سؤال: الإقلاع من المطارات ذات الارتفاع العالى

السؤال ورد بمنتدى خط الطيران - قسم هندسة وصيانة الطائرات

السؤال

السلام عليكم

كماهو معروف فان عملية الاقلاع من مطار عالى الارتفاع كمطار التو فى العاصمة البوليفية لاباز 13325 قدم تحتاج الطائرة لمسافة اطول من المعدل الطبيعى لكى تقلع

السؤال هل تضعف المحركات فى هذه الارتفاعات ام يزيد وزن الطائرة ام ماذا يحدث بالضبط هل هى عوامل خارجية كالضغط الجوى مثلا ؟

أرجو الإفادة .

الإجابة

1- إجابتي المختصرة:

السلام عليكم

بالنظر إلى ارتفاع المطار عن سطح البحر، فإن ذلك يعني:

- أن درجة الحرارة أقل، وبالتالي

- الضغط الجوي أقل،

- وتبعاً كثافة الهواء أقل

الأمر الذي يؤثر على محركات الطائرات في تقليل قوة الدفع، الأمر الذي يقلل من سرعة الأقلاع، ولا تصلها الطائرة إلى بعد قطعها لمسافة أكثر على المهبط، خاصة وهي محملة.

وبشكلٍ عام: يؤدي تغير الضغط بنسبة 1% إلى تغير مسافة الإقلاع بنسبة 2%. ويؤدي تغير درجة الحرارة بنسبة 1% إلى تغير مسافة الإقلاع بنسبة 3%.

والله أعلم

___________________________

2- إجابة المهندس "عماد المشهداني" بالتفصيل:

حياكم الله اخواني الاعزاء شكرا للاخ الاستاذ رامز للتوضوح وانا اضيف الاتي :

تحدد عناصر الهواء بعناصره الثلاثه وهي الكثافه ، درجة الحرارة والضغط ، وهذه العناصر تدخل دخولاً مباشراً في حسابات السرعه والارتفاع ومسافة الاقلاع

ان موضوع مسافة اقلاع الطائرة كله يعتمد بدرجة اساسية على بلوغ سرعة الاقلاع وهي التي تسمى ( بالسرعة المؤشرة ) ( IAS= Indicated Airspeed ) ( Vind ) والتي تعتمد حساباتها على العوامل التالية :

ان السرعة المؤشرة يمكن تمثيلها بالدالة التالية :

( V, ρ , Рд ) ƒ = (Vind )

Рд ــــ الضغط الجوي الديناميكي المحيط بالطائرة

ρ ــــ كثافة الهواء المحيط بالطائرة

V ــــ سرعة طيران الطائرة ( تعتمد قيمتها على قوة دفع محرك الطائرة )

من الدالة اعلاه يتضح ان السرعة المؤشرة تعتمد على ثلاث متغيرات هي سرعة الطيران والضغط الجوي المحيط وكثافة الهواء .

تعتمد تغيرات الضغط على اساس تغير الارتفاع ، واذا حسبنا تغيرات كثافة الهواء( ρ) فيمكن ايجاد السرعة الجوية المؤشرة( Vind )

ولكل طائرة سرعة الاقلاع الخاصة بها والتي تعتمد على العوامل التالية ايضا :

أ‌. الوزن الكلي للطائرة لحظة الاقلاع ( وزن الطائرة فارغة مضافا له وزن الوقود مضافا لهما وزن الحمولات التي على متنها )

ب‌. مساحة مقطع جناح الطائرة بمعنى ان الموضوع يخص ايضا تصميم هيكل الطائرة وهنا نتكلم عن معامل قوة الرفع وهو خاص ومحدد لكل طائرة بحسب تصميم هيكلها ويعتمد حسابه على العوامل تالية :

y- قوة الرفع

Cy- معامل قوة الرفع

S- مساحة سطح الجناح

p - الضغط الديناميكي

ت‌. قوة دفع المحرك وهذا يعتمد على العوامل التالية :

(1). كثافة الهواء وهنا يدخل عامل ارتفاع المطار عن مستوى سطح البحر حيث ان انخفاض كثافة الهواء درجة واحدة تزيد مسافة الاقلاع ما نسبته 1% من مسافة الدرج قبل الاقلاع علما ان كثافة الهواء عند مستوى سطح البحر في الضروف القياسية تساوي (1.225كغم/م3)وذلك عندما يكون الضغط الجوي (760) ملم زئبق ودرجة الحرارة(15مْ).

