ගුවන් යානයක ක්‍රියාකාරීත්වය
ගුවන් යානයක ක්‍රියාකාරීත්වය සරළව.( හෙලිකොප්ටර් සහ ගුවන්යානා )
ගුවන් යානයක් යනු වාතයේ පාවෙමින් ගමන් කරන යානා වලටය. පෘතුවි ගුරුත්වයෙන් මිදී වාතයේ පාවීමට නම් බලයක් ලබා දිය යුතුය. එම බලය ලබා ගන්නේ එන්ජිමකින් බ්‍රමණය වන සුළන් පෙත්තක් ආධාරයෙනි.
හෙලිකොප්ටරය
මේ රූපයේ ඇති හෙලිකොප්ටර් යානාවේ විශාල හුළං පෙත්ත (අවරපෙති) මගින් පහළට විශාල සුළන් ධාරාවක් ජනනය කරයි. එවිට හෙලිකොප්ටර් යානය පොළොවෙන් ඉහළට එසවේ. වැඩි වැඩියෙන් ප්‍රභල සුළන් ධාරාවක් නිකුත් වීමත් සමග යානය තව තවත් ඉහළට එසවේ. මුළු යානාවේම බර උහුලා සිටින්නේත් , යානාවට අවශ්‍ය බලය ලබා දෙන්නේත් සුළන් පෙති මගිනි. හෙලිකොප්ටර් යානාවක සරළම ක්‍රියාවලීය එසේය. හෙලිකොප්ටරයේ පිටුපස අැති කුඩා සුලං පෙත්තද යානය ස්ථාවරව පැතවතිමට විශාල දායකත්වයක් දෙයි එය නොමැතිනම් යානය කැරකිමට ලක්වෙයි යානය කැරකෙන දිශාවට එම කුඩා සුලං පෙත්ත මගින් සුලං ධාරාවක් එල්ල කරයි ඔබටද ප්‍රබලව සෑදු සුලංන් පෙත්තක් ඇත්නම් නිවසේදීම මෙවන් යානාවක් නිර්මාණය කිරීමට හැකියි.
ගුවන් යානය
මෙහි ඇති විශේෂත්වය නම් සුළන් පෙත්ත පිහිටා ඇත්තේ ඉදිරියෙනි. සුළන් පෙති මගින් බලය ඇති කරන්නේ පෘතුවිය දෙසට නොව පෘථිවියට සමාන්තරවය. ගුවන් යානාවේ ක්‍රියාකාරීත්වය පියවර කීපයකින් පැහැදිළි කරගත හැකිය.
01.වැඩි වැඩියෙන් සුළන් පෙති මගින් බලය ජනනය වීමත් සමග ගුවන් යානාව ඉදිරියට තල්ලු වේ.
02.එසේ තල්ලු වන්නට වන්නට ගුවන් යානාවේ වේගය ඉහළ යයි.
03. යානාවේ වේගය ඉහළ යෑමත් සමග පියාපත් යුගල මත ප්‍රමාණවත් ඉපිලුම් බලයක් ගොඩ නැගේ.
04. පියාපත් යුගල මත ගොඩ නැගෙන ඉපිලුම් බලය වැඩි වීම සමග යානයට වාතය තුල පාවී යෑමට අවස්ථාව ලැබේ. යානයේ තටුවල ඇති එලරොන මගින් යානය උස් පහත් කිරිම හැරවිම සිදුකරයි
05. එසේ සිදු වීමත් සමගය යානය ගුවනට එසවේ.
06. සුළන් පෙති මගින් නොකඩවා ඉදිරියට යෑම සඳහා ශක්තිය ජනනය කරයි. පියාපත් යුගල මගින් ගුවන් යානයේ බර( සහ සුළන් පෙති ) දරා සිටි.
හෙලිකොප්ටර් සහ සාමාන්‍ය ගුවන් යානා වලට තෙරපුම් බලය ලබා ගන්නේ සුළන් පෙති කරකැවීම මගින් බව දැන් ඔබට පැහැදිළි ඇති. මෙම ක්‍රමයේදී ඇති වන ප්‍රයෝගික ගැටළු කීපයක් ඇත. එනම් සුළන් පෙති වලට එක්තරා සීමාවකින් ඔබ්බට ශක්තිය ජනනය කිරීමට නොහැකිව යාමයි. සාමාන්යෙන් පැයට කිලෝමීටර් 400 යෙන් පමණ එහාට යෑමේදී මෙම ක්‍රමය අසාර්ථක වේ. ( ඉහළ වේගයන් වලදී වැය වන බලය සහ ලැබෙන බලය අතර විශාල පරතරයක් ඇති වේ. )
ජෙට් එන්ජිම .
