با انواع بال هواپیما آشنا شوید

در این مطلب نگاهی اجمالی به بال‌های هواپیما‌ها و انواع آنها خواهیم داشت. بال هواپیما یکی از اساسی‌ترین بخش سازه آن است و نوع آن می تواند تاثیر زیادی در عملکرد هواپیما داشته باشد.

بیت ران – علی محمدی: در طی بیش از یک قرنی که از پرواز اولین هواپیما می‌گذرد، انواع گوناگونی از بال ها برای هواپیماها طراحی شده‌اند.

از بین این طرح‌ها بسیاری به مرحله اجرا و آزمایش رسیده‌اند و طرح‌های موفقی به خط تولید نیز راه پیدا کرده‌اند.

در ادامه قصد داریم نگاهی به انواع بال‌های هواپیماها و نقاط ضعف و قوت هر یک از این طرح‌ها داشته باشیم.

بال چیست؟

بال هواپیما حیاتی‌ترین قسمت این وسایل است و وظیفه تولید نیروی رو به بالا (برآ) را بر عهده دارد.

از وظایف بال هواپیما این است که نیروی رو به بالا یا لیفت را در هنگامی که هوا با سرعت از اطراف آن عبور کند، تولید می‌کند.

طراحان هواپیماها انواع مختلفی از بال‌ها را برای هواپیماها طراحی می‌کنند که عملکرد آیرودینامیکی هر یک از آنها با هم فرق دارد.

این طرح‌های مختلف باعث می‌شوند تا شکل بال‌های هر هواپیما نیز با هواپیمای دیگر متفاوت باشد.

انواع بال‌ها

بسته به نوع هواپیما و کاربرد آن، بال‌ها دارای طراحی بسیار متفاوتی هستند.

اینکه چه مقدار نیروی لیفت باید توسط بال تولید شود یا اینکه پایداری هواپیما چطور و سرعت آن چقدر باشد، کاملا به طراحی بال بستگی دارد.

ممکن است هر دو سمت بال یک هواپیما منحنی باشد (هم در جلو و هم در عقب) و ممکن است در هواپیمای دیگری فقط یک سمت بال منحنی و سمت دیگر آن صاف باشد.

همچنین در برخی هواپیماها نوک بال‌ها دارای زاویه و عرض کم‌تری از ریشه بال‌ها است.

بال‌های هواپیماها معمولا در وسط سازه هواپیما به بدنه متصل می‌شوند.

در برخی هواپیماها در هنگام نگاه کردن از زاویه روبرو متوجه زاویه دار بودن بال‌ها خواهید شد.

یعنی بال‌ها از روبرو دقیقت موازی با خط افق نیستند که به این زاویه، زاویه دایهدرال (Dihedral) می‌گویند.

در یک هواپیما با زاویه دایهدرال، نوک بال‌ها در مقایسه با محل اتصال آنها به بدنه دارای ارتفاع متفاوتی است.

این زاویه به طور مستقیم روی پایداری هواپیما در هوا تاثیر دارد و سازندگان بسته به کاربری هواپیما این زاویه را تعیین می‌کنند.

سازه بال

زمانی که هواپیما در حال پرواز است وزن آن را بال‌ها تحمل می‌کنند.

طراحی بال‌ها بستگی به فاکتورهای متعددی دارد که شامل سرعت هواپیما، سرعت فرود و تیک آف، سرعت صعود، کاربری هواپیما، سایز هواپیما و وزن آن دارد.

معمولا در هواپیماهای مدرن بال‌ها طوری طراحی می‌شوند که به سازه خارجی برای استحکام نیازی نداشته باشند.

تمام استحکام بال‌ها از طریق سازه داخلی آنها تامین می‌شود.

در برخی هواپیماهای قدیمی دیده می‌شود که از کابل‌های خارجی (اکسترنال) برای مهار کردن بال‌ها و تحمل وزن آن استفاده می‌شود.

معمولا در هواپیماهایی نیاز به استفاده از کابل یا قطعات مهار کننده وجود دارد که فاصله بال‌های آن تا بدنه خیلی زیاد باشد.

در ساخت بال هواپیما معمولا از آلومینیوم استفاده می‌شود.

ولی بال‌هایی هم وجود دارند که در سازه آنها از چوب یا حتی پارچه استفاده شده باشد.

در برخی از هواپیماها نیز از منیزیم و آلومینیوم برای ساخت بال استفاده می‌شود.

در هواپیماهای مدرن سازندگان سعی می‌کنند از مواد سبک و مقاوم در ساخت بال ها استفاده کنند.

