প্রতিটি এভিয়েশন ডিজাইন ব্যুরোতে প্রধান ডিজাইনারের একটি বিবৃতি সম্পর্কে একটি গল্প রয়েছে। শুধু বক্তব্যের লেখক পরিবর্তন হয়। এবং এটি এইরকম শোনাচ্ছে: "আমি সারা জীবন বিমানের সাথে কাজ করেছি, কিন্তু আমি এখনও বুঝতে পারি না যে এই লোহার টুকরোটি কীভাবে উড়ে যায়!"। প্রকৃতপক্ষে, সর্বোপরি, নিউটনের প্রথম সূত্র এখনও বাতিল করা হয়নি, এবং বিমানটি স্পষ্টভাবে বাতাসের চেয়ে ভারী। কোন শক্তি একটি বহু-টন মেশিনকে মাটিতে পড়তে দেয় না তা বের করা প্রয়োজন।
বিমান ভ্রমণের পদ্ধতি
ভ্রমণের তিনটি উপায় রয়েছে:
- অ্যারোস্ট্যাটিক, যখন মাটি থেকে উত্তোলন করা হয় এমন একটি শরীরের সাহায্যে যার নির্দিষ্ট মাধ্যাকর্ষণ বায়ুমণ্ডলীয় বায়ুর ঘনত্বের চেয়ে কম। এগুলি হল বেলুন, এয়ারশিপ, প্রোব এবং অন্যান্য অনুরূপ কাঠামো৷
- প্রতিক্রিয়াশীল, যা দাহ্য জ্বালানী থেকে জেট স্রোতের নির্মম বল, যা মাধ্যাকর্ষণ শক্তিকে অতিক্রম করতে দেয়।
- এবং, অবশেষে, লিফট তৈরির অ্যারোডাইনামিক পদ্ধতি, যখন পৃথিবীর বায়ুমণ্ডল বাতাসের চেয়ে ভারী যানবাহনের জন্য একটি সহায়ক পদার্থ হিসাবে ব্যবহৃত হয়। প্লেন, হেলিকপ্টার, জাইরোপ্লেন, গ্লাইডার এবং যাইহোক, এই বিশেষ পদ্ধতি ব্যবহার করে পাখি চলাচল করে।
বায়ুগত শক্তি
একটি বিমান বাতাসের মধ্য দিয়ে চলাচল করে চারটি প্রধান বহুমুখী শক্তি দ্বারা প্রভাবিত হয়। প্রচলিতভাবে, এই শক্তিগুলির ভেক্টরগুলি সামনে, পিছনে, নীচে এবং উপরে নির্দেশিত হয়। যে প্রায় একটি রাজহাঁস, ক্যান্সার এবং পাইক. প্লেনটিকে সামনের দিকে ঠেলে দেওয়ার শক্তি ইঞ্জিন দ্বারা উত্পন্ন হয়, পিছনের দিকে বায়ু প্রতিরোধের প্রাকৃতিক শক্তি এবং নিম্নগামী হল মাধ্যাকর্ষণ। ঠিক আছে, প্লেনকে পড়ে যেতে দেওয়ার পরিবর্তে - উইংয়ের চারপাশে প্রবাহের কারণে বায়ু প্রবাহ দ্বারা উত্পন্ন লিফট।
মানক বায়ুমণ্ডল
পৃথিবীর বিভিন্ন অংশে বায়ুর অবস্থা, এর তাপমাত্রা এবং চাপ উল্লেখযোগ্যভাবে পরিবর্তিত হতে পারে। তদনুসারে, এক জায়গায় বা অন্য জায়গায় উড়ে যাওয়ার সময় বিমানের সমস্ত বৈশিষ্ট্যও আলাদা হবে। অতএব, সুবিধার জন্য এবং সমস্ত বৈশিষ্ট্য এবং গণনাগুলিকে একটি সাধারণ হর-এ নিয়ে আসার জন্য, আমরা তথাকথিত স্ট্যান্ডার্ড বায়ুমণ্ডলকে নিম্নলিখিত প্রধান পরামিতিগুলির সাথে সংজ্ঞায়িত করতে সম্মত হয়েছি: সমুদ্রপৃষ্ঠ থেকে 760 মিমি Hg চাপ, বায়ুর ঘনত্ব 1.188 কেজি প্রতি ঘনমিটার, গতি শব্দ প্রতি সেকেন্ডে 340.17 মিটার, তাপমাত্রা +15 ℃। উচ্চতা বৃদ্ধির সাথে সাথে এই পরামিতিগুলি পরিবর্তিত হয়। বিশেষ টেবিল রয়েছে যা বিভিন্ন উচ্চতার জন্য পরামিতিগুলির মান প্রকাশ করে। সমস্ত অ্যারোডাইনামিক গণনা, সেইসাথে বিমানের কর্মক্ষমতা বৈশিষ্ট্য নির্ধারণ, এই সূচকগুলি ব্যবহার করে সঞ্চালিত হয়৷
