Aerodynamics হল জ্ঞানের একটি ক্ষেত্র যা বায়ু প্রবাহের গতিবিধি এবং কঠিন দেহের উপর তাদের প্রভাব অধ্যয়ন করে। এটি হাইড্রো- এবং গ্যাস গতিবিদ্যার একটি উপধারা। এই অঞ্চলে গবেষণা প্রাচীন কাল থেকে, তীর এবং পরিকল্পনার বর্শা আবিষ্কারের সময়, যা একটি লক্ষ্যে আরও এবং আরও সঠিকভাবে একটি প্রক্ষিপ্ত প্রেরণ করা সম্ভব করেছিল। যাইহোক, এরোডাইনামিকসের সম্ভাবনা সম্পূর্ণরূপে প্রকাশিত হয়েছিল আকাশের চেয়ে ভারী যানবাহনের উদ্ভাবনের মাধ্যমে যা যথেষ্ট দূরত্বে উড়তে বা গ্লাইডিং করতে সক্ষম।
প্রাচীন কাল থেকে
20 শতকে অ্যারোডাইনামিকসের আইনের আবিষ্কার বিজ্ঞান ও প্রযুক্তির অনেক ক্ষেত্রে বিশেষ করে পরিবহন সেক্টরে একটি চমত্কার উল্লম্ফন ঘটায়। এর কৃতিত্বের উপর ভিত্তি করে, আধুনিক বিমান তৈরি করা হয়েছে, যা পৃথিবীর কার্যত যেকোনো কোণে জনসাধারণের জন্য অ্যাক্সেসযোগ্য করে তোলা সম্ভব করেছে৷
আকাশ জয় করার প্রচেষ্টার প্রথম উল্লেখ পাওয়া যায় ইকারাস এবং ডেডালাসের গ্রীক পৌরাণিক কাহিনীতে। বাবা-ছেলে পাখির মতো ডানা বাঁধলেন। এটি ইঙ্গিত দেয় যে হাজার হাজার বছর আগে মানুষ মাটি থেকে নামার সম্ভাবনা নিয়ে চিন্তা করেছিল৷
আরেকটি ঢেউরেনেসাঁর সময় বিমান নির্মাণে আগ্রহ দেখা দেয়। উত্সাহী গবেষক লিওনার্দো দা ভিঞ্চি এই সমস্যাটির জন্য প্রচুর সময় ব্যয় করেছিলেন। তার নোটগুলি পরিচিত, যা সহজতম হেলিকপ্টার পরিচালনার নীতিগুলি ব্যাখ্যা করে৷
নতুন যুগ
বিজ্ঞানে বিশ্বব্যাপী অগ্রগতি (এবং বিশেষ করে অ্যারোনটিক্স) আইজ্যাক নিউটন দ্বারা তৈরি হয়েছিল। সর্বোপরি, অ্যারোডাইনামিকসের ভিত্তি হল মেকানিক্সের একটি বিস্তৃত বিজ্ঞান, যার প্রতিষ্ঠাতা ছিলেন একজন ইংরেজ বিজ্ঞানী। নিউটনই সর্বপ্রথম বায়ু মাধ্যমকে কণার সমষ্টি হিসাবে বিবেচনা করেছিলেন, যা একটি বাধার মধ্যে চলে যায়, হয় এটিতে লেগে থাকে বা স্থিতিস্থাপকভাবে প্রতিফলিত হয়। 1726 সালে, তিনি জনসাধারণের কাছে বায়ু প্রতিরোধের তত্ত্ব উপস্থাপন করেন।
পরবর্তীতে, দেখা গেল যে পরিবেশ সত্যিই ক্ষুদ্রতম কণা - অণু নিয়ে গঠিত। তারা শিখেছে কিভাবে বাতাসের প্রতিফলন নির্ভুলভাবে গণনা করতে হয়, এবং "স্টিকিং" প্রভাবটিকে একটি অক্ষম অনুমান হিসাবে বিবেচনা করা হয়েছিল৷
আশ্চর্যজনকভাবে, এই তত্ত্বটি বহু শতাব্দী পরে ব্যবহারিক প্রয়োগ খুঁজে পেয়েছে। 60-এর দশকে, মহাকাশ যুগের শুরুতে, সোভিয়েত ডিজাইনাররা "ভোঁতা" গোলাকার আকৃতির ডিসেন্ট যানবাহনের অ্যারোডাইনামিক ড্র্যাগ গণনা করার সমস্যার মুখোমুখি হয়েছিল, যা অবতরণ করার সময় হাইপারসনিক গতি বিকাশ করে। শক্তিশালী কম্পিউটারের অভাবের কারণে, এই সূচকটি গণনা করা সমস্যাযুক্ত ছিল। অপ্রত্যাশিতভাবে, এটি প্রমাণিত হয়েছে যে উড়ন্ত বস্তুতে কণার "আঁটকে থাকার" প্রভাব সম্পর্কিত নিউটনের সহজ সূত্র ব্যবহার করে টেনে আনার মান এবং এমনকি সামনের অংশে চাপ বন্টনও সঠিকভাবে গণনা করা সম্ভব।
