دانلود مقاله پرواز بدون موتور

40 صفحه  word

خلاصه:

برخي از شاهين ها همانند بازها (Falco Peregrinus) در هوا و با حداكثر سرعت شيرجه به شكار خود حمله مي‏كنند. و تصور مي‏شود كه آنها سريعترين حيوانات هستند. حداكثر سرعت آنها بهنگام شيرجه در حدود 157 متر بر ثانيه اندازه گيري شده است، البته سرعت به اين بالايي به دقت اندازه گيري نشده است. در اين بخش تاثير نيروهاي آتروديناميكي و جاذبه اي (گرانشي) را برروي شاهينهاي ايده‏آل مورد بررسي قرار داده و براي محاسبه سرعت و شتاب حين شيرجه زدن از مدلهاي رياضي استفاده مي كنيم. شاهين ايده‏آل (مدل) داراي جرمي معادل 5/0 تا 2 كيلوگرم هستند از نظر خصوصيات اندام شناسي در آنروديناميكي مشابه شاهين هاي واقعي هستند.

حداكثر سرعت شيرجه زدن بستگي به وزن پرنده و زاويه و مدت شيرجه دارد. در زمان مناسب شاهينهاي ايده‏آل مي توانند در يك شيرجه قائم به حداكثر سرعتي بين 89 تا 117 متر برثانيه برسند، در صورتيكه ضريب مقاومت هوا را 18/0 فرض كنيم پرنده‏هاي سنگينتر مي توانند به سرعتهاي بالاتري نيز برسند. اين مقادير در پروازهاي با سرعت كم اندازه‏گيري شده است در پروازي با سرعت بالاتر مي توان اين مقدار را تا 07/0 كاهش داد. در اينحالت حداكثر سرعت بين 138 تا 174 متر بر ثانيه خواهد بود. در يك شاهين ايده‏آل به وزن يك كيلوگرم كه با زاويه بين 15 تا 90 درجه شيرجه مي‏زند بعد از حدود 1200 متر به 95% حداكثر سرعت خود مي‏رسد. مقدار زمان سپري شده و افت ارتفاع براي رسيدن به 95% حداكثر سرعت در رنجي بين 38…

مقدمه:

بسياري از پرندگان با بالهاي باز و در يك مسير مستقيم و با سرعت شيرجه بالا به شكار خود حمله مي‏كنند. اين رفتار عمدتاً ويژگي بازها مي‏باشد (Falco Peregrinus) شاهينها مي توانند در هوا به ساير پرندگان بچسبند، معمولاً اين عمل بعد از يك شيرجه شگفت انگيز كه صدها متر بالاتر از شكار شروع مي شود، انجام مي‏گيرد. قبل از شيرجه يك باز عموماً با بال زدن سرعت خود را افزايش مي دهد، سپس با جمع كردن بالهاي خود شروع به شيرجه زدن كرده و با تغيير مسير خود، به مسيري كه با افق زاويه‏اي 15 تا 90 درجه مي‏سازد قرار مي‏گيرد. پرنده در طي شيرجه با صرف انرژي پتانسيل به سرعت خود اضافه مي كند. و ممكن است به حداكثر سرعتي كه يك جانور مي تواند برسد، دلت پيدا كند، اين سرعت به ميزان تا 157 متر بر ثانيه برآورد شده است. حتي اگر اين برآورد صحيح هم باشد دقت آن شناخته شده نيست زيرا اندازه‏گيري سرعت شيرجه يك شاهين مشكل است. براي اين كار به وسايل اندازه‏گيري پيچيده نياز است.

زمان شيرجه كوتاه و محل و زمان شيرجه غير قابل پيش بيني بوده و در فاصله دوري از مشاهده گر قرار دارد. Alerstam (1978) براي غلبه بر اين مشكلات از رادار استفاده كرد و به اين طريق سرعت شيرجه يك باز را 39 متر بر ثانيه…

انواع بال زدن:

پرندگاني كه بال نمي زنند با توجه به سرعت خود بالهايشان را در فاصله‏اي متغيرا: بدنشان نگه مي‏دارند. در سرعتهاي كم آنها بالهايشان را كاملاً باز مي‏كنند. و بتدريج با افزايش سرعت بالهايشان را جمع‏تر مي كنند. در سرازيريها و شيرجه هاي سريع آنها ممكن است تا آنجا كه امكان دارد بالهايشان را به بدنشان نزديك كنند حتي تا نزديكي نشينگاهشان. (شكل1) در تحقيق فعلي از فاصله بالها جهت تشخيص شيرجه از دو نوع ديگر پرواز يعني اوج گرفتن و تغيير جهت استفاده شده است. اوج گرفتن اغلب به پروسه‏اي اطلاق مي‏شود كه پرنده در آن وضعيت ارتفاع خود را ثابت نگه داشته يا با پرواز در هوا و حركت در به سمت بالا يا شتاب گرفتن ارتفاع خود را افزايش مي‏دهد. در اصطلاح ارنيتولوژي (پرنده شناسي) اين واژه بيانگر حالتي است كه در آن پرنده با حداكثر فاصله بين بالها و دم كاملاً كشيده در حال پرواز است. مثلاً پرندگاني كه كمتر …

