چرا جت‌های سریع به بال‌های زاویه‌دار نیاز دارند؟

در نگاه اول، طراحی بال‌های جت‌های جنگنده که به‌سمت عقب زاویه دارند، ممکن است صرفا یک انتخاب زیبایی‌شناسانه به‌نظر برسد. اما واقعیت این است که این زاویه خاص، موسوم به «بال کج» یا swept wing، یک راهکار مهندسی دقیق برای مقابله با چالش‌های پرواز در سرعت‌های نزدیک به سرعت صوت و بالاتر است.

چرا بال جت‌های جنگنده کج است؟

به گزارش گجت نیوز، در سرعت‌های نزدیک به ماخ ۱، هواپیماها با شوک‌های آیرودینامیکی شدیدی در اطراف بال‌ها مواجه می‌شوند. این شوک‌ها می‌توانند باعث کاهش پایداری، ایجاد کشش ناگهانی و حتی از کار افتادن موتور شوند.

با طراحی بال به‌صورت کج، سرعت حرکت هوا روی سطح بال کاهش می‌یابد. این کاهش سرعت دو نتیجه مهم دارد: اول این‌که زمان تشکیل موج‌های شوک به تأخیر می‌افتد و دوم این‌که نیروی پسا یا درگ به‌طور محسوسی کاهش می‌یابد.

فیزیک پشت طراحی بال‌های کج

بر اساس قضیه برنولی، فشار پایین روی بال باعث ایجاد نیروی لیفت می‌شود. سطح فوقانی بال دارای انحنای بیشتری است و در نتیجه هوا سریع‌تر از روی آن عبور می‌کند. اما همین اختلاف سرعت می‌تواند در سرعت‌های بالا دردسرساز شود.

وقتی هواپیما به نزدیکی سرعت صوت می‌رسد، قسمت فوقانی بال پیش از بدنه به ماخ ۱ می‌رسد. این پدیده منجر به تشکیل موج شوک و افزایش شدید نیروی درگ می‌شود. در برخی موارد، این شوک‌ها آن‌قدر شدید هستند که می‌توانند باعث خاموشی موتور شوند.

چگونه بال‌های کج از بروز این خطرات جلوگیری می‌کنند؟

بال‌های کج جت‌های جنگنده با زاویه‌دار شدن نسبت به بدنه، مسیر جریان هوا را تغییر می‌دهند. در نتیجه، هوا زمان بیشتری برای رسیدن به سرعت بحرانی دارد و تشکیل موج شوک به تاخیر می‌افتد.

علاوه بر این، کاهش نیروی پسا به‌معنای شتاب‌گیری بهتر، کنترل آسان‌تر و مصرف سوخت کمتر است. این ویژگی‌ها برای هواپیماهای نظامی که باید در ماموریت‌های طولانی و پرتنش شرکت کنند، حیاتی هستند.

چالش‌های سرعت پایین برای بال‌های کج

اگرچه طراحی کج بال جت‌های جنگنده در سرعت‌های بالا مزایای زیادی دارد، اما در سرعت‌های پایین مانند هنگام برخاست یا فرود، کنترل هواپیما دشوارتر می‌شود.

برای رفع این مشکل، جت‌های جنگنده به فلاپ‌های کنترلی مستقل مجهز می‌شوند که در زمان نیاز، نیروی لیفت بیشتری ایجاد می‌کنند و مانورپذیری را افزایش می‌دهند.