4.11.1 التدفق دون سرعة الصوت مقابل التدفق الأسرع من الصوت #

في الديناميكا الهوائية دون سرعة الصوت ، تستند نظرية الرفع إلى القوى المتولدة على الجسم والغاز المتحرك (الهواء) الذي يغمر فيه. عند سرعات تقارب 260 عقدة ، يمكن اعتبار الهواء غير قابل للضغط من حيث أنه عند ارتفاع ثابت ، تظل كثافته ثابتة تقريبًا بينما يختلف ضغطه. في ظل هذا الافتراض ، يعمل الهواء مثل الماء ويصنف على أنه سائل. تفترض النظرية الديناميكية الهوائية دون سرعة الصوت تأثيرات اللزوجة (خاصية السائل الذي يميل إلى منع حركة جزء من السائل فيما يتعلق بآخر) ، ويصنف الهواء على أنه سائل مثالي ، ويتوافق مع مبادئ السوائل المثالية الديناميكا الهوائية مثل الاستمرارية ومبدأ برنولي والدورة الدموية.

في الواقع ، الهواء قابل للانضغاط واللزج. في حين أن تأثيرات هذه الخصائص لا تكاد تذكر عند السرعات المنخفضة ، تصبح تأثيرات الانضغاط على وجه الخصوص ذات أهمية متزايدة مع زيادة السرعة. تعتبر الانضغاطية (وبدرجة أقل اللزوجة) ذات أهمية قصوى عند السرعات التي تقترب من سرعة الصوت. في نطاقات السرعة هذه ، يتسبب الانضغاط في حدوث تغيير في كثافة الهواء حول الطائرة.

أثناء الطيران ، ينتج الجناح رفعًا عن طريق تسريع تدفق الهواء فوق السطح العلوي. يمكن لهذا الهواء المتسارع ، ويصل ، الوصول إلى سرعات صوتية على الرغم من أن الطائرة نفسها قد تطير دون سرعة الصوت. في بعض AOAS المتطرفة ، في بعض الطائرات ، قد تكون سرعة الهواء فوق السطح العلوي للجناح ضعف سرعة الطائرة. لذلك من الممكن تمامًا أن يكون لديك تدفق هواء أسرع من الصوت ودون سرعة الصوت على متن طائرة في نفس الوقت. عندما تصل سرعات التدفق إلى سرعات صوتية في موقع ما على متن طائرة (مثل مساحة الحد الأقصى للحدبة على الجناح) ، ينتج عن المزيد من التسارع بداية تأثيرات الانضغاط مثل تكوين موجة الصدمة ، وزيادة السحب ، والبوفيه ، والاستقرار ، وصعوبات التحكم. مبادئ التدفق دون سرعة الصوت غير صالحة في جميع السرعات فوق هذه النقطة. [الشكل 4-56]

4.11.2 نطاقات السرعة #

تختلف سرعة الصوت باختلاف درجة الحرارة. في ظل ظروف درجة حرارة قياسية تبلغ 15 درجة مئوية ، تبلغ سرعة الصوت عند مستوى سطح البحر 661 عقدة. عند 40000 قدم ، حيث تكون درجة الحرارة -55 درجة مئوية ، تنخفض سرعة الصوت إلى 574 عقدة. في الطيران عالي السرعة و / أو الطيران على ارتفاعات عالية ، يتم التعبير عن قياس السرعة من حيث “رقم ماخ” – نسبة السرعة الجوية الحقيقية للطائرة إلى سرعة الصوت في نفس الظروف الجوية. تسافر طائرة تسير بسرعة الصوت بسرعة 1.0 ماخ. يتم تعريف أنظمة سرعة الطائرات على النحو التالي تقريبًا: أرقام ماخ أقل من 0.75 ؛ ترانسونيك – أرقام ماخ من 0.75 إلى 1.20 ؛ أرقام خارقة – ماخ من 1.20 إلى 5.00 ؛ فرط صوتي – أرقام ماخ أعلى من 5.00.

في حين أن الرحلات الجوية في النطاقات العابرة للصوت والأسرع من الصوت هي أمر شائع للطائرات العسكرية ، تعمل الطائرات النفاثة المدنية عادةً في نطاق سرعة كروز من 0.7 إلى 0.90.

