواند حرکت کند که این حرکات به نام های رل(roll) ،پیچ(pitch)،یاو(yaw)نامیده میشوند.رل چرخش حول محور طولی (longitudinal axis) است که این محور از مرکز بدنه عبور میکند.شهپرها کنترل حرکت رل را برعهده دارند.پیچ چرخش حول محور عرضی (lateral axis) است که این محور به موازات بٌعد طولی بال است.بالابر ها کنترل حرکت پیچ رابرعهده دارند.بالابرها علاوه براینها زاویه حمله بال را نیزکنترل میکنند.همان طور که بعداً خواهیم دید کنترل زاویه حمله،نقش کلیدی درتنظیم نیروی برا ی بالها دارد.ودر آخر حرکت یاوکه توسط رادر کنترل میشود چرخش حول محور عمودی(vertical axis)است.محور عمودی خطی است که به صورت عمودی از مرکز بال رد می شود. دانستن این نکته که هر سه محور هواپیما از مرکز جرم (center of gravity) آن عبور میکند مهم است(این مرکز را اغلب به صورت خلاصه c.g میگویند).مرکز جرم نقطه تعادل هواپیما است ویا به طور معادل میتوانیم بنویسیم که تمام وزن هواپیما میتواند در ان نقطه در نظر گرفته شود.