লিফট তৈরির সবচেয়ে সহজ নীতি
যদি আসন্ন বায়ু প্রবাহেএকটি সমতল বস্তু স্থাপন করতে, উদাহরণস্বরূপ, একটি চলন্ত গাড়ির জানালার বাইরে আপনার হাতের তালু আটকে রেখে, আপনি এই শক্তিটি অনুভব করতে পারেন, যেমন তারা বলে, "আপনার আঙ্গুলের উপর"। বায়ু প্রবাহের সাপেক্ষে একটি ছোট কোণে পাম বাঁকানোর সময়, এটি অবিলম্বে অনুভূত হয় যে বায়ু প্রতিরোধের পাশাপাশি, ঘূর্ণনের কোণের দিকনির্দেশের উপর নির্ভর করে, উপরে বা নীচে টানতে অন্য একটি শক্তি উপস্থিত হয়েছে। শরীরের সমতলের মধ্যে কোণ (এই ক্ষেত্রে, তালু) এবং বায়ু প্রবাহের দিককে আক্রমণ কোণ বলা হয়। আক্রমণের কোণ নিয়ন্ত্রণ করে, আপনি লিফট নিয়ন্ত্রণ করতে পারেন। এটি সহজেই দেখা যায় যে আক্রমণের কোণ বৃদ্ধির সাথে, তালুকে উপরে ঠেলে দেওয়ার শক্তি বৃদ্ধি পাবে, তবে একটি নির্দিষ্ট বিন্দু পর্যন্ত। এবং যখন এটি 70-90 ডিগ্রির কাছাকাছি একটি কোণে পৌঁছায়, তখন এটি সম্পূর্ণরূপে অদৃশ্য হয়ে যাবে৷
এয়ারক্রাফটের ডানা
প্রধান ভারবহন পৃষ্ঠ যা লিফট তৈরি করে তা হল বিমানের ডানা। উইং প্রোফাইল সাধারণত দেখানো হিসাবে আঁকা বাঁকা টিয়ারড্রপ আকৃতির হয়.
যখন বাতাস ডানার চারপাশে প্রবাহিত হয়, তখন ডানার উপরের অংশ দিয়ে যাওয়া বাতাসের গতি নীচের প্রবাহের গতিকে ছাড়িয়ে যায়। এই ক্ষেত্রে, উপরের স্থির বায়ুচাপ ডানার নীচের চেয়ে কম হয়ে যায়। চাপের পার্থক্য উইংকে উপরে ঠেলে দেয়, লিফট তৈরি করে। অতএব, চাপের পার্থক্য নিশ্চিত করার জন্য, সমস্ত উইং প্রোফাইলগুলি অপ্রতিসম করা হয়। আক্রমণের শূন্য কোণে একটি প্রতিসম প্রোফাইল সহ একটি ডানার জন্য, লেভেল ফ্লাইটে লিফট শূন্য। এই ধরনের একটি উইং দিয়ে, এটি তৈরি করার একমাত্র উপায় হল আক্রমণের কোণ পরিবর্তন করা। উত্তোলন শক্তির আরেকটি উপাদান আছে - প্রবর্তক। সেডানার বাঁকা তলদেশ দ্বারা বায়ু প্রবাহের নিম্নগামী তির্যক হওয়ার কারণে গঠিত হয়, যার ফলে স্বাভাবিকভাবেই ডানার উপর ঊর্ধ্বমুখী বিপরীত শক্তি কাজ করে।
হিসাব
একটি বিমানের ডানার উত্তোলন শক্তি গণনার সূত্রটি নিম্নরূপ:
Y=CyS(PV 2)/2
কোথায়:
- Cy - উত্তোলন সহগ।
- S - উইং এরিয়া।
- V - ফ্রি স্ট্রিম বেগ।
- P - বাতাসের ঘনত্ব।
যদি বাতাসের ঘনত্ব, ডানার ক্ষেত্রফল এবং গতির সাথে সবকিছু পরিষ্কার হয়, তাহলে উত্তোলন সহগ পরীক্ষামূলকভাবে প্রাপ্ত একটি মান এবং এটি একটি ধ্রুবক নয়। এটি উইং প্রোফাইল, এর আকৃতির অনুপাত, আক্রমণের কোণ এবং অন্যান্য মানের উপর নির্ভর করে পরিবর্তিত হয়। আপনি দেখতে পাচ্ছেন, গতি ব্যতীত নির্ভরতাগুলি বেশিরভাগই রৈখিক।
এই রহস্যময় সহগ
