வானூர்தி வானில் பறப்பதற்கு பின் இருக்கும் அறிவியல்

பொதுவாக ஒரு பொருளை நிலையாக வைக்க அதன் மீது செயல்படும் அனைத்து எதிரெதிர் விசைகளையும் சமன் செய்ய வேண்டும். இதேபோல் ஒரு பொருளை காற்றில் (உயரத்தில்) நிலையாக வைக்க அதன் மீது செயல்படும் எதிரெதிர் விசைகளை சமன் செய்ய வேண்டும்.

உதாரணமாக ஒரு விமானம் வானில் பறக்கும் போது அதன் மீது நான்கு விசைகள் செயல்படும். அவை

1) Lift (மேல் நோக்கிய விசை)

2) Weight (கீழ் நோக்கிய விசை (புவியீர்ப்பு விசை))

3) Thrust (முன்னோக்கிய விசை)

4) Drag (பின்னோக்கிய விசை)

இதில் Lift மற்றும் Weight விசைகள் ஒன்றை ஒன்று சமன் செய்யும் போது (பறந்து கொண்டிருக்கும் போது), விமானம் நிலையாக இருக்கும். இப்போது இன்னும் உயரமாகப் பறக்க வேண்டும் என்றால் Lift விசையின் அளவு Weight விசையின் அளவை விட அதிகமாக இருக்க வேண்டும்.

கீழிறங்க வேண்டுமானால் Weight விசையின் அளவு Lift ஐ விட அதிகமாக இருக்க வேண்டும்.

Weight விசை என்பது விமானத்தின் மீது செயல்படும் புவியீர்ப்பு விசை ஆகும்.

Lift விமானத்தின் வடிவமைப்பில் இருந்து பெறப்படுகிறது. விமானத்தின் வடிவமைப்பு Aerodynamic வடிவமைப்பு ஆகும். அதாவது காற்றை கிழித்துக் கொண்டு செல்லும். இதன் இறக்கையின் மேல்பகுதி சற்று வளைந்தும் (curve shape) கீழ்பகுதி நேராகவும் இருக்கும்.

எனவே இது காற்றில் அதிவிரைவாக நகரும் போது இதன் மேல் மற்றும் கீழ் பகுதியில் ஏற்படும் காற்றழுத்த வேறுபாடு விமானத்திற்கு Lift விசையைக் கொடுக்கும்.

எனவே விமானம் பறப்பதற்கென எந்த ஒரு தனிப்பட்ட கருவியும் கிடையாது, அது காற்றைக் கிழிக்கும் படி அதிவிரைவில் நகர்ந்தால் போதும்.

இப்படி விமானத்தை அதிக வேகத்தில் நகர்த்த பயன்படு ம் விசைதான் Thrust
ஆகும். இந்த விசை இதன் Engineல் இருந்து பெறப்படுகிறது.

பொதுவாக மூன்று வகையான Engine உள்ளது. அவை,

1) Piston engine

2) Jet engine

3) Rocket engine

ஆனால் இதன் இயக்க செய்முறைகள் ஒரேமாதிரியாகவே இருக்கும். அவை,

1) Engine-ல் எரிபொருள், ஆக்ஸிஜன் அல்லது ஆக்ஸிஜனூக்கியுடன் (Oxidizer) ஒன்று சேருதல்

2) எரிபொருள் மற்றும் ஆக்ஸிஜன் கலவை பற்ற (Ignite) வைத்தல்

3) பிறகு எரிபொருள் எரிந்து வெப்ப ஆற்றலை உருவாக்கும். இந்த வெப்ப ஆற்றல் உள்ளிருக்கும் வாயுவை விரிவடையச் செய்து, அதிக அழுதத்தை (Pressure) உருவாக்கும்.

4) இந்த அழுத்தம் Thrust விசையை உருவாக்கும் (Jet மற்றும் Rocket engineகளில்) அல்லது Piston-ஐ கீழ்நோக்கித் தள்ளி, ஆற்றலைத் தரும்

இன்ஜின் எவ்வாறு முன்னோக்கு (Thrust) விசையை உருவாக்குகிறது?

நியூட்டனின் மூன்றாம் விதி :

இதற்கான பொதுவான விடை Newton’s third law. ஆனால் இது Thrust விசையின் விளைவு சம்பந்தமானதே தவிர அதற்கான காரணம் சம்பந்தபட்டதல்ல.

இந்த Aerodynamic விசைகளுக்கான அடிப்படை காரணிகள் அழுத்தமும் (Pressure) Shear force-ம் ஆகும். அதுவும் engine அல்லது Propeller உந்து விசையை உருவாக்குவதற்கான அடிப்படை காரணியே அழுத்தம் தான்.

Piston type இன்ஜின் நேரடியாக Piston மூலம் உந்து விசையை உருவாக்காது. இது Piston-ல் இருந்து பெறப்படும் ஆற்றலின் மூலம் Propeller-ஐச் சுழற்றி அதன் மூலம் உந்து விசையை உருவாக்கும்.

ஆனால் Jet மற்றும் Rocket type இன்ஜின்கள் சற்று மாறாக எரிபொருளில் இருந்து பெறப்படும் வெப்ப ஆற்றலின் மூலம் உள்ளிழுக்கப்பட்ட வாயுவை விரிவடையச் செய்யும். எனவே இங்கு வாயுவானது அதிக அழுத்தத்தை அடையும்.

இப்படி அதிக அழுத்தத்தில் உள்ள வாயு Engineன் பின்புறம் உள்ள ஒரு சிறு துவாரம் (Nozzle) வழியே அதிக விசையோடு வெளியேறும். இப்போது தான் நியூட்டனின் மூன்றாம் விதிப்படி விமானத்தின் இன்ஜின் உந்து விசையைப் பெறும்.