بخش دم
بخش دم هواپیما (به انگلیسی: Empennage، (/ˌɑːmpɪˈnɑːʒ/ or /ˈɛmpɪnɪdʒ/))، که با نام دم یا مجموعه دم نیز شناخته می‌شود، سازه‌ای در عقب هواپیما است که در حین پرواز، به شیوه‌ای مشابه پرهای یک تیر، پایداری هواگرد را فراهم می‌کند.[۱] این اصطلاح از فعل empenner در زبان فرانسوی گرفته شده است که به معنی «باله‌های تیر» است.[۲] بیشتر هواپیماها دارای یک دمپر (سیستمی که از چرخش و نوسان دماغه هواپیما به دور محور عمودی جلوگیری می‌کند) هستند که شامل سطوح پایدارکننده عمودی و افقی است که دینامیک پرواز انحراف و اوج‌گیری هواپیما را تثبیت می‌کند.
هواپیماهای به اصطلاح «بدون دم» معمولاً دارای یک باله دم (معمولاً یک تثبیت‌کننده عمودی) هستند. هواپیماهای سنگین‌تر از هوا بدون هیچ نوع دمپر (مانند نورثروپ بی-۲) نادر هستند و عموماً از ایرفویل‌های با شکل خاص استفاده می‌کنند که لبه فرار آنها پایداری شیب را فراهم می‌کند و بال‌های رو به عقب، اغلب با دوسطحی برای تأمین پایداری انحراف لازم. در برخی از هواپیماهای دارای بال‌های جاروب‌شده، مقطع ایرفویل یا زاویه برخورد ممکن است به سمت نوک بال به‌طور اساسی تغییر کند.
ساختار
از نظر ساختاری، دم شامل کل مجموعه دم، شامل تثبیت‌کننده عمودی، تثبیت‌کننده عمودی و بخشی از بدنه که این اجزا به آن متصل هستند، می‌شود. در یک هواپیمای مسافربری، این شامل تمام سطوح پروازی و کنترلی پشت دیواره فشار عقب می‌شود.
بخش جلویی (معمولاً ثابت) دم، تثبیت‌کننده افقی نامیده می‌شود و برای ایجاد پایداری در هنگام پیچش (pitch stability) استفاده می‌شود. قسمت عقب دم هواپیما، بالابر (elevator) نامیده می‌شود و یک ماهی واره متحرک است که تغییرات گام (pitch) یا حرکت بالا و پایین دماغه هواپیما را کنترل می‌کند. در برخی هواپیماها، پایدارکننده افقی و بالابرنده یک واحد هستند و برای کنترل زاویه پیچ، کل واحد به صورت واحد حرکت می‌کند. این به عنوان پایدارکننده یا پایدارکنندهٔ تمام‌پرواز شناخته می‌شود.
ساختار دم عمودی دارای بخش ثابت جلو به نام تثبیت دهنده عمودی است که برای کنترل شانه استفاده می‌شود که حرکت از سمت راست به سمت چپ حرکت بینی هواپیما است. بخش عقب فلنگ عمودی، سکان است، یک فلنگ هواپیمایی متحرک که برای چرخش بینی هواپیما به سمت راست یا چپ استفاده می‌شود. هنگامی که با آلرون‌ها ترکیب می‌شود، نتیجه یک نوبت بانکداری، یک نوبت هماهنگ، ویژگی اساسی حرکت هواپیما است.برخی از هواپیماها به یک مجموعه دم مجهز هستند که به صورت لولایی در دو محور جلو باله و پایدارکننده می‌چرخد، در چیدمانی که به آن دم متحرک می‌گویند. کل دمپر به صورت عمودی چرخانده می‌شود تا پایدارکننده افقی را فعال کند و به صورت جانبی چرخانده می‌شود تا باله را فعال کند.
در برخی هواپیماها، دستگاه‌های تنظیم ارتفاع (trim) تعبیه شده‌اند تا نیاز خلبان به حفظ فشار ثابت روی کنترل‌های الویتور یا رادر (rader) را از بین ببرند.
