الشرائح الموجودة على حافة جناح الطائرة الأمامي

ما هي الشرائح الموجودة على حافة جناح الطائرة الأمامي (Slats)؟ في أكثر من مائة عام كان المصممون يتقنون صناعة الطائرات، وتوصلوا إلى عدد لا بأس به من الطرق الإبداعية لزيادة قوة الرفع على الطائرة، في حين أن ذلك مفيد لإقلاعها عن الأرض، ومن الأهمية تسهيل التحكم فيها أثناء مراحل الرحلة، حيث تحتاج الطائرات عالية السرعة مثل الطائرات المقاتلة إلى مزيد من الرفع عندما تحتاج إلى الطيران ببطء كما تفعل عند الهبوط.

شرائح الطائرات

الشرائح هي شكل من أشكال أجهزة الرفع العالي، تمامًا مثل اللوحات (flaps) الموجودة على الحافة الخلفية، وتقوم على تغيير شكل جناح الطائرة لمساعدته على إنتاج مزيد من قوة الرفع عند السرعات الجوية المنخفضة، حيث تم وضع الشرائح على الحافة الأمامية للجناح، وهي تتحرك للأمام لزيادة حدبة الجناح، ويُطلق عليهم أحيانًا اسم اللوحات الأمامية (leading-edge flaps).

كيف تعمل الشرائح المثبتة على الحافة الأمامية لجناح الطائرة

الشرائح هي عبارة عن اللوحات او القلاب أو الرفرافات بشكل أساسي ولكن تكون في مقدمة الجناح، وفي الطائرات ذات الشرائح تتحرك الحافة الأمامية للجناح للأمام وللأسفل، مما يزيد من حدبته بشكل كبير، والحدبة هي المنحنى الذي يصنعه الجزء العلوي من الجناح.

الشرائح نفسها منحنية لأنها تشكل الحافة الأمامية للجناح أثناء الطيران العادي، لذلك عندما يتم تمديدها، يزداد منحنى الجناح بشكل كبير، حيث تلعب هذه الحدبة دورًا مهمًا في مقدار قوة الرفع التي يولدها الجناح وكلما زادت الحدبة، زادت أهمية الفرق بين الضغوط فوق وتحت الجناح هذا يعني المزيد من قوة الرفع، خاصة عند السرعات المنخفضة.

يتم تشغيل معظم الشرائح التي نراها كهربائيًا بواسطة عنصر تحكم في قمرة القيادة، حيث يتم ربطها أحيانًا بأدوات التحكم الرئيسية في الرفرفة بحيث يمكن للمصممين برمجة ملفات تعريف الرحلة الأكثر كفاءة للطائرة مسبقًا، ويتم تنشيط بعض الشرائح ديناميكيًا هوائيًا.

وعندما تبدأ الرياح النسبية في ضرب قاع الجناح أثناء الزوايا العالية للهجوم، فإنها تجبر الشريحة المفصلية على التحرك للأمام والتمدد، وعندما يتم تقليل زاوية الهجوم، تدفع الرياح النسبية المسطحة الشريحة إلى وضعها المتراجع، ويُعرف هذا النظام باسم شريحة (Handley-Page).

المقارنة بين شرائح وفتحات الطائرة

بينما توجد الشرائح المتحركة في طائرات النقل الكبيرة، فإن الفتحات (Slots) تكون أكثر شيوعًا في الطائرات الأصغر، وهي فتحة دائمة في مقدمة الجناح، وبالتالي فإن للريح النسبية مساران محتملان لتتبعهما أثناء الطيران عالي السرعة، مع مستوى المقدمة تتدفق الرياح فوق الجناح بشكل طبيعي ولا توجد فتحة بدون شريحة ثابتة أمامها.

أثناء الطيران بسرعة منخفضة، مع ارتفاع المقدمة عند الزوايا العالية للهجوم، يمكن أن يتدفق الهواء أيضًا عبر الفتحة، وهذا يخلق او يولد قوة جناحين، حيث يتدفق الهواء فوق الشريحة الخارجية، ولكنه يتدفق أيضًا عبر الفتحة وفوق الجناح الرئيسي، ويسمح تدفق الهواء المزدوج هذا للجناح بإنتاج قدر كبير من الرفع، إذ أن خصائص السرعة المنخفضة استثنائية.

وتُستخدم الفتحات بشكل شائع في طائرات (STOL) (الإقلاع والهبوط قصير المدى)، وتستخدم هذه الطائرات كل الحيل الديناميكية الهوائية الممكنة لزيادة الرفع الناتج من الجناح، والنتائج مبهرة في كثير من الأحيان، ويمكن لهذه الطائرات الإقلاع والهبوط بعشرين عقدة أو أقل، وهذا يعني أنها بحاجة إلى طول قليل جدًا من المدرج.

تستخدم طائرات (STOL) للطيران في الأدغال، وعندما تكون الطائرة خارج المطار، فإن امتلاك قدرات إقلاع وهبوط قصيرة، وكلما كانت المساحة اللازمة أصغر، زادت خيارات الطيار للأماكن التي يذهب إليها.

