ගුවන් යානයක් ගමන් කරන්නේ කෙසේ ද? How Aircraft Fly

මේසා විශාල යකඩ ගොඩක් ඉහළට නගින්නේ කොහොමද කියන එක ගුවන් යානයක් දකින අපි හැමෝටම ප්‍රශ්ණයක්. ඒ මදිවට තව බඩු ගොඩකුයි, මිනිස්සුයි, ඉන්ධනයි දා ගත්තම කොච්චර බරද?. නිකම් හිතන්න එයාර් බස් 340 වගේ යානයකට ඉන්ධන ලීටර් ලක්ෂ 2 ක් පමණ ඇතුළත් කරන්න පුළුවන්. කොහොම උනත් ගුවන් යානය ඉහළ යාමට භාවිතා කරන්නෙ සරල ක්‍රමයක්. මේ ලිපියෙන් අදහස් කරන්නෙ යානයක් ඉහළ යන්නෙ කොහොමද ආයිත් බිමට ගන්නෙ කොහොමද කියලා සරල දැනුමක් දෙන්න. හැබැයි මේකෙ කියලා තියෙන දේවල් වලට වඩා තව බොහෝ දේවල් සිද්ධ වෙනවා.

බර්නෝලි මූලධර්මය The Bernoulli Principle

ගුවන් යානයේ පියාපත් හරහා ගමන් කරන වාත ධාරාව නිසා ඉහළට ඇති වන බලය ගුවන් යානය පහතට ඇද තබා ගන්නා ගුරුත්වාකර්ෂණ බලය අබිබවා ගිය කල්හි යානය ඉහළ‍ට එසවී ගමන් කරන්නට පටන් ගනී. 

 

මෙම සංසිද්ධිය පසුපස තිබෙන භෞතික විද්‍යාත්මක සිද්ධාන්තය මුලින්ම පැහැදිලි කරන ලද්දේ 18වන ශත වර්ෂයේ විසු ස්විස් ජාතික ගණිතඥයෙකු හා විද්‍යාඥයෙකු වූ සහ තරල (වාතය හෝ ද්‍රවයක්) වල චලිතය පිළිබඳ අධ්‍යයනය කරන ලද “ඩැනියෙල් බර්නෝලී” විසිනි. චලනය වන තරලයක් මගින් ඇති කරන පීඩනය එහි වේගයට ප්‍රතිලෝමව සමානුපාතික වන බව බර්නෝලි විසින් සොයා ගන්නා ලදී. වෙනත් වචන වලින් කියනවා නම් චලනය වන තරලයක (ගමන් කරන තරලයක) වේගය වැඩි වන විට එහි පීඩනය අඩු වන අතර වේගය අඩු වන විට පීඩනය වැඩි වේ. 

එම මූලධර්මයම චලනය වන වාතයට ද අදාළ වේ. අවකාශය තුළින් වාතය වේගයෙන් ගමන් කරන විට වාතයේ පීඩනය අඩුවේ. සෙමින් ගමන් කරන විට පීඩනය වැඩි වේ. ගුවන් යානයක තටු නිර්මාණය වී ඇත්තේ මෙම සිද්ධිය ප්‍රයෝජනයට ගත හැකි ආකාරයෙන් වන අතර එමගින් ඉහළට එසවීමේ බලයක් නිර්මාණය වී ගුවන් යානයේ බර ට වඩා වැඩි බලයක් ලැබුණ විගස යානය ඉහළ ට එසවේ. ගුවන් යානා තටු වල යටි පැත්ත වඩා වැඩියෙන් සමතල වන අතර උඩු පැත්ත වක්‍රාකාරයක් ගනී. ඒ වගේම ගුවන් යානා තටු ඉදිරිපස සිට පසු පසට ඇල වූ ස්වභාවයකින් පිහිටා ඇත. මෙම හේතු නිසා පියාපත මතින් ගමන් කරන වාතය වැඩි දුරක් ද යටින් ගමන් කරන වාතය අඩු දුරක් ද ගමන් කරයි. එනම් පියාපතට ඉහලින් ඇති වාතය වැඩි වේගයකින් ද යටින් ඇති වාතය අඩු වේගයකින් ද ගමන් කරයි. සෙමින් ගමන් කරන වාත අංශු එකිනෙක ලංවී ගමන් කරන නිසා පියාපතට යටින් තිබෙන වාතයේ පීඩනයට වඩා අඩු පීඩනයක් පියාපතට ඉහළින් ඇති වාත ප්‍රමාණයේ තිබේ. මෙම පීඩන වෙනස නිසා ඉහළට එසවීමේ බලයක් ඇති කරයි. ගුවන් යානය වේගය වැඩි කරන විට පියාපත් වාතය තුළින් ගමන් කරන වේගය වැඩි වන අතර ඉහළට එසවීමේ බලය වැඩි වේ. අවසානයේ දී පහළට යෙදෙන බල වලට වඩා වැඩි බලයක් ලැබුණ විගස යානය ඉහළට එසවේ.   

