پرواز در حداكثر زاویه حمله

[hamed_713 242]

اگر عملکرد موفقترین جنگنده های حال حاضر مورد بررسی قرار گیرد ، عموما در همه آنها قابلیت پرواز در زوایای حمله بالا یافت می شود. اساسا ضرورت پرواز در زاویه حمله بالا چیست؟ حال که زاویه حمله بالا هواپیما را به واماندگی نزدیک می سازد و آیرودینامیک را پیچیده می سازد (و همچنین محاسبات را) پس اساسا منطقی نیست که از آن دوری شود؟ این دقیقا همان تفکری است که در عصر میلاد هوانوردی بر دنیا حاکم بود در سال 1908 برادران رایت یک بار به دلیل پرواز با زاویه حمله بیش از حد مجاز کنترل را از دست دادند و هواپیمایشان دچار سانحه گشت. از آن زمان تا جنگ جهانی دوم سوانح زیادی به خاطر واماندگی، از دست دادن کنترل هواپیما و یا اسپین به وقوع پیوست. حداکثر زاویه حمله قابل دسترسی در آن دوران بین 12 تا 17 درجه بود. طراحان هواپیما تمرکز خاصی روی پدیده اسپین و شیوه های پیش گیری از آن داشتند.

پس از جنگ جهانی دوم و تا دهه 50 میلادی طراحان، به ویژه در ایالات متحده، که کشور پیشرو در طراحی جنگنده ها بود، به اهمیت پرواز با سرعت بالا و در ارتفاع حداکثر توجه نمودند؛ در حقیقت ویژگیهای فوق برای ساخت هواپیماهای رهگیر ضروری بودند. با تولید اولین موتورهای جت، طراحان توانستند سرعت حداکثر هواپیماها را بالا ببرند؛ سپس برای نخستین بار با توجه به میراث آیرودینامیکی آلمانها، عقبگرد (در برخی منابع فارسی برای این کلمه پس خمیدگی نیز به کار رفته است) به بالها داده شد و نسبت منظری بالها نوعا از حدود 6.5 به عددی در حدود 3.5 و یا کمتر کاهش یافت. این تغییرات برای پرواز مافوق صوت اجتناب ناپذیر بودند. این تغییرات باعث شد که نوعا شیب منحنی ضریب برآ کاهش یابد و در عوض زاویه واماندگی بالا برود. اما تصوری که از نبرد هوایی در آن زمان وجود داشت، این بود که هواپیماها با شلیک موشک دوربرد می توانند در خارج از گستره دیدیکدیگر به نبرد بپردازند و اینچنین هرگز نبرد هوایی نزدیک و در گستره دید شکل نخواهد گرفت و به تدریج و با گذشت زمان این شکل از نبرد منسوخ خواهد شد.

به همین علت در هواپیماهایی که در آن دوره طراحی گشتند مثل F-104، F-105 و F-4 برای برتری در نبرد هوایی نزدیک، چندان تلاشی صورت نگرفته بود. همزمان این تفکر که پرواز در زوایای حمله بالا خطرناک و در نتیجه نامطلوب است همچنان وجود داشت و محدود کننده های مصنوعی نظیر کنترل کننده های دسته فرمان در هواپیما تعبیه می گشتند تا در صورت غفلت خلبان زاویه حمله به طرز خودکار کاهش داده شود.

در دفاتر طراحی سراسر دنیا، یک اصل پایه این مطلب بود: "از زاویه حمله بالا بپرهیز". تا انتهای این دوره، یعنی زمانی که جنگنده های نسل سوم وجود داشتند، برتری در نبرد هوایی در گستره دید را نرخ چرخش ماندگار (dψ/dt) تعیین می نمود.) یعنی زمانی که دو هواپیما با یکدیگر مواجه می شدند، دور زدن آغاز می گشت و هر یک از آنها که موفق می شد سریعتر در پشت حریف قرار بگیرد قادر بود نخست شلیک کند و در نبرد پیروز باشد. دلیل این دور زدن این بود که موشکهای موجود از نوع Tail-Aspect بودند و فقط نسبت به پشت هواپیمای حرف حساس بودند.

