الطائرة ذات الأجنحة الثابتة هي طائرة قادرة على الطيران بواسطة الأجنحة التي تولد الرفع الناجم عن السرعة الجوية الأمامية للمركبة وشكل الأجنحة، حيث يوجد اختلاف بينها وبين الطائرات ذات الأجنحة الثابتة، حيث تشكل الأجنحة دوّارًا مُركبًا على عمود دوران والطائرات المروحية المزخرفة، حيث ترفرف أجنحة الطائرة بطريقة تشبه الطيور وتعمل بطاقة تكتسب فيها قوة الدفع من المحرك يتم التحكم فيها بواسطة الطيار أو بواسطة الحاسوب.
جسم الطائرة Fuselage
جسم الطائرة هو الهيكل أو الجسم الرئيسي للطائرة ثابتة الجناحين، يوفر مساحة للبضائع وأجهزة التحكم والملحقات والركاب وغيرها من المعدات في الطائرات ذات المحرك الواحد، يضم جسم الطائرة المحرك وفي الطائرات متعددة المحركات، قد تكون المحركات إما في جسم الطائرة أو متصلة بجسم الطائرة أو معلقة من هيكل الجناح، حيث أن هناك نوعان عامان من بناء جسم الطائرة: الجمالون و(monocoque).
نوع الجمالون Truss Type
الجمالون عبارة عن إطار صلب يتكون من أعضاء، مثل العوارض والدعامات والقضبان لمقاومة التشوه بواسطة الأحمال المطبقة حيث يتم تغطية جسم الطائرة المؤطرة بالجمالون بشكل عام بالقماش.
عادة ما يتم إنشاء إطار جسم الطائرة من نوع الجمالون من أنابيب فولاذية ملحومة معًا بطريقة يمكن أن تحمل جميع أعضاء الجمالون أحمال التوتر والضغط في بعض الطائرات وبشكل أساسي النماذج الخفيفة أحادية المحرك، قد يتم إنشاء إطارات جسم الطائرة من سبائك الألومنيوم ويمكن برشامها أو تثبيتها بمسامير في قطعة واحدة ومع تحقيق تقوية متقاطعة باستخدام قضبان صلبة أو أنابيب.
النوع الأحادي Monocoque Type
يعتمد جسم الطائرة الأحادي (قشرة واحدة) إلى حد كبير على قوة الجلد أو الغطاء لتحمل الأحمال الأولية، كما يمكن تقسيم التصميم إلى فئتين:
- Monocoque
- Semimonocoque
قد تنتمي أجزاء مختلفة من نفس جسم الطائرة إلى أي من الفئتين، ولكن معظم الطائرات الحديثة تعتبر من النوع شبه المقوى، ويستخدم الهيكل الأحادي الحقيقي أدوات تشكيل وتجميعات إطار وحواجز لإعطاء شكل لجسم الطائرة وتوجد أثقل هذه العناصر الهيكلية في أماكن متباعدة لنقل الأحمال المركزة، وفي النقاط التي تستخدم فيها التركيبات لربط الوحدات الأخرى مثل الأجنحة ومحطات توليد الطاقة والمثبتات ونظرًا لعدم وجود أعضاء دعامة أخرى، يجب أن يتحمل الجلد الضغوط الأولية ويحافظ على جسم الطائرة جامدًا وبالتالي، فإن أكبر مشكلة في البناء الأحادي هي الحفاظ على قوة كافية مع الحفاظ على الوزن ضمن الحدود المسموح بها.
نوع Semimonocoque
للتغلب على مشكلة القوة/الوزن للبناء الأحادي، تم تطوير تعديل يسمى البناء شبه المائل، حيث يتكون أيضًا من مجموعات الإطار والحواجز والمشكِّلين كما هو مستخدم في التصميم الأحادي ولكن بالإضافة إلى ذلك، يتم تقوية الجلد بأعضاء طولية تسمى (Longerons). عادة ما تمتد (Longerons) عبر العديد من أعضاء الإطار وتساعد الجلد على دعم أحمال الانحناء الأولية وعادة ما تكون مصنوعة من سبائك الألومنيوم إما من قطعة واحدة أو بناء مبني.
كما يتم استخدام (Stringers) في جسم الطائرة شبه المنحرف، عادة ما تكون هذه الأعضاء الطولية أكثر عددًا وأخف وزنًا من (Longerons)، حيث تأتي في أشكال متنوعة وعادة ما تكون مصنوعة من سبائك الألمنيوم المبثوقة أو الألمنيوم المشكل (Stringers) لديها بعض الصلابة، ولكنها تستخدم أساسًا لإعطاء الشكل والتثبيت على الجلد، تعتبر (Stringers) والمشابك أطول معًا لتمنع التوتر والضغط من ثني جسم الطائرة.
