نسل نوين هواپيماها

مقدمه : مقاله پيش رو جهت آشنايی با نسل جديد از فضاپيماها ارائه شده است

نسل نوين هواپيماهای فضايی

هوا پيمای آزمايشی X-43A در تاريخ 16 November 2004 ركوردی تازه در سرعت هوا پيما ها را به ثبت رساند در يك تست بدون سرنشين با اين هواپيما X-43Aبه سرعتی معادل 10 ماخ دست يافت كه حدودا برابر10600 كيلومتر بر ساعت می باشد با دست يابی به اين سرعت ، ركورد قبلی سرعت را كه 7 ماخ بود و در تاريخ 7 March 2004 توسط همين هواپيما يه ثبت رسيده بود شكسته شد

X-43A اولين فضاپيمايی می‌باشد كه با استفاده از موتور های

تنفس هوايی با سرعت هيپر سونيك پرواز نموده است

اما چيزی كه اين نوع هوا پيما را از هوا پيماهايی كه قدرتشان را از موشك پرتاب تامين می كنند متمايز می كند اين است كه اين هوا پيما قدرت را از موتور جت اسكرم تامين می نمايد.

به جای استفاده از اكسيژن ذخيره شده به منظور احتراق با هيدروژن اكسيژن جو را در حين پرواز تجزيه و مورد استفاده قرار می دهد با حذف نياز به حمل اكسيژن ذخيره و كاهش وزن هواپيما

X-43A پيش بينی می‌شود هزينه های سفر به مدار زمين كاهش يابد.

طرح اوليه اين هواپيما از تخته مخصوص موج سواری در هوا گرفته شده است . باله هايی باريك حدود 1.5 متر ، طول 3.5 متر ، ضخامتی معادل 0.61 متر با وزنی حدود 1270 كيلوگرم

مشخصات اصلی بدنه اين هواپيما می‌باشد . اما مهمترين بخش اين هواپيما موتورهايش می باشند .

ابعاد و طرح كلی X-43A

برای آشنايی بهتر با اين هواپيما ابتدا می بايست هواپيماهايی با موتور جت معمولی را مور مطالعه قرار داد . يك هواپيما با موتور جت معمولی نيروی پيشران خود را از احتراقی كه حاصل از سوختن يك اكسيد كننده مايع با هيدروژن در محفظه احتراق می‌باشد تامين می كند. گازهای حاصل از احتراق جريانی از گازهای داغ با فشار و سرعت بالا پديد می آورند كه با عبور از نازلی كه بر سر راه خروجی آنها قرار گرفته است شتاب بيشتری پيدا می كنند تا به سرعتی معادل 8000 تا 16000 كيلومتر بر ساعت برسند تا نيروی محوری مورد نظر را تامين نمايند

اشكال موتور های جت معمولی آن است كه به اكسيژن ذخيره شده زيادی احتياج دارند به عنوان مثال شاتل فضايی 143000 گالن اكسيژن مايع را با خود حمل می كند كه وزنی برابر616432 كيلوگرم دارد بدون نياز به حمل اين مقدار اكسيژن مايع وزن شاتل به تنهايی برابر با 74842 كيلوگرم خواهد بود .

سيستم تنفس هوايی

موتور جت اسكرم طرحی ساده بدون اجزایی كه دارای حركتی باشند می‌باشد. X-43A طراحی شده است تا بخشی از سيستم قدرت مورد استفاده قرار گيرد قسمت های جلويی عمل مكش جريان هوا را بر عهده دارند و قسمت های عقبی مانند نازلی كه وظيفه شتاب دادن به جريان هوای خروجی ا را عهده دار می باشند عمل می كنند

خروج گازها در يك موتور جت اسكرم با خروج آتش همراه خواهد بود

احتراق در موتور فقط در سرعت هايی معادل سرعت صوت انجام می شود زيرا هوا می‌بايست با سرعتی زياد جريان داشته باشد تا بتواند متراكم شود بهتر از آن استفاده از يك كمپرسور دورانی

مانند آنچه در موتورهای توربو جت استفاده می شود می‌باشد سرعت پيشروی و سيستم های آيرودينامكی به گونه ای عمل می كنند تا هوا فشرده ، و وارد موتور گردد سپس سوخت هيدروژن به داخل هوا تزريق می شود و انبساط گازهای داغ ناشی از سوختن به هوای خروجی شتاب می دهد تا نيروی پيشران شگرفی را به وجود آورد

