موقع المهندس موقع المهندس بيت كل مهندس تطير الطائرات بسبب إحداث أجنحتها لقوى الرفع (Lift) و هي القوى الموجهة للأعلى في الطائرة.عندما يمر الهواء حول الأجنحة تقوم الأجنحة بتغيير اتجاه الهواء، إن للجناح شكلاً مميزاً له القدرة علىإحداث القوة القادرة على رفع الطائرة و التي تسمى (قوة الرفع Lift Force)، إن المقطع العرضي للجناح يأخذ شكل حاجب العين (أي أنه متقعر) وهكذا يكون السطح العلوي أطول من السطح السفليللجناح. تنتج قوة الرفع في الأساس بسبب دفع أجنحة الطائرة للهواء الذي يمر بجانبها للأسفل، و كرد فعل الهواء يقوم الهواء بدفع الجناح للأعلى.هنالك ما يسمى زاوية الهجوم (Angle of Attack) وهي الزاوية التي يصنعها الجناح مع تيار الهواء المار ، هنالك أيضاً ما يدعى باسم (حافة الهجوم Leading Edge) وهي الحافة الأمامية للجناح التي تكون بمواجهة الهواء، وأيضاً توجد (حافة الفرار أو الإدبار Trailing Edge) و هي الحافة الخلفية للجناح و التي يترك عندها الهواء الجناح، في المقطع العرضي تكون كلاً من حافتي الهجوم و الفرار ممثلتين بنقطتين فقط في مقدمة مقطع الجناحوفي مؤخرته.
مبادئ الميكانيكا الأولية :
عندما تكون الطائرة في طور الإقلاع أو الطيران المستوي فإن حافة الهجوم للجناح تكون أعلى من حافةالفرار أو حافة الإدبار. و عندما يتحرك الجناح خلال الهواء تقوم زاوية الهجوم بدفع الهواء إلى أسفلالجناح. الهواء المتدفق أعلى الجناح ينحرف للأسفل أيضاً لأنه ينساب على الشكل المصمم خصيصاً للجناح.
إن ازدياد زاوية الهجوم يؤدي إلى ازدياد قوة الرفع على الجناح لأن هذا يؤدي إلى انحراف أكبر للهواء نحو الأسفل، لكن لهذا الازدياد حد يتحول بعد الجناح إلى حالة الانهيار،
(التي صاغها الفيزيائي الإنجليزي إسحاق نيوتن) يقول بأن: لكل فعل رد فعل يساويه في المقدار ويعاكسه في الاتجاه. في هذه الحالة دفع الأجنحة للهواء إلى الأسفل هو الفعل، بينما دفع الهواء للأجنحة إلى الأعلى هو رد الفعل، هذا ما يسبب قوة الرفع للطائرة و هي القوة العمودية للأعلى في الطائرة.
إن تحدي الطيران هو إقامة التوازن بين هذه القوى الأربع. فعندما تكون الدفع الدفع أكبر من قوة الجر تزداد سرعة الطائرة. وعندما تكون قوة الرفع أكبر من قوة الوزن ستعلو الطائرة. و باستخدام “سطوحالتحكم” (Control Surfaces) و”أنظمة دفع” مختلفة، يمكن للطيار (الكابتن) أن يدير عملية التوازن بين هذه القوى الأربعة لتغيير الاتجاه و السرعة، فمثلاً: يمكن للطيار أن يقلل من قوة الدفع لكي يبطئ أو ينخفض، كما يمكنه أن يخفض “ذراع الهبوط” (عجلات الطائرة أو Landing Gear) في تيار الهواءو ينشر حواجب الهبوط على الأجنحة Spoilers لزيادة الجر والذي يحدث ذات التأثير لتقليل الدفع. يمكن للطيار زيادة الدفع ( و ذلك بواسطة ضم ذراع الهبوط و حواجب الهبوط ) إما لزيادة السرعة أو للصعود .1-قوة الرفع (Lift Force) واحدة من القوى الأربع الرئيسية التي تؤثر على الطائرة، وقد ذكرنا أعلاه كيفية تولد هذه القوة.
2-الوزن: (Weight) هو قوة تعاكس قوة الرفع لأنه يؤثر باتجاه يعاكس قوة الرفع، يجب أن يتم التغلبعلى وزن الطائرة من قبل قوة الرفع الناتجة عن الأجنحة، فإذا كانت طائرة تزن 4.5 طناً فإن قوة الرفع الناتجة عن الأجنحة يجب أن تكون أكبر من 4.5 طناً لكي تستطيع الطائرة الإقلاع عن الأرض. يجب أن يكون تصميم الجناح قوياً بشكل كافٍ لرفع الطائرة عن الأرض.