تصل سرعة الطائرة التي يصل فيها تدفق الهواء فوق أي جزء من الطائرة أو الهيكل قيد النظر أولاً (ولكن لا تتجاوز) إلى Mach 1.0 إلى “رقم الماك الحرج” أو “Mach Crit”. وبالتالي ، فإن رقم Mach الحرج هو الحد الفاصل بين الطيران دون سرعة الصوت وعبر الصوت ويعتمد إلى حد كبير على تصميم الجناح والجناح. يعد رقم Mach الحرج نقطة مهمة في رحلة Transonic. عندما تتشكل موجات الصدمة على الطائرة ، يمكن أن يحدث فصل تدفق الهواء متبوعًا بصعوبات التحكم في البوفيه والطائرة. تحدث موجات الصدمة والبوفيه وفصل تدفق الهواء فوق رقم الماك الحرج. عادة ما تكون الطائرة النفاثة أكثر كفاءة عند الإبحار عند أو بالقرب من رقم الماك الحرج. عند سرعات 5-10 بالمائة أعلى من رقم Mach الحرج ، تبدأ تأثيرات الانضغاط. يبدأ السحب في الارتفاع بشكل حاد. يرتبط بـ “ارتفاع السحب” البوفيه ، وتغييرات القطع والثبات ، وانخفاض فعالية سطح التحكم. هذا هو الهدف من “الاختلاف السحب”. [الشكل 4-57]

يتم تعريف VMO / MMO على أنها أقصى سرعة حد تشغيل. يتم التعبير عن VMO في السرعة الجوية المعايرة (KCAS) ، بينما يتم التعبير عن MMO برقم Mach. عادة ما يرتبط حد VMO بالعمليات على ارتفاعات منخفضة ويتعامل مع الأحمال الهيكلية والرفرفة. يرتبط حد MMO بالعمليات على ارتفاعات أعلى وعادة ما يكون أكثر اهتمامًا بتأثيرات الانضغاط والرفرفة. على الارتفاعات المنخفضة ، تكون الأحمال الهيكلية والرفرفة مصدر قلق ؛ في الارتفاعات العالية ، تكون تأثيرات الانضغاط والرفرفة مصدر قلق.

يمنع الالتزام بهذه السرعات المشاكل الهيكلية بسبب الضغط الديناميكي أو الرفرفة ، والتدهور في استجابة التحكم في الطائرات بسبب تأثيرات الانضغاط (على سبيل المثال ، ثنية الماك ، انعكاس الجنيح ، أو الطنين) ، وتدفق الهواء المنفصل بسبب موجات الصدمة التي تؤدي إلى فقدان الرفع أو الاهتزاز والبوفيه. يمكن لأي من هذه الظواهر أن تمنع الطيار من القدرة على التحكم في الطائرة بشكل مناسب.

على سبيل المثال ، كان لدى طائرة نفاثة مدنية مبكرة حد VMO يبلغ 306 KCAs تصل إلى حوالي 310 FL (في اليوم القياسي). على هذا الارتفاع (FL 310) ، كان MMO 0.82 يساوي تقريبًا 306 KCAs. وفوق هذا الارتفاع ، كانت MMO البالغة 0.82 تساوي دائمًا KCAS أقل من 306 KCAs ، وبالتالي أصبحت حد التشغيل حيث لا يمكنك الوصول إلى حد VMO دون الوصول أولاً إلى حد MMO. على سبيل المثال ، عند FL 380 ، يساوي MMO 0.82 261 KCAs.

4.11.3 ماخ رقم مقابل السرعة الجوية #

من المهم أن نفهم كيف تختلف سرعة الهواء باختلاف رقم ماخ. على سبيل المثال ، ضع في اعتبارك كيف تختلف سرعة المماطلة لطائرة النقل النفاثة مع زيادة الارتفاع. تؤدي الزيادة في الارتفاع إلى انخفاض مماثل في كثافة الهواء ودرجة الحرارة الخارجية. افترض أن هذا النقل النفاث في التكوين النظيف (الترس والرفرفات) ويزن 550.000 رطل. قد تتوقف الطائرة عند حوالي 152 كيلوسلت عند مستوى سطح البحر. هذا يساوي (في يوم قياسي) سرعة حقيقية تبلغ 152 كيلو بايت وعدد ماخ يبلغ 0.23. في FL 380 ، ستظل الطائرة متوقفة عند حوالي 152 كيلو جرامًا ، لكن السرعة الحقيقية تبلغ حوالي 287 كيلوطن مع عدد ماخ يبلغ 0.50.

