اقرأ في هذا المقال
- كيف يساعد المغناطيس في هندسة الطيران
- ما هي أنواع المغناطيس المستخدمة في هندسة الطيران
- ما هي الأنواع الشائعة لمغناطيس الطائرات
- كيف يعمل مغناطيس الطائرات
- استخدامات المغناطيس في الطيران
ما هو مغناطيس الطائرات؟ المغناطيس هو مولد كهربائي قائم بذاته يستخدم مغناطيس دائم لإنتاج تيار متناوب عالي الجهد، وتستخدم هذا المغناطيس لتوفير نبضات كهربائية عالية بما يكفي لإطلاق شمعات احتراق المحرك، ولا تحتاج إلى أي مصدر كهربائي خارجي لتعمل، لذا فهي تستخدم على نطاق واسع في المحركات الصغيرة مثل المناشير وجزازات العشب التي لا تحتوي على مصدر كهربائي ومع ذلك، يتم استخدامها أيضًا في الطائرات ذات المحركات المكبسية على الرغم من وجود مصدر كهربائي عادةً بسبب موثوقيتها.
كيف يساعد المغناطيس في هندسة الطيران
على سبيل المثال في مهمة حرجة، يمكن تصميم مغناطيس دائم لاكتشاف موضع المشغل، واكتشاف معدلات تدفق السوائل، وإنشاء مضخات الوقود وتشغيل مولدات درجة الحرارة ولكن أيضًا، تساعد المغناطيسات في هندسة الطيران على تقليل الكربون وزيادة كفاءة الوقود من خلال التصغير مع إمكانية إعادة التدوير بشكل أفضل.
وتستخدم هندسة الفضاء مغناطيسات مختلفة، حيث تم استخدام المغناطيسات في هندسة الطيران لعقود من الزمن وهي مصممة للاستخدام في البيئات القاسية والعمل على مدى فترة طويلة من الزمن، وفي الواقع صناعة الطيران قطاع شهد تطورات تكنولوجية وعلمية كبيرة في السنوات الأخيرة لذلك، ومع زيادة متطلبات ودرجة التحديات، كان من الضروري تصنيع مغناطيس يدعمها وينجز بنجاح العديد من المهام التي نعرفها اليوم.
ويجب أن يكون للمغناطيسات في هندسة الطيران سلسلة من السمات المحددة التي تسمح لها بالتكيف مع البيئة التي سيتم استخدامها فيها، بحيث من بين شروط الاستخدام الأساسية، يجب أن:
- تمتلك الوزن القليل.
- تمتلك أحجام صغيرة أو مصغرة.
- عرض أداء طويل الأمد لا تشوبه شائبة في أقسى الظروف.
- لها عمر خدمة طويل.
- تكلفة مخفضة.
- كفاءة أكبر وأقصى أداء.
- قوة احتفاظ او ذاكرة أعلى.
- جذب أفضل مقابل المسافة.
- التقليل من استخدام المواد الأرضية النادرة.
وعند تصميم المغناطيس في هندسة الطيران، يجب مراعاة المتطلبات الحرجة لقوى الشد وعزم الدوران وقوة المجال ودرجة الحرارة ومواصفات أجهزة الاستشعار.
ما هي أنواع المغناطيس المستخدمة في هندسة الطيران
بالنسبة لهذا القطاع، يتم استخدام مغناطيسات الضغط أو المغناطيسات المصبوبة بالحقن أو المغناطيسات الهجينة الكوبالت السماريوم (Samarium cobalt) هو مادة شائعة الاستخدام في الفضاء والتطبيقات العسكرية، ويرجع ذلك أساسًا إلى درجة حرارة العمل العالية. يمكن أن تكون الأنواع الجديدة منها (NdFeB 30AH) و(33AH) خيارات مثيرة للاهتمام مع درجة حرارة تشغيل تصل إلى 240.
وتستخدم المغناطيسات في هندسة الطيران من أجل:
- برامج القاذفات Missile programs.
