ما هي لوحات فاولر على الطائرة

ما هي لوحات فاولر على الطائرة؟ هي أجهزة عالية الرفع تقع عند الحافة الخلفية لأجنحة الطائرة عند فتحها، تنزلق للخلف وللأسفل، مما يزيد من مساحة سطح الجناح والحدبة، مما ينتج عنه قدر كبير من قوة الرفع، وتعتبر مثال لامتلاك القدرة على تغيير شكل الجناح!

لوحات فاولر

‍ تم تصميم الطائرة لإنتاج قوة رفع كافية للإقلاع والبقاء في الهواء ومع ذلك، فإنها تحتاج إلى رفع إضافي بسرعات منخفضة مثل أثناء الإقلاع والهبوط ومع ذلك، فإن العديد من أجهزة الرفع العالي تسمح للطائرة بإنتاج قوة رفع إضافية أثناء مرحلتي الهبوط والإقلاع، ولوحات فاولر هي واحدة منها فقط.

على الرغم من أن لوحات فاولر تنتج الكثير من الرفع بسرعات منخفضة، إلا أنها تولد أيضًا قدرًا كبيرًا من قوة السحب، بسبب قيام الطيارين بفتحها فقط في مراحل طيران معينة نتيجة لذلك، يجب أن تحمل الطائرة الوزن الزائد، وسنناقش هذه المقالة كيف تنتج لوحات فاولر قوة الرفع وكيف تقارن مع الأنواع الأخرى من اللوحات الموجودة هناك.

مبدأ عمل لوحات فاولر

لوحات الفاولر تشبه امتدادات الجناح الموجودة عند الأطراف من خلف الجناح، حيث تمتد للوراء لتكبير مساحة سطحه، وهذا يسمح له بتوليد المزيد من قوة الرفع، إلى جانب ذلك يمكن رؤيتها تتحرك لأسفل بمجرد فتحها، مما يزيد من حدبة الجناح أيضًا، ويحدد هذا التحديب كيف يكون منحنيًا وكلما زادت الحدبة، زادت قوة الرفع.

ويتم فتح لوحات فاولر أثناء الهبوط لزيادة قدرة رفع الطائرة حتى تتمكن من الهبوط بسرعات منخفضة دون تغطية مسافة هبوط كبيرة على المدرج، ويتيح ذلك اقترابًا حادًا من المدرج، ويمكن للطائرة بسهولة تجنب أي عقبات في مسارها، كما تقوم بعض الطائرات أيضًا بفتح لوحات فاولر أثناء الإقلاع إذا لم يكن لديها معامل رفع مرتفع بما يكفي.

ويجب على الطيار فقط استخدام لوحات فاولر بصورة محدودة إذا أصبحت ضرورية أثناء الإقلاع، هذا لأنه عندما يقوم الطيار بإشراك لوحات فاولر، فإنها تتحرك للخلف ثم تلتصق لأسفل ضد تدفق الهواء، مما يولد قوة الرفع والسحب، ويعد السحب أثناء الإقلاع ضارًا، لذلك لا يستخدم الطيارون لوحات الفاولر أو أي نوع آخر من اللوحات أثناء تلك المرحلة.

كيف تزيد لوحات فاولر من قوة الرفع

على الرغم من أننا نعلم أن لوحات فاولر تزيد من قوة الرفع على الطائرة بطريقتين: زيادة مساحة سطح الجناح والحدبة، فلماذا تساعد في زيادة الرفع في المقام الأول؟ لذلك يجب أن نعلم أن هناك عاملين يؤثران على مقدار الرفع الذي يمكن أن ينتجه الجناح، وهذه هي سرعة الهواء القادم أو الطائرة وزاوية الهجوم.

زاوية الهجوم أو (AOA) هي مفهوم مهم يجب تذكره في مجال الطيران والفضاء لفهم هذا، يجب أن تعرف بعض المصطلحات الشائعة حول الجناح أو الجنيح (مع ملاحظة أن الجنيح هو المقطع العرضي للجناح ثلاثي الأبعاد الفعلي):

• الحافة الأمامية (Leading Edge): هذا هو الجزء الأمامي من الجناح الذي يتلامس مع تدفق الهواء أولاً.

• الحافة الخلفية (Trailing Edge): هذه هي الحافة الخلفية للجناح.

• الوتر (Chord): عرض الجناح من الحافة الأمامية إلى الحافة الخلفية.

• زاوية الهجوم (AOA): هي الزاوية التي يصنعها الوتر مع تدفق الهواء الوارد، وكلما زادت زاوية الهجوم، زادت قوة الرفع على الجناح.

وعندما يتم فتح لوحات فاولر، فإنها تتحرك إلى أسفل، مما يزيد من حدبة الجناح ويغير موضع الحافة الخلفية له، وهذا يغير موضع خط الوتر في النهاية، تعمل طيات أو لوحات فاولر على زيادة زاوية هجوم الجناح، وبالتالي رفع الجناح ومع ذلك، وقبل أن تتحرك طيات فاولر للأسفل، فإنها تمتد للخلف أولاً، مما يزيد من مساحة سطح الجناح.

وتعني مساحة السطح الأكبر أن المزيد من الهواء ينتقل على السطح وبالتالي قوة رفع أكبر، ويمكننا شرح ذلك بشكل أفضل باستخدام معادلة الرفع:

اللوحات المشقوقة أو المنقسمة

اللوحات المشقوقة تشبه اللوحات الفاولر، ولكنها تتحرك فقط للأسفل وليس للخلف عند نشرها، وتحتوي اللوحات المشقوقة على فتحات أو فجوات، مثل اللوحات الفاولر، حيث تسمح للهواء عالي الضغط بالتحرك من السطح السفلي للجناح إلى الأعلى، مما يؤدي إلى استقرار الطبقة الحدودية في الأعلى وبالتالي تأخير فصل تدفق الهواء.