در دهه های 60 و 70 میلادی، در تفکر طراحان انقلابی به وقوع پیوست. در حقیقت تا آن زمان تمرکز اندیشه ها روی جبران واماندگی و اسپین قرار داشت. اما این دو پدیده هر دو معلول از دست دادن کنترل به خاطر پرواز در زاویه حمله بالا بودند؛ پس طراحان به این فکر افتادند که به جای مبارزه با معلول با علت مبارزه کنند، یعنی به فکر افتادند که هواپیما را در برابر اثرات نامطلوبی که در زوایای حمله بالا رخ می دهد مقاوم سازند. از طرفی دیگر با رشد فن آوری و تجهیزات اوینیکی نظامی که امکان دفاع و فرار در مقابل شلیک موشک از راه دور را فراهم می ساختند، طراحان متوجه شدند که حتی در نبردهای آینده و بسیار پیشرفته، حرف اول را مبارزه در گستره دید خواهد زد و این تفکر درستی بود. از طرفی تجربیات عملی متعددی ثابت کرده بودند که شناسایی هواپیما از راه دور بسیاری از اوقات غیر ممکن می شود. در جنگ ویتنام، F-4 ها بسیاری از اوقات برای شناسایی بهتر مجبور می شدند که به هواپیمای دشمن نزدیک شوند و ضعف مانور آنها در برابر Mig-17 ها، که غالبا در برابر آنها قرار می گرفتند باعث سقوط بسیاری از آنها شد. Mig-17 ها جثه کوچک تری داشتند و می توانستند به زاویه حمله بالاتری دست یابند. از طرفی در دور زدنها، قابلیت پرواز در زاویه حمله بالا، شعاع دور زدن را کاهش می داد و بسیاری از مانورها نظیر اوجگیری را تسهیل می نمود. به همین خاطر توجهات روی مطالعه آیرودینامیک زوایای حمله بالا و کنترل در این محدوده متمرکز گشت و اولین جنگنده ها با قابلیت پرواز در زاویه حمله بالا نظیر F-14 و F-15 متولد گشتند. پس از آنها F-16، F/A-18،

Mig-29 و Su-27 باز هم تکنولوژی های جدیدتری را نظیر لکس برای کنترل پدیده های نامطلوب آیرودینامیکی در زوایای حمله بالا به نمایش گذاشتند. در اواخر دهه 80 و اوایل دهه 90 میلادی طراحان متوجه شدند که حداکثر آهنگ دور زدنبرای هواپیماها با توجه به تحمل انسان میزان تقریبا مشخص و ثابتی است و لذا برای بالا بردن سرعت مانورهای جنگی به جستجوی راههای دیگر رفتند. در حقیقت در مانورهای سریع این دوره، مستقل از محدودیتهای سازه ای بار مداوم قابل تحمل انسان میزان مشخص در زمان مشخصی بود. پس کلا طراحان و نخبگان نبرد هوایی، وارد این عرصه از تفکر شدند که به جای بار زیاد، قدرت مانور را به طرز مافوق تصوری بالا ببرند و با مانوررهای سریع دشمنان را در تیررس خود قرار دهند. در این زمینه رفتن به زوایای حمله بالا و حتی بالاتر از واماندگی، بسیار موثر می نمود. مانور هربست یا دور جی (وقتی که تغییر هدینگغیر از 180 درجه باشد) یکی از شیوه های جایگزین دور زدن است که سرعت این امر را بسیار بالا می برد و با اتکا به قابلیت پرواز در زاویه حمله بالا انجام می گیرد. مانور کبری در عوض یکی از مانورهای در زاویه حمله بالاست که هواپیماهای شرقی قادر به اجرای آن هستند و توسط پوگاچو پایه ریزی گشت و فرضا یکی از استفاده های آن رهاندن هواپیما از موشکهای دوربرد است و البته در نبرد در فاصله نزدیکمی تواند موجب برتری گردد. از میان مانورهای دیگر با زاویه حمله بالا می توان هوک را نام برد که در حقیقت همان کبری است فقط در حین دور زدن اجرا می گردد و در نتیجه زاویه حمله تبدیل به سرش جانبی می گردد. از میان دیگر مانورهای مشرقی می توان به "کولبیت" یا همان دور 360 درجه حول محور y بدنه و همچنین "کالاکل" یا مانور ناقوسی شکل که نوعی ترمز با شتاب فوق العاده بالا در هوا است یاد نمود.

نتیجه گیری

به طور کلی می توان گفت که طراحان به این باور رسیدند که قابلیت پرواز در زاویه حمله بالا، می تواند برتری نامحدودی را از لحاظ مانور و عملیات ایجاد کند. همانطور كه اشاره گشت در نسلهای چهارم و سپس پنجم جنگنده ها، مولفه اصلی طراحی، برتری در نبرد هوایی در گستره دید گشت و به همین خاطر روی مولفه های اساسی زیر تمركز انجام گرفت

مانور پذیریكه عبارتست از توانایی یك هواپیما در تغییر بردار مسیر پرواز. مانور پذیری انرژی كمیتی است مربوط به حالت پایدار كه با رسم سرعت چرخش هواپیما نسبت به سرعت یا ماخ تعیین می گردد یا با رسم تراست مازاد نسبت به سرعت چرخش به دست می آید.

چابكی كه توانایی تغییر وضعیت هواپیما از یك مانور به مانور دیگر است. متناسب است با عكس زمان گذار از مانوری به مانور دیگر(یا مشتق زمانی تغییر شتاب) و صرفا در ارتباط با حركت انتقالی یك نقطه در سه درجه آزادی مطرح می گردد.