ඉහත මතු වූ ගැටළුවට විසඳුමක් ලෙස ජෙට් එන්ජින් යොදා ගනී. සුළන් පෙති වලට සාපේක්ෂව දහස් ගුණයක් පමණ විශාල තෙරපුම් බලයක් ජෙට් එන්ජිමකට නිපදවිය හැකිය. ( රාත්තල් 1,740,100 පමණ වන තෙරපුම බලයක් අභ්‍යවකාශ එන්ජිම් වලට ඇත. සුප්‍රකට ප්‍රංශ ගුවන් යානයක් වන කොන්කෝඩ් හි එක් එන්ජිමක බලය රාත්තල් 35,000 පමණ වේ. )
රූපයේ ඇති විස්තර සමග ජෙට් එන්ජිමේ ක්‍රියාකාරීත්වය ගැන අවබෝධයක් ගත හැකිය.
01. බාහිර වාතය ටර්බයින් පද්ධතියක් හරහා යවමින් අධික පීඩනයකට ලක් කරයි.
02. ගුවන් යානා ඉන්ධන සමග අධි පීඩිත වායුව දහනයවනු/පුපුරනු ලබයි.
03. පැයට කිලෝ මීටර් 6000 - 35,000 ( නොසල් විවරය මගින් පැකිමි 60,000 ලබා ගත හැකිය ) පමණ වේගයෙන් එම වායුව පිපිරී ඉවතට විසි වේ.
04. දාහකයේ අග ඇති නොසල් පද්ධතිය මගින් එම බලය අවශ්‍ය ලෙස පාලනය කරයි.
මෙවැනි එන්ජිමකින් බල ගැන්වූ යානයක් ජෙට් යානයක් ලෙස හඳුන්වයි. ඉතා කුඩා ප්‍රමාණයේ යානාවේ සිට විශාල බෝයින් ගුවන් යානා වලට පවා මේ එංජින් සවි කිරීමට හැකිය. සාපේක්ෂව අඩු ඉඩක් සහ බරක් දරයි. එම නිසා වෙනත් වාසි රාශියක් ජෙට් එන්ජිමකින් ලබා ගත හැකිය. ජේටි එනිජිම ගැන වැඩි දුර විස්තර මේ වෙබ් අඩවියෙන් ගන්න පුලුවන් https://mechanicsinhala.blogspot.ae/2014/10/1.html?m=1
ප්‍රහාරක ජෙට් යානා.
පුංචි සැකිල්ලක් සහිත යානයකට ජෙට් එන්ජිමක් සවි කල විට පැයට කිලෝමීටර් 2000 පමණ වේගයක් ඉතා පහසුවෙන් ලබා ගත හැකිය ( සාමාන්‍ය සුළන් බමර වලින් ක්‍රියාකරන යානා වලට සාපේක්ෂව ) .
මේ වාසිය නිසා යුධමය කටයුතු සඳහා මෙය ප්‍රභල අවියක් බවට පත් විය. ක්ෂණිකව සතුරු ඉලක්ක වෙත පහර දී පැමිණීම සඳහා ප්‍රහාරක ජෙට් යානා යොදා ගැනීමට පෙළඹිණි.
1930 ගණන් වල සිට සිදු කෙරුණු පරීක්ෂණ ප්‍රතිඵලයක් ලෙස වර්තමානය වන විට පැකිමි. 25,000 පමණ වේගයක් ගත හැකි එංජින් නිපදවීමට හැකි වී ඇත. මින් ඉදිරියට සාකච්චා කිරීමට යන මාතෘකාවලට පිවීසීමට ප්‍රථම වර්තමානයේ භාවිතා වන ප්‍රහාරක ජෙට් යානා කීපයක් , ඒවායේ ක්‍රියාකාරීත්වය , නියමුවන් සැපිරිය යුතු විශේෂ සුදුසුකම් , යානයක පාලනය සිදු වන අයුරු ගැන අවබෝධයක් ලබාගෙන සිටිමු. උදාහරණයක් ලෙස කෆීර් යානයක් ගැන සලකමු.
කෆීර් වර්ගයේ යානා .
