كيف تطير الهيليكوبتر شرح بالصور 

تـعتبر طائرات الهيليكوبتر من أكثر الطائرات مرونة بالمقارنه بكل الطائرات الأخرى و لها قدره كبيره على المناوره في الجو وهذه المناوره توفر لقائد المروحيه التحرك بحريه في الأبعاد الثلاثه و هذا المدى من الحريه لا يتوافر للطائرات ذوات الأجنحه الثابته

و المرونه هي إمكانية الطيران في أيه مكان و لكن يجب أن نعلم بإن قيادة المروحيات يتطلب مهاره عاليه من الطيار الذي يجب أن يفكر في الأبعاد الثلاثه و يستخدم يديه و قدميه في نفس الوقت للحفاظ على توازن المروحيه و خط طيرانها أو توقفها في الجو و هذا يتطلب برامج مكثفه لتدريب الطيارين على سرعة التصرف و الإنتباه المتواصل

طائرة الهيليكوبتر مشتقه من مصطلح يوناني و تعني الجناح اللولبي

لمعرفة كيف تعمل طائرة الهيليوكوبتر دعونا نتخيل الأبعاد التي تستطيع و سائل النقل الأخرى سلوكها و التحرك فيها بحريه

حركة القطار إتجاهين

القطار وسيلة نقل سهلة القيادة وذلك لانه يوجد فقط اتجاهين للحركة الاتجاه الامامي او الخلفي، يحتوي القطار على نظام ايقاف "فرامل" لايقاف القطار في الاتجاهين ولكن لا يحتوي على عجلة قيادة حيث ان حركة القطار محكومة بالقضبان الحديدية التي تغير اتجاه القطار تبعاً لتصميمها.

ولأن القطار يتحرك في اتجاهين فإن قائد القطار يمكنه السيطره عليه باستخدام يد واحدة فقط.

حركة السياره أربعة إتجاهات

السيارة تتحرك في أربعة إتجاهات فقط و هي الأمام والخلف مع امكانية ان تغير مسارها لليمين واليسار في كلا الاتجاهين و هي تحتوي على عجلة قياده تمكن السائق من الإتجاه بالسياره لليمين أو اليسار حسب إتجاه دوران عجلة القياده 

حركة الطائره ذات الأجنحه الثابته خمسة إتجاهات

الطائره ذات الأجنحه الثابته تتحرك في خمس إتجاهات و هي الأمام + الأعلى + الأسفل + اليسار + اليمين و هي تختلف عن السياره التي تتحرك في أربعة إتجاهات فقط

وللتحكم في الحركة للأعلى وللاسفل فإن الطائرة تزود بمقود على شكل عصا الالعاب joystick تتحرك للامام والخلف ولليمين واليسار بدلا من عجلة القيادة الدائرية الثابتة التي تتحرك لليمين واليسار فقط. كما يوجد دواستين للتحكم في حركة ذيل الطائرة والعجلات. لذلك يستطيع قائد الطائرة التحليق بالطائرة والسيطرة عليها باستخدام يداً واحدة وقدمين.

حركة الطائره العموديه (سبعة إتجاهات)

بخلاف الوسائل الأخرى تستطيع الطائره العموديه التحرك في سبعة إتجاهات بكل سهوله و يسر و هذا ما تتميز بها الطائره العموديه و التي تستطيع القيام بثلاثة اشياء اضافية لا توجد في الطائرة العادية وهذه هي:

1. الهيليوكبتر تستطيع الرجوع للخلف

2. الهيليوكبتر تستطيع الدوران حول محورها في الجو

3. الهيليوكبتر تستطيع البقاء مكانها محلقة في الجو

تستطيع طائرة الهيليوكوبتر الطيران في أي إتجاه و الدوران حول محورها الرأسي أو الأفقي 360 درجه و هذه المزايا وفرت قدرات كبيره لهذه الطائره للمناوره خاصة في عمليات القتال البري و المطارده و عمليات الإنقاذ كذلك تستطيع الهبوط في أي مكان دون الحاجه إلى ممرات الهبوط كما هو الحال بالنسبه للطائرات ذوات الأجنحه الثابته 

كل هذا يتطلب من الطيار أن يكون ماهراً جداً و لذلك عمليات إعداد طيار الهيليوكوبتر لا تكون سهله في العاده حيث يخضع لتدريبات مكثفه جداً

