ساختار بال هواپیما

آموزشگاه خلبانی ایالم

مسعود فرجی

Wing Structure

هواپیما بالساختار

مسعود فرجی

Masoud Faraji

aviation.loxblog.com-www.ilam

[email protected]

www.facebook.com/iranianfalcon

http://www.ilam-aviation.loxblog.com/

mailto:[email protected]

http://www.facebook.com/iranianfalcon


مسعود فرجی

بال هواپیما یکی از مهم ترین قسمت های موجود در هواپیما است.

.آید فرود سالمت به و دهد مانور آسمان شود،در بلند زمین از تواند می بالها کمک با هواپیما

وا بسیار کمک می کنند.( می باشد و در گردش هLiftکار بال ها افزایش نیروی باال برنده )

بال هواپیما از ساختار کلی ذیل تشکیل شده است:

تیرک ها Spars

تیغه ها Ribs

پوسته روی بال Skin

میخ پرچ هایی به صورت قارچ Rivets

میگویند. Airfoil( دارای مقطعی دوکی شکل است که به آن Liftبال هواپیما بمنظور تولید نیروی برا)

هواپیما را نیز تامین می Lifting Forceا عالوه بر اینکه وزن هواپیما را در پرواز تحمل میکنند، نیروی باالبرنده باله

ا میپردازیم.نمایند که در مباحث آئرودینامیک پرواز بدانه

Wing Root

می نامند. Wing Rootبالها به بدنه هواپیما متصل شده و محل اتصال را

تشکیل شده است. Stiffenerو Spar , Rib , Stringer , Skinاز نظر سازه ای از اجزایی مانند بال ساختمان


مسعود فرجی

:گردد می متصل بدنه به بال در هواپیماها به دو صورت

ارنده خارجیبه کمک نگهد Wing Strut

بدون نیاز به نگهدارنده و وابرهای خارجی Cantilever Wing

بطور کلی به اجزا ساختمانی مثل یک تیرک، که تنها در یک نقطه بصورت صلب به تکیه گاهی متصل شده و فاقد هرگونه

گفته میشود Cantileverدارنده ای باشد نگه

Spar

تیرکهای طولی بال

ها را به یکدیگر Ribتیرکهای محکم و با استحکامی است که در طول بال کشیده شده است و در واقع دنده های عرضی،

متصل می نماید

کل وزن هواپیما را در حین پرواز می نماید. Spar گفت میتوان نوعی به

بال ممکن است از یک یا چند تیرک مستقل تشکیل گردد، در این شرایط هردو تیرک میتوانند یک ساختار ساختمان هر

تشکیل دهند که در این حالت اجزا سازه ای فرعی لبه حمله و لبه فرار بال به آن متصل Box Sparمستقل و قوی بنام

میشوند.


مسعود فرجی


مسعود فرجی

شوند:بالها به دو نوع تقسیم می Sparاز لحاظ تعداد

هواپیماهای دارای یک Spar در هر بال Mono spar

هواپیماهای دارای چند Spar در هر بال Multi spar

Rib تیغه یا دنده های عرضی

میگیرند. اجزا سازه ای اصلی در یک بال که ایرفویل نیز خوانده میشوند و به تعداد در امتداد خط وتر قرار

دنده های عرضی بین لبه حمله بال و لبه فرار بال کشیده شده اند و در واقع باعث ایجاد شکل دوکی برای مقطع بال میشود

( پوشش داده میشودSkinو در نهایت توسط پوسته )


مسعود فرجی

Stringer

و استحکام بخش اجزا طولی تقویت کننده

ور تحمل نیروهای عمود بر سطح به سازه متصل میشوند.اجزا سازه ای تقویت کننده ای که به منظ

اجزا طولی تقویت کننده در بدنه، بال و سطوح مجموعه دم که به سازه شکل داده و پوسته روی آن نصب میشود. این اجزا

ها را به یکدیگر متصل میکنند. Ribها و در بال دنده های عرضی Frameدر بدنه قاب ها،

Leading Edge Extension

(LEX)

امتداد یافتن لبه حمله بال در محل اتصال بال به بدنه

معموال در طراحی و ساخت بال بعضی از هواپیماها، لبه حمله بال در محل اتصال بال به بدنه امتداد داده میشود که اصطالحا

Leading Edge Extension و یا به اختصارLEX .نامیده میشود

و افزایش منظور به یافته امتداد حمله لبه این

بال در زوایای حمله باال و Lift نیروی پشتیبانی

همچنین برای تعدیل جریان هوای متالطم ایجاد

شده در سطوح فوقانی بالها و به عبارتی برای به

در نظر Stallتاخیر انداختن وضعیت واماندگی

گرفته شده اند.

و هواپیمای تجسسی F-18 جنگنده مثال برای

SR-71 از جمله هواپیماهایی هستند که دارای لبه

حمله امتداد یافته در محل اتصال بال به بدنه می

باشند.


مسعود فرجی

بال های هواپیما بطور کلی دارای دو نوع ساختمان می باشند:

بال های با پوشش پارچه ایWood & Cloth Wing

بال های با پوشش فلزی Stress Skin Wing

Wood & Cloth Wing

بال های با پوشش پارچه ای

این نوع ساختمان بال ممکن است تماما فلزی یا ترکیبی از چوب و فلز باشد و پوشش خارجی آن پارچه است

می باشد که به بال شکل و فرم می دهد. Ribو Sparاجزای متشکله آن شامل

بسیار مناسب می باشد. Piper cub j-3 و C-42و Cessnaسرعت کم مانند این نوع بال برای هواپیماهای سبک و با

شایان ذکر است امروزه در صنعت هواپیمایی از مواد کامپوزیت بدلیل وزن کم و استحکام بسیار استقبال شده است بطوری

که اکثر قسمت های هواپیما ها از این نوع مواد ساخته می شوند.

های سازنده هواپیما های کوچک ترجیح داده اند همه قسمت های بال و بدنه را از مواد کامپوزیت در سالهای اخیر کارخانه

بسازند.


مسعود فرجی

Stress Skin Wing

بال های با پوشش فلزی

طه در اکثر هواپیماها استفاده می شود و در سازه های آن از فلزاتی مانند فوالد ، آلومینیوم ، و یا آلیاژ مربو از این نوع بال

استفاده می گردد و روکش بال ها نیز از اوراق فلزی می باشد.