සම්පූර්ණ නියමුවන් ගණන:
එක් නියමුවෙක් පමණයි
යානයේ මුළු දිග : 15.65 m (51 ft 4¼ in)
පියාපත් හි මුළු දිග: 8.22 m (26 ft 11½ in)
යානයේ මුළු උස: 4.55 m (14 ft 11¼ in)
පියාපත් දිග හැරි විට වර්ගඵලය: 34.8 m² (374.6 sq ft)
ඉන්ධන , අවි රහිත මුළු බර: 7,285 kg (16,060 lb)
මෙහෙයුමකට පිටත්ව යන විට බර: 11,603 kg (25,580 lb)ලීටර් 500 ධාරිතාවය සහිත ඉන්ධන ටැංකි සමග මිසයිල බර
ගෙන යා හැකි උපරිම බර: 16,200 kg (35,715 lb)
එන්ජිමේ වර්ගය: 1 × IAl Bedek-built General Electric J-79-J1E turbojet
එන්ජිමේ පළමු අදියරේදී සැපයෙන මුළු තෙරපුම් බලය: 52.9 kN (11,890 lb st)
Afterburner පද්ධතියෙන් ලැබෙන බලය: 79.62 kN (17,900 lb st)
ක්‍රියාකාරීත්වය
උපරිම වේගය: 2,440 km/h (2 Mach, 1,317 knots, 1,516 mph) 11,000 m ඉහළ අහසේදී මේ වේගය ලබා ගනී(36,000 ft)
යුධමය වශයෙන් ක්‍රියාකාරී වර්ගඵලය: 768 km (415 nmi, 477 mi) (ground attack, hi-lo-hi profile, seven 500 lb bombs, two AAMs, two 1,300 L drop tanks)
ඉගිළිය හැකි උපරිම උස: 17,680 m (58,000 ft)
එක එල්ලේ අහසට නැගිය හැකි වේගය: 233 m/s (45,950 ft/min) ( එක් තත්පරයක් තුලදී මීටර් 233 එක එල්ලේ ඉහළට නැගිය හැක )
යානයේ වේගය , එක එල්ලේ ඉහළට නගින වේගය , එන්ජිම සතු acceleration ධාරීතාවය දෙස හොඳින් බලන්න.එක තත්පරයක් තුළදී මීටර් 650 පමණ දුරක් ගමන් කරයි. තත්පර දෙකක් ඇතුළත කිලෝ මීටරක් දුර ගොස් අවසන්.
ජෙට් යානයකට වේග සීමා පැනවෙන්නේ ඇයි?
අද පෝස්ටුවට අදාළ කරුණු ගැන කතා කිරීමට සැරසෙන්නේ දැන්ය. ඊට ප්‍රථම ඔබට ඉහත කරුණු ගැන අවබෝධයක් ලබා දුන්නේ හේතුවක් ඇතිවය. ජෙට්යානා වල සිදුවන ක්‍රියාකාරීත්වය මත පැකිමි. 3000 ට වඩා ඉහළ වේගයකින් ගමන් කරන විට නියමුවාට තද බල ජීවිත තර්ජනයක් එල්ල වේ. අප එය හඳුන්වන්නේ G ෆෝර්ස් ඒකකය කියන නමින්. G ෆෝර්ස් යනු පෘතුවි ගුරුත්වයට සාපේක්ෂව ශරීරයට දැරීමට සිදු වන ගුරුත්වාකර්ෂණ බලයයි.
කේන්ද්‍රාපසාරි සහ G force බලය යනු.
කේන්ද්‍රාපසාරි බලය.
ඉහත රූපයේ ආකාරයට බෝලයක් කරකවා බලන්න. බෝලය වේගයෙන් කරකවන්න කරකවන්න අතට දැනෙන ආතතිය වැඩි බව දැනෙනු ඇත. එසේ දැනෙන බලය කේන්ද්‍රාපසාරි බලය ලෙස හඳුන්වයි. වේගය වැඩි වීමත් සමග( 100 Rpm) කිලෝ ග්‍රෑම් 1 ක් පමණ වූ බෝලය මත වුවද කිලෝ ග්‍රෑම් 15 ක පමණ බලයක් ගොඩ නැගී යා හැකිය. මොතකට සිතන්න විනාඩියට වට 10,000 පමණ වේගයකින් බෝලය කරකැවෙන විට ගොඩ නැගිය හැකි බලය.
G force බලය.
G force යනු කේන්ද්‍රාපසාරි බලය සේම පෘතුවි පෘෂ්ඨයෙන් ඉවතට යන විට වස්තුවක් මත ගොඩ නැගෙන බලයයි. පහත උදාහරණ සළකන්න.
01.කිලෝ ග්‍රෑම් 1 පමණ වන වස්තුවක් අත්ල මත තබා ගන්න. දැන් එය සෙමින් අඩි 3 පමණ උසට උස්සන්න. ඔබට කෙතරම් බරක් දැනුනිද ..?
02. වැඩි වේගයකින් එය අඩි 3 පමණ ඉහළට ඔසවන්න. ඔබට දැනුන බර කෙසේද ?
