كيف تطير الطائرة شرح مفصل وسهل

كيف تطير الطائرة شرح مفصل وسهل
لطالما أثار الطيران فضول البشر. دعنا ننطلق في رحلة لتفهم كيف تتحرك هذه الآلات الضخمة في السماء.

 
تطير الطائرات بسبب إحداث أجنحتها لقوى الرفع وهي القوى

(Lift )  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 وهي الحافة الخلفية للجناح والتي يترك عندها الهواء الجناح، في المقطع العرضي تكون كلاً من حافتي الهجوم والفرار ممثلتين بنقطتين فقط في مقدمة مقطع الجناح وفي مؤخرته.

متكامل الطــــائـرات
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

متكامل الطــــائـرات
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.

متكامل الطــــائـرات
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

متكامل الطــــائـرات

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 أكثرعلى الأجنحةأو 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 الكابتنأن 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 الأجنحةSpoilers 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 .

الكاتب :Mohamed Jafar