درصد آلومینیوم بکار رفته است 3.53درصد فوالد ، .5.درصد تیتانیوم ، 8.52حدود F-15بطور مثال در سازه جنگنده

توان گفت استفاده از ( نیز در این هواپیما از تیتانیوم ساخته شده است و به نوعی می Sparو همچنین تیرک طولی بال )

تیتانیوم در بخش هایی از سازه مزیت هایی را بدنیال دارد چون با انتقال نیروهای حاصل از سطوح کنترل به قسمت های

دیگر از هواپیما و اعمال فشار مضاعف بر بخش های دیگر سازه ساختمان هواپیما می بایست مقاومت کافی از خود نشان

وم این امر را امکان پذیر نموده است.دهد که استفاده از تیتانی

پوسته بال نیز از فلزات سبک بادوام و سخت ساخته می شود )آلیاژی از آلومینیوم ( که بوسیله میخ و پرچ به تیرک های

( متصل است و استقامت بال را در مقابل نیروهای وارده بیشتر می نماید. Stringersتقویت کننده بال )

( که معموال از آلیاژ آلومینیوم می Honey Combبیشتربال ها از صفحاتی شبیه شبکه زنبور عسل )امروزه جهت مقاومت

باشد استفاده می گردد که این صفحات در داخل سازه بال ها قرار می گیرند و مقاومت فوق العاده زیادی را ایجاد می نماید.

نیاز این گونه هواپیماها به بال مقاوم و دارای ضخامت بدلیل Super Sonicدر هواپیماهای Honey Comb استفاده از

کم بسیار حائز اهمیت است.


مسعود فرجی

بال هواپیما را می توان از نظرات مختلف دسته بندی کرد که به موارد زیر بسنده می نماییم:

تفاوت هواپیماها از نظر تعداد بال

بال مهاربندی تفاوت هواپیماها از نظر

از نظر شکل و شمایل بالتفاوت هواپیماها

بال تفاوت هواپیماها از نظر تنوع در گستردگی

: تقسیم بندی هواپیماهای از نظر تعداد بال

هواپیماهای تک باله Mono plane

هواپیماهای دو باله Bi plane

هواپیماهای سه باله Tri plane

بالههواپیمای چهار Quadru plane

هواپیمای چند باله Multi plane

monoplane هواپیماهای تک باله

اکثر هواپیماها تا قبل از جنگ جهانی دوم از این نوع بوده اند.

monoplane بال تک موقعیت بال در هواپیماهای

پایین تر از بدنه low wing

میانه بدنهدر mid wing

باالتر از بدنه high wing

بر روی شانه ی بدنه shoulder wing

بر روی سایبان بدنه parasol wing


مسعود فرجی

(low wing) بدنه از تر یینهواپیمای با بال پا

در این نوع بال در بخش پایینی بدنه نصب می شود.

(mid wingدر میانه بدنه )ی با بال هواپیما

در این نوع بال تقریباً ارتفاعی برابر از بخش پایینی و باالیی بدنه دارد

(high wingباالتر از بدنه )هواپیمای با بال

در این حالت بال در بخش باالیی بدنه نصب می گردد.

(shoulder wingبر روی شانه ی بدنه )هواپیمای با بال

این نوع،بال در بخش باالیی بدنه نصب می شود اما از باالترین نقطه ی آن کمی پایین تر است.در مواردی این نوع و نوع در

high wing .یکسان در نظر گرفته می شود


مسعود فرجی

(parasol wingبر روی سایبان بدنه )

است شده نصب بدنه( بهکل) Cabane در این حالت بال بر روی بخش باالی باالی بدنه و به اصطالح

biplane هواپیماهای دو باله

این هواپیماها معموالً دو بال با اندازه ی یکسان،که یکی باالی دیگری نصب شده،دارند.

بوده Wright Flyer I معمول بوده اند و اولین آنها یکی از هواپیماهای برادران رایت با نام 0331این هواپیماها از سال

است

:دارد وجود مختلفی انواع نیز برای هواپیماهای دو باله

Unequal-span biplane Sesquiplane

inverted sesquiplane

(Unequal-span biplane)

هواپیمای دو باله ، با بال های نایکسان

در این حالت معموالً بال پایین،کوچکتر از بال باال ساخته می شود.

http://en.wikipedia.org/wiki/Wright_Flyer_I


مسعود فرجی

شهرت آن از بعد و اول جهانی جنگ در که باشد می Curtis JN-4به عنوان نمونه یک هواپیمای معروف از این نوع

: داشته

Curtis JN-4 یاJenny

Sesquiplane

برابر یکی و نصفی از بال پایین است و این نسبت هم در گستردگی بال و هم وتر در این نوع،به معنای واقعی کلمه،بال باال

آن رعایت شده است.

که در جنگ جهانی اول استفاده می شده را در زیر مشاهده می کنید: Nieuport 17به عنوان نمونه هواپیمای


مسعود فرجی

Nieuport 17

inverted sesqui plane

می باشد. sesquiplaneldبرعکس این نمونه دقیقاً حالت

است. هواپیمایی که سال ها در خط تولید بود Fiat CR1 مدل این نمونه

Fiat CR1


مسعود فرجی

triplane هواپیماهای سه باله

ونه ماین هواپیماها در جنگ جهانی اول بسیار به کار گرفته شدند،چرا که بسیار سبک و مانورپذیر بودند،اما به سرعت با ن

های پیشرفته هواپیماهای دو باله جایگزین شدند.

Fokker Dr.Iمانند هواپیمای

Fokker Dr.I


مسعود فرجی

quadruplane هواپیماهای چهار باله

که نشدند خدمت وارد وقت هیچ شدند،اما تولید اول جهانی جنگ در دیگری باالی بال،یکی چهار هواپیماها،با از نوع این

ت ناکارآیی انها بود.عل به االًاحتم

بود از همین نوع Armstrong Whitworth F.K.10 هواپیمای

Armstrong Whitworth F.K.10

multiplaneهواپیماهای چند باله

بسیاری از هواپیماها،به تعداد بال بیشتر از موارد ذکر شده مجهز هستند.

