[eng-moh]

كيف تطير طائرة ما بالمعنى البسيط ؟؟

كيف تطير طائرة ما بالمعنى البسيط ؟؟
تطير الطائرات بسبب إحداث أجنحتها لقوى الرفع (Lift) و هي القوى الموجهة للأعلى في الطائرة.عندما يمر الهواء حول الأجنحة تقوم الأجنحة بتغيير اتجاه الهواء، إن للجناح شكلاً مميزاً له القدرة على إحداث القوة القادرة على رفع الطائرة و التي تسمى (قوة الرفع Lift Force)، إن المقطع العرضي للجناح يأخذ شكل حاجب العين (أي أنه متقعر) وهكذا يكون السطح العلوي أطول من السطح السفلي للجناح. تنتج قوة الرفع في الأساس بسبب دفع أجنحة الطائرة للهواء الذي يمر بجانبها للأسفل، و كرد فعل الهواء يقوم الهواء بدفع الجناح للأعلى.هنالك ما يسمى زاوية الهجوم (Angle of Attack) وهي الزاوية التي يصنعها الجناح مع تيار الهواء المار ، هنالك أيضاً ما يدعى باسم (حافة الهجوم Leading Edge) وهي الحافة الأمامية للجناح التي تكون بمواجهة الهواء، وأيضاً توجد (حافة الفرار أو الإدبار Trailing Edge) و هي الحافة الخلفية للجناح و التي يترك عندها الهواء الجناح، في المقطع العرضي تكون كلاً من حافتي الهجوم و الفرار ممثلتين بنقطتين فقط في مقدمة مقطع الجناح وفي مؤخرته.


مبادئ الميكانيكا الأولية :
عندما تكون الطائرة في طور الإقلاع أو الطيران المستوي فإن حافة الهجوم للجناح تكون أعلى من حافةالفرار أو حافة الإدبار. و عندما يتحرك الجناح خلال الهواء تقوم زاوية الهجوم بدفع الهواء إلى أسفلالجناح. الهواء المتدفق أعلى الجناح ينحرف للأسفل أيضاً لأنه ينساب على الشكل المصمم خصيصاً للجناح.
إن ازدياد زاوية الهجوم يؤدي إلى ازدياد قوة الرفع على الجناح لأن هذا يؤدي إلى انحراف أكبر للهواء نحو الأسفل، لكن لهذا الازدياد حد يتحول بعد الجناح إلى حالة الانهيار،

القانون الثالث من قوانين الحركة
(التي صاغها الفيزيائي الإنجليزي إسحاق نيوتن) يقول بأن: لكل فعل رد فعل يساويه في المقدار ويعاكسه في الاتجاه. في هذه الحالة دفع الأجنحة للهواء إلى الأسفل هو الفعل، بينما دفع الهواء للأجنحة إلى الأعلى هو رد الفعل، هذا ما يسبب قوة الرفع للطائرة و هي القوة العمودية للأعلى في الطائرة.

القوى الأساسية المؤثرة على الطائرة:
إن تحدي الطيران هو إقامة التوازن بين هذه القوى الأربع. فعندما تكون الدفع الدفع أكبر من قوة الجر تزداد سرعة الطائرة. وعندما تكون قوة الرفع أكبر من قوة الوزن ستعلو الطائرة. و باستخدام "سطوح التحكم" (Control Surfaces) و"أنظمة دفع" مختلفة، يمكن للطيار (الكابتن) أن يدير عملية التوازن بين هذه القوى الأربعة لتغيير الاتجاه و السرعة، فمثلاً: يمكن للطيار أن يقلل من قوة الدفع لكي يبطئ أو ينخفض، كما يمكنه أن يخفض "ذراع الهبوط" (عجلات الطائرة أو Landing Gear) في تيار الهواءو ينشر حواجب الهبوط على الأجنحة Spoilers لزيادة الجر والذي يحدث ذات التأثير لتقليل الدفع. يمكن للطيار زيادة الدفع ( و ذلك بواسطة ضم ذراع الهبوط و حواجب الهبوط ) إما لزيادة السرعة أو للصعود .



1-قوة الرفع (Lift Force) واحدة من القوى الأربع الرئيسية التي تؤثر على الطائرة، وقد ذكرنا أعلاه كيفية تولد هذه القوة.

2-الوزن: (Weight) هو قوة تعاكس قوة الرفع لأنه يؤثر باتجاه يعاكس قوة الرفع، يجب أن يتم التغلبعلى وزن الطائرة من قبل قوة الرفع الناتجة عن الأجنحة، فإذا كانت طائرة تزن 4.5 طناً فإن قوة الرفع الناتجة عن الأجنحة يجب أن تكون أكبر من 4.5 طناً لكي تستطيع الطائرة الإقلاع عن الأرض. يجب أن يكون تصميم الجناح قوياً بشكل كافٍ لرفع الطائرة عن الأرض.

3-الدفع: (Thrust) هي القوة التي تدفع الطائرة للأمام، تنشأ من خلال جملة الدفع سواء كانت مراوح(مروحة واحدة في المقدمة أو أكثر على الأجنحة) أو نفاثة أو مزيج من الاثنين معاً.

4-قوة الجر: (Drag) تؤثر على كامل الطائرة قوة رابعة هي قوة الجر أو الإعاقة، و يتولد الجر لأن حركة أي جسم خلال مائع (كعبور الطائرة في الهواء) تسبب احتكاكاً و لأنها يجب أن تزيح المائع من طريقها. سطح الرفع العلوي للجناح – على سبيل المثال – يولد قوة رفع جيدة جداً، و لكن بسبب حجمه الكبير فإنه يولد أيضاً كمية لا يستهان بها من قوة الجر، و لهذا السبب الطائرات المقاتلة و الطائرات القاذفة تكون ذات أجنحة ضيقة، و على العكس؛ فإن طائرات رش المبيدات -و التي تطير بسرعة بطيئة نسبيا-ً قد تكون ذات أجنحة كبيرة وثخينة لأن قوة الرفع العالية أهم من كمية الجر المرافق لها. تصغر قوة الجر في الطائرات من خلال التصميم الأيروديناميكي الانسيابي للطائرة، و بأشكال انزلاقية تسهل حركة الطائرة خلال الهواء.



