مهندسي هوا فضا

مهندسي هوافضا رشته اصلي مهندسي مربوط به توسعه هواپيماها و فضاپيماها است. [3] دو شاخه عمده و همپوشاني دارد: مهندسي هوانوردي و مهندسي فضانوردي. مهندسي هواپيمايي هواپيما مشابه است ، اما با جنبه الكترونيكي مهندسي هوا فضا سروكار دارد.

"مهندسي هواپيمايي" اصطلاح اصلي اين رشته بود. همانطور كه فناوري پرواز شامل وسايل نقليه فعال در فضا مي شود ، اصطلاح گسترده تر "مهندسي هوافضا" به ندرت مورد استفاده قرار مي گيرد. [4] مهندسي هوا فضا ، به ويژه شاخه فضانوردي ، اغلب به طور عاميانه به عنوان "علم موشك" شناخته مي شود. [5]

بررسي اجمالي

وسايل نقليه پروازي تحت شرايط طاقت فرسايي مانند بارهاي ساختاري وارده بر اجزاي خودرو تحت شرايط تغيير فشار و دما قرار مي گيرند. در نتيجه ، آنها معمولاً محصولات رشته هاي مختلف فني و مهندسي از جمله آيروديناميك ، پيشرانه ، اويونيك ، علوم مواد ، تجزيه و تحليل ساختاري و ساخت هستند. تعامل بين اين فناوري ها به مهندسي هوافضا معروف است. به دليل پيچيدگي و تعداد رشته هاي درگير ، مهندسي هوافضا توسط تيم هايي از مهندسان انجام مي شود كه هركدام داراي تخصص تخصصي خود هستند. [6]
تاريخ
همچنين نگاه كنيد به: تاريخ هواپيمايي
[آيكون]
اين بخش نياز به توسعه با: تاريخچه جديدتر ، از جمله رويدادهاي اخير دارد. با افزودن به آن مي توانيد كمك كنيد. (نوامبر 2009)
اورويل و ويلبور رايت در سال 1903 در كيتي هاوك ، كاروليناي شمالي با رايت فلاير پرواز كردند.

منشأ مهندسي هوافضا را مي توان در پيشگامان هواپيمايي در اواخر قرن نوزدهم تا اوايل قرن 20 جستجو كرد ، اگرچه كار سر جورج كيلي از دهه آخر قرن 18 تا اواسط قرن 19 است. يكي از مهمترين افراد در تاريخ هوانوردي [7] و پيشگام مهندسي هوانوردي [8] ، كيلي به عنوان اولين فردي كه نيروهاي بالابر و كشيدن را كه بر هر وسيله نقليه پرواز جوي تأثير مي گذارد ، از هم جدا كرده است. [9]

دانش اوليه مهندسي هوانوردي ، با برخي مفاهيم و مهارت ها از شاخه هاي ديگر مهندسي ، عمدتا تجربي بود. [10] برخي از عناصر اصلي ، مانند پويايي سيال ، توسط دانشمندان قرن هجدهم قابل درك بودند.

در دسامبر 1903 ، برادران رايت اولين پرواز پايدار و كنترل شده يك هواپيماي نيرومندتر از هوا را انجام دادند كه 12 ثانيه طول كشيد. دهه 1910 شاهد توسعه مهندسي هوانوردي از طريق طراحي هواپيماهاي نظامي جنگ جهاني اول بود.

بين جنگ هاي جهاني اول و دوم ، جهش هاي بزرگي در اين زمينه انجام شد كه با ظهور جريان اصلي هواپيمايي شهري سرعت گرفت. از جمله هواپيماهاي برجسته اين دوران مي توان به كورتيس JN 4 ، Farman F.60 Goliath و Fokker Trimotor اشاره كرد. از هواپيماهاي قابل توجه نظامي اين دوره مي توان به ميتسوبيشي A6M زيرو ، سوپرمارين اسپيت فاير و مسرشميت Bf 109 از ژاپن ، انگلستان و آلمان اشاره كرد. با اولين هواپيماي عملياتي مجهز به موتور جت ، Messerschmitt Me 262 كه در سال 1944 با پايان جنگ جهاني دوم وارد خدمت شد ، پيشرفت چشمگيري در مهندسي هوا فضا حاصل شد.

