سرعت هواپیمای مسافربری چقدر است؟

سرعت هواپیماهای مسافربری بسته به نوع هواپیما، شرایط آب و هوایی و قوانین هوانوردی متفاوت است اما این همه ماجرا نیست.

سرعت هواپیماهای مسافربری در دنیای شگفت‌انگیز هوانوردی یکی از جذاب‌ترین و پیچیده‌ترین موضوعات است. از لحظه آغاز حرکت بر روی باند تا رسیدن به مقصد، هواپیما با سرعت‌های متفاوتی حرکت می‌کند که هر یک در مرحله خاصی از پرواز اهمیت دارد. در این مقاله، به بررسی جامع سرعت هواپیماهای مسافربری در مراحل مختلف پرواز می‌پردازیم. از سرعت آرام تاکسی تا سرعت سرسام‌آور کروز، همه چیز را درباره سرعت این پرندگان آهنین خواهید آموخت. همچنین، به بررسی عوامل مؤثر بر سرعت هواپیما، از جمله نوع هواپیما، شرایط آب و هوایی و قوانین هوانوردی، خواهیم پرداخت.

فهرست مطالب

• هواپیماها با چه سرعتی پرواز می کنند؟
• عوامل موثر بر سرعت هواپیماها
• انواع مختلف هواپیما و سرعت هر یک از آنها
• تاثیر قطعات هواپیمای مسافربری بر سرعت آن
• روش های طراحی یک هواپیما و تاثیر آن بر سرعت هواپیما
• شرح کامل سرعت هواپیما در مراحل مختلف پرواز

هواپیماها با چه سرعتی پرواز می کنند؟

در دنیای هواپیماها، سرعت یکی از عوامل اساسی است که میزان توانایی و کارایی آن‌ها را تعیین می‌کند. هواپیماهای مسافربری، با قدرت خود به سرعت‌های بسیار بالا حرکت کرده و به راحتی مسافت‌های طولانی را در مدت زمان کوتاهی پیموده و مسافران را به مقصد خود منتقل می‌کنند. هرچند که سرعت هواپیماها به طور کلی بالاست، اما عدد دقیق آن برای ما معمولاً ناشناخته است. مفهوم «ماخ» که نسبت سرعت هواپیما به سرعت صوت را نشان می‌دهد، به تقدیم زحمات یک دانشمند آلمانی برمی‌گردد که این مقیاس را ابداع کرد.

زمانی که یک هواپیما به ارتفاعی بین ۷۰۰۰ تا ۹۰۰۰ متر (یا ۲۵۰۰۰ تا ۳۰۰۰۰ فوت) می‌رسد، سرعت آن با استفاده از عدد ماخ نسبت به سرعت صوت اندازه‌گیری می‌شود. این مقدار به صورت درصدی از سرعت صوت اعلام می‌شود. به عنوان مثال، عدد ماخ ۰.۷۰ به این معنی است که هواپیما با سرعتی که ۷۰ درصد سرعت صوت را دارد، حرکت می‌کند.

با توجه به تأثیر دمای هوا بر سرعت صوت، این مقدار به شدت متغیر است. برای مثال، سرعت صوت در دمای ۱۵ درجه سانتیگراد حدود ۷۶۱ مایل بر ساعت (یا ۱۲۲۴.۷۱ کیلومتر بر ساعت) محاسبه می‌شود، در حالی که در دمای منفی ۵۷ درجه سانتیگراد، این مقدار کاهش می‌یابد. با این حال، هنگامی که هواپیما به سرعتی نزدیک به سرعت صوت می‌رسد، امواج صوتی تولید می‌شود که ممکن است به مشکلات آیرودینامیکی و کنترل هواپیما منجر شود. به همین دلیل، محدودیت‌هایی برای سرعت پرواز هواپیماهای مسافربری وجود دارد که به نام «گوشه کافین» (Coffin Corner) معروف است. این محدودیت‌ها نشان‌دهنده حداکثر سرعت ماخ قابل قبول برای هواپیماهاست که خطر ایجاد اختلالات جدی در کنترل آن‌ها را کاهش می‌دهد.

عوامل موثر بر سرعت هواپیماها

سرعت هواپیما تحت تأثیر عوامل مختلفی قرار می‌گیرد، این عوامل شامل موارد زیر هستند:

۱. نوع هواپیما: هواپیماها بر اساس طراحی و نوع آن متفاوت هستند. هواپیماهای جت به طور معمول سریع‌تر از هواپیماهای ترکیبی یا پروازی هستند، زیرا دارای موتورهای قدرتمندتری هستند که آن‌ها را قادر به پرواز با سرعت بالا می‌سازد.

