انواع بال هواپیمای مدل

با توجه به ماموریت پروازی و کاربرد هر هواپیما طراح از یک نوع بال خاص برای طراحی هواپیما استفاده می نماید. انواع و اقسام بال برای هواپیما وجود دارد که هر کدام دارای مزایا و معایب مربوط به خود می باشند.در شکل زیر به صورت شماتیک انواع بال های هواپیما نشان داده شده است. انواع بال هواپیما به صورت بال مستطیلی (Rectangular wing) بال مثلثی یا دلتا (Delta wing) بال ذوزنقه ای (Tapered wing) بال پیکانی (Swept back wing) بال بیضوی (Elliptical wing) بال جلو گرد (Swept forward wing) و بال عقب گرد می باشد. معمولا در طراحی هواپیما بیشتر از نوع دلتا، مستطیلی و بیضوی استفاده می گردد. هر یک از انواع این بال ها ویژگی خاصی به پرنده می دهد که با توجه به نیازمان از هر یک از انواع این بال ها استفاده خواهیم کرد.

بال مستطیلی (Rectangular wing)

نام دیگر این بال “بال مستقیم” یا Straight wing می باشد. طرح های اولین هواپیماها به این صورت بوده و هنوز هم از بال مستطیلی استفاده می شود. در تعریف بال مستطیلی اینگونه بیان می شود که بالی است که طول وتر و نوک آن با طول وتر ریشه بال هم اندازه باشد و دارای زاویه رو به جلو یا رو به عقب نباشد. در این نوع بال جریان هوا به صورت همزمان به لبه حمله بال برخورد می نماید. از بال مستطیلی معمولا جهت ساخت هواپیماهای کم سرعت استفاده می شود.

مزایای بال مستطیلی

از مزایای بال مستطیلی سهولت ساخت آن می باشد. یکی به این دلیل که تمامی ایرفویل های بکار رفته در آن به یک اندازه بوده و اسپار در بال این هواپیماها در سرتاسر بال به یک اندازه باشد. از معایب این نوع بال ها اینست که با توجه به مساحت بال وزن بیشتری نسبت به سایر انواع بال ها دارد. در این نوع بال توزیع نیروی لیفت به صورت بیضی شکل بوده و به صورت یکنواخت به بال اعمال می شود. جریان گردابی ایجاد شده در نوک این نوع بال ها بسیار بیشتر از سایر انواع بال می باشد.

بال مثلثی یا دلتا (Delta wing)

بال مثلثی یا دلتا بالی است که طول وتر در نوک بال صفر و در ریشه بال ماکزیمم است. در این نوع بال تعداد اضلاع سه تاست. در هواپیما های پر سرعت یا مافوق صوت از این نوع بال استفاده می شود. وزن این بال نسبت به سایر انواع هواپیما ها سبک تر می باشد و از آنجایی که در این هواپیماها دم افقی حذف می شود وزن کلی هواپیما نیز کمتر می باشد. ساخت و نصب این نوع بال دارای پیچیدگی های خاص خود می باشد.

در این نوع بال سطح ایجاد شده به نسبت سایر انواع بال بیشتر می باشد و امکان پرواز با سرعت مافوق صوت وجود دارد. مانور پروازی بال مثلثی بسیار زیاد است. به دلیل ساختار بال این نوع هواپیما در هر شرایطی امکان واماندگی وجود دارد و هواپیما مجبور است با سرعت بالا پرواز نماید بنابراین سرعت تیک آف و لندینگ آن زیاد است.

بال ذوزنقه ای (Tapered wing)

در این نوع بال طول وتر در ریشه بال بزرگتر از طول وتر در نوک می باشد. از این نوع بال در هواپیماهای سرعت بالا استفاده می شود. حتی در جنگ جهانی دوم از این نوع بال در هواپیماهای شکاری استفاده می شد. در بال های ذوزنقه ای وزن به شدت کاهش یافته است زیرا به دلیل کاهش طول وتر از ریشه تا نوک ارتفاع مقطع بال و فرسپ کم می شود.

از آنجایی که در این نوع بال از ریشه تا نوک پیچش آیرودینامیکی وجود دارد و همچنین اندازه ایرفویل ها یکی نیست و فرسپ درونی بال نیز کاهش می یابد فرآیند ساخت بال اندکی دشوار می گردد. در ضمن زمانی که این هواپیما به اهتزاز (Flutter) دچار شود به راحتی می شکند. جریان گردابی در نوک این بال بسیار ناچیز است و مانور پذیری این نوع بال بسیار بالاست. نیروی برا یا لیفت در بال این هواپیما تقریبا به صورت یک بیضی است.

بال عقب گرد (Swept back wing)

در اصطلاح به بالی گفته می شود که تمایل رو به عقب و قابل مشاهده ای در مقاطع مختلف بال از ریشه تا نوک وجود داشته باشد به گونه ای که لبه حمله به صورت مایل با جریان هوا مواجه گردد به طوری که اولین نقطه ای از بال که با جریان هوا مواجه می شود ریشه بال باشد. این شکل بیانگر نوع خاص و جداگانه ای از بال نیست بلکه ممکن است مثلا یک بال مستطیلی را به صورت عقب گرد بسازند. بال های ذوزنقه ای و مثلثی نمونه هایی از بالهای عقب گرد می باشند.

ساختمان بال عقب گرد

از لحاظ ساختمان مزایا و معایب این نوع بال شبیه به نوع ذوزنقه ای می باشد.حداکثر نیروی درگ در این نوع بال درنزدیکی سرعت صوت اتفاق می افتد. در واقع هواپیما می تواند با سرعت زیادی پرواز نماید. عقب رفتن بال موجب پایداری جانبی هواپیما می گردد. هواپیمای مجهز به این بال نمی تواند با سرعت پایین پرواز نماید و در نتیجه سرعت برخواستن و فرود این هواپیما زیاد بوده و به تبع آن طول باند افزایش می یابد.

بال بیضوی (Elliptical wing)

ظاهر این بال بیضی شکل می باشد. معروف ترین هواپیمایی که در جنگ جهانی دوم  از این نوع بال استفاده کرده هواپیمای سوپر مرین اسپیت فایر شکاری جنگنده می باشد. از لحاظ ساختمان این بال بیضوی بسیار شبیه نوع ذوزنقه ای بوده و مزایا و معایب این دو بال یکی است. از مهمترین مزیت های آیرودینامیکی این بال توزیع کاملا یکنواخت نیروی لیفت در آن می باشد که کاملا بیضی شکل است. هر سانتیمتر مربع از سطح بال این هواپیما فشاری یکسان را تحمل می نماید. در این نوع بال واماندگی از لبه فرار آغاز شده و در شهپر ها و سطوحی که در لبه فرار قرار دارند کارایی خود را از دست می دهند و سقوط این هواپیما به حالت مارپیچی شکل می باشد.

بال جلو گرد (Swept forward wing)

بال جلو گرد در اصطلاح به بالی گفته می شود که تمایل رو به جلو و قابل مشاهده ای در مقاطع مختلف بال از ریشه تا نوک وجود داشته باشد به گونه ای که لبه حمله به صورت مایل با جریان هوا مواجه گردد به طوری که اولین نقطه ای از بال که با جریان هوا مواجه می شود نوک بال باشد. بال جلو گرد دارای نقص هایی است که مانور هواپیما را با اندکی مشکل مواجه می کند و همین موضوع باعث شده که کمتر از این نوع بال استقبال شود. از هواپیماهایی که امروزه از این نوع بال بهره می برند می‌توان به گرومن X-29 سوییچ بلید و  Su 47 برکوت اشاره نمود.