کاربرد داره که در انها بال های زیادی بطور عمودی در کنار هم قرار گرفته اند. برای هواپیماهایی multiplaneواژه

در این مورد شاهد تجربه های مختلفی بوده ایم

پره بال با موفقیت پرواز کرد 811با .031در سال Horatio Frederick Phillips هواپیمای بعنوان مثال


مسعود فرجی

Horatio Frederick Phillips

بود،به سرعت نابود شد flying boat،که نوعی Caproni Ca.60باله 3یمای اما هواپ

Caproni Ca.60


مسعود فرجی

: تقسیم بندی هواپیماهای از نظر مهاربندی

سگدستی cantilever

نیم سگدستی semi cantilever

طریقی سر جای خود محکم شود نیاز به از باشد گینسن و بسیارمستحکم است ممکن که را هواپیما بال اینکه برای

مهاربندی احساس شد

مهاربندی به کاهش قابل توجه نیروی وزن کمک شایانی می نماید.

در سرعت های Dragمهاربندی ها در بسیاری از هواپیماها بکار می رود اما در برخی موارد به دلیل تولید زیاد نیروی

به بعد کاربرد آن بشدت محدود گردید 0331باال،بویژه از اوایل دهه

cantilever سگدستی

نوع بالی است که تمامی استحکامات ساختمانی آن درون بال قرار دارد و به مهار بندی نیاز ندارد.

کمتر در این حالت می Dragبعبارت دیگر تمام مهاربندی در درون هواپیما اعمال شده که نتیجه آن ظاهر آراسته تر و

اشدب

این نوع بال معموال بر هواپیماهای ترابری و نیز هواپیماهایی یافت می شود که از عملکرد باالیی برخوردارند.


مسعود فرجی

semi cantilever نیم سگدستی

بال نیم سگدستی استحکام خود را هم از طرح داخلی سازه و و هم از مهاربندی خارجی و سیم های محکم کننده کسب می

وع بال معموال بر هواپیماهای سبک و هواپیماهای کم سرعتی که برای حمل بارهای سنگین طراحی شده اند، کند. این ن

وجود دارند.

Braced

( monoplane( و حتی برخی از هواپیماهای تک بال )multiplane) باله باید دانست در تقریبا تمام هواپیماهای چند

بکار می رود Braced بنام یخارج مهاربندی Fokker Eindeckerمانند

یا دارای مهاربندی دو نوع هستند: bracedهواپیماهای

strut braced wire braced

strut braced

های کنش و ها تنش هنگام است ممکن که گیرد می قرار حمایت مورد محکمی،بال میله طریق از در این نوع مهاربندی

بیاد کار به بال

را در زیر می توانید مشاهده نمایید strut braced هواپیمای دو نوع


مسعود فرجی

wire braced

بال تنش به تنها سیم واقع در. آید می بال کمک به ( strut braced بر عالوه) سیم طریق از این نوع مهاربندی

را در زیر می توانید مشاهده نمایید wire braced هواپیمای دو نوع . کند می کمک

Bay

هستند. bayگاهی اوقات دارای بخش دیگری به نام bracedهواپیماهای

bay در واقع بخشی شبیهstrut .است که در بخش درونی بال برای استحکام بیشتر قرار می گیرد

تنها با توجه به یک طرف بال مشخص می شود. bayتعداد

است مشاهده قابل زیر در bay ایدار braced نمونه های از هواپیماهای دوباله )(

single bay braced biplane

two bay braced biplane


مسعود فرجی

combining wing

closed wing یا

گاهی اوقات برای ایجاد این استحکام،بال ها به هم می پیوندن و نوع جدیدی از مهاربندی ایجاد می کنند

ال و کاهش تلفات آیرودینامیکی بویژه در نوک بال ها میشود.این عمل باعث محکم شدن ساختار ب

میگویند closed wingیا combining wingبه این دسته

: closed wing انواع

Box Wing Rhomboidal Wing

تصاویر زیر نمای از باالی هواپیماهای این دسته می باشد

Box Wing

Rhomboidal Wing

هم به عمودی بخش یک طریق از میرسند هم به که جایی در و ته بال باال به عقب و بال پایین به جلو خم شده در این دس

گردند می متصل


مسعود فرجی

Annular wing

ring wingیا

این نوع بال خود به انواعی تقسیم میگردد:

Annular box Wing Flat annular Wing

Cylinrical Wing

گردد می اکتفا معرفی جهت جهت تصاویری به ارائه صرفا که

Annular box Wing

Flat annular Wing

Cylinrical Wing


مسعود فرجی

Wing Plan form

بال تقسیم بندی هواپیماهای از نظر شکل وشمایل

Plan form ی نیم رخ بال از نمای باال استمعنا به

معرفی کنیم الزم به ذکر است که در این دسته بندی باید به مقیاسی به Plan formقبل از اینکه انواع بال را بر حسب

توجه کنیم. Aspect Ratioنام

به عبارتی میزان بلندی و باریکی بال مالک قرار می گیرد .این مقیاس،نشانگر میزان گستردگی بال در برابر وتر بال می باشد

دند:.بر این اساس بال ها به سه نوع تقسیم می گر

Low Aspect Ratio Moderate Aspect Ratio

High Aspect Ratio

Low Aspect Ratio

کمتر در سرعت های باال و به طور کلی مستحکم تر Dragبال کوتاه و زبر،با مانور پذیری بیشتر و

Northسریع مثل و یا در هواپیماهای F-104 Starfighterاین نوع بال بیشتر در هواپیماهای جنگنده مانند

American X-15 استفاده میگردد

F-104


مسعود فرجی

X-15

Moderate Aspect Ratio

این نوع استفاده عمومی داشته و کاربرد اختصاصی ندارد

:Lockheed P-80 Shooting Starمانند

P-80


مسعود فرجی

High Aspect Ratio

این دسته دارای بال های بلند و باریک هستند.

