طائرة

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
اذهب إلى: تصفح، ‏ ابحث
طائرات إختبار لناسا
طائرةMil Mi-8 أكثر طائرة هليكوبتر أُنتِجت
فودو p51 طائرة موستانغ معدلة 2014

مقدمة

الطائرة هي أله قادرة علي الطيران ومعاكسة قوة الجاذبية بإستخدام قوة الرفع الساكنه التي يولدها الهواءعلي الأجسام كما في المنطاد أو بإستخدام قوة الرفع الديناميكية علي الأجنحة وقوة الدفع الناتجة من المحركات النفاثة. يعرف نشاط الإنسان المتعلق بها بالطيران.

بعض الطائرات يتم التحكم بها إلكترونيا عن بٌعد و تٌسمي بطائرات التحكم عن بٌعد، والأغلبية يتم التحكم بها بواسطة طاقم أفراد كان قديما مكون من أربع أشخاص القائد و المساعد والملاح ومهندس ميكانيكا ومع التقدم التكنولوجي تم الإستغناء عن الملاح ومهندس الميكانيكا ليقتصر الفريق المتحكم في الطائرةعلي فردين القائد و المساعد.

يُمكن تصنيف الطائرات طبقا لمعايير متعددة مثل نوع قوة الرفع ، نظام الدفع ، الإستخدام...إلخ.

تاريخ الطيران

يرجع تاريخ الطيران لعدة قرون مضت ولكن القرن الثامن عشر يعتبر البداية لأول رحلة طيران ناجحة و أمنه وتمت بواسطة المنطاد الهوائي و في الفترة من الحرب العالمية الأولي إلي الثانية و ما بعدها حدث تطور تكنولوجي أدي لظهور الطائرات ذات محركات الدفع واستمر التطور حتي يومنا هذا.

و يمكن تقسيم تاريخ الطيران إلي خمس حقب :
رواد الطيران: من بداية التجارب الأولي و حتي عام 1934.

الحرب العالميةالأولي: من 1914 إلي 1918.

الطيران بين الحربين العالميتين :من 1918 إلي 1939.

الحرب العالمية الثانية:من 1939 إلي 1945.

ما بعد الحرب: وتسمي أيضا بحقبة الطائرات النفاثة ، من 1945 و حتي يومنا هذا.


طرق الرفع (التحليق)

البالونات الأخف من الهواء:

منطاد هواء ساخن

تستخدم المناطيد مبدأ الطفو لكي تطفو في الهواء بنفس الطريقة_المبدأ_ الذي تطفو به السفن علي الماء. و تعتمد علي إستخدام بالون أو عدة بالونات كبيرة الحجم مملوء بغاز كثافته منخفضه بالنسبه للهواء _ كي يساعدها علي التحليق إعتمادا علي فرق الكثافات_ مثل الهليوم[الأكثر إنتشارا] أو الهيدروجين[خطير لسرعة إشتعاله] أو الهواء الساخن [أثقل من الهليوم].

و يتساوي وزن حجم الهواء المزاح بواسطة المنطاد مع وزن المنطاد الكلي [وزن الغاز الذي يحتويه +وزن الأجزاء الثابته من مكونات المنطاد+ أي حمولات علي متن المنطاد].

تُسمي البالونات الهوائية الصغيرة بفوانيس السماء و يرجع ذلك للقرن الثالث ق.م و تعتبر النوع الثاني من الطائرات التي نجحت بعد الطائرات الورقية. و يطلق مصطلح سفينة هواء علي المناطيد القابلة للتحكم وتكون ذات أجنحة ثابته و تعمل بمحرك.

سفينة هواء

الطائرات الأثقل من الهواء

هذا النوع من الطائرات يجب أن يستخدم و سيلة لدفع هواء أو غاز في الإتجاه المعاكس لإتجاه الحركة كي تحصل علي قوة دفع تمكنها من التحرك و التحليق _طبقا لقانون نيوتن الثالث_.