ابر مانورپذیری یعنی همان چابكی در شرایطی كه زاویه حمله در حدود زاویه حمله واماندگی یا حتی بیش از آن باشد.

برتری تاكتیكی در نبرد هوایی كه خود مشتمل بر:

الف) رهگیری دشمن

ب) جهت گیری بدنه به گونه ای كه بتوان سلاحها را روی دشمن قفل نمود

ج) بهبود مسیر شلیك و ویژگیهای تسلیحات

البته در نسل چهارم و به ویژه نسل پنجم، هواپیما اجتماعی است از تکنولوژیهای جدید در همه زمینه ها و ویژگیهای دیگری نظیر پنهانکاری، توانایی پرواز مافوق صوت طولانی مدت بدون استفاده از پس سوز و ... اما تمرکز اساسی روی موارد 1 الی 4 است که در بالا ذکر گشته اند.

هواپیماهای زیر برخی از هواپیماهای غربی هستند که با فلسفه قابلیت پرواز در زوایای حمله بالا طراحی شده اند : F-15 STOL و .F/A-18 همچنین می توان برنامه های تحقیقاتی X-29 و X-31 و X-36 به خصوص هارو را نام برد. نمونه ای دیگر از تکنولوژی های نوین به کار گرفته در ساخت این جنگنده ها امکان تغییر امتداد اثر بردار نیروی پیشرانه است.

http://www.aerocenter.ir

[Falcon_11 1]

جالب بود. :mrgreen:

[SAEID 2,833]

مطلب جالب و خوبی بود. دوستان بخونن به دردشون میخوره. :mrgreen:

[hamed_713 242]

مطلب جالب و خوبی بود.

دوستان بخونن به دردشون میخوره. icon_biggrin

آقا سعيد از شما ممنون.
اما ظاهراْ اين جور مطالب توي سايت خريداري نداره :mrgreen: :|

ولي كافيه يه بحث غير مرتبط راه بندازي مثلا بگي فلان عرب براي اينكه حرص ايرانيها رو در بياره دشداشه خودش رو برعكس پوشيد و زير نوشته بود فلان. icon_biggrin icon_biggrin

[maalek 18]

hamed_713 دستت درد نكنه مطلب جديد بود راستش من تا حالا تواين زمينه چيزي نخونده بودم خيلي استفاده كردم بعد هم ناراحت نباش نفس كارت مهمه خيلي با حالي :mrgreen:

[hamed_713 242]

hamed_713 دستت درد نكنه مطلب جديد بود راستش من تا حالا تواين زمينه چيزي نخونده بودم خيلي استفاده كردم
بعد هم ناراحت نباش نفس كارت مهمه خيلي با حالي icon_biggrin

نه بابا ناراحت نيستم. :|
به درد هركس كه بخوره مي آد مي خونه و اگه اطلاعات كاملتري داشته باشه مي زاره. :mrgreen:

[reza_commando 0]

در صورتي كه زاويه AOA خيلي زياد بشه كوچكترين اشتباه باعث وارد شدن هواپيما به حالت اسپين ميشه كه در اون صورت خارج شدن از اين حالت به يه خلبان با تجربه نياز داره

[hamed_713 242]

در صورتي كه زاويه AOA خيلي زياد بشه كوچكترين اشتباه باعث وارد شدن هواپيما به حالت اسپين ميشه كه در اون صورت خارج شدن از اين حالت به يه خلبان با تجربه نياز داره

حالت استال و اسپین بیشتر در زمانهای نشستن و اپروچ Approach وهمچنین در زمانهای بالا بردن ارتفاع در باد شدید رخ می دهد.

برای برگشتن به حالت عادی شما باید دماغه هواپیما رو تا کمتر از 10 درجه به سمت پایین بگیرید و سرعت رو تا حداکثرافزایش دهید که بعد از این کار شما به حالت عادی برخواهید گشت اما اگر شما در ارتفاع پایین به این حالت دچار شوید شما فرصت برگشت نخواهید داشت و از سمت عقب هواپیما سقوط خواهید کرد. :mrgreen: :|

[Falcon_11 1]

خدايي مطلب خوب و قشنگيه. اقا حامد لطفا ادامه بديد. ممنون :| :mrgreen:

[SAEID 2,833]

فرار از دست اسپین کاری اصلا ساده ای نیست و حتی این حادثه ممکن است جان خلبانان حرفه ای را نیز بگیرد! من که تو شبیه ساز موفق به فرار از دست اسپین نشدم و بیشتر بدتر شد تا بهتر! :mrgreen:

[hamed_713 242]

فرار از دست اسپین کاری اصلا ساده ای نیست و حتی این حادثه ممکن است جان خلبانان حرفه ای را نیز بگیرد!

