تتعامل كل طائرة بشكل مختلف إلى حد ما لأن كل طائرة تقاوم أو تستجيب للسيطرة على الضغوط بطريقتها الخاصة. على سبيل المثال ، تستجيب طائرة التدريب بسرعة لتطبيقات التحكم ، بينما تشعر طائرة النقل بالثقل في أدوات التحكم وتستجيب لضغوط التحكم بشكل أبطأ. يمكن تصميم هذه الميزات في طائرة لتسهيل الغرض الخاص للطائرة من خلال مراعاة بعض متطلبات الاستقرار والمناورة. تلخص المناقشة التالية الجوانب الأكثر أهمية لاستقرار الطائرة وقدرتها على المناورة والتحكم فيها ؛ كيف يتم تحليلها ؛ وعلاقتهم بظروف الطيران المختلفة.
4.5.1 الاستقرار #
الاستقرار هو الجودة المتأصلة للطائرة لتصحيح الظروف التي قد تزعج توازنها ، والعودة إلى مسار الرحلة الأصلي أو الاستمرار فيه. إنها في المقام الأول خاصية تصميم الطائرات. ممرات الطيران والمواقف التي تطير بها الطائرة محدودة بسبب الخصائص الديناميكية الهوائية للطائرة ونظام الدفع الخاص بها وقوتها الهيكلية. تشير هذه القيود إلى الحد الأقصى للأداء والقدرة على المناورة للطائرة. إذا كانت الطائرة ستوفر أقصى فائدة ، فيجب أن تكون قابلة للتحكم بأمان إلى الحد الكامل لهذه الحدود دون تجاوز قوة الطيار أو تتطلب قدرة طيران استثنائية. إذا كانت الطائرة ستطير بشكل مستقيم وثابت على طول أي مسار طيران تعسفي ، فيجب أن تكون القوى المؤثرة عليها في حالة توازن ثابت. يشار إلى رد فعل أي جسم عند اضطراب توازنه بالاستقرار. نوعان من الاستقرار ثابت وديناميكي.
4.5.2 الاستقرار الثابت #
يشير الثبات الثابت إلى الاتجاه الأولي ، أو اتجاه الحركة ، إلى التوازن. في مجال الطيران ، يشير إلى الاستجابة الأولية للطائرة عند إزعاجها من AOA أو زلة أو بنك معين.
- الاستقرار الإيجابي الساكن – الاتجاه الأولي للطائرة للعودة إلى الحالة الأصلية للتوازن بعد الإزعاج [الشكل 4-18]
- ثبات ساكن محايد – الاتجاه الأولي للطائرة للبقاء في حالة جديدة بعد اضطراب توازنها [الشكل 4-18]
- الثبات السلبي الساكن – الاتجاه الأولي للطائرة للاستمرار بعيدًا عن الحالة الأصلية للتوازن بعد الإزعاج [الشكل 4-18]
4.5.3 الاستقرار الديناميكي #
تم تعريف الثبات الثابت على أنه الميل الأولي للعودة إلى التوازن الذي تعرضه الطائرة بعد إزعاجها من حالتها المشذبة. من حين لآخر ، يكون الاتجاه الأولي مختلفًا أو معاكسًا عن الاتجاه العام ، لذلك يجب التمييز بين الاثنين.
يشير الاستقرار الديناميكي إلى استجابة الطائرة بمرور الوقت عند الانزعاج من AOA أو الانزلاق أو البنك. يحتوي هذا النوع من الاستقرار أيضًا على ثلاثة أنواع فرعية: [الشكل 4-19]
- الثبات الديناميكي الإيجابي – بمرور الوقت ، تنخفض حركة الجسم النازح في السعة ، ولأنه إيجابي ، فإن الكائن المزاح يعود نحو حالة التوازن.
- الاستقرار الديناميكي المحايد – بمجرد إزاحته ، لا ينخفض الجسم المزاح ولا يزيد في السعة. يُظهر ممتص صدمات السيارات البالي هذا الاتجاه.
- الاستقرار الديناميكي السلبي – بمرور الوقت ، تزداد حركة الجسم النازح وتصبح أكثر تباينًا.
يؤثر الاستقرار في الطائرة بشكل كبير على منطقتين:
- القدرة على المناورة – جودة الطائرة التي تسمح لها بالمناورة بسهولة وتحمل الضغوط التي تفرضها المناورات. يخضع لوزن الطائرة وقصورها وحجمها وموقعها للتحكم في الطيران والقوة الهيكلية والمحرك. إنها أيضًا خاصية تصميم الطائرات.
- إمكانية التحكم – قدرة الطائرة على الاستجابة لسيطرة الطيار ، خاصة فيما يتعلق بمسار الطيران والموقف. إنها جودة استجابة الطائرة لتطبيق التحكم الخاص بالطيار عند المناورة بالطائرة ، بغض النظر عن خصائص ثباتها.
4.5.4 الاستقرار الطولي (العرض) #
في تصميم طائرة ، يتم بذل قدر كبير من الجهد في تطوير الدرجة المطلوبة من الاستقرار حول جميع المحاور الثلاثة. لكن الاستقرار الطولي حول المحور الجانبي يعتبر الأكثر تأثراً بمتغيرات معينة في ظروف الطيران المختلفة.