۲. موتورها و توان موتوری: توان و کارایی موتورها به طور مستقیم بر سرعت هواپیما تأثیر می‌گذارد. هواپیماهایی با موتورهای بزرگ و قدرتمند، مانند هواپیماهای جت، می‌توانند با سرعت‌های بالاتر حرکت کنند نسبت به هواپیماهای کوچک‌تر یا با موتورهای ضعیف‌تر.

۳. مقاومت هوایی: مقاومت هوایی یکی از عوامل مهمی است که بر سرعت هواپیما تأثیر می‌گذارد. این مقاومت شامل مقاومت هوایی متغیر (که با افزایش سرعت افزایش می‌یابد) و مقاومت هوایی ثابت است. کاهش مقاومت هوایی می‌تواند باعث افزایش سرعت هواپیما شود.

۴. ارتفاع پرواز: ارتفاع پرواز هواپیما نیز بر سرعت آن تأثیرگذار است. در ارتفاعات بالاتر، مقاومت هوایی کمتر است و همچنین هواپیما می‌تواند از پویایی هواپیمایی بهره بیشتری ببرد که به افزایش سرعت آن کمک می‌کند.

۵. شرایط هوا و آب و هوا: شرایط هوا و آب و هوا می‌تواند نیز بر سرعت هواپیما تأثیرگذار باشند. بادهای قوی یا جریان‌های هوایی می‌توانند سرعت و کارایی هواپیما را تحت تأثیر قرار دهند.

۶. بار مفید: بار مفید به مقدار باری اطلاق می‌شود که هواپیما حمل می‌کند. هواپیماهای با بار مفید بالا ممکن است سرعت کمتری داشته باشند زیرا نیاز به قدرت بیشتری برای پرواز دارند.

این عوامل به طور کلی تعیین می‌کنند که یک هواپیما با چه سرعتی می‌تواند پرواز کند و چگونه می‌تواند کارایی بهتری داشته باشد.

انواع مختلف هواپیما و سرعت هر یک از آنها

هواپیماها به طور کلی به چند دسته اصلی تقسیم می‌شوند که هر کدام از این دسته‌ها به سرعت‌های مختلفی پرواز می‌کنند. در ادامه، نمونه‌هایی از هر دسته همراه با محدوده سرعت آن‌ها آورده شده است:

هواپیماهای جت

هواپیماهای جت خلبانی  (Business Jets): معمولاً با سرعت حدود ۷۰۰ تا ۸۰۰ کیلومتر بر ساعت (km/h) یا ۴۵۰ تا ۵۰۰ مایل بر ساعت (mph)  پرواز می‌کنند. هواپیماهای جت مسافربری (Commercial Jetliners) : با سرعت حدود ۸۰۰ تا ۱۰۰۰ کیلومتر بر ساعت (km/h) یا ۵۰۰ تا ۶۵۰ مایل بر ساعت (mph) حرکت می‌کنند.

هواپیماهای پروازی

هواپیماهای تک‌پره  (Single-engine): معمولاً با سرعت حدود ۲۲۰ تا ۳۵۰ کیلومتر بر ساعت (km/h) یا ۱۳۵ تا ۲۲۰ مایل بر ساعت (mph)  پرواز می‌کنند. هواپیماهای چندپره (Multi-engine): با سرعت حدود ۳۵۰ تا ۵۰۰ کیلومتر بر ساعت (km/h) یا ۲۲۰ تا ۳۰۰ مایل بر ساعت (mph) حرکت می‌کنند.

تاثیر قطعات هواپیمای مسافربری بر سرعت آن

قطعات هواپیمای مسافربری به طور گسترده‌ای بر سرعت و عملکرد آن‌ها تأثیر می‌گذارند. این تأثیرات متنوع و پیچیده بوده و شامل عوامل زیر می‌شود:

