الفرق بين زاوية الهجوم وزاوية المواجهة

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).