على الرغم من أن سرعة المماطلة ظلت كما هي لأغراضنا ، فقد زاد كل من عدد الماك و TAS. مع زيادة الارتفاع ، انخفضت كثافة الهواء ؛ يتطلب هذا سرعة جوية حقيقية أسرع من أجل الحصول على نفس الضغط الذي يستشعره أنبوب Pitot لنفس KCAs أو KIAS (لأغراضنا ، KCAs و Kias قريبان نسبيًا من بعضهما البعض). الضغط الديناميكي الذي يتعرض له الجناح عند FL 380 عند 287 KTAS هو نفسه عند مستوى سطح البحر عند 152 ktas. ومع ذلك ، فهي تطير برقم ماخ أعلى.

عامل آخر يجب مراعاته هو سرعة الصوت. يؤدي انخفاض درجة الحرارة في الغاز إلى انخفاض سرعة الصوت. وهكذا ، مع صعود الطائرة في الارتفاع مع انخفاض درجة الحرارة الخارجية ، تنخفض سرعة الصوت. عند مستوى سطح البحر ، تبلغ سرعة الصوت حوالي 661 كيلو جرامًا ، بينما تبلغ سرعة الصوت 574 كيلو كالوري. وبالتالي ، بالنسبة لطائرات النقل النفاثة الخاصة بنا ، فقد ارتفعت سرعة المماطلة (في KTAs) من 152 عند مستوى سطح البحر إلى 287 عند FL 380. وفي الوقت نفسه ، انخفضت سرعة الصوت (في KCAs) من 661 إلى 574 وزاد عدد Mach من 0.23 (152 KTAS مقسومة على 661 ktas) إلى 0.50 (287 ktas مقسومة على 574 ktas). طوال الوقت ، ظلت KCAs لـ Stall ثابتة عند 152. وهذا يصف ما يحدث عندما تكون الطائرة في KCAs ثابتة مع ارتفاع متزايد ، ولكن ماذا يحدث عندما يحافظ الطيار على ماخ ثابتًا أثناء التسلق؟ في عمليات الطيران النفاثة العادية ، يكون التسلق عند 250 كياس (أو أعلى (على سبيل المثال ثقيل)) إلى 10000 قدم ثم عند سرعة تسلق الطريق المحددة (مثل حوالي 330 إذا كان DC10) حتى الوصول إلى ارتفاع في “منتصف العشرينيات” حيث يتسلق الطيار بعد ذلك برقم ثابت ثابت إلى ارتفاع الإبحار.

بافتراض لأغراض التوضيح ، يتسلق الطيار عند MMO 0.82 من مستوى سطح البحر حتى FL 380. ينتقل KCAs من 543 إلى 261. سيتبع KIAs على كل ارتفاع نفس السلوك ويختلف فقط ببضع عقدة. تذكر من المناقشة السابقة أن سرعة الصوت تتناقص مع انخفاض درجة الحرارة مع صعود الطائرة. رقم Mach هو ببساطة نسبة السرعة الجوية الحقيقية إلى سرعة الصوت في ظروف الطيران. تكمن أهمية هذا في أنه عند ارتفاع عدد ماخ ثابت ، فإن KCAs (و KTAS أو KIAS أيضًا) تنخفض. إذا صعدت الطائرة عالية بما يكفي في MMO الثابت هذا مع تناقص KIAS و KCAS و KTAs ، فستبدأ في الاقتراب من سرعة المماطلة. في مرحلة ما ، يمكن أن تساوي سرعة المماطلة للطائرة في رقم MACH MMO للطائرة ، ولم يتمكن الطيار من الإبطاء (بدون المماطلة) ولا الإسراع (دون تجاوز السرعة القصوى للطائرة). وقد أطلق على هذا اسم “ركن التابوت”.

4.11.4 الطبقة الحدودية #

تقلل الطبيعة اللزجة لتدفق الهواء من السرعات المحلية على السطح وهي مسؤولة عن احتكاك الجلد. كما تمت مناقشته سابقًا في الفصل ، فإن طبقة الهواء فوق سطح الجناح التي تتباطأ أو تتوقف عن طريق اللزوجة ، هي الطبقة الحدودية. هناك نوعان مختلفان من تدفق الطبقة الحدودية: رقائقي ومضطرب.

4.11.5 تدفق الطبقة الحدودية الرقائقية #

الطبقة الحدودية الرقائقية هي تدفق سلس للغاية ، بينما تحتوي الطبقة الحدودية المضطربة على دوامات أو “دوامات”. يؤدي التدفق الرقائقي إلى تقليل احتكاك الجلد مقارنة بالتدفق المضطرب ، ولكنه أقل استقرارًا. يبدأ تدفق الطبقة الحدودية على سطح الجناح كتدفق رقائقي سلس. مع استمرار التدفق مرة أخرى من الحافة الأمامية ، تزداد سماكة الطبقة الحدودية الرقائقية.