این مواد پیشرفته در ساخت سازه اصلی و بدنه هواپیما نیز کاربرد دارند.

بال‌های ساخته شده از فیبر کربن نیز در هواپیماهای جدید دیده می‌شوند.

حتی برخی از هواپیماها از بال‌های کامپوزیتی که از ترکیب چندین مواد ساخته شده‌اند، استفاده می‌کنند.

سازه داخلی بال‌ها نیز به گونه‌ای ساخته می‌شود که فشار را پخش و جذب کنند.

بال‌ها نیز مانند ارابه‌های فرود و سازه اصلی هواپیما وزن زیادی را تحمل می‌کنند.

۱. بال‌های مستطیلی

بال‌های مستطیلی ساده‌ترین نوع بال هواپیما هستند.

این بال‌ها هیچ زاویه‌ای ندارند و بیشتر در هواپیماهای کوچک استفاده می‌شوند.

یکی از مثال‌های خوب برای هواپیماهایی که از این نوع بال استفاده می‌کنند، هواپیمای پایپر PA 38 است.

یکی از اصلی‌ترین ایرادات بال‌های مستطیلی این است که خیلی آیرودینامیک نیستند.

۲. بال‌های بیضی شکل

بال‌های بیضی شکل که به الپتیکال معروف هستند، از نظر آیرودینامیکی بهترین نوع بال حساب می‌شوند.

این بال‌ها توانایی بالایی در تقسیم نیروی لیفت دارند و مقاومت آنها در برابر هوا نیز بسیار پایین است.

با این وجود این بال‌ها در صنعت هواپیماسازی امروز چندان کاربرد ندارند.

معروف‌ترین هواپیمایی که از بال بیضی استفاده کرد، اسپیت فایر ویپر مارین است که نقش مهمی در نبرد بریتانیا در جنگ دوم جهانی داشت.

جالب است بدانید که بال بیضی شکل در ابتدا با هدف آیرودینامیک بالا طراحی نشده است، بلکه هدف اصلی از طراحی این نوع بال‌ها جای دادن چرخ‌ها، مسلسل و مهمات درون بال بود.

با چنین شرایطی، طرح بیضی شکل بهترین طرح از نظر کاهش ضخامت بال است و در عین نازک بودن، می‌تواند مقادیر زیادی از بار را درون خود جای دهد.

یکی از معروف‌ترین هواپیماهای مجهز به بال بیضی شکل Seversky P-38 است.

۳. بال مخروطی

بال مخروطی یا Tapered گونه‌ای اصلاح شده از بال ملثی است.

این بال‌ها نیز تا حدودی مانند بال بیضی شکل نیرو را پخش می‌کنند.

با اینکه بال مخروطی به اندازه بال بیضی شکل آیرودینامیک نیست، ولی تعادل بهتری بین راندمان و قابلیت تولید نیروی لیفت بیشتر ایجاد می‌کند.

هواپیمای P-51 موستانگ آمریکا که در جنگ جهانی از آن استفاده می‌شد، یک نمونه بسیار بارز از بال مخروطی است.

۴. بال‌های دلتا

بال‌های دلتا در هواپیماهای مافوق صوت کاربرد دارند.

اصلی‌ترین مزیت این بال راندمان بالای آن در تمام سرعت‌ها است.

یعنی هم در سرعت پایین، هم در سرعت صوت و هم در سرعت بالای صوت، راندمان بال دلتا بالا است.

شکل بال دلتا و سطح زیاد آن همچنین باعث می‌شود تا این نوع بال نیروی وارد شده را به خوبی تقسیم کند.

بال دلتا نه تنها راندمان هواپیما را بهتر می‌کند، بلکه از نظر استحکام نیز بالا است و می‌توان مقادیر زیادی سوخت را درون آنها جای داد.

ساخت و نگهداری از بال دلتا نیز ساده و کم هزینه است.

با این وجود مانند هر بال دیگر، بال دلتا نیز دارای معایبی است.

این بال‌ها مقاومت نسبتا بالایی در برابر هوا دارند و ضریب درگ آنها بالا است.

این بال‌ها همچنین در سرعت پایین و به خصوص در هنگام فرود یا تیک آف دارای زاویه حمله زیادی هستند.

هواپیمای داسو میراژ ۲۰۰۰ معروف‌ترین هواپیمای بال دلتا است.

از دیگر هواپیماهای بال دلتا می‌توان به یوروفایتر تایفون، رافال و J-10 چینی اشاره کرد.