উইং লিফট সহগ একটি অস্পষ্ট মান। জটিল বহু-পর্যায়ের গণনা এখনও পরীক্ষামূলকভাবে যাচাই করা হয়। এটি সাধারণত একটি বায়ু টানেলে করা হয়। প্রতিটি উইং প্রোফাইলের জন্য এবং আক্রমণের প্রতিটি কোণের জন্য, এর মান আলাদা হবে। এবং যেহেতু ডানা নিজেই উড়ে যায় না, তবে বিমানের অংশ, এই জাতীয় পরীক্ষাগুলি বিমানের মডেলগুলির অনুরূপ হ্রাসকৃত কপিগুলিতে করা হয়। উইংস খুব কমই আলাদাভাবে পরীক্ষা করা হয়। প্রতিটি নির্দিষ্ট উইংয়ের অসংখ্য পরিমাপের ফলাফল অনুসারে, আক্রমণের কোণের উপর সহগের নির্ভরতা প্লট করা সম্ভব, সেইসাথে বিভিন্ন গ্রাফ যা নির্ভরতা প্রতিফলিত করে।একটি নির্দিষ্ট উইং এর গতি এবং প্রোফাইল থেকে, সেইসাথে উইং এর মুক্তি যান্ত্রিকীকরণ থেকে উত্তোলন। একটি নমুনা চার্ট নীচে দেখানো হয়েছে৷
আসলে, এই সহগটি আগত বাতাসের চাপকে উত্তোলনে রূপান্তর করার জন্য ডানার ক্ষমতাকে চিহ্নিত করে। এর স্বাভাবিক মান 0 থেকে 2 পর্যন্ত। রেকর্ড 6। এখন পর্যন্ত, একজন ব্যক্তি প্রাকৃতিক পরিপূর্ণতা থেকে অনেক দূরে। উদাহরণস্বরূপ, একটি ঈগলের জন্য এই সহগ, যখন এটি একটি ধরা গোফারের সাথে মাটি থেকে উঠে আসে, তখন 14 এর মান পৌঁছায়। উপরের গ্রাফ থেকে এটি স্পষ্ট যে আক্রমণের কোণ বৃদ্ধির ফলে নির্দিষ্ট কোণের মানগুলিতে উত্তোলন বৃদ্ধি পায়।. এর পরে, প্রভাব হারিয়ে যায় এমনকি বিপরীত দিকে চলে যায়।
স্টল ফ্লো
যেমন তারা বলে, সবকিছু পরিমিতভাবে ভালো। আক্রমণের কোণের ক্ষেত্রে প্রতিটি উইংয়ের নিজস্ব সীমা রয়েছে। আক্রমণের তথাকথিত সুপারক্রিটিকাল কোণ উইংয়ের উপরের পৃষ্ঠে একটি স্টলের দিকে নিয়ে যায়, এটিকে উত্তোলন থেকে বঞ্চিত করে। স্টলটি উইংয়ের পুরো এলাকা জুড়ে অসমভাবে ঘটে এবং এর সাথে অনুরূপ, অত্যন্ত অপ্রীতিকর ঘটনা যেমন কাঁপুনি এবং নিয়ন্ত্রণ হারানোর সাথে থাকে। অদ্ভুতভাবে, এই ঘটনাটি গতির উপর খুব বেশি নির্ভর করে না, যদিও এটি প্রভাবিত করে, তবে স্টল হওয়ার প্রধান কারণ হল নিবিড় কৌশল, আক্রমণের সুপারক্রিটিকাল কোণগুলির সাথে। এই কারণেই Il-86 বিমানের একমাত্র দুর্ঘটনা ঘটেছিল, যখন পাইলট, যাত্রী ছাড়াই একটি খালি বিমানে "শো অফ" করতে চেয়েছিলেন, হঠাৎ করে আরোহণ শুরু করেছিলেন, যা দুঃখজনকভাবে শেষ হয়েছিল৷
প্রতিরোধ
হাতে লিফটের সাথে টেনে নিয়ে আসে,এয়ারক্রাফ্টকে সামনে এগোতে বাধা দেওয়া। এটি তিনটি উপাদান নিয়ে গঠিত। এগুলি হল বিমানের উপর বাতাসের প্রভাবের কারণে ঘর্ষণ বল, ডানার সামনে এবং ডানার পিছনের অঞ্চলে চাপের পার্থক্যের কারণে বল এবং উপরে আলোচিত প্রবর্তক উপাদান, যেহেতু এর ক্রিয়াটির ভেক্টর নির্দেশিত। শুধুমাত্র উপরের দিকেই নয়, লিফট বৃদ্ধিতে অবদান রাখে, কিন্তু পিছনেও, প্রতিরোধের মিত্র হয়ে। উপরন্তু, প্রবর্তক প্রতিরোধের উপাদানগুলির মধ্যে একটি হল সেই শক্তি যা ডানার প্রান্ত দিয়ে বায়ু প্রবাহের কারণে ঘটে, যার ফলে ঘূর্ণি প্রবাহ ঘটে যা বায়ু চলাচলের দিকের বেভেলকে বৃদ্ধি করে। এরোডাইনামিক ড্র্যাগ সূত্রটি উত্তোলন বল সূত্রের সাথে একেবারে অভিন্ন, সহগ Su ব্যতীত। এটি Cx সহগ পরিবর্তিত হয় এবং পরীক্ষামূলকভাবেও নির্ধারিত হয়। এর মান খুব কমই এক দশমাংশ অতিক্রম করে।
