معرفی رشته مهندسی هوافضا – انجمن شرکت های فنی مهندسی و مشاوره ای خراسان رضوی

هوافضا یکی از شاخه‌های مهندسی مکانیک است. این رشته از جمله رشته‌های بسیار جذاب در علوم مهندسی به حساب می‌آید و یکی از اهداف آن بررسی اجسامی است که در هوا حرکت می‌کنند؛ به عبارت دیگر، مهندسی هوافضا مجموعه‌ای از علوم و توانمندی‌‌های علمی است که در زمینه طراحی، آنالیز و ساخت وسایل پرنده هوایی مانند هواپیما، بالگرد، گلایدرها، موشک‌ها و وسایل پرنده فضایی مثل شاتل‌ها، ماهواره‌ها و فضاپیماها مورد استفاده قرار می‌گیرد.

معرفی اولیه

هدف این رشته فراهم کردن شرایطی است که دانش آموخته آن بتواند در زمینه طراحی، ساخت و آزمایش صنایع هوافضایی فعالیت کند. مهندسی هوافضا علمی بین رشته‌ای است که در آن بسیاری از شاخه‌های علوم از جمله متالوژی، کامپیوتر، مکانیک و الکترونیک مورد استفاده قرار می‌گیرند.

اشتباه قابل توجهی که بسیاری از افراد دارند، این است که تصور می‌کنند این رشته مشابه بسیاری از رشته‌های همنام خود از جمله کارشناسی هوانوردی یا خلبانی است. این درحالی است که این رشته تفاوت‌های بسیار زیادی با دیگر رشته‌های مشابه خود دارد.

فارغ التحصیلان برخی از رشته‌های مرتبط با هوانوردی از جمله مهندسی پرواز، این امکان را دارند که رشته هوافضا را جهت ادامه تحصیل در مقطع کارشناسی ارشد انتخاب کنند. گاهی اوقات نیز تصور اشتباهی وجود دارد مبنی بر اینکه بعضی از رشته‌ها مانند نجوم و کیهان‌شناسی به رشته هوافضا مرتبط می‌شوند. این در حالیست که رشته هوافضا هیچگونه ارتباطی با نجوم و کیهان‌شناسی ندارد و تنها شباهت لغوی بین این رشته‌ها وجود دارد.

با توجه به اینکه رشته هوافضا در مقطع کارشناسی برخلاف سایر رشته‌ها مثل مهندسی برق و عمران از اول بدون گرایش است، دانشجویان آن از بدو ورود به دانشگاه آموزه‌های بسیاری را یاد می‌گیرند که همین مطالب آموخته شده به آن‌ها کمک می‌کند، بتوانند در ترم‌های پایانی تحصیلی‌شان موضوع یا گرایش مناسبی را انتخاب کرده و به دنبال آن موضوع پروژه پایانی دوره کارشناسی خود را تعیین کنند. با این حال بطور کلی یک مهندس هوافضا خوب بایستی به دروسی که در دوره ۴ ساله یا ۸ ترمه لیسانس می خواند، تسلط کافی داشته و دید مهندسی پیدا کرده باشد. همچنین باید به حداقل یک زبان برنامه‌نویسی تسلط کافی پیدا کند، در همین راستا معمولاً زبان برنامه نویسی فرترن (Fortran) به عنوان زبان پایه در درس الگوریتم‌ها و برنامه‌نویسی کامپیوتر به دانشجوها آموزش داده می شود.

یک موتور جت جنگنده در حال آزمایش است. تونل پشت موتور باعث خروج صدا و اگزوز می شود.

توانایی ها و مهارت ها

یک مهندس هوافضا خوب باید توانایی‌های زیر را داشته باشد:

مهارت عالی در تحلیل و حل مسائل
آشنایی با نرم‌افزارهای تخصصی
دانش فنی و دید مهندسی عالی
توانایی برنامه‌ریزی و مدیریت پروژه
توانایی کار تیمی بالا
داشتن اطلاعات به روز
آگاهی کامل نسبت به اصول و قوانین مهندسی
تسلط کافی به زبان انگلیسی

لازم به ذکر است که شغل مهندسی هوافضا مناسب افرادی محسوب می‌شود که علاقه‌مند به هواپیما و فضاپیما بوده و پیشرفت و توسعه این موارد برایشان حائز اهمیت است. در مجموع، رشته مهندسی هوافضا به دلیل فنی بودن مناسب افرادی است که مبتکر بوده دارای پشتکار هستند و تمایل به کار در صنایع و کارخانجات را دارند.

