الطائرات

الطائرات

الطائرة ^[1][2][3] (الجمع: طَائِرَات) هي مركبة جوية أثقل من الهواء، وهي من وسائل النقل الجوي. تحلق إما شراعياً أو بمحرك واحد أو بعدة محركات، تستطيع الطيران في الهواء اعتماداً على قوة الرفع المتولدة على أجنحتها، أو عن طريق قوة سحب الهواء.

بعض الطائرات يتم التحكم بها إلكترونياً عن بعد وتسمى بطائرات التحكم عن بعد، والأغلبية يتم التحكم بها بواسطة طاقم أفراد كان قديماً مكون من أربع أشخاص القائد والمساعد والملاح ومهندس ميكانيكي ومع التقدم التكنولوجي تم الإستغناء عن الملاح ومهندس الميكانيكي ليقتصر الفريق المتحكم في الطائرة علي فردين القائد والمساعد، والقائد فقط في الطائرات الصغيرة.

يمكن تصنيف الطائرات طبقا لمعايير متعددة مثل نوع قوة الرفع، نظام الدفع، الاستخدام…إلخ.

تاريخ الطيران

يرجع تاريخ الطيران لعدة قرون مضت ولكن القرن التاسع عشر يعدّ البداية لأول رحلة طيران ناجحة وآمنه وتمت بواسطة المنطاد الهوائي وفي الفترة من الحرب العالمية الأولى إلى الثانية وما بعدها حدث تطور تكنولوجي أدى لظهور الطائرات ذات محركات الدفع واستمر التطور حتى يومنا هذا.

و يمكن تقسيم تاريخ الطيران إلي خمس حقب:
•رواد الطيران: من بداية التجارب الأولى وحتى عام 1934.

•الحرب العالمية الأولى: من 1914 إلى 1918.

•الطيران بين الحربين العالميتين: من 1918 إلى 1939.

•الحرب العالمية الثانية: من 1939 إلى 1945.

• ما بعد الحرب: وتسمى أيضا بحقبة الطائرات النفاثة، من 1945 وحتى يومنا هذا.

طرق الرفع (التحليق)

• البالونات الأخف من الهواء:

منطاد هواء ساخن

تستخدم المناطيد مبدأ الطفو لكي تطفوا في الهواء بنفس الطريقة_المبدأ_ الذي تطفوا به السفن على الماء. و تعتمد على استخدام بالون أو عدة بالونات كبيرة الحجم مملوء بغاز كثافته منخفضة بالنسبة للهواء _ كي يساعدها على التحليق اعتمادا على فرق الكثافات_ مثل الهليوم [الأكثر انتشارا] أو الهيدروجين [خطير لسرعة اشتعاله] أو الهواء الساخن [أثقل من الهليوم].

ويتساوى وزن حجم الهواء المزاح بواسطة المنطاد مع وزن المنطاد الكلي [وزن الغاز الذي يحتويه + وزن الأجزاء الثابتة من مكونات المنطاد + أي حمولات على متن المنطاد].

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

سفينة هواء

•الطائرات الأثقل من الهواء

هذا النوع من الطائرات يجب أن يستخدم وسيلة لدفع هواء أو غاز في الاتجاه المعاكس لاتجاه الحركة كي تحصل على قوة دفع تمكنها من التحرك والتحليق -طبقا لقانون نيوتن الثالث-.

وتقسم حركة الطائرات  لجزئين:

• حركة أمامية ناتجة عن قوة دفع المحرك.

• الارتفاع لأعلى نتيجة تصميم الأجنحة -التي تكون ثابتة عادة-، و تُسمى بالرفع الهوائي (aerodynamic lift) وتكون ثابتة في معظم الطائرات ما عدا الحوامات (Helicopters) تستخدم ريش دواره تعمل على استخدام طاقة المحرك في التحليق.

أغلب الطائرات تحتاج أن تسير مسافة معينة بسرعة معينة حتي تحقق فرق الضغط اللازم علي الأجنحة للإقلاع ولكن هناك بعض الطائرات الحربية تحلق بشكل رأسي عن طريق استخدام طاقة الغازات الخارجة من المحرك وتوجيهها لأسفل فتحصل على رد فعل لأعلى يمكنها من الارتفاع وتسمى هذه الطريقة powered lift، ومثال على ذلك طائرة Harrier Jump Jet كما في مقطع الفيديو التالي.

الإقلاع الرأسي ل Harrier Jump Jet

تعريف جناح الطائرات  وطريقة عمله:

الجناح عبارة عن سطح أفقي مستوي له شكل ومساحة مقطع انسيابي، ولكي تحدث عملية التحليق يجب أن تكون سرعة الهواء أعلى الجناح أكبر من أسفله، حيث تتولد منطقة ضغط منخفض أعلى الجناح ومنطقة ضغط مرتفع أسفله، فترتفع الطائرة نتيجة فرق الضغط على الأجنحة (aerodynamic lift).

•الطائرات ثابتة الأجنحة

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

طائرات 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)

ويعدّ الأخوان رايت أول من نجح في اختراع 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.

الطائرة العمودية

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

الطائرات اضغط هنا