پرواز تعادلي در حداكثر كارايي

پرنده اي كه مي خواهد در حداكثر كارآيي و سرعت VE پرواز كند بايستي شكل خود را بنحوي تغيير دهد كه او فشار را تحمل كند، بالها بايستي نيروي بالابرنده‏اي معادل با Wcos0 را ايجاد كنند و بدن و بالها بايستي حداقل پسا را در سرعت VE داشته باشند. توكر (1987) پارامترهايي كه بر شكل بدن تاثير داشتند را در نيروهاي بالابرنده و پسا در سرعتتي هاي VE كمتر از 30 متر بر ثانيه مورد بررسي قرار داد. در اين مقاله اين بررسي به سرعتهاي غير تعادلي بالاتري تعميم يافته است. خلاصه زير متغيرها و روابط بين آنها را كه براي مطالعه اين مقاله لازم است را نشان مي دهد.

فشار ديناميكي (q) به كرات در معادلات مربوط به بالارفتن و فرودآمدن بكار برده ميشود:

q = 0.5 PV2(V)  كه در آن چگالي هوا P برابر با Kgm-3 23/1 است اين مقادير براي هواي استاندارد در سطح دريا و در درجه حرارت 0C 15 صادق مي باشد.عدد رينولد (Re) ضرايب پسايي را تحت تاثير قرار مي دهد. (8) Re = pdv/M كه در آن d ابعاد طولي شاهين و M ديسكوزيته هوا است. در هواي استانداردي كه براي P در بالا توضيح داده شد Kgm-1s-1 6-10 × 8/17 = M …

اثر وزن بدن:

هنگام پرواز تعادلي با VE فاصله بالها به سرعت در هر دو نوع شاهين بزرگ و كوچك كم مي شود. (شكل7) شيرجه با سرعتهاي 15 تا 20 متر بر ثانيه شروع مي شود در حالي كه فاصله بالها به كمتر از bmax7/0 مي رسد. شاهين هاي بزرگتر داراي VE بزرگتر هستند (در يك زاويه 0 معين نسبت به انواع كوچكتر).

براي هردو پرنده VE بهنگام شيرجه زدن حتي در 0 كم نيز زياد است. در 90=0 مقدار VE = Vmax است اما حتي در يك شيرجه كوتاه با 20 = 0 مقدار VE بزرگتر از Vmax 5/0 است در 45=0 مقدار VE بيشتر از Vmax 8/0 است.  مقادير Vmax در شكل 8 بسيار بالاتر از مقدار استاندارد براي جانوران زميني است. شاهين بزرگتر مي تواند به سرعتهايي بالاتر از سه برابر سرعت سريعترين حيوان درنده دست پيدا كند. وسايل داراي چرخ محدودي مي توانند به سرعتهاي 100 متر بر ثانيه برسند مثلاً ملخ هواپيماها در هنگام پرواز. مقادير VE در شكل 8 كمي محتاطانه است زيرا مبتني بر مقدار 18/0 براي CD,par است كه با Re تغيير  نمي كند. در صورتي كه CD,par به opv كاهش پيدا كند و Re افزايش يابد، همان چيزي كه براي برخي تجهيزات ساخته شده اتفاق مي‏افتد مقدار Vmax براي شاهينهاي كوچك و بزرگ به ترتيب مي تواند 138و174 متر بر ثانيه باشد. بهنگام شيرجه غير تعادلي شاهينهاي كوچك و بزرگ در…

نتيجه گيري:

مزايا و معايب سرعتهاي بالا:

تجزيه و تحليلهايي كه در بالا ارائه شد نشان مي دهد كه شاهينهاي ايده آل مي توانند به سرعتهايي معادل 100 متر بر ثانيه يا بيشتر دست پيدا كنند و تصور مي شود كه شاهينهاي واقعي در طبيعت نيز مي‏توانند به اين سرعتها دست يابند. در واقع شاهينها علاقه دارند كه با سرعت بالا به طعمه خود حمله كنند، آ‎نها سريعاً به طعمه مي رسند و شانس بهتري دارند تا آن را شكار كرده و با سرعت بيشتري به آن برخورد كنند. در مجموع سرعت بالا باعث مي شود كه از ديد شكار، شاهين نزديكتر مشاهده شود دقيقاً همانند نوك ملخهاي هواپيماهاي سبك كه هنگامي كه هواپيما در باند پرواز پارك است باعث مي شوند كه هواپيما نزديك تر ديده شود. در اين شرايط نوك ملخها با سرعتي نزديك به 100 متر بر ثانيه حركت مي كنند. با اينحال سرعتهاي بالا داراي معايبي نيز است و بهمين دليل ممكن است شاهينها بخواهند سرعتشان را با اصلاح شكل بدن جهت افزايش نيروي پسا يا با شروع شيرجه در نزديكي طعمه در زير VE نگه دارند. در سرعتهاي بالا، شاهين ممكن است بهنگام برخورد با طعمه به خود آسيب برساند و يك طعمه كند مي تواند با چرخش…