وهذا يولد قوة رفع إضافية أيضًا، بحيث تبدو اللوحات المشقوقة مثل الجنيحات، مما يعني أن الهواء يمكن أن ينتقل في الأسطح السفلية والعلوية، مما يخلق فرقًا في الضغط وبالتالي يولد قوة الرفع.

وهناك ثلاثة أنواع من اللوحات ذات الفتحات المشقوقة: أحادية الشق ومزدوجة الشقوق وثلاثية الشقوق، وتتمتع اللوحات ذات الشق المزدوج بنفس وظيفة اللوحات ذات الشق الفردي ولكنها تحتوي على فتحتين، مما يعني أنها تنتج قوة دفع أكثر من السابقة.

بينما يتم استخدام اللوحات الفاولر في الطائرات الكبيرة، يتم استخدام اللوحات ذات الفتحات في طائرات الركاب والتدريب والبضائع، حيث يتمثل الاختلاف بين هذين النوعين من اللوحات في أن اللوحات ذات الفتحات المشقوقة لا يمكنها التحرك للخلف بينما يمكن للوحات فاولر أن تتحرك للخلف.

ما الفرق بين لوحات فاولر واللوحات المنقسمة

• نظرًا لأن لوحات فاولر هي اللوحات الوحيدة التي تنتج كميات كبيرة من الرفع، على عكس اللوحات الأخرى، فهي موجودة في الطائرات الكبيرة مثل الطائرات والخطوط الجوية التجارية، وسبب آخر لاستخدام اللوحات الفاولر على نطاق واسع هو أن الأسطح العلوية والسفلية للجناح ليست مغلقة تمامًا.

• وينتج عن هذا فجوة تسمح للهواء عالي الضغط من أسفل الجناح بالانتقال عبر الفجوة إلى السطح العلوي للجناح، ويعمل هذا الهواء عالي الضغط على تثبيت وتعديل الطبقة الحدودية على السطح العلوي للجناح نتيجة لذلك، يشكل هذا الهواء منطقة ذات ضغط منخفض على الحافة الأمامية.

• من ناحية أخرى، لا تفعل اللوحات المنقسمة هذا، حيث يتم إغلاق الأسطح العلوية والسفلية للغطاء، ولا يمكنها التحرك للخلف أيضًا، ولكن للأسفل فقط لهذا السبب، يزيد اللوحات المنقسمة من حدبة الجناح ولكن ليس مساحة السطح، بالمقارنة مع اللوحات فاولر، لا تنتج اللوحات المنقسمة قدرًا كبيرًا من الرفع ولكن الكثير من السحب، وهذا هو السبب في أن عددًا قليلاً فقط من الطائرات تستخدمها ولا تحظى بشعبية كبيرة.

• واخترع أورفيل، أحد الإخوة رايت أول شريحة منقسمة في عام 1920، وهي تولد رفعًا أكبر من اللوحات العادية، ولكن بعد فترة وجيزة، تم تقديم اللوحات المنقسمة والفاولر التي كانت أفضل بكثير وأكثر فاعلية من اللوحات المنقسمة، وطائرة دوغلاس دي سي -1 هي واحدة من الطائرات القليلة التي تستخدم اللوحات المنقسمة.

إعدادات لوحات فاولر للهبوط والإقلاع

هناك أنواع مختلفة من الطائرات لها إعدادات مختلفة تتعلق باللوحات، حيث تسمح بعض الطائرات، مثل سيسنا 172، للطيار باختيار زوايا لوحات فاولر مختلفة، مثل 0 درجة، 10 درجات، 20 درجة. وللطائرات الأخرى خيارات مثل الاقتراب والهبوط المتوافقة مع زوايا محددة تم إدخالها بالفعل في النظام.

ولمعرفة إعداد الوحات الذي يجب استخدامه في مناورة معينة، يجب عليك الرجوع إلى دليل تشغيل طيار الطائرة (POH)، والمعروف أيضًا باسم دليل رحلة الطائرة (AFM)، وعادة يجب على الطيارين تمديد رفرف فاولر بالكامل أثناء الهبوط لإبطاء الطائرة وإنتاج قدر أكبر من الرفع حتى تتمكن من الهبوط بسرعة ومع ذلك، يجب ألا يفتح الطيارون لوحات فاولر بالكامل أثناء الإقلاع.

الإقلاع ليس مجرد لحظة زمنية عندما تكون الطائرة في الجو، إنها الرحلة بأكملها من النقطة التي تبدأ فيها الطائرة في التحرك على المدرج إلى عندما تقلع الطائرة في الهواء وتكون على ارتفاع حوالي 35 قدمًا إلى 50 قدمًا فوق الأرض، وعندما تتحرك الطائرة على المدرج، نسميها لفة أرضية وعندما تقلع، نسميها الجزء المحمول جواً.

ولوحات فاولر ضرورية لأنها فعالة أثناء الهبوط ومع ذلك، يمكن للطائرة أن تهبط دون مساعدتها أو مساعدة أي لوحات أخرى، وفي حالة تعطل اللوحات أو عندما لا تحتوي الطائرة على أي منها، يمكن للطيار أن يهبط بالطائرة بأمان، وقد يحتاج الطيار إلى الطيران بشكل أسرع أثناء الاقتراب من المدرج في حالة عدم وجودها، ولكن ستحتاج الطائرة أيضًا إلى مدرج أطول بسبب لفة أرضية أطول.

ملاحظة: “POH” اختصار لـ “Aircraft Pilot’s Operations Handbook”.

ملاحظة: “AFM” اختصار لـ “Airplane Flight Manual”.

ملاحظة: “AOA” اختصار لـ “angle of attack”.