कैसे एक हवाई जहाज विंग काम करता है?

विषय

• विमान सेना
• न्यूटन और बर्नोली
• हमले का कोना
• प्रवाह वक्रता

एक मानव निर्मित हवाई जहाज भौतिकी के उसी सिद्धांतों के अनुसार उड़ता है जैसा कि एक पक्षी करता है: इसे लिफ्ट और उड़ान प्राप्त करने के लिए गुरुत्वाकर्षण बलों को पार करना होगा। एक हवाई जहाज के पंख लिफ्ट को उत्पन्न करने का काम करते हैं, और वे अपने चारों ओर हवा के प्रवाह को कम करके इसे पूरा करते हैं। पंखों के बिना, एक हवाई जहाज एक मात्र ऑटोमोबाइल है।

विमान सेना

विमान - और पक्षी - उड़ने में सक्षम हैं क्योंकि वे चार बलों को संतुलित करते हैं: लिफ्ट, वजन, खींचें और जोर। एक हवाई जहाज तब हवा में उड़ान भरता है जब लिफ्ट-उसके पंखों की निचली सतह पर ऊपर की ओर धकेलने वाला बल- गुरुत्वाकर्षण बल के कारण विमान के भार से अधिक हो जाता है। प्लेन के चारों ओर एयरफ्लो द्वारा लिफ्ट बनाई जाती है, खासकर पंखों के आसपास। प्लेन की गति के विरुद्ध वायु प्रतिरोध का बल ड्रैग है। यह बल बढ़े हुए विमान की गति के साथ बढ़ता है लेकिन घटता है अगर हवाई जहाज में एक चिकनी, या वायुगतिकीय, आकार होता है। हवाई जहाज का इंजन और प्रणोदन प्रणाली, या तो जेट या प्रोपेलर, ड्रैग को पार करने के लिए एक जोर बल उत्पन्न करता है।

न्यूटन और बर्नोली

दो यूरोपीय वैज्ञानिकों ने विमान उड़ान के सिद्धांतों को समझाया। अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी आइजैक न्यूटन (1642-1727) ने गति के तीन कानूनों की गणना की जो सभी चलती वस्तुओं पर लागू होते हैं। पहला यह है कि वस्तुएं तब तक या एकसमान गति में रहती हैं जब तक कि उन्हें बाहरी बल द्वारा बदलने के लिए मजबूर नहीं किया जाता है। दूसरा कहता है कि किसी वस्तु पर निर्देशित एक बल उस बल की दिशा में तेजी लाने का कारण बनता है। तीसरा कहता है कि प्रत्येक बल के लिए, एक समान और विपरीत बल मौजूद होता है। स्विस गणितज्ञ डैनियल बर्नोली (1700–1782) द्रव गतिकी के लिए गणितीय विवेचन विकसित करने में अग्रणी थे, कैसे तरल पदार्थ और गैसों का प्रवाह होता है। बर्नोली सिद्धांत के रूप में जाना जाने वाला उनका प्रमुख निष्कर्ष बताता है कि जैसे-जैसे वायु प्रवाह की गति बढ़ती है, इसका दबाव कम हो जाता है।

हमले का कोना

हवाई जहाज के पंखों को क्षैतिज से थोड़ा झुकाव के लिए डिज़ाइन किया गया है, जिन्हें उड़ान के मार्ग के रूप में भी जाना जाता है। इस झुकाव कोण को हमले का कोण कहा जाता है और लिफ्ट पैदा करने में सबसे महत्वपूर्ण चर है। जब हवाई जहाज जमीन पर आगे की यात्रा करने के लिए पायलट इंजन से जोर लगाता है तो एक हवाई जहाज चलना शुरू हो जाता है। पायलट हमले के कोण को बढ़ाने और टेकऑफ़ प्राप्त करने के लिए अपनी नाक उठाकर विमान को ऊपर की ओर घुमाता है। हालांकि, हमले का एक बड़ा कोण हवाई जहाज को रोक देगा।

प्रवाह वक्रता

लिफ्ट एक हवाई जहाज के पंखों के चारों ओर हवा के घुमाव से उत्पन्न होती है। जैसा कि वायु प्रवाह एक पंख के अग्रणी किनारे से टकराता है, यह दो में विभाजित होता है, कुछ ऊपरी सतह के साथ बहता है और कुछ नीचे की सतह के साथ बहता है। एक पंख का आकार थोड़ा विषम है, जिसके शीर्ष हिस्से पर एक बड़ा सतह क्षेत्र है। एयरफ्लो ऊपरी सतह पर चिपक जाता है क्योंकि यह बर्नॉली सिद्धांत के अनुसार विंग के प्रमुख और पीछे के किनारों के बीच चलता है, दबाव को कम करता है और दबाव कम करता है। जैसे ही हवाई जहाज गति प्राप्त करता है, लिफ्ट न्यूटन के गति के दूसरे नियम के अनुसार बढ़ जाती है। यह बदले में ऊपरी सतह पर हवा की वक्रता को बढ़ाता है, जिससे पंख पीछे की ओर से अधिक हवा को मजबूर करता है। जैसे ही विमान हवा के माध्यम से आगे बढ़ता है, पंखों को रेखांकित करता है जो हमले के कोण पर हवा के प्रवाह का सामना करता है, कुछ हवा के प्रवाह को नीचे की ओर भी झुकता है। यह नीचे की ओर हवा का प्रवाह उच्च दबाव वाली हवा (न्यूटन के तीसरे नियम) के ऊपर की ओर प्रवाह में एक समान और विपरीत प्रतिक्रिया उत्पन्न करता है, लिफ्ट को बढ़ाता है और विमान को हवा में रखता है।