ড্রপ-টু-ড্র্যাগ অনুপাত
লিফট এবং টেনে আনার অনুপাতকে বলা হয় অ্যারোডাইনামিক কোয়ালিটি। এখানে একটি বৈশিষ্ট্য বিবেচনা করা আবশ্যক. যেহেতু সহগ ব্যতীত উত্তোলন বল এবং ড্র্যাগ ফোর্সের সূত্রগুলি একই, তাই অনুমান করা যেতে পারে যে বিমানের অ্যারোডাইনামিক গুণমান Cy এবং Cx সহগগুলির অনুপাত দ্বারা নির্ধারিত হয়। আক্রমণের নির্দিষ্ট কোণের জন্য এই অনুপাতের গ্রাফটিকে উইং পোলার বলা হয়। এই ধরনের একটি চার্টের একটি উদাহরণ নীচে দেখানো হয়েছে৷
আধুনিক এয়ারক্রাফটের এরোডাইনামিক মানের মান প্রায় 17-21, এবং গ্লাইডার - 50 পর্যন্ত। এর মানে হল যে বিমানে উইং লিফট সর্বোত্তম অবস্থায় থাকেপ্রতিরোধ শক্তির চেয়ে 17-21 গুণ বেশি। রাইট ব্রাদার্সের প্লেনের তুলনায়, যার স্কোর 6.5, ডিজাইনের অগ্রগতি সুস্পষ্ট, কিন্তু দুর্ভাগ্যজনক গোফারের পাঞ্জা দিয়ে ঈগল এখনও অনেক দূরে।
ফ্লাইট মোড
ভিন্ন ফ্লাইট মোডের জন্য আলাদা লিফট-টু-ড্র্যাগ অনুপাত প্রয়োজন। ক্রুজিং লেভেল ফ্লাইটে, উড়োজাহাজের গতি বেশ বেশি, এবং লিফট সহগ, গতির বর্গক্ষেত্রের সমানুপাতিক, উচ্চ মান রয়েছে। এখানে প্রধান জিনিস প্রতিরোধ কমানো হয়। টেকঅফ এবং বিশেষত অবতরণের সময়, লিফট সহগ একটি নিষ্পত্তিমূলক ভূমিকা পালন করে। বিমানের গতি কম, তবে বাতাসে এর স্থিতিশীল অবস্থান প্রয়োজন। এই সমস্যার একটি আদর্শ সমাধান হবে একটি তথাকথিত অভিযোজিত ডানা তৈরি করা, যা পাখিদের মতো প্রায় একইভাবে ফ্লাইটের অবস্থার উপর নির্ভর করে এর বক্রতা এবং এমনকি এলাকাও পরিবর্তন করে। ডিজাইনাররা সফল না হওয়া পর্যন্ত, উইং মেকানাইজেশন ব্যবহার করে লিফ্ট সহগ পরিবর্তন করা হয়, যা প্রোফাইলের ক্ষেত্রফল এবং বক্রতা উভয়ই বৃদ্ধি করে, যা প্রতিরোধ বৃদ্ধি করে, উল্লেখযোগ্যভাবে লিফটকে বৃদ্ধি করে। ফাইটার এয়ারক্রাফটের জন্য, উইং এর সুইপ পরিবর্তন ব্যবহার করা হয়েছিল। উদ্ভাবনটি উচ্চ গতিতে টেনে আনা এবং কম গতিতে লিফ্ট বাড়ানো সম্ভব করেছে। যাইহোক, এই নকশা অবিশ্বস্ত হতে পরিণত হয়েছে, এবং সম্প্রতি ফ্রন্ট-লাইন বিমান একটি নির্দিষ্ট উইং দিয়ে তৈরি করা হয়েছে। বিমানের উইংয়ের লিফ্ট ফোর্স বাড়ানোর আরেকটি উপায় হল ইঞ্জিন থেকে প্রবাহের সাথে ডানাটিকে অতিরিক্তভাবে উড়িয়ে দেওয়া। এটি সামরিক বাহিনীতে বাস্তবায়িত হয়েছেAn-70 এবং A-400M পরিবহন বিমান, এই বৈশিষ্ট্যের কারণে, টেকঅফ এবং অবতরণের দূরত্ব সংক্ষিপ্ত করে আলাদা করা হয়।
