 |
| كيف تحلق الطائرات |
في مـا مضى كانت فكرة كالطيران أو تقليد الطيور مجرد خرافة أو حلم يراود أبناء تلك الأجيال، دون محاولة صريحة منهم على تجسيدها أو حتى فهمها.
عند وصول زمن ذلك الفتى العالم المغامر الموسوعي المسلم "عباس ابن فرناس". بدأ في تجاربه بحثاً عن الوصول لبراءة اختراعه، فكان أول من درس الفكرة واقتبسها من إلهام حركة الطيور.
جاء هذا الاعتراف طبعاً من طرف العلماء الغربيين ليكون سباقاً في ذلك لكل من ليوناردو دافنشي و أخوين رايت.
مبدأ إقلاع الطائرة في الجو
إذا سبق لك و أن شاهدت طائرة نفاثة تقلع و تهبط، فإن أول شيئ ستلاحظه هو ضجيج المحركات، و هي عبارة عن أنابيب معدنية طويلة تحرق باستمرار الوقود و الهواء.
هذه المحركات هي أكثر قوة وضوضاء بكثير من محركات المراوح التقليدية، لكن هل للأشياء أن تطير بسعادة تامة بدون محركات. كما يظهر لنا هذا بسهولة في الطائرات الشراعية و الطائرات الورقية والطيور الطائرة؟.
لمعرفة ذلك، يجب علينا أولاً التعرف على الميكانيزم الذي تقلع به الطائرة؟، وما المبدأ الذي تعتمد فيه على ذلك؟
كيف تقلع الطائرات؟
لفهم مبدأ تحليق الطائرات، يجب أن نكون واضحين بشأن الفرق بين المحركات والأجنحة والوظائف المختلفة الأخرى التي تقوم بها.
فالمحركات صممت لتحريك الطائرة للأمام بتسارع عالي، مما يجعل الهواء يتدفق بسرعة فوق الأجنحة، و يدفع أيضاً نحو الأسفل ليولد قوة صاعدة تسمى قوة الرفع.
تتغلب هذه الأخيرة على وزن الطائرة وتثبتها في السماء، لذا فإن المحركات تحرك الطائرة الى الأمام بينما الأجنحة تحركها نحو الأعلى.
بشكل أكثر دقة فإن اختلافات الضغط هو العامل الأهم، بمساعدة الأجنحة التي هي الأساس لجعل هذا محققاً.
لكن كيف تعمل؟
معظم أجنحة الطائرات لها سطح علوي منحني و سطح سفلي مسطح. يجعل لها شكل مقطع عرضي يسمى الجنيح، و سنكمل الشرح حسب "مبدأ برنولي".
مبدأ برنولي
هو مبدأ ينطبق على تحريك الهواء، فكلما كان الهواء المتحرك عبر الفضاء أسرع، انخفض ضغط الهواء. وكلما تحرك بشكل أبطأ زاد ضغطه.
لذلك نجد أن تصميم أجنحة الطائرات للإستفادة من هذه الحقيقة، وخلق قوة الرفع اللازمة للتغلب على وزن لطائرة ورفعها من على الأرض.
فمن انتبه للجوانب السفلية للطائرة وجدها مسطحة الى حد مــا، بينما تكون قممها منحنية.
بالإضافة الى أنها تميل قليلا للأسفل من الأمام والخلف، نتيجة اتخاذ حركة الهواء لديها طريقاً أطول للتحرك فوق الجزء العلوي مما هو عليه أسفلها.
وبالتالي يتحرك الهواء المار فوق الجزء العلوي أسرع منه الذي يمر تحته.فيكون ضغط الهواء فوق الجناح أقل مما هو عليه أسفله.
ينتج عن فارق الضغط هذا قوة رفع، و كلما كان الجناح يتحرك عبر الهواء بشكل أسرع زاذ الرفع ليتغلب في النهاية على قوة الجاذبية المفروضة على الطائرة.