گرایش ها

این رشته تحصیلی بر شش گرایش اصلی زیر استوار است:

1- آیرودینامیک

زمینه علمی گرایش «آیرودینامیک» موارد زیر را در بر می‌گیرد:

آنالیز و تحلیل جریان هوا
بررسی و تحلیل نیروها و گشتاورهای ناشی از جریان هوا روی وسیله پرنده هوایی
بررسی پایداری و طراحی سازه با به دست آوردن نیروهای آیرودینامیکی روی وسیله پرنده هوایی

2- پیشرانش

حوزه مطالعاتی «پیشرانش یا جلو برندگی» شامل موارد زیر است:

مطالعه و آنالیز موتورهای هوافضایی مانند موتورهای پیستونی، توربینی و راکت‌ها
چگونگی تولید نیروی رانش در موتورهای هوایی

3- مکانیک پرواز

گرایش «مکانیک پرواز یا دینامیک پرواز و کنترل» به مطالعه و بررسی رفتار و عملکرد وسایل پرنده از نظر پایداری و کنترل مسیر پروازی آن وسیله می‌پردازد؛ به بیان دقیق‌تر، علم مکانیک پرواز موارد زیر را شامل می‌شود:

آنالیز و بررسی حرکات و رفتار وسیله پرنده هوایی از نظر برد
مداومت پروازی در رژیم‌ها و سرعت‌های مختلف پروازی
مطالعه پایداری، عملکرد و کنترل وسایل پرنده با توجه به دیتاهای موجود آیرودینامیکی، هندسی و وزنی وسیله پرنده
بررسی مسافت نشست و برخاست وسلیه پرنده

4- سازه های هوایی

محدوده فعالیت گرایش «سازه های هوافضایی» نیز بر پایه کاهش وزن وسیله پرنده است. یک مهندس سازه‌های هوایی با بررسی و آنالیز سازه‌های هوافضایی و وسایل پرنده هوایی به دنبال این است سازه‌ای را طراحی کند که با داشتن حداقل وزن، استحکام کافی را در برابر بارهای وارده، داشته باشد.

5- بررسی سوانح هوایی و صلاحیت های هوایی

گرایش و تخصص «بررسی سوانح هوایی و صلاحیت‌های پروازی» یکی از گرایش‌های مهندسی هوافضا است که دانشجویان آن دید جامع‌تری نسبت به بقیه گرایش‌های موجود به دست می‌آورند؛ افرادیکه در این گرایش فارغ التحصیل می‌شوند می‌بایست به نوعی دانش و اطلاعات دیگر گرایش‌ها را نیز داشته باشند. از محورهای مطالعاتی و کاری مهندسان سوانح هوایی می‌توان موارد زیر را برشمرد:

آنالیز و بررسی مدیریت ایمنی در بخش هوانوردی
بررسی و تحلیل سوانح هوایی
کسب به روزترین یافته‌های علمی، تحقیقاتی در زمینه بررسی و پیشگیری از وقوع سوانح هوایی
بررسی اسناد و مدارک مربوط به وسیله پرنده و وضعیت خلبان از نظر صلاحیت‌های پروازی

6- مهندسی فضایی

«مهندسی فضایی» که در دروس دوره کارشناسی کمتر به آن‌ها پرداخته می‌شود به اصول ریاضی حاکم بر مدارهای فضایی و حرکت ماهواره‌ها می پردازد؛ البته بحث فضایی کمی شبیه مباحث دینامیک پرواز و کنترل است (مکانیک پرواز).

در نهایت این شش گرایش که به آن‌ها پرداخته شد، تشکیل دهنده گرایش‌های مهندسی هوافضا در دوره‌های تحصیلات تکمیلی کارشناسی ارشد و دکتری هستند.

