ساختار هواپیما شامل مجموعه‌ای پیچیده از اجزا و سیستم‌هایی است که برای پرواز ایمن و عملکرد صحیح هواپیما ضروری است. ساختار هواپیما عبارت از بدنه هواپیما، بال‌ها، دم، موتور، سیستم‌های هیدرولیکی و الکتریکی و سایر اجزای تشکیل دهنده آن است که در کنار هم به پروازی موفق کمک می‌کنند. هر یک از اجزا در ساختار هواپیما دارای عملکردی خاص بوده و برای کارکرد صحیح هواپیما حائز اهمیت می‌باشد. در ساخت قطعات و اجزای ساختار هواپیما معمولا از آلیاژهای سبک و مقاوم مانند آلومینیوم استفاده می‌شود.
اجزای اصلی هواپیما
همانطور که میدانید هواپیما به عنوان یک وسیله حمل و نقل مهم و بسیار کاربردی از اجزای مختلفی تشکیل شده است. این اجزا ممکن است حتی به چندین میلیون قطعه نیز برسد. قطعات مختلف در قالب یک سیستم کاملاً به هم پیوسته در حال انجام وظایف محوله هستند. این اجزا می‌توانند در قبال تعاریفی که طراح قطعه و هواپیما برایشان در نظر گرفته است، کارهای محوله را به خوبی انجام دهد. در ادامه به معرفی مهم ترین قطعات تشکیل دهنده هواپیما میپردازیم با ما همراه باشید.
معرفی موتور در ساختار هواپیما
موتور وظیفه تبدیل نیروی شیمیایی سوخت به انرژی مکانیکی را دارد و نیروی جلو برنده برای حرکت هواپیما درون الیاف هوا را ایجاد می‌کند. معمولا قطعات استفاده شده در داخل موتور هواپیما از مواد آلیاژی تشکیل شده که از لحاظ استحکام و مقاومت و پایداری در شرایط مختلف سیار مهم می‌باشد.
موتورهایی که در صنعت هوانوردی امروزی بسیار استفاده می‌شود، موتورهای جت می‌باشند که از ساختار پیچیده و دقیقی برخوردارند. طبیعتاً قیمت تمام شده و قیمت استفاده از این موتورها بالا بوده و دقت و نگهداری دقیقی را برای موتورها در نظر می‌گیرند. موتورهای جت مشکل سرعت و همچنین مشکل پرواز در ارتفاعات بالا را به خوبی مرتفع کرده است.
مقایسه موتورهای پیستونی با موتور جت امروزی
اولین تلاش‌های بشر برای تولید موتور وسایل پرنده موتوهای پیستونی بودند که ساختاری مشابه موتورهای اتومبیل مورد استفاده امروزی تبیعت میکردند. معمولاً استفاده از این موتورها برای شرایط ارتفاع پایین و همچنین سرعت‌های متوسط و پایین استفاده می‌شود و کاربردهای نسبتا محدودی در مقابل موتورهای جت دارد. سوخت‌های موتورهای پیستونی معمولاً از بنزین استفاده می‌شود و تقریباً ساختار توزیع سوختی شبیه موتورهای زمینی استفاده شده می‌باشد.
مرکز تولید نیروی جلو برنده
از قطعات بسیار مهم و اساسی در خط یک هواپیما می‌باشد و به طور عمده‌ای تاثیرگذار و بسیار دقیق طراحی و ساخته شده است. این وسیله از قطعات بسیار متفاوتی تشکیل شده است که توانسته در فضاهای مختلف نیروی لازم جهت حرکت دادن هواپیما به سمت جلو را تامین کند.
ساختار بدنه هواپیما
بدنه هواپیما از قطعات مختلفی تشکیل شده و محل اتصال بال چرخ‌ها و دم می‌باشد و به همین دلیل باید از دقت در طراحی بسیار بالایی برخوردار باشد؛ ازاین رو وظیفه بدنه هواپیما نگه داشتن قطعات هواپیما، جا دادن مسافر و بار می‌باشد. طبیعتاً هر چقدر سرعت هواپیما بیشتر شود مخصوصاً در هواپیماهای جنگنده و کنکورد دقت در طراحی بدنه نیز شایان ذکر می‌شود.
از ابتدای ساخت هواپیما تاکنون، بدنه‌های مختلفی در صنعت هوانوردی استفاده شده که هرکدام از آنها تغییرات زیادی را تجربه کرده و ورود و حضور مواد مختلفی را به چشم خودش دیده است. در ابتدای کار، بدنه هواپیما طوری ساخته شده بود که فشار و لودهای وارده در پرواز بر روی پوسته بدن هواپیما یل میشد و انتقال این نیرو به قسمت‌های مختلف توسط پوسته بدنه هواپیما انجام میشد.