- أغطية التحكم في الطيران لكل من الطائرات التجارية والمقاتلة.
- مكبرات صوت الطائرات.
- تشغيل رادار (TWT).
- تجميعات دوار مولد (PM).
- منظمات التدفق.
- المغناطيسات المبردة للفضاء.
- حوامل مغناطيسية لمقاعد الطائرات.
- معايرة مستشعرات الموضع والسرعة.
- تشغيل ضواغط الهواء.
- تشغيل المولدات الآلية.
- تشغيل مولدات مقياس سرعة الدوران.
- دعونا لا ننسى الدفع المغناطيسي.
- مشغلات الدفة.
- توليد الطاقة الكهربائية.
- مشغلات Slat.
يعد الدفع الكهرومغناطيسي أحد الاستخدامات العظيمة للمغناطيس في هندسة الطيران في الواقع، في حالة الغواصات يعد استخدام الدفع المغناطيسي أمرًا أساسيًا، لأنه باستخدام شكل بدون مروحة، وصامت وخالي من الصيانة، كما يمكن أن يقود قاربًا عبر الماء.
وتم تطوير فكرة الدفع الكهرومغناطيسي لأول مرة في الخمسينيات من القرن الماضي على وجه التحديد للغواصات، وبالسرعات العالية، حيث ينطبق نظام الدفع المغناطيسي على جميع السفن وما شابه ذلك، والتي تسافر في المياه المالحة، ويكون الجهاز مفيدًا أيضًا كنظام محرك مكاني لتوفير قوة دفع لمركبة تسافر في جو أيوني، على سبيل المثال الفضاء.
في الاستخدامات العملية للمغناطيسات في هندسة الطيران، يتم استخدامها للتحكم في كابينة القبطان أي مقصورة القيادة، ولتوليد الكهرباء بالمغناطيسات الكهربائية ولحركة الجناح ولأداء الجناح وللمراوح المروحية.
ما هي الأنواع الشائعة لمغناطيس الطائرات
من مغناطيسات الطائرة مغناطيس دائم على دوار يدور بجوار ملف عالي الإخراج، حيث تولد المغناطيسات الدوارة كهرباء تصل إلى 20.000 إلى 30.000 فولت، وعندما يتم تحقيق هذه القيمة، يقوم الموزع بتحويل الكهرباء إلى شمعة الإشعال التي تشعل خليط الوقود والهواء داخل المحرك، وهناك أنواع مختلفة من مغناطيسات الطائرات، ولكل نوع خصائصه الفريدة.
والأنواع الشائعة لمغناطيس المستخدمة الطائرات هي:
مغناطيسات البقعة Slick Magnetos
تم تصنيع( Slick Magnetos) بواسطة (Champion Aerospace) منذ التسعينيات، وهذا النوع من المغناطيس له تصميم أصغر وأخف وزنًا مقارنة بالبدائل الأخرى وبسبب هذه الميزات، فإن (Slick Magneto) سهل التثبيت ،كما أن لديه ميزة قمع الضوضاء التي تسمح بإزالة المرشحات المغناطيسية.
تم تصميم (Slick Magnetos) بحيث يكون له تآكل متوازن على أجزائه، مما يجعل جدول الخدمة الخاص به متوقعًا، وميزة أخرى لاستخدام (Slick Magnetos) هي أن الصيانة سهلة نسبيًا بسبب الأجزاء الجديدة المستخدمة في الخدمة.
مغناطيس بنديكس مزدوج Bendix Dual Magnetos
غالبًا ما يتم استخدام هذا النوع في أزواج، وفي هذا النوع من مغناطيسات الطائرات، يتم احتواء مغناطيس الطائرة الأيمن والأيسر في غلاف واحد، ويتم تشغيلهما بواسطة مغناطيس واحد ومحرك وبسبب هذا التكوين، توفر المغناطيسات المزدوجة انخفاضًا كبيرًا في الوزن والمساحة المستخدمة وبصرف النظر عن ذلك، ينتج عن التصميم أحادي الحالة مزيد من الصيانة المنتظمة.