• بال‌ها  
• نوع بال: بال‌ها (Wings) به دو نوع اصلی تقسیم می‌شوند: بال‌های ثابت و بال‌های متحرک مانند فلپ‌ها و ایروفویل‌ها. بال‌های ساخته شده با فناوری‌های مدرن مانند بال‌های شکلاتی، امکان بالابردن بهتر هواپیما را فراهم می‌کنند و مقاومت هوایی را کاهش می‌دهند، که این امر به بهبود سرعت کمک می‌کند.
• موتورها
• نوع موتور: هواپیماهای جت با موتورهای توربینی قدرتمند معمولاً نسبت به هواپیماهای پروازی که از موتورهای پیستونی (Engines) استفاده می‌کنند سرعت بالاتری دارند. قدرت و کارایی این موتورها مستقیماً تأثیرگذار بر سرعت و عملکرد هواپیماست.
• کابین و بدنه  
• طراحی آیرودینامیکی: بدنه و کابین (Fuselage) هواپیما باید طوری طراحی شوند که مقاومت هوایی کمینه باشد. این امر بهینه‌سازی شده با استفاده از شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای و آزمایش‌های هواشناسی، به سرعت هواپیما کمک می‌کند.

• سیستم‌های کنترل و تنظیم
• فلپ‌ها و پروازگیرها: این سیستم‌ها به هواپیما امکان می‌دهند تا در مقابل تغییرات هواشناسی و شرایط پروازی بهینه شود. فعالیت بهینه این سیستم‌ها به سرعت و پایداری هواپیما کمک می‌کند.
• سیستم‌های انتقال قدرت
• سیستم‌های هیدرولیک و الکتریکی: این سیستم‌ها به منظور کنترل فلپ‌ها، پروازگیرها و دیگر اجزای حیاتی هواپیما استفاده می‌شوند. بهینه‌سازی و عملکرد این سیستم‌ها نقش مهمی در بهبود سرعت و کارایی هواپیما دارد.

با این وجود، طراحان هواپیما باید در طول فرایند طراحی و تولید به توازن مناسبی بین این عوامل دقت کنند تا هواپیما بهینه‌ترین عملکرد را ارائه دهد، که شامل سرعت بالا، کارایی بالا، و ایمنی در پرواز باشد.

روش های طراحی یک هواپیما و تاثیر آن بر سرعت هواپیما

طراحی یک هواپیما به طور کلی تأثیر زیادی بر عملکرد و سرعت آن دارد. در زیر به برخی از عوامل و روش‌های طراحی که بر سرعت هواپیما تأثیر می‌گذارند، اشاره می‌کنیم:

• شکل بدنه و بال‌ها
• شکل بدنه هواپیما و بال‌های هواپیما (Aerodynamics) بسیار مهم است. طراحی با استفاده از روش‌های هواپیماپرشی (aerodynamic design)  بهینه‌ترین شکل برای کاهش مقاومت هوایی (drag) و افزایش تراکم پویا (lift-to-drag ratio)  را فراهم می‌آورد که این امر به بهبود سرعت و کارایی هواپیما کمک می‌کند.
• موتور و قدرت پرتاب
• نوع و عملکرد موتورها و سیستم پرتاب هواپیما (propulsion system) می‌تواند بر سرعت و عملکرد آن تأثیر بسزایی داشته باشد. موتورهای با کارایی بالا و سیستم‌های پرتاب بهینه می‌توانند هواپیما را به سرعت‌های بالاتری برسانند.
• وزن هواپیما
• وزن کلی هواپیما  (total Weight) و توزیع آن نیز می‌تواند تأثیر زیادی بر کارایی و سرعت آن داشته باشد. هواپیماهای سبک‌تر و با بهینه‌سازی وزن، معمولاً سرعت بیشتری دارند.

• مواد و مصالح
• استفاده از مواد ساختاری سبک و با قدرت بالا نیز می‌تواند به بهبود عملکرد هواپیما کمک کند. موادی مانند فولاد آلیاژی، آلومینیوم، کربن فیبر و تیتانیوم باعث کاهش وزن هواپیما و افزایش سرعت آن می‌شوند.
• سیستم کنترل و استقرار
• سیستم‌های کنترل و استقرار (Control and Stability Systems) مانند کنترل‌های پرواز (flight control systems) و بال‌های جلو (canards) نیز می‌توانند به بهبود استحکام و کارایی هواپیما و در نهایت سرعت آن کمک کنند.

به طور کلی، طراحی هواپیما یک فرایند چندگانه است که تأثیرات گسترده‌ای بر عملکرد و سرعت آن دارد و بهینه‌سازی هر یک از این عوامل می‌تواند به بهبود کلی عملکرد و سرعت هواپیما منجر شود.