اولين تعريف از مهندسي هوافضا در فوريه 1958 ظاهر شد ، [4] با در نظر گرفتن جو زمين و فضاي بيروني به عنوان يك قلمرو واحد ، بدين ترتيب هواپيماها (هوا) و فضاپيماها (فضا) را تحت اصطلاح هوافضا كه به تازگي ابداع شده است ، در بر مي گيرد.

در پاسخ به پرتاب ماهواره Sputnik توسط اتحاد جماهير شوروي سوسياليستي در 4 اكتبر 1957 ، مهندسان هوافضاي ايالات متحده در 31 ژانويه 1958 اولين ماهواره آمريكايي را به فضا پرتاب كردند. جنگ در سال 1969 ، آپولو 11 ، اولين مأموريت فضايي سرنشين دار به ماه انجام شد. اين سه فضانورد را ديد كه به دور ماه وارد مدار مي شوند و دو نفر به نام هاي نيل آرمسترانگ و باز آلدرين از سطح ماه بازديد مي كنند. سومين فضانورد ، مايكل كالينز ، پس از ديدار با آرمسترانگ و آلدرين ، در مدار قرار ملاقات گذاشت. [11]
قبل از اينكه فضاپيما براي پردازش پرتاب به مركز فضايي كندي ناسا در فلوريدا منتقل شود ، يك مهندس توپ هوافضا بررسي هاي نهايي را انجام مي دهد.

يك نوآوري مهم در 30 ژانويه 1970 اتفاق افتاد ، زماني كه بوئينگ 747 اولين پرواز تجاري خود را از نيويورك به لندن انجام داد. اين هواپيما به دليل توانايي در نگه داشتن حداكثر 480 مسافر تاريخ ساز شد و به "جت جومبو" يا "نهنگ" معروف شد [12]. [13]

پيشرفت مهم ديگر در مهندسي هوافضا در سال 1976 و با توسعه اولين هواپيماي مافوق صوت مسافري ، كنكورد صورت گرفت. توسعه اين هواپيما در 29 نوامبر 1962 مورد توافق فرانسه و انگليس قرار گرفت. [14]

در 21 دسامبر 1988 ، هواپيماي باري Antonov An-225 Mriya اولين پرواز خود را آغاز كرد. اين ركورددار سنگين ترين هواپيماي جهان ، سنگين ترين محموله با بالابردن هواپيما و طولاني ترين باري كه با هواپيما حمل مي شود را در اختيار دارد و داراي بالاترين بازوي بال از هر هواپيماي ديگر در سرويس عملياتي است. [نياز به منبع]

در تاريخ 25 اكتبر 2007 ، ايرباس A380 اولين پرواز تجاري خود را از سنگاپور به سيدني استراليا انجام داد. اين هواپيما اولين هواپيماي مسافربري بود كه از نظر ظرفيت مسافر با حداكثر 853 بوئينگ 747 پيشي گرفت. اگرچه توسعه اين هواپيما در سال 1988 به عنوان رقيب 747 آغاز شد ، A380 اولين پرواز آزمايشي خود را در آوريل 2005 انجام داد. [15]
عناصر
ورنهر فون براون ، با موتورهاي F-1 مرحله اول زحل V در مركز فضايي و موشكي ايالات متحده
فضاپيماي سايوز TMA-14M براي فرود با ********ر مهندسي شده است
يك موتور جت جنگنده در حال آزمايش است. تونل پشت موتور باعث خروج صدا و اگزوز مي شود.
همچنين نگاه كنيد به: فهرست مباحث مهندسي هوافضا

برخي از عناصر مهندسي هوافضا عبارتند از: [16] [17]

سطح مقطع رادار - مطالعه امضاي خودرويي كه توسط رادار از طريق سنجش از دور مشاهده مي شود.
مكانيك سيالات - مطالعه جريان سيال در اطراف اشيا. به طور خاص آيروديناميك مربوط به جريان هوا بر روي اجسامي مانند بال يا از طريق اجسامي مانند تونل باد (نگاه كنيد به آسانسور و هوانوردي).
Astrodynamics - مطالعه مكانيك مداري شامل پيش بيني عناصر مداري در صورت انتخاب چند متغير. در حالي كه مدارس كمي در ايالات متحده اين كار را در مقطع كارشناسي تدريس مي كنند ، تعداد زيادي از آنها داراي برنامه هاي تحصيلات تكميلي هستند كه اين موضوع را پوشش مي دهند (معمولا در رابطه با بخش فيزيك كالج يا دانشگاه مذكور).
استاتيك و ديناميك (مكانيك مهندسي) - مطالعه حركت ، نيروها ، لحظه ها در سيستم هاي مكانيكي.
رياضيات - به ويژه حساب ، معادلات ديفرانسيل و جبر خطي.
الكتروتكنولوژي - مطالعه الكترونيك در مهندسي.
پيشرانه - انرژي براي جابجايي وسيله نقليه از طريق هوا (يا در فضاي خارج) توسط موتورهاي احتراق داخلي ، موتورهاي جت و ماشين آلات توربو يا موشك ها تأمين مي شود (همچنين به پيشرانه پروانه و فضاپيما نيز مراجعه كنيد). جديدترين مورد اضافه شده به اين ماژول پيشرانه برقي و پيشرانه يوني است.
مهندسي كنترل - مطالعه مدل سازي رياضي رفتار ديناميكي سيستم ها و طراحي آنها ، معمولاً با استفاده از سيگنال هاي بازخورد ، به طوري كه رفتار ديناميكي آنها مطلوب باشد (پايدار ، بدون گشت و گذارهاي بزرگ ، با حداقل خطا). اين امر در مورد رفتار ديناميكي هواپيماها ، فضاپيماها ، سيستم هاي پيشرانه و سيستم هاي فرعي موجود در وسايل نقليه هوافضا اعمال مي شود.
سازه هاي هواپيما - طراحي پيكربندي فيزيكي كشتي براي مقاومت در برابر نيروهايي كه هنگام پرواز روبرو مي شوند. مهندسي هوافضا با هدف حفظ سازه هاي سبك و كم هزينه سازه ها را دنبال مي كند. [18]
علوم مواد - مربوط به سازه ها ، مهندسي هوا فضا همچنين موادي را كه ساختارهاي هوافضا ساخته مي شود ، مطالعه مي كند. مواد جديد با خصوصيات بسيار خاص اختراع مي شوند يا مواد موجود براي بهبود عملكرد آنها اصلاح مي شوند.
مكانيك جامد - مكانيك جامد كه به طور نزديك با علوم مواد مرتبط است با تجزيه و تحليل تنش و فشار اجزاي خودرو سروكار دارد. امروزه برنامه هاي متناهي محدودي مانند MSC Patran / Nastran وجود دارد كه به مهندسين در فرايند تحليلي كمك مي كند.
خاصيت انعطاف پذيري هوايي - برهم كنش نيروهاي آيروديناميكي و انعطاف پذيري ساختاري ، به طور بالقوه باعث بال زدن ، واگرايي و غيره