کمتری دارند. Dragز نظر آیرودینامیکی،کارآمدتر بوده و در سرعت های پایین ا

این نوع بال در هواپیماهای مافوق صوت که در ارتفاع زیاد پرواز می کنند

و در هواپیماهای بی موتور با Bombardier Dash 8،هواپیماهای مافوق صوت مسافربری مانند Lockheed u-2مانند

مورد استفاده قرار می گیرند Glaser-Dirks DG 500 د قابلیت باال مانن

U-2

Bombardier Dash 8


مسعود فرجی

Wing Plan form

planform به معنای نیم رخ بال از نمای باال است

: Wing Planformتقسیم بندی هواپیماهای از نظر

بال مستطیلی Rectangular Wing

بال مخروطی Tapered Wing

بال بیضی Elliptic Wing

بال مثلثی Delta Wing

بال عقب رفته Swept Wing

Rectangular Wing

بال مستطیلی

( نیز نام دارد. straight wingاین نوع بال بال مستقیم )

بال هایی استفاده می شد و امروزه هنوز استفاده می شوند. در طرح هواپیماهای اولیه از چنین

یچه دارای و بوده مساوی اش ریشه وتر طول با آن نوک و وتر طول که است بالی از عبارت بال مستطیلی بر حسب تعریف

جلو یا عقب نیست. به ای زاویه گونه

به حمله برخورد می کند.به طوری که جریان هوای روبه روی بال به طور همزمان به سرتاسر ل

می باشد.با سرعت کم سبک این نوع بال ویژه هواپیماهای


مسعود فرجی

مزایای ساختمانی

مهمترین مزیت ساختمانی این بال آن است که به سادگی و سهولت ساخته می شوند، زیرا اوال تمام مقاطع دوکی

(Airfoil،مورد استفاده در آن ، یک اندازه هستند )

( بال نیازی به برش طولی ندارد و از سر تا انتهای آن به یک اندازه است. در این نوع بال به سادگی می spar) فرسپ ثانیا

( یا سطوح هدایت دیگر استفاده کرد، چون پیچیدگی ساختمانی ندارند.Aileronتوان از از شهپر )

همچنین، حجم مخازن سوخت در این نوع بال معموال بیشتر از بالهای دیگر است.

زیان ساختمانی

مهمترین زیان ساختمانی این نوع بال آن است که وزنی سنگینتر از سایر انواع بالها دارد. به بیان دیگر ، چنانچه مثال بالی

متر مربع مقایسه کنیم، بال مستطیلی .0متر مربع را از نظر وزن با بالی مخروطی به مساحت .0مستطیلی با مساحت

وزن بیشتری خواهد داشت.

مزایای آیرودینامیکی

( بر روی این بال به شکل بیضی است که در نتیجه ، liftیکی از مزایای آیرودینامیکی این بال آن است که توزیع نیروی برآ )

بار آیرودینامیکی وارد بر سازه آن به طور یکنواخت تری توضیع می کند.

Trailing( و از ناحیه لبه فرار)Root( در قسمت ریشه )stallاز جمله مزایاز آیرودینامیکی دیگر آن است که واماندگی )

Edge( آغاز می شود و به سمت نوک )Tip.بال گسترش می یابد )

در نتیجه ، نخست آنکه شهپرها بالفاصله دچار عدم کارآیی نمی شوند) به خاطر مشوش شدن الیه هوای روی آنها( و هنوز

می توانند وظیفه خود را انجام دهند.

م آنکه خلبان بر اثر لرزشهای بال ناشی از واماندگی به وجود آن پی می برد و می تواند هواپیما را از خطر واماندگی دور دو

سازد


مسعود فرجی

زیان آیرودینامیکی

( که در حین پرواز از نوک بال تولید می vortexمهمترین زیان آیرودینامیکی این نوع بال آن است که جریان گردبادی)

پر قدرت تر از سایر بالهاست.شود، بسیار

مخروطی بال

بال مخروطی امروزه کاربرد بسیار گسترده ای یافته است.

این نوع بال بر حسب تعریف عبارت است از بالی که طول وتر ریشه اش بزرگتر از طول وتر نوک آن است.

دارند. از این بال امروزه در هواپیماهایی استفاده می شود که سرعت نسباتا زیادی

در بسیاری از شکاری جنگنده های جنگ دوم جهانی از این نوع بال استفاده می شد.

مزیت ساختمانی

مهمترین مزیت ساختمانی این بال کم وزن بودن آن نسبت به سایر بالهاست، زیرا معموال هم از ارتفاع مقطع بال و هم از

ه می شود.ارتفاع فرسپ درونی آن ، از ریشه به سمت نوک بال کاست


در این نوع بال معموال از قسمت ریشه تا نوک باید از پیچش آیرودینامیکی استفاده کرد، بنابر این کار ساخت دشوار می

گردد.

یکسان نبودن مقاطع بال و فرسپ درونی نیز بر دشواری ساخت می افزایند.

ذخیره کرد.در این بال سوخت کمتری نسبت به بال مستطیلی می توان

( شدید دچار شود، به سرعت می شکند، چون گشتاور زیادی دارد.Flutterضمنا چنانچه این بال به اهتزاز )


مسعود فرجی

مزیت آیرودینامیکی

از جمله مزایای آیرودینامیکی این بال آن است که جریان گردبادی نوک آن قدرت کمی دارد.

هواپیما امکان می دهد تا به نحو مطلوبی به انجام مانور بپردازد. دیگر مزیت آیرودینامیکی بال مورد بحث آن است که به

نیروی برآی این بال به شکل بیضی بسیار نزدیک است.


ازجمله مهمترین زیان آیرودینامیکی این شکل بال آن است که واماندگی در نوک و از ناحیه لبه آغاز می شود، بنابر این ابتدا

یی خود را از دست می دهند، و بدین ترتیب خلبان و هواپیما شدیدا به مخاطره می افتندشهپرها کارا

Elliptic Wing

بال بیضی

این بال همانطور که از نامش پیداست، عبارت است از بالی که به شکل بیضی می باشند.

مشهورترین هواپیمایی است که از این بال هواپیمای سوپر مرین اسپیت فایر شکاری جنگنده انگلیسی در جنگ دوم جهانی

سود جسته است

مزیت ساختمانی

مزیت ساختمانی این نوع بال تقریبا همانند بال مخروطی است.


