أجهزة قوة الرفع المساعدة في الطائرات

تشتمل مجموعة أجهزة قوة الرفع المساعدة لأسطح التحكم في الطيران على اللوحات الجانبية (flaps) والمكابح (spoilers) ومكابح السرعة (speed brakes) والشرائح (slats) وفتحات الحافة الأمامية (leading edge flaps) والفتحات (slots).

المجموعات المساعدة في الطائرات

يمكن تقسيم المجموعات المساعدة إلى مجموعتين فرعيتين؛ تلك التي يتمثل هدفها الأساسي في زيادة الرفع، وتلك التي يتمثل هدفها الأساسي في تناقص الرفع، حيث إنه وفي المجموعة الأولى توجد (flaps) وكل من الحافة الخلفية والحافة الأمامية (slats) والفتحات(slots)، أما أجهزة خفض الرفع فهي عبارة عن مكابح السرعة (speed brakes) والمفسدين (spoilers).

اللوحات الجانبية flaps

تعمل الجنيحات الخلفية (اللوحات) على زيادة مساحة الجناح، وبالتالي زيادة الرفع عند الإقلاع وتقليل السرعة خلال الهبوط، كما تكون هذه الجنيحات قابلة للسحب في محيط الجناح، والبعض الآخر مجرد جزء من الهيكل السفلي يمتد إلى تيار الهواء وبالتالي يُبطئ سرعة الطائرة، كما تكون اللوحات التي لها الحواف الأمامية عبارة عن جنيحات ممتدة من الحافة الأمامية للجناح وتنسحب إليها، حيث تنشئ بعض التركيبات فتحة بين الجنيح الممتد والحافة الأمامية، كما تولد الرفرفة التي تطلق عليها بعض الشركات المصنعة اسم الشريحة والفتحة رفعًا إضافيًا عند السرعات المنخفضة للإقلاع والهبوط.

أنواع فتحات الجناح slots

تشتمل التركيبات الأخرى على فتحات دائمة مبنية في الحافة الأمامية للجناح في سرعات الانطلاق، يتم سحب الحافة الخلفية واللوحات الأمامية (الشرائح) إلى الجناح الصحيح، كما أن الشرائح عبارة عن أسطح تحكم متحركة متصلة بالحواف الأمامية للأجنحة، وعندما يتم إغلاق الشريحة، فإنها تشكل الحافة الأمامية للجناح، وعندما تكون في وضع الفتح (ممتدة للأمام)، فإنه يتم إنشاء فتحة بين الشريحة والحافة الأمامية للجناح، أما في السرعات الجوية المنخفضة، يؤدي هذا إلى زيادة الرفع وتحسين خصائص المناولة، مما يسمح بالتحكم بالطائرة عند سرعات جوية أقل من سرعة الهبوط العادية.

أجهزة خفض الرفع

أجهزة خفض الرفع هي عبارة عن مكابح السرعة المفسدين في بعض التركيبات، يوجد نوعان من المفسدين، حيث يتم تمديد الجناح الأرضي فقط بعد أن تكون الطائرة على الأرض، مما يساعد في عملية الفرملة، كما يساعد جناح الطيران في التحكم الجانبي عن طريق تمديده كلما تم تدوير الجنيح على ذلك الجناح لأعلى وعندما يتم تشغيلها كمكابح سرعة، كما ترتفع ألواح الجناح على كلا الجناحين، ويمكن أيضًا وضع المفسدين أثناء الطيران على طول الجوانب أو أسفل جسم الطائرة أو في الخلف عند الذيل، وفي بعض تصميمات الطائرات ترتفع لوحة الجناح على جانب الجنيح العلوي أكثر من لوحة الجناح على جانب الجنيح السفلي، ويوفر هذا تشغيل فرامل السرعة والتحكم الجانبي في وقت واحد.

حافة الجناح المعكوف Winglets

الأجنحة هي الامتداد شبه الرأسي لأعلى لرأس الجناح الذي يقلل من السحب الديناميكي الهوائي المرتبط بالدوامات التي تتطور عند أطراف الجناح، وذلك أثناء تحرك الطائرة عبر الهواء من خلال تقليل السحب المستحث عند أطراف الأجنحة، حيث ينخفض ​​استهلاك الوقود ويتم تمديد النطاق.

أجنحة الكنارد

الطائرة ذات الأجنحة الثابتة هي تكوين هيكل الطائرة لطائرة ثابتة الجناحين، حي يكون فيها جناح صغير أو جناح أفقي متقدمًا على أسطح الرفع الرئيسية وليس خلفها كما هو الحال في الطائرات التقليدية، وقد يكون الكانارد ثابتًا أو متحركًا أو مصممًا بمصاعد، ومن الأمثلة الجيدة على الطائرات ذات الأجنحة الكناردية (Rutan VariEze) و(Beechcraft 2000 Starship).

أسوار الجناح Wing Fences

أسوار الجناح عبارة عن ألواح معدنية عمودية مسطحة مثبتة على السطح الأعلى للجناح، حيث إنها تعيق تدفق الهواء الممتد على طول الجناح وتمنع الجناح بأكمله من التوقف مرة واحدة، وغالبًا ما يتم تثبيتها على الطائرات ذات الأجنحة المكسورة لمنع حركة الهواء على امتداد الزوايا العالية للهجوم، والغرض منها هو توفير أداء أفضل للسرعة البطيئة وخصائص التوقف.