4.11.6 تدفق الطبقة الحدودية المضطربة #

على مسافة ما من الحافة الأمامية ، ينكسر التدفق الصفحي السلس وينتقل إلى تدفق مضطرب. من وجهة نظر السحب ، يُنصح بالانتقال من التدفق الصفحي إلى التدفق المضطرب في أقصى الخلف على الجناح قدر الإمكان ، أو الحصول على كمية كبيرة من سطح الجناح داخل الجزء الرقائقي من الطبقة الحدودية. ومع ذلك ، فإن التدفق الرقائقي منخفض الطاقة يميل إلى الانهيار فجأة أكثر من الطبقة المضطربة.

4.11.7 فصل الطبقة الحدودية #

ظاهرة أخرى مرتبطة بالتدفق اللزج هي الفصل. يحدث الفصل عندما ينكسر تدفق الهواء بعيدًا عن الجنيح. التقدم الطبيعي هو من الطبقة الحدودية الرقائقية إلى طبقة حدية مضطربة ثم إلى فصل تدفق الهواء. ينتج عن فصل تدفق الهواء جرًا عاليًا ويدمر الرفع في النهاية. تتحرك نقطة فصل الطبقة الحدودية للأمام على الجناح مع زيادة AOA. [الشكل 4-58]

تُستخدم مولدات الدوامة لتأخير أو منع فصل الطبقة الحدودية الناجم عن موجة الصدمة التي تمت مواجهتها في رحلة عبر الصوت. إنها عبارة عن جنيحات صغيرة ذات نسبة عرض إلى ارتفاع صغيرة موضوعة عند 12 درجة إلى 15 درجة AOA إلى تيار الهواء. عادة ما تكون متباعدة بضع بوصات على طول الجناح أمام الجنيحات أو أسطح التحكم الأخرى ، تخلق مولدات الدوامة دوامة تمزج تدفق الهواء الحدودي مع تدفق الهواء عالي الطاقة فوق السطح مباشرةً. ينتج عن هذا سرعات سطحية أعلى ويزيد من طاقة الطبقة الحدودية. وبالتالي ، فإن موجة صدمة أقوى ضرورية لإنتاج فصل تدفق الهواء.

4.11.8 موجات الصدمة #

عندما تطير طائرة بسرعات دون سرعة الصوت ، يتم “تحذير” الهواء الأمامي من أن الطائرة قادمة من خلال تغيير الضغط المرسل أمام الطائرة بسرعة الصوت. بسبب هذا التحذير ، يبدأ الهواء في التحرك جانبًا قبل وصول الطائرة ويكون مستعدًا للسماح لها بالمرور بسهولة. عندما تصل سرعة الطائرة إلى سرعة الصوت ، لم يعد بإمكان تغيير الضغط تحذير الهواء إلى الأمام لأن الطائرة تواكب موجات الضغط الخاصة بها. بدلاً من ذلك ، تتراكم جزيئات الهواء أمام الطائرة مما يتسبب في انخفاض حاد في سرعة التدفق مباشرة أمام الطائرة مع زيادة مقابلة في ضغط الهواء وكثافته.

مع زيادة سرعة الطائرة بما يتجاوز سرعة الصوت ، يزداد ضغط وكثافة الهواء المضغوط أمامه ، وتمتد منطقة الضغط بعض المسافة أمام الطائرة. في مرحلة ما من تيار الهواء ، تكون جزيئات الهواء غير مضطربة تمامًا ، ولم يكن لديها تحذير متقدم من اقتراب الطائرة ، وفي اللحظة التالية ، تُجبر جزيئات الهواء نفسها على الخضوع لتغيرات مفاجئة وجذرية في درجة الحرارة والضغط والكثافة والسرعة. تسمى الحدود بين الهواء غير المضطرب ومنطقة الهواء المضغوط بموجة الصدمة أو “الضغط”. يتشكل هذا النوع من الموجات عندما يتم إبطاء تيار الهواء الأسرع من الصوت إلى دون سرعة الصوت دون تغيير في الاتجاه ، كما هو الحال عندما يتم تسريع تيار الهواء إلى سرعة صوتية فوق الجزء المحدب من الجناح ، ثم يتم تباطؤه إلى السرعة دون سرعة الصوت حيث يتم تمرير منطقة الحد الأقصى للحدبة. تتشكل موجة الصدمة كحد بين النطاقات الأسرع من الصوت ودون سرعة الصوت.

