Transcript اسلاید همایش ۵ ابان - انجمن علمی نخبگان | دانشگاه صنعتی قم

‫لوگوی اولین دوره مسابقات گالیدر‬
‫دانشگاه صنعتی قم‬
‫سر فصل ها‬
‫‪ .1‬معرفی گالیدروتاریخچه آن‪.‬‬
‫‪.2‬‬
‫چگونگی پرواز گالیدرها‪.‬‬
‫‪.3‬‬
‫آشنایی با چند اصطالح و قانون هوافضایی و اساس پروا‬
‫جسم در هوا‪.‬‬
‫‪.4‬‬
‫معرفی انواع گالیدر و توضیح مختصری درباره ی گالیدر ه‬
‫سازه ای‪.‬‬
‫‪ .5‬نمایش تصاویر از چند سازه و گالیدر ‪+‬کلیپ هایی از مس‬
‫برگزار شده‪.‬‬
‫‪.6‬‬
‫منظور از نوآوری و خالقیت در ساخت گالیدرچیست؟‬
‫‪ .7‬شرح آیین نامه ‪.‬‬
‫‪.8‬‬
‫اعالم زمان ثبت نام و برگزاری مسابقه ‪.‬‬
‫معرفی گالیدر‬
‫•‬
‫•‬
‫گالیدر چیست و چه تفاوتی با هواپیمای مدل دارد؟‬
‫گالیدر نوع خاصی از هواپیماست که موتور ندارد و از‬
‫نیروهای آیرودینامیکی و شکل خاص خود کمک می گیرد تا در‬
‫هوا سر بخورد‪ .‬گالیدر در لغت به معنی چیزی است که سر می‬
‫خورد یا گالید ( )‪Glide‬می کند‪ .‬در مقایسه با یک هواپیمای‬
‫موتور دار سه نیروی اصلی به گالیدر وارد می شود؛ "نیروی‬
‫برآ"‪" ،‬نیروی پسا" و "وزن"‪ .‬چون گالیدر فاقد موتور است‬
‫نیروی پیشران ندارد و سرانجام مقاومت هوا یا همان پسا‬
‫باعث توقف آن می گردد‪ .‬شما گالیدر خود را با دست پرتاب‬
‫می کنید به این معنی که نیروی موتور را در لحظه ی‬
‫پرتاب با دست برای گالیدر خود تامین می کنید‪.‬‬
‫گالیدر‬
‫تاریخچه‬
‫باستان از کایت که مدل هاي‬
‫• در چین‬
‫ابتدایي گالیدرها هستند استفاده نظامي مي‬
‫شد‪ .‬اولین مدل گالیدر در ‪ 500‬سال قبل از‬
‫میالد ساخته شد پس از آن افراد زیادي دست‬
‫به ساخت این نوع هواپیماها کردند که‬
‫معروف ترین آنها عباس ابن فرناس بود که‬
‫به مدل هاي قبلي خاصیت تغییر وزن و‬
‫بالهایي که را اضافه کرد که به پشت فرد‬
‫نصب شده و با دست او هدایت مي شد‪ .‬او‬
‫همچنین توانست ‪ 10‬دقیقه با پرنده خود‬
‫پرواز کند‪ ،‬البته شایان ذکر است که او در‬
‫هنگام نشستن به زمین خورد و به طور جدي‬
‫•‬
‫شرکت هواپیماسازی شوایزر )‪، )Schweizer‬که از قدیمی‬
‫ترین شرکت های هواپیمایی در دنیا می باشد و شصت و‬
‫هفتمین سال عمر خود را طی می کند‪ ،‬سازنده ی یکی‬
‫از نخستین گالیدر ها در سال ‪ 1930‬می باشد‪ .‬این‬
‫گالیدر که )‪ )SGP1-1‬نامگذری شد‪ ،‬در ‪ 19‬ژوئن به پرواز‬
‫در آمد‪ .‬ساخت این گالیدر ‪ 135‬دالر هزینه در بر‬
‫داشت‪.‬‬
‫• در هفدهم سال ‪ 1946‬مدرسه تجاري گالیدر توسط این‬
‫شرکت افتتاح شد که همچنان تا به امروز به کار‬
‫خود ادامه مي دهد و قدیمیترین مدرسه گالیدر‬
‫تجاري در دنیا است‪ .‬این آشنایي مختصر تنها در‬
‫مورد بخشي از تاریخچه ي گالیدر مي باشد ‪.‬‬
‫اطالعات بیشتر در این زمینه نیازمند صرف زمان و‬
