إن وحدات التحكم في الطيران الموجودة في سطح الطيران لجميع طائرات الهليكوبتر متشابهة للغاية، كما تحتوي جميع طائرات الهليكوبتر على واحدة أو اثنتين من التحكم الجماعي في المدرج وقبضة الخانق والتحكم الدوري في الملعب ودواسات التحكم في الاتجاه، وبشكل أساسي تقوم هذه الوحدات بنفس المهام بغض النظر عن نوع المروحية التي تم تركيبها عليها، ومع ذلك فإنّ تشغيل نظام التحكم يختلف اختلافاً كبيراً حسب طراز الهليكوبتر.

 

تكوينات الطائرة ذات الأجنحة الدوارة

 

ينسق تجهيز المروحية حركات أدوات التحكم في الطيران ويؤسس العلاقة بين الدوار الرئيسي وأدوات التحكم الخاصة به، وبين دوار الذيل وأجهزة التحكم الخاصة به، ويمكن تقسيم تجهيز أنظمة التحكم في الطيارات المختلفة إلى الخطوات الثلاث الرئيسية التالية:

 

  • وضع نظام التحكم في موضع محدد، يتم تثبيته في موضعه باستخدام المسامير أو المشابك أو الرقص ثم ضبط الوصلات المختلفة لتلائم مكون التحكم الثابت.

 

  • وضع أسطح التحكم في موضع مرجعي محدد، وباستخدام أداة التجهيز أو مستوى التحقق من الفرق الزاوي بين سطح التحكم وبعض الأسطح الثابتة على الطائرة.

 

  • تعيين أقصى مدى لسفر المكونات المختلفة، بحيث يحد هذا الضبط من الحركة المادية لنظام التحكم.

 

أشكال تكوينات الطائرات ذات الأجنحة الدوارة

 

1- أوتوجيرو autogyro

 

إنّ (autogyro) عبارة عن طائرة ذات دوار أفقي يدور بحرية ويتحول بسبب مرور الهواء لأعلى عبر الدوار، وكما يتم إنشاء حركة الهواء هذه من الحركة الأمامية للطائرة الناتجة، إمّا عن تصميم المحرك أو المروحة المكونة من ساحب أو دافع.

 

2- هليكوبتر دوار واحد

 

الطائرة ذات الدوار الرئيسي الأفقي الذي يوفر كلا من الرفع واتجاه التنقل هي طائرة هليكوبتر أحادية الدوار، حيث يقاوم الدوار الثانوي المُركب عموديًا على الذيل قوة الدوران؛ أي عزم الدوران للعضو الدوار الرئيسي لتصحيح انحراف جسم الطائرة.

 

والهليكوبتر الدوارة الرئيسية المفردة هي أكثر أنواع الطائرات المروحية شيوعًا، وهي تحتاج إلى جهاز مضاد لعزم الدوران؛ أي دوار الذيل أو نظام آخر مضاد لعزم الدوران؛ لمواجهة زخم الالتواء الناتج عن الدوار الرئيسي، والذي يتم تشغيله بواسطة محرك واحد أو أكثر، وأكثر الأجهزة المضادة لعزم الدوران شيوعًا هو دوار الذيل، وهو مصمم لتعويض عزم الدوران الناتج عن الدوار الرئيسي.

 

3- هليكوبتر مزدوجة الدوار

 

الطائرة التي تحتوي على دوّارين أفقيين يوفران كلاً من التحكم في الرفع والاتجاه هي طائرة هليكوبتر ثنائية الدوار، بحيث تقوم الدوارات بدوران معاكس لموازنة عزم الدوران الديناميكي الهوائي والقضاء على الحاجة إلى نظام مانع منفصل.

 

كما يتميز هذا التكوين الذي يستخدم بشكل أساسي لطائرات الهليكوبتر الأكبر حجمًا بقدرته على تحمل المزيد من الوزن باستخدام شفرات أقصر، ويتم تعويض مساحة القرص الدوار الأصغر بوجود دوَّارين، ويتم تنفيذ الوظيفة المضادة لعزم الدوران بواسطة الدوارات المضادة للدوران، حيث يقوم كل منها بإلغاء عزم الدوران للآخر، لذلك يتم استخدام كل الطاقة من محطات الطاقة للرفع، وعادة ما تكون طائرات الهليكوبتر قوية وسريعة، ويعد تصميم نظام القيادة والتحكم أكثر تعقيدًا من تصميم طائرة هليكوبتر رئيسية واحدة.

