جميع الحقوق محفوظة
المواد المنشورة في هذه المدونة هي جهد شخصي، وأرجوا قبل إعادة نشرها أو استخدامها أخذ الإذن بذلك. منتدى خط الطيران، هو الجهة التي تنشر عبرها مواضيع المدونة. وهذا لا يعني السماح بتداولها.. ولكم التحية
المقطع التالي يعرض لطيران وسقوط المقاتلة الليبية ميج-23 التي أشرنا إليها في الخبر السابق، ومن المقطع يمكننا أن نستنتج إن محرك الطائرة هو سبب سقوط الطائرة لتوقفه. وللمعلومية، فإن هذه الطائرة تحوي صندوقاً أسوداً، ونحن في انتظار نتائج تحليل بياناته.
تعليق:
قمت بعرض هذا المقطع على أحد الطيارين العسكريين وهو طيار برتبة عقيد، متقاعد حالياً ويعمل طيار مدني، طار على أكثر من طراز عسكري. وبعد أكثر من مشاهدة وتدقيق أفادني: أن ما حدث هو انهيار السرعة العالية (high speet instal)، نتيجة تعجيل عال للطائرة أثناء محاولة الطيار إجراء مناورة ارتفاع حاد.
طرابلس- ليبيا اليوم
قال شاهد عيان إن طائرة حربية استعراضية سقطت على بيت في مدينة طرابلس أثناء أدائها الاستعراضي مما أدى إلى وفاة الشخصين اللذين كانا يقودانها. الأمس 07/10/2009.
ونقلت وكالة الجماهيرية للأنباء (أوج) عن آمر لجنة العروض الجوية بالمعرض قوله بأن هذه الطائرة وهي من نوع (ميج 23)، سقطت بمنطقة سوق الجمعة في شعبية طرابلس، أثناء قيامها بعرض جوي ضمن هذه العوض.
وأوضح أن الطيارين الليبيين اللذين كانا يقودان الطائرة، قد توفيا في هذا الحادث الذي أدى أيضاً إلى إصابة ثلاثة أشخاص في منزلهم بنفس المنطقة التي سقطت بها الطائرة ولازالوا يتلقون العلاج بالمستشفى.
الفرق بين زاوية الهجوم وزاوية المواجهة
The difference between
Angle of Attack and Incidence Angle
الغاية الأساسية لكتابتي هذا الموضوع، هو اللبس الذي يقع فيه الكثير من المهندسين ودارسي الطيران، إذ إن تحديد المصطلحات والمفاهيم الخاصة بها، يساعد المشتغل والدارس على فهم المسألة وعلاجها.
وهنا أقصد الخلط الحادث بين تعريف كلٍ من زاوية الهجوم (Angle of Attack) وزاوية المواجهة (Incidence Angle) أو كما يترجمها البعض بزاوية التوضّع. وأعتقد إن سبب الخلط بين المصطلحين، هو الترجمة التي يخطئ فيها، فيتم ترجمة كلا المصطلحين إلى العربية بذات الترجمة وهي "زاوية الهجوم"، بينما إن كل مصطلح يصف حالة مختلفة عن الأخرى، الأمر الذي يوضح الغاية من تفصيل كل مصطلح. ونأتي هنا لتفصيل كل مصطلح بشكل منفصل، بتعريفه وذكر أسباب الخلط من بعد.
زاوية الهجوم (Angle of Attack):
وهي تعرف بأنها الزاوية المحصورة بين اتجاه السريان أو اتجاه انسياب الهواء –النسبي- (Relative Air Flow)، ووتر المقطع الانسيابي للجناح (Aerofoil wing section) أو الجناح. أو يمكننا القول إن زاوية الهجوم هي الزاوية التي يحتاجها الجناح أو الطائرة لإنتاج قوة الرفع (Lift force) اللازمة لرفع أو حمل الطائرة. لذا فهي وظيفياً تختص بقوى حركية للهواء (Aerodynamics force).
زاوية المواجهة- زاوية التوضع (Incidence Angle)
أما زاوية المواجهة، فتعرف بالزاوية المحصورة بين وتر المقطع الانسيابي للجناح أو الجناح، والخط الأفقي المرجعي للطائرة (datum Line). وأما وظيفياً، فهي الزاوية التي يواجه بها الجناح أو يتوضع بها الجناح على الطائرة، بمعنى الزاوية التي يثبت بها الجناح للطائرة.