‫منابع بیشتري مي باشد که عالقمندان مي توانند‬
‫آنرا دنبال کنند‪.‬‬
‫گالیدرموتور‬
‫• گالیدرها فاقد‬
‫میچگونه پرواز می کنند؟‬
‫ها‬
‫پرواز باشند می توانند‬
‫باشند‪ .‬گالیدرها در صورتی که در هوا در حال‬
‫به پرواز خود ادامه دهند‪ .‬وقتی که یک‬
‫می تواند برای مدتی در هوا بماند و به‬
‫این که آرام آرام ارتفاع کم کرده و روی‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫گالیدر به پرواز در آید‬
‫حرکت خود ادامه دهد تا‬
‫زمین بنشیند‪.‬‬
‫بال های گالیدر دراز و نازک می باشند یا بتوانند نیروی لیفت زیادی‬
‫را در سرعت های پایین برای گالیدر فراهم کنند‪ .‬بال های گالیدر نیز‬
‫مانند سایر هواپیماها از ایر فویل ساخته می شود‪ .‬بدنه گالیدر از‬
‫چوب و فایبر گالس سبک ساخته می شود و پوشش روی سر نشین نیز از‬
‫پالستیک سبک ساخته می شود‪.‬‬
‫سطوح مسطح و تیره رنگ موجود بر سطح زمین مانند خاک های کشاورزی‪،‬‬
‫جاده های اسفالت شده‪ ،‬سقف خانه ها و‪ ...‬در طول روز مقدار زیادی‬
‫حرارت از خورشید جذب می کنند و هوای باالی خود را گرم می کنند و‬
‫باعث می شوند جریان هایی از هوای گرم از روی آن ها به سمت باال بر‬
‫قرار شود‪.‬‬
‫گالیدرها بسیار سبک وزن می باشند‬
‫بر فراز این جریان های هوای گرم‬
‫باال هوا در جاهایی که هوا مجبور‬
‫می گیرند مانند نواحی شیب دار و‬
‫و می توانند با چرخیدن و دور زدن‬
‫ارتفاع بگیرند‪ .‬جریان های رو به‬
‫می شود به باال حرکت کند نیز شکل‬
‫دامنه قله ها و کوه ها‪.‬‬
‫•‬
‫آشنایی با چند اصطالح و قانون‬
‫هوافضایی و اساس پرواز یک جسم‬
‫در هوا‬
‫‪ -1-1‬اصطالحات و قوانین ‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫الف) آیرودینامیک‪:‬‬
‫‪ 1‬و ‪2‬‬
‫آیرودینامیک در اصطالح لغوی به معنی "دینامیک هوا" است‪ .‬این‬
‫علمی است که تعاریف ما را از هوا‪ ،‬نیروها و عمل ها و عکس‬
‫العمل های آن در خود جا داده است و ما به کمک آن در سیالی‬
‫به نام هوا شیئ را به پرواز درمی آوریم‪ .‬همه ی تعاریف و‬
‫قوانین آیرودینامیکی توسط طبیعت به ما دیکته شده است‪.‬‬
‫ب) نتیجه قانون برنولی‪( :‬قانون شاره)‬
‫طبق این قانون نتیجه می شود که اگر سیالی در یک شاره سرعتش‬
‫زیاد شود فشارش کم می شود و اگر سرعتش کم شودفشارش زیاد می‬
‫شود‪.‬‬
‫•‬
‫•‬
‫پ) بالواره یا ایرفویل ‪)airfoil):‬‬
‫بال‪ ،‬سطح مقطع بخصوصی دارد که به آن ایرفویل )‪(AirFoil‬می‬
‫گویند‪.‬‬
‫ت) لبه حمله ‪)Leading edge ):‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫به جلوترین قسمت بالواره لبه حمله می گویند (ابتدای بال)‬
‫که در شکل فوق با اسم ‪Leading edge‬نشان داده شده است‪.‬‬
‫ث) لبه فرار‬
‫‪()Trailing edge ):‬‬