و تقسم حركة الطائرة لجزئين :

• حركة أمامية ناتجة عن قوة دفع المحرك.

• الإرتفاع لأعلي نتيجة تصميم الأجنحة _التي تكون ثابتة عادة_، و تُسمي بالرفع الهوائي ( aerodynamic lift)وتكون ثابتة في معظم الطائرات ماعدا الحوامات(Helicopters ) تستخدم ريش دواره تعمل علي إستخدام طاقة المحرك في التحليق.

أغلب الطائرات تحتاج أن تسير مسافة معينة بسرعة معينة حتي تحقق فرق الضغط اللازم علي الأجنحة للإقلاع و لكن هناك بعض الطائرات الحربية تحلق بشكل رأسي عن طريق إستخدام طاقة الغازات الخارجة من المحرك وتوجيهها لأسفل فتحصل علي رد فعل لأعلي يمكنها من الإرتفاع و تسمي هذه الطريقة powered lift ومثال علي ذلك طائرة Harrier Jump Jet كما في مقطع الفيديو التالي.

الإقلاع الرأسي ل Harrier Jump Jet

Harrier Jump Jet

تعريف جناح الطائرة و طريقة عمله:

الجناح عبارة عن سطح أفقي مستوي له شكل ومساحة مقطع إنسيابي ، و لكي تحدث عملية التحليق يجب أن تكون سرعة الهواء أعلي الجناح أكبر من أسفله حيث تتولد منطقة ضغط منخفض أعلي الجناح و منطقة ضغط مرتفع أسفله فترتفع الطائرة نتيجة فرق الضغط علي الأجنحة (aerodynamic lift) .

الطائرات ثابتة الأجنحة

تعتمد الطائرة ثابتة الأجنحة علي سرعتها لخلق فرق ضغط علي الأجنحة يمكنها من التحليق، وتعتبر الطائرة الورقية أول طائرة ذات أجنحة وتعتمد علي سرعة الرياح المواجهة لها في خلق فرق الضغط عليها.واخترعت في الصين منذ جوالي 500 سنة قبل الميلاد، وكانت تستخدم في التجارب و الأبحاث قبل تواجد أنظمة المحاكاة.

طائرة airbus a380 أكبر طائرة ركاب

أما أول طائرة أثقل من الهواء يمكن التحكم في طيرانها كانت الطائرة الشراعية ونجحت واحدة صممها المهندس الإنجليزي جورج كايلي في الطيران عام 1853.

طائرة جورج كايلي الشراعية)

و يعتبر الأخوان رايت أول من نجح في إختراع طائرة أثقل من الهواء ثابتة ثابتة الأجنحة ذات محرك.
و بجانب طرق توليد قوة الدفع تميز الطائرات ثابتة الأجنحة بخصائص جناحيها ومن أهمها :

•عدد الأجنحة: ذات سطح واحد Monoplane أو سطحين biplane(زوجين من الأجنحة فوق بعض).

•دعائم الجناح

• سطح الجناح وخصائصه الهوائية

• موضع الموازن الأفقي

•زاوية ديهردل

الطائرات العمودية

تستخدم الطائرات العمودية ريش دوارة لتوليد قوة الرفع اللازمة ، حيث يتحقق فرق الضغط اللازم للرفع نتيجة دوران الريش وتحريكها للهواء.

أنواعها :

•Helicopters : تُدار الريش الدوارة بواسطة العمود الدوار للمحرك فتقوم بدفع الهواء لأسفل لتوليد الرفع. و تتحرك الطائرة هنا للأمام عن طريق إمالة الريش الدوارة للأمام فيذهب الهواء المدفوع لأسفل إلي الخلف مولدا قوة دفع تحرك الطائرة للأمام.

Helicopter

•Autogyros:

يختلف هذا النوع عن الهليكوبتر في أن الريش الدوارة لا تكون متصلة بالعمود الدوار للمحرك .
عندما تتحرك الطائرة للأمام يقابل الهواء الريش بنفس سرعة الطائرة فيجعلها تدور وعند سرعة معينة يتحقق عندها فرق الضغط اللازم علي الريش ترتفع الطائرة لأعلي.