الفرق الأساسي بين هاتين الزاويتين يتوضح من تعريفهما الاصطلاحي والوظيفي، والمعنى، إن زاوية الهجوم زاوية غير ثابتة، أو إنها تتغير بتغير اتجاه انسياب الهواء، أما زاوية المواجهة (التوضع) فهي ثابتة، كونها تعكس أحد المواصفات التصميمية للطائرة، وهي في العادة تساوي من 2 إلى 4 درجات زاوية، وهي تحسب بالاعتماد على قيمة نسبة الرفع إلى الكبح (Lift-Drag ratio)، والتي تكون أعلى ما يكون، كما في الشكل.
من الأشياء التي يمكن ملاحظتها، أنها يمكن لهاتين الزاويتين أن يتساويا، وهذا الظرف يحدث عندما يكون اتجاه انسياب الهواء موازياً للخط الأفقي المرجعي للطائرة، كما يحدث عند حركة الطائرة على مدرج الإقلاع (Runway)، لكن عند ارتفاع مقدمة الطائرة، فإن زاوية الهجوم تبدأ بالتغير، حيث تزداد قيمتها، بينما تظل قيمة زاوية المواجهة ثابتة.
لكن هل يعني هذا أن زاوية المواجهة ثابتة لا تتغير؟
هذه حقيقة، لكن من ناحية أخرى قد تتغير زاوية المواجهة وهي ثابتة!. ولكن كيف؟
ذكرنا سابقاً إن زاوية المواجهة هي أحد المواصفات التصميمة الخاصة بالطائرة، وهي تعتمد على أكثر من متغير، أهمها نسبة الرفع إلى الكبح (الإعاقة)، لكن هذه الزاوية تعتبر زاوية متغيرة بالنسبة للجناح، حيث في الطائرات الحديثة يتم تغيير توزيع هذه الزاوية على امتداد الجناح، بمعنى إن زاوية جذر الجناح (Wing root) التي يتصل بها الجناح إلى جسم الطائرة، تختلف عن زاوية طرف الجناح (Wing tip). ففي حال كانت زاوية طرف الجناح أصغر منها لجذر الجناح، عرف هذا بالاجتراف الخارجي (Wash out) أو التفتّل الخارجي، أما لو كانت زاوية طرف الجناح أكبر، عرفت بالاجتراف الداخلي (Wash in)، أو التفتل الداخلي. وثمة بعض الطائرات –الصغيرة بشكل خاص- تكون زاوية المواجهة فيها ثابتة التوزيع على طول باع الجناح.
بعض الطائرات تكون زاوية المواجهة فيها صفراً، بالنسبة لمحور الطائرة الأفقي، ولهذا السبب تتخذ بعض الطائرات وضعية مائلة وهي موجودة على الأرض، حيث تكون مقدمة الطائرة مرتفعة قليلاً عن مستوى الموازن الأفقي (Horizontal Stabilizer)، وبعض الطائرات عند تحليقها تتخذ ذاتي الوضعية. بحيث يصنع خط الوتر مع المستوى الأفقي للأرض أو خط الطيران زاوية المواجهة المطلوبة، لتحقيق أعلى نسبة رفع إلى الكبح.
أمر نختم به هذا الموضوع، إنه يمكن تغيير زاوية المواجهة بالنسبة للسطح الموازن الأفقي، فبعض الطائرات الحديثة –الكبيرة بشكلً خاص- حيث يتم تغيير زاوية المواجهة طبقاً للحاجة لموازنة الطائرة والحركة –الدوران- حول محورها العرضي (Lateral axis)، لأحداث ما يعرف بالخطران (Pitching).
LIFT AUGMENTATION, OR THE FLAPS
كما هو واضح من العنوان، فإن الموضوع موجه للحديث عن الأسطح المخصصة أو المستخدمة لزيادة الرفع أو تعزيز الرفع على جناح الطائرة.
