لماذا تخزن الطائرات الوقود في الأجنحة؟ غالبًا ما تحتوي الطائرات المقاتلة على الوقود المخزن خلف مقعد الطيار، لكن الطائرات الكبيرة مثل طائرة بوينغ 747 تخزن كميات هائلة من الوقود في أجنحتها، إذن ما فائدة تخزين الوقود في أجنحة الطائرة؟ وهل تشكل أي مخاطر على السلامة؟ هناك عدة أسباب لتخزين الوقود في الأجنحة ولكن الأسباب الثلاثة الرئيسية هي موازنة الوزن والضغط المضاد وتقليل رفرفة الجناح.
فوائد تخزين الوقود في أجنحة الطائرة
هناك العديد من الطرق لتخزين الوقود في الطائرة ولكن الطريقة الأكثر انتشارًا اليوم هي عبر خزانات تامة داخل الأجنحة وتعرف أيضًا باسم (الأجنحة الرطبة) (wet wings)، حيث تستخدم هذه الطريقة هيكل جناح الطائرة ويكون مغلقًا تمامًا وهو خزان وقود جاهز بدلاً من تركيب حاوية مخصصة لذلك داخل الجناح.
الاستخدام الفعال للمساحة على الطائرة
المكونات الكهربائية والهيدروليكية المستخدمة للتحكم في الجنيحات داخل الجناح لا تشغل سوى نسبة صغيرة من المساحة المتاحة، لذا فإن استخدام الجناح نفسه لتخزين الوقود يعد استخدامًا فعالًا للغاية للمساحة، حيث إنه ضيق جدًا بحيث لا يمكن استخدامه في تخزين أي كمية كبيرة من البضائع.
توفير تكاليف الطائرة
مع عدم الحاجة إلى الخزان، فإن الأجنحة الرطبة تحقق توفيرًا كبيرة في التكاليف للشركة المصنعة، حيث تحتاج الخزانات الثقيلة إلى صيانة دورية وتقلل من كمية الحمولة (الركاب أو البضائع) التي يمكن أن تحملها الطائرة، ومع صيانة أقل وحمولة أكبر، كان هذا التصميم يضع علامات الدولار في أعين المشترين المحتملين.
لم يتم استخدام الأجنحة الرطبة على نطاق واسع حتى الخمسينيات من القرن الماضي، ومع تطور الطائرات الأسرع والأكثر براقة، تم تصنيع الأجنحة لتكون أكثر صلابة لتحمل الأداء العالي.
تغذية الجاذبية على الطائرة
كانت هياكل الأجنحة الأكثر صلابة أكثر ملاءمة لتخزين الوقود كما قد يتم التوقع، حيث يتم تزويد المحرك الأيسر بالوقود الموجود في الجناح الأيسر والعكس صحيح، وإحدى فوائد تخزين الوقود في الأجنحة هي القدرة على تغذية الجاذبية، وفي حالة تعطل مضخات الوقود أو حدوث عطل، ستظل المحركات تدعم بالجاذبية.
بالإضافة إلى ذلك عادة ما تحتوي طائرات اليوم على خزان وقود مركزي في بطونها، نظرًا لأن هذا الاحتياطي يقع أسفل المحركات، فإن التغذية بالجاذبية من هذه المنطقة غير ممكنة، لذلك يتم سحب هذا الوقود أولاً لضمان توفر التغذية بالجاذبية دائمًا طالما كان هناك وقود على متن الطائرة.
توازن الوزن ومركز الجاذبية على الطائرة
تقع الأجنحة بالقرب من مركز ثقل الطائرة (CofG)، وإذا تم تحميل الطائرة بكثافة كبيرة في الجزء الأمامي أو الخلفي من هذه النقطة، فستعاني الطائرة من مشاكل في الأداء أو حتى تنقلب على مدرج المطار.
ويعني تخزين الوقود في وسط الطائرة أن (CofG) سيبقى ثابت إلى حد ما طوال الرحلة، وبغض النظر عن طول مدتها، وإذا تم تخزين الوقود في مقدمة الطائرة أو ذيلها، فسيكون التحول في الزخم أكبر بكثير، ومثل هذا الانحراف عن مركز الثقل غير مرغوب فيه لأنه يؤثر على الاستقرار والتحكم.
تخفيف الرفرفة الهوائية لجناح الطائرة
قد تبدو الرفرفة ساحرًا عند ربطها بالفراشات، ولكن عند مناقشة الطائرات، يكون المفهوم أكثر إثارة للقلق، ويتم تعريفه على أنه (تذبذب هيكلي غير مستقر وذاتي الإثارة) ناتج عن تدفق الهواء فوق الأجنحة بعبارة أخرى، يحدث ذلك عندما تجعل الظروف الجوية أسطح الطائرات تهتز كثيرًا لدرجة أنها ستنكسر في النهاية.