عندما تتشكل موجة صدمة عمودية على تدفق الهواء ، يطلق عليها موجة صدمة “عادية” ، ويكون التدفق خلف الموجة مباشرة دون سرعة الصوت. يمر تيار الهواء الأسرع من الصوت الذي يمر عبر موجة صدمة عادية بهذه التغييرات:

• يتم إبطاء تيار الهواء إلى ما دون سرعة الصوت.
• لا يغير تدفق الهواء خلف موجة الصدمة الاتجاه مباشرة.
• يزداد الضغط الساكن وكثافة تيار الهواء خلف الموجة بشكل كبير.
• يتم تقليل طاقة تيار الهواء (المشار إليها بالضغط الكلي – الديناميكي بالإضافة إلى الثابت) بشكل كبير.

يؤدي تكوين موجة الصدمة إلى زيادة السحب. أحد التأثيرات الرئيسية لموجة الصدمة هو تكوين منطقة ضغط مرتفع كثيفة خلف الموجة مباشرة. يعد عدم استقرار منطقة الضغط العالي ، وحقيقة أن جزءًا من طاقة السرعة لتيار الهواء يتم تحويله إلى حرارة أثناء تدفقه عبر الموجة عاملاً مساهماً في زيادة السحب ، لكن السحب الناتج عن فصل تدفق الهواء أكبر بكثير. إذا كانت موجة الصدمة قوية ، فقد لا تحتوي الطبقة الحدودية على طاقة حركية كافية لتحمل فصل تدفق الهواء. يُعرف السحب المتكبد في المنطقة العابرة للصوت بسبب تكوين موجات الصدمة وفصل تدفق الهواء باسم “سحب الموجة”. عندما تتجاوز السرعة رقم الماك الحرج بنحو 10 في المائة ، يزداد سحب الموجة بشكل حاد. مطلوب زيادة كبيرة في الدفع (القوة) لزيادة سرعة الطيران بعد هذه النقطة إلى النطاق الأسرع من الصوت حيث ، اعتمادًا على شكل الجنيح وزاوية الهجوم ، قد يتم إعادة ربط الطبقة الحدودية.

تتشكل موجات الصدمة العادية على السطح العلوي للجناح وتشكل مساحة إضافية من التدفق الأسرع من الصوت وموجة صدمة عادية على السطح السفلي. عندما تقترب سرعة الطيران من سرعة الصوت ، تتسع مناطق التدفق الأسرع من الصوت وتتحرك موجات الصدمة بالقرب من الحافة الخلفية. [الشكل 4-59]

يرتبط بوفيه “ارتفاع السحب” (المعروف باسم بوفيه ماخ) ، وتغييرات القطع والثبات ، وانخفاض التحكم

فعالية القوة. يؤدي فقدان الرفع بسبب فصل تدفق الهواء إلى فقدان الغسيل ، وتغيير موضع الضغط المركزي على الجناح. ينتج عن فصل تدفق الهواء تنبيهًا مضطربًا خلف الجناح ، مما يتسبب في بوفيه أسطح الذيل (الاهتزاز). يعتمد التحكم في الملعب الأنفي لأعلى والأنف الذي يوفره الذيل الأفقي على الغسيل السفلي خلف الجناح. وبالتالي ، فإن الزيادة في الغسيل السفلي تقلل من فعالية التحكم في درجة الصوت في الذيل الأفقي لأنه يزيد بشكل فعال من زاوية الهجوم التي يراها سطح الذيل. تؤثر حركة الجناح CP على لحظة نصب الجناح. إذا تحركت CP للخلف ، فسيتم إنتاج لحظة غوص يشار إليها باسم “Mach Tuck” أو “Tuck Under” ، وإذا تحركت للأمام ، يتم إنتاج لحظة ارتطام. هذا هو السبب الرئيسي لتطوير تكوين T-tail على العديد من الطائرات التي تعمل بالتوربينات ، والتي تضع المثبت الأفقي بقدر ما هو عملي عن اضطراب الأجنحة.

