பறப்பு இயங்குவியல்

பொதுவாக, இயங்குவியல் என்பது ஒரு பொருளின் மீது செயல்படும் விசை அல்லது முறுக்கு விசை மற்றும் அதனால் உருவான இயக்கத்தைப் படிப்பது ஆகும். இது இயற்பியலின் (பெளதீகத்தின்) ஓர் பிரிவு, மாறாக இயக்கவியல் (mechanics) எனபது பொருளின் இயக்கத்தை அதனின் மூலத்தை அறியாமல் படிப்பது ஆகும்.

இயங்குவியலின் முக்கியக் கூறு பொருளின் நிலைத்தன்மை. இது ஒரு பொருளின் மீது செயற்படும் விசையின் மூலம் அடையும் சமநிலையின் (Equilibrium) பால் மூவகைப்படும்.

• நிலைத்தமை (Stable).
• நடுநிலை நிலைத்தமை (Neutraly Stable).
• நிலையற்றமை (Unstable).

வானூர்தி இயங்குவியல் (Flight Dynamics) என்றால் வானூர்தியின் மீது செயல்படும் பல்வேறு விசைகளையும், அதன் இயக்க நிலைகளைப் பற்றியும் விளக்குகிற பாடம் ஆகும்.

பெரும்பான்மையான பயணிகள் விமானங்கள் நிலைத்தன்மை உடையவை, இவை மீது செயற்படும் விசை (விமானியின் உள்ளீடு அல்லது இயற்கையாக நிகழும் வன்காற்றலை) ஒரு சமநிலையில் இருந்து மற்றோர் சமநிலைக்கு இட்டுச் செல்லும். மாறாக போர் விமானங்கள் நிலையற்றமை உள்ளவை. வானூர்தி இயங்குவியலில் கட்டுப்படுத்ததக்க (Controllable) மற்றும் நழுவியக்கத்தக்க (Manueverable) என்னும் இரண்டு முரண்படும் கூறுகள் உள்ளன. அதிக நிலைத்தமை உடையவை கட்டுப்படுத்த இலகுவாகவும் நழுவியக்க கடினமாகவும் உள்ளவை. போர் விமானங்கள் மிக வேகமாகவும், லாவகமாகவும் இருக்கவேண்டுமாகையால் நிலையற்றமை உடையவையாக வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளன.

அடிப்படைகள்

வானூர்தியின் இயக்கம் பற்றி அறிய அதன் மீது செயல்படும் நான்கு விசைகளை உருவாக்கத்தை அறிவது அவசியம்.

ஏற்றம்

ஏற்றம் உருவாகக் கருவாக அமைவது வானூர்தி இறக்கையின் வடிவமைப்பு. இறக்கைகள் காற்றுப்படலை (Airfoil) வடிவத்தில் அமைந்துள்ளன ^[1], அதனின் மேற்புறம் பயனப்படும் காற்று வேகமாகவும், கீழ்புறம் பயனப்படும் காற்று குறைந்த வேகத்துடனும் செல்லுமாறு அவை வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளன. பெர்னவ்லியின் சமன்படி

${\displaystyle {\frac {\operatorname {d} p}{\operatorname {d} R}}=\rho {\frac {v^{2}}{R}}}$

காற்றின் வேகமும் (v) பொருளின் வளைமையும் (R) அதிகரிக்க அப்பொருளின் மீது செயல்படும் அழுத்த (p) வேறுபாடும் அதிகரிக்கும். மேலும் நீயூட்டனின் மூன்றாம் விதிப்படி

${\displaystyle F=ma}$

கீழ்நோக்கி அசைக்கப்படும் இறக்கையின் மீது மோதும் காற்றின் வினை, எதிர்வினையாக ஏற்றமாக மாறுகிறது.

இழுவை

இழுவை என்னும் விசையானது வளிமண்டலத்தில் நகரும் அனைத்துப் பொருளின் மீதும் காற்று மோதுவதால் உண்டாவது. இது கலனின் வடிவமைப்பால், அது வளிமண்டலத்தில் பயனப்படும் உயரத்தால், வேகத்தால் கட்டமைக்கப்படுகிறது.

உந்து

உந்து விசையானது கலனின் பொறியின் வாயிலாக வெளிப்படுகிறது. பொறியின் விசை காற்றாடி, உந்துதண்டு அல்லது வளி சுழலியின் வாயிலாக வெளிப்படும்.

புவியீர்ப்பு எடை

புவியீர்ப்பு விசை (g) உலகில் உள்ள அனைத்தின் மீதும் செயல்படுவது. பொருண்மையின் (m) பார் செயற்படும் ஈர்ப்புவிசையாற்றல் எடை எனப்படுகிறது (W). இவ்விசை கலனின் உயரம் பொருட்டு மாறும் எனினும், மாற்றம் மிகச்சிறியது. வானூர்தியின் எடை அதன் புவிஈர்ப்பு மையத்தில் மையம் கொள்ளும்.