تصنف أسطح زيادة الرفع، كأسطح تحكم ثانوية (Secondary control surface)، كونها أسطح لا تتحكم في حركة الطائرة بطريقة مباشرة كالأسطح الأساسية أو الأولية (Primary control surface)، وهي بالتالي لا تستخدم في توجيه الطائرة، إنما لزيادة قيمة الرفع الكلي على الأجنحة عند الإقلاع والهبوط، وهي الأطوار التي يكون فيها تعزيز الرفع ضروريا. فعند الإقلاع يكون من الضروري توفير قيمة رفع تفوق قيمة وزن الطائرة (1)، أما عند الهبوط فإن انخفاض سرعة الطائرة يوجب توفير ما يمكن الطائرة من توفير الرفع اللازم، لهبوط انسيابي.
تعرف هذه الأسطح بالقلابات (Flaps)، وترجع هذه التسمية لكونها أسطح قلابة، أي أسطح يتم تحريكها طرفياً حيث يكون أحد أطرافها مثبتاً، لكن هذه الأسطح اتخذت أكثر من شكل مع تطور صناعة الطيران.
تثبت هذه الأسطح أو القلابات على الأجنحة، وهو أمر بديهي عند الحديث عن الرفع، واعتماداً على وضعيتها بالنسبة للجناح فهي تقسم إلى قسمين:
1- قلابات أمامية (Leading edge flaps): وتكون عند الحافة الأمامية الجناح، وهي توجد في أكثر من نوع.
2- قلابات خلفية (Trailing edge flaps): وتكون عند الحافة الخلفية للجناح، وتعمل بأكثر من طريقة.
أما مكانها على الجناح، فالقلابات الأمامية في حال استخدامها على الطائرة تمتد على ثلثي مقدمة الجناح، أما الخلفية فتمتد على الحافة الخلفية للجناح، وفي بعض الطائرات تتداخل على الجنيحات (Ailerons).
كيف تعمل هذه القلابات
تعتمد القلابات في عملها أكثر من مبدأ، وأكثر من أسلوب للعمل، وهو يعتمد في الأساس على زيادة الرفع الكلي على الجناح، وهي تنطلق من أساسيات أولية في علم الطيران، وهي بشكل عام تشمل:
1- زيادة مساحة الجناح:
وهنا يتم زيادة مساحة الجناح (Wing aria) أو جزء من الجناح، حيث تمنح هذه الزيادة في مساحة الجناح زيادة في قيمة الرفع، ويمكن تحقيق هذا من خلال معادلة الرفع:
L = 1/2 * Din * V-seq * CL * WA
حيث: L = قوة الرفع الرفع، Din = كثافة الهواء، V-seq = مربع السرعة، CL = معامل الرفع، WA = مساحة الجناح.
ومن المعادلة السابقة، يمكننا أن نرى إن مساحة الجناح تتناسب تناسباً طردياً مع قوة الرفع، بالتالي فإن زيادة المساحة عن طريق القلابات (كما في القلاب المنزلق)، يزيد من قيمة الرفع على الجناح.
2- زيادة تحدب الجناح-مقطع الجناح:
في هذا الأسلوب، يعتمد العمل على زيادة تحدب الجناح أو مقطع الجناح الانسيابي، وهذا التحدب يجعل من زاوية الهجوم (Angle of Attack) -المحصورة بين خط الوتر (Chord line) واتجاه السريان (Relative air)- تزداد، بالتالي تزداد قيمة معامل الرفع، وفي المحصلة قيمة الرفع، كما هو واضع من المعادلة السابقة.
لكن هذه قيمة زاوية الهجوم لا يمكن زيادة بشكل مضطرد، خوفاً من وقوع الجناح في الانهيار (Stall angle)، ويمكننا معرفة حدود قيمة زاوية الهجوم من خلال المنحنى الذي يربط بينها وبين قيمة معامل الرفع.
3- تعجيل السريان أعلى الجناح:
يعتمد على الأسلوب على المحافظة على انتظام الطبقة المتاخمة (Boundary layers) أعلى الجناح (كما في الشكل أعلاه). فمن المعلوم إن انتظام الطبقة المتاخمة على سطح الجناح، تساعد على تكوين منطقة الضغط المنخفض أعلى الجناح، بالتالي زيادة قيمة الرفع. وعند السرعات المنخفضة -خاصة عند الهبوط-، فإن الجناح لا يستطيع المحافظة على الطبقة المتاخمة الأمر الذي يفقده الرفع اللازم للحط بالطائرة، وهنا يأتي دور القلابات الأمامية (Leading edge flaps)، والتي يتيحها الشقب (Slot) الناتج عن دفع الهواء أعلى الجناح وتعجيله.
