كيف تطير الطآئرآت

محروم.كوم · #1 07-31-2014, 01:00 AM

كيف تطير الطآئرآت

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 (انظر الرسم الإيضاحي آخر الصفحة)، 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.
عندما تكون الطائرة في طور الإقلاع أو الطيران المستوي فإن حافة الهجوم للجناح تكون أعلى من حافة الفرار أو حافة الإدبار. و عندما يتحرك الجناح خلال الهواء تقوم زاوية الهجوم بدفع الهواء إلى أسفل الجناح. 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، وسنتناول هذه الحالة فيما بعد إن شاء الله.
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.
يمكن تفسير قوة الرفع أيضا بواسطة مبادئ برنولي و التي تنص على أنه: عند الحركة السريعة للمائع (كالهواء) فإنه يتعرض لضغط أقل من الضغط الذي يتعرض له في حالة الحركة البطيئة للمائع. (سرعة عالية تؤدي إلى ضغط قليل، وسرعة منخفضة تؤدي إلى ضغط عالي)
نتيجة لكون سطح الجناح العلوي أصغر من سطح الجناح السفلي (نتيجة لتقعر الجناح) فإن الهواء أعلى جناح الطائرة يتحرك بسرعة أكبر وضغط أقل منه تحت الجناح، الضغط العالي تحت الجناح يؤدي إلى رفع الجناح، وهكذا يمكن إيجاد قوة الرفع المتولد بمعادلات مشتقة من مبادئ برنولي.
القوى الأساسية المؤثرة على الطائرة:
1-قوة الرفع (Lift Force) واحدة من القوى الأربع الرئيسية التي تؤثر على الطائرة، وقد ذكرنا فيما فوق كيفية تولد هذه القوة.
2-الوزن: (Weight) هو قوة تعاكس قوة الرفع لأنه يؤثر باتجاه يعاكس قوة الرفع، يجب أن يتم التغلب على 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.
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 الهواء و 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 .

صور إيضاحية لمبدأ تولد الرفع في الجناح
الجزء الأول:
كيفية تدفق الهواء حول الجناح محدثاً قوة الرفع
أنواع الطائرات:
تنوع الطائرات تنوعاً كبيراً: الطائرات البرية و الطائرات الخاصة بحاملات الطائرات و الطائرات البحرية و الطائرات البرمائية و طائرات الإقلاع والهبوط العمودي (VTOL) و طائرات الإقلاع و الهبوط السريع (STOL) و المكوك الفضائي، وجميع هذه الأنواع تعتمد على نفس الأساس التقني إلا أن مقدراتها و استخداماتها تجعلها تبدو و كأنها مختلفة.
أ- الطائرات البرية : (Land Planes)
الطائرات البرية صممت لكي تقوم بالإقلاع من أراضٍ غير معبدة أو من مدرج نموذجي و بعض الطائرات البرية تكون مجهزة لكي تقلع من على العشب أو من بعض الأراضي الأخرى غير منتهية البناء.
تملك الطائرات البرية عجلات لكي تقوم بالسير و الإقلاع و الهبوط، على الرغم من أن بعض الطائرات المخصصة للعمل في المناطق القطبية (الشمالية أو الجنوبية) تملك زلاجات بدل العجلات، و قد تسمى عجلات الطائرة في بعض الأحيان باسم الدواليب الحاملة (Undercarriage) على الرغم من أنها تدعى في بعض الأوقات مع المكابح المرافقة باسم (ذراع الهبوطLanding Gear)، وقد يكون ذراع الهبوط ثابتاً كما في طائرات الملاحة العادية أو قابلة للضم ضمن جسم الطائرة أو الأجنحة كما في الطائرات الأكثر تقدماً و المستخدمة في الأغراض التجارية.
ب- الطائرات الخاصة بحاملات الطائرات: (Carrier-Based Aircraft)

الطائرات الخاصة بحاملات الطائرات هي نموذج مطور خصيصاً صممت للإقلاع من على سطح حاملة طائرات بحرية. الطائرة الخاصة بحاملات الطائرات ذات بنية تمت تقويتها بما في ذلك ذراع الهبوط لكي تناسب الإجهاد الناتج عن عملية الإقلاع من على سطح السفينة (Catapult-Assisted Takeoff) الذي تقلع الطائرة منه بواسطة الغاز الدافع و كبح عملية الهبوط التي تعمل بواسطة خطاف موصول بالطرف السفلي لذيل الطائرة لكي يمسك واحداً من الأسلاك الأربعة المتشابكة عبر سطح حاملة الطائرات

ج- الطائرات المائية: (Seaplanes)
الطائرات المائية والتي تدعى في بعض الأحيان باسم الطائرات الطوافة (Floatplanes) أو الطائرات العائمة (Pontoon Planes) هي عادة طائرات برية عادية تم تبديل العجلات فيها بالطوافات و بهذا يمكنها أن تعمل على المياه.
تملك هذه الطائرات بدناً يشابه و يقوم بما يقوم به بدن المركب المائي، ولذا تعرف باسم المراكب الطائرة، وقد تملك هذه الطائرات طوافات صغيرة متصلة بألواح إلى أجنحتها الخارجية لكي تساعد في تثبيتها عند السرعات المنخفضة على المياه، إلا أن وزن الطائرة ينتج عن وزن البدن العائم.

