پس هرچه یک هواپیما سریعتر پرواز کنه هر واحد از سطح بال می تواند بالابر بیشتری تولید کنه بنابراین یک بال کوچکتر می تواند همان جرم را در پرواز حمل کنه. در نتیجه، هواپیماهای سریعتر معمولاً بار بال‌های بیشتری نسبت به هواپیماهای کندتر دارند. این افزایش بارگذاری بال همچنین فاصله برخاست و فرود را افزایش میده. بارگذاری بیشتر بال نیز قدرت مانور را کاهش میده تفاوت بال جنگنده و Commercial را ببینید نست بالها . بارگیری بال هرچه بار بال کوچکتر باشد، عملکرد چرخش بهتره. بیشتر هواپیماهای جنگی از طراحی ترکیبی بال و بدنه استفاده می کنند که باعث کاهش بار روی بال ها می شود. به عنوان مثال، Eurofighter Typhoon (~ 300 کیلوگرم بر متر مربع) حدود نیمی از بارگیری بال A380 (بیش از 600 کیلوگرم بر متر مربع) را دارد. لذا.در مجموع، بال های کوچکتر نیروی کششی کمتری تولید می کنند خوب در عین حال نیروی بالابری کمتری نیز ایجاد می کنند. کشش کمتر به این معنی است که همان موتور می‌تواند به سرعت کروز سریع‌تری برسه اما بلند کردن کمتر ظرفیت وزن را محدود میکنه و به این معنی است که هواپیما برای ماندن در هوا باید سریعتر حرکت کنه سرعت توقف، سرعت برخاستن و فرود همگی سریعتر خواهند بود. به نوبه خود به این معنی است که باندهای طولانی تری مورد نیاز هستنداین کمیت معیار سودمندی برای تعیین عملکرد کلی مانورپذیری یک هواپیماست. . در نتیجه هواپیمایی با بار روی بال کمتر می تواند در سرعت های پایین تری نشست و برخاست کند یا بار بزرگتری با خود از روی زمین بردارد. کمی محاسبات انجام بدم .
در سرعت استال، طبق این پاسخ من بارگذاری بال به صورت زیر میارم
$\frac{L}{S} = C_L \cdot ½ \rho V^2$
.L نیروی لیفت ارائه شده توسط بال استپس با یک پروفیل بال معین و$C_{Lmax}$، در بارگذاری بال بالاتر سرعت استال بالاتر لازمه خوب دیدیم که هواپیماهای سریعتر بار بال بیشتری دارند
در واقع، در $C_L$ ثابت و ناحیه بال S می‌توان با سرعت بالاتر لیفت بیشتری ایجاد کرد. یا مساحت بال کمتری برای یک وزن جبران کننده بالابر معین مورد نیاز است.
رابطه بین مساحت بال و وزن بدن بر حسب کیلوگرم بر متر مربع (یا گرم بر سانتی متر مربع) میگیم. برای محاسبه بارگیری بال، جرم پرنده یا هواپیما را بر مساحت کل سطح بالایی بال های آن تقسیم کنید
یعنی نسبت جرم بال به بدن (WBMR) ε به عنوان نسبت بین جرم کل بال (جرم جفت بال) mw و کل جرم بدن mt، مانند ε=mwmt، با توجه به جرم جسم پرنده، mb، mt = mb + mw. خوب حالا میدونیم
بال ها به دلیل جریان هوا بر روی سطح بال بالابر می کنند. بال‌های بزرگتر هوای بیشتری را جابه‌جا می‌کنند بنابراین یک پرنده یا هواپیمای با مساحت بال بزرگ نسبت به جرم آن (بارگیری بال کم) در هر سرعت معینی، بالابر بیشتری خواهد داشت. بنابراین، هواپیمای با بارگذاری بال پایین‌تر میتونه با سرعت کمتری بلند شود و فرود بیاید (یا بتواند با بار بیشتری بلند شود). همچنین می تواند سریعتر بچرخه