من که تو شبیه ساز موفق به فرار از دست اسپین نشدم و بیشتر بدتر شد تا بهتر! :mrgreen:

من هم توي شبيه ساز مردم :| icon_biggrin البته من خلباني بلد نيستم.ولي خب فرصتي پيش اومد و من هم يه امتحاني كردم icon_biggrin

[mrenger 10]

آقا دستت درد نكنه خيلي خوبه اگه از اين مطالب اراعا بشه فكر كنم بتونيم نظرشون رو عوض كنيم!!!!! :mrgreen: :|

[hamed_713 242]

مبحث تاکتیک های هوایی و مانور ها مبحثی شیرین و جالبی است که طرفداران خاص خود را دارد . امید وارم اطلاعاتی را که در زمینه تاکتیک های جنگ هوایی و پروازی و مانور هواپیماها در اختیار دارم در اختیار شما قرار دهم . بیشتر مطالب مربوط به سوخو 27 و خانواده فلنکر خواهد بود . استال اسپین جز مانورها و تاکتیک ها محسوب نمی شود . ولی به لحاظ اهمیت و کاربرد هایی که در مقالات بعدی خواهد داشت به خاطر نیاز به بعضی اصطلاحات خاص خود را ملزم به نوشتن این مقاله نمودم . استال اسپین استال اسپین حالت پروازی هواپیمای جنگنده است که این حالت در اثر افزایش زاویه حمله ( AOA ) و اغتشاش جریان هوا بر روی بال ایجاد می گردد . چنین شرایطی تا زمانی که زاویه حمله کاهش پیدا نکند بر طرف نمی گردد . اگر در طول استال یاو قابل توجهی وجود داشته باشد اسپین یعنی چرخش مارپیچ به سمت زمین روی می دهد . خلبانی که هواپیمای خود را به سوی خط مقدم عملیاتی هدایت می کند همواره باید برای اجتناب از چنین شرایطی تلاش نماید . زیرا تحت این شرایط طی مدت زمان بازگشتن به موقعیت مناسب از نبرد عقب خواهند بود . خلبان چنانچه در یک شرایط خارج از کنترل از ارتفاع 1500 متر پایین تر آمد باید Eject کند که این مورد شامل استال اسپین نیز می شود . سیستم کنترل پرواز بطور طبیعی هواپیما را ( در اینجا منظور سوخو 27 و خانواده فلنکر می باشد ) به زاویه حمله ( AOA ) 27/5 درجه محدود می نماید . و استال در زاویه حمله 33 درجه روی می دهد . در شرایط نرمال خلبان می بایست هواپیما را از این وضعیت نامطلوب به دور نگه دارد . با این وجود راههای برای وجود برای غیر فعال کردن سیستم و یا اعمال 15 کیلوگرم نیروی اضافی بر روی دسته فرمان محدود کننده AOA را تحت الشعاع قرار می دهد . همچنین رادر بطور کلی برای تسهیل گردش به ویژه در سرعت پایین مورد استفاده قرار می گیرد . در اینجا به موادری که باعث ایجاد استال اسپین می شود می پردازیم . 1- چرخش شدید حول محورهای عرضی و عمودی هواپیما باعث ایجاد یک مولفه پیچ ناپایدار می گردد که این خود موجب می شود AOA از حد مجاز فراتر رود . 2- زوایای اسلیپ بالا که در زاویه حمل ای که به میزان عملیاتی حداکثر می رسد گسترش می یابند ممکن است به استال زود رس منجر شوند . 3- منحرف کردن دسته فرمان در مسیر رل با زوایای حمله ای که به میزان عملیاتی حداکثر می رسد ممکن است به عملکرد معکوس و شاید یک استال زودتر منجر شود مانند زمانی که خلبان دسته فرمان را به طرف چپ حرکت می دهد اما هواپیما به طرف راست بنک می کند .

[Falcon_11 1]

ممنون. من بيسواد همش فكر مي كردم اين استال و اسپين چيه.توي فيزيك يه چيزهايي مي دونم ولي تو بحث هوانوردي دنبالش نه. icon_cheesygrin

[sh_roshan2002 14]

دوست عزيز براي خروج از اين موقعيت و برگشتن به حالت عادی شما باید دماغه هواپیما رو بيشتر از 10 درجه به سمت پایین بگیرید) و سرعت رو نبايد افزایش دهید بلکه بايد كاهش دهيد (حتي ترمز هوايي و چرخها را بايد باز كرد!) و بايد به حالت صقوط در بياييد و بعد از این كار مجددا سرعت را افزايش داده و شما به حالت عادی برخواهید گشت !!! باور نكردني است ولي واقعيت دارد! ميتونيد در simulator امتحان كنيد!