سرعت هواپیما

هواپیماها با سرعت بالایی حرکت می کنند با استفاده از هواپیما در مدت زمانی بسیار کوتاه می توان مسافتی طولانی را طی کرد و به جای چندین ساعت سفر زمینی در مدت بسیار کوتاهی به مقصد رسید.

همه می دانیم که سرعت هواپیما بسیار زیاد است، اما چقدر زیاد؟ آیا می دانید هواپیماهای مسافربری با چه سرعتی در آسمان پرواز می کنند؟ آیا هواپیما می تواند برای جبران تاخیر با سرعت بیشتری پرواز کند؟ آیا محدودیت خاصی برای سرعت هواپیما وجود دارد و آیا هر هواپیما سرعت متفاوتی دارد؟ در این مطلب می‌خواهیم در مورد سرعت هواپیمای مسافربری صحبت کنیم و اطلاعات کاملی در این رابطه به شما ارائه کنیم.

وقتی هواپیما به ارتفاع 7000 تا 9000 متری (25000-30000فوت) می رسد سرعتشان را با عدد ماخ مقایسه می کنند و آن را به صورت درصدی از سرعت صوت بیان می کنند. عدد ماخ (Mach Number) نسبت سرعت شی در یک سیال به سرعت صوت در همان سیال گفته می شود و در آیرودینامیک برای تعیین سرعت استفاده می شود.

به طور مثال، عدد ماخ 0٫80 یعنی 80% سرعت صوت. البته این عدد ثابت نیست، چون سرعت صوت با دمای هوا تغییر می کند. سرعت صوت در سطح دریا و دمای 15 درجه سلسیوس 761 مایل در ساعت (1224٫71 کیلومتر در ساعت) است. در ارتفاع 36000 فوت (11000 متری) و دمای -57 درجه سلسیوس این سرعت به 660 مایل در ساعت (1062٫17 کیلومتر در ساعت) کاهش پیدا می کند.

وقتی هواپیما به سرعت صوت نزدیک می شود امواج صوتی به وجود می آیند که مشکلات آیرودینامیکی ایجاد می کنند بنابراین، حداکثر عدد ماخ برای هواپیماها تعیین می شود مرجع خلبان برای سرعت پرواز قرار می گیرد.

هواپیما با چه سرعتی پرواز می کند؟
هواپیماهای مسافربری معمولا با سرعتی بین 0٫8 ماخ و 0٫9 ماخ و در ارتفاع 9000 تا 12000 متری (30000 تا 40000 فوت) پرواز می کنند. هیچ هواپیماهای مسافربری به جز هواپیمای کنکورد قادر به پرواز مافوق صوت نیست.

سرعت هواپیمای مسافربری طیف محدودی دارند که به نام گوشه کافین (Coffin Corner) شهرت دارد. گوشه مافین یا سقف آیرودینامیکی، حداکثر ارتفاعی است که سرعت هواپیمای بال ثابت در نزدیکی عدد ماخ بحرانی (Critical Mach number) قرار می گیرد. پرواز با سرعتی بیشتر از این محدوده خطرناک است و باعث اختلال در کنترل هواپیما می شود. در پایین این طیف سرعت استال ( stall speed) قرار دارد و در بالای طیف نیز حداکثر سرعت ماخ (maximum Mach speed) قرار دارد.

اکثر هواپیماهای با بدنه متوسط و بزرگ معمولا با سرعت یکسان و مشابه حرکت می کنند. این امر به این دلیل نیست که شرکت های هواپیمایی سعی در یکسان سازی سرعت داشته باشند، بلکه به این خاطر است که بوئینگ 747 و 737 عملکردهای مشابه ای در آسمان دارند. تفاوت عمده این هواپیما غالبا در ظرفیت مسافر و فضای داخل کابین است.