4.11.9 Sweepback #

ترتبط معظم صعوبات الطيران عبر الصوت بفصل التدفق الناجم عن موجة الصدمة. لذلك ، فإن أي وسيلة لتأخير أو تخفيف الفصل الناجم عن الصدمة تعمل على تحسين الأداء الديناميكي الهوائي. إحدى الطرق هي Wing Sweepback. تعتمد نظرية الاجتياح على مفهوم أنه هو فقط مكون تدفق الهواء المتعامد على الحافة الأمامية للجناح الذي يؤثر على توزيع الضغط وتشكيل موجات الصدمة. [الشكل 4-60]

على طائرة ذات أجنحة مستقيمة ، يضرب التدفق الهوائي الحافة الأمامية للجناح عند 90 درجة ، وينتج تأثيره الكامل الضغط والرفع. يضرب الجناح ذو الظهر نفسه بزاوية أصغر من 90 درجة. إن تدفق الهواء على الجناح المكسور له تأثير إقناع الجناح بالاعتقاد بأنه يطير بشكل أبطأ مما هو عليه بالفعل ؛ وهكذا يتأخر تكوين موجات الصدمة. تشمل مزايا اكتساح الجناح زيادة في عدد الماك الحرج ، ورقم ماخ قوة تباعد القوة ، ورقم الماك الذي يرتفع عنده السحب. بمعنى آخر ، يؤخر Sweep ظهور تأثيرات الانضغاط.

يُطلق على رقم Mach ، الذي ينتج تغييرًا حادًا في معامل السحب ، رقم Mach “تباعد القوة” ، وبالنسبة لمعظم الجنيحات ، عادة ما يتجاوز رقم الماك الحرج بنسبة 5 إلى 10 بالمائة. في هذه السرعة ، يمكن أن يؤدي فصل تدفق الهواء الناجم عن تكوين موجة الصدمة إلى حدوث اختلافات كبيرة في معاملات لحظة السحب أو الرفع أو النصب. بالإضافة إلى تأخير بداية تأثيرات الانضغاط ، يقلل Sweepback من حجم تغييرات السحب أو الرفع أو معاملات اللحظة. بعبارة أخرى ، فإن استخدام Sweepback “يخفف” تباعد القوة.

من عيوب الأجنحة المنجرفة أنها تميل إلى التوقف عند أطراف الجناح بدلاً من جذور الجناح. [الشكل 4-61] هذا لأن الطبقة الحدودية تميل إلى التدفق بشكل ممتد نحو الأطراف والانفصال بالقرب من الحواف الأمامية. نظرًا لأن أطراف الجناح المنجرف على الجزء الخلفي من الجناح (خلف CL) ، فإن كشك طرف الجناح يتسبب في تحرك CL للأمام على الجناح ، مما يجبر الأنف على الارتفاع أكثر. يكون الميل إلى كشك الطرف الأكبر عند دمج الجناح والاستدقاق.

يمكن أن يتفاقم وضع المماطلة من خلال تكوين T-tail ، والذي لا يوفر تحذيرًا قبل المماطلة أو لا يوفر أي تحذير قبل المماطلة في شكل بوفيه سطح التحكم في الذيل. [الشكل 4-62] يظل ذيل T ، فوق تنبيه الجناح فعالاً حتى بعد أن يبدأ الجناح في التوقف ، مما يسمح للطيار بدفع الجناح عن غير قصد إلى كشك أعمق في AOA أكبر بكثير. إذا تم دفن أسطح الذيل الأفقية في أعقاب الجناح ، فقد يفقد المصعد كل الفعالية ، مما يجعل من المستحيل تقليل موقف الملعب وكسر الكشك. في أنظمة ما قبل المماطلة وما بعد المماطلة مباشرة ، يمكن أن تتسبب صفات الرفع / السحب لطائرة الجناح المنجرفة (وتحديدًا الزيادة الهائلة في السحب بسرعات منخفضة) في مسار طيران تنازلي بشكل متزايد مع عدم وجود تغيير في موقف الملعب ، مما يزيد من AOA. في هذه الحالة ، بدون معلومات موثوقة من AOA ، لا يضمن موقف الملعب مع زيادة السرعة الجوية أن الانتعاش قد تم الانتعاش ، وقد تؤدي حركة المصعد في هذه المرحلة إلى توقف الطائرة.

إنها سمة من سمات طائرات T-Tail أن تنطلق بشراسة عندما تتوقف في مواقف شديدة الأنف ، مما يجعل التعافي صعبًا أو عنيفًا. دافع العصا يثبط هذا النوع من المماطلة. عند عقدة واحدة تقريبًا فوق سرعة المماطلة ، تحرك قوى العصا المبرمجة مسبقًا العصا تلقائيًا للأمام ، مما يمنع الكشك من التطور. يمكن أيضًا دمج G-limiter في النظام لمنع الانزلاق الناتج عن دافع العصا من فرض أحمال زائدة على الطائرة. من ناحية أخرى ، يوفر “الهزاز اللاصق” تحذيرًا من المماطلة عندما تكون السرعة الجوية أعلى من سرعة المماطلة بخمس إلى سبعة بالمائة.