4- إزاحة نقطة الخمود:
هذا النوع من القلابات يعتمد تحريك كامل مقدمة الجناح -أو المنطقة المختارة لهذا النوع- للأسفل، حتى يتم دفع نقطة الخمود (Stagnation point) بعيداً عن الحافة الأمامية للجناح. إضافة لذلك فإنه يزيد من تحدب الجناح ويقلل من اضطراب السريان أعلى الجناح.
تأثير الـقلابات على زيادة الرفع للجـناح
ولمعرفة تأثير القلابات على الجناح، وما تحدثه من تغيرات، المنحنى التالي يوضح تأثير القلابات الخلفية والأمامية، وعلاقتها بالرفع (معامل الرفع)، إذ يتضح:
- إن كلاً من القلابات الخلفية والأمامية يزيد من قيمة الرفع.
- تعمل القلابات الخلفية على زيادة قيمة الرفع خارج المنحنى، أو بتوزيع موازي للمنحنى الأصلي، ونتيجة لهذه الزيادة، فإن زاوية الانهيار (Stall angle) تقل أو تتراجع، وهذا يعني أن يقع الجناح في الانهيار عند استخدام القلابات الخلفية بشكل مبكر، أو قبل زاوية الانهيار الفعلية للجناح. لذا ففي الكثير من الطائرات وضمن منظومة استشعار الانهيار (Stall system)، يكون لوضعية القلابات التأثير في تقرير درجة الانهيار، وتفعيل منبه الانهيار (Stall warning).
- أما القلاب الأمامي، فيعمل على ذات منحنى رفع الجناح، بحيث يزيد من قيمة الرفع، وتبعاً يزيد من قيمة زاوية الانهيار بشكل ملحوظ. هذا يساعد الطائرة عند السرعات المنخفضة بالحفاظ على قيمة الرفع على الجناح، وهو الصورة المثلى عند إجراءات الهبوط، حيث تستخدم القلابات الأمامية.
أنواع القلابات، وخصائصها2:
1- القلاب العادي (Plain flap):
وهو أبسط أنواع القلابات من حيث التصميم والتنفيذ (التصنيع)، إذ يعتمد على فصل جزء من مؤخرة الجناح ووصلها إلى الدعامة الخليفة للجناح (Rear Spar) عن طريق مفصلات (Hinges). هذا النوع يعتمد على زيادة تحدب الجناح وإبطاء السريان أسفل الجناح. والملاحظ إن مساحة الجناح هنا تقل حال تحريك القلاب للأسفل، كما في الشكل التالي. يعمل هذا النوع على زيادة الرفع بمقدار 50%.
هذا النوع من القلابات يعتمد ذات أسلوب القلاب العادي، لكن بفصل الجزء الأسفل من مؤخرة الجناح (كما في الشكل). وهنا نلاحظ إن الجناح يحتفظ بمساحته الأساسية، بينما يعمل القلاب عنا على إبطاء سرعة السريان أسفل الجناح. أما مقدار زيادة الرفع في هذا النوع فتصل إلى 60% من قيمة الرفع الأساسي للجناح.
3- القلاب المنزلق – أو فولر (Fowler Flap):
هذا القلاب استفاد من خاصيتي القلاب العادي (التحدب) والقلاب المنفصل (الإبطاء)، بحيث تم تصميم قلاب ينفصل عن الجناح وينزلق للخلف، بحيث يزيد من انحناء الجناح ويبطئ السريان، ويزيد من مساحة الجناح. بالتالي تكون قيمة الرفع المضافة للجناح كبيرة، إذ تصل إلى 90%.
4- القلاب المشقوب (Slotted Flap):
هذا النوع قد يستخدم للقلابات الأمامية والقلابات الخلفية على حدٍ سواء، وهو يستفيد من خاصية تمرير الهواء أسفل الجناح عبر شقب (Slot)، إلى أعلى الجناح لتأخير نقطة انفصال السريان والحفاظ على الطبقة المتاخمة أعلى الجناح.
وكما في الشكل السابق، فالقلاب المشقوب عند استخدامه للحافة الأمامية يكون الجزء المتحرك هو الحافة الأمامية للجناح ويعرف بالسدفة (Slat). أما عند استخدام هذا النوع للقلابات الخلفية، فهو أكثر شبهاً بالقلاب المنزلق، أو ما يعرف بقلاب فولر المشقوب وهو ما سنناقشه لاحقاً. هذا النوع من القلابات يرفع من قيمة الرفع من 65% إلى 90%.