 

مجموعة رأس الطائرات ذات الأجنحة الدوارة

 

في هذه المجموعة تكون الشفرات المتعارضة متصلة ببعضها البعض بواسطة شريط متكامل ومرن مثبت على محور، بواسطة أعضاء تثبيت متباعدة تمتد عرضيًا إلى المحاور الطولية للشفرات، كما يفضل أن تتمتع أعضاء التثبيت بدرجة من المرونة الالتوائية؛ وذلك لامتصاص لحظات الانحناء، ممّا يسمح للحزام وأعضاء التثبيت بالالتفاف حول محاورهم المستعرضة استجابة لحركات الرفرفة للشفرات.

 

وهذا يلغي الحاجة إلى المحامل على المحور لدعم الشفرات، وفي الوقت نفسه بفضل أعضاء التثبيت المتباعدة، ستحدث درجة من الانحناء في الشريط المرن بين النقاط التي يتم فيها تثبيت الشفرة؛ لتحسين توزيع الثني المنحني على طول الشريط، كما يتم توفير شريط مرن ومتكامل للاحتفاظ بشفرة الجناح الدوار، والذي يمتد من نهاية أساس الشفرة الواحدة، ومن خلال المحور الدوار إلى الشفرة المقابلة، ويتم تثبيت الشريط عند الحواف الخارجية للمحور.

 

كما يتم تحديد كفاف الشريط الممتد داخل حدود المحور بدرجة المرونة المطلوبة لإصلاح التوزيع الممتد، كما تدعم الحواف الخارجية للمحور، والتي تشغل الشريط من خلال حشوة تحمل أو ثني يتكون من المطاط الصناعي، كما يوفر الشريط توافقاً في الحركة الزاوية اهتزازاً عند نقاط الدعم، ويعمل أيضاً كحاجز ضد الأجسام الغريبة وتطفل الرطوبة، ممّا يمنع تلف محور الحزام، كما تسمح حقيقة أن الشريط يربط شفرتين معًا بضبط الاستجابة الديناميكية للشفرة بطريقة تفصل توزيع عزم ثني الرفرف في المنطقة الحرجة، حيث تقع هذه المنطقة في منطقة المحور.

 

مجموعة معدات الهبوط التكيفية للطائرات ذات الأجنحة الدوارة

 

يُعد الرنين الأرضي خلل في دوران العضو الدوار يسبب تذبذبًا في الطور مع تواتر اهتزاز المروحية على جهاز الهبوط، كما تقوم الحلول الحالية بضبط الاستجابة الديناميكية لمعدات الهبوط أو الهيكل السفلي بشكل سلبي لتحريك الترددات الرنانة خارج منطقة الاهتمام، وقد توفر الحلول الحالية ضبط قانون التحكم في الطيران في نظام التحكم لمعالجة الرنين الأرضي.

 

قد ينتج الرنين الأرضي عن طريق الهبوط الصعب أو التلامس غير المتماثل مع الأرض أو الفشل الميكانيكي لمخمد الدوار الرئيسي، وبالإضافة إلى ذلك تواجه الطائرات ذات الأجنحة الدوارة تحديات عند الهبوط والإقلاع من الأسطح المنحدرة، وعند ملامسة سطح مائل، ومع ملامسة جهاز الهبوط المنحدر لأعلى يضفي جهاز الهبوط هذا لحظة على الطائرة يجب مواجهتها في النظام الدوار.

 

إذا لم يتم توفير مثل هذه اللحظة بواسطة نظام الدوار فسوف تتدحرج الطائرة الدوارة بعيداً عن المنحدر، ومن المحتمل أن تنزلق إلى أسفل المنحدر، كما تسعى الحلول الحالية إلى السماح بالهبوط الآمن للطائرة “للالتصاق” بالمنحدر عن طريق إدخال لحظة نظام الدوار؛ لمواجهة اللحظة التي يمنحها جهاز الهبوط على الطائرة عندما تلمس الطائرة المنحدر.

 

تشتمل مجموعة معدات الهبوط التكيُّفية لطائرة ذات أجنحة دوارة على جهاز تحكم ودعم لمعدات الهبوط يحتوي على عنصر اتصال أرضي أول، ودعامة ثانية لمعدات الهبوط بها عنصر تلامس أرضي ثان، كما تتحكم وحدة التحكم بشكل مستقل في دعم معدات الهبوط الأولى ودعم معدات الهبوط الثانية، وكما يتوفر جهاز استشعار لمراقبة حالة واحدة على الأقل للطائرة، بحيث تتحكم وحدة التحكم بشكل مستقل في دعم معدات الهبوط الأولى ودعم معدات الهبوط الثانية استجابةً لجهاز الاستشعار.

 

كما يمكن أن يراقب المستشعر التذبذب في هيكل الطائرة أو النظام الدوار، وتتحكم وحدة التحكم بشكل مستقل في دعامة معدات الهبوط الأولى، ودعامة معدات الهبوط الثانية لتثبيط التذبذب في هيكل الطائرة أو نظام الدوار أو لتحفيز استجابة هيكل الطائرة أو نظام الدوار.