ثانيا : تعريفات فى الطيران مفصلة لبعض المصطلحات الموضحة بالشرح والصور اعلاه :


الرفع (Lift):
مركبة محصلة القوى الإيرودينامية عمودياً على اتجاه الريح، وفي مستوى التماثل للطائرة. وهذا الرفع هو الذي يقل الطائرة في الهواء بالقدر الذي يتناسب مع سرعتها الأمامية داخل حدود معينة.

الكبح (Drag):
مركبة محصلة القوى الإيرودينامية في اتجاه الريح. وهي مجموع: المقاومة الجانبية، والمقاومة المستحثة للطائرة ضد سريان الهواء الذي تطير خلاله، ويكون اتجاها معاكساً لاتجاه تحت ظروف الطيران العادية.

الدفع (Thrust):
القوة الدافعة التي تولدها وحدة قدرة (Emgine) لإحداث حركة لجسم، أو لتغير حركته، وتعادل:
أ‌- مركبة محصلة القوة الهوائية في الاتجاه الموازي لمحور المروحة.
ب‌- محصلة القوى الهوائية التي يولدها المحرك النفاث أو الصاروخي.


الوزن (Weight):
وزن الطائرة (أو الجهاز الطائر)، وهو يمثل الوزن الأقصى للطائرة التي يتوقع أن تحقق به الطائرة جميع متطلبات الجدارة للطيران.

مقطع انسيابي (Aerofoil):
سطح انسيابي رافع، صمم لأحداث قوة رافعة نتيجة لحركته خلال الهواء، ودون إنتاج مقاومة عالية في الوقت نفسه.


زاوية الهجوم (Angle of attack/Angle of incidence):
هي الزاوية المحصورة بين خط الوتر لمقطع انسيابي واتجاه سريان الهواء النسبي الذي لم يضطرب بعد ولم يحدث له انزلاق جانبي، وهو عادة اتجاه مسير الطائرة في تلك اللحظة.


زاوية الوضع (Set angke):
وهي الزاوية الموضوع بها الجناح على الطائرة.


زاوية الانهيار (Angle of stall):
القيمة الحدية لزاوية السقوط، والتي ينفصل عندها تيار الهواء عن السطح العلوي للجناح، وهي عبارة عن زاوية السقوط الحرجة التي تناظر الرفع الأقصى للجناح.

تتكون كل الطائرات ـ فيما عدا القليل من الطائرات التجريبية ـ من نفس الأجزاء الرئيسية. وهذه الأجزاء هي:
1ـ الجناح
2ـ الهيكل (الجسم)
3ـ مجموعة الذيل
4ـ جهاز الهبوط
5ـ المحرك.

وتشكل كل هذه الأجزاء ـ فيما عدا المحرك ـ هيكل الطائرة. ويناقش هذا الجزء من المقالة الأجزاء الرئيسية للهيكل، وكذلك أجهزة قيادة الطائرة وآلاتها ومختلف أنواع المراوح. وفي الجزء التالي من المقالة يتم شرح المحركات.

التصميم الهندسي للجناح والذيل وجهاز الهبوط
الجناح. يمتد جناح الطائرة إلى الخارج من كل جانب من جانبي الطائرة. والسطح السفلي للجناح مستٍو تقريبًا بينما السطح العلوي مقوس. يساعد هذا الشكل الانسيابي على توليد قوة الرفع التي ترفع الطائرة عن الأرض وتبقي عليها في الجو. انظر فقرة كيف تطير الطائرة، فهي تشرح كيف يساعد شكل الجناح في توليد قوة الرفع.

وتُصنع معظم أجنحة الطائرات من الفلز. وللجناح هيكل يتركب من قوائم طولية، وأضلاع عرضية. ويغطي الهيكل بغطاء رقيق يصنع عادة من سبيكة ألومنيوم. (السبيكة خليط من الفلزات) ومعظم الطائرات لها أجنحة كابولية مثبتة تماما في الجسم.

ولجناح الطائرة جذر، وطرف، وحافة أمامية، وحافة خلفية. فالجذر هو الجزء من الجناح المثبت بالجسم، والطرف هو حافة الجناح الأبعد عن الجسم، والحافة الأمامية هي الحافة المقوسة في مقدمة الجناح. ويزداد سُمْك الجناح ابتداء من الحافة الأمامية، ثم ينحدر للخلف حتى الحافة الخلفية الحادة كالسكين. وفي معظم الطائرات يكون طرفا الجناح أعلى قليلا من جذريه. ويسمى الجناح في هذه الحالة جناحًا ذا زاوية زوجية.
وفي معظم الطائرات تكون الأجنحة سفلية التثبيت، أي أنها مثبتة في الجزء السفلي من الجسم. إلا أنه توجد طائرات ذات أجنحة وسطى، حيث تثبت قرب منتصف علو جانب الجسم. كذلك هناك طائرات ذات أجنحة عليا، حيث تثبت الأجنحة قرب الحافة العليا للجسم. والأجنحة المستقيمة تصنع الحافة الأمامية لها زاوية قائمة مع الجسم. وتزود معظم الطائرات بهذا النوع من الأجنحة، لأن أداءه يكون ممتازا في الطيران بسرعات عالية أو منخفضة على السواء.

