معرفی رشته مهندسی هوا فضا

در این شماره قصد داریم به معرفی رشته مهندسی هوافضا Aerospace engineering که در دفترچه شماره 2 آزمون سراسری با کد 1279 مشخص شده است، بپردازیم.

معرفی:

صنايع هوافضا در دنيا يكي از پيشروترين زمينه‌هاي تحقيقاتي است و همواره موجبات ترقي و جهش در ساير رشته‌هاي علوم و مهندسي را فراهم ساخته و در اين راستا بودجه‌هاي عظيم نظامي و غيرنظامي را به خود اختصاص داده است، موضوعاتي از قبيل طراحي و ساخت هليكوپتر، هواپيماي بدون سرنشين، بدون موتور، عمود پرواز و يا جنگنده از يك طرف و ساخت پايگاههاي فضايي، مسافرت به كرات ديگر و جنگ ستارگان از طرف ديگر جامعيت و حساسيت اين رشته را بيش از پيش روشن مي‌سازد.

مهندسي هوافضا مجموعه‌اي از علوم و توانايي‌هاي علمي و عملي در زمينه تحليل، طراحي و ساخت وسايل پرنده‌ نظير هواپيماها، چرخ‌بال‌ها، گلايدرها، موشك‌ها و ماهواره‌ها است.

به طور کلی مهندسي هوا فضا علمي است كه در آن از همه علوم از جمله متالوژي ، كامپيوتر و الكترونيك استفاده مي‌شود.

گرایش های مختلف:

اين رشته پنج گرایش دارد:1 ) آيروديناميك ، 2) جلوبرندگي، 3) مكانيك پرواز ،4) سازه‌هاي هوافضايي، 5) سوانح‌ هوايي و صلاحيتهاي‌پروازي
«آيروديناميك» به مطالعه و بررسي جريان هوا، محاسبه نيروها و گشتاورهاي ناشي از آن بر روي جسم پرنده مي‌پردازد و مهندس هوا فضا با فراگيري اين علم به تحليل جريان‌هاي پيچيده در اطراف اجسام پرنده پرداخته و با به دست آوردن نيروهاي آئروديناميكي امكان بررسي پايداري و طراحي سازه را فراهم مي‌كند.
«جلوبرندگي» به مطالعه و بررسي سيستم‌هاي جلوبرنده اعم از موتورهاي پيستوني ، توربيني ، راكت‌ها و نحوه توليد نيروي رانش در آنها مي‌پردازد.
«مكانيك پرواز»‌ به مطالعه و بررسي رفتار و حركات جسم پرنده با استفاده از اطلاعات آئروديناميكي ، هندسي و وزني مي‌پردازد و در واقع علم مكانيك پرواز از «عملكرد» تشكيل مي‌شود و «عملكرد» به بررسي برد، مسافت نشست و برخاست، مداومت پروازي در سرعت‌هاي مختلف و پايداري و كنترل وسايل پرنده مي‌پردازد.
«سازه‌هاي هوافضايي» به مطالعه و بررسي سازه‌هاي هواپيما و ديگر وسايل پرنده مي‌پردازد و هدف آن طراحي سازه‌هايي است كه علاوه بر استحكام كافي در برابر بارهاي آئروديناميكي و ساير بارهاي استاتيكي وارد بر وسايل پرنده، حداقل وزن ممكن را نيز داشته باشند.

مواد امتحانی و ضرایب:

1. زبان‌ عمومي‌وتخصصي,2.رياضيات(معادلات‌ديفرانسيل و رياضيات‌مهندسي‌) , 3.آئروديناميك( مكانيك‌سيالات, آئروديناميك ‌ ,ترموديناميك و اصول جلوبرندگي‌) , 4.مكانيك پرواز (كنترل اتوماتيك,عملكرد,پايداري وكنترل‌) ,5. سازه‌هاي ‌ هوايي (ديناميك ‌,ارتعاشات ‌, مقاومت‌ مصالح‌ ,تحليل‌ سازه‌ها) , 6.طراحي‌اجسام پرنده‌.ضرايب به ترتيب دروس: (1, 2, 2, 2, 2, 2)

رشته‌هاي نزديك به اين رشته و دروس این رشته :

با توجه به این که اين رشته قبلاً در مقطع کارشناسی از زيرشاخه‌هاي مهندسي مكانيك بوده است، لذا داراي تعداد واحدهاي مشترك زيادي با رشته مهندسي مكانيك مي‌باشد. و عده زیادی از فارغ التحصیلان مکانیک این رشته را برای ادامه تحصیل در کارشناسی ارشد انتخاب می کنند.

در مقطع کارشناسی ارشد دروس گرایش های مختلف با هم تفاوت دارند اما دروس مشترک بین گرایش های مختلف محاسبات عددی پیشرفته، ریاضیات مهندسی پیوسته و مکانیک محیط پیوسته می باشند.

