چرا هواپیماها نباید در گرمای شدید از زمین بلند شوند؟
آیا می دانستید که هوا برای هواپیماهایی که می خواهند بلند شوند و به پرواز دربیایند می تواند خیلی گرم باشد و آنها را در این امر ناتوان کند؟ در این گزارش به توضیح دلیل این اتفاق می پردازیم.
به گزارش گروه هوش مصنوعی به نقل از ایسنا و به نقل از آی ای، در سال ۲۰۱۷ بیش از ۴۰ پرواز به سبب گرمای شدید هوا در فینیکس آمریکا که شاهد گرمای ۵۰ درجه سانتیگرادی هوا بود، کنسل شد.
جای تعجب بود که لغو این پروازها در نتیجه داغ شدن بیش از اندازه هواپیماها یا سوء عملکرد موتورهای آنها نبوده است، بلکه هوایی که بیش از اندازه معمول گرم باشد مانع از بلند شدن هواپیماها می شود.
اما چرا هواپیماها نمی توانند در گرمای شدید به پرواز دربیایند؟ رسیدن به پاسخ این سوال به برخی دانش های اساسی در مورد چگونگی تولید هواپیماها و اینکه چگونه عوامل محیطی می توانند بر نحوه پرواز آنها تأثیر بگذارند، نیاز دارد.
یک هواپیما چگونه به هوا بلند می شود؟
تنها پروسه اساسی که هواپیماها را قادر به پرواز می کند، توانایی تولید نیروی بالابر کافی است. نیروی بالابرنده هنگامی ایجاد می شود که یک جسم جامد مانند یک بال در جریان هوا تداخل بوجود آورد. در مورد هواپیماها، شکل بال و سطح مقطع آن هوا را به سمت پایین منحرف می کند و موجب می شود که هواپیما به سمت بالا رانده شود. این اثر نتیجه مستقیم قانون عمل و عکس العمل سوم نیوتن است.
در مثال هواپیما، یک بال شیب دار با ذرات هوا برخورد می کند و مسیر جریان و سرعت نسبی آنها را تغییر می دهد. بالا و زیر سطح بال در هدایت جریان هوا برای تولید نیروی بالابر کمک می کنند. در یک پرواز عادی، نیرو بطور معمول به سمت پایین هدایت می شود، در نتیجه هواپیما به سمت بالا رانده می شود.
شکل یک بال، جریان هوا را به سمت پایین هدایت می کند و یک نقطه فشار بالا در زیر بال به وجود می آورد. در مقابل، قسمت بالایی بال، فشار نسبتاً کمتری دارد. دلیل این امر این است که هوای زیر بال مسافت کمتری را در همان زمان طی می کند و در نتیجه کندتر حرکت می کند و بدین سبب بطور نسبی چگالی بالاتری دارد.
این تغییر سرعت هوا، عامل اصلی است که به نیروی بالابری کمک می نماید تا هواپیما را در هوا معلق نگه دارد. نکته مهم در معلق ماندن هواپیما در هوا توانایی آن در حفظ اختلاف فشار زیر و روی بال است.
تولید نیروی بالابرنده کار دشواری نیست. یک هواپیما با حرکت رو به جلو بطور طبیعی می تواند در وضعیت مناسب پرواز کند. با این وجود، در وضعیت نامناسب، هواپیما برای پرواز با مشکل روبرو خواهد شد.
چرا هواپیماها نمی توانند در گرمای شدید پرواز کنند؟
این یک واقعیت شناخته شده است که جو زمین در ارتفاع، بسیار نازک تر از جو سطح دریا است. هوا در ارتفاعات از چگالی کمتری برخوردارست و همین مورد موجب می شود هواپیماها نتوانند به اندازه قرارگیری در ارتفاعات پایین تر، نیروی بالابرنده کافی تولید نماید.
دلیل اصلی این امر این است که مولکول های هوا بسیار بالاتر از هم فاصله دارند؛ به این معنا که هوا یا مقدار مولکول کمتری می تواند با بال هواپیما تماس پیدا کند.
بدین سبب موتورهای هواپیما برای جبران این امر در ارتفاعات بالاتر باید بیشتر کار کنند تا نیروی رانشی کافی ایجاد کنند و هواپیما بتواند به سرعت حرکت نماید تا هوای کافی بتواند از زیر و روی بال عبور کند و فشار مناسب و نیروی بالابر کافی ایجاد شود.