شرح کامل سرعت هواپیما در مراحل مختلف پرواز

در مورد سرعت‌های مختلف هواپیماهای مسافربری در مراحل مختلف پرواز می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

تاکسی

در مرحله تاکسی (ُTaxiing)، هواپیما با سرعت نسبتاً کم حرکت می‌کند. این مرحله شامل حرکت هواپیما از ترمینال به سمت باند پرواز است. سرعت در این مرحله به عوامل زیر بستگی دارد:

• اندازه و نوع هواپیما: هواپیماهای بزرگتر معمولاً با سرعت بیشتری نسبت به هواپیماهای کوچکتر تاکسی می‌کنند.
• شرایط باند: در شرایط خشک، هواپیما می‌تواند با سرعت بیشتری نسبت به شرایط مرطوب یا یخی حرکت کند.
• دستورالعمل‌های کنترل ترافیک هوایی: کنترل‌کننده‌های ترافیک هوایی ممکن است به دلایل ایمنی، محدودیت‌هایی را برای سرعت تاکسی تعیین کنند.

به طور کلی، سرعت تاکسی هواپیما معمولاً بین ۲۰ تا ۳۰ کیلومتر بر ساعت (۱۲ تا ۱۹ مایل بر ساعت) است. با این حال، در برخی موارد، ممکن است سرعت تاکسی به ۴۰ کیلومتر بر ساعت (۲۵ مایل بر ساعت) یا بیشتر نیز برسد.

ملاحظات مهم:

• خلبانان در طول تاکسی کردن باید بسیار مراقب باشند و به سایر هواپیماها، وسایل نقلیه و موانع توجه کنند.
• سرعت تاکسی باید به گونه‌ای تنظیم شود که از ایمنی هواپیما و سرنشینان آن اطمینان حاصل شود.

تیک آف

تیک آف (Take off) به معنای بلند شدن هواپیما از زمین و شروع پرواز به هوا است. در این مرحله، هواپیما به نیروی پرتابی نیاز دارد تا بتواند از زمین بلند شود. سرعت تیک آف بستگی به نوع و اندازه هواپیما دارد. برای هواپیماهای جت تجاری معمولاً این سرعت بین ۲۴۰ تا ۲۸۵ کیلومتر در ساعت است، در حالی که برای هواپیماهای کوچکتر می‌تواند کمتر باشد.

هواپیماهای بزرگتر به دلایلی مانند افزایش عمر موتورها و کاهش صدا ممکن است از قدرت کمتری در این مرحله استفاده کنند. برای این منظور، از سیستم‌های افزایش لیفت مانند پره‌ها و بالچه‌ها استفاده می‌شود تا لیفت بیشتری ایجاد شود. شرایط هوایی و فرودگاهی نیز بر سرعت تیک آف تأثیر می‌گذارد. به عنوان مثال، در فرودگاه‌های با ارتفاع بالا، هواپیماها نیاز به سرعت بیشتری برای تیک آف دارند.

کروز

در مرحله کروز، هواپیما به سرعت و ارتفاع بهینه خود برای پیمودن مسافت طولانی می‌رسد. این مرحله معمولاً بخش عمده‌ای از پرواز را تشکیل می‌دهد و پس از صعود و قبل از کاهش ارتفاع برای فرود آغاز می‌شود. سرعت در این مرحله به عوامل زیر بستگی دارد:

• نوع هواپیما: هواپیماهای جت تجاری بزرگ معمولاً با سرعت کروز بالاتری نسبت به هواپیماهای کوچک‌تر یا هواپیماهای ملخی پرواز می‌کنند.
• ارتفاع پرواز: در ارتفاعات بالاتر، هوا رقیق‌تر است و این امکان را برای هواپیما فراهم می‌کند تا با سرعت کروز بالاتری پرواز کند.
• شرایط آب و هوایی: باد مخالف می‌تواند سرعت زمین هواپیما را کاهش دهد، در حالی که باد موافق می‌تواند آن را افزایش دهد.
• وزن هواپیما: هواپیماهای سنگین‌تر معمولاً با سرعت کروز پایین‌تری نسبت به هواپیماهای سبک‌تر پرواز می‌کنند.

به طور کلی، سرعت کروز هواپیماهای مسافربری معمولاً بین ۸۰۰ تا ۹۰۰ کیلومتر بر ساعت (۵۰۰ تا ۵۶۰ مایل بر ساعت) است. این سرعت معمولاً با واحد ماخ (Mach) اندازه‌گیری می‌شود که نسبت سرعت هواپیما به سرعت صوت است. سرعت کروز هواپیماهای مسافربری معمولاً بین ۰.۷۵ تا ۰.۸۵  ماخ است.