ولكثير من الطائرات عالية السرعة ـ وبخاصة الطائرات النفاثة ـ أجنحة ذات امتداد خلفي. وتميل هذه الأجنحة للخلف ابتداءً من الجذر حتى الطرف. ولقلة من الطائرات أجنحة ذات (امتداد أمامي). والجناح المثلثي يشبه المثلث الهندسي. ويكون طول الجذر فيها مساويًا تقريبًا لطول الجسم، بينما يمتد الحرف الأمامي إلى الخلف بانحراف كبير. ويوفر هذا التصميم للطائرة سرعة طيران عالية، كما أنه يقلل من قوة السحب الهوائي. وتزود الطائرات الحربية عالية السرعة ذات الشكل الهندسي المتغير بما يسمى بالأجنحة المتحركة، حيث يمكن تحريك الأجنحة و الطائرة في الجو. فعندما تكون الأجنحة خارجة في الوضع المستقيم، يكون ذلك مناسبًا للطيران بسرعات منخفضة، حيث تتولد في هذا الوضع قوة رفع إضافية. أما إذا كانت الأجنحة في وضع الامتداد الخلفي على شكل جناح مثلثي، فإن الطائرة تكون في أفضل أوضاعها للسرعات العالية. وفي معظم أجنحة الطائرات أسطح تحكم متحركة تساعد على المحافظة على توازن الطائرة في الجو.الجنيحات مقاطع مثبتة مفصليا بطول الحافة الخلفية للجناح. ويمكن تحريكها لأعلى أو لأسفل للتحكم في الاستقرار العرضي للطائرة (أي الاتزان من جانب للجانب الآخر). وتستخدم الجنيحات للتحكم في جعل الطائرة تميل جانبًا يمينًا أو يسارًا من أجل الالتفاف. وبينما يرتفع أحد الجنيحين إلى أعلى، ينخفض الجنيح الثاني لأسفل. وفي معظم الطائرات يثبت مفصليا في نهاية كل جنيح، سطح يسمى سطيح تعديل الموازنة. ويستخدم قائد الطائرة هذا السطيح لتخفيف الجهد اللازم من قِبله من أجل المحافظة على توازن الطائرة في الجو. وتوجد عادة سطيحات تعديل موازنة على كل من الدفة والرافعة، كتلك الموجودة على الجنيحات. ويشرح الجزء المعنون قيادة الطائرة، كيف يستخدم الطيار سطيحات تعديل الموازنة.

وتزود الكثير من الطائرات بقلابات. وتوضع هذه الأسطح المثبتة مفصليًا بطول الحرف الخلفي للجناحين قرب الجذر. ويتم خفض القلابات لأسفل لمساعدة الطائرة وزيادة قوة الرفع أثناء الإقلاع ولزيادة قوة السحب الهوائي أثناء الهبوط.

ولبعض الطائرات أجهزة تحكم إضافية مثبتة في الجناحين. فهناك، على سبيل المثال، جهاز تخفيف الرفع (المدادات) وهو سطح مثبت على الجزء العلوي من كلا الجناحين. ويمكن لقائد الطائرة رفع جهازي تخفيف الرفع لعمل مكابح هوائية. أما إذا رفع الطيار جهاز تخفيف الرفع في جانب واحد فقط، فإن الطائرة تميل في نفس هذا الاتجاه. وتحل أجهزة تخفيف الرفع في بعض الطائرات محل الجنيحات.

والشريحة الأمامية، سطح مثبت مفصليًا عند الحرف الأمامي قرب الطرف الخارجي لكلا الجناحين. وتنحدر الشريحة آليا ـ عند السرعات المخفضة ـ خارجة للأمام، فتساعد الأجنحة على توليد قوة الرفع. والشق، فتحة صغيرة توجد خلف الحرف الأمامي مباشرة قرب كل من طرفي الجناح. ويساعد هذان الشقان أيضًا على توليد قوة رفع أكبر عند السرعات المنخفضة.

وتثبت المحركات ـ في كثير من الطائرات ـ إما فوق الأجنحة أو داخلها. وتوجد المحركات داخل غلاف معدني مغلق يسمى كِنَّة المحرك، يوجد عادة أسفل الجناح. وتتسع أيضًا معظم الأجنحة في داخلها لاحتواء خزانات الوقود وجهاز الهبوط. وتتوزع أنواع مختلفة من كشافات الإنارة على أجنحة الطائرة. فيوجد عند كٍل من طرفي الجناح ضوء ملاحي ملون، أو ضوء تحديد للموقع. فالضوء الموجود عند طرف الجناح الأيسر يكون ذا لون أحمر، أما الضوء الموجود عند الطرف الأيمن فيكون أخضر اللون. وعند رؤية هذين الضوئين، يمكن ـ من اللمحة الأولى ـ تحديد اتجاه سير الطائرة.

الجسم.
يمتد جسم الطائرة من مقدمتها حتى ذيلها. ويأخذ جسم معظم الطائرات الشكل الأنبوبي، المغطى بغلاف خفيف من الألومنيوم. وفي الطائرات أحادية المحرك يثبت المحرك عادة في الجزء الأمامي للجسم. لكن بعض الطائرات النفاثة يثبت أحد محركاتها أو كلها في الجزء الخلفي من الجسم.

ويجمع الجسم بداخله أجهزة التحكم، والطاقم، والركاب، والبضائع. ويحتوي الجسم، في الطائرات الصغيرة، على قمرة تتسع فقط للطيار وراكب واحد. ويجلس قائد الطائرة مع الركاب في الطائرة التي تتسع لما بين راكبين، وستة ركاب. وفي معظم الطائرات الكبيرة قمرة منفصلة للطاقم، وأخرى للركاب والبضائع. وفي الطائرات الأضخم، مثل الطائرة بوينج 747، يكون بالقمرة طابقان منفصلان لكل من الركاب والبضائع.


