نوک بال چند پر (۱)

نوک بالهای چند پر چندی است که برای استفاده در گلایدرها و هواپیماهای سبک مورد توجه قرار گرفته اند البته در کارهای تئوری این ابزارها برای پرواز در سرعتهای بالا هم قابلیت از خود نشان داده اند اما تجربه و آزمایش نشان داد که تئوریهای موجود برای بال مانند مدل گردابه و گردش پرانتل کارایی خود را در مورد این ابزارها به هیچ وجه ندارد.

علت کاهش پسای القایی در هنگام استفاده از این ابزارها شکستن گردابه نوک بال به گردابه های کوچکتر است، که این گردابه ها خود تا حدودی اثر یکدیگر را خنثی کرده و شعاع کمتری از هوای اطراف تحت اثر گردابه ی بال قرار می گیرد.

تصویر نشان دهنده ی اثر نوک بال چند پر بر کاهش قدرت گردابه های نوک
بال و خنثی سازی با اثرات متقابل آن ها

برای طراحی یک نوک بال چند پر شما علاوه بر تعداد پرهای نوک بال برای هر یک از آن ها دو متغیر از جنس طول و دو متغیر از جنس زاویه تعریف می شود. متغیرهای طولی بی بعد شده نسبت طول و عرض پرها به پهنای بال و وتر بال است. همچنین زوایا نیز شامل زاویه نسبت به بال و زاویه حمله هستند. در فعالیتهای تجربی که تاکنون انجام شده است عموما روی تعداد پرها و نسبت طول آن ها به پهنای بال آزمایش انجام شده است.

همچنین در این آزمایشها ملاحظه شد که برای استفاده از این اثر در پرندگان هیچ ماهیچه ای به کار نمی رود یعنی پرهای نوک بال به صورت خودکار با توجه به رژیم باد بهینه ترین شکل را برای کمترین پسا به خود می گیرند. برای این تست بال یک پرنده مرده در جلوی تونل باد تست شد که به طور خودکار به همان شکل حالت زنده در آمد. در زیر شکل این آزمایش را می بینید.

بر همین اساس برای ساخت این ابزار در یک نمونه تست تونل باد از مواد انعطاف پذیر پلیمری استفاده شد که عموما در دمپایی های ابری کاربرد دارند.

کارهای دکتر لاروچ در زوریخ سویس درباره نوک بال چند پر:

او در ابتدا با استفاده از مدل خطی پرنتل-مانک نتایج بسیار شگفت اوری به دست آورد حدود پنجاه درصد کاهش پسای القایی. بعد ها در آزمایش های تجربی مشخص شد که این کاهش حدود ۵ تا ۱۲ درصد است. البته هنوز جای بسیاری برای کار در حیطه تجربی این ابزارها وجود دارد.

مزایا و معایب نوک بال چند پر:

مزایا: کاهش پسای القایی با توجه به اثرات آن روی گردابه بال
معایب : طراحی پیچیده و ساخت پیچیده

یکی از مشکلتی که برای کاربرد این ابزارها برای سرعت های بالاتر وجود دارد مقاومت لازم سازه ای این ابرازها با توجه به اندازه کوچک آنهاست. تبعا کوچک بودن آن ها کار ساخت آنها را نیز پیچیده تر خواهد نمود.

منبع:

محسن بهرامی، “بررسی کاربرد نوک بال چند پر برای هواپیماهای نیروی انسانی“، نهمین کنفرانس انجمن هوافضای ایران، بهمن 1388