هواپیما چطور از زمین بلند می‌شود؟

احتمالا برای شما هم پیش آمده که زمانی که هواپیمایی چند تنی از بالای سر شما عبور می‌کند با خود بگویید که چطور ممکن است چیزی به این غول‌آسایی همچون پر کاه در آسمان پرواز کند! ولی نگران نباشید، چراکه این بار که به آسمان نگاه می‌کنید احتمالا اطلاعات بیشتری در مورد این پرنده‌های تاریخی خواهید داشت.

نظریه‌ی اشتباه در مورد پرواز هواپیما

به منظور پاسخ به این سوال باید بدانید که هوا یک محیط سیال است و چگالی آن از مایعاتی مانند آب هم کمتر است. در چنین حالتی هر چیزی که سبکتر از هوا باشد می‌تواند درون آن شناور شود، در حالی که اجسام سنگین‌تر برای شناور شدن در آن نیاز به نیرویی بالابرنده دارند. در همین راستا نیروی بالا برنده برای هواپیماها بیشتر توسط بال‌های آن ایجاد می‌شود.

یکی از توصیف های نادرست و فراگیر در مورد نیروی بالابرنده، بحث "مسیر طولانی‌تر" یا "زمانِ عبور برابر" است. در چنین توضیحی معمولا ادعا می‌شود که مولکول‌های هوایی که از بالای یک بال خمیده عبور می‌کنند، مسافت طولانی‌تری را نسبت به مولکول‌های هوای زیر بال طی می‌کنند. بنابراین به منظور اینکه مولکول های هوای سطح بالایی بتوانند با هوای لبه‌ی پایینی یکی شوند، جریان هوای بالایی باید سریعتر از بخش پایینی بال حرکت کند. در چنین حالتی اختلاف فشار ایجاد می‌شود و هواپیما به بالا می‌رود.

هواپیما چطور پرواز می‌کند؟

همانطور که در ابتدای این بخش اشاره کرده‌ایم، این توضیح کاملاً رد شده است.

درواقع مولکول‌های هوایی که در بالا و پایین بال هواپیما شناور هستند، نیازی به یکی شدن در انتهای بالا ندارند. به این معنی که هوایی که در بالا حرکت می کند به لبه‌ی عقب بال می‌رسد بسیار سریعتر از هوای زیر بال حرکت می‌کند. برای درک اینکه نیروی بالابرنده چطور ایجاد می‌شود، اجازه دهید یک بال هواپیمای در حال حرکت را شبیه سازی کنیم.

به طور کلی با حرکت رو به جلوی هواپیما، بال بر حرکت هوای اطراف خود تأثیر می‌گذارد. همانطور که هوا با سطح جامد بال برخورد می‌کند، یک لایه‌ی نازک از هوا اطراف بال را در بر می‌گیرد. در چنین حالتی جریان هوا به دو مسیر بالا و پایین بال با توجه به شکل آن تقسیم می‌شود.

زمانیکه جریان هوا به سمت بالا هدایت می‌شود مسیری را در اطراف بخش جلویی بال ایجاد می‌کند که می‌تواند شتاب گریز از مرکز را تجربه کند. نیرویی که احتمالا با چرخش شدید سر یک پیچ در ماشین هم احساس می‌کنید.

بنابراین از آنجایی که سرعت هوای بخش بالایی بال بیشتر از هوای پایین است، این افزایش سرعت با کاهش فشار در بالای بال همراه است. در همین حال، هوایی که در سطح پایینی جریان دارد، تغییر جهت و سرعت کمتری را تجربه می کند، بنابراین فشار روی سطح زیرین بال نسبت به بخش بالایی بیشتر است. این اختلاف فشار منجر به نیروی بالابرنده به سمت بالا می‌شود. طبیعتا هر چه هواپیما سریعتر حرکت کند، اختلاف فشار بیشتر و این نیرو هم بیشتر است. پس از آن هنگامی که هواپیما بر نیروی گرانش رو به پایین غلبه کند، بلند می‌شود و در آسمان به گردش در می‌آید.