زیان ساختمانی این نوع بال تقریبا همانن بال مخروطی است


مسعود فرجی

مزیت آیرودینامیکی

زیع نیروی برآ روی این بال کامال بیضی است و هر فوت مربع از این مهمترین مزیت آیرودینامیکی این بال آن است که تو

بال دقیقا فشار برآی یکسانی همانند سایر نقاط بال تولید می کند.

این مسئله در عملکرد هواپیما در حین پرواز نقش بسیار چشمگیری دارد.


این بال از لبه فرار آغاز می شود، در نتیجه شهپر ها و سایر سطوح آیرودینامیکی که در لبه فرار قرار دارند، واماندگی در

کارآیی خود را از دست داده و هواپیما به سقوط مارپیچی دچار می شود

Delta Wing

بال مثلثی

از این نوع بال در هواپیماهای پر سرعت مافوق بالی است که مقدار طول وتر نوک آن صفر است و دارای سه ضلع می باشد.

صوت امروزی استفاده می شود.

مزیت ساختمانی: وزن این بال تقریبا کمتر از سایر بالهای مذکور است. از آنجا که استفاده از چنین بالی موجب می شود که

دم افقی حذف شود، وزن کل هواپیما، به نسبت کاهش پیدا می کند


یانی ندارد، اما در ساخت و نصب آن بر روی هواپیما پیچیدگی ها و دشواری های زیادی وجود دارد.ز

مزایای آیرودینامیکی

این نوع بال نه تنها سطح نسبتا بیشتری فراهم می کند ، بلکه پرواز مافوق صوت را امکانپذیر می سازد.

بسیار زیادی در حین پرواز دارد. ضمنا هواپیمایی که دارای چنین بالی است ، قدرت مانور


مسعود فرجی


اول آنکه این بال نیز از ناحیه سریال دچار واماندگی می شود که موجب به خطر افتادن هواپیما می گردد.

ادوم، هواپیمایی که دارای چنین بالی است، در هر گونه شرایط پروازی می تواند دچار واماندگی گردد، بنابر این هوا پیم

همواره باید با سرعت نسبتا زیادی پرواز کند.

بدین ترتیب، سرعت فرود و بر خاستن هواپیما افزایش می یابد.

خود بال دلتا به انواعی تقسیم می شوند :

Tailless Delta Tailed Delta

Cropped Delta

Compound Delta یا Double Delta

Ogival Delta

Tailless Delta

کالسیکی که در هواپیماهای با سرعت باال به کار برده می شود. نمونه

Tailed Delta

یا قابلیت کنترل بیشتر بر روی هواپیما نوعی از دم های معمولی نصب می شود؛این handlingدر این نمونه برای داشتن

نمونه بر روی هواپیماهای شوروی سابق بسیار دیده می شود.

Cropped Delta

حاصل از جریان گردابی نوک بال ها در drag( بریده می شود.این عمل به منظور کاهش نیروی tipع نوک بال)در این نو

زاویه های زیاد حمله صورت می گیرد.

ادغام می شوند. tapered sweptدر صورت برش عرض زیادی از نوک بال،این نمونه و نمونه بال


مسعود فرجی

Compound Delta

Double Deltaیا

در زاویه های حمله زیاد liftنمونه بخش داخل تر بال،خمش عمیق تری دارد.این عمل باعث افزایش تولید نیروی در این

می شود و در کار واماندگی،تأخیر می اندازد و یا به کلی از انجام آن جلوگیری می نماید.

آنرا دیده ایم. TU-144و یا نمونه ی بی دمِ saab drakenدر نمونه های بسیاری مانند

درونی رو به بیرون می باشد.خمش بخش ،hal tejasدر نمونه هایی مثل

Ogival Delta

و محیط منحنی در بخش های ابتدایی و نوک بال. compound deltaترکیبی از نمونه

دیده شده است concordeاین نمونه در هواپیمای بی دم

Swept Wing

رفتهبال عقب

تمایل رو به عقب قابل مشاهده و محسوس مقاطع بال از ریشه به سمت "عقب رفتگی بال بر حسب عریف عبارت است از

این حالت داللت بر شکل "( به طور مایل با باد نسبی مواجه شود.leading edgeنوک بال ، آنچنان که لبه حمله )

ال مستطیلی را بتوان به صورت عقب رفته طرح نمود. بالهای بخصوصی ندارد ، بدین معنی که که ممکن است حتی یک ب

مخروطی و مثلثی از جمله بالهای عقب رفته محسوب می شوند.

مزایا و معایب ساختمانی

این نوع بال از نظر ساختمانی کم و بیش دارای همان ویژگی هایی است که بالهای مخروطی دارند و تقریبا چیزی بیش از

آنها ندارند.

http://en.wikipedia.org/wiki/Saab_35_Draken

http://en.wikipedia.org/wiki/Tupolev_Tu-144

http://en.wikipedia.org/wiki/HAL_Tejas

http://en.wikipedia.org/wiki/Concorde


مسعود فرجی

یای آیرودینامیکیمزا

بال عقب رفته باعث تاخیرآغاز تراکم پذیری هوا بر سطح خود می گردد.

( آن تا سرعت های نزدیک به صوت به تاخیر می افتد و dragضمنا، بخ خاطر شکل خاص این نوع بال ، حداکثر پسای )

هواپیما می تواند با سرعت بیشتری پرواز کند.

در این بال ، کم و اندک هستند. بدین ترتیب، هواپیمای حامل این نوع بال می تواند با تغییرات ضریب برآ، پسا و گشتاور

سرعت نزدیک به سرعت صوت به خوبی به انجام مانور بپردازد.

عقب رفتگی بال تا حدی در پایداری جانبی هواپیما دخالت می کند و آن را بهبود می بخشد.


کل مخروطی ادغام شود، بال تمایل شدیدی به وامانده شدن از ناحیه نوک از خو نشان می دهد. وقتی عقب رفتگی با ش

بدین ترتیب ، هشدار کمی به خلبان می رسد و از کارایی کنترل جانبی کاسته می شود، و نیز شهپرها در هنگام واماندگی

بی درنگ کارآیی خود را از دست می دهند.