مجموعة الذيل.
هي الجزء الخلفي من الطائرة. وتساعد مجموعة الذيل على التحكم في قيادة الطائرة والمحافظة على اتزانها في الجو. ومعظم مجموعات الذيل تتكون من زعنفة ودفة رأسيتين، وموازن ورافعة أفقيتين. وتقف الزعنفة رأسيا ثابتة دون حركة، لتحافظ على مؤخرة الطائرة من التأرجح يمينًا أو يسارًا. وتثبت الدفة في الطرف الخلفي للزعنفة، وتتحرك في أي من الجانبين للتحكم في الطائرة أثناء الدوران.

ويشبه الموازن جناحًا صغيرًا مثبتًا عند الذيل، ويعمل على منع الذيل من التذبذب إلى أعلى أو أسفل محافظًا على الاستقرار الأفقي للطائرة.

وتثبت الرافعـة في الطـرف الخـلفـي للموازن، ويحركها الطيار إلى أعلى أو أسفل ليرفع أو ليُخفض مقدمة الطائرة.

ولمعظم الطائرات الحديثة ذيل أفقي يتحرك بالكامل، بدلا من الموازن والرافعة. ويتحرك الذيل الأفقي في هذه الحالة بكامله إلى أعلى أو أسفل. وربما تزود الطائرات بسطيح تعديل الموازنة عند الرافعة أو الذيل الأفقي كامل الحركة، بينما يزود بعضها فقط بسطيح تعديل الموازنة عند الدفة.

ولمجموعة الذيل أشكال وترتيبات مختلفة. ففي بعض الطائرات، تثبت الزعنفة والدفة رأسيا بحيث تصنع زاوية قائمة مع الجسم. بينما في طائرات أخرى يميلان بزاوية حادة للخلف. وفي معظم الطائرات النفاثة التي تكون محركاتها في مؤخرة الجسم، يثبت الموازن الأفقي والرافعة عبر أو قرب النهاية العليا للذيل الرأسي والرافعة، أو قربها، ويكونان أطول من المعتاد. وتكون مجموعة الذيل لبعض الطائرات الخفيفة على شكل 7 مثبت في كل منها رافعة وسطيح تعديل الموازنة.


جهاز الهبوط أو جهاز العربة السفلي.
ويتكون من العجلات أو العوامات التي تتحرك الطائرة فوقها عندما تسير على الأرض أو الماء. ويتحمل جهاز الهبوط وزن الطائرة عند سيرها على الأرض أو الماء.

وللطائرات الأرضية نوعان من أجهزة الهبوط. ففي بعض الطائرات الخفيفة، يتكون جهاز الهبوط من عجلتين أسفل الجزء الأمامي للجسم، وعجلة ثالثة تحت الذيل، أما معظم الطائرات الأخرى فلها جهاز هبوط ثلاثي، يتكون في الطائرات الخفيفة ـ من عجلة أسفل المقدمة وعجلتين تحت منتصف الجسم، أو واحدة تحت كل جناح، وكثير من الطائرات الكبيرة لها جهاز هبوط ثلاثي يتكون من:
1ـ جهاز الهبوط الرئيسي، ويتضمن ما يصل إلى 12 عجلة أسفل كل من الجناحين
2ـ جهاز هبوط المقدمة به عجلة أو عجلتان على الأكثر.

وجهاز الهبوط إما ثابت، أو قابل للطي. ويبقى الجهاز الثابت في وضعه الممتد طوال الطيران مما يخفض من سرعة الطائرة. أما الطائرات عالية السرعة فيتم في معظمها طي العجلات أو جذبها لأعلى بعد إتمام الإقلاع، إما لداخل الأجنحة وإما إلى داخل الجسم.

ويقوم جسم الطائرة المائية المحكم ضد تسرب الماء بعمله كجهاز هبوط وقمرة في نفس الوقت. أما العوامات، فتقوم مقام جهاز الهبوط في الطائرات العادية. وللطائرات البرمائية ـ التي تعمل من الأرض والماء ـ عجلات تطوى مثبتة في العوامات أو الجسم.

أجهزة التحكم والعدادات.
في داخل قمرة القيادة، تتوفر لقائد الطائرة مختلف أجهزة القيادة والعدادات والمساعدات الملاحية. ولمعظم الطائرات عجلة قيادة تقوم بتشغيل الجنيحات والرافعة، بينما لعدد قليل من الأنواع الخاصة من الطائرات ـ مثل المقاتلات وطائرات الرش الزراعي عصًا للتحكم بدلاً من عجلة القيادة. وتتحكم في تشغيل الدفة دواستان. ويوجد كذلك عدد من العدادات المتصلة بالمحرك لتسجيل استهلاك الوقود، وضغط الزيت، وغير ذلك من المعلومات عن المحرك. أما عدادات الطيران فتبين سرعة الطائرة، والارتفاع، وزاوية توجيه المقدمة (وضع المقدمة) في الهواء.

ولبعض الطائرات، طيار آلي، ويتصل هذا الجهاز بأجهزة التحكم ويتولى المحافظة على الطائرة في وجهتها آليًا. وتزود كل طائرات الخطوط الجوية الحديثة بطيار آلي، وبحاسوب محمول، وغير ذلك من المساعدات الإلكترونية مثل، الرادار.

وللمزيد من المعلومات عن أجهزة التحكم والعدادات في الطائرة، انظر فقرة قيادة الطائرة، وفقرة الملاحة الجوية ضمن هذه المقالة.

مراوح الطائرات
المراوح. (الدواسر أو المروحية) وهي تدفع الطائرات ذات المحركات المروحية التوربينية، وكذلك ذات المحركات الترددية (أو المكبسية) خلال الهواء. وفي معظم هذه الطائرات يكون لكل مروحة محرك خاص بها. وفي قليل من الطائرات تدار المراوح بمحور مشترك ـ أي تدار مروحتان بمحرك واحد ـ وتثبت المروحة في معظم الطائرات أحادية المحرك ـ وأحادية المروحة ـ عند مقدمة الجسم. بينما تثبت المحركات والمراوح في الطائرات التي يزيد عدد محركاتها على محرك واحد، عند الأجنحة.