 

පියාසැරියේ අවධීන් The Phases of Flight

පසුපසට ගැනීම සහ ටැක්සි මගට ගැනීම  Push-Back and Taxi-Out

ගුවන් ගමනක පළමු අදියර වන්නේ ගුවන් යානයේ සියළුම දොරවල් වසා දැමීමෙන් පසුව යානය පර්යන්ත ගොඩනැගිල්ලෙන් ඉවතට ගැනීම සහ ටැක්සි මාර්ග හරහා ධාවන පථය වෙත ගෙන යාමයි. මෙහි දී ටැක්සි ධාවන පථ යනුවෙන් හඳුන්වන්නේ ගුවන් යානා, ධාවන පථය වෙත සහ ඉන් ඉවතට ගෙන යන මාර්ගයි. සමහර ගුවන් තොටුපල වල යානා මෙසේ ඇදගෙන යාම සඳහා “ටග්” නමින් හඳුන්වන කුඩා වාහන වර්ගයක් ඇති අතර තවත් ගුවන් තොටුපළ වල යානයේ එන්ජින් ක්‍රියාත්මක කර එමගින් ඉවත් කර ගැනීමට අවසර ලැබේ. කෙසේ හෝ අවසානයේ ගුවන් යානය එහි එන්ජින් මගින් ටැක්සි මාර්ග මතින් ගමන් කරයි. සාමාන්‍යයෙන් ගුවන් යානා ගොඩ බිම ගමන් කිරීමට නොව පියසර කිරීමට සකසා ඇති බැවින් ගොඩ බිම ගමන් කරන්නේ ඉතා අඩු වේගයකිනි. කෙසේ වෙතත් ටැක්සි මාර්ග මතින් ගුවන් යානය ධාවනය කර වීමට ගුවන් ගමන් පාලක මැදිරියේ අවසරය ලැබිය යුතු අතර ගමන් කිරීම පාලක මැදිරියේ අධීක්ෂණය යටතේ සිදු විය යුතු ය.

ගුවන් ගත වීම සහ ඉහළට නැගීම  Takeoff and Climb

යානය ධාවන පථයේ එක් කෙළවරකට ගෙන විත් ගුවන් ගතවීම සඳහා සූදානම් වූ පසු සහ ගුවන් ගමන් පාලක මැදිරියෙන් ඉදිරි කටයුතු කිරීම සඳහා අවසර ලැබුණ පසු ගුවන් නියමුවා හෝ පළමු නිලධාරියා විසින් ගුවන් යානයේ තිරිංග මුදා හැරීම සිදු කරනු ලබයි. ඉන් පසු එන්ජින් වල වේගය වැඩි කර ගුවන් යානය ධාවන පථය වෙත ගමන් කිරීමට සලස්වයි. ගුවන් යානය ධාවන පථය හා සමපාත වූ පසු එය ධාවනය කරවන්නේ යානයේ පිටුපස පිහිටි ‘රඩරය’ මෙහෙයවීම සඳහා යොදා ගන්නා ‘පැඩලයන්’ මගිනි. මෙම ‘රඩරය’ හරහා වේගයෙන් සුළඟ ගමන් ගන්නා විට ‍ධාවන පථය මත තිබෙන ගුවන් යානයේ දිශාව තීරණය කරන  ඉදිරිපස රෝදය කෙළින් තබා ගැනීම සිදු කරනු ලබයි.