آينده شغلي ، بازار كار ، درآمد:

همان‌طور كه پيش از اين گفتيم هدف اصلي صنعت هوافضا طراحي و ساخت وسايل پرنده است، در نتيجه فارغ‌التحصيلان مهندسي هوافضا مي‌توانند در صنايع و موسسات تحقيقاتي هواپيمايي ، موشكي و ماهواره فعاليت بكنند و همچنين در كليه موسسات و سازمانهايي كه به نحوي از وسايل پرنده استفاده مي‌كنند، به عنوان كارشناس تحقيق در عمليات و تعمير و نگهداري خدمت كنند. اما علاوه بر اشتغال در مراكز فوق، يك مهندس هوافضا با تسلط بر علوم آئروديناميك، طراحي سازه و روشهاي طراحي توربو ماشين‌ها توانايي‌ كار در شاخه‌هاي متعددي از مهندسي و پروژه‌هاي خارج از حيطه صنايع هوافضايي را نيز دارد.

كاربرد زمينه‌هاي مطالعاتي يك مهندس هوافضا تنها به طراحي هواپيما و وسايل پرنده محدود نمي‌شود. براي مثال آئروديناميك خودروهااز برخي جهات شباهت زيادي به آئروديناميك هواپيما دارد و امروزه در اغلب صنايع خودروسازي با استفاده از تونل باد و علم آئروديناميك ، خودروهاي كم مصرفتري مي‌سازند. فرايند سيستم‌هاي كنترل صنعتي نيز با فرايندهاي طراحي كنترل در وسايل پرنده بر يك مبنا است و همچنين سازه اتومبيل و كشتي مشتركات زيادي با سازه يك هواپيما دارد و بالاخره توربين‌هاي گاز يك نيروگاه يا ايستگاه پمپ گاز همانند يك موتور جت تحليل و طراحي مي‌گردند. در نتيجه يك مهندس هوافضا علاوه بر شركت‌هاي هوايي در نيروگاهها، صنايع نفت و گاز و صنايع خودروسازي فرصتهاي شغلي خوبي دارد.
نکات تکمیلی:

یکی از نکات مهمی که باید اضافه کرد ، جديد بودن اين رشته است با این حال هم اکنون امکان ادامه تحصیل در رشته مهندسی هوافضا در داخل کشور تا مقطع دکترا میسر است. و شاید جالب باشد که بدانید دکتر مجتبی شهرامیار ، نخستین دانش آموخته ی مقطع دکترای مهندسی هوا فضا در ایران شهریور سال 1383 در گرایش سازه از دانشکده مهندسی هوا فضا دانشگاه صنعتی امیرکبیر فارغ التحصیل شد .

ماهيت كار

مهندسين هوا- فضا مسئوليت طراحي و ساخت ماشينهاي غير عادي ، از هواپيماهاي با وزن بيش از 250 تن گرفته تا فضا پيماهائي كه قادر به طي مسافتهاي طولاني با سرعتي بالاتر از 30000 كيلومتر در ساعت هستند ، ميباشند. آنها هواپيماها و فضاپيماها و موشكها را طراحي كرده و توسعه داده ومورد آزمايش قرار ميدهند و بر مراحل ساخت آنها نظارت ميكنند . مهندسين هوا- فضايي كه با هواپيما سروكار دارند را مهندسين هوانوردي و آنهائي را كه اختصاصا با فضاپيما كار ميكنند ، مهندسين فضانوردي گويند .
مهندسين هوا- فضا فناوريهاي جديدي را براي استفاده در هوانوردي ،‌ سيستمهاي دفاعي و اكتشافات فضائي بوجود آورده و اغلب در زمينه هايي مانند طراحي ساختار ، هدايت ، ناوبري و مراقبت ، تجهيز و ارتباطات و يا شيوه هاي توليد متخصص ميشوند. آنها اغلب از طراحي رايانه اي ( كد ) ،‌ دستگاههاي خودكار ( روبوتيكز) ، ليزر و تجهيزات نوري الكترونيكي پيشرفته در كارشان بهره ميگيرند.
آنها ممكن است درزمينه يكي از توليدات خاص هوا- فضا مانند حمل و نقل تجاري (هواپيماهاي باري و مسافربري ) ، جتهاي جنگنده نظامي ، هليكوپترها ، فضا پيماها و يا موشكها وراكتها تخصص بگيرند.
مهندسين هوا- فضا ممكن است در آيروديناميك ( دانش مربوط به حركت اجسام در گازها و هوا ) ،‌ ترموديناميك ( مبحث فعاليت مكانيكي و رابطه آن با حرارت ) ،‌ مكانيك سماوي ، نيروي محركه ، آكوستيك ( علم اصوات ) ، و يا سيستمهاي هدايت و مراقبت ، مهارت داشته باشند.
مهندسين هوا- فضا عموما در صنعت هوا- فضا به كار گرفته ميشوند ، اگر چه مهارت آنها به صورت روزافزوني در رشته هاي ديگر نيز كاربرد پيدا ميكند. به عنوان مثال ،‌در صنعت توليد وسايط نقليه موتوري ، مهندسين هوا- فضا خودروهائي را با مقاومت هوائي كمتر طراحي ميكنند كه اين كار، كارآيي مصرف سوخت آنها را بالاتر ميبرد.
فرصتهاي شغلي
بيشترين فرصتهاي كاري براي مهندسين هوا- فضا در صنايع توليد هواپيما ، قطعات هواپيما ،‌ موشكهاي هدايت شونده و فضا پيما ميباشد. بعضي از آنها به استخدام وزارت دفاع در مي آيند . ديگر فرصتهاي شغلي در زمينه هاي خدمات مهندسي و ساخت و ساز ، سرويسهاي تحقيقاتي و آزمايشي و شركتهاي تجهيزات ناوبري ميباشند.
چشم انداز آينده
با افزايش نياز به صنايع دفاعي ،‌ نياز به متخصصين اين رشته نيز افزايش ميابد. از طرف ديگر ،‌ با رشد ترافيك هوائي و افزايش تعداد مسافران و نيز براي جايگزيني ناوگانهاي هوائي موجود با هواپيماهائي با سرعت بالاتر و مصرف سوخت كمتر ، نياز به مهندسين هوا- فضا افزايش خواهد يافت . با گرايش شركتهاي سازنده هواپيما براي استفاده از فناوري موجود در زمينه هاي جديد، فرصتهاي شغلي جديدي براي اين مهندسين بوجود خواهد آمد. بعضي فرصتهاي استخدامي نيز در صنايعي كه واضحا با هوا- فضا ارتباطي ندارند ، مانند صنايع اتومبيل سازي ايجاد خواهد شد.
ميزان درآمد
درآمد ميانگين ساليانه براي مهندسين هوا- فضا درسال 2000 در ايالات متحده 67930 دلار بوده است .