ولبعض الطائرات مراوح ذات ريشتين. بينما للطائرات الكبيرة مراوح ذات ريش يصل عددها إلى خمس. ولكثير من الطائرات مراوح يمكن التحكم في مقدار خطوتها. ويمكن لقائد الطائرة تغيير زاوية الريش لهذه المراوح أثناء الطيران فلكل سرعة خاصة، أو مناورة معينة، أو زاوية محددة للريش تناسبها. وعندما تكون الريش عند الزاوية الصحيحة تعمل الطائرة بكفاءة أفضل. أما المراوح ذات الريش الثابتة فلا يمكن التحكم بتغيير زواياها. والمحركات ثابتة السرعة، يتم ضبط زوايا ريشها آليا بحيث يحافظ على سرعة دوران المحرك ثابتة في أثناء المناورات الجوية.

وبعض ريش المراوح يمكن أن تدار إلى زاوية قائمة لكي تكون حوافها موازية مع اتجاه سير الطائرة. ويتم تقويم الريش لمنع الريح من تدوير المروحة عند تعطل المحرك ضمانًا لسلامته.

وتشرح فقرة كيف تطير الطائرة من هذه المقالة، كيفية قيام المراوح بدفع الطائرة خلال الهواء.

القدرة اللازمة للطيران
يولد المحرك، القدرة اللازمة لطيران الطائرة. وتستخدم الطائرات ثلاثة أنواع رئيسية من المحركات:
1ـ محركات ترددية أو مكبسية
2ـ محركات نفاثة
3ـ محركات صاروخية.
والمحركات الترددية هي الأكثر وزنًا والأقل إنتاجًا للقدرة من بين هذه الأنواع، بينما المحركات الصاروخية هي الأكثر إنتاجًا للقدرة

مقارنة بين الطائرات ذات المحركات الترددية والطائرات النفاثة
المحركات الترددية أو المكبسية. وتستخدم أكثر من غيرها من أنواع محركات الطائرات. فمعظم الطائرات الصغيرة، وكثير من الطائرات الكبيرة مزودة بمحركات ترددية. ولهذه الطائرات مروحة أو أكثر. ويدير المحرك المروحة، لتتولد قوة لدفع الطائرة في الجو.

ويعمل المحرك المكبسي في الطائرة، بصورة تشبه عمله في السيارة. ففي كلتا الحالتين، يقوم المحرك بحرق خليط من البنزين والهواء داخل أسطوانات، مما يحدث انفجارا يؤدي إلى دفع المكابس للحركة داخل الأسطوانات إلى أعلى وإلى أسفل. وتدير هذه الحركة الدافعة، عمود المرفق، الذي يقوم بدفع مروحة الطائرة للدوران. وفي السيارة يقوم عمود المرفق بدفع أجزاء أخرى تؤدي في النهاية إلى دوران العجلات. إلا أن المحرك الترددي المستخدم في الطائرات، يختلف عن مثيله المستخدم في السيارات في كثير من النواحي. ففي معظم محركات الطائرات، ترتب الأسطوانات دائريًا أو في خطين متوازيين. أما في محركات السيارات، فإنها ترتب إما في خط مستقيم واحد، وإما على شكل 7. وتستخدم محركات الطائرات كذلك جهازًا يسمى المغنيط بدلاً من البطاريات لإحداث الشرارة. ويتم تبريد معظم محركات الطائرات بالهواء بدلا من الماء. انظر: البترول؛ المغنيط.

تقاس قدرة المحرك الترددية بوحدة الكيلوواط، وتتراوح قدرة معظم محركات الطائرات بين 22كيلوواط للطائرات الصغيرة ذات المحرك المفرد، ونحو 300 كيلوواط للطائرات الكبيرة ثنائية المحركات. وقد كان أكثر المحركات الترددية إنتاجًا للقدرة المستخدمة لدفع الطائرات، المحرك المثبت على الطائرة القاذفة الأمريكية العملاقة ب ـ 36، والذي كان يولد 2,722 كيلوواط، في أواخر الأربعينيات من القرن العشرين. ولم تعد الطائرات الكبيرة أو السريعة تستخدم مثل هذه المحركات الترددية ذات القدرة العالية. فمثل هذه الطائرات أصبحت تدفع آليا بمحركات نفاثة أخف وزنًا من المحركات الترددية رغم أنها تولد قدرة أكثر منها كثيرًا. ومازالت المحركات الترددية تستخدم في معظم الطائرات الخفيفة حيث تعمل بصورة أفضل من المحركات النفاثة عند السرعات المنخفضة.

المحركات النفاثة.
تُمكِّن المحركات النفاثة الطائرات الكبيرة من السفر مسافات طويلة بسرعات عالية. لكن المحركات النفاثة لابد لها أيضا من أن تعمل بصورة مرضية عند السرعات المنخفضة حتى تستخدم للدفع الآلي للطائرات من أجل سلامة هبوط الطائرة. وهناك ثلاثة أنواع للمحركات النفاثة، هي:
1ـ محرك توربيني نفاث
2ـ محرك توربيني مروحي
3ـ محرك مروحي توربيني.

والمحرك التوربيني النفاث هو أول محرك نفاث يحقق نجاحًا، ومازال يستخدم للآن في بعض الطائرات. ومثل المحركات النفاثة الأخرى، يسحب المحرك التوربيني النفاث الهواء من أمامه، ويحرقه بعد خلطه بالوقود. ويتولد عن هذه العملية نفث قوي للعادم حيث تندفع غازات العادم من خلال المحرك إلى مؤخرته بسرعة فائقة، مما يتسبب في تحرك المحرك للأمام بسرعة عالية مساوية. انظر: الدفع النفاث. وقبل أن يترك العادم فوهة المحرك، يدير قرصًا للتوربين. فيدير التوربين أجزاء المحرك المختلفة. انظر: التوربين.