و للتحكم في حركة الطائره العموديه فإن قائد الطائره يحتاج لإستخدام كلتا يديه و كلتا رجليه و عينيه و عقله في نفس الوقت و يكون حاضر البديهه و يتميز بسرعة التصرف, حيث يستخدم إحدى يديه للتحكم بعصا القياده التي أمامه و تسمى cyclic الذي يحرك بها الطائره للأمام إذا ضغط عصا القياده للأمام و للخلف إذا ضغطها للخلف و تميل الطائره حول محورها الأفقي لليمين إذا ضغط عصا القياده لليمين و كذلك بالعكس إذا ضغطها لليسار

و السبب هو أن المروحه الرئيسيه تميل حسب الإتجاه الذي يوجه به الطيار عصا القياده فتتكون قوة سحب تسحب جسم الطائره إلى الإتجاه المقصود كذلك يتكون عزم يقوم بتدوير جسم الطائره حول محاورها 

 أما اليد الأخرى فتكون على عصا جانبيه (على يسار الطيار مثل الهاند بريك في السياره) و تسمى Collective Lever بحيث إذا رفعه للأعلى ترتفع الطائره للأعلى و إذا أنزله للأسفل تنزل الطائره للأسفل بديناميكيه معقده سأشرحها بشكل مبسط إن شاء الله و على هذه العصا الجانبيه يوجد الخانق أو throttle الذي يستخدم للتحكم في سرعة المروحه الرئيسيه يعني كم دوره في الدقيقه أو RPM طبعاً مع الحفاظ على السرعه الخطيه (Tangential Velocity) لأطراف المروحه تحت مستوى سرعة الصوت (Blade Tip Speed < Mach 1)

وهذا معروف للمهندسين و الفيزيائيين و ذلك حتى لا تخترق حاجز الصوت و تتحطم المروحه لإن قوانين ديناميكا الهواء تتغير جذرياً إذا وصلت سرعته إلى ماك 1 فأعلى و لهذا عند حساب طول شفرة المروحه يؤخذ في الإعتبار أقصى سرعة دوران يمكن للمحرك أن ينقلها للمروحه عن طريق علبة التروس 

كما يوجد دواستين Antitoque Pedals تعملان على التحكم بمروحة الذيل التي تقاوم عزم الدوران لجسم الطائره الذي تسببه المروحه الرئيسيه للحفاظ على جسم الطائره في خط الطيران فإذا أراد الطيار الإستداره بالطائره لليمين و لنقل 90 درجه فإنه يضط على الدواسه اليمين قليلأً فيدور جسم الطائره حزل محوره في دائره قطره صفر إذا كانت الطائره في وضع توقف في الجو أو يستطيع أن يستدير في دائره ذات قطر معين إذا كانت الطائره تسير بسرعة ما و في هذه الحاله يستخدم الدواسه اليمنى و Cyclic Stick

كيف يعمل جناح الطائره و شفرة المروحيه (قوة الرفع)

قبل أن أسترسل في شرح طريقة عمل طائرة الهيليوكوبتر و جدت أنه من المناسب تقديم شرح مبسط لبعض أساسيات هندسة ديناميكا الهواء التي تشكل الركن الأبرز في عملية تصميم الطائرات و أهم ما في ذلك هو تصميم أجنحة الطائره أو شفرات المروحيات بطريقه تضمن أعلى قوة رفعMaximum Lift Force و أقل قوة إعاقه Minimum Drag Force عند الحد الأدنى من إستهلاك الوقود Specific Fuel Consumption.

ماذا يحدث إذا و ضعنا جسم متماثل الشكل تماماً

Symmetric Body في و ضع أفقي أمام تيار هوائي

يحدث بإن ينساب الهواء على السطح الأعلى و السطح الأسفل للجسم بشكل متساوي و بسرعة إنسياب متساويه على السطحين العلوي و السفلي لإنهما متساويين في الشكل و في الوضعيه نفسها أمام تيار الهواء و يتسارع الهواء عند مروره على إنحنااءت سطح الجسم بنسب مختلفه تبعا لشكل الإنحناء فإذا كان الإنحناء كبيراً زادت سرعة التدفق و قل الضغط على السطح و إذا كان الإنحناء صغيراً قلت سرعة التدفق و زاد الضغط و بما أن الجسم متماثل في الشكل Symmetric فإن تسارعه في الأعلى و الأسفل يكونا متساويين أيضاً على جميع نقاط التماثل بين السطحين