انواع سرعت
وقتی در مورد هواپیما و حداکثر سرعت آن صحبت می کنیم موضوع کمی پیچیده می شود. در صنعت هوانوردی چندین نوع سرعت داریم: سرعت هوا (airspeed) که خود به چند نوع مختلف دسته بندی می‌شود و سرعت زمینی (ground speed) مفهوم سرعت زمینی از اسمش مشخص است و به نسبت سرعت هواپیما به زمین گفته می شود.

وقتی هواپیما به ارتفاع معین در آسمان می رسد و در مسیر اصلی قرار می گیرد (ارتفاع کروز) سرعت زمینی بین 300 و 600 گره در ساعت خواهد بود، اما با سرعت هوایی یکسانی پرواز خواهند کرد. باد مساعد در قسمت دم هواپیما یا تایل ویند (tailwinds) هواپیما را به جلو پیش می برد، در حالی که باد در قسمت جلو یا هد ویند (headwind) سرعت هواپیما را کاهش می دهد.

سرعت زمینی و سرعت هوا
همان طور که گفتیم سرعت هوا انواع مختلفی دارد. اگر یک هواپیما روی باند فرودگاه بی حرکت باشد و هد ویندی معادل 20 مایل در ساعت داشته باشد علیرغم این که هواپیما ساکن و بی حرکت است می گوییم 20 مایل در ساعت سرعت دارد.

این امر به این دلیل است که سرعت هوا مقیاس اندازه گیری سرعت هوا روی بال هاست. سرعت جریان هوا روی بال ها مشخص می کند که بال ها تا چه میزان می توانند هواپیما را به بالا ببرند. همین نیروی بالابرنده یا لیفت (lift) است که به هواپیما اجازه می دهد در آسمان معلق بماند و پرواز کند.

خب، فرض کنیم یک هواپیما با سرعت 140 مایل در ساعت از زمین بلند می شود. اما 20 مایل در ساعت سرعت هد ویندش باشد، در این صورت تنها به 120 مایل در ساعت سرعت زمینی نیاز خواهد داشت تا بتواند تیک-آف انجام دهد. برعکس این امر نیز صادق است: اگر هواپیما سرعت تایل ویندش 20 مایل در ساعت باشد در این صورت به 160 مایل در ساعت سرعت زمینی نیاز خواهد داشت تا قادر به بلند شدن از زمین باشد.

هواپیما تاخیرش را چطور جبران می کند؟
برخلاف تصور عامه، این طور نیست که هواپیما برای جبران تاخیر با سرعت بیشتری پرواز کند. در واقع، خلبان اجازه این کار را ندارد و سرعت هر هواپیما از قبل توسط شرکت هواپیمایی معین می شود و مولفه های اقتصادی و به صرفه بودن نیز در این انتخاب لحاظ می شود. هرچه هواپیما با سرعت بیشتری حرکت کند سوخت بیشتری مصرف می کند؛ بنابراین هزینه سوخت و قیمت بلیت هواپیما در تعیین این سرعت تأثیرگذار هستند.

یکی از اولین مولفه ها در جبران تاخیر در پرواز، تایل ویند (tailwinds) یا استفاده از باد مساعد در قسمت دم هواپیماست که به هواپیما اجازه می دهد بدون تخطی از گوشه کافین با سرعت بیشتری پرواز کند.

سرعت هواپیمای مسافربری در هنگام تیک-آف و فرود چقدر است؟
سرعت هواپیما به عوامل مختلفی مثل عملکرد، شرایط محیطی و وزن بستگی دارد، اما به طور معمول یک هواپیمای بوئینگ 747 که کاملا پر از سرنشین است در پرواز طولانی مدت با سرعتی معادل 160 گره معادل 184 مایل در ساعت از زمین بلند می شود.

بوئینگ 747 در هنگام فرود وزنی معادل 25000 کیلوگرم خواهد داشت، بنابراین با سرعتی حدودا 145-150 گره (166 - 172 مایل در ساعت) به زمین می نشیند و فرود می آید.