وتزود كل طائرات الخطوط الجوية الحديثة تقريبًا بمحركات توربينية مروحية، تماثل المحركات التوربينية النفاثة مع إجراء بعض التحسينات. والمحرك التوربيني المروحي يعمل في معظم الأحوال مثله مثل المحرك التوربيني النفاث، إلا أن له مروحة أمامية تسحب كمية كبيرة من الهواء. يتجه جزء فقط من هذا الهواء للاحتراق مع الوقود لتوليد نفث العادم، أما الهواء الباقي فينضم إلى غاز العادم عند خروجهما معا من فوهة المحرك. ويصبح بذلك العادم الناتج أكثر قدرة وأقل حرارة من عادم المحرك التوربيني النفاث.. ويستهلك المحرك التوربيني المروحي وقودا أقل مما يستهلكه المحرك التوربيني النفاث، ويصدر ضوضاء أقل، كما أنه يعمل بصورة أفضل عند السرعات البطيئة.

وتستخدم الطائرة المروحية التوربينية، محركًا توربينيًا نفاثًا لدفع المروحة الأمامية. وتجمع بذلك بين القدرة الفائقة للمحرك التوربيني النفاث وقدرة المراوح الأفضل على الطيران عند سرعات منخفضة.

وهناك أنواع أخرى من المحركات النفاثة، إلا أنها نادرًا ما تستخدم لدفع الطائرات. فالمحرك النفاث التضاغطي هو أبسط أنواع المحركات النفاثة وأكثرها إنتاجًا للقدرة. لكنه لا يعمل إلا عند السرعات العالية فقط. ويستخدم المحرك النفاث التضاغطي أساسًا في دفع القذائف الطائرة (وهي طائرات دون طيار)، وكذلك للأسلحة. أما المحرك النافوري النبضي فهو أيضًا محرك نفاث مبسط. إلا أنه يستهلك قدرًا كبيرًا من الوقود ويصدر ضوضاء شديدة، ولهذا فهو لا يصلح لدفع الطائرات. انظر: الدفع النفاث.

المحركات الصاروخية.
يعمل المحرك الصاروخي بصورة مشابهة لعمل المحرك النفاث، فيما عدا أنه ليس في حاجة للتزود بالأكسجين من الجو الخارجي، ويتحسن أداء المحرك الصاروخي عند السرعات العالية جدًا، إلا أنه يستهلك أيضًا قدرًا عاليًا من الوقود مما يرفع من تكلفة تشغيله. ويظل احتمال انفجار المحرك الصاروخي في أي لحظة سببًا في عدم استخدامه للدفع الآلي للطائرات التي تحمل ركابًا، نظرا لشدة خطورته.

وعلى الرغم من عيوبه، فإن المحرك الصاروخي يستخدم أحيانًا لدفع الطائرات. فهناك عدد قليل من الطائرات النفاثة أو المروحية التوربينية التي تستخدم محركات صاروخية صغيرة لمساعدتها على الإقلاع بسرعة عالية إذا كانت الحمولة كبيرة أو للإقلاع من ممر قصير. وتُثبت المحركات الصاروخية إما بجسم الطائرة أو أسفل أجنحتها. وقد استخدمت المحركات الصاروخية للدفع الآلي لكثير من طائرات الاختبار فوق الصوتية، مثل الطائرة بيل إكس ـ 1، والطائرة الأمريكية إكس ـ 15.


قانون برنولي
شرح قانون برنولي (Bernoulli) بأسلوب تطبيقي رائع جدا ومشوق. هذا القانون والذي ينص على أنه اذا زادت السرعة قل الضغط، يفسر لنا سبب رفرفة الاعلام وطيران الطائرات ومكانيكية عمل زجاجة العطر والكثير من الأمثلة مردها قانون برنولي.

الجزء الأول من المحاضرة

مبدأ برنولي هو : قوة الرفع = مساحة الجناحين x فرق الضغط بين السطحين العلوي والسفلي :

ق(الرفع) = س (م2) x دلتا ض (وهذا قانون باسكال)

ومعدل تغير الضغط (ض) = دلتا ض [باسكال]= 2/1 ث(كثافة الهواء وتساوي 1.3 كجم/م3) x (سرعة الهواء فوق الجناح [م/ث] - سرعة الهواء تحت الجناح [م/ث])

(....نظرية الطيران....)
القدرة على الطيران، هو في حقيقته القدرة على التحكم بقوى الجاذبية والحركة. فالطائرة، كجسم معلّق في الطبقة الجوية، تتحكم فيها قوى أربعة:

1- الدفع (Thrust): وهي القوة التي يولّدها المحرّك وفراشاته بدفعها للهواء الى الخلف، فهي القوة المعاكسة لدفع الهواء للخلف واتجاهها هو الى الأمام

2- المقاومة (Drag): وهي القوة التي تقاوم الحركة الى الأمام واتجاهها هو نحو الخلف

3- الوزن (Weight): وهو قوة الجاذبية الناتجة عن كتلة الطائرة و اتجاهها هو الى مركز الأرض

4- الرفع (Lift): وهي القوة التي يولدها جناح الطائرة و اتجاهها عامودي لسطح جناح الطائرة




عندما يكون الوزن و الرفع في اتجاهين معاكسين و متساويين، تكون الطائرة في حالة توازن في الهواء؛ فلا تطفو (ترتفع) ولا تغرق (تنخفض). وعندما يكون الرفع والمقاومة في اتجاهين معاكسين و متساويين تكون الطائرة في حالة سرعة ثابتة.