رشته هوافضا در دانشگاههاي ايران

هدف رشته دانشگاهی هوافضا تربیت کارشناسانی است که کارکنان مورد نیاز محاسبات، طراحی، پژوهش و ساخت صنایع گوناگون هواپیمایی، بالگردسازی و موشکی را فراهم سازند. دانشجویان این رشته موظف هستند که در طی تحصیل ۳ واحد پروژه بگیرند و در تابستان نیز در دفاتر مهندسی صنایع مربوط کارآموزی بکنند .
دروس تخصصی رشته مهندسی هوافضا بر چهار پایه کلی استوارند: هواپویش (آیرودینامیک)، پیشرانه‌ها (جلوبرنده ها)، مکانیک پرواز، سازه‌های هوافضایی و هواکشسانی.
هواپویش
هواپویِش یا آیرودینامیک به مطالعه و بررسی جریان هوا، محاسبه نیروها و گشتاورهای ناشی از آن بر روی جسم پرنده می‌پردازد. مهندس هوافضا با فراگیری این دانش به تحلیل جریان‌های پیچیده در اطراف پیکرهای پرنده پرداخته و با به دست آوردن نیروهای هواسرشی امکان بررسی پایداری و طراحی سازه را فراهم می‌کند .
پیشرانه ها
درس پیشرانه‌ها به مطالعه و بررسی سامانه‌های جلوبرنده اعم از موتورهای پیستونی، چرخپره‌ای (توربینی)، موشک‌ها و نحوه تولید نیروی رانش در آنها می‌پردازد.
مکانیک پرواز
مکانیک پرواز به مطالعه و بررسی رفتار و حرکات هواگرد با بهره گیری از داده‌های هواپویشی، هندسی و وزنی می‌پردازد و در واقع علم مکانیک پرواز از عملکرد تشکیل می‌شود و عملکرد به بررسی برد، مسافت نشست و برخاست، مداومت پروازی در سرعت‌های گوناگون و پایداری و کنترل وسایل پرنده می‌پردازد .
سازه‌های هوافضایی
سازه‌های هوافضایی به مطالعه و بررسی سازه‌های هواپیما و دیگر هوا/فضاگردها می‌پردازد و هدف آن طراحی 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.
هواکشسانی
هواکشسانی یا آیروالاستیسیته برهمکنش نیروهای هواسرشی و نرمش سازه‌ای است که می‌تواند باعث اهتزاز (فلاتر)، واگرایی و جز اینها شود.
رشته دانشگاهی هوافضا خویشاوندی زیادی با تمامی گرایشهای مهندسی مکانیک دارد به این جهت دارای شماری درس‌های مشترک با گرایشهای مهندسی مکانیک مثل مکانیک جامدات و مکانیک شاره‌ها است .
پایه بیشتر این درس‌ها بر ریاضی است، مانند دینامیک سیالات برای آئرودینامیک یا معادلات حرکت برای دینامیک پرواز. با این‌همه، اجزا تجربی بسیاری نیز در این رشته وجود دارد. از نظر تاریخی، این اجزا تجربی از آزمایش مدلهای کوچک و نمونه اولیه، در تونل باد و یا در فضای باز منشا گرفته است. پیشرفت‌های رایانه ما را قادر ساخته از دینامیک سیالات رایانه‌ای، و شبیه سازی رفتار سیال، برای کاهش هزینه و زمان صرف شده در آزمایش تونل باد استفاده کنیم.