مغناطيس بنديكس واحد Bendix Single Magnetos
إن (Bendix Single Magnetos)، أو ما يسمونه (Bendix Mag)، هو مغناطيس آخر تم تصنيعه بواسطة (Teledyne Continental Motors) وتم إنتاج (Bendix Mag) منذ عام 1947 على مدى العقود، وأثبت هذا المغناطيس موثوقيته، حيث يتميز بتصميم مضغوط وخفيف الوزن ينتج عنه إنتاجية عالية، كما ويحتوي (Bendix Mag) على أشكال متعددة متاحة لتطبيقات الطائرات المختلفة.
كيف يعمل مغناطيس الطائرات
عندما يتم إدارة المفتاح داخل قمرة القيادة، يبدأ محرك الطائرة في العمل فجأة، ولكن هذا بسبب المغناطيسات، وسنتعرف الآن عن كيفية عملها بالضبط.
عندما يدور المغناطيس، فإنه ينتج تدفقًا مغناطيسيًا يمر عبر ملف عالي الإخراج بجزأين (ملفين) منفصلين، والملف الأساسي مصنوع من النحاس الثقيل، بينما الملف الثانوي مصنوع من سلك أدق مع عدد كبير من اللفات ويمر مجال مغناطيسي تم إنشاؤه بواسطة مغناطيس الدوران عبر الملف الأولي، كما ويحث المجال المغناطيسي كمية صغيرة من التيار في الملف الأولي.
يكسر المفتاح تدفق التيار في الملف الأولي عندما يصل إلى الحد الأقصى، مما يتسبب في ارتفاع الجهد، ومع ذلك فإن هذه الكمية لا تكفي، أما الملف الثانوي، والذي يحتوي بشكل عام على حوالي 100 مرة أكثر من الملف الأساسي، يضخم الجهد إلى القيمة المرغوبة التي تتراوح من 20.000 إلى 30.000 فولت، كما يتم بعد ذلك تغذية هذا الجهد إلى شمعة الإشعال لإشعال خليط الوقود والهواء.
غالبًا ما توجد المولدات المغناطيسية في أزواج: اليسار واليمين، حيث أن كل واحد يطلق شمعة شرارة لكل اسطوانة، ويضمن هذا الترتيب التكرار عندما يفشل واحد منهم سيستمر المحرك في العمل، وإن كان ذلك أقل كفاءة، ومغناطيسات الطائرات هي أجزاء أساسية من المحرك تسمح لها بالعمل لذلك، يرغب الجميع في أن تعمل مغناطيسات الطائرة كما ينبغي.
استخدامات المغناطيس في الطيران
المكانس المغناطيسية
تستخدم المكانس المغناطيسية في مجموعة متنوعة من الصناعات لتقليل التكاليف التي تأتي مع المعدات المكسورة ولإزالة النفايات الحديدية من الأرض في صناعة الطيران، حيث يمكن أن تساعد المكانس المغناطيسية في إنقاذ إطارات الطائرة من الثقب.
حيث أنه إذا تم ثقب إطار شركة طيران، فقد يؤدي ذلك إلى حدوث فوضى بالتشغيل اليومي لشركة طيران، حيث سيتم تأجيل الرحلات الجوية وربما إلغاؤها، مما يترك العمليات مع إصلاحات مكلفة والأهم من ذلك، أنه يمكن أن يؤثر على سلامة الركاب.
بوصلة الطائرات
تعد البوصلة المغناطيسية من أهم أدوات الملاحة في قمرة القيادة، والبوصلة المغناطيسية هي واحدة من أبسط وأقدم أدوات الملاحة وفقًا لكتيب إدارة الطيران الفيدرالي، حيث يُشار إلى الأرض على أنها (مغناطيس كبير يدور في الفضاء) ويحيط تدفق مغناطيسي بالأرض.