قوة الرفع ..
الرفع هي القوة الناتجة عن منطقة الضغط المنخفض بمحازات الطبقة العليا لجناح الطائرة إذا ما قورنت بمنطقة الضغط المرتفع بمحاذاة الطبقة السفلى لنفس الجناح. فتفاوت الضغط بين اعلى الجناح وأسفله تنتج عنه قوة حاصلة تدفع بالجناح باتجاه منطقة الضغط الأقل – فهذا هو الرفع.

ويتمّ خلق الرفع وتفاوت الضغط حول جناح الطائرة بإستخدام شكل هندسي خاص يسمى بالـ"حامل" (airfoil). ومن أهم خصائص الحامل الهندسية هو انه يجبر الهواء على الإنتقال مسافة أطول فوق الجناح من المسافة التي ينتقل فيها الهواء تحت الجناح. وبسبب تفاوت المسافتين، يحصل تفاوت في سرعة الهواء فوق الجناح و تحته مما سيبب تفاوت في الضغط حسب مبدأ برنولي للسوائل.


خصائص الحامل: لاحظ أن السطح الأعلى للجناح منحني مما يجعل مسافته أطول من مسافة اسفل الجناح.


فبسبب المسافة الأطول، يحتاج الهواء الى سرعة أعلى فوق الجناح لكي يقطع المسافة الطول بنفس الزمن الذي يقطع فيه الهواء المسافة الأقصر تحت الجناح

فينتج عن التفاوت في السرعة تفاوت في الضغط أيضا كما يتطلّب مبدأ برنولي للسوائل.

فهذا التفاوت في الضغط هو ما يسبب قوة الرفع.

تدفق الهواء حول الجناح ..

من أهم الخصائص التي يتوجّب فهمها في نظرية الطيران هو ناتج تدفّق الهواء حول جناح الطائرة أو بالإحرى حول رافع الجناح (the airfoil) ويتأثر تدفق الهواء حول الرافع بالزاوية التي يشكلّها الرافع مع خطوط التيار والتي تعرف بـ"زاوية الهجوم"....


تغيّر خطوط التيار مع تغيّر زاوية الهجوم...


و هنا تظهر خصائص خطوط التيار حول رافعة الجناح في حالتين: حالة زاوية هجوم بسيطة و حالة زاوية هجوم حادّة. ولاحظ أن خطوط التيار تبدأ بالإنفصال عن الجناح كلّما ازدادت زاوية الهجوم مما يؤدّي الى توقف الجناح عن الرفع وسقوطه...


حقل التدفّق، فهو يتأثر أيضا بزاوية الهجوم كما تظهره الصورة المتحرّكة التالية:

وكلّ هذه الأشياء تودّي في النهاية الى تغيّر في حقل الضغط حول الجناح و تغيّر قوّة الرفع الناتجة.

تحوّل حقل الضغط مع تغيير زاوية هجوم الجناح


ثانيا :- (الشرح )
هناك تصنيفان للعجلات أسفل الطائرة حسب وضعهما rear wheels & nose wheel دائما ما تكون الـ rear من النوع الـ drived وهذا بالطبع لتخدم قوة ال induced air عند مداخل ال turbines وهذا فى بداية التشغيل الجاف . أما الـ nose wheel فتكون free drived فى غالب الأحيان حيث تكون ذاتية الحركة .. ولكن يتصل بها hydraulic actuators لسحبها وإنزالها وكذلك لدورانها ( وليس دوران عجلها ) .
تكون الـ nose wheel أحيانا من النوع الـ drived وهذا الطائرات العملاقة مثل ال airbus a380 وكذلك فى بعض الموديلات العسكرية . هذا بإختصار عن هذه الناحية التصميمية غير الهندسية .


ركيب محرك الطائرة:-



يتكون محرك الطائرة بأساسيات هى كالآتى و بالترتيب من الامام إلى الخلف:

1- ضاغط هواء.
2- حجرات إحتراق.
3- تربينة غازية النوع.
4- مخرج غازات الإحتراق.


اما عن المساعدات اللازمة للمحرك :-
1- مروحة أمامية كبيرة.
2- دائرة التزييت لعمود المحرك الاساسى و الفلاتر.
3- دائرة التبريد لريش التربينة.
4- خزانات الوقود.
5- دائرة الوقود لحجرات الإحتراق و الفلاتر.
6- بطاريات كيميائية.
7- موتور بادئ الحركة للمحرك.


و سوف نعطى نبذة عن كل عنصر من العناصر السابقة:






1- ضاغط الهواء : يعمل ضاغط الهواء على سحب كمية من الهواء الجوى و يرفع ضغطة ليدفعه على محيط المحرك الدائرى ليتم توزيعة على حجرات الإحتراق و ذلك لرفع كفاءة الإحتراق داخل حجرات الإحتراق.



2- حجرات الإحتراق : هى حجرات توزع على المحيط الدائرى للمحرك يصلها هواء مضغوط من المرحلة التى تسبقها و هى الضاغط و يصلها الوقود كما يلزم تواجد شرارة لبدئ الاشتعال داخلها و نلاحظ ان هذه الشرارة دائمة داخل المحرك بخلاف محركات السيارات و ذلك لإحتياطات الآمان.


3- تربينة غازية : هذه التربينة هى عبارة عن ريش ذات مواصفات خاصة تقدر على تحمل درجات حرارة عالية جدا يندفع عليها الغازات الناتجة من الاحتراق داخل حجرات الاحتراق لتعمل على دوران هذه الريش و بالتالى دوران العمود المثبته عليه و لنعلم ان هذا العمود مثبت عليه ايضا ريش الضاغط فى البداية فعند دوران ريش التربينة يدور ريش الضاغط و بالتالى يصبح المحرك ذاتى الدوران دون تدخل خارجى إلا فى بداية عمل المحرك فقط فنستخدم موتور بادئ للحركة كهربى يعمل عن طريق البطاريات الكيميائية مثل المارش فى السيارات.