বায়ুগতিবিদ্যার বিকাশ
প্রতিষ্ঠাতাহাইড্রোডায়নামিসিস্ট ড্যানিয়েল বার্নোলি 1738 সালে চাপ, ঘনত্ব এবং বেগের মধ্যে মৌলিক সম্পর্ক বর্ণনা করেছিলেন যা অসংকোচনীয় প্রবাহের জন্য, যা আজকে বার্নোলির নীতি হিসাবে পরিচিত, যা বায়ুগত উত্তোলনের গণনার ক্ষেত্রেও প্রযোজ্য। 1799 সালে স্যার জর্জ কেলি প্রথম ব্যক্তি যিনি চারটি বায়ুগত শক্তি (ওজন, উত্তোলন, টেনে আনেন এবং থ্রাস্ট) এবং তাদের মধ্যে সম্পর্ক সনাক্ত করেন৷
1871 সালে, ফ্রান্সিস হারবার্ট ওয়েনহাম বায়ুগত শক্তিকে সঠিকভাবে পরিমাপ করার জন্য প্রথম বায়ু টানেল তৈরি করেছিলেন। জিন লে রন্ড ডি'আলেমবার্ট, গুস্তাভ কির্চহফ, লর্ড রেইলে দ্বারা বিকশিত অমূল্য বৈজ্ঞানিক তত্ত্ব। 1889 সালে, চার্লস রেনার্ড, একজন ফরাসি অ্যারোনটিক্যাল ইঞ্জিনিয়ার, টেকসই ফ্লাইটের জন্য প্রয়োজনীয় শক্তি বৈজ্ঞানিকভাবে গণনা করার প্রথম ব্যক্তি হয়ে ওঠেন।
তত্ত্ব থেকে অনুশীলন পর্যন্ত
19 শতকে, উদ্ভাবকরা বৈজ্ঞানিক দৃষ্টিকোণ থেকে ডানার দিকে তাকাতেন। এবং পাখির উড্ডয়নের প্রক্রিয়ার অধ্যয়নের জন্য ধন্যবাদ, অ্যারোডাইনামিকস ইন অ্যাকশন অধ্যয়ন করা হয়েছিল, যা পরে কৃত্রিম বিমানে প্রয়োগ করা হয়েছিল৷
অটো লিলিয়েনথাল বিশেষ করে উইং মেকানিক্সের গবেষণায় পারদর্শী। জার্মান বিমানের ডিজাইনার একটি বাইপ্লেন সহ 11 ধরনের গ্লাইডার তৈরি এবং পরীক্ষা করেছেন। তিনি বাতাসের চেয়ে ভারী একটি যন্ত্রে প্রথম ফ্লাইটও করেছিলেন। তুলনামূলকভাবে সংক্ষিপ্ত জীবনের জন্য (46 বছর), তিনি প্রায় 2000 ফ্লাইট করেছিলেন, ক্রমাগত ডিজাইনের উন্নতি করেছিলেন, যা একটি বিমানের চেয়ে হ্যাং গ্লাইডারের মতো ছিল। তিনি অগ্রগামী হয়ে 10 আগস্ট, 1896-এ পরবর্তী ফ্লাইটের সময় মারা যানঅ্যারোনটিক্স, এবং একটি বিমান দুর্ঘটনার প্রথম শিকার। যাইহোক, জার্মান উদ্ভাবক ব্যক্তিগতভাবে একটি গ্লাইডার নিকোলাই ইয়েগোরোভিচ ঝুকভস্কির কাছে হস্তান্তর করেছিলেন, যিনি বিমানের অ্যারোডাইনামিক্স অধ্যয়নের অগ্রগামী৷
ঝুকভস্কি শুধু বিমানের নকশা নিয়েই পরীক্ষা করেননি। সেই সময়ের অনেক উত্সাহীদের থেকে ভিন্ন, তিনি প্রাথমিকভাবে বৈজ্ঞানিক দৃষ্টিকোণ থেকে বায়ু স্রোতের আচরণকে বিবেচনা করেছিলেন। 1904 সালে তিনি মস্কোর কাছে ক্যাচিনোতে বিশ্বের প্রথম অ্যারোডাইনামিক ইনস্টিটিউট প্রতিষ্ঠা করেন। 1918 সাল থেকে, তিনি TsAGI (সেন্ট্রাল অ্যারোহাইড্রোডাইনামিক ইনস্টিটিউট) প্রধান ছিলেন।
প্রথম বিমান