و لهذا يتغير ضغط الهواء تبعاً لسرعة التيار الهوائي و المعروف فيزيائياً بإن العلاقه بين ضغط الهواء و سرعته هي علاقه عكسيه فعند تباطؤ سرعة الهواء عند مروره بالإنحناء الأصغر في الجناح يزداد ضغطه و ينتج قوة رفع تضغط على سطح الجسم من الأسفل و الأعلى بشكل متساوي فتتكنسل القوتين المتعاكستين فلا يتحرك الجسم لا إلى الأعلى و لا إلى الأسفل

لكن لو قمنا بإمالة هذا الجسم المتماثل بزاويه أفقيه و لنفترض 25 درجه بحيث ترتفع مقدمة الجسم المدببه إلى الأعلى و تلاحظون موقع نقطة إنفصال تدفق الهواء من على السطح في المنطقتين العلويه و السفليه Separation Point كما هو موضح في الشكل فإن سرعة تدفق الهواء في الأسفل تنخفض بشكل كبير و يزداد ضغط الهواء على السطح السفلي مسبباً قوة رفع كبيره لإن العلاقه بين السرعه و الضغط علاقه عكسيه كما أسلفت و في المقابل تزداد سرعة الهواء في الأعلى و ينخفض الضغط المؤثر على السطح العلوي

و تكون محصلة القوتين المتعاكستين (من الأسفل و الأعلى) قوة رفع متجهه للأعلى ترفع الجسم إلى الأعلى و هذا بالضبط ما يفعله الطيار في طائرة الهيليوكوبتر حيث أنه إذا أراد الإقلاع يغير زاوية الشفرات عن طريق رفع العصا الجانبيه و هي Collective Lever إلى الأعلى قليلً و بتريث فتتولد قوة رفع متساويه على جميع الشفرات فترفع جسم الطائره فتقلع في الهواء

الطائرات الثابتة الأجنحه:

في الطائرات الثابتة الأجنحه يراعى في التصميم خفة الوزن و فعالية الطائره في مقابل إستهلاك الوقود و الإرتفاع إلى أعلى بطاقه أقل و يتأتى ذلك بتصميم أجنحه ذات فعاليه عاليه و لإجل تخفيف وزن الأجنحه يقوم المهندسون بتصميم أجنحه ذات مقطع غير متماثل كما في الشكل الموضح أدناه أي أن السطح العلوي أكبر إنحناءً من السطح السفلي و هذا يفي بالغرض حيث لا حاجه لإن يكون مقطع الجناح متماثل في طائرات النقل لإنها تطير في وضع مستوي و لا تحتاج أن تطير في و ضع مقلوب كما هو الحال في الطائرات العموديه و الطائرات المقاتله و طائرات الحركات البهلوانيه (الرياضيه) في عمليات المناوره لإن محاولة الطيران بوضع مقلوب بطائرات ذوات أجنحه مقاطعها غير متماثله سيعكس إتجاه قوة الرفع إلى الأسفل و تهوي الطائره إلى الأرض 

ويمكن ملاحظة إنسياب الهواء فوق الأجنحه Air Stream Lines بالنسبه لركاب الطائره إذا كانت الطائره تخترق مناطق ضبابيه خاصة أثناء الإقلاع أو الهبوط

الطيران بالمقلوب

كيف تستطيع طائرة الهيليوكوبتر الطيران بالمقلوب أو الدوران 360 درجه حول محورها الأفقي دون أن تفقد توازنها أو إرتفاعها طائرة الهيليوكوبتر تستطيع الطيران بالمقلوب بفضل تصميم شفرات المروحه الرئيسيه ذات المقطع المتماثل Symmetric Airfoil كما في المشاركه رقم 14 و الذي يمكن إمالته للأعلى و إلى الأسفل للحفاظ على قوة الرفع متجهه للأعلى دائماً بغض النظر عن و ضعية جسم الطائره Lift Force Upward

Nader Abd AlAziz الكاتب

المصدر :عشاق عالم الطيران