- یک زبانه تنظیم در پشت بالابرها یا سکان که برای تغییر بار آیرودینامیکی روی سطح عمل می‌کند. معمولاً توسط یک چرخ یا میل لنگ کابین خلبان کنترل می‌شود.
- یک پایدارکننده قابل تنظیم که می‌توان آن را از محل اتصالش به بدنه‌اش لولا کرد و با جک چند درجه به سمت بالا یا پایین خم کرد. معمولاً توسط میل‌لنگ کابین خلبان کنترل می‌شود.
- سیستم تنظیم ارتفاع بانجی که از یک فنر برای ایجاد پیش‌بار قابل تنظیم در کنترل‌ها استفاده می‌کند. معمولاً توسط یک اهرم کابین خلبان کنترل می‌شود.
- یک زبانه ضد سروو که برای تنظیم برخی از بالابرها و پایدارکننده‌ها و همچنین افزایش حس نیروی کنترل استفاده می‌شود. معمولاً توسط یک چرخ یا میل‌لنگ کابین خلبان کنترل می‌شود.
- یک زبانه سروو که برای حرکت دادن سطح کنترل اصلی و همچنین به عنوان زبانه تنظیم ارتفاع استفاده می‌شود. معمولاً توسط یک چرخ یا میل‌لنگ کابین خلبان کنترل می‌شود.
انواع
- دم معمولی
- سکان عمودی و سکان افقی در قسمت عقب بدنه نصب شده‌اند. این ساده‌ترین پیکربندی است که هر سه جنبه عملکرد یک دم را انجام می‌دهد: تنظیم، پایداری و کنترل.[۳] حدود ۶۰٪ از طراحی‌های فعلی هواپیما[۳] - و حدود ۸۰٪ از هواپیماهای موجود[۴] - این نوع دم را در خود جای داده‌اند.
- دم صلیبی شکل
- تثبیت‌کننده‌های افقی در میانه تثبیت‌کننده عمودی قرار گرفته‌اند و از روبرو ظاهری صلیب مانند ایجاد می‌کنند. دم‌های صلیبی اغلب برای دور نگه داشتن پایدارکننده‌های افقی از خط سیر موتور استفاده می‌شوند، در حالی که از بسیاری از معایب دم T شکل اجتناب می‌کنند.
- دم تی شکل
- تثبیت‌کننده افقی در بالای باله نصب شده است و از نمای روبرو، شکلی شبیه به حرف T ایجاد می‌کند. دم‌های T شکل، پایدارکننده‌ها را از خط سیر موتور دور نگه می‌دارند و کنترل بهتری بر روی گام (pitch) ایجاد می‌کنند. دم‌های T شکل نسبت گلاید خوبی دارند و در هواپیماهای کم‌سرعت کارآمدتر هستند. با این حال، دم T شکل چندین معایب دارد. احتمال ورود به حالت دیپ استال بیشتر است و بازیابی آن از چرخش دشوارتر است. به همین دلیل ممکن است یک پایدارکننده ثانویه کوچک یا دم کوچک در قسمت پایین‌تر نصب شود، جایی که هنگام واماندگی هواپیما در هوای آزاد قرار گیرد. یک دم T شکل باید قوی‌تر و در نتیجه سنگین‌تر از یک دم معمولی باشد. دم‌های T شکل همچنین سطح مقطع راداری بزرگتری دارند.
 متصل به بدنه |
 صلیبی |
 تی-شکل |
 |
 هواگرد با دم |
ایگزینی برای رویکرد باله و دم، طرح‌های دم V شکل و دم X شکل ارائه شده است. در اینجا، سطوح دم با زاویه‌های مورب تنظیم شده‌اند و هر سطح در هر دو جهت پیچ و خم هواپیما نقش دارد. سطوح کنترل، که گاهی سکان نامیده می‌شوند، به صورت دیفرانسیلی عمل می‌کنند تا کنترل انحراف (به جای سکان) را فراهم کنند و با هم عمل می‌کنند تا کنترل شیب (به جای بالابر) را فراهم کنند.
