مهندسی هوافضا

مهندسی هوافضا، شاخه‌ای است از مهندسی که با طراحی هواپیما، فضاپیما، و مسائل و موضوعات وابسته به آن‌ها سر وکار دارد. اغلب اوقات، از آن به عنوان مهندسی هوانوردی یاد می‌شود، خصوصا، زمانی که فقط به هواپیما اشاره شود، و وقتی که فضاپیما مورد نظراست، به آن مهندسی فضایی گفته می‌شود.

مهندسی هوافضا یکی از پیشروترین زمینه‌های پژوهشی است و بودجه‌های کلان نظامی و غیرنظامی که صرف این رشته می‌شود زمینه‌های پیشرفت و جهش در دیگر رشته‌های دانش و مهندسی را فراهم ساخته است.

مهندسی هوافضا دانشی راهبردی است که در آن از دانشهای دیگر مانند متالورژی، علوم رایانه و الکترونیک بهره‌گیری می‌شود

هدف رشتۀ دانشگاهی مهندسی هوافضا تربیت کارشناسانی است که نیروی انسانی مورد نیاز برای طراحی، پژوهش و ساخت در صنایع گوناگون هوافضایی را فراهم سازند. گرایش های دانشگاهی هوافضا از جمله پیشرانش و سازه خویشاوندی زیادی با تمامی گرایش‌های مهندسی مکانیک دارد؛ به‌این جهت دارای شماری درس‌های مشترک با گرایش‌های مهندسی مکانیک مثل مکانیک جامدات و مکانیک شاره‌ها است. در بعضی دانشگاه‌ها، دانشکدۀ مهندسی مکانیک و هوافضا به‌عنوان یک دانشکدۀ مستقل وجود دارد.

پایۀ بیشتر درس‌های این رشته بر ریاضی است، مانند دینامیک سیالات برای آیرودینامیک یا معادلات حرکت برای دینامیک پرواز. با این‌همه، اجزای تجربی بسیاری نیز در این رشته وجود دارد. از نظر تاریخی، این اجزا تجربی از آزمایش مدل‌های کوچک و نمونۀ اولیه، در تونل باد و یا در فضای باز منشأ گرفته‌اند. پیشرفت‌های صنعت رایانه این امکان را به‌وجود آورده که از دینامیک محاسباتی سیالات، و شبیه‌سازی رفتار سیال، بتوان برای کاهش هزینه و زمان صرف شده در آزمایش تونل باد استفاده کرد.

در ایران، رشتۀ مهندسی هوافضا در دورۀ کارشناسی در دانشگاه صنعتی امیرکبیر، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، دانشگاه صنعتی شریف، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، دانشگاه آزاد واحد علوم تحقیقات، دانشگاه آزاد واحد رامـسـر، نجف آباد و بناب و دانشگاه پیام نور کرج و دانشگاه پیام نور شیراز آموزش داده می‌شود.با توجه به نظر رئیس کمیسیون آموزش مجلس، مدرک کارشناسی این رشته در دانشگاه پیام نور به علت عدم امکانات و هیئت علمی کافی به صورت معادل مهندسی هوافضا خواهد بود. همچنین دانشگاه های نظامی مانند دانشگاه امام حسین و دانشگاه شهید ستاری نیز در این رشته دانشجو جذب می نمایند.


در حال حاضر در مقطع کارشناسی ارشد و دکترا، این رشته به ۶ گرایش آیرودینامیک، پیشرانش (جلوبرنده‌)، مکانیک پرواز و سازه‌های هوافضایی تقسیم می‌شود.

علاوه بر دانشگاه‌های فوق الذکر دانشگاه شهید بهشتی، دانشگاه فردوسی مشهد، دانشگاه تبریز، دانشگاه صنعتی شیراز، دانشگاه علم و صنعت ایران، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، دانشگاه تربیت مدرس و پژوهشگاه هوافضا نیز در مقطع کارشناسی ارشد به‌تربیت دانشجو می‌پردازند.

در سطح دکترا نیز این رشته در دانشگاه صنعتی شریف، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی ، دانشگاه صنعتی مالک اشتر،دانشگاه آزاد واحد علوم تحقیقات ارائه می‌شود.

گرایش ها
آیرودینامیک از مهم‌ترین پایه‌های هوافضا به‌شمار می‌رود. علم آیرودینامیک به‌مطالعه و بررسی جریان هوا و محاسبۀ نیروها و گشتاورهای ناشی از آن بر روی جسم پرنده، می‌پردازد. مهندسین هوافضا در این گرایش جریان‌های پیچیده در اطراف جسم پرنده را تحلیل می‌کنند و با بدست آوردن نیروهای آیرودینامیکی به‌بررسی پایداری و طراحی سازۀ شناور در سیال - بیشتر هوای اطراف زمین که در ارتفاعات مختلف فاکتورهای متفاوت دارد، مورد بحث است - می‌پردازند.

پیشرانش
دانش پیشرانه‌ها به‌مطالعه و بررسی سامانه‌های جلوبرنده(موتور)، اعم از موتورهای هوازی و غیرهوازی می‌پردازد. موتورهای هوازی شامل موتورهای پیستونی و چرخ‌پره‌ای (توربینی) است که از هوا به‌عنوان اکسیدکننده استفاده نموده و سوخت را با خود حمل می‌کنند. اما موتورهای غیرهوازی مانند موتور موشک‌ها و فضاپیماها است که سوخت و اکسیدکننده را با خود حمل می‌کنند. در این دانش نحوهٔ تولید نیروی رانش و همچنین ساختار کلی انواع موتورهای هوافضایی بررسی و مورد تجزیه و تحلیل قرار می‌گیرد. طراحی و تعیین میزان عملکرد انواع سامانه‌های جلوبرنده نیز بسیار مورد توجه مهندسین پیشرانش هستند. این گرایش بسیار شبیه به مکانیک - تبدیل انرژی و سیستم های انرژی می باشد و دروس مشترک بسیاری با هم دارند و زمینه های کاری بیشتری نسبت به گرایش های دیگر هوافضا دارد.(شرکت نفت، ایران خودرو، صنایع دفاع،نیروگاه ها و ...)

دینامیک پرواز و کنترل
دینامیک پرواز با بهره‌گیری از داده‌های هواپویشی، هندسی و وزنی، به‌مطالعه و بررسی رفتار و حرکات هواپیما می‌پردازد. در واقع علم دینامیک پرواز به بررسی برد، مسافت نشست و برخاست (طول باند)، چگونگی تداوم یافتن پرواز در سرعت‌های گوناگون، پایداری و کنترل وسایل پرنده و شرایط ناخواسته‌ای که سبب انحراف وسیلۀ پرنده می‌شود می‌پردازد. به‌طور خلاصه، تحلیل نحوۀ حرکت یک وسیله در هوا یا فضا و ارائۀ طرح‌هایی به‌منظور بهینه‌سازی این حرکت، وظیفۀ دینامیک پرواز و کنترل است. این بخش بسیار مهم است .

سازه‌های هوافضایی
سازه‌های هوافضایی به‌مطالعه، بررسی و بهینه‌سازی سازه‌های هواپیما و دیگر وسایل پرنده می‌پردازد. هدف آن طراحی و تحلیل سازه‌هایی است که علاوه بر استواری کافی در برابر بارهای آیرودینامیکی و دیگر بارهای استاتیکی وارد بر وسایل پرنده، کمترین وزن ممکن را نیز داشته باشند. ضمن اینکه باید بتوانند در برابر ارتعاشات و سایر عوامل محیطی نظیر تغییرات زیاد و سریع دما و رطوبت نیز مقاوم باشند.

مهندسی فضایی
مهندسی فضایی شاخه‌ای از هوافضا است که به‌بررسی پیشرانش، آیرودینامیک، سازه و مکانیک پرواز حامل (موشک) و پرتابه (ماهواره) در فضا می‌پردازد. علاوه بر آن در این شاخه بیشتر بر کاربرد فضایی بودن (صرف نظر از درگ) و در نظر گرفتن شرایط ویژه فضا (پرتوهای کیهانی، الکتریسیته ساکن و ...) پرداخته می‌شود. و در واقع زمینه مهندسی کمتری نسبت به گرایش های دیگر مهندسی هوافضا دارد و بیشتر مدیریتی است. دروس این رشته بصورت کلی ارائه می شود و تخصصی وارد مباحث نمی شود.

علم مکانیک سماوی) در دو قسمت عمده مطرح است. یکی از قسمت‌های این شاخه از علم مرتبط است با حرکت اجرام اجسام در فضا تحت تاثیر جاذبه می‌باشد که این با همان نام مکانیک مدارهای فضایی مطرح بوده است. شاخهٔ دیگر از مکانیک سماوی در خصوص دینامیک وضعیت اجسام (به‌دور مرکز ثقل خودشان) بحث می‌کند؛ این گرایش در دانشگاه‌های خواجه نصیر و آزاد واحد علوم و تحقیقات ارائه می گردد.