هوانوردی علم یا هنر است که با مطالعه، طراحی و ساخت ماشین‌های دارای قابلیت پرواز هوایی و تکنیک‌های به کار انداختن هواپیماها و موشک‌ها در جو انجام می‌شود . در حالی که این اصطلاح در ابتدا صرفاً به کار با هواپیما اشاره داشت، از آن زمان به بعد گسترش یافته و شامل فناوری، تجارت و سایر جنبه های مرتبط با هواپیما می شود. [1] اصطلاح " هوایی " گاهی اوقات به جای هوانوردی استفاده می شود، اگرچه "هواپیمایی" شامل کشتی های سبک تر از هوا مانند کشتی های هوایی می شود و شامل وسایل نقلیه بالستیک می شود در حالی که "هواپیمایی" از نظر فنی چنین نیست. [1]
بخش قابل توجهی از علم هوانوردی شاخه ای از دینامیک به نام آیرودینامیک است که به حرکت هوا و نحوه تعامل آن با اجسام در حال حرکت مانند هواپیما می پردازد.
تلاش برای پرواز بدون درک واقعی هوانوردی از زمان های قدیم، معمولاً با ساختن بال ها و پریدن از یک برج با نتایج فلج کننده یا کشنده انجام شده است. [2]
محققان خردمندتر به دنبال این بودند که از طریق مطالعه پرواز پرندگان به درک عقلانی دست یابند. دانشمندان عصر طلایی اسلامی قرون وسطی مانند عباس بن فرناس نیز چنین مطالعاتی انجام دادند. [3] [4] [5] [6] بنیانگذاران هوانوردی مدرن، لئوناردو داوینچی در رنسانس و کیلی در سال 1799، هر دو تحقیقات خود را با مطالعات پرواز پرندگان آغاز کردند.
اعتقاد بر این است که بادبادک های حمل انسان در چین باستان به طور گسترده مورد استفاده قرار می گرفته است. در سال 1282، مارکوپولو، کاشف ایتالیایی، تکنیک‌های فعلی چینی را توصیف کرد. [7] چینی‌ها همچنین بالون‌های کوچک هوای گرم یا فانوس‌ها و اسباب‌بازی‌های بال چرخشی می‌ساختند.
راجر بیکن یکی از اروپایی‌های اولیه که هرگونه بحث علمی در مورد پرواز ارائه می‌کرد ، اصول عملکرد بالون سبکتر از هوا و پرنده بال بال‌دار را توصیف کرد که پیش‌بینی می‌کرد در آینده ساخته شود. وسیله بالابر برای بالون او یک "اتر" خواهد بود که ترکیب آن را نمی دانست. [8]
در اواخر قرن پانزدهم، لئوناردو داوینچی مطالعات خود را در مورد پرندگان با طرح‌هایی برای برخی از اولین ماشین‌های پرنده، از جمله پرنده بال‌پرنده و هلیکوپتر با بال چرخان ، دنبال کرد . اگرچه طرح های او منطقی بودند، اما بر اساس علم به خصوص خوب نبودند. [9] بسیاری از طراحی های او، مانند هلیکوپتر پیچی چهار نفره، دارای نقص های شدید است. او حداقل می‌دانست که «یک جسم به اندازه‌ای که هوا در برابر جسم مقاومت می‌کند، در برابر هوا مقاومت می‌کند». [10] ( نیوتن قانون سوم حرکت را تا سال 1687 منتشر نکرد .) تجزیه و تحلیل او منجر به این شد که نیروی انسانی به تنهایی برای پرواز پایدار کافی نیست و طرح های بعدی او شامل یک منبع نیروی مکانیکی مانند فنر بود. آثار داوینچی پس از مرگ وی از بین رفت و تا زمانی که آثار جورج کیلی بر آن ها غلبه کرد، دوباره ظاهر نشد .
