هواپیماها چگونه پرواز می‌کنند؟

سؤالاتی وجود دارند که در عین پیچیدگی، اعجاب ‌انگیز هستند. به عنوان نمونه، از زمان اولین پرواز توسط برادران رایت، این که هواپیماها چگونه پرواز می‌کنند، مسئله‌ی اعجاب ‌انگیزی برای مردم عادی بوده است. اگر شما هم جزواین دسته از افراد هستید، ما به شما جواب می‌دهیم.
پرواز همیشه مایه‌ی حیرت انسان‌ها بوده است. در حقیقت همین حیرت بود که ما را در ماشینهای پرنده به آسمان فرستاد. بعد از این که برادران رایت این کار بزرگ به ظاهر غیر ممکن را به انجام رساندند، فقط این حیرت بیشتر شد. به هر حال، با گذشت بیش از یک قرن، نکات فنی پرواز هنوز ذهن کنجکاو انسان‌ها را به خود مشغول می‌کند.

هواپیماها چگونه پرواز می‌کنند؟

وقتی ما پرواز پرندگان را تماشا می‌کنیم، ما مشخصاً به هم خوردن بالهایشان را برای پرواز در آسمان می‌‌بینیم. از طرف دیگر، وقتی هواپیماها پرواز می‌کنند، چنین فعالیت فیزیکی مشاهده نمی‌شود. این باعث می‌شود خیلی از مردم با این سؤال مواجه شوند که پرواز این هواپیماهای سنگین چگونه ممکن است. اساساً در پرواز هواپیماها، چهار نیرو نقش مهمی را بازی می‌کنند: نیروی بالا برنده، نیروی وزن، نیروی پرتابی، نیروی کششی - هر کدام از این‌ها در ادامه بحث می‌شوند.
نیروی بالا برنده: نیروی بالا برنده یک نیروی مکانیکی است که به وسیله تعامل هر جسم جامد با یک جسم مایع یا گاز ایجاد می‌شود. اساساً مولکولهای هوا در محیط اطراف آزادانه حرکت می‌کنند و هر زمانی که یک جسم جامد با آنها برخورد پیدا می‌کند، به سمت بالا منحرف می‌شود. در این مورد، وقتی بدنه هواپیما در تماس با محیط پیرامونی گازی قرار می‌گیرد، نیروی بالا برنده هواپیما را به سمت آسمان هل می‌دهد.
نیروی وزن: نیروی وزن اساساً یک نیروی میدانی است که هواپیما را به سمت مرکز زمین می‌کشد. در زمان پرواز، یک نیروی متضادی باید با این نیروی میدانی مقابله کند، که در این مورد این نیرو، نیروی بالا برنده است. این نیرو نقش مهمی را در ایجاد تعادل کلی هواپیما در آسمان بازی می‌کند. داشتن یک وزن متعادل در سرتاسر هواپیما از نوک تا دمش، مهم است.
نیروی پرتابی: نیروی پرتابی به عنوان یک نیروی مکانیکی تعریف می‌شود که به جسم کمک می‌کند تا به سمت جلو حرکت کند. در مورد هواپیما، نیروی پرتابی لازم برای حرکت هواپیما به سمت جلو، به وسیله موتور ایجاد می‌شود، درحالی که تضمین می‌کند هوا از روی بالها دائماً عبور می‌کند که برای نگه داشتن هواپیما در آسمان لازم است.
نیروی کششی: نیروی کششی یک نیروی ایرودینامیک است که به پرواز هواپیما کمک می‌کند. اساساً پرواز هواپیما را به وسیله کاهش سرعتش، کنترل می‌کند. این هواپیماها به خصوص با در نظر گرفتن قوانین ایرودینامیک طراحی شده‌اند. همانند نیروی بالا برنده، نیروی کششی هم یک نیروی مکانیکی است که زمانی ایجاد می‌شود که یک جسم جامد با یک مایع یا گاز برخورد پیدا می‌کند.
برای پرواز هواپیما، این چهار نیرو باید با هماهنگی بایک دیگر کار کنند؛ به طور مجزا، کاری از پیش نمی‌برند. نیروی بالا برنده با توجه به شکل هواپیما و حرکت بالهایش، زمانی به وجود می‌آید که هوا در پیرامون بالهای هواپیما حرکت می‌کند. نیروی بالا برنده‌ی هواپیما به مقدار زیادی به قانون نیوتن بستگی دارد: هر عملی عکس ‌العملی دارد، مساوی با آن ولی در خلاف جهتش. ضمن حرکت باد زیر بالهای هواپیما، باد به سمت پایین منحرف می‌شود، که در نتیجه، هواپیما را به سمت بالا می‌برد. نیروی پرتابی، که حرکت به سمت جلو را شروع می‌کند، به افزایش سرعت هوا کمک می‌کند و در نتیجه، در انحراف و بالابردن کمک می‌کند.

پرواز از بالا به پایین

با وجود این که مقدمات در این بحث یکسان است، جهات تغییر می‌کنند. یک انحراف کوچک توسط خلبان، فشار را به جهات متضاد منتقل می‌کند که این باعث می‌شود هواپیما برای مدت کوتاهی به سمت پایین پرواز کند. اکثر هواپیماها می‌توانند برای مدت مدیدی در این حالت پرواز کنند، گرچه فشار زیادی را به بدنه هواپیما وارد می‌کند و آنها را دربرابر از هم پاشیدگی در میان هوا آسیب ‌پذیر می‌سازند.
پس هواپیما می‌تواند در آسمان به پرواز درآید، زمانی که دو نیاز اساسی برآورده شوند: (الف) نیروی پرتابی برای مقابله با نیروی کششی به اندازه کافی قوی باشد. (ب) نیروی بالا برنده برای مقابله با نیروی وزن قوی باشد.