وفي الفتحات الثابتة ليست شائعة خارج طائرات (STOL) منخفضة الأداء نسبيًا لأن الفتحة نفسها تقدم قدرًا كبيرًا من قوة السحب للتصميم باختصار، إذ إنها فعالة للغاية عند السرعات المنخفضة، لكن فائدتها تتضاءل بسرعة بالنسبة للطائرات ذات السرعة العالية.

مقارنة لوحات الطائرة بالشرائح

لوحات الحافة الأمامية هو مصطلح عام لأي جهاز رفع عالي متحرك على الحافة الأمامية للجناح، وإذا تم شمول أجهزة غير قابلة للحركة مثل الفتحات، فإن هذه العناصر تُعرف باسم (leading-edge devices). أما لوحات كروجر لها رفرف مفصلي يمتد إلى أسفل من الجانب السفلي للجناح، حيث إنها قطعة معدنية مسطحة تدور حول الحافة الأمامية لأسفل وللأمام، إنه يزيد من حدبة الجناح، تمامًا كما تفعل الشريحة، لكن الشكل يكون أقل كفاءة.

لم تعد لوحات شائعة جدًا بعد الآن، وكانت مقدمة لتصميم الشرائح اليوم، ولا يزال من الممكن العثور عليها في العديد من طائرات بوينج بين جسم الطائرة وأول محرك.

الأجهزة المشابهة للشرائح على الحافة الأمامية

الكفات Cuffs

الكفات هي نتوء ثابت على الحافة الأمامية للجناح الذي يشبه شريحة، وإنها تعمل مثل الشريحة أيضًا، لكنها موجودة دائمًا، وتستخدم بعض الطائرات مثل الطائرات ذات المحرك الواحد (Cirrus)، الكفات للتحكم في سرعة المماطلة على طول أجنحتها، ومن خلال إضافة الكفات إلى الأطراف الخارجية للأجنحة، يتوقف الجذر أولاً، مما يسمح للطيار بالحفاظ على تحكم أفضل أثناء الانهيار أو السقوط والطيران بسرعة منخفضة.

ما هي مولدات الدوامة

مولدات الدوامة (VGs) هي نقاط معدنية صغيرة مرتبة على طول الحافة العلوية للجناح، وهي مصممة لإنتاج تدفق رقائقي، والذي يحدث عندما يتدفق الهواء المتدفق فوق الجناح بسلاسة، وعندما ينفصل التدفق، فإنه يتسبب في قوة سحب إضافية تسمح إضافة مولدات الدوامة بتشغيل الجناح بشكل أكثر كفاءة.

كما يمكن استخدامها ليس فقط على الأجنحة ولكن على جسم الطائرة وأسطح التحكم، وحتى يتم استخدامها حتى على ريش التوربينات لجعلها أكثر هدوءً وفعالية.

ما هو الغرض من اللوحات

تستعمل الطائرات اللوحات للمساعدة في التحكم في كمية الرفع الذي يقوم به جناح الطائرة، ويؤدي نشر اللوحات إلى ارتفاع قوة الرفع، لذلك يمكن للجناح المصمم للطيران بسرعات عالية جدًا أن يطير بسرعات منخفضة أيضًا إذا كان يستخدم اللوحات، فاللوحات هي إحدى فئات التحكم في الطيران المعروف باسم جهاز الرفع العالي.

يتم فتح جميع اللوحات بواسطة الطيار بشكل تدريجي، اعتمادًا على السرعات التي يرغبون الطيران بها، كما يتضمن ملف تعريف الرحلة النموذجي بعض اللوحات المستخدمة أثناء الإقلاع، وأثناء السير بسرعات عالية وبعض اللوحات المستخدمة أثناء الهبوط الحاد واللوحات الكاملة الممتدة للهبوط.

استخدام اللوحات الجزئية للإقلاع يعني الرفع عن الأرض عاجلاً دون إضافة الكثير من السحب، وإن استخدام اللوحات الكاملة للهبوط يعني أن الطائرة يمكن أن تهبط بأبطأ سرعة ممكنة، مما يقلل من طول المدرج الذي تحتاجه الطائرة للتوقف وتآكل الإطارات والمكابح.

وتأتي اللوحات في مجموعة متنوعة من الأشكال والأحجام لتناسب تصميمات الطائرات المختلفة بعض الطائرات، مثل طائرات التدريب البطيئة، لا تحتوي على أي لوحات على الإطلاق؛ وذلك لأن الاختلاف بين سرعة هبوطها وسرعة إبحارها ليس كثيرًا، فلا يوجد سبب لإضافة التعقيد إلى تصميمها وتشغيلها.

وتحتوي معظم الطائرات الخفيفة على اللوحات الخلفية البسيطة، تأتي في عدة تصميمات أساسية، لكنها عمومًا عبارة عن جزء صغير من الجناح الداخلي يتحرك إلى أسفل، وكلما أصبحت الطائرات أكثر تقدمًا، أصبحت أنظمة اللوحات الخاصة بها أكثر تقدمًا، وغالبًا ما تحتوي طائرات النقل على عدة مجموعات من اللوحات الخلفية، بالإضافة إلى الشرائح والفتحات المتطورة.