ويعد منع هذا أحد أهم أسباب تخزين الوقود في الأجنحة، وبهيكل الطائرة سوف تزداد التذبذبات حتى سرعة معينة، ويمتص الطاقة المتزايدة ويمنع السعة من النمو، وإذا زادت هذه السرعة ونمت الاهتزازات في الحجم سيفشل الهيكل، ويساعد ملء جناح الطائرة بالوقود على التخفيف من هذه الكوارث، ومن خلال زيادة صلابة هيكل الجناح، يكون انثناء الأسطح محدودًا.
وهذا يسمح للطائرة بالوصول إلى سرعة أعلى قبل حدوث الرفرفة، ولم تُفهم الرفرفة بشكل صحيح لسنوات عديدة، وقد نُسب إليها كتالوج الحوادث الغامضة بأثر رجعي واليوم لحسن الحظ، يدرك المهندسون وطياري الاختبار هذه الظاهرة ويقومون بإجراء اختبارات لاكتشاف أعلى سرعة يقوم بها هيكل الجناح بالرفرفة.
تقليل إجهاد جناح الطائرة
على الرغم من أننا ذكرنا مزايا الجناح الصلب أعلاه، إلا أنه لا يزال من المهم للهيكل أن يكون قادرًا على الثني قليلاً، لأنه يحسن بشكل كبير خصائص الرفع واستقرار الطيران، وإذا كان وزن الطائرة بالكامل بما في ذلك الوقود، يقع في جسم الطائرة هنا يتحمل جذر الجناح العبء الأكبر للحمل المحمول جواً.
ويتسبب هذا في إجهاد كبير لهيكل الطائرة بمرور الوقت ويقلل من الوقت حتى يتطلب استبداله، وهو ما يُعرف أيضًا بعمر الإرهاق للجناح، ومن خلال تخزين الوقود في الجناح، تزيد الصلابة من صعوبة انحناء الأجنحة لأعلى، ومع وجود ضغط أقل على جذر الجناح، يمكن حمل المزيد من الوزن وتقليل الحاجة إلى الصيانة.
إبعاد مخاطر الحريق عن ركاب الطائرة
ليس سراً أن الوقود قابل للاشتعال للغاية، ومع وجود العديد من المكونات الكهربية والحرارة على متن الطائرة، فإن وضع الوقود في الأجنحة له فائدة إضافية تتمثل في إبعاد مخاطر الحريق عن الركاب في حالة الاشتعال أو الانفجار.
تقليل زمن إخلاء الركاب عن الطائرة
عندما يتعلق الأمر بالتعامل مع حرائق الطائرات، فإن الوقت هو المال ويحث ذلك الطيارين على وضع الطائرة على الأرض في أسرع وقت ممكن لزيادة فرصة البقاء على قيد الحياة، وإن النيران ليست سوى جزء من التهديدات المرتبطة بحرائق الوقود.
تم بناء تشريعات السلامة من الحرائق حول وقت البقاء، حيث يتم قياس ذلك من خلال البقاء على قيد الحياة بعد وقوع الحادث، أي الوقت المتاح لإجلاء الركاب من على متن الطائرة، يجب أن تكون مواد خزان الوقود قادرة على تحمل اللهب لمدة 5 دقائق دون احتراق، وهذا تقريبي هو نفس الوقت الذي يستغرقه سلق البيضة.
قد يبدو هذا وكأنه نافذة صغيرة للهروب، لكن الأطقم مدربة على إخلاء جميع الركاب في غضون 90 ثانية، تمكنت طائرة ايرباص A380 كاملة من القيام بذلك في 78 ثانية، لذا فإن 5 دقائق ستكون كافية للإخلاء 3 مرات.
منع دخول الأبخرة السامة والدخان إلى داخل الطائرة
غالبًا ما تكون الأبخرة السامة والدخان الأسود الكثيف سببًا لوفيات ناجمة عن الحرائق، مما يحجب رؤية الطيارين ويخنق أولئك الموجودين على متن الطائرة قبل أن يتمكنوا من الهبوط، ويسهل عزل الحرائق والأبخرة في الأجنحة ومع وجود مصدر خارج جسم الطائرة، حيث تقل فرصة دخول الدخان إلى قمرة القيادة أو المقصورة.
معظم الأجنحة مصنوعة من الألمنيوم شديد المقاومة للحريق،، حيث يمكن للمادة أن تصمد أمام النار لمدة 5 دقائق وتقوم بتبديد الحرارة، مما يمنع حدوث النقاط الساخنة ويقلل من مخاطر الانفجارات، بالإضافة إلى ذلك يسمح للجناح بالحفاظ على قدرته على التحمل، مما يؤخر الاحتراق أو انهيار الجناح حتى اكتمال الإخلاء.
من السهل أيضًا اكتشاف الحرائق التي تبدأ في الأجنحة عندما يكون لديك أكثر من 100 شخص ينظرون من النوافذ في محاولة للحصول على لقطة مثالية، وفي حالة وجود خطأ في الكشف عن الحرائق، فإن هذا يمنح ميزة أمان كبيرة ويوفر للطاقم.
ملاحظة: “The aircraft’s center of gravity” اختصار لـ”CofG”.