به مرور زمان و همچنین با افزایش نیاز انسان برای حمل بار و مسافر بیشتر، تغییرات زیادی در ساخت بدن هواپیما تعریف شد و توانست با این تغییرات قابلیت انتقال بار و مسافر بیشتری را برای هواپیماها فراهم کند. معمولاً قسمت میانی بدن هواپیما که محل اتصال بال نیز می‌باشد از استحکام خوبی برخوردار است و تقریبا جز محکم‌ترین قسمت‌های سازه هواپیما می‌باشد.
بال هواپیما
بال یکی از مهم‌ترین قطعات تشکیل دهنده هواپیماست که وظیفه تولید نیروی بالابرنده را در هواپیما دارد و در اصل بر نیروی جاذبه‌ای که بر بدن هواپیما وارد می‌شود، غلبه می‌کند. این قطعه معمولاً از قطعات کوچک‌تری تشکیل شده که با چسباندن این قطعات توسط سایلی که این ارتباط را برقرار می‌کند، توانسته به یک ساختار یکپارچه تبدیل شود. برای مشخص کردن محدوده هواپیما، بر روی بال در ساختمان هواپیما از قطعاتی مثل چراغ‌های فرود استفاده می‌شود.
معمولا مساحت خیلی زیادی از سطح ساخته شده در هواپیما مربوط به بال‌ها می‌شود و به دلیل فضای ایجاد شده در بین تیرک‌ها که به صورت افقی قرار دارند و همچنین قطعاتی که به صورت طولی در بال استفاده میشوند فضای بسیار مناسبی در بین آن قطعات وجود دارد که باعث می‌شود فکر استفاده از این فضای کافی و بزرگ جهت استفاده از مخزن سوخت کنند.
نحوه اتصال بال ها در ساختمان هواپیما
نحوه اتصال بال‌ها در هواپیما ممکن است به صورت‌های مختلف باشد؛ به این صورت که محل قرار گرفتن ممکن است بر روی بدنه باشد ممکن است در قسمت میانی بدنه اتصال صورت گرفته یا ممکن است در قسمت پایینی بدنه این اتفاق گرفته باشد. با این حال بال هواپیما معمولاً از قسمت میانی هواپیما به بدن متصل و در قسمتی که قبلاً ذکر شد که به آن قسمت مرکزی بدنه می‌گویند متصل می‌شود.
همچنین بال‌ها می‌توانند از لحاظ محل قرار گرفتن موتورها گزینه بسیار خوبی باشند. در این شرایط موتور توسط قطعه‌ای به نام پایلون به بال هواپیما متصل میشوند و با ایجاد فاصله مناسب از بال می‌توانند تضمین جریان عبوری آیرودینامیکی را داشته باشند .
زاویه نصب بال‌های هواپیما ممکن است متفاوت باشد اگر از یک شیب مثبت استفاده شود و از قسمت روت یا پایه به سمت نوک بال بال هواپیما به سمت بالا باشد، می‌توانیم از این نوع بال جهت برقراری پایداری لازم در هواپیما استفاده کنیم.
همچنین ممکن است بار هواپیما در هنگام نصب از یک زاویه منفی نسبت به افق برخوردار باشد و معمولاً این نوع بال‌ها در بین هواپیماهایی استفاده می‌شود که بال به قسمت بالای بدنه متصل شده است.
دم
دم هواپیما از قطعات بسیار مهم و اساسی هواپیماست که وظیفه برقرار کردن پایداری در طول پرواز را دارد. هواپیماها به علت پرواز در محیط‌های سیالاتی باید بتوانند توازن و تعادل حرکت در این فضا را برقرار کنند. این قابلیت در هواپیماها توسط دم هواپیما ایجاد می‌شود که شامل دو قطعه افقی و قطعه عمودی می‌باشد که به بدنه هواپیما در قسمت انتها متصل شده است. بروز مشکل در قسمت دم هواپیما تعادل مورد نیاز برای پرواز در فضای سیال را به هم زده و تاثیرات زیادی بر حرکت هواپیما در طول زمان خواهد داشت.
این قطعات معمولاً به صورت کنترل شده با خلبان خودکار هواپیما در ارتباط هستند و می‌توانند حرکت در جهت عمودی و همچنین در جهت افقی به صورت لازم را برای خلبان فراهم آورد.