دوران مدرن پرواز سبک تر از هوا در اوایل قرن هفدهم با آزمایش های گالیله شروع شد که در آن او نشان داد که هوا وزن دارد. در حدود سال 1650 سیرانو دو برژراک چند رمان فانتزی نوشت که در آنها اصل صعود را با استفاده از ماده ای (شبنم) که تصور می کرد سبکتر از هوا بود و با آزاد کردن مقدار کنترل شده ای از ماده فرود آمد، توصیف کرد. [11] فرانچسکو لانا دترزی فشار هوا را در سطح دریا اندازه‌گیری کرد و در سال 1670 اولین وسیله بالابر علمی معتبر را به شکل کره‌های فلزی توخالی پیشنهاد کرد که تمام هوا از آن خارج شده بود. اینها از هوای جابجا شده سبکتر خواهند بود و می توانند کشتی هوایی را بلند کنند . روش‌های پیشنهادی او برای کنترل قد هنوز در حال استفاده است. با حمل بالاست که ممکن است برای به دست آوردن ارتفاع به سطح دریا رها شود و با تخلیه ظروف بالابر برای از دست دادن ارتفاع. [12] در عمل، کره‌های دوترزی تحت فشار هوا فرو می‌ریختند، و پیشرفت‌های بیشتر باید منتظر گازهای بالابر عملی‌تر بود.
از اواسط قرن هجدهم، برادران مونتگولفیر در فرانسه شروع به آزمایش بالن کردند. بادکنک‌های آنها از کاغذ ساخته شده بود و آزمایش‌های اولیه با استفاده از بخار به عنوان گاز بالابر به دلیل تأثیر آن بر روی کاغذ در حین متراکم شدن، عمر کوتاهی داشت. آنها با اشتباه گرفتن دود با نوعی بخار، شروع به پر کردن بادکنک‌های خود با هوای داغ دودی کردند که آن را «دود الکتریکی» می‌نامیدند و علیرغم اینکه اصول کار را کاملاً درک نکردند، پرتاب‌های موفقیت‌آمیزی انجام دادند و در سال 1783 از آنها دعوت شد تا تظاهرات کنند آکادمی علوم فرانسه
در همین حال، کشف هیدروژن باعث شد جوزف بلک در ق. در سال 1780 استفاده از آن را به عنوان یک گاز بالابر پیشنهاد کرد، اگرچه نمایش عملی در انتظار یک ماده بالون ضد گاز بود. با شنیدن دعوت برادران مونتگولفیر، ژاک شارل، عضو آکادمی فرانسه ، نمایش مشابهی از یک بالون هیدروژنی ارائه کرد. چارلز و دو صنعتگر، برادران رابرت، یک ماده ضد گاز از ابریشم لاستیکی برای پاکت ابداع کردند. گاز هیدروژن قرار بود با واکنش شیمیایی در طی فرآیند پر کردن تولید شود.
طرح‌های مونتگولفیر دارای کاستی‌های متعددی بود، از جمله نیاز به هوای خشک و تمایل به جرقه‌های ناشی از آتش برای روشن کردن بالون کاغذی. طرح سرنشین دار به جای سبد آویزان اولین طرح بدون سرنشین، یک گالری در اطراف پایه بالون داشت که کاغذ را به آتش نزدیک می کرد. در پرواز آزاد خود، دروزیه و d'Arlandes سطل های آب و اسفنج برداشتند تا این آتش را خاموش کنند. از سوی دیگر، طراحی سرنشین دار چارلز اساساً مدرن بود. [13] در نتیجه این بهره برداری ها، بالون هوای گرم به عنوان نوع Montgolfière و بالون گازی به نام Charlière شناخته شد .
بالون بعدی چارلز و برادران رابرت، لا کارولین ، شارلیر بود که از پیشنهادات ژان باپتیست میوسنیه برای یک بالون دراز قابل هدایت پیروی کرد و به دلیل داشتن یک پاکت بیرونی با گاز موجود در بالن دوم داخلی، قابل توجه بود. در 19 سپتامبر 1784، علیرغم بی فایده بودن وسایل نیروی محرکه انسان، اولین پرواز بیش از 100 کیلومتری بین پاریس و بووری را به پایان رساند.