${\displaystyle W=mg}$

இந்த நான்கு விசைகளும் பறக்கும் அனைத்துப் பொருட்கும் பொதுவானவை. ஏவுகணை மற்றும் ஏவுகலன்களில் உந்து விசை திரவ, திட அல்லது தாழ்வெப்ப பொறியின் மூலம் வெளிப்படுகின்றன. ஏனெனில் இவ்வகை கலன்கள் செல்லும் வேகம் மற்றும் உயரத்தில் வளிமண்டலத்தில் போதிய காற்றின்மையால் பொறியில் எரிதலை உருவாக்க இவை தன்னகத்தே உயிர்வளியையும் எடுத்துச் செல்கின்றன.

பகுப்பு

வானூர்தியின் இயங்குவியல் இருவ்வேறு வகைப்படும்.

• நீள் வாட்டு இயங்குவியல் (Longitudinal Dynamics)
• பக்க இயங்குவியல் (Lateral Dynamics)

வானூர்தியின் நீளவாக்கில் நிகழும் இயக்கத்தைக் குறிப்பது நீள் வாட்டு இயங்குவியல். செங்குத்துத் தளத்தில் நிகழும் வானூர்தியின் வெளிக் கிளம்புதல், தரைஇறக்கம், ஏறுதல், இறக்கல் போன்றவை இதில் அடங்கும். மாறாக கிடைத்தளத்தில் நிகழும் திருப்பம், வளைவு பக்க இயங்குவியலில் சேரும். இத்தரப்பிரிப்பிற்கான காரணம், வானூர்தியின் இயங்குவியல் இரு தளத்திலும் இரு வேறு வகையில் உள்ளன, வானூர்தியின் இயக்கத்தை கட்டுப்படுத்தும் வானூர்தி கட்டுப்படுத்துதல் கணினி மற்றும் தூண்டிகள் முறையே வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளன.

வானூர்தி கட்டுப்பாட்டுப் பரப்புகள்

வானூர்தியை கட்டுப்படுத்த இறக்கையில் கட்டுப்பாட்டுப் பரப்புகள் நகரும் வகையில் அமைக்கப்பட்டுள்ளன. இப்பரப்புகளை விமானி அசைக்கும் பொழுது அவற்றை சுற்றிச் செல்லும் காற்றின் போக்கு மாறுபடுகிறது. இது நீயூட்டனின் மூன்றாம் விதிப்படி வினையையும் எதிர்வினையையும் உருவாக்குகிறது. அவ்வாறு உருவாகும் ஏற்றம் அப்பரப்பில் ஒரு புள்ளியில் (Center of Pressure) மையம் கொள்கிறது. இப்புள்ளிக்கும் வானூர்தியின் எடை மையம் கொள்ளும் புவிஈர்ப்பு மையத்திற்கும் உள்ள இடைவெளியால் (Static Margin) முறுக்கு விசை உண்டாகி புவிஈர்ப்பு மையத்தை ஒறுத்து வானூர்தி சுழல்கிறது. செங்குத்துத் தளத்தில் சுழல வானூர்தியின் நீளவாக்கில் அமைந்த ஏற்றப் பரப்புகள் (Elevators) அசைகின்றன, கிடைத்தளத்தில் சுழல பக்கவாக்கில் அமைந்த பரப்புகள் அசைகின்றன. இவற்றை ஒருங்கே அசைக்கும்போது வானூர்தி இருபரிமாண தளத்தில் இருந்து முப்பரிமாண தளத்தில் நகர்கின்றது. கிடைத்தளத்தில் திருப்ப சுக்கானும் (Rudder), வளைக்க துடுப்புகளும் (Aileron) உள்ளன.

வானூர்தி பறப்பது எப்படி?

வானூர்தியின் இயங்குவியலை எளிதாக அறிந்து கொள்ள ஒர் வானூர்தி எவ்வாறு பறக்கின்றது என்பதின் மூலம் அறிந்து கொள்ளலாம்.

• ஓடுதளத்தில் இருந்து விமானி பொறியின் விசையை அதிகரிக்க வானூர்தி முன்னோக்கி நகர்கிறது.
• வானூர்தியின் வேகம், இறக்கையின் மீது செல்லும் காற்றின் இறக்காற்றலை அதிகரிக்கறது.
• ஓர் கட்டத்தில் இது போதிய நிலையை அடைந்ததும் வானூர்தியின் நீளவாக்கில் அதன் பின்புறம் அமைந்த ஏற்றப் பரப்புகள் கீழிருந்து மேல் இடஞ்சுழல்கின்றன.
• இவ்வாறு அசையும் பரப்புகள் நீயூட்டனின் மூன்றாம் விதிப்படி ஏற்றத்தை கீழ்நோக்கி உருவாக்குகின்றன. இந்த ஏற்றம் வானூர்தியின் புவிஈர்ப்பு மையத்திற்கு பின்புறம் மையம் கொள்வதால், முறுக்கு விசை வலஞ்சுழல் நோக்கில் வானூர்தியின் மூக்குப்பகுதியை உயர்த்துகிறது.
• இம்முறுக்கு விசையும் உந்து விசையும் ஒருங்கே வானூர்தியை மேலெழும்பச்செய்கின்றது.

மேற்கோள்கள்

1. http://en.wikipedia.org/wiki/Lift_%28force%29