W tym wpisie na blogu przyjrzymy się bliżej, dlaczego dwa różne obszary, inżynieria mechaniczna i inżynieria lotnicza, zostały połączone w jedną dyscyplinę akademicką opartą na wspólnej zasadzie „mechaniki”.
Co przychodzi Ci na myśl, gdy słyszysz nazwę „Wydział Inżynierii Mechanicznej i Lotniczej”? Zazwyczaj ludzie kojarzą słowo „mechaniczny” z robotami lub samochodami, a „lotnictwo” z samolotami lub rakietami. Trudno znaleźć jakiekolwiek wspólne obrazy między samochodami i samolotami, poza tym, że oba są środkami transportu. W związku z tym istnieje niewiele podobieństw między tymi dwoma wydziałami. Dlatego gdy ludzie słyszą nazwę „Inżynieria Mechaniczna i Lotnicza”, mają tendencję do myślenia albo o „Inżynierii Mechanicznej”, albo o „Inżynierii Lotniczej”. Powodem, dla którego dwa wydziały, które wydają się nie mieć ze sobą nic wspólnego, są połączone w jeden, jest prawdopodobnie to, że mają one znaczące cechy wspólne, które różnią się od powszechnego postrzegania.
Inżynieria mechaniczna i lotnicza jest zapisywana po angielsku jako „Mechanical & Aerospace Engineering”. Jak widać, nazwa wskazuje, że składa się z dwóch dziedzin akademickich: mechanicznej i lotniczej. Inżynieria mechaniczna jest zapisywana po angielsku jako „Mechanical Engineering”. Łatwo pomyśleć, że inżynieria mechaniczna to miejsce, w którym uczysz się, jak wytwarzać rzeczy takie jak roboty. Jednak jeśli przyjrzysz się bliżej słowom „mechanical” i „engineering”, zobaczysz, że nie jest to miejsce, w którym uczysz się, jak wytwarzać rzeczy, ale raczej miejsce, w którym uczysz się zasad ruchu, które umożliwiają poruszanie się rzeczy takich jak roboty. Te zasady ruchu to nie tylko proste ruchy, ale także takie rzeczy, jak przepływ energii i ciepła.
Inżynieria lotnicza i kosmiczna jest pisana po angielsku jako „Aerospace Engineering”. Słowo „aerospace” głównie przywodzi na myśl samolot. Jednak „aerospace” można postrzegać jako połączenie dwóch słów „aero” i „space”. Te dwa słowa oznaczają powietrze i przestrzeń (lub przestrzeń kosmiczną). Patrząc na te słowa, inżynieria lotnicza i kosmiczna może być postrzegana jako badanie powietrza i eksploracja kosmosu.
Powód, dla którego inżynieria mechaniczna, która zajmuje się zasadami ruchu, i inżynieria lotnicza, która zajmuje się powietrzem i przestrzenią kosmiczną, są połączone w jeden wydział, można zrozumieć, patrząc na program nauczania. Największą różnicą między inżynierią mechaniczną lotniczą a innymi dziedzinami inżynierii, takimi jak inżynieria chemiczna, biotechnologia, inżynieria materiałowa i inżynieria architektoniczna, jest mechanika. Mechanikę ogólnie klasyfikuje się do czterech głównych kategorii. Są to termodynamika, mechanika płynów, mechanika ciał stałych i dynamika. Studenci mogą wybrać, który z tych czterech typów mechaniki chcą studiować, ale wszyscy studenci Wydziału Inżynierii Mechanicznej i Lotniczej muszą studiować wszystkie cztery.
Chiński znak oznaczający mechanikę to „力学”, co oznacza „nauka o sile”. W języku angielskim jest to pisane jako „mechanika”. Słowo to ma ten sam rdzeń co „mechaniczny” w inżynierii mechanicznej, co sugeruje, że mechanika jest nauką o zasadach ruchu. Termodynamika to nauka o tym, jak ciepło jest wytwarzane i przenoszone. Mechanika płynów to nauka o tym, jak płynące płyny (ciecze) płyną w określonych warunkach i jakie są skutki tego przepływu. Mechanika ciał stałych to nauka o tym, jak siły działają na ciała stałe w sposób niewidoczny gołym okiem, w tym o tym, jak siły są rozłożone w obiektach, jak duży jest zakres deformacji i kiedy następuje zniszczenie. Dynamika to nauka o tym, jak obiekty poruszają się, gdy są ze sobą połączone.