يمكن أيضًا استخدام دعائم أخرى بين (Longerons) و(Stringers). غالبًا ما يشار إليها باسم أعضاء الويب، يمكن تثبيت قطع الدعم الإضافية هذه بشكل عموديًا أو مائلًا وتجدر الإشارة إلى أن المصنّعين يستخدمون مصطلحات مختلفة لوصف الأعضاء الهيكلية، على سبيل المثال، غالبًا ما يكون هناك اختلاف بسيط بين بعض الحلقات والأطر والمشكِّلين وقد يطلق أحد المصنّعين على نفس النوع من الدعامة حلقة أو إطارًا، ويتم اعتماد إرشادات الشركة المصنعة ومواصفاتها لطائرة معينة وهي أفضل أدلة.
ألواح التقوية لزيادة القوة
يتكون جسم الطائرة شبه المنحوت بشكل أساسي من سبائك الألمنيوم والمغنيسيوم، على الرغم من وجود الفولاذ والتيتانيوم في بعض الأحيان في مناطق درجات الحرارة المرتفعة بشكل فردي، لا أحد من المكونات المذكورة أعلاه قويًا بدرجة كافية لتحمل الأحمال المفروضة أثناء الطيران والهبوط، ولكن عند الجمع بين هذه المكونات، تشكل إطارًا قويًا وصلبًا ويتم تحقيق ذلك باستخدام ألواح التقوية والمسامير والصواميل والبراغي وحتى اللحام بتقليب الاحتكاك وتعتبر التقوية هي نوع من كتائف التوصيل التي تضيف قوة.
للتلخيص في جسم الطائرة شبه المائل، فإن الأطول القوية والثقيلة تحمل الحواجز والمُشكِّلين وهذه بدورها تمسك بالموترين والأقواس وأعضاء الويب، كما أن فوائد القوة لتصميم (semimonocoque)، ومن المهم إدراك أن الجلد المعدني أو الغطاء يحمل جزءًا من الحمولة، ويمكن أن يختلف سمك جلد جسم الطائرة باختلاف الحمولة التي تحملها والضغوط التي تتعرض لها في مكان معين.
مزايا جسم الطائرة (semimonocoque)
مزاياه كثيرة، حيث تسهل الحواجز والإطارات والمرابطون والحواجز الطويلة تصميم وبناء جسم الطائرة المبسط الذي يكون صلبًا وقويًا، هذا يعني توزيع الأحمال بين هذه الهياكل والجلد أنه لا توجد قطعة واحدة أمر بالغ الأهمية وأيضًا يعني أن جسم الطائرة شبه مائل، بسبب بنائه المجهد، قد يتحمل أضرارًا كبيرة ولا يزال قويًا بما يكفي ليحافظ على تماسكه.
يتكون جسم الطائرة بشكل عام من قسمين أو أكثر في الطائرات الصغيرة، يتم تصنيعها بشكل عام في قسمين أو ثلاثة أقسام، بينما يمكن أن تتكون الطائرات الأكبر من ستة أقسام أو أكثر قبل تجميعها.
ضغط الطائرات Pressurization
العديد من الطائرات مضغوطة، هذا يعني أنه يتم ضخ الهواء في الكابينة بعد الإقلاع ويتم إنشاء فرق في الضغط بين الهواء داخل الكابينة والهواء خارج المقصورة ويتم تنظيم هذا الفارق والمحافظة عليه وبهذه الطريقة، يتم توفير كمية كافية من الأكسجين للركاب للتنفس بشكل طبيعي والتحرك حول المقصورة بدون معدات خاصة على ارتفاعات عالية.
يسبب الضغط ضغطًا كبيرًا على هيكل جسم الطائرة ويزيد من تعقيد التصميم ،بالإضافة إلى تحمل الاختلاف في الضغط بين الهواء داخل المقصورة وخارجها، فإن الدوران من الهواء غير المضغوط إلى المضغوط والعودة مرة أخرى في كل رحلة يسبب إجهادًا للمعادن وللتعامل مع هذه التأثيرات وضغوط الطيران الأخرى، فإن جميع الطائرات المضغوطة تقريبًا هي شبه محفورة في التصميم وتخضع هياكل جسم الطائرة المضغوطة لفحوصات دورية مكثفة للتأكد من اكتشاف أي ضرر وإصلاحه، كما قد يتطلب الضعف أو الفشل المتكرر في منطقة من الهيكل تعديل هذا الجزء من جسم الطائرة أو إعادة تصميمه.