4- مخرج غازات الإحتراق : يكون هذا المخرج على شكل اسطوانة مخروطية الشكل و يعود هذا الشكل إلى سبب و هو اجبار غازات الإحتراق الخارجة من مرحلة التربينة على الخروج إلى الهواء الجوى بسرعة عالية جدا و بكمية كبيرة و بالتالى تتولد قوة دافعه كرد فعل طبيعى لخروج الغازات بكمية كبيرة خلال الثانية و بسرعة عالية تعمل هذه القوة على دفع جسم الطائرة إلى الأمام لتستمر فى طريقها
و لنعلم انه بتغيير اتجاة خروج هذه الغازات بزاويه إلى أسفل تعمل على دفع جسم الطائرة إلى اعلى و هو ما يسمى بالإقلاع للطائرة و العكس عند الهبوط.


5- مروحة امامية كبيرة : توصل هذه المروحه ايضا بعمود التربينة و الضاغط و تعمل على دفع كمية من الهواء كبيرة تستخدم فى التبريد و ايضا تخرج بكمية و سرعة عالية من الجهه الاخرى للمحرك لتساعد فى عملية الدفع.


6- دائرة التزييت لعمود المحرك و الفلاتر : يجب أن يدور عمود المحرك المثبت عليه ريش التربينة و الضاغط و المروحة ايضا على كراسى حمل يصل بها خطوط للتزييت ليدور العمود و كأنه عائم على الزيت و لا يلامس اى جسم صلب نظرا لاهمية هذا العمود و تعرضة لقوى و اجهادات و درجات حرارة عالية و بالطبع يجب فلترة الزيت خلال الدائرة و ايضا تبريده.


7- دائرة تبريد لريش التربينة : نظرا لتعرض ريش التربينة لدرجات حرارة عالية جدا استوجب هذا تصميم دائرة للتبريد المستمر لهذه الريش و ذلك لتفادى حدوث اى تلف لريش التربينة مما يؤدى لإختلال توازن المحرك و من ثم تدميرة.


8- خزانات الوقود : تتمركز خزانات الوقود فى الطائرة فى بطن جسم الطائرة السفلى و ايضا فى الجزئين السفليين لجناحى الطائرة و يتم عزل جسم هذه الخزانات لتفادى أى تسريبات أو تزايد فى درجات حرارتها لدواعى الآمان.


9- دائرة الوقود : هى عبارة عن طلمبة لسحب الوقود من الخزانات و دفعها للتتوزع عن طريق وصلات على حجرات الإحتراق مارة بفلاتر لضمان جودة الحريق و تفادى اى اضطرابات بدائرة الوقود.


10- بطاريات كيميائية : تعمل هذه البطاريات على إمداد جميع اجهزة التحكم و التشغيل داخل غرفة القيادة بالطائرة بالطاقة الكهربائية فى بداية التشغيل و ايضا تمد موتور بادئ الحركة بالطاقة.


11- موتور بادئ الحركة : يعمل على بدأ حركة المحرك فى بداية تشغيلة حتى يصل إلى المعدل الذى يكون المحرك فيه قادرا على ان يستمر فى الدوران ذاتيا.

طبعا الموضوع منقول من احد المنتديات
بكن لتعم الفائده لاني استفدت كثيرا منه

[جابر الاسمري]

يعطيك*العافيه*على*الموضوع*الشيق*وبصراحة*موضوع*مفيد *جدا*للاعضاء*وخاصه*الي*ناوي*يدرس*طيران

يعطيك*العافيه*اخوي*ولا*تحرمنا*جديدك*ربي*يسعدك*وتقب ل*مروري

دمت*بود

[sport pilot Jeddah]

رائع جدا .. بارك الله فيك ..
الى الأمام و ننتظر المزيد و المفيد ..

[libyan-ame]

شكرا لك هذا النقل
ولك كل التحية

[eng-moh]

اقتباس:     المشاركة الأصلية كتبت بواسطة جابر الاسمري  

يعطيك*العافيه*على*الموضوع*الشيق*وبصراحة*موضوع*مفيد *جدا*للاعضاء*وخاصه*الي*ناوي*يدرس*طيران

يعطيك*العافيه*اخوي*ولا*تحرمنا*جديدك*ربي*يسعدك*وتقب ل*مروري

دمت*بود

اقتباس:     المشاركة الأصلية كتبت بواسطة sport pilot Jeddah  

رائع جدا .. بارك الله فيك ..
الى الأمام و ننتظر المزيد و المفيد ..

الله يبارك فيكم ويعافيكم على مروركم العطر
لا تنسونا من دعائكم

[eng-moh]

اقتباس:     المشاركة الأصلية كتبت بواسطة libyan-ame  

شكرا لك هذا النقل
ولك كل التحية

العفو
الله يحييك اخي الفاضل

[الخطوط الكويتيه]

تسلملي يا الغالي علي الشرح المميز و الممتاز و البسيط و المختصر و استفدت حيل حيل و يارب يكون من ميزان حسناتك مع تحياتي لك

[aymen1405]

بارك الله فيك , شرح ممتاز

[غانم سامي]

فعلا ليس بالطويل الممل وليس بالمختصر المخل
شكر الله لك

[طيار المستقبـل]

شكرا ع المعلومات الحلوة

[Captain_Badr]

جزاك الله خير ووفقك

شكراً لك على هذا النقل المفيد والقيم
درس جداً رائع وممتع

[Tarig Elsheikh]

[الطيران الجامح]

مشكور اخي

تسلم على الموضوع

[الطيران الجامح]

و الله ابدعت

[الفؤادي]

شكرًا لهذا الإبداع

[مسافرالليل]

شكرا جزيلا
عزيزي

[alaaabunejem]

معلومات قيمة جدا جدا

[أبو أويس]

يعطيك العافيه جهد جميل تشكر عليه

[incomplete_dream]

شرح رائع شكرا