مهمترین دروس دانشگاهی

دانشجویان دوره کارشناسی رشته مهندسی هوافضا می‌توانند با گذراندن دروس عمومی، پایه، اصلی، تخصصی، کارگاهی و کارآموزی و در نهایت 3 واحد پروژه در طول 4 سال تحصیلی در این رشته فارغ التحصیل شوند. لازم به ذکر است که دروس اصلی این رشته شامل موارد زیر می‌شوند:

استاتیک، دینامیک، مکانیک سیالات، ریاضی مهندسی، معادلات دیفرانسیل، محاسبات عددی، ارتعاشات، مقاومت مصالح، کنترل اتوماتیک، علم مواد، انتقال حرارت، آیرودینامیک، مکانیک پرواز، طراحی هواپیما، تحلیل سازه‌های هوایی، اصول جلوبرندگی، زبان تخصصی و طراحی سازه‌های هوایی.

مشغول به کار شدن در صنعت

صنایع هوافضا از جمله صنعت‌های موفق در زمینه‌های علمی و تحقیقاتی است و در راستای پروژه‌های عظیم نظامی و غیرنظامی کاربرد بسیاری دارد. بنابراین اختصاص یافتن بودجه‌های کلان به این صنایع نسبت به سایر رشته‌های علوم و مهندسی ازجمله مشخصه‌های این رشته به حساب می‌آید. در همین راستا، موارد زیر از جمله مشاغل و صنایعی هستند که مهندسان هوافضا می‌توانند در آن ها مشغول به کار شوند.

صنایع مرتبط با حوزه‌های هوایی و فضایی از جمله صنایعی محسوب می‌شوند که مهندسان هوافضا می‌توانند در آنها فعالیت کنند؛ از جمله موارد مربوط به این زمینه نیز می‌توان به صنایع و مؤسسه‌های تحقیقاتی هواپیمایی، هواپیما‌های بدون سرنشین، بدون موتور، طراحی و ساخت بالگرد، موشکی و ماهواره، عمود پرواز و یا جنگنده اشاره کرد.
از طرفی فعالیت به عنوان کارشناس تعمیر و نگهداری شرکت‌ها یا کارشناس تحقیق و توسعه در ساخت پایگاه‌های فضایی و مسافرت به کرات دیگر، در تمامی سازمان‌هایی که به نحوی از وسایل پرنده استفاده می‌کنند، ازجمله مشاغل مناسب این رشته به حساب می‌آیند.
همچنین با توجه به اینکه امروزه در اغلب صنایع خودروسازی با کمک علم آیرودینامیک و تونل باد، به دنبال ساخت خودروهای کم مصرف هستند و از آنجا که سازه خودرو، قطار و کشتی مشترکات زیادی با یک سازه هوایی دارند و از جهتی توربین‌های گاز یک نیروگاه (برای تولید برق) یا ایستگاه پمپ گاز همانند یک موتور جت تحلیل و طراحی می‌شوند، مهندسان هوافضا می‌توانند در صنایعی مانند صنایع خوردوسازی، نیروگاه‌ها و صنایع پالایشگاهی و نفت و گاز فعالیت کنند.
علاوه بر این، دانش آموخته رشته مهندسی هوافضا می تواند در فرودگاه‌ها در قسمت تعمیر و نگهداری هواپیما و در سازمان هواپیمایی یه عنوان کارشناس امور هوایی و ایمنی هوایی مشغول به کار شود یا در خطوط هواپیمایی گوناگون اشتغال یابد.
کارشناس این رشته می‌تواند در صنایع دفاعی روی طراحی اجزا و بدنه سازه‌های هوایی از جمله هواپیما، بالگرد، پهپاد، بالن، موشک و جنگ افزارها کار کند.

مراکز اصلی هوافضایی کشور

سازمان فضایی ایران
سازمان صنایع هوافضا
سازمان صنایع هوایی نیروهای مسلح
نیروی هوافضای سپاه پاسدارن
نیروی هوایی ارتش
سازمان‌های تابعه ارتش که به مهندسان هوافضا نیاز دارند، مانند هواپیمایی نیرو زمینی و سازمان تحقیقات و جهادهای خودکفایی
شرکت پشتیبانی و نوسازی بالگرد ایران
سازمان هواپیمایی کشوری
پژوهشگاه فضایی ایران
پژوهشگاه هوافضا
پژوهشکده علوم و فناوری فضایی
پژوهشکده توسعه علوم فضا
شرکت‌های خصوصی و دانش بنیان مرتبط
شرکت صنایع هواپیمایی ایران
شرکت صنایع هواپیماسازی ایران
صنایع هوایی قدس
شرکت‌های هواپیمایی و مراکز تعمیر و نگهداری هواپیما
شرکت‌های مرتبط با بحث‌های نیروگاهی و انرژی (برای بعضی گرایش‌ها مانند پیشرانش)
شرکت مادر تخصصی فرودگاه‌های کشور
شرکت‌های بیمه جهت شغل ارزیابی خسارت وسایل پرنده مانند هواپیما
شرکت‌های بازرسی فنی و مهندسی