‫به انتهایی ترین قسمت بالواره لبه فرار گفته می شود (‬
‫انتهای بال) که در شکل فوق با نام ‪Trailing edge‬نشان داده‬
‫شده است‪.‬‬
‫ج) وتر بالواره ( ‪chord ):‬‬
‫خطی فرضی است که لبه حمله (نوک بال) را به لبه فرار (‬
‫•‬
‫•‬
‫چ) زاویه حمله ‪(Angle of attack):‬‬
‫زاویه بین وتر بال با جهت نسبی باد را زاویه حمله می گویند‪.‬‬
‫•‬
‫ح) اصل چسبندگی‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫طبق این اصل هر گاه دو مولکول از یک سیال در حال حرکت به مرز‬
‫جسمی با دو‬
‫سطح برسند به طوری که هر کدام مجبور به عبور از یک مسیر‬
‫بشوند آنگاه این دو مولکول همزمان به انتهای این جسم خواهند‬
‫رسید‪.‬‬
‫اساس پرواز یک جسم در هوا‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫• نیروها در یک هواپیما‪:‬‬
‫حال باید این موضوع را بررسی کنیم که چه چیزی‬
‫به بالهای هواپیما اجازه می دهد تا آن را در هوا نگاه‬
‫دارد‪ .‬به شکل زیر به دقت توجه کنید‪.‬‬
‫به طور کل به یک هواپیما در حال پرواز ‪4‬‬
‫نیروی‪ :‬پیشران(‪ ،(Trust‬وزن)‪- ،)Weight‬پسار ( ‪(Drag‬و برآ‬
‫(‪ (Lift‬وارد می شود که یک به یک آنها را توضیح می دهیم‪.‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫موتور جت هواپیما یا ملخهای هواپیما تولید می شود و هواپیما را به جلو می راند‪.‬‬
‫در شکل فوق نیروهای پیشران را می بینید که هواپیما را به سمت جلو می راند‬
‫( یک موتور ملخ دار‪ ،‬شبیه یک پنکه عمل کرده و هوا را از میان تیغه های خود عبور‬
‫می دهد‬
‫و با این کار نیروی الزم را تامین می کند)‬
‫‪ -2‬وزن( ‪Weight):‬نیرویی که از طرف میدان گرانشی زمین بر جسم پرنده وارد می شود ‪.‬‬
‫این یکی از آسانترین مفاهیم پرواز است‪ .‬به طور مثال هواپیمای بویینگ ‪ 747‬نزدیک‬
‫به ‪ 435‬تن‬
‫وزن دارد که باند پرواز باید تحمل این وزن را داشته باشد‪.‬‬
‫• این نیرو به مرکز ثقل جسم وارد می شود‪.‬‬
‫‪ -3‬نیروی پسار ( ‪Drag):‬یک نیروی آیرودینامیکی است که در برابر حرکت جسم در‬
‫سیال (آب یا هوا) مقاومت می کند‪ .‬اگر در هنگام حرکت اتومبیل دست خود را از‬
‫پنجره بیرون برده باشید‬
‫•‬
‫می توانید شکل ساده ای از این نیرو را تجربه کنید‪ .‬مقدار نیروییکه به دست شما‬
‫وارد می شود به بزرگی دستتان‪،‬‬
‫•‬
‫سرعت هوا نسبت به اتومبیل و غلظت هوا بستگی دارد‪ .‬هرچه سرعت کمتر شود شما راحت‬
‫تر دستتان را تکان می دهید‪.‬‬
‫•‬
‫نیروی ‪Drag‬به دلیل اصطکاک با هوا به وجود می آید وبه عوامل زیر بستگی‬
‫دارد‪:‬‬
‫‪ -1‬چگالی هوا‬
‫‪ -2‬سرعت جسم پرنده نسبت به هوا‬
‫‪ -3‬مساحت‬
‫‪ -4‬ضریبی که این رابطه را به تساوی تبدیل می کند ضریب ‪Drag‬نامیده شده‬
‫وبا ‪Cd‬نمایش‬
‫داده می شود که یک کمیت بدون بعد است‪.‬‬