ගුවන් යානය වේගයෙන් ගමන් කරන විට එහි පියාපත් මතින් ගමන් කරන ‍සුළ‍‍‍‍ඟේ වේගය ද වැඩි වන නිසා යානය එසවීමට පටන් ගනී. ගුවන් යානය තුළ තිබෙන උපකරණ මගින් මේ සුළ‍‍ඟේ වේගය ද මනිනු ලබන අතර ගුවන් යානයේ පොළවට සාපේක්ෂව වේගයත් ඉදිරි පසින් යානය වෙත පැමිණෙන ( ගුවන් යානය සාමාන්‍යයෙන් සුළඟ පැමිණෙන දිශාවට විරුද්ධ දිශාවට ඉහළ නැංවීම කරයි) විවිධ සුළං වර්ගයන්හි සාධක ද මනිනු ලබයි. සුළ‍ඟේ වේගය කළින් තීරණය කරන ලද ‘පරිභ්‍රමණ වේගයට’ (Rotation Speed) පැමිණි පසු ගුවන් නියමුවා විසින් යානය ඉහළට එසවීම සඳහා යානයේ පසුපස කොට‍සේ ඇති ‘පනේල’ (Panels) මෙහෙය වනු ලබයි. මෙමගින් යානය ඉහළට එසවීම සඳහා තවත් උපකාරයක් ලැබෙන අතර යානය පොළොවෙන් ඉහළට එසවේ.

VR යනුවෙන් හඳුන්වනු ලබන පරිභ්‍රමණ වේගය යනු යානයක් ගුවන් ගත වීමට මත්තෙන් ගණනය කරනු ලබන ඉතා වැදගත් වේගයන් ගෙන් එකකි. එම අවස්ථාවේදී යානය ඉහළ නැංවීම සිදු කරයි. V1 වේගය යනු ධාවන පථය තුළ ම යානය (ගුවන් ගත වීමට ප්‍රථම) නවත්වා ගැනීමට හැකියාව පවතින වේගයයි. ‍අනිවාර්යයෙන් මෙම වේගය VR වේගයට වඩා අඩු වේ. V2 යනුවෙන් හඳුන්වන්නේ යානය ඉහළ නගිමින් පවතින අවස්ථාවේ වේගයයි. මෙම වේගයන් දෙක සඳහා බොහෝ විට බලපානු ලබනුයේ ගුවන් යානයේ මුළු බර, වාතයේ උෂ්ණත්වය සහ ගුවන් තොටුපළේ (ධාවන පථයේ) මුහුදු මට්ටමේ සිට පවතින උස ආදියයි. වඩා බර ගුවන් යානා ගුවන් ගත වීම සඳහා වැඩි වේගයක් අවශ්‍ය වේ. ඒ වගේ ම උෂ්ණත්වය අඩු දිනක දී ට වඩා උෂ්ණත්වය වැඩි දිනක දී වේගයෙන් ගමන් කළ යුතු වේ. හේතුව උණුසුම් වාතයේ ඝණත්වය අඩු නිසා එකම වේගයක දී අඩු ඝණත්වයේ දී ඉහළට එසවීම අඩු වීමයි.  ඒ වගේ මුහුදු මට්ටමේ සිට ඉහළට යන විට ද වාතයේ ඝණත්වය අඩු වේ. උදාහරණයක් ලෙස අනෙකුත් සාධක එක හා සමානව පවතින්නේ නම් රත්මලාන ගුවන් තොටුපළේ දී ට වඩා වැඩි වේගයක් සීගිරිය ගුවන් තොටුපොළේ දී ලබා ගත යුතු වේ. ( රත්මලාන ගුවන් තොටුපළ මුහුදු මට්ටමේ සිට මීටර් 6.2 ක් ද සීගිරිය ගුවන් තොටුපළ මීටර් 192 ක් ද ඉහළින් පිහිටා තිබේ.) V1 වේගය ගණනය කිරීමේ දී ප්‍රධාන සාධකය ධාවන පථයේ දිග වුවද ඉහත සඳහන් කළ සාධක ද මේ සඳහා යොදා ගනී.  

විශාල ජෙට් යානා පැයට සැතපුම් 160 ක පමණ වේගයකින් සහ අංශක 15 ක පමණ ආනතියකින් ඉහළ නගී. ගුවන් යානය ඉහළට එසවීම සඳහා ගුවන් යානයේ පියාපත් මතින් ගමන් කරන සුළ‍ඟ ට සාපේක්ෂව පියාපත් වල ආනතිය ඉතා වැදගත් වේ. මෙම ආනතිය වඩා වැඩි වූ විට පියාපත් හරහා ගමන් කරන වාතය ට බාධා පැමිණීම නිසා යානය ඉහළට එසවීමට බාධා පැමිණේ නැතහොත් නතර වේ.