أنظمة التحكم للطائرات الكبيرة

التحكم الميكانيكي

هذا هو النوع الأساسي من النظام الذي تم استعماله للتحكم في الطائرات المبكرة القديمة، وهو يستعمل حاليًا في الطائرات الأصغر، حيث لا تكون القوى الديناميكية الهوائية مفرطة وتكون الضوابط ميكانيكية ويتم تشغيلها يدويًا.

يمكن أن يشتمل النظام الميكانيكي للتحكم في الطائرة على الكابلات وأنابيب الدفع والسحب وأنابيب عزم الدوران، كما يعتبر نظام الكابلات هو الأكثر استخدامًا؛ لأن انحرافات الهيكل المرتبط به لا تؤثر على تشغيله، حيث تتضمن بعض الطائرات أنظمة تحكم، وهيعبارة عن مزيج من الثلاثة، كما تتضمن هذه الأنظمة تجميعات الكابلات وأدلة الكابلات والوصلات القابلة للضبط ومنافذ التحكم السطحية أو أجهزة القفل الميكانيكي، وتعتبر أجهزة قفل السطح هذه، والتي يشار إليها عادةً باسم قفل العواصف تحد من قوى الرياح الخارجية من إتلاف الطائرة أثناء وقوفها أو تقييدها.

التحكم الهيدروميكانيكي

مع زيادة حجم الطائرة وتعقيدها وسرعتها، أصبح تشغيل أدوات التحكم أثناء الطيران أكثر صعوبة وسرعان ما أصبح واضحًا أن الطيار يحتاج إلى المساعدة للتغلب على القوى الديناميكية الهوائية للتحكم في حركة الطائرات، حيث تم نقل علامات (tabs) الزنبرك، التي تم تشغيلها بواسطة نظام التحكم التقليدي، بحيث أدى تدفق الهواء فوقها في الواقع إلى تحريك سطح التحكم الأساسي، وكان هذا كافيًا للطائرة التي تعمل في أدنى نطاقات السرعة العالية (250-300 ميل في الساعة) وللحصول على سرعات أعلى فقد تم تصميم نظام تحكم (هيدروليكي) مدعوم بالطاقة.

ترتبط أنظمة الكابلات أو أنابيب الدفع والسحب التقليدية أدوات التحكم في سطح الطائرة بالنظام الهيدروليكي، حيث أنه مع تنشيط النظام، وتقود حركة الطيار لعنصر تحكم إلى قيام الرابط الميكانيكي بفتح صمامات دعم، وبالتالي توجيه السائل الهيدروليكي إلى المشغلات والتي تغير الضغط الهيدروليكي إلى حركات لسطح تحكم.

بسبب كفاءة نظام التحكم في الطيران الهيدروميكانيكي، فإن القوى الديناميكية الهوائية على أسطح التحكم لا يمكن أن يشعر بها الطيار، وهناك خطر إجهاد هيكل الطائرة وللتغلب على هذه المشكلة، قام مصممو الطائرات بدمج أنظمة الإحساس الاصطناعي في التصميم والتي وفرت مقاومة متزايدة لعناصر التحكم بسرعات أعلى، بالإضافة إلى ذلك فإن بعض الطائرات المزودة بأنظمة تحكم تعمل بالطاقة الهيدروليكية مزودة بجهاز يسمى عصا شاكر (stick shaker)، والذي يوفر تحذيرًا مصطنعًا للطيار.

التحكم في الطيران بالسلك

يستخدم نظام التحكم في الطيران بالسلك (FBW) إشارات كهربائية تنقل تصرفات الطيار من سطح الطائرة عبر جهاز كمبيوتر إلى مختلف مشغلات السيطرة والقيادة في الطيران، حيث تطور نظام (FBW) كطريقة لتقليل وزن النظام للنظام الهيدروميكانيكي وتقليل تكاليف الصيانة وتحسين الموثوقية، كما يمكن أن تستجيب أنظمة التحكم الإلكترونية في (FBW) للظروف الديناميكية الهوائية المتغيرة عن طريق ضبط حركات التحكم في الطيران، بحيث تكون استجابة الطائرة متسقة لجميع ظروف الطيران، بالإضافة إلى ذلك فإنه يمكن برمجة أجهزة الكمبيوتر لمنع الخصائص غير المرغوب فيها والخطيرة، مثل السقوط والدوران.

وهناك العديد من الطائرات العسكرية الجديدة عالية الأداء وغير مستقرة من الناحية الديناميكية الهوائية، حيث تم تصميم هذه الخاصية في الطائرة لزيادة القدرة على المناورة والأداء سريع الاستجابة، وبدون استجابة أجهزة الكمبيوتر لعدم الاستقرار سيفقد الطيار السيطرة على الطائرة، حيث كانت طائرة إيرباص (A-320) أول طائرة تجارية تستخدم ضوابط (FBW) واستخدمتها بوينغ في طائراتها التجارية (777)، وأحدث تصميماتها كانت (Dassault Falcon 7X)، وهي أول طائرة رجال أعمال تستخدم نظام التحكم (FBW).

ملاحظة: “FBW” هي اختصار لـ”Fly-By-Wire Control”.