5- قلاب فاولر المشقوب (Slotted Fowler Flap):
هذا النوع من القلابات، يمنح الجناح قدرة عالية على زيادة الرفع تصل إلى 100%، فهو يستفيد من كل خصائص التصميم لتقديم جناح عالي الرفع، لكن كضريبة لهذه الزيادة، هذا الجناح معقد في التصميم وأيضاً يتطلب كثير الحرص عند إجراء الصيانة والضبط.
6- قلاب كروقر (Krueger Flap):
هذا النوع من القلابات يعتمد على إزاحة أو تحريك الجزء الأسفل من مقدمة الجناح، بحيث يتم زيادة تحدب الجناح وإزاحة نقطة الخمود. كما يعمل من ناحية أخرى على زيادة مساحة الجناح. وهذا النوع، إما يكون جزء واحد متحرك أو مجموعة من خلال منظومة تحريك.
عمل القلابات:
يعتمد تشغيل القلابات وعملها علة التصميم ونوع الطائرة وحجمها، فالطائرات الصغيرة عادة ما تستخدم قلاباً واحداً لكل جناح، وقد يعمل هذا القلاب بالتعاون مع الجنيح (Aileron). أما في الطائرات الكبيرة فأكثر من نوع يمكن استخدامه، وهي في العادة:
- قلاب فولر، كقلاب خلفي، يمتد من قاعدة الجناح حتى ثلثي الحافة الخلفية، وقد يكون الجنيح أحد أجزاء القلاب.
- قلاب كروقر، كقلاب أمامي، يكون قريبا من قاعدة الجناح.
أما منظومات التشغيل، فهي إما: ميكانيكية (كوابل وبكرات وأذرع تشغيل) (Mechanic system)، كهربائية (Electric system)، هوائية (Pneumatic system)، هيدروليكية (Hydraulic system). وهذا يعتمد على حجم الطائرة وطبيعة عملها. بالتالي تعتمد أعمال الصيانة والضبط على طبيعة وأسلوب التشغيل، وأيضا منظومة عمل القلابات، وتقسيمها. وتتداخل منظومة القلابات مع بعض المنظومات الأخرى، على سبيل المثال: تؤثر وضعية القلاب أو زاويته في منظومة التحذير من الانهيار (Stall warning)، وأيضاً، على وضعية الطائرة، وفي العادة ترتفع مقدمة الطائرة للأعلى، لذا قد يتصل القلاب مع سطح الاتزان الأفقي (Horizontal stabilizer).
تحريك أو تشغيل القلابات، يتم عن طريق تحريك ذراع (Flap lever) موجودة بمقصورة القيادة، في الجانب الأيمن منها (عادة)، وتعمل هذه الذراع على مقياس مقسم إلى درجات زاوية، هي زاوية القلاب (Flap angle) بالنسبة للجناح.
أما أعمال الصيانة، فهي تعتمد على نظام التشغيل، لكنها في العموم تشمل:
- أعمال الفحوصات والكشوفات البصرية.
- فحص الكوابل، والأجزاء المتحركة.
- فحص المحركات الكهربائية، والمضخات الهيدروليكية.
- فحص أذرع نقل الحركة.
- فحص الحالة ووضعية القلابات.
- إجراء ضبط وتعديل حركة القلابات.
ومن الإجراءات الاعتيادية، استخدام الزيوت الخاصة والشحوم لتسهيل وتليين حركة القلاب.
______________________
1- من المعروف أن وزن الطائرة عند الإقلاع، يعتمد كوزن أقصى للطائرة (Maximum Take off Mass - MTOM)، كونه يمثل وزن الطائرة مضافا إليه كامل حمولتها.
2- المصطلحات هنا هي اجتهاد شخصي.
أحب السماء في امتدادها الأزرق اللامحدود، والشاسع صفاءً ونقاءً، ومن المناظر التي أحب مراقبتها في السماء خلافاً للطيور، الطائرات المحلقة عالياً ساحبةً ورائها ذلك الخط الأبيض.
هذه بعض الصور التي التقطها على فترات مختلفة.