Aerodynamics হল সেই বিজ্ঞান যা মানুষকে আকাশ জয় করতে দেয়। এটি অধ্যয়ন না করে, বায়ু স্রোতে স্থিরভাবে চলাচলকারী বিমান তৈরি করা অসম্ভব। আমাদের স্বাভাবিক অর্থে প্রথম উড়োজাহাজটি রাইট ভাইদের দ্বারা 7 ডিসেম্বর, 1903 তারিখে তৈরি এবং আকাশে তোলা হয়েছিল। যাইহোক, এই ঘটনাটি সতর্ক তাত্ত্বিক কাজ দ্বারা পূর্বে ছিল। আমেরিকানরা তাদের নিজস্ব ডিজাইনের একটি উইন্ড টানেলে এয়ারফ্রেমের ডিজাইন ডিবাগ করার জন্য অনেক সময় ব্যয় করেছে৷
প্রথম ফ্লাইটের সময়, ফ্রেডরিক ডব্লিউ ল্যানচেস্টার, মার্টিন উইলহেম কুট্টা এবং নিকোলাই ঝুকভস্কি তত্ত্বগুলি তুলে ধরেন যা বায়ু প্রবাহের সঞ্চালন ব্যাখ্যা করে যা উত্তোলন তৈরি করে। কুত্তা এবং ঝুকভস্কি উইং এর দ্বি-মাত্রিক তত্ত্বের বিকাশ অব্যাহত রেখেছিলেন। Ludwig Prandtl সূক্ষ্ম বায়ুগতিগত এবং উত্তোলন শক্তির গাণিতিক তত্ত্ব বিকাশের পাশাপাশি সীমানা স্তরগুলির সাথে কাজ করার জন্য কৃতিত্বপ্রাপ্ত।
সমস্যা ও সমাধান
এয়ারক্রাফ্টের অ্যারোডাইনামিকসের গুরুত্ব বেড়ে যাওয়ার সাথে সাথে তাদের গতি বেড়েছে।ডিজাইনাররা শব্দের গতিতে বা কাছাকাছি বায়ু সংকুচিত করার সমস্যায় পড়তে শুরু করে। এই অবস্থার অধীনে প্রবাহের পার্থক্যের কারণে বিমান পরিচালনার সমস্যা, শক ওয়েভের কারণে টানা বেড়েছে এবং এরোইলাস্টিক ফ্লটারের কারণে কাঠামোগত ব্যর্থতার হুমকি রয়েছে। শব্দের গতির সাথে প্রবাহের বেগের অনুপাতকে আর্নস্ট ম্যাকের পরে মাক সংখ্যা বলা হয়, যিনি সুপারসনিক প্রবাহের বৈশিষ্ট্যগুলি অনুসন্ধানকারী প্রথম ব্যক্তিদের একজন ছিলেন৷
William John McQuorn Rankine এবং Pierre Henri Gougoniot স্বাধীনভাবে একটি শক ওয়েভের আগে এবং পরে বায়ু প্রবাহের বৈশিষ্ট্যের তত্ত্ব তৈরি করেছিলেন, যখন জ্যাকব আকেরেট সুপারসনিক এয়ারফয়েলগুলির উত্তোলন এবং টেনে আনার গণনা করার প্রাথমিক কাজ করেছিলেন। থিওডর ফন কারম্যান এবং হিউ ল্যাটিমার ড্রাইডেন মাচ 1 সীমানায় গতি বর্ণনা করার জন্য "ট্রান্সোনিক" শব্দটি তৈরি করেছেন (965-1236 কিমি/ঘন্টা), যখন প্রতিরোধ দ্রুত বৃদ্ধি পাচ্ছে। 1947 সালে বেল এক্স-1 এয়ারক্রাফটে প্রথম সাউন্ড ব্যারিয়ার ভেঙে যায়।
মূল বৈশিষ্ট্য
বায়ুগতিবিদ্যার নিয়ম অনুসারে, পৃথিবীর বায়ুমণ্ডলে যেকোনো যন্ত্রের উড্ডয়ন নিশ্চিত করতে, এটা জানা জরুরি:
- অ্যারোডাইনামিক ড্র্যাগ (এক্স-অক্ষ) একটি বস্তুর উপর বায়ু প্রবাহ দ্বারা প্রয়োগ করা হয়। এই প্যারামিটারের উপর ভিত্তি করে, পাওয়ার প্ল্যান্টের শক্তি নির্বাচন করা হয়৷
- লিফ্ট ফোর্স (Y-অক্ষ), যা আরোহণ প্রদান করে এবং যন্ত্রটিকে পৃথিবীর পৃষ্ঠে অনুভূমিকভাবে উড়তে দেয়।
