كيف تقلع الطائرة
سؤال قد يراودنا حين التمعن في تلك الكتلة المعدنية وهي تطير أنه كيف تقلع الطائرة فكم من السهل حالياً السفر من مكان إلى مكان آخر في هذا العالم بغضون ساعات عبر الطيران، حيث قبل قرن من الزمان تم اكتشاف هذه القدرة المدهشة على التحليق عبر الهواء بفضل الأخوان رايت ـ رواد الطيران ـ استطاعوا أن يصنعوا عصراً تطير فيه ملايين الطائرات في السماء كل يوم، بفضل تجاربهم الناجحة مع الطيران، و تم التعرف على الطائرة بحق باعتبارها واحدة من أعظم الاختراعات في كل العصور.
إذاً حتماً فكرت كيف تقلع الطائرة وتتمكن أن تحلق بالسماء عالياً فدعونا نلقي نظرة فاحصة على كيفية عملها فيزيائياً!
كيف تقلع الطائرة
ببساطة تقلع الطائرة وترتفع بسبب توليد أجنحتها لقوى تسمى قوى الرفع Lift وهذه القوى تقوم بتوجيه الطائرة للأعلى عندما يمر الهواء عبر الأجنحة حيث تقوم الأجنحة بتغيير اتجاه الهواء نحو الأسفل وبالتالي ستدفع الطائرة نحو الأعلى.
إن للجناح شكلاً مميزاً له القدرة على إحداث القوة القادرة على رفع الطائرة والتي تسمى قوة الرفع Lift Force فالمقطع العرضي للجناح يأخذ شكل حاجب العين أي أنه متقعر وهكذا يكون السطح العلوي أطول من السطح السفلي للجناح.
حيث تنتج قوة الرفع في الأساس بسبب دفع أجنحة الطائرة للهواء الذي يمر بجانبها للأسفل،وكرد فعل الهواء يقوم الهواء بدفع الجناح للأعلى.
هنالك ما يسمى زاوية الهجوم Angle of Attack وهي الزاوية التي يصنعها الجناح مع تيار الهواء المار وهنالك أيضاً ما يدعى باسم حافة الهجوم Leading Edge وهي الحافة الأمامية للجناح التي تكون بمواجهة الهواء.
أيضاً توجد حافة الفرار أو الإدبار Trailing Edge وهي الحافة الخلفية للجناح والتي يترك عندها الهواء الجناح، في المقطع العرضي تكون كلاً من حافتي الهجوم والفرار ممثلتين بنقطتين فقط في مقدمة مقطع الجناح وفي مؤخرته.
توضيحات آخرى لإقلاع الطائرة
أولاً:
عندما تكون الطائرة في طور الإقلاع أو الطيران من أرض المطار فإن حافة الهجوم للجناح تكون أعلى من حافة الفرار أو حافة الإدبار.
وعندما يتحرك الجناح خلال الهواء تقوم زاوية الهجوم بدفع الهواء إلى أسفل الجناح كما أن 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 سيؤدي إلى انحراف أكبر للهواء نحو الأسفل لكن لهذا الازدياد حد يتحول بعده الجناح إلى حالة الانهيار.
إن القانون الثالث من قوانين الحركة 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 وهذا ما يسبب قوة الرفع للطائرة و هي القوة العمودية للأعلى في الطائرة.
ثانياً:
يمكن تفسير قوة الرفع أيضاً بواسطة مبادئ برنولي و التي تنص على أنه “عند الحركة السريعة للمائع كالهواء; فإنه يتعرض لضغط أقل من الضغط الذي يتعرض له في حالة الحركة البطيئة للمائع”.
فالسرعة العالية تؤدي إلى ضغط قليل والسرعة المنخفضة تؤدي إلى ضغط عالي; ونتيجة لكون سطح الجناح العلوي أصغر من سطح الجناح السفلي نتيجة لتقعر الجناح فإن الهواء أعلى جناح الطائرة يتحرك بسرعة أكبر وضغط أقل منه تحت الجناح.
الضغط العالي تحت الجناح سيؤدي إلى رفع الجناح، وهكذا يمكن إيجاد قوة الرفع المتولد بمعادلات مشتقة من مبادئ برنولي.
ما هي القوى الأساسية المؤثرة على الطائرة
1- قوة الرفع Lift Force
واحدة من القوى الأربع الرئيسية التي تؤثر على الطائرة، وقد ذكرنا سابقاً كيفية تولّد هذه القوى.
2- قوة الوزن Weight
هي قوة تعاكس قوة الرفع لأنها تؤثر باتجاه يعاكس قوة الرفع; فيجب أن يتم التغلب على وزن الطائرة من قبل قوة الرفع الناتجة عن الأجنحة.
فإذا كانت طائرة تزن 5 طن فإن قوة الرفع الناتجة عن الأجنحة يجب أن تكون أكبر من 5 طن! لكي تستطيع الطائرة الإقلاع والارتفاع عن الأرض; فيجب أن يكون تصميم الجناح قوياً بشكل كافٍ لرفع الطائرة عن الأرض.
3-قوة الدفع Thrust
هي القوة التي تدفع الطائرة للأمام وتنشأ من خلال جملة الدفع سواء كانت عدة مراوح أو مروحة واحدة في المقدمة; أو ممكن أن تكون متوضعة على الأجنحة وممكن أن تكون محركات نفاثة أو مزيج من الاثنين معاً.
4-قوة الجر Drag
تؤثر على كامل الطائرة قوة رابعة هي قوة الجر أو الإعاقة; ويتولد الجر لأن حركة أي جسم خلال مائع كعبور الطائرة في الهواء تسبب احتكاكاً لأنها يجب أن تزيح المائع من طريقها.
فسطح 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.
لهذا السبب الطائرات المقاتلة و الطائرات القاذفة تكون ذات أجنحة ضيقة; و على العكس فإن طائرات رش المبيدات والتي تطير بسرعة بطيئة نسبياً قد تكون ذات أجنحة كبيرة وثخينة لأن قوة الرفع العالية أهم من كمية الجر المرافق لها.
تصغر قوة الجر في الطائرات من خلال التصميم الانسيابي للطائرة،و بأشكال انزلاقية تسهل حركة الطائرة عبر الهواء.
عمل الطيار في الطائرة
إن تحدي الطيران هو إقامة التوازن بين هذه القوى الأربعة! فعندما تكون قوى الدفع أكبر من قوة الجر تزداد سرعة الطائرة. وعندما تكون قوة الرفع أكبر من قوة الوزن ستعلو الطائرة! و باستخدام سطوح التحكم Control Surfaces في الطائرة وأنظمة الدفع المختلفة; 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 الهواء; وينشر حواجب الهبوط على الأجنحة Spoilers لزيادة الجر والذي يحدث ذات التأثير لتقليل الدفع.
ويمكن للطيار زيادة الدفع وذلك بواسطة ضم ذراع الهبوط و حواجب الهبوط إما لزيادة السرعة أو للصعود.
ختاماً نرجو أن نكون قد قدّمنا شرحاً بسيطاً وواضحاً لسؤالكم كيف تقلع الطائرة وترتفع في السماء فنرجو لكم دوماً المتعة والمعرفة
عالم نوح
إقرأ أيضاً:
الصوت المرتفع هل يمكن أن يتسبب بالموت؟
لماذا طائرات الركاب تطلى باللون الأبيض غالباً؟
اسبانيا بلد الجمال معلومات عن اسبانيا لم تعرفها من قبل؟!
بالصور: كيف كانت دمشق القديمة في ستينيات القرن الفائت
One comment