3-الدفع: (Thrust) هي القوة التي تدفع الطائرة للأمام، تنشأ من خلال جملة الدفع سواء كانت مراوح(مروحة واحدة في المقدمة أو أكثر على الأجنحة) أو نفاثة أو مزيج من الاثنين معاً.
4-قوة الجر: (Drag) تؤثر على كامل الطائرة قوة رابعة هي قوة الجر أو الإعاقة، و يتولد الجر لأن حركة أي جسم خلال مائع (كعبور الطائرة في الهواء) تسبب احتكاكاً و لأنها يجب أن تزيح المائع من طريقها. سطح الرفع العلوي للجناح – على سبيل المثال – يولد قوة رفع جيدة جداً، و لكن بسبب حجمه الكبير فإنه يولد أيضاً كمية لا يستهان بها من قوة الجر، و لهذا السبب الطائرات المقاتلة و الطائرات القاذفة تكون ذات أجنحة ضيقة، و على العكس؛ فإن طائرات رش المبيدات -و التي تطير بسرعة بطيئة نسبيا-ً قد تكون ذات أجنحة كبيرة وثخينة لأن قوة الرفع العالية أهم من كمية الجر المرافق لها. تصغر قوة الجر في الطائرات من خلال التصميم الأيروديناميكي الانسيابي للطائرة، و بأشكال انزلاقية تسهل حركة الطائرة خلال الهواء.
ثانيا : تعريفات فى الطيران مفصلة لبعض المصطلحات الموضحة بالشرح والصور اعلاه :
الرفع (Lift):
مركبة محصلة القوى الإيرودينامية عمودياً على اتجاه الريح، وفي مستوى التماثل للطائرة. وهذا الرفع هو الذي يقل الطائرة في الهواء بالقدر الذي يتناسب مع سرعتها الأمامية داخل حدود معينة.
الكبح (Drag):
مركبة محصلة القوى الإيرودينامية في اتجاه الريح. وهي مجموع: المقاومة الجانبية، والمقاومة المستحثة للطائرة ضد سريان الهواء الذي تطير خلاله، ويكون اتجاها معاكساً لاتجاه تحت ظروف الطيران العادية.
القوة الدافعة التي تولدها وحدة قدرة (Emgine) لإحداث حركة لجسم، أو لتغير حركته، وتعادل:
أ- مركبة محصلة القوة الهوائية في الاتجاه الموازي لمحور المروحة.
ب- محصلة القوى الهوائية التي يولدها المحرك النفاث أو الصاروخي.الوزن (Weight):
وزن الطائرة (أو الجهاز الطائر)، وهو يمثل الوزن الأقصى للطائرة التي يتوقع أن تحقق به الطائرة جميع متطلبات الجدارة للطيران.
سطح انسيابي رافع، صمم لأحداث قوة رافعة نتيجة لحركته خلال الهواء، ودون إنتاج مقاومة عالية في الوقت نفسه.
زاوية الهجوم (Angle of attack/Angle of incidence):
هي الزاوية المحصورة بين خط الوتر لمقطع انسيابي واتجاه سريان الهواء النسبي الذي لم يضطرب بعد ولم يحدث له انزلاق جانبي، وهو عادة اتجاه مسير الطائرة في تلك اللحظة.
زاوية الوضع (Set angke):
وهي الزاوية الموضوع بها الجناح على الطائرة.
زاوية الانهيار (Angle of stall):
القيمة الحدية لزاوية السقوط، والتي ينفصل عندها تيار الهواء عن السطح العلوي للجناح، وهي عبارة عن زاوية السقوط الحرجة التي تناظر الرفع الأقصى للجناح.
تتكون كل الطائرات ـ فيما عدا القليل من الطائرات التجريبية ـ من نفس الأجزاء الرئيسية. وهذه الأجزاء هي:
1ـ الجناح
2ـ الهيكل (الجسم)
3ـ مجموعة الذيل
4ـ جهاز الهبوط
5ـ المحرك.
وتشكل كل هذه الأجزاء ـ فيما عدا المحرك ـ هيكل الطائرة. ويناقش هذا الجزء من المقالة الأجزاء الرئيسية للهيكل، وكذلك أجهزة قيادة الطائرة وآلاتها ومختلف أنواع المراوح. وفي الجزء التالي من المقالة يتم شرح المحركات.