വിമാനം പറക്കുന്നതെങ്ങനെ? അധ്യായം – 1

ഓരോ നിമിഷത്തിലും നമ്മുടെ ആകാശത്തിലൂടെ ആയിരക്കണക്കിന് വിമാനങ്ങളാണ് സഞ്ചരിച്ചു കൊണ്ടിരിക്കുന്നതെന്ന് കൂട്ടുകാർക്കറിയാമോ? ഓരോ വർഷവുമുള്ള വിമാനപ്പറക്കലുകളുടെ കണക്കെടുത്താൽ അത് കോടിക്കണക്കിന് വരും. ചെറുപ്പകാലത്തിൽ പലപ്പോഴും വിമാനം പറക്കുന്നത് നാം അത്യന്തം ആശ്ചര്യത്തോടെ നോക്കിനിന്നിട്ടുണ്ടെങ്കിലും ഇത്രയും ഭാരം കൂടിയ ഈ വാഹനം എങ്ങനെയാണ് അന്തരീക്ഷത്തിൽ കൂടി പറക്കുന്നതെന്ന് ആലോചിച്ചിട്ടുണ്ടോ? അതറിയാൻ ഫ്ലൂയിഡ് മെക്കാനിക്സ് എന്താണെന്ന് അറിയേണ്ടി വരും.

കോക്പിറ്റിനുൾ വശം

ശാസ്ത്രജ്ഞന്മാർ വാതകങ്ങളേയും ദ്രാവകങ്ങളേയും പൊതുവെ ചേർത്ത് ഫ്ലൂയിഡ് എന്നാണ് വിളിക്കുക. ചുരുക്കിപ്പറഞ്ഞാൽ വായുവും വെള്ളവും തേനുമെല്ലാം വ്യത്യസ്ത പദാർത്ഥങ്ങൾ ആണെങ്കിൽ കൂടി ഫ്ലൂയിഡുകൾ ആണ്. ഇവയെല്ലാം ഗണിതശാസ്ത്രപരമായി ഒരേതരം സ്വഭാവങ്ങളാണ് പ്രകടമാക്കുന്നത്. പ്രാഥമിക ഏറോഡൈനാമിക് പരീക്ഷണങ്ങൾ വെള്ളത്തിനടിയിലാണ് നടക്കുന്നത് എന്നു കേട്ടാൽ അത്ഭുതപ്പെടേണ്ടതില്ല എന്നർത്ഥം! ചുരുക്കിപ്പറഞ്ഞാൽ എയറനോട്ടിക്കൽ എഞ്ചിനീയറെ സംബന്ധിച്ചിടത്തോളം, സ്രാവ് കടലിലൂടെ പറക്കുകയും കാക്ക ആകാശത്തിലൂടെ നീന്തുകയും ചെയ്യുന്നു!

തെളിഞ്ഞ ആകാശം പോലും ശൂന്യമല്ല. നമ്മുടെ അന്തരീക്ഷം ഭീമാകാരമായ ഒരു ഫ്ലൂയിഡ് പാളിയാണ്. ഫിസിക്സിന്റെ ശരിയാംവണ്ണമുള്ള ഉപയോഗം ഈ പാളിയിലൂടെ സഞ്ചരിക്കാൻ നമ്മെ പ്രാപ്തരാക്കുന്നു.

ഈ ലേഖനത്തിൽ നമുക്ക് ഏവിയേഷന്റെ അടിസ്ഥാന തത്വങ്ങളെക്കുറിച്ചും വിമാനം പൊങ്ങി പറക്കുമ്പോഴുള്ള വിവിധങ്ങളായ ബലങ്ങളെക്കുറിച്ചും മനസ്സിലാക്കാൻ ശ്രമിക്കാം.

വിവിധ ബലങ്ങൾ

വെള്ളത്തിലേക്ക് ഒരു കല്ലിട്ടാൽ അത് താണു പോകും. കുന്നിന്റെ മീതെ നിന്ന് താഴേക്ക് ഒരു കല്ലെറിഞ്ഞാലും വായുവിലൂടെ താണു പോകും. എന്നാൽ വിമാനം ഇത്തരം കടമ്പകൾ കടന്ന് പറക്കുന്നതെങ്ങനെയെന്നറിയാൻ നാല് അടിസ്ഥാന ഏറോഡൈനാമിക് ബലങ്ങളെക്കുറിച്ച് മനസ്സിലാക്കണം. അവയാണ്
1. ലിഫ്റ്റ്
2. വെയ്റ്റ്
3. ത്രസ്റ്റ്
4. ഡ്രാഗ് വിമാനത്തെ നാലു വശത്തു നിന്നും പിടിച്ച് വലിച്ച് നിറുത്തുന്നത് ഈ ബലങ്ങളാണ്.