بال نمی توان با سرعت نسبتا آهسته پرواز کرد، حداکثر ضریب برآ کاهش می یابد، در نتیجه نظر به اینکه با این حالت

سرعت واماندگی ، سرعت بر خاستن و سرعت فرود افزایش می یابد، و این امر موجب می شود که طول باند افزایش یابد.

نتیجه باید از وسایل مولد برآ در لبه حمله سود عقب رفتگی بال از کارایی سطوح هدایت مستقر در لبه فرار می کاهد و در

جست

این نوع بال دارای انواع مختلفی می باشد:

Straight Swept Back

Forward Swept


مسعود فرجی

Straight

در این حالت بال ها دقیقاً زاویه ای برابر با خط پرواز داشته و خمیده نیستند.

استفاده P-80 Shooting Starر مناسب است و در هواپیماهایی مانند این حالت برای پرواز با سرعت های پایین بسیا

شده است.

P-80

Swept Back

در ین حالت بال ها کمی به عقب خم می شوند

این نوع،کاربردهای متفاوتی دارد.

اده می شده است.( استفStabilityیا بی دم اولیه،از این خمش برای ایجاد ثبات) Tailless های نمونه در بعنوان مثال


مسعود فرجی

عهده می گیرد. بر هواپیما در را Empennage در واقع بخش بیرونی بال نقش

کمتری تولید می کند. Dragماخ،این نوع بال 058تا 152،یعنی محدوده transonicدر سرعت های

.گذارند نمی خلبان اختیار در خوبی کنترل( واماندگی) stallاما این بال ها هنگام

وع بال همچنین در هواپیماهای مافوق صوت کاربرد بسیار دارد.این ن

به سفتی بیشتری نیاز دارد. aeroelasticityاین نوع بال در سرعت های باال برای جلوگیری از آثار

در واقع در اثر نیروهای آیرودینامیکی،بال ها و سایر اجزای هواپیما

می قابلیت ارتجاعی یا انعطاف پذیری دارند( کمی تغییر شکل می دهند.)به این دلیل که کامالً سفت و محکم نیستند و ک

استفاده شده Empennageکه در آن از خمش بال برای ایجاد Dunneمانند هواپیمای بی دم

Dunne


مسعود فرجی

English Electric Lightningهواپیمای مافوق صوت

Forward Swept

.دارد( قبل نمونه) swept back این نوع هم مزایایی مانند

کمتری دارد. tip loseها بهتر جلوگیری کرده و stallبا این تفاوت که حتی از

دارد و بنابراین کاربرد کمتری aeroelasticityهم به سفتی بیشتری برای مقابله با swept backاین نمونه از نمونه

جه فرمایید:به دو نمونه ی زیر،یکی غیرنظامی و دیگری نظامی تو دارد.

Luftwaffe Hansa Jet


مسعود فرجی

SU-47

در حین پرواز وجود دارد که به انواع آن در پستهای Sweepو Planformقابل ذکر است هواپیماهایی با قابلیت تغییر

بعد خواهم پرداخت

: Slanform تقسیم بندی هواپیماهای از نظر تنوع در گستردگی بال در

Elliptical Constant Chord

Tapered

Trapezoidal

Reverse Tapered

Compound Tapered

Constant Chord,Tapered Outer

Bird Like

Bat Like

Circular

Flying Saucer

Flat annular Wing


مسعود فرجی

Elliptical

در بال می باشد. Liftاین واژه در معنی لغوی به معنوی بیضوی و در معنی آیرودینامیکی،به معنای چگونگی توزیع نیروی

این نوع بال،در لبه های خود شکلی منحنی مانند دارد و بنابراین طول بال،در نقاط مختلف لبه آن تفاوت دارد.

این نوع بال از نظر آیرودینامیکی از همه کارآمدتر است،اما ساخت آن بسیار مشکل می باشد

Constant Chord

ه موازات هم قرار دارند.این نوع بال از نظر آیرودینامیکی نه تنها مزیت چندانی ندارد،بلکه در این بال،ابتدا و انتهای بال ب

بیشتر و سنگینی بیش از حد دارد. Dragتولید شده)بویژه در جو مرطوب تر(،تولید Liftمعایبی هم نظیر کم بودن نیروی

دارد که قیمت هواپیما از کارآیی آن مهمتر باشد.این نوع بال بسیار راحت ساخته می شود،اما تنها در مواردی کاربرد

Tapered

در این نوع بال،در نزدیکی نوک بال،بال عرض کمتری دارد.این نمونه از نظر ساختاری و آیرودینامیکی از نوع

.برد می Elliptical( بهتر بوده و از نظر ساخت و تولید کار کمتری از Constant Chordقبل)

بال،از همه معمول تر است. Planformاین نوع


مسعود فرجی

Trapezoidal

کمی دارد)به معنای کم بودن نسبت طول به وتر بال(، Aspect Ratioاین نوع بال که

Trailing( به جلو خم شده و در بخش دورتر از نوک هواپیما)Leading Edgeدر بخش نزدیکتر به نوک هواپیمای بال)

Edge.به عقب خمش دارد )

استفاده شده است. F-22 Raptorع بال در این نو

Reverse Tapered

، که در آن بخش بیرونی بال عرض بیشتری دارد.Taperedنمونه ای دقیقاً برعکس حالت

این نمونه از نظر آیرودینامیکی بسیار ناکارآمد است و در نمونه های بسیار سنگین وزن برای غلبه بر مشکالت

stall (واماندگی )رود می کار به

Compound Tapered

در این نمونه برای افزایش دید خلبان،در بخش نزدیکتر به کابین او،بال ابتدا دارای افزایش عرض و بعد از آن دارای کاهش

عرض می باید.

این نمونه در هواپیماهایی نشیر هواپیماهای رصد و مشاهده کاربرد دارد.


مسعود فرجی

Constant Chord

Tapered Outer

این نوع هیچ نیازی به توضیح نداشته و همه چیز از روی تصاویر مشخص می باشد.

مورد استفاده قرار می گیرد. Cessnaاین نوع بال در اکثر هواپیماهای شرکت

Bird Like

ار می گرفته استاین بال در انتهای خود خمیدگی هایی نظیر بال پرندگان دارد.این بال در گذشته دور مورد استفاده قر

Bat Like

بالی با اضالع توزیع شده در جهت شعاع که در نمونه های ابتدایی هواپیما استفاده می شده است،به طور ویژه ای در برخی

موارد،بال ها تاشو بوده است.