03. හැකි උපරිම වේගයෙන් එය අඩි 3 පමණ උසවන්න . කෙතරම් බරක් දැනුනිද ?
මොහොතකට ටොන් 10 බර ජෙට් යානයක් පැයට කිලෝ මීටර් 2000 පමණ වේගයෙන් ගමන් කරන විට ඇති වන කේන්ද්‍රාපසාරි සහ G force බලය ගැන සිතන්න.මුළු ජෙට් යානය මතම ටොන් 400( කිලෝ ග්‍රෑම් 400,000 ) පමණ වන බලයක් ක්ෂණිකව ඇති වේ. යුධමය අවස්ථා වලදී තද වංගු , තදින් වේගය වැඩි කරන අවස්ථාවන්හීදී මෙම බලයන් ලේ මස් නහර වලින් සැදී නියමුවාට දරා ගැනීමට නොහැකි මට්ටමට පැමිණේ.
කේන්ද්‍රාපසාරි සහ G force බලය නිසා නියමුවාට සිදු වන ආපදා.
දැන් ඔබට ගුවන්යානා ගැන මූලික අවබෝධයක් , ජෙට් එන්ජින් ගැන අවබෝධයක් , කේන්ද්‍රාපසාරි සහ G force බලයන් ගැන අවබෝදයක් ලැබී ඇති නිසා තව දුරටත් කතා කල හැකිය.
ප්‍රහාරක ජෙට් නියමුවන් ගුවනට ගිය පසු ඔවුනට සතුරු ඉලක්ක හඹා යාමට , සතුරු ගුවන් යානා හඹා යාමට , සතුරු මිසයිල ප්‍රහාර වලින් ගැලවීමට සිදු වේ. බොහෝ අවස්ථා වලදී ක්ෂණිකව ඉහළ නැගීමට , තද වංගු ගැනීමට අවශ්‍යතාවයන් පැන නගී. මිසයිල ප්‍රහාරයකට ලක් වූ පසු කල හැකි එකම දෙය නම් ක්ෂණිකව යානයේ උපරිම වේගයට ලඟා වී තද වංගුවක් ගනිමින්ඉහළ නැගීමයි. පැයට කිලෝ මීටර් 1800 පමණ වේගයක් ඇති විටක තද වංගුවක් ගැනීමේදී G 8 සිට 13 දක්වා පීඩනයකට නියමුවා ලක් වේ. ( G බලය එක්තරා දුරකට දැරිය හැකි, ඔක්සිජන් සැපයුම සහිත පද්ධතියක් නියමුවා සතු වුවද එයට දැරිය හැකි සීමාවක් ඇත. ඒ ගැන මතු ලිපියකින් විස්තර සාකච්ඡා කරමු.මෙම ලිපිය හදිසියේ පළ කිරීමට සිදු වූ නිසා එම කොටස ඇතුලත් කිරීමට නොහැකි විය ) එනම් කිලෝ ග්‍රෑම් 80 බර නියමුවෙක්ගේ බර එක් තත්පරයෙන් කිලෝ ග්‍රෑම් 1000 දක්වා ඉහළ යයි.
.
මෙම මට්ටමට ලඟා වන විට ඉතාම භයානක තත්වයක් ඇති වේ. මොළයේ ඇති සියලු රුධිරය ඉවත් වී පෙනහළු , බඩවැල් , කළවා දක්වා පැමිණේ. මොළයෙන් රුධිරය ඉවත් වීමත් සමග නියමුවා තත්පර කීපයකට පමණ brownout වේ. එනම් ඇස් බොඳ වී යාම , ක්ලාන්ත ගතිය වැනි තත්වයක්. එහෙත් දිගින් දිගටම මොළයෙන් රුධිරය ඉවත් වීමත් සමග නියමුවා සම්පූර්ණ blackout සිහි මූර්ජා වීමට පත් වේ.
01. ක්ෂණිකව ශරීරයේ රුධිරය නහර හරහා එහා මෙහා යාමේදී මොළයේ සියුම් නහර පුපුරා යාම වැනි දේ සිදු වේ. ඇස් වල නහරයක් පුපුරා යෑමක් සිදු වුනු නම් ක්ෂණිකව නියමුවාගේ දෑස් අඳ වේ. පැයට කිලෝ මීටර් දහස ඉක්මවූ යානයක නියමුවාගේ දෑස් අන්ධ වී ගියහොත් ඇති වන තත්වය ගැන සිතන්න.