همان طور كه قبلا اشاره گرديد هواپيما هايی كه نيروی رانش خود را از سيستم جت اسكرم به دست می آورند اكسيژنی با خود حمل نمی كنند اين بدين معنی می‌باشد كه آنها نمی توانند مانند فضاپيما های معمولی از زمين بلند شوند . X-43A به يك راكت تقويت كننده برای رسيدن به سرعت هيپر سونيك نياز دارد و سپس در نقطه معينی آن را رها كرده و خود ادامه مسير را به تنهايی می‌پيمايد . اين راكت تقويت برای كار كردن موتور های اسكرم جت يك نياز اساسی می باشد

نمای اتصال X-43A به راكت تقويت پيشران از نوع بالدار

در اين جا خلاصه ای از چگونگی عملكرد X-43A در تست های به عمل آمده ارائه می گردد

1. X-43A به يك راكت تقويت از نوغ بالدار نياز دارد
2. X-43A وراكت شتاب دهنده تا فاصله 6000 متری با هواپيمای B-52 با عملكردی بهبود يافته به حمل می‌شود
3. B-52 هواپيمای X-43A را با رها سازی در هوا از خود جدا می كند
4. راكت شتاب دهنده سرعتی معادل با 5 ماخ با ارتفاعی برابر 30500 متر را برای هواپيما فراهم می آورد
5. X-43A از راكت شتاب دهنده مجزا عمل كرده و با برنامه از پيش تعيين شده و قدرت خود حركت می كند
6. X-43A بعد از مدت كوتاهی‌پرواز بر روی دريا منفجر شد

بر اساس اظهارات مقامات ناسا موتور های اسكرم جت يك گام مهم در پيشرفت های آينده ناسا خواهد بود و سفرهايی ايمن ، با قابليت اعتماد بيشتر و ارزانتر برای حمل بار و مسافر را به فضا فراهم می آورند .

تعاريف :

هيپر سونيك : معادل سرعتی‌ حدود 5 الی 6 برابر سرعت صوت

منابع :

NASA Developments Center

Design News Magazine

فرهنگ لغات مهندسان در جلسات

لغت نامه مهندسان در جلسات كارفرما + جايزه

1- اين بستگی دارد به... يعنی: جواب سوال شما را نمی دانم

2- اين موضوع پس از روزها تحقيق و بررسی فهميده شد يعنی: اين موضوع را به طور تصادفی فهميدم

3- نحوه عمل دستگاه بسيار جالب است يعنی: دستگاه كار می كند و اين برای ما تعجب انگيز است

4- كاملا انجام شده يعنی: راجع به 10 درصد كار تنها برنامه ريزی شده!

5- ما تصحيحاتی روی سيستم انجام داده ايم تا آن را ارتقا دهيم يعنی: تمام طراحی ما اشتباه بوده و ما از اول شروع كرده ايم!

6- پروژه به علت بعضی مشكلات ديده نشده كمی‌از برنامه ريزی عقب است يعنی: ‌تا كنونروی پروژه ديگری كار می‌كرديم

7- ما پيشگويی می كنيم يعنی: 90% احتمال خطا می رود

8- اين موضوع در مدارك علمی تعريف نشده يعنی: تا كنون كسی از اعضای تيم پروژه به اين موضوع فكر نكرده است

9- پروژه طوری طراحی شده است كه سيستم كاملا بدون نقص كار می كند يعنی: هرگونه مشكلات بعدی ناشی از عملكرد غلط اپراتورها است

10- تمام انتخاب اوليه به كنار گذاشته شد يعنی: تنها فردی كه اين موضوع را می‌فهميد از تيم خارج شده است

11- كل كوشش ما برای اين است كه مشتری راضی شود يعنی: ما آنقدر از زمان بندی عقبيم كه هرچه كه به مشتری بدهيم راضی می‌شود

12- تحويل پروژه برای فصل آخر سال آينده پيش بينی شده است يعنی: كه تا آن زمان ما می توانيم مقصر تاخير در اجرای پروژه را كسی از ميان تيم كارفرما پيدا كنيم

13- روی‌جند انتخاب به طور همزمان در حال كار هستيم يعنی:‌ هنوز تصميم نگرفته ايم چه كار كنيم

14- تا چند دقيقه ديگر به اين موضوع می رسيم يعنی: فراموشش كنيد الان به اندازه كافی مشكل داريم

15- حالا ما آماده ايم صحبت های شما را بشنويم يعنی: شما هرچه می خواهيد صحبت كنيد كه البته تاثيری در كاری كه ما انجام خواهيم داد ندارد

16- به علت اهميت تئوری و عملی اين موضوع يعنی: به علت علاقه من به اين موضوع

17- سه نمونه جهت مطالعه شما انتخاب شده و آورده شده اند يعنی:‌ طبيعتا بقيه نمونه ها واجد مشخصاتی كه شما بايد بعد از مطالعه به آن برسيد نبوده اند