كملخص
عندما يكون الدفع الناتج عن المحركات أكبر من قوة السحب تتحرك الطائرة للأمام. وعندما تكون الحركة الأمامية كافية لإنتاج قوة رفع أكبر من الوزن، تتحرك الطائرة لأعلى.
في حين أن أي جزء من الطائرة يمكن أن ينتج قوة رفع، لكن أغلب هذه القوة تأتي من الأجنحة.
|
|
اصطدام الهواء بمقدمة الأجنحة لتوليد قوة الرفع |
القوى المتدخلة في التأثير على الطائرة
- الدفع: وهو القوة التي تحرك الطائرة في اتجاه الحركة، يتم إنشائها باستخدام مروحة أو محرك نفاث أو صاروخ. يتم سحب الهواء للداخل ثم دفعه للخارج في الاتجاه المعاكس، و المراوح المنزلية أكبر مثال على ذلك.
- السحب: هو القوة التي تعمل عكس اتجاه الحركة. هدفها الإبطاء، ويحدث السحب بسبب الإحتكاك و اختلافات الضغط، كمثال على ذلك إخراج يدك من نافذة السيارة أثناء حركتها.
- الرفع: هي القوة التي تحمل الطائرة في الهواء، وتشكل الأجنحة هذه القوة لرفع الطائرة
- الوزن: وهي القوة التي تسببها الجاذبية.
التوجيه أو الإتجاهات التي تتخذها الطائرة
إن التحكم في توجيه أي شيئ من دراجة، سيارة الى أشياء ضخمة يعني أنك تغير من الإتجاه الذي تسير عليه.
من الناحية العلمية فإن تغيير اتجاه سير شيئ ما يعني أنك تغير من سرعته، و هي السرعة التي يمتلكها عند سيره في اتجاه معين.
لذا فإنك إذا غيرت اتجاه الحركة فإنك تغير في السرعة حتى ولو بقيت السرعة مقاربة لما هي عليه تقريبا فالتغيير في الإتجاه يعني دائما تغييراً في السرعة و التسارع.
وتخبرنا قوانين نيوتن للحركة أنه لا يمكنك تسريع شيئ ما ( تغيير سرعته أو اتجاه حركته) ألا باستخدام القوة. بعبارة أخرى يكون إما عن طريق دفعها أو سحبها بطريقة ما.
بالمختصر إذا أردت تغيير اتجاه شيئ ما أو توجيهه، فأنت بحاجة لاستخدم القوة.
وهذا مقطع فيديو يشرح أكثر عن الظاهرة
مبدا اقلاع الهليكوبتر
من ناحية مبدأ الإقلاع و الطيران فهو نفسه مبدأ الطائرات، لكن طريقة الإقلاع تختلف. ففي الطائرات يساهم ممر الإقلاع على إنتاج سرعة مناسبة تؤدي لاصطدام الهواء بالأجنحة الثابتة و توليد فروقات ضغط تساعد على الإقلاع.
أما في حالة الهيليكوبتر نجد أن الأجنحة متحركة يعني أنها هي من تخلق تلك الإختلافات في ضغط الهواء بنفسها مساعدتا إياها على الإقلاع.
أما عن تلك المراوح في الجانب و المؤخرة، فمهمتها الأساسية هي التثبيت و حفظ التوازن، ( نفس عمل الذيل لدى الحيوانات) و عدم الدخول في دوائر غير مرغوبة.
أما عن الإتجاهات فتتحكم الدوائر الرئيسية في مسار الهيليكوبتر المراد
اتباعه.
 |
| كيف تطير الهيليكوبتر |
ربما تكلمنا كثيرا و بإسهاب في هذا المقال عن
مبدأ و كيفية إقلاع الطائرات بصفة عامة لذا سيكون لنا مواضيع أخرى
نتكلم فيها عن ظواهر أخرى مصاحبة لعمليات الطيران.
المصدر
↚