در تلاشی در سال بعد برای ایجاد استقامت و کنترل پذیری، دو روزیه بالونی را ساخت که دارای کیسه های هوای گرم و گاز هیدروژن بود، طرحی که به زودی به نام او به نام Rozière نامگذاری شد. اصل این بود که از بخش هیدروژن برای بالا بردن ثابت استفاده شود و با گرم کردن و اجازه دادن به خنک کردن بخش هوای گرم به صورت عمودی حرکت کند تا در هر ارتفاعی که می وزد، مطلوب ترین باد را بگیرد. پاکت بادکنک از پوست طلاکوب ساخته شده بود . اولین پرواز با فاجعه پایان یافت و از آن زمان به ندرت از این مسیر استفاده شده است. [14]
سر جورج کیلی (1773-1857) به طور گسترده ای به عنوان بنیانگذار هوانوردی مدرن شناخته می شود. او را برای اولین بار در سال 1846 «پدر هواپیما» نامیدند [15] و هنسون او را «پدر ناوبری هوایی» نامید. [2] او اولین محقق واقعی هوایی بود که کار خود را منتشر کرد که برای اولین بار شامل اصول و نیروهای اساسی پرواز بود. [16]
در سال 1809 او شروع به انتشار یک رساله برجسته سه قسمتی با عنوان "درباره ناوبری هوایی" (1809-1810) کرد. [17] او در آن اولین بیانیه علمی این مسئله را نوشت: «کل مشکل در این حدود محدود می‌شود، یعنی ایجاد سطحی که وزن معینی را با اعمال قدرت در برابر مقاومت هوا تحمل می‌کند». او چهار نیروی بردار مؤثر بر هواپیما را شناسایی کرد: رانش ، بلند کردن ، کشش و وزن و ثبات و کنترل متمایز در طراحی های خود.
او شکل مرسوم مدرن هواپیمای بال ثابت را توسعه داد که دارای یک دم تثبیت کننده با سطوح افقی و عمودی بود، گلایدرهای پرنده بدون سرنشین و سرنشین.
او استفاده از دکل تست بازوی چرخشی را برای بررسی آیرودینامیک پرواز معرفی کرد و از آن برای کشف مزایای ایروفویل خمیده یا خمیده بر روی بال تختی که برای اولین گلایدر خود استفاده کرده بود استفاده کرد. او همچنین اهمیت مهاربندهای دو وجهی ، مورب و کاهش درگ را شناسایی و تشریح کرد و به درک و طراحی پرنده‌ها و چتر نجات کمک کرد . [2]
یکی دیگر از اختراعات مهم چرخ پر کششی بود که او برای ایجاد یک چرخ سبک و قوی برای زیر هواپیما ابداع کرد.
در طول قرن نوزدهم، ایده‌های کیلی اصلاح، اثبات و گسترش یافت و در آثار اتو لیلینتال به اوج خود رسید .
لیلینتال یک مهندس و تاجر آلمانی بود که به "مرد پرنده" معروف شد. [18] او اولین کسی بود که پروازهای مستند، مکرر و موفقی را با گلایدر انجام داد ، [19] بنابراین ایده " سنگین تر از هوا " را به واقعیت تبدیل کرد. روزنامه ها و مجلات عکس هایی از پرواز لیلینتال منتشر کردند که به طور مطلوب بر افکار عمومی و علمی در مورد امکان عملی شدن ماشین های پرنده تأثیر گذاشت.
کار او منجر به توسعه مفهوم جناح مدرن شد. [20] [21] تلاش های پروازی او در برلین در سال 1891 به عنوان آغاز پرواز انسان تلقی می شود [22] و " Lilienthal Normalsegelapparat " به عنوان اولین هواپیمای هوایی در تولید سری در نظر گرفته می شود که Maschinenfabrik Otto Lilienthal را در برلین اولین شرکت تولید هواپیما در جهان [23]
از اتو لیلینتال اغلب به عنوان "پدر هوانوردی" [24] [25] [26] یا "پدر پرواز" یاد می شود. [27]
سایر محققین مهم شامل هوراتیو فیلیپس بودند .