Avionics - طراحي و برنامه نويسي سيستم هاي رايانه اي موجود در هواپيما يا فضاپيما و شبيه سازي سيستم ها.
    نرم افزار - مشخصات ، طراحي ، توسعه ، آزمايش و اجراي نرم افزار رايانه اي براي برنامه هاي هوافضا ، از جمله نرم افزار پرواز ، نرم افزار كنترل زميني ، نرم افزار آزمايش و ارزيابي و غيره
    ريسك و قابليت اطمينان - مطالعه تكنيك هاي ارزيابي ريسك و قابليت اطمينان و رياضيات مربوط به روش هاي كمي.
    كنترل صدا - مطالعه مكانيك انتقال صدا.
    آئرواكستيك - مطالعه توليد سر و صدا از طريق حركت مايع متلاطم يا نيروهاي آيروديناميكي برهم كنش با سطوح.
    تست پرواز - طراحي و اجراي برنامه هاي آزمايش پرواز به منظور جمع آوري و تجزيه و تحليل داده هاي عملكرد و كيفيت براي تعيين اينكه آيا هواپيما اهداف طراحي و عملكرد و الزامات صدور گواهينامه را برآورده مي كند

اساس اكثر اين عناصر در فيزيك نظري نهفته است ، مانند پويايي سيالات براي آيروديناميك يا معادلات حركت براي پويايي پرواز. يك م empلفه تجربي بزرگ نيز وجود دارد. از نظر تاريخي ، اين م componentلفه تجربي از آزمايش مدل هاي مقياس و نمونه هاي اوليه ، چه در تونل هاي باد و چه در جو آزاد حاصل شده است. اخيراً ، پيشرفت در محاسبات استفاده از پويايي سيالات محاسباتي را براي شبيه سازي رفتار سيال ، كاهش زمان و هزينه صرف شده در آزمايش تونل باد ، امكان پذير كرده است. كساني كه هيدروديناميك يا هيدروآكوستيك مي خوانند غالباً مدرك مهندسي هوا فضا را كسب مي كنند.

علاوه بر اين ، مهندسي هوا فضا ادغام تمام اجزاي تشكيل دهنده يك وسيله نقليه هوافضا (زير سيستم ها از جمله قدرت ، ياطاقان هوافضا ، ارتباطات ، كنترل حرارتي ، پشتيباني از زندگي و غيره) و چرخه عمر آن (طراحي ، دما ، فشار ، تابش ، سرعت ، طول عمر) را نشان مي دهد. )
برنامه هاي تحصيلي
مقاله اصلي: ليست مدارس مهندسي هوافضا

مهندسي هوافضا ممكن است در ديپلم پيشرفته ، كارشناسي ، كارشناسي ارشد و Ph.D. سطح در بخشهاي مهندسي هوافضا در بسياري از دانشگاهها و در بخشهاي مهندسي مكانيك در ساير دانشگاهها. چند بخش داراي مدرك مهندسي فضايي متمركز در فضا هستند. برخي از موسسات بين مهندسي هوانوردي و فضانوردي تفاوت قائل مي شوند. مدارك تحصيلات تكميلي در زمينه هاي پيشرفته يا ويژه براي صنعت هوافضا ارائه مي شود.

پيشينه شيمي ، فيزيك ، علوم كامپيوتر و رياضيات براي دانشجوياني كه مدرك مهندسي هوافضا را مي گيرند مهم است. [19]

در فرهنگ عامه

اصطلاح "دانشمند موشك" گاهي اوقات براي توصيف شخص با هوش بالا استفاده مي شود ، زيرا علم موشك به عنوان عملي كه نياز به توانايي ذهني بالا ، به ويژه از نظر فني و رياضي دارد ، ديده مي شود. اين اصطلاح به طعنه در عبارت "اين علم موشك نيست" به كار مي رود تا ساده بودن كار را نشان دهد. [20] به عبارت دقيق ، استفاده از "علم" در "علم موشك" نام غلطي است زيرا علم در مورد شناخت ريشه ها ، ماهيت و رفتار جهان است. مهندسي استفاده از اصول علمي و مهندسي براي حل مشكلات و توسعه فناوري جديد است. [5] [21] با اين حال ، "علم" و "مهندسي" اغلب به عنوان مترادف سو mis استفاده مي شوند. [5] [21] [22]