با این وجود دقیقاً مانند هوای موجود در ارتفاعات، هوای گرم نیز به همین ترتیب موجب کاهش تراکم هوا می شود. با افزایش دما، مولکول های هوا با سرعت بیشتری حرکت می کنند و گسترش می یابند و تراکم هوای کمتری ایجاد می کنند.
در وضعیت آب و هوای گرم به مانند هوای موجود در ارتفاعات، هوای کمتر متراکم به این معنا است که هوای کمتری برای فشار آوردن به بال و تولید نیروی بالابر وجود دارد. اگر هواپیما در چنین شرایطی در حال بلند شدن باشد، به جهت اینکه بتواند به اندازه کافی نیروی بالابر بوجود آورد، باید بسیار سریعتر حرکت نماید.
اما این تنها قسمتی از داستان است. در این شرایط، کمبود اکسیژن مورد نیاز موتور برای احتراق نیز پدید می آید که سبب کاهش توان خروجی موتور می شود.
متأسفانه همانطور که بال ها در این شرایط گرفتار افت کارایی می شوند، موتورها و پروانه های آنها نیز لطمه می بینند. به این معنا که موتور نمی تواند قدرت رانشی مورد نیاز را تولید نماید.
اساساً برای پرواز هواپیماها در سیستم های کم فشار، به طول باند بیشتری احتیاج است تا هواپیما بتواند سرعت هوای کافی را برای ایجاد اختلاف فشار در زیر و روی بال و تولید رانش بوجود آورد.
با بالا رفتن درجه حرارت، این اثر تا جایی افزایش می یابد که پرواز هواپیماها در گرمای شدید خطرناک می شود. بااینکه هواپیماها در این شرایط می توانند بلند شوند، اما باتوجه به طول باند کافی برای ایجاد سرعت، هواپیماها باید بتوانند به اندازه کافی سریع اوج بگیرند تا با موانع انتهای باند برخورد نکنند.
چه اتفاقی می افتد اگر در هوای گرم از پرواز هواپیماها جلوگیری نشود؟
اگر هواپیما در ارتفاع زیاد و در آب و هوای بسیار گرم پرواز کند، شرایط، همانطور که قبلاً در مورد آن صحبت شد به شدت بر میزان صعود هواپیما تأثیر می گذارد. اگر هواپیما نتواند به اندازه کافی سریع صعود کند، مسیر باند تمام می شود و ممکنست هواپیما به موانع انتهای باند پرواز برخورد کند.
بدیهی است که این امر می تواند بسیار خطرناک باشد. بدین سبب از پرواز هواپیماها در چنین شرایطی جلوگیری می شود.
در سال ۲۰۱۲ چهار مسافر که با یک هواپیمای "استینسون ۱۰۸-۳" پرواز می کردند، اندکی بعد از برخاستن روی زمین سقوط کردند. در فیلم این سقوط، به طرز حیرت انگیزی مشخص است که هواپیما نمی تواند نیروی رانش کافی تولید نماید و اندکی بعد از برخاستن و چند متر ارتفاع گرفتن مجبور به نشستن روی زمین شد که دیر شده بود و با درختان انتهای باند برخورد کرد و خلبان و یکی از مسافران مصدوم شدند.
خوشبختانه در این سقوط کسی کشته نشد، اما این فیلم یادآوری وحشتناکی از این مساله است که پرواز در هوای گرم و در ارتفاع می تواند تأثیرات شدیدی بر توانایی پرواز هواپیما داشته باشد.
هواپیماها وقتی هوا خیلی گرم است باید روی زمین بمانند
در سال ۲۰۱۷ در فینیکس آمریکا، وقتی هوا خیلی گرم شده بود، مقامات به درستی اجازه ندادند هیچ هواپیمایی از فرودگاه این شهر بلند شود.
حالا با پیش بینی افزایش دمای کره زمین به مرور زمان، مهندسان ملزم به سازگار کردن فناوری های هوافضا با تغییرات آب و هوایی هستند و تا آن زمان، احتمال زمین گیر شدن هواپیماها به سبب گرمای شدید ادامه خواهد داشت.
مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب