Getty Images

आकाशात झेपावणारं विमान पाहिलं त्याबद्दल जवळपास सगळ्यांनाच प्रचंड आकर्षण वाटत असतं. या विमानाबाबत लहान मोठ्यांसह सगळ्यांनाच एक प्रश्न पडलेला असतो. तो म्हणजे एवढं मोठ्ठं विमान हवेत उडतं कसं.

चला तर मग, यामागचं नेमकं विज्ञान कसं असतं ते समजून घेऊयात.

विमान हवेत उड्डाण घेण्याच्या या विज्ञानाला डायनामिक्स ऑफ फ्लाईट म्हणतात. त्याबाबत आपण माहिती घेणारच आहोत.

पण ते समजण्याआधी विमान ज्या हवेमध्ये उडत किंवा तरंगत असतं, त्या हवेबद्दल जाणून घेऊ.

हवा काय असते?

हवा ही एक भौतिक गोष्ट आहे. तिला वजन आहे.

हवेत काय असतं? तर ऑक्सिजन, नायट्रोजन, कार्बन डायऑक्साईड असे वेगवेगळे वायू असतात.

या वेगवेगळ्या घटकांचे रेणू हवेत सतत हलत असतात, त्यामुळं हवेचा दाब निर्माण होतो. याच वाहत्या हवेमुळे बल किंवा शक्ती (Force ) तयार होते.

या बलामुळेच एखादी वजनानं हलकी गोष्ट हवेत वर जाऊ किंवा खाली येऊ शकते.

पक्षी, पतंग, फुगा, विमानं या सगळ्यांना ओढण्याची किंवा ढकलण्याची शक्ती हवेत असते. म्हणूनच उडणाऱ्या प्रत्येक गोष्टीसाठी हवा गरजेची असते.

विमानाचं वजन महत्त्वाचं का?

विमानाचं वजन ही उड्डाणासाठी एक अतिशय महत्त्वाची गोष्ट आहे. कारण या वजनावर अनेक गोष्टी अवलंबून असतात.

प्रत्येक विमानाचं उड्डाण करतानाचं कमाल वजन (Maximum Takeoff Weight-MTW) ठरलेलं असतं. म्हणजेच जास्तीत जास्त किती वजन घेऊन विमान उडू शकतं, याची ती मर्यादा असते.

यामध्ये विमानाचं वजन, विमानातील इंधनाचं वजन, लॅव्हेटोरिजसाठी लागणाऱ्या पाण्याचं वजन, प्रवासी आणि क्रू, त्यांचं सामान, त्यांचं जेवण यासगळ्याचा समावेश असतो.

Getty Images विमानाचं वजन, विमानातील इंधनाचं वजन, लॅव्हेटोरिजसाठी लागणाऱ्या पाण्याचं वजन, प्रवासी आणि क्रू, त्यांचं सामान, त्यांचं जेवण हे सगळं मिळून विमानाचं मॅक्सिमम टेकऑफ वेट ठरतं.

बोईंग ड्रीमलायनर 787-8 चा विचार करता त्यासाठीची मर्यादा 2 लाख 27 हजार 950 किलो, म्हणजे 227.95 मेट्रिक टन एवढी आहे.

तुलनाच करायची झाली तर हत्तीच्या वजनानुसार आपण समजून घेऊ. एका पूर्ण वाढ झालेल्या आफ्रिकन हत्तीचं वजन साधारण 7 टन असतं. मग कल्पना करा की विमान किती जड असेल.

पण मग एवढं जड असूनही विमान कसं उडतं. ते समजून घेण्यासाठी सर आयझॅक न्यूटन यांनी मांडलेले Laws of Motion म्हणजे गतिमानतेचे सिद्धांत महत्त्वाचे आहेत.

गतिमानतेचा सिद्धांत

या सिद्धांतानुसार एखादी वस्तू गतिमान नसेल, तर ती स्वतःहून हलणार नाही. तसंच जर एखादी गोष्ट गतिमान असेल, तर ती कशामुळं तरी ढकलली गेल्याशिवाय थांबणार नाही किंवा दिशा बदलणार नाही.

म्हणजे एखाद्या वस्तूला जोराने धक्का दिला तर ती अधिक वेगाने पुढे जाईल आणि अधिक अंतर कापेल.

तर एखाद्या वस्तूला जेव्हा बल एका बाजूने ढकलतं, तितक्याच प्रमाणात त्या वस्तूवर विरुद्ध दिशेनेही बल असतं.

फोर्सेस ऑफ फ्लाईट Getty Images

जेव्हा एखादं विमान उडतं त्यासाठी 4 प्रकारचे दाब महत्त्वाचे असतात. यांना Forces of Flight म्हणतात. ते खालीलप्रमाणे आहेत.

• Lift - विमानाला खालून वर ढकलणारी शक्ती
• Drag - मागे ओढणारी शक्ती
• Weight - म्हणजे गुरुत्वाकर्षणामुळे खाली ओढणारी शक्ती
• Thrust - पुढे नेणारी शक्ती

विमान टेक-ऑफ कसा घेतं?

हवेत उडण्यासाठी विमानाचे पंख सर्वात महत्त्वाचे असतात.

आकाशात उंचावर भरारी घेणाऱ्या पक्ष्यांचे पंख नीट पाहिले, तर त्यामध्ये आणि विमानांच्या पंखांत साधर्म्य दिसेल.

हे पंख एका बाजूला फुगीर असतात आणि दुसरीकडे निमुळते होत जातात. वरच्या बाजूला या पंखांना एक वक्राकार म्हणजेच Curve असतो.

पायलट विमानाचे अंजिन सुरू करतो, तेव्हा विमान वेग पकडतं आणि हा वेग वाढत जातो. विमानाच्या पंखांवरून आणि बाजूने अधिकाधिक हवा वहायला लागते.

काही हवा पंखांच्या वरून जाते, काही खालून जाते. या हवेचा वेग हा वेगवेगळा असतो.

पंखांच्या वरच्या बाजूने जिथे वक्राकार असतो, तिथून हवा वेगाने जाते. तर खालच्या सपाट बाजूने हवा कमी वेगाने जाते.

हवा जेव्हा वेगाने जाते, तेव्हा हवेचा दाब कमी होतो.

म्हणजेच विमान उडत असतं, तेव्हा विमानाच्या पंखांच्या वरच्या बाजूला हवेचा दाब कमी असतो. तर पंखांच्या खालच्या बाजूला हवेचा दाब जास्त असतो.

हवेच्या दाबातल्या या फरकामुळे विमानाच्या पंखांवर एक बल तयार होतं ज्यामुलं हे पंख हवेत वर उचलून धरले जातात किंवा लिफ्ट (Lift) होतात.

परिणामी संपूर्ण विमान वर उचललं जातं. या फोर्सला लिफ्ट म्हणतात.

Getty Images

विमान जेव्हा साधारण ताशी 250 - 300 किमीचा वेग घेतं, तेव्हा हा Lift फोर्स इतका वाढतो की, विमान उड्डाण (Take Off) घेतं.

विमानाचं वजन जितकं जास्त, तितका त्याला आकाशात झेपावता येण्यासाठी अधिक वेग घ्यावा लागतो.

हवेच्या दाबामुळेच विमान हवेत तरंगतं.

समजा आपले हात विमानाचे पंख आहेत. एक पंख खाली, दुसरा वर करून विमानाला दिशा बदलता येते, म्हणजे वळता येतं.

विमानाचं नाक म्हणजे समोरचं टोक वरच्या वा खालच्या दिशेला करून विमान वर वा खाली रोखता येतं.

कॉकपिटमध्ये पायलट्स रडार, नॅव्हिगेशन कंट्रोल्स, ऑल्टिट्यूड इंडिकेटर, सिस्टीम इन्फर्मेशन डिस्प्ले, डायरेक्शन फाईंडर, फ्लाईट डिस्प्ले, थ्रॉटल, कंट्रोल व्हील्स, रडर (Rudder) ब्रेक पेडल्स अशा यंत्रणा वापरून विमान नियंत्रणात ठेवतात. त्यांचा ग्राऊंड कंट्रोलशी सतत संपर्क असतो.

शिवाय आता अत्याधुनिक autopilot यंत्रणा टेकऑफ नंतर ते लँडिंगपर्यंतच्या सगळ्या गोष्टी हाताळू शकतात.

विमानाचं लँडिंग

विमानांचा हवेतला वेग असतो साधारण ताशी 880–926 किमी. लँडिंगच्या वेळी हा वेग कमी केला जातो. विमानाचा descend सुरू होतो म्हणजे विमान खाली यायला लागतं तेव्हा पायलट Flaps आणि slats म्हणजे पंखांच्या दोन्ही बाजूंना असणाऱ्या झडपा उघडतो. याने विमानाचे पंख मोठे होतात आणि ते अधिक हवा पकडतात. त्यानंतर Airbreaks वापरले जातात. याने पंखाच्या वरून वाहणाऱ्या हवेत अडथळा येतो, याने विमान खाली यायला लागतं. लँडिग गियर वापरल्यानंतर विमानाच्या खालच्या बाजूने चाक बाहेर येतं. विमान पुरेसं खाली आलं की चाकं जमिनीला लागतात आणि इंजिनातून बाहेर पडणारी हवा ही विरुद्ध दिशेला बाहेर टाकली जाते. याने विमानाचा वेग आणखी कमी होतो. पंखांवर असणारे एअरब्रेक्स अगदी सरळ होतात आणि चाकांनाही ब्रेक लावला जातो.

वाऱ्याची दिशा आणि वेग, रनवे म्हणजे धावपट्टीला स्लोप असणं वा सपाट असणं किंवा हलका चढ असणं, धावपट्टीची लांबी, त्यावर पाणी वा बर्फ आहे का, टचडाऊन झोनची लांबी, शिवाय अल्टीट्यूड म्हणजे विमान किती उंचीवरून खाली येतंय, त्याचं वजन किती आहे, हवामान कसं आहे या सगळ्या गोष्टींचा परिणाम विमानाच्या लँडिंगवर होतो.

म्हणूनच सॉफ्ट लँडिंग - न आदळता विमान रनवेवर उतरणं पायलटचं कौशल्य दाखवतं.

(बीबीसीसाठी कलेक्टिव्ह न्यूजरूमचे प्रकाशन)