یک دم بیرونی به دو قسمت تقسیم شده است که هر نیمه روی یک بازوی کوتاه درست در پشت و قسمت بیرونی هر نوک بال نصب شده است. این شامل تثبیت‌کننده‌های افقی بیرونی (OHS) است و ممکن است شامل تثبیت‌کننده‌های عمودی اضافی (باله‌ها) نصب شده روی بوم باشد یا نباشد. در این موقعیت، سطوح دم به‌طور سازنده با گردابه‌های نوک بال تعامل دارند و با طراحی دقیق، می‌توانند به‌طور قابل توجهی نیروی پسا را کاهش دهند تا راندمان بهبود یابد، بدون اینکه به بارهای سازه‌ای روی بال بیش از حد اضافه شود.[۵]
دم دوقلو دم دوقلو که دم H شکل نیز نامیده می‌شود، از دو پایدارکننده عمودی کوچک در دو طرف پایدارکننده افقی تشکیل شده است.
بوم دوقلو (Twin boom) یک دم دوقلو دارای دو بدنه یا بوم است که روی هر کدام یک پایدارکننده عمودی و بین آنها یک پایدارکننده افقی قرار دارد.
متصل بال در قسمت میانی بال مانند F7U Cutlass یا روی نوک بال مانند Rutan Long-EZ
متصل به دم |
 بوم دوقلو با تثبیت کننده افقی |
 متصل به بال |
این پیکربندی برای اولین بار در طول جنگ جهانی دوم توسط ریچارد وگت و جورج هاگ در شرکت بلوم و واس توسعه داده شد. سیستم کنترل پیشنهادی در سال ۱۹۴۴ توسط اشکودا-کائوبا SL6 آزمایش شد و پس از چندین پیشنهاد طراحی، تنها چند هفته قبل از پایان جنگ، سفارشی برای Blohm & Voss P 215 دریافت شد.[۶][۷] دم بیرونی در فضاپیمای Scaled Composites SpaceShipOne در سال ۲۰۰۳ و SpaceShipTwo در سال ۲۰۱۰ دوباره ظاهر شد.[۸]
هواگرد بدون دم
یک هواپیمای بدون دم (اغلب بدون دم) به‌طور سنتی تمام سطوح کنترل افقی خود را روی سطح بال اصلی خود دارد. این هواپیما هیچ تثبیت‌کننده افقی ندارد – چه در قسمت دم و چه در قسمت جلوی بدنه (کانارد) (و همچنین بال دوم پشت سر هم ندارد). نوع «بدون دم» معمولاً همچنان دارای یک باله تثبیت‌کننده عمودی (تثبیت‌کننده عمودی) و سطح کنترل (سکان) است. با این حال، ناسا اصطلاح «بدون دم» را برای هواپیمای تحقیقاتی جدید X-36 که دارای یک کانارد در قسمت جلو اما بدون باله عمودی است، اتخاذ کرد.
منابع
- ↑ "ATA Airline Handbook". Air Transport Association. November 10, 2011. Chapter 5: How Aircraft Fly. Archived from the original on November 10, 2011.
- ↑ "Empennage". Oxford Dictionaries Online. Oxford Dictionaries. Archived from the original on July 22, 2012.
- 1 2 Mohammad H. Sadraey, Aircraft Design: A Systems Engineering Approach, Wiley 2013, p.289
- ↑ Snorri Gudmundsson, General Aviation Aircraft Design: Applied Methods and Procedures, Elsevier Science 2013, p.483
- ↑ (Thesis).
{{cite thesis}}: پارامتر|عنوان= یا |title=ناموجود یا خالی (کمک) - ↑ Zdenek Titz and Jaroslav Zazvonil; "Kauba's Dwarfs", Flying Review International, Nov 1965, pp.169-172.
- ↑ Pohlmann, Hermann. Chronik Eines Flugzeugwerkes 1932-1945. B&V – Blohm & Voss Hamburg – HFB Hamburger Flugzeugbau (in German). Motor Buch Verlag, 1979 شابک ۳−۸۷۹۴۳−۶۲۴-X.
- ↑ Benjamin Darrenougue; "Aircraft Configurations With Outboard Horizontal Stabilizers" (Final year project report), Queens University Belfast, May 14, 2004.
- قطعات هواگرد
- هواپیما
- صنعت