د- الطائرات البرمائية: (Amphibians)
الطائرات البرمائية كالحيوانات ذات الاسم نفسه، تستطيع العمل من القواعد البرية والبحرية معاً و في كثير من الحالات تكون الطائرة البرمائية هي طائرة مائية، ولكن ببدن القارب و بالإضافة إلى ذراع الهبوط المصمم خصيصاُ يمكنها أن تتخطى الحدود المائية و تمشي خارج الماء نحو اليابسة.
تاريخياً: بعض المراكب الطائرة جهزت بذراع الهبوط الشاطئي (Beaching Gear) -كما تمت تسميته- كمجموعة احتياطية في موقع العجلات تحت المركب العائم و التي مكنت الطائرة بالتالي التدحرج على اليابسة.
هـ-طائرات الإقلاع و الهبوط العمودي: (Vertical Takeoff and Landing Airplanes)
تستخدم طائرات الإقلاع و الهبوط العمودي (إ هـ ع) (VTOL) الدفع النفاث من محركاتها الموجهة نحو الأسفل لكي تقلع وتهبط بخط عمودي نحو الأعلى و الأسفل، بعد الإقلاع تنقل طائرة (إ هـ ع) إلى الطيران بواسطة الجناحين وذلك لكي تقطع المسافات الطويلة و هي تحمل الحمولة الثقيلة.
تعتبر طائرة الهليكوبتر أحد أنواع طائرات (إ هـ ع)، غير أنه لا يوجد عدد كبير من طائرات (إ هـ ع).
هنالك نوع مميز من الطائرات (إ هـ ع) ألا وهو الدوار المنزلق (Tilt-Rotor) و الذي يتميز بمروحة كبيرة تشبه المراوح الدوارة و التي تدار بواسطة محركات نفاثة على أطراف الجناح، وهكذا و من أجل الإقلاع و الهبوط توضع المحركات و الدوارات بشكل عمودي يشابه الهليكوبتر كثيراً، إلا أنه وبعد الإقلاع تنزلق كلاً من المحركات و االمراوح للأمام و يتحمل الجناح حمولة المركبة.
المثال الأكثر وضوحاً لطائرات (إ هـ ع) المثالية و التي تستخدم حالياً هي (المغيرة ) (AV-8B Harrier II) و هي طائرة هجومية حربية تستخدم فوهات دوارة متصلة بمحركها النفاث لتوجه عادم الطائرة بالاتجاه المراد، و تستخدم في الولايات المتحدة من قبل فيلق الكوماندوز(القوات الخاصة البحرية) كما تستخدم أيضاً في أسبانيا وإيطاليا و الهند و المملكة المتحدة حيث طورت أصلاً، تستطيع Harrier الإقلاع بشكل عمودي من أصغر المراكب، كما يمكنها أن تطير باتجاه مناطق الاشتباك حول حاملات الجند وأن تعزز دورها في الهجمات الأرضية.
(في الصورة طائرة Harrier Jet و هي تقلع من على حاملة طائرات بريطانية)
و- طائرات الإقلاع و الهبوط القصير: (Short Takeoff and Landing Airplanes)
طائرات الإقلاع و الهبوط القصير (إ هـ ق) صممت لتكون قادرة على تأدية وظيفتها على المدارج القصيرة نسبياً، إذ يستخدم مصمموا هذه الطائرات عادة أجنحة و أجهزة رفع عالية على الأجنحة يمكنه من الأداء الأفضل أثناء الإقلاع والهبوط، و تتميز طائرات (إ هـ ق) عن الطائرات العادية بأنها تملك أجنحة مخصصة للأداء الأفضل في رحلات السرعات العالية و السرعات العالية، وتستخدم طائرات (إ هـ ق) عادة كطائرات نقل حمولة على الرغم من أن بعضاً منها يستخدم كطائرة نقل ركاب أيضاً ذات سعة جيدة.

ز-المكوك الفضائي: (Space Shuttle)
المكوك الفضائي الذي أطلقته وكالة الفضاء الأميركية ناسا (وكالة الطيران الوطني وإدارة الفضاء NASA) هو مركبة طائرة لا تشبه أي من الطائرات الأخرى لأنها تطير و كأنها طائرة ثابتة الجناح داخل طبقة الأتموسفير (الغلاف الجوي الأرضي) و تطير كمركبة فضائية خارج الغلاف الجوي الأرضي.
عندما يقلع المكوك الفضائي، يطير كصاروخ ذي جناح معتمداً على 3.175طناً من الدفع المتولد عن وقوده الصاروخي الصلب عالي الطاقة و ووقوده السائل الذي يغذي محركاته الرئيسية مانحاً إياه طاقة انطلاقه الهائلة داخل و خارج الغلاف الجوي، و أثناء الهبوط يصبح المكوك الفضائي مجرد متزلج أنيق يهبط بدون قوة دفع. __DEFINE_LIKE_SHARE__

المواضيع المتشابهه
الموضوع	كاتب الموضوع	المنتدى	مشاركات	آخر مشاركة
للبدل بطير،،،،	محروم.كوم	منتدى أخبار المواقع والمنتديات العربية والأجنبية	0	05-18-2014 08:20 AM
رؤحَي بح‘ـبك تطير .. !	آلـῳـولعيه	عدسة الاعضاء , كاميرا الاعضاء	22	04-01-2010 05:58 PM
تبديل طير بطير	محروم.كوم	منتدى أخبار المواقع والمنتديات العربية والأجنبية	0	11-13-2009 07:20 PM
ابي رايكم بطير	محروم.كوم	منتدى أخبار المواقع والمنتديات العربية والأجنبية	0	07-05-2009 05:50 PM
فيروز : أنا “بطير” من المجلس !	محروم.كوم	منتدى أخبار المواقع والمنتديات العربية والأجنبية	0	05-27-2009 11:30 AM