Autogyro

فيديو يوضح إقلاع Autogyro

•Cyclogyros: يعتبر هذا النوع من أحدث الطائرات و فيه تدور الأجنحة حول محور أفقي مولدة كل من قوة الرفع وقوة الدفع و يحدث الإقلاع والهبوط بشكل رأسي ومازالت تحت التطوير و الإختبار.

و يوضح هذا الفيديو فكرة عمل ال Cyclogyros

الأسس العلمية لصناعة الطائرات[عدل]

تستخدم في صناعة الطائرات أحدث أنواع التكنولوجيا التي توصل إليها العلم على الإطلاق كان ذلك في مجال خلط المعادن المرتبط بالهيكل الخارجي للطائرة أو بالعلوم الإلكتروميكانيكية المتعلقة بنظام التحليق والهبوط في الطائرة. أما جسم الطائرة الخارجي فهو مصنوع من سبيكة من الفولاذ والألمنيوم وهي سبيكة تعطي قوة الفولاذ وخفة الألمنيوم، وجسم الطائرة يتكون من صفائح من هذه السبيكة متصلة بعضها ببعض عن طريق وصلات اسفينية رباعية أو سداسية الصفوف كالمستخدمة في بناء المراجل البخارية مما يعطي لهذه الوصلات قوة شد كبيرة وقوة تحمل ضغط أكبر. يمنع عادة المهندسون والعاملون في صناعة هياكل الطائرات من استخدام أقلام الرصاص لأحتوائها على الكربون الذي يتفاعل بدوره مع الألمنيوم مشكلا ثقوبا وفجوات في جسم الطائرة وقد دخلت معادن كثيرة حديثا في صنع هياكل الطائرات خاصة إن كنا نتحدث عن هياكل الطائرات الحربية التي أدخل على هياكلها تعديلات كثيرة لامتصاص موجات الرادارات والتخفي وتحمل القذائف الصاروخية.

أما المحركات في الطائرة فتعتمد مبدأ الدفع النفاث في الطائرات الأفقية وتتكون عادة من عدة مراوح ضخمة تصطف خلف بعضها البعض مشكلة المحرك الذي يعمل على مادة الكيروسين المشتقة من البترول. أما في الطائرات العمودية فتعتمد على أربعة شفرات تقوم بالدوران وسحب الهواء نحو الأسفل ليرتفع الجسم بدوره نحو الأعلى، اما تقدمها للأمام والخلف فيكون ذلك بميل الشفرات الدوراة بكلا الاتجاهين.

قوانين:

مكونات الطائرة[عدل]

علوم متصلة[عدل]

الطائرات آلات معقدة جدا لذلك تتدخل في صناعتها العديد من العلوم العلوم الهندسية فعلوم الإلكتروميكانيك تدخل مثلا في نظام الملاحة في الطائرة أو ما يعرف ب Avionic الذي يضم أيضا الرادارات بأنواعها في حين تدخل علوم الديناميكية الحرارية في دراسة تأثير المحيط على الطائرة وتأثير الطائرة في محيطها وقضايا تتعلق بالدفع والوقود إلخ. أما علوم السريان فتنظر إلى خصوصيات الطائرة في تدفقها في الهواء. أما في العصر الحالي فأصبحت الطائرة هي منتج لأكثر من هذه العلوم. علم الديناميكا الهوائية وعلم الرياضيات وعلم الأرصاد هي علوم أساسية في عملية طيران الطائرة بنجاح وسلامة.

المراجع

1.Aircraft - Define Aircraft at Dictionary.com". Dictionary.com. Retrieved 1 April 2015"

2.US patent 467069 "Air-ship" referring to a compound aerostat/rotorcraft

3.Ezekiel Airship (1902) wright-brothers.orgaltereddimensions.net "airship,"- referring to an HTA aeroplan

وصلات خارجية[عدل]

انظر أيضا[عدل]