02. පැයට කිලෝ මීටර් දහස ඉක්මවූ යානයක නියමුවා විනාඩියක පමණ කාලයකට සිහි මූර්ජා වුණි නම් නැවත සිහිය එන විට කෙඹඳු තත්වයක් උදා වී තිබිය හැකිද ? ( තත්පරයට මීටර් 600 පමණ වේගයක් @2000 km/h )
03. සිහි මූර්ජා වීමත් සමග යානය පාලනයෙන් ඉවතට පත් වේ. ඒ සමග නැවත නැවත යානය කැරකැවීමකට ලක් වුණි නම් සියලු රුධිරය මොළයෙන් ඉවත් වී යා හැක.
04.පැයට කිලෝ මීටර් දහස ඉක්මවූ යානයක නියමුවා සිහි මූර්ජා වීමෙන් පසු නැවත සිහිය නොලද හොත් කෙසේ විය හැකිද ?
05. සිහි මුර්ජා වීමේදී නියමුවාට සෙම පැමිණියහොත් තත්වය ඉතා බරපතල වේ. නහර මත ගොඩ නැගෙන සෙම පටල වලට අධික ගුරුත්වයක් ඇති වී අනිවාර්යෙන්ම නහර පුපුරා ඉවතට ඒමත් සමග ශරීරයේ පැවති සියළු රුධිරය එම පැළුම ඔස්සේ ඉවතට පැමිණිය හැක.
06.එක් නියමුවෙක් පමණක් සේවයේ යෙදෙන කෆීර් , මිරාජ් වැනි යානයක ඉහත තත්වයක් ඇති වුණි නම් නැවත යානය පෘතුවියට රැගෙන එන්නේ කව්ද ..? ( ස්වයංක්‍රීය නියමුවාට යානය නැවත ගොඩබිමට ගෙන ඒමේ හැකියාවක් නැහැ )
ගුවන් යානයේ ප්‍රධාන බල සතරකි.
- ආරෝහක බලය ( lift)
- ජවන බලය
- ප්‍රතිගාමී බලය
- බර (ගුරුත්වකර්ෂනය)
ගුවන් යානයේ අරෝහක බලය
මෙය ගුවන් යානයේ යානයේ බරට ප්‍රතිවිරුද්දව ක්‍රියාත්මක වන බලය වේ. මෙයට ගුවන් යානයේ ඇති තටුව ( wings) බලපානවා. මෙයට බර්නුලලි මුලද්ර්මය යොදා ගනී, එමෙන්ම මෙහෙදී නිව්ටන් ගේ තුන්වන නියමය ද යොදා ගනී.
මීට අමතරව එසවුම සම්වන්ද සිද්දාන්ත ඇත.
- මැග්නස් නියමය
- ක්‌වන්ඩා ප්‍රමේයය
ආදී සිද්දාන්ත ඇත.
ගුවන් යානයේ එසවුම (lift) සිදුවන්නේ යානය ජවන බලය ලබාගෙන ඉදිරියට යත්ම ඉදිරියේ තිබෙන වාතය යානයේ තටු (wings) වල වැදී තටුව මැදිකොට වාතය දෙපසට විහිදී යන අතර පියාපතේ වාපත් හැඩය නිසා පියාපතේ මතුපිටින් ගමන් කරන වාතය පියාපතේ පහලින් ගමන් කරන වාතයට වඩා වේගයෙන් ගමන් කරයි. බර්නුලි මුලදර්මයට අනුව මෙම වේග වෙනස හේතුවෙන් පියාපතේ යට පෘශ්ටයට සාපේක්ෂව තටුවේ මතුපිට පෘශ්ට‍යේ ගතික අඩු පීඩන තත්වයක් නිර්මාණය වේ.මෙම පීඩන වෙනස සමනය කිරීම සදහා තටුවේ යට පෘෂ්ටයේ සිට මතුපිට පෘෂ්ටය දක්වා ඇති කරනු ලබන බලය හේතුවෙන් මෙම එසවුම සීදුවේ.
එමෙන්ම ඉදිරි වේගය වැඩිවත්ම යානයේ එසවුම වැඩි වේ. ඊට අමතරව එසවුම සදහා බලපාන අනිත් සදක වන්නේ
- අවට වාතයෙ උෂ්නත්වය
- ඝනත්වය
- තටුවේ දිග
- තටුවේ හැඩය (තටු එකින් ඒකට වෙනස් වේ.)
- වාපත් හැඩය (Airfoil shape)
- ඝනකම, ආදී දේ බලපායි.
සටහන - යානයක වේගය ප්‍රදාන වශයෙන් දෙයාකාර වේ.
1. ground speed 2. air speed යනුවෙනි.
ගුවන් යානයේ බර ( ගුරුත්වාකර්ශනය)
◽️