ගුවන් යානයක් වායු ගති විද්‍යානුකූලව (Aerodynamically)කාර්යක්ෂම වීම සඳහා යානය ධාවන පථයේ දී ගමන් කිරීමට යොදා ගන්නා රෝද ගුවන් ගත වන විට යානයේ බඳ තුළට ඇතුල් කර ගැනීමෙන් ඉදිරියෙන් පැමිණෙන වාතයෙන් ඇතිවෙන ප්‍රතිරෝධය අවම කර ගනී. එමගින් යානයේ වේගය වැඩි කර ගත හැක.  

ගුවනින් ගමන් කිරීම  Cruise

ගුවන් යානය ගුවන් ගත වීමෙන් පසු කලින් ගුවන් නියමුවා විසින් තීරණය කරන ලද සහ ගුවන් ගමන් පාලක විසින් අනුමත කරන ලද උසකට පැමිණේ. මෙම උසින් ගුවන් යානය ඉදිරියට ගමන් කිරීම සිදු කරයි. මෙම අවස්ථාවේ දී යානය ඉහළ නැගීමට ගන්නා ලද බලය අඩු වන අතර යානය ස්ථිර උසක් තීරණය කරනු ලැබේ. මේ අවස්ථාවේ දී යානයේ බර සහ පියාපත් මගින් යානය ඔසවන බලය යන‍ දෙක එක සමාන වේ.  

ගුවන් යානය ඉහළින් ගමන් අවස්ථාවේ ඒ සඳහා සම්මත උසක් නැත. එම උස සාමාන්‍යයෙන් අඩි 35000 ක් පමණ වන අතර ‍යානයේ වර්ගය, ගුවන් ගමනේ දුර, කාලගුණික තත්වය, වායු කැලඹුම් ස්වභාවය, වෙනත් ගුවන් යානා වල ගුවනේ පිහිටීම් ආදිය මෙම උස තීරණය කිරීම සඳහා බලපානු ලැබේ. නමුත් ගුවන් යානා දෙකක් අතර උස පරතරය අඩි 1000 ක් තබා ගෙන ගමන් කිරීමට සුදුසුකම් ලැබූ යානා වලට පමණක් අඩි 29000 ත් 41000 ත් අතර දේශීය ගුවන් සීමාවේ ගමන් කළ හැකිය. මෙසේ ගමන් කරන අවස්ථාවේ වේගය සාමාන්‍යයෙන් ශබ්ධයේ වේගයෙන් 82% පමණ වේ. මෙය ගොඩ බිමේ වේගය බවට පරිවර්තනය කළොත් එය පැයට සැතපුම් 550 ක් පමණ වන අතර එය ද ඉදිරියෙන් පැමිණෙන සුළ‍‍ඟේ වේගය, යානයේ පසුපස කොටස මත බලපවත්වන සුළඟ සහ එවන් වූ අනෙකුත් සාධක මත වෙනස් වේ.

ගුවන් ගමන අතරතුරේ දී ගුවන් නියමුවන් විසින් ගුවන් යානය කලින් නම් කරන ලද ගුවන් මාර්ග සහ අධිවේගී ගුවන් මාර්ග ඔස්සේ ගමන් කිරීම සිදු කරනු ලබන අතර මෙම මාර්ග සිතියම් ගත කර තිබේ. නැතහොත් ඒවා ගුවන් යානය විසින් රේඩියෝ තරංග ආධාරයෙන් හඳුනා ගනී. සමහර ගුවන් යානා වල මාර්ග සොයා ගැනීම සඳහා උපයෝගී කර ගන්නා විද්‍යුත් උපකරණ තිබේ. මෙම උපකරණ මගින් ගුවන් යානය පිටත් වූ ස්ථානයේ සිට ගුවන් යානය පවතින ස්ථානය, යානයේ දිශාව, වේගය හා අනෙකුත් සාධක උපයෝගී කර ගනිමින් ගණනය කිරීම සිදු කරයි. සමහර ගුවන් යානා චන්ද්‍රිකා ආශ්‍රයෙන් මෙම තොරතුරු සොයා ගනී. මෙම ක්‍රමය ගෝලීය ස්ථාන ගත පද්ධතිය ‍(Global Positioning System GPS) ලෙස හඳුන්වයි. බොහෝ ගුවන් සමාගම් දැන් මෙම ක්‍රමය භාවිතා කරමින් ගුවන් පාලකවරුන්ගේ ද උපදෙස් මත මාර්ග සොයා ගැනීම සඳහා යොමු වී ඇති අතර එමගින් වඩා ආරක්ෂාකාරී ගුවන් ගමන් සිදු කළ හැක. ‍එලෙස ම වඩා කාර්යක්ෂම සහ නම්‍යශීලි ගුවන් ගමන් පවත්වා ගැනීමට ද එමගින් හැකියාව තිබේ.