- একটি উড়ন্ত বস্তুর উপর কাজ করে তিনটি স্থানাঙ্ক অক্ষ বরাবর বায়ুগত শক্তির মুহূর্ত। অনেক গুরুত্বপূর্ণজেড-অক্ষ (Mz) বরাবর পার্শ্বীয় শক্তির মুহূর্ত বিমানের (শর্তসাপেক্ষে উইং লাইন বরাবর)। এটি অনুদৈর্ঘ্য স্থিতিশীলতার মাত্রা নির্ধারণ করে (উড্ডয়নের সময় ডিভাইসটি "ডাইভ" করবে বা নাক উপরে তুলবে কিনা)।
শ্রেণীবিভাগ
Aerodynamic কর্মক্ষমতা বায়ুপ্রবাহ অবস্থা এবং বৈশিষ্ট্য দ্বারা শ্রেণীবদ্ধ করা হয়, গতি, সংকোচনযোগ্যতা এবং সান্দ্রতা সহ। বাহ্যিক বায়ুগতিবিদ্যা হল বিভিন্ন আকারের কঠিন বস্তুর চারপাশে প্রবাহের অধ্যয়ন। উদাহরণগুলি হল একটি বিমানের উত্তোলন এবং কম্পন, সেইসাথে একটি ক্ষেপণাস্ত্রের নাকের সামনে তৈরি শক ওয়েভগুলি মূল্যায়ন করা৷
অভ্যন্তরীণ অ্যারোডাইনামিকস হল কঠিন বস্তুর খোলার (প্যাসেজ) মাধ্যমে বায়ুপ্রবাহের অধ্যয়ন। উদাহরণস্বরূপ, এটি একটি জেট ইঞ্জিনের মাধ্যমে প্রবাহের অধ্যয়নকে কভার করে৷
এ্যারোডাইনামিক কর্মক্ষমতা প্রবাহের গতি অনুসারে শ্রেণীবদ্ধ করা যেতে পারে:
- সাবসনিককে শব্দের গতির চেয়ে কম গতি বলা হয়।
- ট্রান্সনিক (ট্রান্সনিক) - যদি শব্দের গতির নিচে এবং উপরে উভয় গতি থাকে।
- সুপারসনিক - যখন প্রবাহের গতি শব্দের গতির চেয়ে বেশি হয়।
- হাইপারসনিক - প্রবাহের গতি শব্দের গতির চেয়ে অনেক বেশি। সাধারণত এই সংজ্ঞার মানে 5 এর উপরে মাক সংখ্যা সহ গতি।
হেলিকপ্টার এরোডাইনামিকস
যদি উড়োজাহাজ উড্ডয়নের নীতিটি উইংয়ের উপর প্রয়োগ করা অনুবাদমূলক গতির সময় উত্তোলন শক্তির উপর ভিত্তি করে হয়, তবে হেলিকপ্টার, যেমনটি ছিল, অক্ষীয় ব্লোয়িং মোডে ব্লেডগুলির ঘূর্ণনের কারণে নিজেই লিফট তৈরি করে (অর্থাৎ অনুবাদগত গতি ছাড়া)। ধন্যবাদএই বৈশিষ্ট্যের সাহায্যে, হেলিকপ্টারটি জায়গায় বাতাসে ঘোরাফেরা করতে এবং অক্ষের চারপাশে শক্তিশালী কৌশল সম্পাদন করতে সক্ষম।
অন্যান্য অ্যাপ্লিকেশন
স্বাভাবিকভাবে, অ্যারোডাইনামিকস কেবল বিমানের ক্ষেত্রেই প্রযোজ্য নয়। গ্যাস এবং তরল মাধ্যমে মহাকাশে চলমান সমস্ত বস্তুর দ্বারা বায়ু প্রতিরোধের অভিজ্ঞতা হয়। এটা জানা যায় যে জলজ বাসিন্দা - মাছ এবং স্তন্যপায়ী - সুবিন্যস্ত আকার আছে। তাদের উদাহরণে, আপনি কর্মে অ্যারোডাইনামিকস ট্রেস করতে পারেন। প্রাণীজগতের উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করে, মানুষ জল পরিবহনকেও সূক্ষ্ম বা টিয়ারড্রপ আকৃতির করে তোলে। এটি জাহাজ, নৌকা, সাবমেরিনের ক্ষেত্রে প্রযোজ্য৷
যানবাহনগুলি উল্লেখযোগ্য বায়ু প্রতিরোধের অভিজ্ঞতা অর্জন করে: গতি বাড়ার সাথে সাথে এটি বৃদ্ধি পায়। আরও ভাল বায়ুগতিবিদ্যা অর্জনের জন্য, গাড়িগুলিকে একটি সুবিন্যস্ত আকার দেওয়া হয়। এটি স্পোর্টস কারগুলির জন্য বিশেষভাবে সত্য৷