به علت بالا بردن رنج پروازی هواپیماها در بعضی از مدل‌های هواپیما زن سوخت جداگانه‌ای در قسمت دم برای هواپیما در نظر گرفتند که از این مخزن به دو منظور استفاده می‌شود بحث تنظیم نقطه ثقل هواپیما می‌باشد که در محیط‌های مختلف پروازی به علت مصرف سوخت ممکن است دچار تغییر شود و همچنین ممکن است در داخل کابین هواپیما مسافرها با جابجایی خودشان بتوانند تاثیرات کوچکی در نقطه ثقل هواپیما داشته باشد. و دومین دلیلی که سوخت را در انتها قرار می‌دهند بحث افزایش د پروازی به علت حمل مقدار اضافه سوخت می‌باشد که در نظر گرفته می‌شود.
ارابه فرود
ارابه فرود وظیفه نگه داشتن هواپیما و تحمل وزن آن در روی زمین را برعهده دارد. ارابه فرود به علت حساسیت زیاد از طراحی بسیار دقیقی برخوردار است؛ چرا که همزمان با داشتن استحکام کافی برای تحمل وزن هواپیما، باید دارای حداقل وزن باشد چرا که ارابه فرود یک قطعه رده به حساب می‌آید. ازاین رو تنها چند شرکت بزرگ در زمینه تولید ارابه فرود در دنیا فعالیت دارند.
سیر تکامل ارابه فرود هواپیما
ارابه فرود نیز، مانند سایر تجهیزات در ساختار هواپیما،در طی دوران تکامل خود تغییرات زیادی را به خود دیده است. ابتدا در ارابه فرود از چرخ‌های دوچرخه استفاده میکردند که طبیعتاً با توجه به پیشرفت صنعت هوانوردی به سراغ چرخ‌های توپر رفتند و از آنها استفاده شد. بعدها با توجه به پیشرفت در صنعت هوانوردی از ارابه‌های فرود ثابت با چرخ‌های توخالی استفاده کردند که منحر به پیشرفت و بهتر شدن مانور هواپیماها در روی زمین شد.
پس از این دوران با توجه به بالا رفتن وزن هواپیماها تکامل عظیمی در ارابه‌های فرود اتفاق افتاد و ما در حال حاضر در بعضی از هواپیماهای مسافربری ارابه‌های فرودی تا وزن ۲.۵ تن نیز داریم. با پیشرفت صنعت مواد طراحی‌های بهتر که با استفاده از کامپیوتر انجام میشد، ارابه‌های فرود باکیفیت‌تری را به صنعت هوانوردی وارد کرد.
نتیجه‌گیری
هواپیما به علت ماهیت خاص خود از طراحی منحصر به فردی برخوردار است و در تمام مراحل ساخت و طراحی به دقت و توجه نیاز دارد. همه این دقت‌ها و حساسیت‌هایی که در ساخت و طراحی هواپیما وجود دارد، به علت بالا بردن سطح ایمنی و احتمال خرابی کمتر این قطعات در نظر گرفته شده و در طول عمر کاری هواپیما بالاتر رفته و طبیعتاً باید پرفورمنس بالایی را از خود نشان بدهد.
آیا قطعات هواپیما را همه کشورها می‌سازند؟
طبیعتاً نه همه قطعات هواپیما باید مورد تایید کارخانه سازنده باشد به همین خاطر کارخانه سازنده مراکز مشخص و مختلفی را در نظر می‌گیرد و طبق درخواست و مجوزی که به آن کارخانه می‌دهد اجازه ساخت را برای اون قطعات دارد و نظارت کافی و دقیق و مستمر را بر روی روال ساخت قطعات دارد.
آیا ایران می‌تواند این قطعات را تولید کند؟
در بعضی موارد ایران مجوز ورود به ساخت بعضی از قطعات مثل لاستیک‌های هواپیما را پیدا کرده است اما در حالت کلی به علت نبودن زیرساخت‌های کافی در این زمینه ایران هنوز موفق به طراحی و قرار گرفتن در تامین کنندگان قطعات هواپیما قرار نگرفته است.
آیا قطعات هواپیما بعد از خرابی تعویض میشوند؟
در گذشته زمانهای مشخصی را برای عمر هواپیما در نظر گرفته میشد بدین صورت که وقتی زمان کافی از مدت ساخت این مدل قطعه و زمان به خدمت گرفتن این قطعه میگذشت قطعه را تعویض میکردند اما در دنیای امروز اجازه فعالیت بیشتر به قطعه داده شده و تا زمانی که علائم تعویض قطعه از قطعه مورد نظر دیده نشود قطعه مورد نظر تعویض نمیگردد.