( 2) درجة حرارة الهواء المحيط بالطائرة لحظة الاقلاع

وباختصار ومما تم توضيحه اعلاه فان مسافة الاقلاع تعتمد على العوامل التالية :

1. كثافة الهواء وكما اسلفت فان انخفاض كثافة الهواء درجة واحدة تزيد مسافة الاقلاع ما نسبته 1% من مسافة الدرج قبل الاقلاع

2.درجة حرارة الهواء المحيط ... أما علاقة درجة الحرارة مع الارتفاع فإنها لا تبقى ثابتة بل تتغير بتغير الارتفاع وبطريقة معقدة نسبياً حيث إن معدل هبوط درجة الحرارة يعتمد على نسبة الرطوبة في الهواء والتي بدورها تتناسب مع الارتفاع ، وهذا التغير يؤثر كلياً على العلاقة بين الضغط والارتفاع ..... ويؤدي تغير درجة الحرارة بنسبة 1% إلى تغير مسافة الإقلاع بنسبة 3%.

3. الضغط الجوي ... كلما زاد الارتفاع كلما قل الضغط وقلت الكثافة وزادت مسافة الاقلاع حيث وبشكلٍ عام: يؤدي تغير الضغط بنسبة 1% إلى تغير مسافة الإقلاع بنسبة 2%.

4. قوة الرفع ... كلما زاد معامل الرفع وقوة الرفع كلما قلت مسافة الاقلاع

5. مساحة مقطع الجناح ... كلما زادت زادت قوة الرفع وقلت مسافة الاقلاع

6. وزن الطائرة ... كلما زاد وزن الاقلاع تطلب مسافة اطول للدرج الذي يسبق الاقلاع

7. سرعة الاقلاع ... ( السرعة المؤشرة Vind ) كلما تحققت باقل وقت نسبة للعوامل التي ذكرتها اعلاه قلت مسافة الاقلاع وبزمن اقل عندئذ ستقصر مسافة الاقلاع

8. نقص الاوكسجين ... كلما زاد الارتفاع قلت كمية الاوكسجين وهذا العامل يؤثر بشكل سلبي على عمل محرك الطائرة فيسبب انخفاض في قوة الدفع وقد عولجت هذه المشكلة في الطائرات الحديثة باستخدام منظزمة الاوكسجين المركبة في الطائرة لتعويض المحرك عن النقص في كمية الاوكسجين التي يحتاجها اوتوماتيكيا وتستخدم هذه الحالة ايضا اثناء تشغيل المحرك في الجو في الارتفاعات العالية عند الحاجة ايضا .

واعطيكم مثال على تاثير كل هذه العوامل على طول مسافة الاقلاع فلو ان طائرة بمواصفات معينة احتاجت مسافة (500 ) متر للوصول الى ( السرعة اللازمة للاقلاع ) من مطار مدرجه يقع عند مستوى سطح البحر او قريب منه فان نفس الطائرة بنفس المواصفات ستحتاج لمسافة (1300 ) متر للوصول الى ( نفس السرعة اللازمة للاقلاع ) في مطار يرتفع مدرجه عن مستوى سطح البحر ( 2300 ) متر تقريبا .

وهكذا اخواني الاعزاء فان الموضوع متشعب وتدخل في حساباته الكثير من العوامل

ارجو ان الصورة قد وضحت وعذرا للاطالة وشكرا للجميع وخاصة لاخينا السائل على سؤاله الجميل

_____________________

رابط السؤال في المنتدى