هواپیماها چقدر شبیه پرندگان هستند؟

شباهت هواپیما و پرندگان، یکی از اولین پرسش ها و چالش های کودکانه ای است که بدون تردید زمانی در ذهن اغلب ما بازتاب داشته و سوالات بیشماری را سبب شده است. بخش دانش و زندگی تبیان هواپیما و پرندگان

برخی از ما با پاسخ بزرگترها قانع شده ایم و برخی شاید حتی جواب درست را هم نگرفته و کلاً از خیر مساله گذشته ایم. اگر این پرسش هنوز هم گوشه ای از ذهن شما را قلقلک می دهد در ادامه با ما باشید:

تفاوت پرواز پرندگان شکاری با سایر پرنده ها

پرندگان شکاری مانند عقاب ها، قرقی ها، سنقرها، سارگپه ها، کرکس ها، کورکورها و شاهین ها از جمله پرندگانی هستند که می توانند مسافت زیادی را بدون بال زدن طی کنند. اگر به ساختار بال های آنها دقت کنید، اولین چیزی که خواهید دید بال های عریض و نوک تیز است. در حالیکه در پرندگانی مثل قرقاول، کبک و اردک، بال ها کوتاه و لبه آنها تقریباً گرد است. بدیهی است که ساختمان بال ها و نحوه پروازی که بدان ها اشاره شد، منجر به تفاوت محسوس میان قدرت و مسافت پروازی پرندگان شکاری می شود. پرواز هواپیماها نیز در اصل حاصل الگوبرداری از پرندگان بالاخص پرندگان شکاری است که با بال های باز در آسمان اوج می گیرند. جالب اینجاست که این الگوبرداری هنوز که هنوز است تکمیل نشده و شاهد این مدعی نیز ساخت جدیدترین و آئرودینامیک ترین نسل هواپیماهای شکاری است.
اما سوال اینجاست که چرا ساختمان بال ها و نحوه پرواز پرندگان شکاری با سایر پرنده ها فرق دارد؟
پاسخ به این سوال ساده است: چگونگی زندگی، سیستم تغذیه و شرایط محیط زیست مهمترین عامل این تفاوت آشکار است.

راز و رمز پرواز

زمانی که یک پرنده بال می زند، نخست نیروی مقاومت هوا به زیر بال هایش فشار وارد می کند و در اصل همین نیرو است که پرنده را به بالا می کشد. اما هنگام حرکت به جلو، نیروی مقاومت هوا که در جلو و زیر بال ها وجود دارد، همراه با حالت خاص بال زدن، باعث می شود که هوا با فشار به عقب رانده شود و در نتیجه پرنده به جلو حرکت و در عین حال به بالا صعود کند.

تفاوت پرنده و هواپیما در این است که در هواپیما بال ها ثابت هستند ولی در پرندگان بال ها به بالا، پایین و حتی عقب حرکت می کنند یعنی در اصل نیروی حرکتی پرنده، حاصل بال زدن است اما در هواپیما بال ها به شکلی طراحی شده اند که هوا را سریعتر در قسمت بالای بال ها جابجا کنند. در نتیجه زمانیکه هوا سریعتر جابجا می شود، فشار هوا نیز بالطبع کاهش پیدا می کند. فشار بالای بال های هواپیما کمتر از فشار زیر بال ها است. این تفاوت فشار در جای خود نیرویی بر بال ها وارد می کند که در عمل باعث می شود تا بال ها به سمت بالا کشیده شوند.

هواپیما و پرندگان

 از طرف دیگر حالت و شکل بدن پرندگان کاملاً دوکی شکل (Aerodynamic) است و بال آنها به خاطر وضعیت مقعر و سطح وسیعی که بواسطه حضور پرها در آن ایجاد می شود، می تواند مثل هواپیما فشار هوا را در سطح بالای بالاها کاهش دهند ولی بالعکس در زیر بال ها حداکثر فشار را داشته باشند. پس راز پرواز پرنده ها در اصل حاصل عوامل مکانیکی ناشی از رابطه متقابل پرها و فشار هوا است و عین همین مساله منتهی با تفاوت هایی خاص در هواپیما نیز صدق می کند. در هواپیما این طراحی خارق العاده حاصل از ذهن بشر است که جای کمبودهای طبیعی را گرفته است.

