الطائرة مركبة ميكانيكية تخضع للقوانين الميكانيكية وقوانين الديناميكا الهوائية.
و يلعب الهواء دورًا مهمًا في عملية الطيران.
إذًا، ما هو الهواء؟
الهواءُ : مادة فيزيائية له كتلة، وتتحرك جزيئاته بصورة مستمرة، وهذه الحركة هي المسؤولة عن الضغط الجوي.
يتكون الهواء من خليط من الغازات المختلفة: النيتروجين، الأكسجين، ثاني أكسيد الكربون وغازات أخرى.
وكل ما يطير يحتاج الهواء مثل الطيور، المناطيد، الطائرات…
تستخدم الطائرات النفّاثة اليوم نفس مبادئ الديناميكا الهوائية التي استخدمها الأخوان رايت في عام 1903 ليصعدوا بطائرتهم في الهواء.
لكن كيف تطير الطائرات بالضبط؟
عندما تكون الطائرة في الجو، فهي تخضع لتأثير أربع قوى:
- الجاذبية Gravity
- قوة السحب Drag
- قوة الدفع Thrust
- قوة الرفع Lift
ويتطلب الطيران قوتين: الدفع والرفع.
الدفع Thrust
قوة الدفع هي القوة التي تحرك الطائرة في الهواء.
يُستخدم الدفع للتغلب على قوة السحب بالنسبة للطائرات (أو للتغلب على قوة الجاذبية بالنسبة للصواريخ).
يتم توليد قوة الدفع عن طريق محركات نفّاثة من خلال نوع من نظام الدفع.
الرفع :Liftكيف تقوم الأجنحة برفع الطائرة؟
الرفع أكثر تعقيدًا من الدفع.
وهو في الواقع مثير للجدل، وغالبًا ما يكون غير واضح، وفي العديد من الكتب يكون شرحه خاطئًا تمامًا.
لجناح الطائرة شكل خاص يسمى « رافع الجناحairfoil »، وهو منتفخ في الأعلى أكثر من الأسفل، ويشبه إلى حد كبير (حاجب العين).
هذا الشكل يساعد في الطيران.
عندما يصطدم الهواء بالجناح، فإنه ينقسم إلى تيارين، تيار في الأعلى وآخر في الأسفل.
تسمعون دائمًا أن هذين التيارين يجتمعان مرة أخرى في الخلف، لأن الهواء الذي يمر في الجزء العلوي للجناح يقطع مسافة أطول من التيار في الجزء السفلي، لذلك يضطر إلى الانتقال بسرعة أكبر.
لكن في الواقع، لا يجتمع التياران الهوائيان في الخلف بطريقة موحدة.
الهواء الذي يتحرك بسرعة أكبر يكون له ضغط أقل (هذا ما يسمى مبدأ برنولي Bernoulli)، لذلك يكون الضغط في المنطقة فوق الجناح أقل من الضغط تحته.
هذا التفاوت في الضغط يخلق قوة الرفع.
ومرة أخرى، الواقع أكثر تعقيدًا، يفضَّل استخدام قوانين نيوتن بدل مبدأ برنولي لشرح عملية الرفع.
والفكرة حسب قانون نيوتن هي: الهواء الذي يتدفق فوق الجناح ينحرف إلى الأسفل في نهاية المطاف بواسطة زاوية الجناح، ويقول قانون نيوتن الثالث أنه يجب أن يكون هناك رد فعل معاكس مساوٍ له، لذلك يضطر الجناح للصعود نحو الأعلى.
وهناك قوتان تعملان ضد الطيران: السّحْب و الجاذبية.
الجاذبية Gravity
هي القوة الناتجة عن كتلة الطائرة، وتعمل ضد قوة الرفع، إذ تقوم بجذب الطائرة نحو الأرض.
كل طائرة لها سرعة إقلاع محددة، حيث تتغلب قوة الرفع على قوة الجاذبية.