‫•‬
‫‪ -4‬نیروی برآ ( ‪ Lift):‬این نیرو‪ ،‬نیرویی آیرودینامیکی است و پیچیده ترین‬
‫نیروی است که‬
‫با آن مواجه هستیم‪ .‬در اصل این نیروست که هواپیما را در آسمان نگاه می‬
‫دارد و باعث‬
‫خنثی شدن نیروی وزن هواپیما می شود‪.‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫تشریح فیزیکی نیروی برآ توضیح می دهد که نیروی برآ یک نیروی عکس‬
‫العملی است‬
‫نیروی برآ در بالها‪:‬‬
‫•‬
‫به شکل زیر با دقت نگاه کنید‪:‬‬
‫•‬
‫شما در شکل فوق مقطع یک بال (بالواره) (ایرفویل) ( )‪airfoil‬هواپیما‬
‫را مشاهده می‬
‫•‬
‫کنید‪ ،‬سطح باالیی دارای انحنا بوده و خمیده است‪ .‬اگر دو خط آبی‬
‫را دو جریان سیال (مانند هوا)در نظر بگیریم و نقاط آبی رنگ را‬
‫همچون دو گوی تجسم کنیم که بر روی‬
‫•‬
‫دو جریان هوا رها شده اند‪.‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫انتهای مسیر (لبه فرار) برسند( اصل چسبندگی)‪ .‬حال واضح است که گوی‬
‫باالیی باید مسیر طوالنی تری را طی‬
‫کند ولی چون باید با گوی پایینی به طور هم زمان به لبه فرار برسد‬
‫پس باید دارای سرعت بیشتری باشد‪ .‬حال اگر به نتیجه قانون‬
‫برنولی (قانون شاره) که می گوید اگر سیالی در یک‬
‫شارع سرعتش زیاد شود فشارش کم می شود دقت کنیم معما حل می شود‪.‬‬
‫جریان هوا در باال دارای سرعت زیادتر و فشار کم تر است‬
‫ولی سرعت در پایین تغییر زیادی نمی کند و فشار نیز تقریبا ثابت می‬
‫ماند‪.‬‬
‫به دلیل افت فشار در باالی بالواره یا بیشتر بودن فشار در پایین‬
‫بالواره‬
‫یک نیرو به سمت باال به بالواره وارد می شود که همان نیروی برآ می‬
‫• به طور کلی می توان گفت که نیروی ‪Lift‬به عوامل‬
‫زیر بستگی دارد‪:‬‬
‫• ‪ -1‬سرعت جسم نسبت به سیال‬
‫• ‪ -2‬چگالی سیال‬
‫• ‪ -3‬مساحتی از جسم پرنده که در سیال شناور است‬
‫• ‪ -4‬ضریبی که این تناسب ها را به تساوی تبدیل می‬
‫کندضریب ‪Lift‬نامیده می شود و با ‪Cl‬نمایش داده می‬
‫شود‪.‬‬
‫‪ -3-1‬پایداری و تعادل پرواز ‪(Stability and Balance):‬‬
‫•‬
‫پایداری برای یک هواپیما بدان معناست که اگر توده ای‬
‫از هوا باعث تغییر در حالت فعلی(مانند تغییر جهت) آن‬
‫شد‪ ،‬یک نیروی بازگرداننده در آن به وجود بیاید و آن را‬
‫به حالت اولیه بازگرداند و متعادل شود‪ .‬نکته ای که‬
‫باید اینجا ذکر شود این است که پایداری ( )‪Stability‬با‬
‫تعادل ( )‪Balance‬فرق می کند‪ .‬هواپیما زمانی متعادل است که‬
‫گشتاور (چرخش) خالصی به آن وارد نشود‪ .‬ولی پایداری‬
‫همان طور که در باال گفتیم تمایل هواپیما برای بازگشت‬
‫به حالت قبلی خود پس از مواجهه با اغتشاش هوا است‪.‬‬
‫نمایش تصاویر از چند سازه و گالیدر‬
‫تصاویری از مسابقات گالیدر‬