یکی از مباحث مهمی که بسیار مورد توجه قرار می‌گیرد مبحث میزان درآمد رشته هوافضا است. رشته هوافضا در کشورهای توسعه یافته دارای درآمدی بالا است و می‌توان گفت از نظر درآمد در صدر رشته‌های مهندسی قرار دارد. یکی از دلایل این موضوع بازارکار بسیار گسترده این رشته است. به عنوان مثال به تازگی رشته هوافضا در رتبه‌بندی رشته‌های مهندسی آمریکا در رتبه دوم قرار گرفته و متوسط درآمد سالیانه مهندسان هوافضا در حدود 97000 دلار است در حالیکه متوسط درآمد سالانه مهندسان دیگر 83000 دلار ذکر شده. این در حالی است که میزان درآمد مهندسین هوافضا در ایران تقریباً مشابه سایر رشته‌ها است، هر چند با توجه به شرایط فعلی کشور امکان گسترش و افزایش درآمد این رشته بسیار بالا محسوب می‌شود.

نرم افزار های مورد نیاز

1- کامسول (COMSOL) : نرم افزار کامسول (COMSOL) با نام کامل کامسول مولتی‌فیزیکس (COMSOL Multiphysics) یک مجموعه کامل شبیه‌سازی است که می تواند معادلات دیفرانسیل سیستم‌های غیرخطی را توسط مشتق‌های جزئی روش المان محدود در فضاهای یک، دو و سه‌بعدی حل نماید.

2- فلومستر (Flowmaster): فلومستر (Flowmaster) یک نرم‌افزار شبیه‌سازی سیستم‌های حرارتی و سیالی است که در حال حاضر صاحب امتیاز آن شرکت Mentor Graphics است. این نرم‌افزار قادر است بسیاری از سیستم‌های هیدرولیک، سوخت رسانی و سیستم‌های جانبی توربین گاز (Secondary air system) را شبیه‌سازی نماید.

3- سی اف توربو (CFturbo): ابزاری قدرتمند برای طراحی توربوماشین‌ها است. استفاده از آن بسیار راحت است که امکان اصلاح و بهبود طرح‌های موجود را به سادگی ممکن می‌کند.

4- RC CAD: نرم‌افزار RC CAD که کوتاه‌شده‌ی عبارت Radio Control-Computer Aided Design است، برنامه‌ای سریع‌ و آسان برای کمک به طراحان هواپیماهای مدل رادیو کنترل می‌باشد.

5- Advanced Aircraft Analysis : نرم‌افزار تحلیل هواپیمای پیشرفته (Advanced Aircraft Analysis) یا AAA محاسبات مورد نیاز برای طراحی و تحلیل هواپیما را انجام می‌دهد. این نرم‌افزار مکمل کتاب طراحی هواپیمای راسکم (Roskam) می باشد.

6- متلب ( MATLAB) : یک محیط نرم‌افزاری برای انجام محاسبات عددی و یک زبان برنامه‌نویسی نسل چهارم است. متلب برای گروه‌های مختلف مهندسان رشته‌های مختلف از جمله مهندسی برق، مکانیک، هوافضا، رایانه و… کاربرد بسیاری دارد.

7- اِن ایکس (NX) : نرم‌افزار اِن ایکس (NX) که پیش‌تر یونیگرافیکس (Unigraphics) نامیده می‌شد، محصول شرکت زیمنس پی ال ام آمریکا (شاخه نرم‌افزاری و اتوماسیون شرکت زیمنس آلمان)، یکی از توانمندترین نرم‌افزارهای جامع طراحی به کمک رایانه، مهندسی به کمک رایانه و ساخت به کمک رایانه است.

8- فورترن (FORTRAN) : زبان برنامه‌نویسی مفسری است (ایستای کامپایل شده). زبان برنامه‌نویسی فورترن زبانی ساده و محاسباتی است و پروژه‌های بسیاری از رشته‌های فنی مهندسی [به‌ویژه هوافضا] به کمک این زبان نوشته و اجرا شده ‌است.