از همین نوع ،مدعی اولین هواپیمای مجهز به نیروی محرکه بوده است وWhitehead No. 21هواپیمای 0310در سال

این هواپیما دو سال قبل از هواپیمای برادران رایت ساخته شده بود.بال استفاده می کرده.

Circular

در این نمونه تالش شده تا میزان جریان های گردابی بزرگ در نوک بال،با استفاده از شکل خاص بال و موتورهای ملخی

بزرگ خنثی شود.


مسعود فرجی

Flying Saucer

می باشد. Flying Wingنمونه که به شکل بی دم و دایره ای ساخته شده،نوعی این

در برخی نمونه های آن دقت انسان و در برخی دیگر استفاده از کامپیوترها،کنترل آن را بدست داده است.

Flat Annular Wing

می باشد Closed Wingدر این نمونه درون دایره سوراخی وجود دارد و مجموعه به صورت

( closed wing ).به معنی نوعی مهاربندی است که در باالتر به آن اشاره شد

اولین نمونه با ثبات از این دسته بود که مدت کوتاهی قبل از جنگ جهانی اول ساخته شد Lee-Richardنمونه

Dihedral & Anhedral

سراشیبی مثبت و منفی در بال

ا را طوری طراحی می کنند که پس از نصب و در شرایطی که هواپیما در حالت افقی قرار دارد محور معموال بال های هواپیم

طولی هر بال با سطح افق زاویه ای تشکیل می دهد.

بطوریکه بال از نوک به طرف ریشه و یا برعکس دارای سراشیبی خواهد بود.

( می نامند. Dihedralاشیبی مثبت )در این حالت اگر نوک بال باالتر از ریشه بال باشد آنرا سر

( می نامند. Anhedralاگر سربال ها پایین تر از ریشه بال ها باشد آن را سراشیبی منفی )

این حالت در مورد سکان های افقی دم نیز صدق می کند.


مسعود فرجی

نقش اصلی سراشیبی یا بعبارتی هفتی بال تامین پایداری عرضی هواپیماست.

قرار گیرد بالی که پایین تر قرار Slide Slipته حول محور طولی بچرخد و در معرض جریان سمتی هرگاه هواپیما ناخواس

بیشتری نسبت به بالی که باالتر قرار گرفته تولید می کند و بهمین دلیل Liftگرفته است به دلیل مکانیزم هفتی بال

هواپیما دوباره به حالت اولیه )افقی( بر میگردد.

( به لحاظ قرار گرفتن بال بر روی بدنه هواپیما شرایط پایداری High Wingگفت در هواپیمای بال باال ) به نوعی می توان

( به لحاظ قرار گرفتن بال در Low Wingبسیار افزایش می یابد و این در حالیست که در هواپیماهای دارای بال پایین )

زیر بدنه شرایط پایداری نسبت به بال باال کمتر است.

دارای سراشیبی منفی در بال هستند تا از میزان پایداری آنها تا حدی AN-225 و C-5ر مقابل هواپیماهایی مانند د

کاسته شود.


مسعود فرجی

Taper Wing

بال با سطح مقطع متغیر

بال های با سطح مقطع متغیر به سه دسته تقسیم می شوند:

بال های با وتر متغیر Taper In Planform

بال های با ضخامت متغیر Taper In Thickness

بال های با ضخامت و طول وتر متغیر Taper In Planform and Thickness

Taper In Planform

بال های با وتر متغیر

مقطع این بال ها در تمام نیست و معموال هر قدر به نوک بال نزدیک تر می شویم از طول وتر کاسته می شود ولی اندازه وتر

ضخامت آن بجز قسمت نوک بال ثابت می باشد.

Taper In Thickness

بال های با ضخامت متغیر

وال هر قدر به نوک بال نزدیک تر شویم از طول وتر کاسته اندازه وتر مقطع این بال ها در تمام طول بال یکسان نیست و معم

می شود ولی ضخامت آن بجز قسمت نوک بال ثابت می باشد.


مسعود فرجی

Taper In Planform and Thickness

بال های با ضخامت و طول وتر متغیر

نزدیک می شویم هم از طول وتر و این نوع بال ها ویژگی هر دو نوع بال باال را دارا می باشند بطوریکه هر اندازه به نوک بال

هم از ضخامت آن کاسته می شود

Wing Tip Shape

شکل نوک بال

( و ایجاد شرایط مناسب برای جدایش جریان ایجاد شده در طول بال معموال در طراحی Dragبه منظور کاهش نیروی پسا )

نوک بال از دو شیوه ساده استفاده می شود:

نوک بال بریده شده Straight Cut Tip

نوک بال خمیده شده بسمت باال و یا پایین Bent Tip

Wing Twist

پیچش بال

که بال از طرف ریشه ( نگاه کنیم می بینیمA380مانند ایرباس اگر از نمای پهلو به مقطع ریشه تا نوک بال یک هواپیما )

تابیده شده است. بسمت نوک بال دارای پیچش و یا بعبارتی

این پیچش در بال بمنظور جلوگیری از واماندگی نوک بال قبل از ریشه در نظر گرفته شده است.

است. Twistبعبارتی می توان گفت اگر زاویه نصب ریشه بال با زاویه نصب نوک بال متفاوت باشد بال دارای


مسعود فرجی

( و برعکس Wash Inافزایش می یابد پیچش مثبت بال ) بنابراین در شرایطی که زاویه نصب بال از ریشه بطرف نوک بال

( خوانده می شود.Wash Outدر شرایطی که زاویه نصب بال از ریشه بطرف نوک بال کاهش یابد پیچش منفی بال )

(تصویر زیر) پیچش بال ها بوضوح مشخص است F-22جنگنده دربعنوان مثال


مسعود فرجی

Winglet

بالک

هواپیما ها در نوک بال به منظور ممانعت از انتقال جریان فشار از زیر سطح بال بر در سال های اخیر و در طراحی جدید

روی بال و بعبارتی دیگر به منظور کاهش جریانات حلقوی ایجاد شده در نوک بال ها از بالک استفاده می گردد.