وتتغير هذه السرعة حسب وزن شحنة رحلة معينة.
وفي نفس الوقت، يجب أن تعمل مروحية أو محرك الطائرة على توفير قوة دفع كافية للتغلب على قوة السحب.
السحبDrag
وهي القوة التي تقاوم الحركة الى الأمام، وتعمل ضد قوة الدفع.
يجب أن يكون الجناح مصممًا، ليس فقط من أجل رفع الطائرة، بل من أجل تقليل الاحتكاك مع الهواء، والذي يسبب قوة السحب.
كيف نتحكم بالطائرة؟
لتعرف كيف يتم التحكم بالطائرة يجب أن تعرف أولاً أن الطائرة تدور حول 3 محاور متعامدة على بعضها البعض ومتقاطعة عند نقطة مركز الثقالة للطائرة.
والتحكم في موقع واتجاه الطائرة يتم عبر الدوران حول هذه المحاور.
- محور الانعراج (Yaw): يمر من أسفل إلى أعلى الطائرة.
- محور الالتفاف (Roll): يمر من مقدمة إلى مؤخرة الطائرة.
- محور الانحدار (Pitch): يمر من يمين إلى يسار الطائرة.
مصدر الصورة: ويكيبيديا
للتحكم بالطائرة يستخدم الطيار عدة أدوات من بينها: الجنيحات ailerons، الدفة rudder و الروافع elevators.
و توضّح هذه الصور موضع كل منها في الطائرة.
من أجل التحكم بقوة المحرك، يستعمل الطيار دواسة الوقود.
دفع الدواسة يزيد من قوة المحرك، وسحبها يخفض قوته.
الجنيحات ailerons ترفع و تخفض الأجنحة.
يتحكم الطيار في التفاف الطائرة برفع جنيح واحد عن طريق عجلة التحكم.
دوران العجلة في اتجاه عقارب الساعة يرفع الجنيح الأيمن ويخفض الأيسر، وتلتف الطائرة نحو اليمين.
تعمل الدفة rudder ، على التحكم في انعراج الطائرة حيث يحرك الطيار الدفة نحو اليمين أو اليسار عن طريق الدواسات.
الضغط على الدواسة اليمنى يحرك الدفة نحو اليمين، وهذا يحرك مقدمة الطائرة نحو اليمين.
وباستخدام الدفة والجنيحات معًا، يتمكن الطيار من تغيير اتجاه الطائرة.
وتستخدم الروافع elevators ، من أجل التحكم في انحدار الطائرة.
ويستخدم الطيار عجلة القيادة من أجل رفع وخفض هذه الروافع من خلال تحريكها نحو الأمام أو الخلف.
خفض الروافع يجعل مقدمة الطائرة تنخفض ويمكّن الطائرة من النزول نحو الأسفل.
ورفع هذه الروافع، يجعل الطيار الطائرة ترتفع.
ويضغط الطيار على رأس دواسات الدفة من أجل استخدام الفرامل، والتي تُستخدم عندما تكون الطائرة على الأرض لإبطاء الطائرة والاستعداد للتوقف.
رأس الدواسة اليمنى يتحكم في الفرامل اليمنى ورأس الدواسة اليسرى يتحكم في الفرامل اليسرى.
ممّ تتكون غرفة التحكم في الطائرة ؟
- دواسات التحكم في الدفة و المكابح Rudder/Brake pedals and footrests
- عجلة القيادة Control wheel
- الرادار Radar display
- التحكم في الملاحة Navigation controls
- شاشة معلومات الأنظمة Systems information display
- مؤشر الوجهة Attitude indicator
- محدد الاتجاه Direction finder
- عرض معلومات الطيران Primary Flight display
- دواسات التحكم في المحرك Throttle levers
- إعداد: محمد أمين امكرود
- تدقيق: أسمى شعبان
- تحرير: ناجية الأحمد
- المصدر الأول
- المصدر الثاني
