Aircraft flight mechanics
ہوائی جہاز کے فلائٹ میکینکس فکسڈ ونگ (گلائڈرز، ہوائی جہاز) اور روٹری ونگ (ہیلی کاپٹر) طیاروں سے متعلق ہیں۔ ایک ہوائی جہاز (امریکی استعمال میں ہوائی جہاز) کی تعریف آئی سی اے او دستاویز 9110 میں اس طرح کی گئی ہے، "ہوا کے ہوائی جہاز سے بھاری طاقت سے چلنے والا، جو اپنی لفٹ کو بنیادی طور پر سطح پر ایروڈینامک رد عمل سے حاصل کرتا ہے جو پرواز کے دیئے گئے حالات میں مستحکم رہتا ہے۔" نوٹ کریں کہ اس تعریف میں ڈیرجیبلز (کیونکہ وہ سطحوں پر ہوا کے بہاؤ کے بجائے بہاؤ سے لفٹ حاصل کرتے ہیں)، اور بیلسٹک راکٹ (کیونکہ ان کی لفٹنگ فورس عام طور پر براہ راست اور مکمل طور پر قریب عمودی زور سے حاصل ہوتی ہے) دونوں کو خارج کر دیا گیا ہے۔ تکنیکی طور پر، ان دونوں کے بارے میں کہا جا سکتا ہے کہ وہ ہوا کے ذریعے حرکت کرنے والے جسم پر عمل کرنے والی جسمانی قوتوں کے زیادہ عام معنوں میں "فلائٹ میکینکس" کا تجربہ کرتے ہیں ؛ لیکن وہ بہت مختلف طریقے سے کام کرتے ہیں، اور عام طور پر اس اصطلاح کے دائرہ کار سے باہر ہوتے ہیں۔ ٹیک آف ہوا سے بھاری جہاز (ہوائی جہاز) صرف اس صورت میں اڑ سکتا ہے جب ایروڈینامک قوتوں کا ایک سلسلہ برداشت کرے۔ فکسڈ ونگ ہوائی جہاز کے حوالے سے، جہاز کا فوسیلج ٹیک آف سے پہلے پروں کو تھام لیتا ہے۔ ٹیک آف کے لمحے، الٹا ہوتا ہے اور پروں سے اڑان میں ہوائی جہاز کو سہارا ملتا ہے۔ ہوائی جہاز کی سیدھی اور سطح کی پرواز پرواز میں ایک طاقتور ہوائی جہاز کو چار قوتوں کے ذریعے کام کرنے والا سمجھا جا سکتا ہے: لفٹ، وزن، زور اور ڈریگ۔ تھرسٹ انجن کی طرف سے پیدا ہونے والی قوت ہے (چاہے وہ انجن جیٹ انجن ہو، پروپیلر ہو، یا-غیر ملکی صورتوں میں جیسے ایکس-15-راکٹ) اور ڈریگ پر قابو پانے کے مقصد سے آگے کی سمت میں کام کرتا ہے۔ لفٹ ویکٹر پر عمودی طور پر کام کرتا ہے جو ماحول کے مقابلے میں ہوائی جہاز کی رفتار کی نمائندگی کرتا ہے۔ ڈریگ ہوائی جہاز کے رفتار ویکٹر کے متوازی کام کرتا ہے، لیکن مخالف سمت میں کیونکہ ڈریگ ہوا کے ذریعے حرکت کا مقابلہ کرتا ہے۔ وزن ہوائی جہاز کے کشش ثقل کے مرکز سے گزر کر زمین کے مرکز کی طرف حرکت کرتا ہے۔ سیدھی اور سطح کی پرواز میں، لفٹ تقریبا وزن کے برابر ہوتی ہے، اور مخالف سمت میں کام کرتی ہے۔ اس کے علاوہ، اگر ہوائی جہاز تیز نہیں ہو رہا ہے، تو زور ڈریگ کے برابر اور مخالف ہے۔ سیدھی چڑھائی کی پرواز میں لفٹ وزن سے کم ہوتی ہے۔ شروع میں، یہ غلط لگتا ہے کیونکہ اگر کوئی طیارہ چڑھ رہا ہے تو ایسا لگتا ہے کہ لفٹ کا وزن زیادہ ہونا چاہیے۔ جب کوئی طیارہ مستقل رفتار سے چڑھ رہا ہوتا ہے تو یہ اس کا زور ہوتا ہے جو اسے چڑھنے اور اضافی ممکنہ توانائی حاصل کرنے کے قابل بناتا ہے۔ لفٹ ماحول کے مقابلے میں ہوائی جہاز کی رفتار کی نمائندگی کرنے والے ویکٹر پر عمودی طور پر کام کرتا ہے، اس لیے لفٹ ہوائی جہاز کی ممکنہ توانائی یا حرکی توانائی کو تبدیل کرنے سے قاصر ہے۔ یہ سیدھی عمودی پرواز میں ایک ایروبیٹک طیارے پر غور کرکے دیکھا جا سکتا ہے (جو سیدھی اوپر کی طرف چڑھ رہا ہے یا سیدھی نیچے کی طرف اتر رہا ہے)۔ عمودی پرواز کو لفٹ کی ضرورت نہیں ہے۔ سیدھے اوپر کی طرف اڑتے وقت طیارہ زمین کی طرف گرنے سے پہلے صفر ہوا کی رفتار تک پہنچ سکتا ہے ؛ پنکھ کوئی لفٹ پیدا نہیں کر رہا ہے اور اس لیے رکتا نہیں ہے۔ سیدھے، مسلسل ہوا کی رفتار سے چڑھنے والی پرواز میں، زور ڈریگ سے تجاوز کر جاتا ہے۔ سیدھی اترتی ہوئی پرواز میں لفٹ وزن سے کم ہوتی ہے۔ اس کے علاوہ، اگر ہوائی جہاز تیز نہیں ہو رہا ہے، تو زور ڈریگ سے کم ہے۔ پلٹنے والی پرواز میں، لفٹ وزن سے تجاوز کر جاتی ہے اور ایک سے زیادہ بوجھ عنصر پیدا کرتی ہے، جس کا تعین ہوائی جہاز کے کنارے کے زاویے سے ہوتا ہے۔ ہوائی جہاز کا کنٹرول اور نقل و حرکت ایک ہوائی جہاز کے لیے گزرتی ہوا کے مقابلے میں اپنی سمت بدلنے کے تین بنیادی طریقے ہیں۔ پچ (ناک کی اوپر یا نیچے کی حرکت، ٹرانسورسل محور کے گرد گردش)، رول (طول البلد محور کے گرد گردش، یعنی وہ محور جو ہوائی جہاز کی لمبائی کے ساتھ چلتا ہے) اور یا (ناک کی بائیں یا دائیں طرف حرکت، عمودی محور کے گرد گردش)۔ ہوائی جہاز کو موڑنے (سرخی کی تبدیلی) کے لیے ہوائی جہاز کو سب سے پہلے کنارے کے زاویے کو حاصل کرنے کے لیے رول کرنے کی ضرورت ہوتی ہے (تاکہ ایک مرکزی قوت پیدا ہو) ؛ جب سرخی کی مطلوبہ تبدیلی مکمل ہو چکی ہو تو ہوائی جہاز کو دوبارہ مخالف سمت میں رول کرنا ضروری ہے تاکہ کنارے کے زاویے کو صفر تک کم کیا جا سکے۔ لفٹ دباؤ کے مرکز کے ذریعے عمودی طور پر اوپر کی طرف کام کرتا ہے جو پروں کی پوزیشن پر منحصر ہوتا ہے۔ حملے کے زاویے اور ہوائی جہاز کے ونگ فلیپس کی ترتیب میں تبدیلیوں کے ساتھ دباؤ کے مرکز کی پوزیشن بدل جائے گی۔ ہوائی جہاز کے کنٹرول کی سطحیں یا ایک حرکت پذیر رڈر-فن سے متاثر ہوتی ہیں۔ رڈر کی حرکت عمودی سطح سے پیدا ہونے والی قوت کے سائز اور سمت کو تبدیل کرتی ہے۔ چونکہ قوت کشش ثقل کے مرکز کے پیچھے فاصلے پر پیدا ہوتی ہے، اس لیے یہ سائیڈ وے فورس یاونگ مومنٹ اور پھر یاونگ موشن کا سبب بنتی ہے۔ ایک بڑے ہوائی جہاز پر حفاظت اور آپس میں جڑے ہوئے یا اور رول کے عمل کو کنٹرول کرنے دونوں کے لیے ایک پنکھ پر کئی آزاد روڈر ہو سکتے ہیں۔ اکیلے یا کا استعمال کرنا ہوائی جہاز میں سطح کے موڑ کو انجام دینے کا ایک بہت موثر طریقہ نہیں ہے اور اس کے نتیجے میں کچھ سائیڈ سلپ ہوگا۔ بینک اور لفٹ کا ایک عین مطابق امتزاج پیدا کیا جانا چاہیے تاکہ سائیڈ سلپ پیدا کیے بغیر مطلوبہ سنٹریپیٹل قوتوں کا سبب بنے۔ پچ کو ٹیلپلین کے افقی اسٹیبلائزر کے پچھلے حصے سے کنٹرول کیا جاتا ہے جسے لفٹ بنانے کے لیے قبضے میں رکھا جاتا ہے۔ لفٹ کے کنٹرول کو پیچھے کی طرف منتقل کرنے سے پائلٹ لفٹ کو اوپر لے جاتا ہے (منفی کیمبر کی پوزیشن) اور افقی دم پر نیچے کی طرف قوت بڑھ جاتی ہے۔ پروں پر حملے کا زاویہ بڑھ جاتا ہے اس لیے ناک کو اوپر اٹھایا جاتا ہے اور لفٹ کو عام طور پر بڑھایا جاتا ہے۔ مائیکرو لائٹس اور ہینگ گلائڈرز میں پچ ایکشن الٹ جاتا ہے-پچ کنٹرول سسٹم بہت آسان ہوتا ہے لہذا جب پائلٹ لفٹ کنٹرول کو پیچھے کی طرف منتقل کرتا ہے تو یہ ناک سے نیچے کی پچ پیدا کرتا ہے اور ونگ پر حملے کا زاویہ کم ہوجاتا ہے۔ سب سونک طیاروں میں فکسڈ ٹیل کی سطح اور حرکت پذیر لفٹوں کا نظام معیاری ہے۔ سپرسونک پرواز کے قابل کرافٹ میں اکثر اسٹیبلٹر ہوتا ہے، جو کہ دم کی تمام حرکت پذیر سطح ہوتی ہے۔ اس صورت میں دم کی پوری افقی سطح کو حرکت دے کر پچ کو تبدیل کیا جاتا ہے۔ یہ بظاہر سادہ اختراع ان کلیدی ٹیکنالوجیز میں سے ایک تھی جس نے سپرسونک پرواز کو ممکن بنایا۔ ابتدائی کوششوں میں، جیسے ہی پائلٹوں نے اہم میک نمبر کو عبور کیا، ایک عجیب رجحان نے ان کے کنٹرول کی سطحوں کو بیکار بنا دیا، اور ان کے طیارے بے قابو ہو گئے۔ یہ طے کیا گیا کہ جیسے جیسے ہوائی جہاز آواز کی رفتار کے قریب پہنچتا ہے، ہوائی جہاز کے قریب آنے والی ہوا کو دبا دیا جاتا ہے اور لفٹ کے تمام اہم کناروں اور قبضے کی لکیروں کے ارد گرد شاک لہریں بننے لگتی ہیں۔ ان صدمے کی لہروں کی وجہ سے لفٹ کی نقل و حرکت سے لفٹ کے اوپری حصے میں اسٹیبلائزر پر دباؤ میں کوئی تبدیلی نہیں ہوئی۔ اسٹیبلائزر اور قبضے والی لفٹ کو آل موونگ اسٹیبلائزر میں تبدیل کرکے مسئلہ حل کیا گیا-دم کی پوری افقی سطح ایک ٹکڑا کنٹرول سطح بن گئی۔ نیز، سپرسونک پرواز میں کیمبر میں تبدیلی کا لفٹ پر کم اثر پڑتا ہے اور اسٹیبلٹر کم ڈریگ پیدا کرتا ہے۔ جن طیاروں کو حملے کے انتہائی زاویوں پر کنٹرول کی ضرورت ہوتی ہے ان میں بعض اوقات کینارڈ کنفیگریشن لگائی جاتی ہے، جس میں فارورڈ فورپلین (تقریبا کاک پٹ کے برابر) کا استعمال کرتے ہوئے پچنگ کی حرکت پیدا کی جاتی ہے۔ اس طرح کا نظام پچ اتھارٹی میں فوری اضافہ پیدا کرتا ہے، اور اس وجہ سے پچ کنٹرول کے لیے بہتر ردعمل پیدا کرتا ہے۔ یہ نظام ڈیلٹا ونگ طیاروں (ڈیلٹاپلین) میں عام ہے، جو اسٹیبلٹر قسم کے کینارڈ فورپلین کا استعمال کرتے ہیں۔ پچھلی دم کے مقابلے میں کینارڈ کی ترتیب کا ایک نقصان یہ ہے کہ پنکھ اسٹال کی کارکردگی کی وجہ سے سست رفتار پر ونگ لفٹ کو بڑھانے کے لیے فلیپس کی اتنی توسیع کا استعمال نہیں کر سکتا۔ ایک امتزاج سہ سطحی طیارہ دونوں ترتیبات کے فوائد حاصل کرنے کے لیے کینارڈ اور افٹ ٹیل (مرکزی ونگ کے علاوہ) دونوں کا استعمال کرتا ہے۔ ٹیلپلین کا ایک اور ڈیزائن وی-ٹیل ہے، جس کا نام اس لیے رکھا گیا ہے کہ معیاری الٹی ہوئی ٹی یا ٹی-ٹیل کے بجائے، وی میں ایک دوسرے سے دور دو پنکھ ہوتے ہیں۔ کنٹرول کی سطحیں پھر رڈرز اور لفٹ دونوں کے طور پر کام کرتی ہیں، ضرورت کے مطابق مناسب سمت میں حرکت کرتی ہیں۔ رول کو پروں کے پچھلے کنارے پر متحرک حصوں کے ذریعے کنٹرول کیا جاتا ہے جسے ایلرون کہتے ہیں۔ ایلیرون ایک دوسرے کے خلاف حرکت کرتے ہیں-ایک اوپر جاتا ہے اور دوسرا نیچے جاتا ہے۔ پنکھ کے کیمبر میں فرق لفٹ میں فرق کا سبب بنتا ہے اور اس طرح ایک رولنگ حرکت ہوتی ہے۔ ایلیرون کے ساتھ ساتھ، بعض اوقات بگاڑنے والے بھی ہوتے ہیں-پروں کی اوپری سطح پر چھوٹی جھونپڑی والی پلیٹیں، جو اصل میں ہوائی جہاز کو سست کرنے اور اترتے وقت لفٹ کو کم کرنے کے لیے ڈریگ تیار کرنے کے لیے استعمال ہوتی ہیں۔ جدید طیاروں پر، جن میں آٹومیشن کا فائدہ ہے، انہیں رول کنٹرول فراہم کرنے کے لیے ایلیرون کے ساتھ مل کر استعمال کیا جا سکتا ہے۔ رائٹ برادران کے بنائے ہوئے ابتدائی طاقتور طیاروں میں ایلیرون نہیں تھے۔ پورے پنکھ کو تاروں کا استعمال کرتے ہوئے مسخ کیا گیا تھا۔ ونگ وارپنگ موثر ہے کیونکہ ونگ جیومیٹری میں کوئی تعطل نہیں ہے، لیکن جیسے جیسے رفتار بڑھتی گئی، غیر ارادی وارپنگ ایک مسئلہ بن گئی، اور اس لیے ایلیرون تیار کیے گئے۔ ایروڈینامکس فلائٹ ڈائنامکس (فکسڈ ونگ ہوائی جہاز) مستحکم پرواز ہوائی جہاز ہوائی جہاز کی پرواز پر قابو پانے کا نظام بینکڈ ٹرن روانگی مزاحمت پرواز کی حرکیات فکسڈ ونگ ہوائی جہاز لانگٹیوڈینل جامد استحکام بڑے پیمانے پر خصوصیات سکڈ ٹو ٹرن حوالہ جات ایل جے کلینسی (1975) دیکھیں۔ ایروڈینامکس۔ باب 14 پرواز کے ابتدائی میکانکس۔ پٹ مین پبلشنگ لمیٹڈ، لندن۔ ایروڈینامکس طیاروں کی تیاری