ایرفویل چیست

به مقطع خاصی که با عبور هوا از اطراف آن ایجاد اختلاف فشار در بالا و پایین مقطع مینماید، ایرفویل گفته میشود و نیروی ایجاد شده نیروی آیرودینامیکی خوانده میشود. این شکل یک شکل کشیده ی دراز و باریک به شکل ماهی یا دوک است که جلوی آن گرد و عقب آن با زاویه کمی شکل مخروط می یابد. ایرفویل با مشخصات ذکر شده در مقطع عرضی یک جسم شکل داده شده تعریف و مورد بحث قرار میگیرد. ساده ترین مثال از یک ایرفویل مقطع عرضی یک بال هواپیماست.

خصوصیات ایرفویل گذشته از بال هواپیماها، اهمیت به سزایی در کاربردهای مهندسی و علمی در هواپیماها و کشتی ها، بالگردها، کمپرسورها، توربینها، فنها، پمپها، تونلهای باد کانالهای هیدرولیکی و آسیابها و خیلی کارها و صنایع و وسایل دیگر دارد. بیشتر مسائلی که در مورد ایرفویل با آن برخورد کردید مربوط به بال هواپیما میشود. یک کاربرد مهم و اساسی دیگر ایرفویل درتیغه ی توربین است و مربوط است به موتورهای توربینی و جت که دارای توربین و یا فن هستند. لازم به ذکر است که محاسبات ایرفویلهای توربینها به جهت اندازه ی مورد و شکل پیچیده تر و رفتارهای بیشتر به مراتب پیچیده تر و سخت تر از بال هواپیما میباشد. پیش از ارائه ی فرمولها(در پست بعدی) برخی تعاریف لازمند. 
قسمت جلویی ایرفویل که لبه ی حمله (Leading Edge)نامیده میشود و اولین محل تماس با هوا میباشد و از نظر طراحی ظرافت و حساسیت بالایی دارد. قسمت انتهایی که لبه ی فرار (Trailing Edge)نامیده میشود و مانند یک لبه ی تیز است و در انتهای این محل هوای قسمت بالایی و قسمت پایینی به یکدیگر میرسند. روی آن که "سطح زبرین" یا "انحنایی رویی" (Upper Camber)نامیده میشود و زیر آن که "سطح زیرین" یا "انحنای زیرین" (Lower Camber)نامیده میشود. این مقطع، نسبت به یک خط مبنا که "خط وتر" نامیده میشود و لبه ی حمله را به لبه ی فرار متصل میکند تعریف میگردد. 



Chord Line : 

خط مستقیمی که لبه ی حمله را به لبه ی فرار وصل میکند خط وتر نامیده میشود. تعاریف متعددی برای مکان این خط وجود دارد. در ایرفویل های خمیده (قوس دار) که سطح زیرین مقعری دارند، خط مناسب خطی است که بطور مماسی در زیر انحنای زیرین قرار گیرد و در قسمت زیرین لبه ی حمله و لبه ی فرار با آن سطح تماس داشته باشد. تصویر مقطع ایرفویل بر روی این خط، وتر نامیده میشود و طول وتر را با حرف c نشان میدهند. ایرفویل هایی که بیشتر در ملخ ها و فن ها مورد استفاده قرار میگیرند، غالبا از سطح زیرین صاف و تختی برخوردارند و نظر به اینکه قسمت اعظم خط وتر با انحنای زیرین تماس دارد، لبه ی حمله (مدور) تنها قسمتی است که از این خط جداست. در صورتی که مقاطع (ایرفویل) مورد استفاده از نوع متقارن یا کم انحنا باشند خط وتر بصورت خطی تعریف میگردد که مرکز انحنای لبه ی حمله را به مرکز انحنای لبه ی فرار متصل میکند. به محض آنکه خط وتر طرح شود، انحنای فوقانی یا رویی بوسیله ی مختصات انحنایی که در درصد های مختلف ترسیم شده اند، مشخص میشود و انحنای زیرین را ترسیم مختصات زیرین در همان جایگاه مشخص میکند. 

Mean Camber : 

خطی است که هر نقطه آن به یک اندازه از مرزهای سطوح زیرین و رویی فاصله دارد و این فاصله ها عمود بر خط مرکزی اندازه گیری میشود. به بیان ساده تر خط میانی خطی است که شکل ایر فویل را به دو قسمت مساوی در جهت طول ایرفویل تقسیم میکند. در اکثر کاربردهای ایرفویل این خط با فاصله ی کمی بر بالای خط وتر انحنا میابد و در تیغه های توربین نیز به میزان بیشتر انحنا میابد. 


نسبت وتر/ضخامت : 

حداکثر ضخامت کل بنام t خوانده میشود و نسبت t بر وتر(c) به عنوان نسبت ضخامت بر وتر نامیده میشود و به عنوان درصد % t/c بیان میشود. موقعیت حداکثر ضخامت بسیار مهم است . در جنگنده های سریع امروزی از بال بسیار نازکی همراه با t/c برابر 6% برخوردار هستند. برای وسایل نقلیه ی پرنده ی بزرگ و کم سرعت میزان 20% در این نسبت امری عادی است. برخی از ایرفویل های مکشی حتی نسبت 40% یا 50% را دارا هستند. 


انحنای خط مرکزی یا حداکثر انحناء : 

این مسئله بعنوان حداکثر ارتفاع خط مرکزی بر بالای خط وتر تعریف میگردد که طول وتر آنرا تقسیم میکند. ایرفویل های عادی هواپیما از منحنی های 2% یا 4% برخوردار هستند که عدد نخست اشاره به مقاطع ایرفویل متقارن دارد که در دم ها مورد استفاده قرار میگیرند.بطور کلی هر چه میزان انحناء بیشتر باشد مقدار بیشتری از ایرفویل در بالای خط وتر قرار میگیرد و نیروی برآ ی بیشتری تولید میشود، اما در همین زمان نیروی پسا نیز به تندی بر روی مقطع ایرفویل افزایش میابد. 

زاویه ی حمله : 

زاویه ای است بین خط وتر و باد یا جریانی که به ایرفویل برخورد میکند و آنرا با علامت بر حسب درجه یا رادیان مورد استفاده قرار میدهند. توجه کنید که نباید این زاویه را با زاویه ی قرار گرفتن تیغه روی دیسک توربین اشتباه بگیرید. چون زاویه نصب زاویه ای است بین خط طولی موتور و خط وتر ایرفویل. 

منبع :کتاب اصول پرواز وhttp://www.laminar.blogfa.com/