محاور الطيران الأساسية والديناميكا الهوائية

يشار إلى الحركة حول المحور الطولي والمحور الجانبي والمحور الرأسي بالتدحرج والميل والانعراج على التوالي، والسطح الأساسي للتحكم في الطيران والتدحرج هو الجنيحات من أجل ميل المصعد والانعراج والميل، كما قد يؤدي الدوران حول محور واحد إلى دوران غير مطلوب حول محور ثانٍ، وفي هذه الحالة يلزم الاستخدام المتزامن لأسطح التحكم في الطيران المصاحبة للحفاظ على طيران منسق.

ما هي محاور الطيران الأساسية

يتم التحكم في الطائرة أثناء الطيران حول واحد أو أكثر من ثلاثة محاور للدوران، ومحاور الدوران هذه هي المحور الطولي والجانبي والعمودي، وعلى متن الطائرة تتقاطع المحاور الثلاثة عند مركز الجاذبية (CG) ونظراً لأنّ الطائرة تدور على أحد هذه المحاور، فإنّها تدور في جوهرها حول مركز الجاذبية (CG) ويشار إلى مركز الثقل أيضاً باسم مركز الدوران.

الدفة تجعل الطائرة تتحرك حول المحور الرأسي وتوصف هذه الحركة بأنّها انعراج، والمصعد يجعل الطائرة تتحرك حول المحور الجانبي وتوصف هذه الحركة بأنّها ميل، كما تتسبب الجنيحات في تحرك الطائرة حول المحور الطولي وتوصف هذه الحركة بأنّها تدحرج، والطائرة في مناورات الطيران في ثلاثة أبعاد وللتحكم في هذه الحركة يتعامل الطيار مع أدوات التحكم في الطيران لجعل الطائرة تدور حول واحد أو أكثر من محاور الدوران الثلاثة، حيث تعتبر هذه المحاور الثلاثة وكل منها متعامدة مع المحاور الأخرى وتتقاطع عند مركز جاذبية الطائرة (CG).

حركة الطائرة حول محورها الطولي

تشبه حركة الطائرة حول محورها الطولي لفة سفينة من جانب إلى آخر، وفي الواقع كانت الأسماء المستخدمة لوصف الحركة حول المحاور الثلاثة للطائرة مصطلحات بحرية في الأصل، حيث تم تكييفها مع مصطلحات الطيران بسبب تشابه حركة الطائرات والسفن البحرية.

يتم التحكم في الحركات الثلاث للطائرة التقليدية من خلال ثلاثة أسطح تحكم، كما يتم التحكم في لفة بواسطة الجنيحات ويتم التحكم في المستوى بواسطة المصاعد، ويتم التحكم في الانعراج بواسطة الدفة، وقد تستخدم أنواع أخرى من الطائرات طرقًا مختلفة للتحكم في الحركات حول المحاور المختلفة.

تتحكم طائرة التحكم في نقل الوزن في محورين أي تدحرج وميل باستخدام إطار “A” معلق من الجناح المرن المرتبط بعربة ذات ثلاث عجلات، ويتم التحكم في هذه الطائرات عن طريق تحريك شريط أفقي ويسمى شريط التحكم بنفس الطريقة تقريبًا التي يطير بها طياري الطائرات الشراعية، كما يطلق عليهم اسم طائرات التحكم في تغيير الوزن؛ لأنّ الطيار يتحكم في الطائرة عن طريق تحويل (CG).

في حالة المظلات التي تعمل بالطاقة يتم التحكم في الطائرة عن طريق تغيير الجنيح عبر خطوط التوجيه، وجناح المظلة الذي يعمل بالطاقة هو مظلة لها سطح علوي محدب ومسطح تحت السطح، كما يتم فصل السطحين بواسطة أضلاع تعمل كخلايا، والتي تنفتح على تدفق الهواء عند الحافة الأمامية، ولها منافذ داخلية للسماح بتدفق الهواء الجانبي.

المبدأ في العمل هو أنّ ضغط الخلية أكبر من الضغط الخارجي، وبالتالي تشكل جناحًا يحافظ على شكل الجنيح أثناء الطيران، كما يتم إرفاق هيكل الطائرة بالمظلة عبر نقطتي ربط وخطوط ويتم التحكم من خلال القوة وتغيير الجنيح عبر خطوط التحكم.