ملاحظات مهم:

• سرعت کروز به گونه‌ای انتخاب می‌شود که مصرف سوخت را بهینه کند و در عین حال زمان پرواز را کاهش دهد.
• خلبانان در طول مرحله کروز، سرعت و ارتفاع هواپیما را به دقت کنترل می‌کنند تا از ایمنی و کارایی پرواز اطمینان حاصل شود.

نزول

در مرحله نزول هواپیما، سرعت آن تأثیر مستقیمی بر ایمنی و کارایی فرآیند نزول دارد. اینجاست که سرعت به طور کلی به چندین جنبه تقسیم می‌شود:

۱. سرعت نزول

سرعت نزول (Descent Rate) نشان دهنده سرعتی است که هواپیما ارتفاع خود را طی آن کاهش می‌دهد. این نرخ معمولاً بین ۱،۵۰۰ تا ۳،۰۰۰ پا در دقیقه متغیر است و می‌تواند با توجه به شرایط هواپیما و محیط فرودگاه تغییر کند. فاکتورهایی مانند وزن هواپیما، شیب نزول، و ترافیک هوایی بر سرعت نزول تأثیرگذار هستند. هدف اصلی از کنترل سرعت نزول، ایجاد یک نزول مطمئن و کنترل شده است که به طور ایمن به زمین می‌رسد.

۲. سرعت عمودی

پارامتر سرعت عمودی (Vertical Speed) نشان دهنده سرعتی است که هواپیما به سمت پایین حرکت می‌کند. معمولاً در واحد پا یا متر بر ثانیه اندازه گیری می‌شود. تنظیم دقیق سرعت عمودی می‌تواند به بهره‌وری سوخت کمک کند و همچنین از نظر ایمنی، اطمینان حاصل شود که نزول در مرحله نهایی به طور کنترل شده و ایمن انجام می‌شود.

۳. سرعت هواپیما در هنگام نزول

در آخرین مراحل نزول، هواپیما به سرعتی نزدیک به سرعت هنگام فرود می‌رسد. این سرعت بستگی به نوع هواپیما، وزن، شرایط هوا و فرودگاهی، و نرخ نزول دارد. سرعت مناسب در این مرحله از اهمیت بالایی برخوردار است زیرا تأثیر چندگانه‌ای بر روی لندینگ و ایمنی هواپیما دارد.

بنابراین، در هر مرحله از نزول، هدف اصلی کنترل دقیق سرعت هواپیما است تا فرآیند نزول به طور ایمن، کنترل شده و بهینه انجام شود و هواپیما به طور مطمئن به زمین نزدیک شود.

فرود

در مرحله فرود، هواپیما به تدریج سرعت خود را کاهش می‌دهد تا بتواند با خیال راحت بر روی باند فرودگاه فرود آید. سرعت در این مرحله به عوامل زیر بستگی دارد:

• نوع هواپیما: هواپیماهای بزرگتر و سنگین‌تر معمولاً با سرعت بیشتری نسبت به هواپیماهای کوچکتر فرود می‌آیند.
• شرایط آب و هوایی: باد مخالف می‌تواند سرعت فرود را کاهش دهد، در حالی که باد موافق می‌تواند آن را افزایش دهد.
• طول باند: باندهای طولانی‌تر امکان کاهش سرعت تدریجی‌تر و ایمن‌تر را فراهم می‌کنند.
• وزن هواپیما: هواپیماهای سنگین‌تر به سرعت فرود بیشتری نیاز دارند تا بتوانند نیروی بالابر کافی برای حفظ پرواز را تولید کنند.

به طور کلی، سرعت فرود هواپیماهای مسافربری معمولاً بین ۲۲۰ تا ۲۶۰ کیلومتر بر ساعت (۱۴۰ تا ۱۶۰ مایل بر ساعت) است. با این حال، این سرعت می‌تواند بسته به عوامل فوق متفاوت باشد.

ملاحظات مهم:

• خلبانان باید به دقت سرعت هواپیما را در طول فرود کنترل کنند تا از ایمنی پرواز اطمینان حاصل شود.
• فرود یکی از مهم‌ترین و حساس‌ترین مراحل پرواز است.
• پس از تماس با باند، خلبانان از ترمزها و معکوس کننده‌های رانش برای کاهش سرعت هواپیما و توقف آن استفاده می‌کنند.