4.11.10 ماخ حدود البوفيه #

بوفيه ماخ هو دالة لسرعة تدفق الهواء فوق الجناح – وليس بالضرورة سرعة الطائرة. في أي وقت يتم فيه طلب رفع كبير جدًا على الجناح ، سواء من سرعة جوية سريعة جدًا أو من AOA مرتفعًا جدًا بالقرب من MMO ، يحدث البوفيه “عالي السرعة”. هناك أيضًا مناسبات يمكن فيها تجربة البوفيه بسرعات أقل بكثير المعروفة باسم “بوفيه ماخ منخفض السرعة”.

الطائرة التي تحلق بسرعة بطيئة للغاية بالنسبة لوزنها وارتفاعها ، مما يستلزم ارتفاع AOA هو الوضع الأكثر ترجيحًا للتسبب في بوفيه ماخ منخفض السرعة. هذا AOA المرتفع جدًا له تأثير زيادة سرعة تدفق الهواء على السطح العلوي للجناح حتى تحدث نفس تأثيرات موجات الصدمة والبوفيه كما هو الحال في حالة البوفيه عالية السرعة. إن AOA للجناح له التأثير الأكبر على تحفيز بوفيه ماخ إما عند حدود السرعة العالية أو المنخفضة للطائرة. الظروف التي تزيد من AOA ، وسرعة تدفق الهواء فوق الجناح ، وفرص بوفيه ماخ هي:

• الارتفاعات العالية – كلما ارتفعت الطائرة ، كلما كان الهواء أرق وزادت AOA المطلوبة لإنتاج المصعد المطلوب للحفاظ على مستوى الطيران.
• الأوزان الثقيلة – كلما كانت الطائرة أثقل ، كلما زاد الرفع المطلوب من الجناح ، وكل الأشياء الأخرى متساوية ، زادت AOA.
• G التحميل – الزيادة في التحميل G على الطائرة لها نفس تأثير زيادة وزن الطائرة. سواء كانت الزيادة في قوى G ناتجة عن المنعطفات أو استخدام التحكم التقريبي أو الاضطراب ، فإن تأثير زيادة AOA للجناح هو نفسه.

4.11.11 ضوابط الطيران عالية السرعة #

في الطائرات عالية السرعة ، يتم تقسيم أدوات التحكم في الطيران إلى عناصر تحكم أولية في الطيران وأدوات تحكم ثانوية أو مساعدة في الطيران. تتحكم الرحلة الأساسية في مناورة الطائرة حول محاور الملعب واللف والانعراج. وهي تشمل الجنيحات والمصعد والدفة. تشتمل عناصر التحكم في الطيران الثانوية أو المساعدة على علامات تبويب ولوحات الحواف الأمامية ولوحات الحواف الخلفية والمفسدين والشرائح.

تستخدم المفسدين على السطح العلوي للجناح لإفساد أو تقليل الرفع. تستخدم الطائرات عالية السرعة ، نظرًا لتصميمها النظيف للسحب المنخفض ، المفسدين كمكابح سريعة لإبطائها. يتم تمديد المفسدين مباشرة بعد الهبوط لتفريغ الرفع وبالتالي نقل وزن الطائرة من الأجنحة إلى العجلات للحصول على أداء فرملة أفضل. [الشكل 4-63]

طائرات النقل النفاثة لديها جنيحات صغيرة. مساحة الجنيحات محدودة لأن أكبر قدر ممكن من الحافة الخلفية للجناح مطلوب للغطاء. أيضًا ، قد يتسبب الجنيح بالحجم التقليدي في تطور الجناح بسرعة عالية. لهذا السبب ، يتم استخدام المفسدين في انسجام مع الجنيحات لتوفير تحكم إضافي في التدحرج.

تحتوي بعض سيارات النقل النفاثة على مجموعتين من الجنيحات ، وزوج من الجنيحات الخارجية منخفضة السرعة وزوج من الجنيحات عالية السرعة الداخلية. عندما يتم سحب اللوحات بالكامل بعد الإقلاع ، يتم قفل الجنيحات الخارجية تلقائيًا في الوضع المعتدل.

عند استخدامه للتحكم في الأسطوانة ، يمتد المفسد الموجود على جانب الجنيح الصاعد ويقلل من الرفع على هذا الجانب ، مما يتسبب في سقوط الجناح. إذا تم تمديد المفسدين كمكابح سرعة ، فلا يزال من الممكن استخدامها للتحكم في الأسطوانة. إذا كانت من النوع التفاضلي ، فإنها تمتد أكثر من جانب وتتراجع على الجانب الآخر. إذا كانت من النوع غير التفاضلي ، فإنها تمتد إلى جانب واحد ولكنها لا تتراجع على الجانب الآخر. عند تمديدها بالكامل كمكابح سرعة ، تظل المفسدات غير التفاضلية ممتدة ولا تكمل الجنيحات.