یک مثال ساده

هواپیماها عیناً الگوبرداری شده از پرندگان بالاخص پرندگان شکاری هستند. هواپیمای (Gulfstream G650) و هواپیمای (Dassault Falcon 7X) که انتهای بال آنها رو به بالا است نمونه ای از الگوبرداری از سر شاهپرهای پرندگان شکاری هستند. این بال های نوک تیز در اصل باعث انعطاف پذیری بیشتر هواپیما می شوند. در سر بال های این هواپیماها نه تنها جریان های گردابی هوا از بین می رود بلکه در عین حال طول بال ۸ درصد کوتاهتر و استحکام بال نیز چند برابر می شود

یک تکه کاغذ را بالای دهان خود نگه دارید و بر بالای آن بدمید. دمیدن شما باعث می شود که هوا در بالای آن به سرعت جریان پیدا کند اما هوا در پایین به این سرعت حرکت نمی کند پس کم کم می بینید که کاغذ بلند می شود. این امر مشابه همان اتفاقی است که در هواپیما می افتد، سرعت بالای هواپیما در حین پرواز نیز به همین خاطر است چرا که اگر سرعت اینقدر نباشد، امکان پروازی وجود ندارد. سرعت جریان هوا در بالا و پایین بال هواپیما با یکدیگر فرق دارد و به همین دلیل است که بال هواپیما بلند می شود. از این تاثیر در زبان علمی تحت عنوان «اثر برنولی» (Bernoulli Effect) یاد می شود. برنولی دانشمندی بود که راز اختلاف فشار را بر بالا و پایین بال یا در اصل همان عامل حرکت رو به بالا را کشف کرد.

طراحی منحصربفرد

اگر به بال هواپیما دقت کنید، متوجه شکل خاصی می شوید که به این شکل خاص (Airfoil) می گویند. این واژه در حقیقت اشاره دارد به همان سطح بال هواپیما که برای برخاستن از زمین و حفظ کنترل بوسیله ی جریان هوا طراحی شده است. همانطور که پیش تر هم اشاره شد، این فشار است که عامل حرکت هواپیما است. فشار زیادی که در زیر بال ایجاد می شود آن را به سمت بالا یعنی جایی که در عمل فشار کمتر است، می راند یا اصطلاحاً هل می دهد.
بعضی هواپیماها عیناً الگوبرداری شده از پرندگان بالاخص پرندگان شکاری هستند. هواپیمای (Gulfstream G650) و هواپیمای (Dassault Falcon 7X) که انتهای بال آنها رو به بالا است نمونه ای از الگوبرداری از سر شاهپرهای پرندگان شکاری هستند. این بال های نوک تیز در اصل باعث انعطاف پذیری بیشتر هواپیما می شوند. در سر بال های این هواپیماها نه تنها جریان های گردابی هوا از بین می رود بلکه در عین حال طول بال ۸ درصد کوتاهتر و استحکام بال نیز چند برابر می شود. هواپیما و پرندگان

نوک بال های داسو فالکن ۷ ایکس مثل پرندگان شکاری رو به بالا است.
بعضی از بمب افکن ها هم بر اساس چنین الگوبرداری هایی طراحی شده اند. (B2 Spirit) یک نوع بمب افکن رادارگریز است که به آن شبح می گویند. این بمب افکن یک هواپیمای چندمنظوره است که شرکت بوئینگ به همراه کمپانی (Northrop Grumman) طراحی کرده و ۴۴.۷۵ میلیارد دلار هزینه کل این پروژه بوده است. اگر از سمت جانبی به آن نگاه کنید، شباهت محسوسی میان آن و قرقی ها (Hawks) می بینید. قرقی ها پرندگانی با بال های کوتاه و گردن و دم دراز هستند که نسبت به سایر اعضای خانواده قوش ها کوچکتر هستند. پرواز فوق سریع، فرم خاص دوکی بدن و نوک رو پایین این پرنده عیناً ویژگی هایی است که در این بمب افکن خاص نیز الگوبرداری شده است.
تحقیقات دانشمندان دانشگاه کالیفرنیای جنوبی نشان داده که هر چقدر زاویه بال هواپیماها مثل پرندگان بیشتر و بدنه آنها چاق تر باشد، نه تنها بهتر و سبک تر پرواز می کنند بلکه حتی از نظر مصرف سوخت نیز کارآمدتر هستند. همانطور که مشاهده می کنید، شباهت میان پرندگان و هواپیماها تنها در ظاهرشان نیست بلکه در عمل این واقعیت های فیزیکی هستند که بهترین شکل در هواپیماهای مدرن در حال الگوبرداری هستند.


منبع: تصنا

[ منبع این خبر سایت تبیان-دانش می باشد، برای مشاهده متن اصلی خبر می توانید روی این قسمت کلیک کنید ]

برای نمایش تمام اخبار مرتبط با عنوان «هواپیماها چقدر شبیه پرندگان هستند؟» اینجا کلیک کنید. شفاف سازی:
خبر فوق در سایت تبیان-دانش منتشر شده و صرفا در این سایت بازنشر شده است. چنانچه به خبر فوق اعتراض دارید برای حذف آن روی این قسمت کلیک کنید.

نکته: با توجه به جمع آوری خودکار مطالب از سطح وب در صورت مشاهده هرگونه تخلف و یا اخبار غیر مجاز و یا اعتراض به انتشار مطالب سایت ها با ایمیل khabargroup.info@gmail.com در تماس باشید

تبلیغات





جدیدترین اخبار منتشر شده

تبلیغات