ما هي ضوابط الطيران عالية السرعة

الكوابح

تستخدم الكوابح على السطح العلوي للجناح لإفساد أو تقليل الرفع، كما تستخدم الطائرات عالية السرعة نظراً لتصميمها النظيف ذو السحب المنخفض ومكابح سرعة لإبطائها، كما يتم تمديد المكابح مباشرة بعد الهبوط لتفريغ الرفع، وبالتالي نقل وزن الطائرة من الأجنحة إلى العجلات للحصول على أداء أفضل للفرملة.

طائرات النقل النفاثة

طائرات النقل النفاثة لها جنيحات صغيرة وتكون فيها مساحة الجنيحات محدودة؛ لأنّ أكبر قدر ممكن من الحافة الخلفية للجناح مطلوب للصمامات، كما قد يتسبب الجنيح ذو الحجم التقليدي في حدوث التفاف للجناح بسرعة عالية، ولهذا السبب يتم استخدام المكابح في انسجام مع الجنيحات لتوفير تحكم إضافي.

تحتوي بعض وسائل النقل النفاثة على مجموعتين من الجنيحات وزوج من الجنيحات الخارجية منخفضة السرعة وزوج من الجنيحات الداخلية عالية السرعة، وعندما يتم سحب اللوحات بالكامل، وبعد الإقلاع يتم قفل الجنيحات الخارجية تلقائيًا في وضع الإنصاف، وعند استخدامه للتحكم في الانقلاب، فإنّ المكبح الموجود على جانب الجنيح الصاعد يمتد ويقلل من قوة الرفع على هذا الجانب، ممّا يتسبب في سقوط الجناح.

أدوات التحكم

إذا تم تمديد أدوات التحكم التي على شكل مكابح سرعة، فلا يزال من الممكن استخدامها للتحكم في الانقلاب، وإذا كانوا من النوع التفاضلي، فإنّها تمتد أكثر على جانب واحد وتتراجع على الجانب الآخر، وإذا كانت من النوع غير التفاضلي، فإنّها تمتد أكثر على جانب واحد، ولكن لا تتراجع في الجانب الآخر وعندما يتم تمديدها بالكامل مثل مكابح السرعة تظل هذه الأدوات غير التفاضلية ممتدة ولا تكمل الجنيحات.

للحصول على توقف سلس و(AOA) أعلى بدون فصل تدفق الهواء، فإنه يجب أن يكون للحافة الأمامية للجناح شكل جيد تقريبًا غير حاد، بحيث يمكن لتدفق الهواء الالتصاق به عند أعلى منطقة (AOA)، وبهذا الشكل يبدأ فصل تدفق الهواء عند الحافة الخلفية ويتقدم للأمام تدريجيًا مع زيادة (AOA)، حيث تؤدي الحافة الأمامية المدببة الضرورية للطيران عالي السرعة إلى توقف مفاجئ، وتقييد استخدام اللوحات الخلفية لأنّ تدفق الهواء لا يمكن أن يتبع المنحنى الحاد حول الحافة الأمامية للجناح.

تدفق الهواء

يميل تدفق الهواء إلى المرور فجأة من السطح العلوي عند (AOA) معتدل، وللاستفادة من رفرف الحافة الخلفية، وبالتالي زيادة (CL-MAX)، ويجب أن ينتقل الجناح إلى (AOA) أعلى دون فصل تدفق الهواء، ولذلك يتم استخدام فتحات الحافة الأمامية والشرائح واللوحات؛ لتحسين خصائص السرعة المنخفضة أثناء الإقلاع والتسلق والهبوط، وعلى الرغم من أن هذه الأجهزة ليست قوية مثل اللوحات ذات الحواف الخلفية؛ إلّا أنّها فعالة عند استخدامها بامتداد كامل مع اللوحات ذات الحواف الخلفية عالية الرفع.

وبمساعدة هذه الأجهزة المتطورة عالية الرفع يتأخر فصل تدفق الهواء ويزداد (CL-MAX) بشكل كبير، كما إنّ تقليل سرعة المماطلة بمقدار (50 عقدة) ليس بالأمر غير المألوف، حيث أن هناك متطلبات تشغيلية لطائرة النقل النفاثة الكبيرة تحدث تغييرات كبيرة في الطيران، بعض المتطلبات هي:

• مجموعة كبيرة من (CG).

• نطاق سرعة كبير.

• القدرة على إجراء تغييرات كبيرة في الزخرفة بسبب الحافة الأمامية للجناح وأجهزة الرفع العالي للحافة الخلفية دون الحد من مقدار المصعد المتبقي.

• الحفاظ على سحب القطع إلى الحد الأدنى.

ملاحظة:“CG” هي اختصار لـ “Centre of Gravity”.

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