للحصول على كشك سلس و AOA أعلى بدون فصل تدفق الهواء ، يجب أن يكون للحافة الأمامية للجناح شكل غير حاد تقريبًا يمكن أن يلتزم به تدفق الهواء في AOA الأعلى. مع هذا الشكل ، يبدأ فصل تدفق الهواء من الحافة الخلفية ويتقدم للأمام تدريجيًا مع زيادة AOA.

ينتج عن الحافة الأمامية المدببة اللازمة للرحلة عالية السرعة كشكًا مفاجئًا وتقيد استخدام اللوحات الخلفية لأن تدفق الهواء لا يمكن أن يتبع المنحنى الحاد حول الحافة الأمامية للجناح. يميل تدفق الهواء إلى التمزق فجأة من السطح العلوي عند AOA المعتدل. للاستفادة من اللوحات الخلفية ، وبالتالي زيادة Cl-max ، يجب أن ينتقل الجناح إلى AOA أعلى بدون فصل تدفق الهواء. لذلك ، يتم استخدام فتحات الحافة الأمامية والشرائح واللوحات لتحسين خصائص السرعة المنخفضة أثناء الإقلاع والتسلق والهبوط. على الرغم من أن هذه الأجهزة ليست قوية مثل اللوحات الخلفية ، إلا أنها فعالة عند استخدامها امتداد كامل مع اللوحات الخلفية عالية الرفع. بمساعدة هذه الأجهزة المتطورة عالية الرفع ، يتأخر فصل تدفق الهواء ويزداد Cl-Max بشكل كبير. في الواقع ، إن تقليل سرعة المماطلة بمقدار 50 عقدة ليس نادرًا.

تتطلب المتطلبات التشغيلية لطائرة نقل نفاثة كبيرة تغييرات كبيرة في تقليم الملعب. بعض المتطلبات هي:

• مجموعة كبيرة من CG
• نطاق سرعة كبير
• القدرة على إجراء تغييرات كبيرة في القطع بسبب الحافة الأمامية للجناح وأجهزة الرفع العالية للحافة الخلفية دون الحد من كمية المصعد المتبقية
• الحفاظ على السحب إلى الحد الأدنى

يتم تلبية هذه المتطلبات من خلال استخدام مثبت أفقي متغير. تتطلب تغييرات القطع الكبيرة على طائرة ذات ذيل ثابت انحرافات كبيرة في المصعد. عند هذه الانحرافات الكبيرة ، تظل حركة المصعد في نفس الاتجاه. تم تصميم مثبت أفقي متغير الوقوع لإخراج تغييرات القطع. المثبت أكبر من المصعد ، وبالتالي لا يحتاج إلى تحريكه بزاوية كبيرة. هذا يترك المصعد يبسط مستوى الذيل بمجموعة كاملة من الحركة لأعلى ولأسفل. يمكن للمثبت الأفقي للوقوع المتغير

يتم ضبطه للتعامل مع الجزء الأكبر من طلب التحكم في الملعب ، مع تعامل المصعد مع الباقي. في الطائرة المجهزة بمثبت أفقي متغير ، يكون المصعد أصغر وأقل فاعلية في العزلة مما هو عليه في طائرة ذات ذيل ثابت. بالمقارنة مع عناصر التحكم الأخرى في الطيران ، فإن المثبت الأفقي المتغير الوقوع قوي للغاية في تأثيره.

نظرًا لحجم وسرعات طائرات النقل النفاثة العالية ، يمكن أن تكون القوى المطلوبة لتحريك أسطح التحكم أبعد من قوة الطيار. وبالتالي ، يتم تشغيل أسطح التحكم بواسطة وحدات الطاقة الهيدروليكية أو الكهربائية. يشير تحريك عناصر التحكم في سطح الطائرة إلى زاوية التحكم المطلوبة ، وتضع وحدة الطاقة سطح التحكم الفعلي. في حالة حدوث عطل كامل في وحدة الطاقة ، يمكن إجراء حركة سطح التحكم عن طريق التحكم يدويًا في علامات تبويب التحكم. يؤدي تحريك علامة تبويب التحكم إلى اضطراب التوازن الديناميكي الهوائي الذي يتسبب في تحرك سطح التحكم.