بال قرار می گیرند. بالک ها معموال بر روی نوک بال نصب می شوند و بسمت باال و در وضعیت عمودی نسبت به

طراحان هواپیما معتقدند راندمان بالی که مجهز به بالک است با اضافه شدن طول آن افزایش می یابد و در نتیجه بال قادر

( تولید کند.Liftخواهد بود تا انتهای نوک خود نیروی برآ )

استفاده شده است. Wingletامروزه در بسیاری از جت های تجاری جدید از

Variable-sweep wing

هواپیما در بال متحرک


مسعود فرجی

فرم این توان آن را در طول پرواز به عقب خم کرده و سپس به جای خود برگرداند. بال متحرک به پالنبالی است که می

معموال در دهد تا در پرواز انعطاف پذیر باشد و بنابراین مثال خوبی برای متغیر هندسی است. این سیستمامکان را می

شود .های پایین پرواز کنند، به کار گرفته میهای باال و هم در سرعتهواپیماهای نظامی که قرار است هم در سرعت

های های غیرخمیده برای سرعتهای باالتر مناسب هستند اما بالتر برای پرواز در سرعتهای خمیدهبه طور کلی بال

دهد تا با فیدتر هستند. وجود سیستم بال متحرک به خلبان هواپیما این امکان را میتر و بارگیری بیشتر هواپیما مپایین

چون معایبی متغیر بال از استفاده البته. کند انتخاب خود هواپیمای بال برای را خمیدگیتوجه سرعت دلخواه بهترین درجه

های بیشتر را هم به همراه دارد.هواپیما، پیچیدگی و هزینه وزن افزایش

و ۳۲-، میگ۷۷-، سوخو۷-های روسی سوخوافکناستفاده از بال متغیر در نیمه ابتدایی جنگ سرد رایج شد و جنگنده بمب

های با این تکنولوژی ساخته شدند. بمب افکن ۷۲-و اف ۷۷۷-و اف ۷۰۱-ها افو همتایان آمریکایی آن ۳۲-سوخو

، آخرین هواپیماهایی بودند که ۷۶۰-ها به آن یعنی توپولفخ روسلنسر در آمریکا و پاس ۷-یعنی بی ۷۸۹۰استراتژیک دهه

با تکنولوژی بال متحرک طراحی شدند.


مسعود فرجی

Canard

شود که جلوتر از بال اصلی هواپیما و در دو طرف دماغه نصب های کوچکی گفته میکانارد در صنعت هوانوردی به بالچه

شوند.می

شود.وع پیکربندی استفاده کرده باشد نیز هواپیمای کانارد گفته میبه هواپیمایی که از این ن

کاناردها ممکن است به طور ثابت یا قابل برداشتن و یا به صورت متحرک نصب شده باشند

( در زبان فرانسوی به معنی مرغابی است و به دلیل شهرت یافتن چند هواپیمای ابتدایی دارای کاناردcanardواژه کانارد )

المللی صنعت هوانوردی تبدیل شد.با نام مرغابی، این واژه به یک اصطالح بین

( محسوب Vertical Stabilizerکارکرد کانارد شبیه به کارکرد دم هواپیماست و هر دو نوعی پایدارکننده افقی )

شوند.می

یرز و موتور داخل به ورودی هوای جریان مسیر تصحیح و تنظیم در و کرده کمک هواپیما آئرودینامیکی تعادل به کانارد

.است موثر بال

دکن ایجاد را تعادل میتواند مخالف لیفت نیروی ایجاد بدون کانارد

در واقع نیرویی در دم این هواپیما ها تلف نمیشود و هم بال و هم دم نیروی برآ تولید میکنند

تر است و در ( رایجDelta Wingد اما در هواپیماهای بال مثلثی )شوکانارد در انواع مختلفی از هواپیماها استفاده می

مثلثی بدون دم وجود کانارد ضروری است.هواپیماهای بال


مسعود فرجی

بدلیل سخت بودن طراحی کانارد و پیچیده بودن رفتار هواپیماهایی که از کانارد استفاده میکنند کانارد در طراحی هواپیما

انداره دم و فاصله آن تا مرکز جرم از ضریب حجمی دم استفاده میشود در اصل ضریب برای بدست اوردن متداول نیست.

حجمی یک عدد بی بعد در رابطه دم هواپیما است که از روی هواپیما های هم رده بدست می اید منظور از هواپیما های هم

گالیدر ساخته شده اعداد را بدست رده این است وقتی میخواهیم ضریب حجمی دم یک گالیدر را بدست اوریم از تعدادی

اوریم و نه مثال از هواپیما های جت یا ترینر

این روش که در واقع روش راسکام در بخش طراحی دم هواپیما است ما را بی نیاز ار فرمول های پیچیده میکند.

:فرمول ضریب حجمی دم افقی و عمودی به صورت زیر است

Vh = Xh . Sh / ( S.c)

حجم Vدر فرمول فوق منظور از

است vertical ,horizontalقرار دارد Vکه در زیر h, vو منظور از

Vh , Vv یافق و عمودی دم حجمی ضریب

Xh مجر مرکز تا افقی دم ایرودینامیک مرکز فاصله

Xv مجر مرکز تا عمودی دم امیکایرودین مرکز فاصله

Sh یافق دم عمودی تصویر مساحت

Sv یعمود دم عمودی تصویر مساحت

S بال افقی تصویر مساحت

B لبا طول یا اسپن

c لایرفوی متسوط وتر

، داسو رافال و یوروفایتر و گریپن SUB-39 اروپایی هایجنگنده همچون مدرن نظامی هواپیماهای بسیار سریع و پرتوان

های شاخص از نمونه ۷۶۰-لنسر و روسی توپولف ۷-های استراتژیک آمریکایی بیافکنو بمب ۷۰-چینی چنگدو جی

هواپیماهای کانارد هستند.

وجود دارد که تحت کنترل ها و... Spoiler ،ها Aileronها ، Flapمانند ی حرکت های قابل سیستمهمچنین در بال ها

و هدایت هواپیما توسط آنها صورت می گیرد خلبان هستند

در قسمت سطوح کنترل فرامین به آنها خواهیم پرداخت

ساختار بال هواپیما

Education