بارگذاری بال بزرگ به طور معکوس بر عملکرد تأثیر می گذارد، این شامل عملکرد برخاستن و چرخش است که همه به دلیل افزایش سرعت استال است. با فرض یک ضریب ماکزیمم بالابر ثابت، هرچه بار بال بزرگتر باشد، سرعت استال بیشتر می شود:سرعت واماندگی یا سرعت حداقل، سرعتی است که اگر هواپیما از آن کمتر حرکت کند با خطر سقوط مواجه خواهد. سرعت واماندگی را می‌توان با استفاده از روش محاسبه نیروی برا لیفت بدست آورد${\displaystyle L={\tfrac {1}{2}}\rho v^{2}AC_{L}}$ لذا ${\displaystyle V_{s}=V_{min}={\sqrt {{2L} \over {\rho C_{L_{max}}A}}}}$یا
$V_{{s}}=\sqrt{\frac{W}{S}\frac{2}{\rho C_{L_{max}}}}$ پس استال یا همان واماندگی حالتی است که در همه ی هواپیما ها در شرایط خاصی اتفاق میفته و هنگامی پدید میادش که بال های هواپیما دیگر قادر به تولید نیروی برا (Lift) نیستند و نیروی وزن هواپیما آن را به سمت پایین میبره
اندازه و سرعت بال
اگر یک فیل (که قلب بزرگ و ماهیچه های قوی دارد) بال داشت، آیا می توانست پرواز کند؟ نمی توانست پرواز کند، زیرا خیلی سنگین است. یک خفاش بال دارد و میتونه پرواز کنه - به ازای هر گرم خفاش 5 سانتی متر مربع مساحت بال وجود داره. اگر این را برای فیلی با جرم 3500 کیلوگرم اعمال کنید، به مساحت بال 1750 متر مربع نیاز دارید که بیشتر از مساحت کل 6 زمین تنیس است! حتی اگر فیل بال‌های بزرگی داشت، باید توسط استخوان‌های قوی حمایت می‌شد و وزن آنها بارگذاری بال را افزایش می‌داد. آنها همچنین برای حرکت دادن بالها به عضلات قوی نیاز دارند که این امر به بارگذاری بال نیز می افزاید.
بارگذاری بال یک معیار مفید برای اندازه گیری سرعت توقف یک هواپیما است. بال ها به دلیل حرکت هوا در اطراف بال باعث بالا رفتن میشن. بال‌های بزرگتر هوای بیشتری را جابه‌جا میکنن پس هواپیمایی با مساحت بال بزرگ نسبت به جرم آن (یعنی بارگیری بال کم) سرعت توقف کمتری داره. بنابراین، هواپیمایی با بارگیری بال پایین‌تر می‌تواند با سرعت کمتری برخاسته و فرود بیاد (یا بتونه با بار بیشتری بلندبشه). همچنین میتونه با سرعت بیشتری بچرخه.تاثیر بر سرعت برخاست و فرود
نیروی بالابرلیفت L بر روی بال با مساحت A که با سرعت واقعی v حرکت میکنه به دست می‌آید
${\displaystyle L={\tfrac {1}{2}}\rho v^{2}AC_{L}}$،
که ρ چگالی هوا و CL ضریب بالابر است. ضریب لیفت عددی بدون بعد است که به سطح مقطع بال و زاویه حمله بستگی داره در هنگام برخاستن یا در پرواز ثابت، نه صعود و نه غواصی، نیروی بالابر و وزن برابر هستند. با L/A = Mg/A = WSg، که در آن M جرم هواپیما است، WS = M/A بارگذاری بال (بر حسب واحد جرم/مساحت، یعنی lb/ft2 یا kg/m2، نه نیرو/مساحت) و g شتاب ناشی از گرانش، این معادله سرعت v را می دهد
${\displaystyle \textstyle v^{2}={\frac {2gW_{S}}{\rho C_{L}}}}$
در نتیجه، هواپیماهایی با CL یکسان در هنگام برخاستن در شرایط جوی یکسان سرعت برخاستنشون متناسب با ${\displaystyle \scriptstyle {\sqrt {W_{S}}}}$ هست . بنابراین اگر مساحت بال هواپیما مثالا 10 درصد افزایش یابد و هیچ چیز دیگری تغییر نکنه سرعت برخاستن حدود 5 درصد کاهش می یابد.
بحث بازم از این حرفها پیچیده تر هستش من تا حد امکان سادشو گفتمhelped you understand the question. Roham Hesami, sixth
semester of aerospace engineering
رهام حسامی ترم ششم مهندسی هوافضا