18- بقيه نتايج در گزارش بعدی ارائه خواهد می‌شود يعنی: بقيه نتايج را تا فشار نياوريد نخواهيم داد

19- ثابت شده كه يعنی: من فكر می كنم كه

20- اين صحبت شما تا اندازه ای صحيح است يعنی:‌ از نظر من صحبت شما مطلقا غلط است

21- در اين مورد طبق استاندارد عمل خواهيم كرد يعنی‌از جزئيات كار اصلا اطلاع نداريد

چهار قانون طلايی مهندسان ساخت و طراحی

1- وظيفه اوليه يك مهندس طراح ساخت سيستمی است كه برای سازنده ساختن آن سخت و برای تعمير كار، تعمير آن ناممكن باشد

2- در طراحی هر سيستم لا اقل بايد يك قطعه از رده خارج، دو قطعه دست نايافتنی و سه قطعه هنوز در مرحله طراحی وجود داشته باشد

3- هيچ چيز نبايد طبق زمان بندی و بودجه كارفرما ساخته شود

4- هيچ عيبی در طراحی نبايد ديده شود مگر در بازرسی نهايی

معنی كلمات و عبارات در بيان ويژگی های دستگاه های ساخت مهندسان

Maintenance Free: چنانچه دستگاه خراب شد بايد آن را دور بياندازيد

Energy Saving: ويژگی ای كه در حالت قطع برق به آن می رسيد

Rugged or Robust: آن قدر سنگين كه نمی توان آن را بلند كرد

Light Weight: كمی سبك تر از Rugged

All New: هيچ قطعه ای را با نوع قديمی اش نمی توان عوض كرد

اين لغت نامه و قوانين حاصل سال ها تجربه مهندسان اين رشته می باشد كه در مجله انجمن مهندسان مكانيك ايران سال 13 شماره 36 شهريور 1383 به چاپ رسيده است

انرژی هسته ای

اورانيوم چيست؟

اورانيوم سنگين ترين فلز در طبيعت است در مركز اين عنصر 92 پروتون با بار مثبت و 143 نوترون وجود دارد يكی از مهمترين خواص اورانيوم آن است كه به سرعت تجزيه و تيديل به عناصر ديگر می‌شود اما اگر عناصر تجزيه شده را وزن كنيم می بينيم كه وزن مجموع آن ها از وزن اوليه كمتر است اين تفاوت وزن ناشی از توليد جرمی است كه بر اساس فرمول انيشتين انرژی عظيمی توليد می كند كه انرژی هسته ای است

اورانيوم چگونه غنی می شود؟

برای استفاده از اجرام انرژی زا بايد اورانيو تجزيه شود اورانيومی كه به خوبی تجزيه می‌شود اورانيوم 235 است اما از هر هزار واحد اورانيوم موجود در طبيعت تنها هفت واحد اورانيوم 235 است به اسن دليل است كه ما بايد بتوانيم اورانيوم را غنی كنيم يعنی در صد خلوص آن را بوسيله دستگاه های غنی سازی افزايش دهيم يكی از روش های متداول برای غنی سازی استفاده از سانترفيوژها است

سانترفيوژ چيست و چگونه عمل می كند؟

سانترفيوز دستگاه استوانه ای شكلی است كه درست مثل توربين هواپيما پره هايی در وسط آن وجود دارد اين پره ها در هر دقيقه بيش از يك صد هزار گردش دارند در نتيجه اين چرخش اورانيوم سنگين روی ديواره آخری سانترفيوژ قرار می گيرد و اورانيوم 235 در كنار آن می نشيند بايد هزاران سانترفيوژ در كنار هم قرار بگيرند تا ما بتوانيم اورانيوم را غنی كنيم يعنی با يك يا چند سانترفيوژ نمی توان اورانيوم را غنی كرد

تفاوت راكتور های آب سنگين و سبك چيست؟

راكتورهای آب سبك با آب معمولی كار می كنند هيدورژن آب معمولی از ي; پروتون تشكيل شده است اما در هيدروژن آب سنگين يك پروتون و يك نوترون وجود دارد برای راكتور های آب سبك

به اورانيوم غنی‌شده نياز داريم اما در راكتور آب سنگين از اورانيوم معمولی می‌شود استفاده كرد به اين ترتيب در عمل استفاده از راكتور آب سنگين نتيجه ای شبيه به غنی‌سازی اورانيوم خواهد داشت

به اميد ايرانی آزاد و پيشرفته با دستيابی به تكنولوژی های برتر در همه زمينه ها