هوانوردی را می توان به سه شاخه اصلی، هوانوردی ، علوم هوانوردی و مهندسی هوانوردی تقسیم کرد .
هوانوردی هنر یا تمرین هوانوردی است. هوانوردی از نظر تاریخی فقط به معنای پرواز سنگین‌تر از هوا بود، اما امروزه شامل پرواز با بالن و کشتی‌های هوایی نیز می‌شود.
مهندسی هوانوردی طراحی و ساخت هواپیماها، از جمله نحوه نیرودهی، نحوه استفاده و کنترل آنها برای عملیات ایمن را پوشش می دهد. [28]
بخش عمده ای از مهندسی هوانوردی آیرودینامیک است ، علم عبور از هوا.
با افزایش فعالیت در پروازهای فضایی، امروزه هوانوردی و فضانوردی اغلب به عنوان مهندسی هوافضا ترکیب می شوند .
علم آیرودینامیک به حرکت هوا و نحوه تعامل آن با اجسام در حال حرکت، مانند هواپیما می پردازد.
مطالعه آیرودینامیک به طور کلی به سه حوزه تقسیم می شود:
جریان تراکم ناپذیر در جایی اتفاق می افتد که هوا به سادگی برای اجتناب از اشیا حرکت می کند، معمولاً با سرعت های مادون صوت کمتر از سرعت صوت (1 ماخ).
جریان تراکم پذیر زمانی اتفاق می افتد که امواج ضربه ای در نقاطی که هوا فشرده می شود، معمولاً در سرعت های بالاتر از 1 ماخ ظاهر می شود.
جریان فراصوت در محدوده سرعت متوسط در حدود 1 ماخ اتفاق می افتد، جایی که جریان هوا بر روی یک جسم ممکن است در یک نقطه مافوق صوت موضعی و در نقطه دیگر مافوق صوت باشد.
موشک یا وسیله نقلیه موشکی موشک ، فضاپیما، هواپیما یا وسیله نقلیه دیگری است که نیروی رانش را از موتور موشک به دست می آورد . در همه موشک ها، اگزوز به طور کامل از پیشرانه های حمل شده در داخل موشک قبل از استفاده تشکیل می شود. [29] موتورهای موشک با عمل و واکنش کار می کنند . موتورهای موشک با پرتاب کردن بسیار سریع اگزوز به عقب، موشک ها را به جلو می راند.
قدمت موشک‌های نظامی و تفریحی حداقل به قرن سیزدهم چین بازمی‌گردد . [30] استفاده علمی، بین سیاره ای و صنعتی قابل توجهی تا قرن بیستم اتفاق نیفتاد، زمانی که موشک فناوری توانمند عصر فضا بود ، از جمله قدم گذاشتن روی ماه .
راکت ها برای آتش بازی ، تسلیحات، صندلی های پرتاب کننده ، وسایل پرتاب ماهواره های مصنوعی ، پروازهای فضایی انسان و اکتشاف سیارات دیگر استفاده می شوند. در حالی که برای استفاده در سرعت پایین نسبتاً ناکارآمد هستند، بسیار سبک و قدرتمند هستند و قادر به ایجاد شتاب های زیاد و دستیابی به سرعت های بسیار بالا با کارایی معقول هستند.
راکت های شیمیایی رایج ترین نوع موشک هستند و معمولاً اگزوز خود را با احتراق پیشران موشک ایجاد می کنند . موشک های شیمیایی مقدار زیادی انرژی را به شکلی که به راحتی آزاد می شود ذخیره می کنند و می توانند بسیار خطرناک باشند. با این حال، طراحی، آزمایش، ساخت و استفاده دقیق، خطرات را به حداقل می رساند.
سر جورج کیلی یکی از مهم ترین افراد تاریخ هوانوردی است. بسیاری او را اولین محقق واقعی علمی هوایی و اولین فردی می دانند که اصول اساسی و نیروهای پرواز را درک می کند.
رسانه‌های مرتبط با هوانوردی در ویکی‌انبار
همراه نمایشگاه فیزیکی
طبقه بندی سلسله مراتبی