در هواپیماهای بال دلتا معمولا بال‌های دم حذف می‌شوند، ولی مواردی مانند میگ ۲۱ هم هستند که در عین بال دلتا بودن دارای بال‌های دم نیز هستند.

از دیگر هواپیماهای بال دلتا می‌توان به جت چند منظوره تک موتوره Tejas ساخت هند اشاره کرد.

۵. بال ذوزنقه‌ای

بال ذوزنقه‌ای قابلیت بسیار بالایی به هواپیما می‌دهد.

این بال‌ها هم در جلو و هم در عقب زاویه دارند.

این طرح بیشتر در هواپیماهای جنگی ساخت آمریکا دیده می‌شود.

طرح ذوزنقه‌ای قابلیت بالایی در پرواز مافوق صوت دارد و سطح مقطع راداری آن نیز پایین است.

ایراد این نوع بال نیز فشار زیاد روی بال است که قابلیت مانور هواپیما را کاهش می‌دهد.

معروف‌ترین هواپیمای بال ذوزنقه‌ای F-22 راپتور است.

۶. بال قوسی

بال قوسی برای پرواز با سرعت بسیار بالا مناسب است و هواپیماهای فوق سریع از این نوع طرح بال استفاده می‌کنند.

شکل هندسی پیچیده این بال‌ها ضریب درگ آنها را کاهش می‌دهد.

همین مورد برای پرواز با سرعت بسیار بالا با این بالا‌ها مناسب است.

اصلی‌ترین ایراد بال قوسی پیچیدگی بالا و سخت بودن تولید آن است.

همچنین در پرواز با سرعت زیر سرعت صوت، قابلیت‌های این بال چندان رضایت بخش نیست.

هواپیمای کنکورد معروف‌ترین هواپیمای مجهز به بال قوسی است.

۷. بال‌های انحنا دار به عقب

این بال‌ها در هنگام پرواز در سرعت پایین دارای راندمان بالایی هستند.

بال‌های انحنا دار به سمت عقب بیشتر در هواپیماهای تجاری کاربرد دارد.

معروف‌ترین آنها بوئینگ ۷۸۷ دریم لاینر است.

۸ بال‌های رو به جلو

هواپیماهایی که بال آنها رو به جلو انحنا داشته باشد از این نوع بال استفاده می‌کنند.

این بال‌ها دارای ایراداتی هستند که کنترل و مانور هواپیما را سخت می‌کنند و همین سبب شده است که این طرح طرفدار چندانی نداشته باشد.

از هواپیماهایی که از این طرح استفاده می‌کنند می‌توان به گرومن X-29 سوییچ بلید و سوخو ۴۷ برکوت اشاره کرد.

۹. بال متغیر

بال‌های خم شده به سمت عقب برای پرواز با سرعت بالا مناسب هستند.

ولی برای پرواز با سرعت پایین بال‌هایی با زاویه کم بهتر هستند.

در هواپیماهایی که از بال متغیر استفاده می‌کنند، این مزایا هر دو با هم وجود دارند.

بال‌های متغیر، در سرعت پایین باز می‌شوند تا نیروی لیفت در سرعت کم افزایش پیدا کند.

در سرعت بالا نیز بال‌ها بسته می‌شوند تا نیروی درگ کاهش پیدا کند.

البته بال‌های متغیر نیز دارای معایبی هستند که می‌توان به پیچیدگی فنی زیاد، قیمت بالا و وزن بیشتر آنها اشاره کرد.

از مشهورترین هواپیماهای بال متغیر می‌توان به F-14 تامکت، F-111 و تورنادو اشاره کرد.

بمب افکن‌های مافوق صوت B-1 لنسر، توپولوف ۲۲ ام و توپولوف ۱۶۰ نیز از بال‌های متغیر استفاده می‌کنند.

بیشتر بخوانید:

هواپیمای بدون سرنشین و انواع آن

هواپیمای جاسوسی SR-71 بلک برد

سوخو ۳۵ به ناوگان نیروی هوایی افزوده خواهد شد؟

پهپاد کمان۲۲ جدیدترین پهپاد رزمی ایران + همراه جزئیات فنی

آشنایی با انواع موتور هواپیما ؛ موتور مناسب هر هواپیما کدام است؟

سریع ترین هواپیمای جهان را آمریکا می سازد + جزئیات فنی و تصویر

رایزنی‌های ایران در روسیه برای خرید تسلیحات / بالگرد و جنگنده های جدید در راه ایران؟

منبع: aircraftcompare