 

ගුවන් නියමුවන් විසින් ගුවන් යානයේ පියාපත් වල සහ පසුපස කොටසේ ඇති පැනල මෙහෙය වීම මගින් යානය ගුවනේ දී හැසිරවීම සිදු කරයි.

පහත බැස්ස වීම සහ ගොඩ බැස්සවීම  Descent and Landing

මෙම අවධියේ දී ගුවන් නියමුවා විසින් එන්ජින් වල බලය සහ යාන‍යේ වේගය අඩු කරමින් හා යානය ඉහළට එසවීම අඩු කරමින් යානයේ පසුපස කොටස පොළොව දෙසට පහත් කිරීම සිදු කරයි.  මෙම අවසාන ප්‍රවේශය ගුවන් තොටුපොළට සැතපුම් කීපයක් ඈත සිට ඇරඹේ. මෙම අවස්ථාවේ සිට ගුවන් ගමන් පාලකවරුන් විසින් යානය ගුවන් තොටුපොළින් පිටත් වන සහ ගුවන් තොටුපොළට ඇතුළු වන වෙනත් යානා වලින් වෙන් කරමින් ක්‍රමානුකූල ගොඩ බෑමකට මග පාදයි.  දැන් ගුවන් යානයේ රෝද ක්‍රම ක්‍රමයෙන් පහතට ගැනීම සිදු කරන අතර යානයේ වේගය තව දුරටත් අඩු කරනු ලැබේ. ඒ වගේම යානයේ පියාපත් වල සහ පසුපස පසුපස පිහිටි ‘ෆ්ලැප්ස්’ (Flaps)මෙහෙයවීම මගින් යානයේ වේගයත් පවතින උසත් තවදුරටත් අඩු කරනු ලැබේ. තවද යානයේ ‘රඩරය’ සහ ‘එලිවේටර්ස්’ (Elevators) මගින් යානය ඍජුව ඉදිරියට ‍ගමන් කිරීම පවත්වා ගනු ලබයි. එම ගොඩ බෑම උපකරණ මගින් සිදු කරන්නක් නම් ඒ සඳහා යොදා ගන්නා උපකරණ ක්‍රියාත්මක ව තබනු ලැබේ. කෙසේ හෝ අවසානයේ යානය ධාවන පථයේ අවසානය දක්වා මෙහෙයවනු ලබයි. පළමු ව යානයේ පසුපස රෝද ධාවන පථය හා ගැටීම සිදු වන අතර ඉදිරිපස රෝද ඉන් පසු ගැටේ.

යානය ධාවන පථය මත පැයට කිලෝමීටර් 120 ක පමණ වේගයෙන් ගමන් කරන අතර යානයේ පියාපත් මත තිබෙන ‘ස්පොයිලර්ස්’ (Spoilers) ඉහළට එසවීම මගින් පියාපත් මතින් ගමන් කරන වාත ධාරාවට  බාධා කිරීම මගිනුත් එන්ජින් වලින් ඉදිරියට යොදන බලය පසුපසට යෙදීම මගිනුත් යානයේ වේගය තවදුරටත් අඩු කරනු ලැබේ. ඒ වගේම තිරිංග ද භාවිතා කරනු ලබයි.

ටැක්සි මගට ඇතුළු කිරීම සහ නැවැත්වීම  Taxi-In and Parking

අවසානයේ දී සිදු කරනුයේ මුල් අවධියේ දී සිදු කරනු ලැබූ දෙයෙහි අනෙක් පැත්තයි. යානය එහි එන්ජින් වල බලය මගින් ක්‍රමයෙන් ‘ටැක්සි’ මාර්ග ඔස්සේ ගමන් කරමින් යානය නවතනු ස්ථානය කරා මෙහෙයවා නවතනු ලබයි.