عندما تتحرك الأجنحة بسرعة في الهواء تخلق قوة الرفع، حيث يتم بناء الأجنحة في العديد من الأشكال والأحجام، ويمكن أن يختلف تصميم الجناح لتوفير بعض خصائص الطيران المرغوبة والتحكم في سرعات التشغيل المختلفة، كما يتغير مقدار الرفع المتولد والتوازن والاستقرار مع تغيير شكل الجناح، وقد تكون كل من الحافة الأمامية والحافة الخلفية للجناح مستقيمة أو منحنية أو قد تكون إحدى الحافتين مستقيمة والأخرى منحنية، كما قد تكون إحدى الحافتين أو كلاهما مستدقة، بحيث يكون الجناح أضيق عند الطرف منه عند الجذر، حيث يلتقي بجسم الطائرة وقد يكون طرف الجناح مربعًا أو مدورًا أو حتى مدببًا.
هيكل الجناح
تم تصميم أجنحة الطائرة لرفعها في الهواء ويعتمد تصميمها الخاص لأي طائرة على عدد من العوامل، مثل الحجم والوزن واستخدام الطائرة والسرعة المرغوبة في الرحلة وعند الهبوط ومعدل الصعود المطلوب، كما يتم تعيين أجنحة الطائرات على اليسار واليمين، بما يتوافق مع الجانبين الأيسر والأيمن للمشغل عند جلوسه في قمرة القيادة.
غالبًا ما تكون الأجنحة ذات تصميم ناتئ كامل، هذا يعني أنها مبنية بحيث لا تكون هناك حاجة إلى دعامة خارجية، ويتم دعمهم داخليًا بواسطة أعضاء هيكلية يساعدهم جلد الطائرة، كما تستخدم أجنحة الطائرات الأخرى دعامات أو أسلاك خارجية للمساعدة في دعم الجناح وحمل الأحمال الديناميكية الهوائية وأحمال الهبوط وتصنع الكابلات والدعامات الداعمة للجناح بشكل عام من الفولاذ، كما تحتوي العديد من الدعامات والتجهيزات الملحقة بها على انسيابية لتقليل السحب ويوجد دعامات قصيرة شبه عمودية تسمى دعامات المحلفين على دعامات متصلة، بالأجنحة على مسافة كبيرة من جسم الطائرة، يعمل هذا على إخضاع حركة الانضغاط والتذبذب الناجم عن تدفق الهواء حول الدعامة أثناء الطيران، وتُعرف أيضًا باسم أجنحة نصف الكابولي، حيث تظهر أيضًا أجنحة ناتئة مبنية بدون دعامة خارجية.
من ماذا تصنع الأجنحة
الألومنيوم هو المادة الأكثر شيوعًا التي يتم بناء الأجنحة منها، ولكن يمكن أن تكون مغطاة بالخشب وفي بعض الأحيان تم استخدام سبائك مغنيسيوم، علاوة على ذلك، تميل الطائرات الحديثة إلى استخدام مواد أقوى وأخف وزنًا في جميع أنحاء هيكل الطائرة وبناء الجناح وتوجد أجنحة مصنوعة بالكامل من ألياف الكربون أو مواد مركبة أخرى، بالإضافة إلى أجنحة مصنوعة من مزيج من المواد لتحقيق أقصى قدر من القوة لأداء الوزن.
تتكون الهياكل الداخلية لمعظم الأجنحة من ساريات وأوتار تعمل بالامتداد والضلوع والقوالب أو الحواجز التي تعمل في اتجاه الوتر (الحافة الأمامية إلى الحافة الخلفية) والساريات هي العناصر الهيكلية الرئيسية للجناح، حيث تدعم جميع الأحمال الموزعة وكذلك الأوزان المركزة مثل جسم الطائرة ومعدات الهبوط والمحركات. يحمل الجلد المرتبط بهيكل الجناح جزءًا من الأحمال المفروضة أثناء الطيران، كما أنه ينقل الضغوط إلى ضلوع الجناح وتقوم الأضلاع بدورها بنقل الأحمال إلى الجناح وبشكل عام، يعتمد بناء الجناح على واحد من ثلاثة تصميمات أساسية:
- مونوسبار
- Multispar
- شعاع مربع
يمكن اعتماد تعديل هذه التصميمات الأساسية من قبل العديد من الشركات المصنعة ويشتمل الجناح أحادي العمود على جزء رئيسي واحد فقط ممتد أو طولي في بنائه، كما توفر الأضلاع أو الفواصل الإنشائية الشكل أو الكفاف الضروري للجناح. على الرغم من أن الجناح الأحادي الصارم ليس شائعًا، إلا أن هذا النوع من التصميم تم تعديله عن طريق إضافة سبارات كاذبة أو شبكات قص الضوء على طول الحافة الخلفية لدعم أسطح التحكم، ويشتمل جناح (multispar) على أكثر من عضو طولي رئيسي في بنائه، ذلك لإعطاء محيط الجناح، غالبًا ما يتم تضمين الأضلاع أو الحواجز.