എന്താണ് ത്രസ്റ്റും ഡ്രാഗും?

ജെറ്റ് എഞ്ചിന്‍

വിമാനത്തിന് മുൻപിൽ കറങ്ങുന്ന പ്രൊപ്പെല്ലെറോ ചിറകിനടിയിലുള്ള ജെറ്റ് എഞ്ചിനോ വിമാനത്തെ മുന്നിലേക്ക് വലിക്കുന്ന ബലത്തേയാണ് ത്രസ്റ്റ് എന്നു പറയുന്നത്. ഇതിന്റെ വിപരീതദിശയിൽ ഘർഷണം മൂലമുള്ള ബലത്തെ ഡ്രാഗ് എന്ന് പറയുന്നു. ഓടുന്ന ബസിനു വെളിയിലേക്ക് കയ്യിട്ടാൽ നമ്മുടെ കയ്യിൽ അനുഭവപ്പെടുന്ന ഒരു ബലം ഡ്രാഗിനു സമാനമാണ്. കയ്യുടെ വലുപ്പത്തേയും വായുവിന്റെ സാന്ദ്രതയേയും അടിസ്ഥാനപ്പെട്ടിരിക്കും കയ്യിൽ അനുഭവപ്പെടുന്ന ഡ്രാഗും. ബസിന്റെ വേഗത കുറയുന്നതിനനുസരിച്ച് കയ്യിലനുഭവപ്പെടുന്ന ഡ്രാഗും കുറഞ്ഞു കുറഞ്ഞ് വരും. ഞങ്ങൾ പൈലറ്റുമാർ വിമാനം ഉയരുമ്പോൾ ചക്രങ്ങൾ ഉള്‍പ്പെട്ട ലാന്‍ഡിംഗ് ഗിയര്‍  ഉള്ളിലേക്ക് വലിക്കുന്നതും ഡ്രാഗ് കുറക്കാൻ വേണ്ടിയാണ്. മൊത്തം വലുപ്പം കുറയുമ്പോൾ ഡ്രാഗും കുറയുമല്ലോ!

ലാന്‍ഡിംഗ് ഗിയര്‍

സത്യത്തിൽ പറക്കൽ സാധ്യമാവണമെങ്കിൽ ത്രസ്റ്റ് ഡ്രാഗിനു തുല്യമോ അതിന് മുകളിലോ ആകണം. ഡ്രാഗ് ത്രസ്റ്റിനേക്കാൾ കൂടിയാൽ വിമാനത്തിന്റെ വേഗതകുറയും. മറിച്ചായാൽ വേഗതകൂടുകയും ചെയ്യും.

ലിഫ്റ്റ് എന്ന അത്ഭുതം

ഭൂമിയിലുള്ള എല്ലാ വസ്തുക്കൾക്കും ഭാരമുണ്ട്. ഉദാഹരണത്തിന് ഒരു എയർബസ് A330-300 വിമാനത്തിന് വഹിച്ച് കൊണ്ട് പറക്കാവുന്ന പരമാവധി ഭാരം 185 മെട്രിക്ക് ടൺ ആണ്. ഈ ബലം വിമാനത്തെ താഴേക്ക് പിടിച്ച് വലിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കും. വെയ്റ്റിന്റെ വിപരീത ദിശയിലുള്ള ബലമാണ് ലിഫ്റ്റ്. ഈ ബലമാണ് വിമാനത്തെ വായുവിൽ താങ്ങി നിറുത്തുന്നത് . വിമാനത്തിന്റെ ചിറകുകളാണ് ലിഫ്റ്റ് സാധ്യമാക്കുന്നത്. ഡ്രാഗിനെപ്പറ്റി നാം മുമ്പ് മനസ്സിലാക്കിയതു പോലെ ഫ്ലൂയിഡിലൂടെയുള്ള വസ്തുവിന്റെ ചലനത്തിൽ മാത്രമേ ലിഫ്റ്റ് ഉണ്ടാകുകയുള്ളൂ. വസ്തു ചലിക്കാതെ ഫ്ലൂയിഡ് മാത്രം ചലിച്ചാലും, ഫ്ലൂയിഡ് ചലിക്കാതെ വസ്തു ചലിച്ചാലുമെല്ലാം സംഗതി ഒരു പോലെയാണ്.

നാം സഞ്ചരിക്കുന്ന വിമാനം എങ്ങനെയാണ് പൊങ്ങുന്നത് (ലിഫ്റ്റ് ആകുന്നത്)? അതറിയാൻ അടുത്ത അദ്ധ്യായത്തിനായി കാത്തിരിക്കുക.