Angielska nazwa „mechanics” sugeruje, że jest ona ściśle związana z inżynierią mechaniczną. Niełatwo znaleźć związek między lotnictwem, które obejmuje naukę o powietrzu i kosmosie, a mechaniką. Jednak poniższe przykłady pokazują, że inżynieria lotnicza jest również ściśle związana z mechaniką.
Samochody i samoloty są reprezentatywnymi przykładami maszyn i lotnictwa. Przyjrzyjmy się, jak mechanika jest stosowana do każdego z tych dwóch przykładów. Zarówno samochody, jak i samoloty mogą się poruszać. Samochody i samoloty mają silniki jako źródło zasilania do poruszania się. Silniki te wykorzystują właściwość rozszerzania się po podgrzaniu. Ponieważ wykorzystują ciepło, są ściśle powiązane z termodynamiką.
Powiedzieliśmy, że silniki wykorzystują właściwość rozszerzania się po podgrzaniu, a substancją, która się rozszerza, jest powietrze, które jest płynem. Sprawność silnika zmienia się w zależności od tego, jak powietrze przepływa w silniku, a tym zajmuje się mechanika płynów. Oprócz silników, samoloty i samochody poruszają się z dużą prędkością, w którym to momencie napotykają duży opór powietrza. Dynamika płynów to nauka o tym, jak zmniejszyć ten opór powietrza, aby ruch był bardziej wydajny.
Zarówno samochody, jak i samoloty są projektowane tak, aby były lekkie, aby zmniejszyć zużycie paliwa. Jednak lżejsze nie zawsze oznacza lepsze. Dzieje się tak, ponieważ zrobienie czegoś bardzo lekkiego oznacza zrobienie czegoś cieńszego, co może powodować problemy z bezpieczeństwem. Dlatego wiedza z zakresu mechaniki brył jest wykorzystywana do zapewnienia bezpieczeństwa nawet przy cieńszych materiałach, innymi słowy, do stworzenia konstrukcji, która jest zarówno lekka, jak i wytrzymała.
Na koniec, patrząc na obszary, w których stosuje się dynamikę, poruszają się zarówno samochody, jak i samoloty. W samochodach, a zwłaszcza w samolotach, ważne jest zrozumienie ich precyzyjnych ruchów podczas rzeczywistej eksploatacji i kontrolowanie ich. Dynamika jest wykorzystywana do zrozumienia i kontrolowania tych ruchów. Jak widać, mechanika odgrywa bardzo ważną rolę zarówno w maszynach, jak i w lotnictwie, i to właśnie z powodu tej wspólnoty oba wydziały zostały połączone w jeden wydział.
Inżynieria mechaniczna i inżynieria lotnicza mają różne nazwy i różne zainteresowania. Mają jednak coś wspólnego, ponieważ obie opierają się na podstawowych zasadach mechaniki, czyli badaniu mechanizmów właściwości obiektów i sposobów ich wykorzystania. Dlatego są nauczane razem na tym samym wydziale.
Mechanika zdobyta na Wydziale Mechaniki i Inżynierii Lotniczej to nie tylko teoria, ale podstawowa wiedza, która jest stosowana w różnych dziedzinach. Na przykład wiedza z zakresu mechaniki w inżynierii mechanicznej i lotniczej jest wykorzystywana w dziedzinie energii odnawialnej. Mechanika płynów i mechanika ciał stałych są niezbędne do projektowania turbin wiatrowych i poprawy ich wydajności. Termodynamika jest również ważna w systemach wykorzystujących energię słoneczną. Ponadto inżynieria mechaniczna i lotnicza staje się coraz ważniejsza w przemyśle kosmicznym. Zasady dynamiki i mechaniki są stosowane w projektowaniu i sterowaniu statkami kosmicznymi oraz obliczaniu orbit satelitów.
Podsumowując, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Lotniczej jest miejscem, w którym studenci uczą się, jak stosować zasady mechaniki w sytuacjach z życia wziętych. Dzięki tym studiom studenci będą rozwijać innowacyjne technologie w różnych dziedzinach i zdobywać umiejętności, aby przyczyniać się do postępu technologicznego przyszłości. Oczywiste jest, że inżynieria mechaniczna i lotnicza jest dziedziną studiów wykraczającą poza same maszyny i lotnictwo, odgrywając ważną rolę w rozwiązywaniu różnych problemów inżynieryjnych i tworzeniu nowych technologii.