يستخدم نوع العارضة الصندوقية لبناء الجناح عضوين طوليين رئيسيين مع حواجز ربط لتوفير قوة إضافية وإعطاء محيط للجناح ويمكن وضع لوح مموج بين الحواجز والجلد الخارجي الأملس بحيث يمكن للجناح أن يحمل أحمال الضغط بشكل أفضل وفي بعض الحالات، يتم استبدال مواد التقوية الطولية الثقيلة للصفائح المموجة، أحيانًا في بعض الأحيان يتم استخدام مزيج من الألواح المموجة على السطح العلوي للجناح ومواد التقوية الموجودة على السطح السفلي غالبًا ما تستخدم طائرات فئة النقل الجوي بناء الجناح ذي العارضة الصندوقية.
جناح سبارس
الساريات هي الأعضاء الهيكلية الرئيسية للجناح وتتوافق مع طول جسم الطائرة، وهي تعمل بالتوازي مع المحور الجانبي للطائرة ويمتد من جسم الطائرة نحو طرف الجناح وعادة ما يتم ربطها بجسم الطائرة عن طريق تركيبات الجناح أو الحزم العادية أو الجمالون، كما يمكن تصنيع قطع الغيار من المعدن أو الخشب أو المواد المركبة اعتمادًا على معايير تصميم طائرة معينة.
عادة ما تكون الساريات الخشبية مصنوعة من خشب التنوب، كما يمكن تصنيفها عمومًا إلى أربعة أنواع مختلفة من خلال تكوينها المقطعي، وقد تكون صلبة، على شكل صندوق أو مجوفة جزئيًا أو على شكل شعاع I، وغالبًا ما يستخدم تصفيح قطع الخشب الصلب لزيادة القوة ويمكن أيضًا العثور على الخشب الرقائقي في سبار على شكل صندوق، كما تمت إزالة الصاري الموجود ولتقليل الوزن ولكنه يحتفظ بقوة الصاري المستطيل، كما يمكن رؤيته، فإن معظم أجنحة الجناح مستطيلة الشكل مع أبعاد طويلة من المقطع العرضي موجهة لأعلى ولأسفل في الجناح.
الأجنحة السارية
حاليًا، تحتوي معظم الطائرات المصنعة على أجنحة سارية مصنوعة من الألمنيوم المبثوق الصلب أو الألمنيوم المبثوق معًا لتشكيل الصاري، ويجب أن يؤدي الاستخدام المتزايد للمواد المركبة والجمع بين المواد إلى جعل الطيارين يقظين لسبارات الأجنحة المصنوعة من مجموعة متنوعة من المواد وفي صارية (I – beam)، يُطلق على الجزء العلوي والسفلي من (I – beam) اسم الأغطية ويطلق على القسم الرأسي اسم الويب، كما يمكن بثق الصاري بالكامل من قطعة واحدة من المعدن.
ولكن غالبًا ما يتم بناؤه من عدة قذف أو زوايا مشكلة وتشكل الشبكة الجزء الأساسي للعمق من الصاري ويتم إرفاق شرائط الغطاء (البثق أو الزوايا المشكلة أو المقاطع المطحونة) بها، كما تحمل هذه الأعضاء معًا الأحمال الناتجة عن انحناء الأجنحة حيث توفر الأغطية أساسًا لربط الجلد، إلا أن تكوينات الصارية الفعلية تتخذ العديد من الأشكال وقد تكون شبكة الصاري عبارة عن لوحة أو دعامة ويمكن أن يتم بناؤها من مواد خفيفة الوزن مع مقويات رأسية تستخدم.
قد لا تحتوي أيضًا على مواد تقوية ولكنها قد تحتوي على ثقوب ذات حواف لتقليل الوزن مع الحفاظ على القوة. تحتفظ بعض الساريات ذات الأجنحة المعدنية والمركبة بمفهوم (I-beam) ولكنها تستخدم شبكة موجة جيبية، بالإضافة إلى ذلك، يوجد تصميم ويب (spar) الآمن من الفشل، هذا يعني الفشل الآمن أنه في حالة فشل أحد أعضاء الهيكل المعقد، كما يفترض جزء آخر من الهيكل حمل العضو الفاشل ويسمح باستمرار التشغيل ويظهر الصاري ذو البناء الآمن الذي يتكون هذا الصاري من قسمين ويتكون القسم العلوي من غطاء مثبت على لوحة الويب العلوية.
القسم السفلي عبارة عن قذف منفرد يتكون من الغطاء السفلي ولوحة الويب، كما يتم تقطيع هذين القسمين معًا لتشكيل الصاري وإذا انكسر أي قسم من هذا النوع من الصاري، فلا يزال بإمكان القسم الآخر تحمل الحمل، وهذه هي ميزة آمنة من الفشل كقاعدة عامة، يحتوي الجناح على قطعتين يقع أحد الصاري عادةً بالقرب من مقدمة الجناح ويوجد الآخر بالقرب من ثلثي المسافة تجاه الحافة الخلفية للجناح بغض النظر عن النوع، فإن الصاري هو أهم جزء في الجناح وعندما يتم وضع أعضاء هيكلية أخرى للجناح تحت الحمل، يتم تمرير معظم الضغط الناتج إلى صاري الجناح.