الاستقرار الطولي هو الجودة التي تجعل الطائرة مستقرة حول محورها الجانبي. إنها تنطوي على حركة الملعب بينما يتحرك أنف الطائرة لأعلى ولأسفل أثناء الطيران. تميل الطائرة غير المستقرة طوليًا إلى الغوص أو الصعود بشكل تدريجي إلى غطس شديد الانحدار أو تسلق ، أو حتى كشك. وبالتالي ، تصبح الطائرة التي تعاني من عدم الاستقرار الطولي صعبة وأحيانًا تكون خطرة في الطيران.
يعتمد الاستقرار الطولي أو عدم الاستقرار في الطائرة على ثلاثة عوامل: موقع الجناح فيما يتعلق بموقع CG لأسطح الذيل الأفقية فيما يتعلق بمساحة CG أو حجم أسطح الذيل
عند تحليل الاستقرار ، يجب أن نتذكر أن الجسم الخالي من الدوران يدور دائمًا حول CG.
للحصول على ثبات طولي ثابت، يجب أن تكون علاقة اللحظات الجناحية والذيل بحيث إذا كانت اللحظات متوازنة في البداية وصعدت الطائرة فجأة إلى أنفها، تتغير لحظات الجناح ولحظات الذيل بحيث يوفر مجموع قوتها لحظة غير متوازنة ولكنها مجددّة. استدر ، خفض الأنف مرة أخرى. وبالمثل ، إذا كانت الطائرة منخفضة ، فإن التغيير الناتج في اللحظات يعيد الأنف إلى الأعلى.
يميل CL في معظم الجنيحات غير المتماثلة إلى تغيير مواضعه الأمامية والخلفية مع تغيير في AOA. يميل CL إلى المضي قدمًا مع زيادة AOA والتحرك للخلف مع انخفاض في AOA. هذا يعني أنه عند زيادة AOA للجناح ، فإن Cl ، بالمضي قدمًا ، يميل إلى رفع الحافة الأمامية للجناح أكثر. يمنح هذا الاتجاه الجناح صفة متأصلة في عدم الاستقرار. (ملاحظة: يُعرف CL أيضًا باسم مركز الضغط (cp).)
يوضح الشكل 4-20 طائرة في رحلة مستقيمة ومستوى. يمثل الخط CG-CL-T المحور الطولي للطائرة من CG إلى النقطة T على المثبت الأفقي.
تم تصميم معظم الطائرات بحيث يكون الجناح CL في الجزء الخلفي من CG. هذا يجعل الطائرة “ثقيلة” وتتطلب وجود قوة هبوطية طفيفة على المثبت الأفقي من أجل موازنة الطائرة ومنع الأنف من الانحدار باستمرار. يتم توفير التعويض عن ثقل الأنف عن طريق ضبط المثبت الأفقي عند AOA سلبيًا طفيفًا. وبالتالي فإن القوة الهابطة الناتجة تمسك الذيل لأسفل ، موازنة الأنف “الثقيل”. يبدو الأمر كما لو أن الخط CG-CL-T كان رافعة ذات قوة صاعدة عند Cl وقوتين هابطتين توازن بعضهما البعض ، أحدهما قوة قوية عند نقطة CG والآخر ، قوة أقل بكثير ، عند النقطة T (ضغط الهواء الهبوطي على المثبت). لتصور مبدأ الفيزياء هذا بشكل أفضل: إذا تم تعليق قضيب حديدي عند نقطة Cl ، مع تعليق وزن ثقيل عليه في CG ، فسوف يأخذ ضغطًا هبوطيًا عند النقطة T للحفاظ على توازن “الرافعة”.
على الرغم من أن المثبت الأفقي قد يكون مستويًا عندما تكون الطائرة في رحلة مستوية ، إلا أن هناك غسلًا للهواء من الأجنحة. يضرب هذا الغسيل السفلي الجزء العلوي من المثبت وينتج ضغطًا هبوطيًا ، والذي يكون بسرعة معينة كافية فقط لموازنة “الرافعة”. كلما كانت الطائرة أسرع في الطيران ، زاد هذا الغسيل السفلي وزادت القوة الهابطة على المثبت الأفقي (باستثناء ذيول T). [الشكل 4-21] في الطائرات ذات المثبتات الأفقية ذات الوضع الثابت ، تضع الشركة المصنعة للطائرة المثبت بزاوية توفر أفضل ثبات (أو توازن) أثناء الطيران عند سرعة الانطلاق وإعداد الطاقة.
إذا انخفضت سرعة الطائرة ، تنخفض سرعة تدفق الهواء فوق الجناح. نتيجة لهذا انخفاض تدفق الهواء فوق الجناح ، يتم تقليل الغسيل السفلي ، مما يتسبب في قوة هبوطية أقل على المثبت الأفقي. في المقابل ، يتم إبراز ثقل الأنف المميز ، مما يتسبب في انخفاض أنف الطائرة أكثر. [الشكل 4-22] هذا يضع الطائرة في وضع منخفض للأنف ، مما يقلل من AOA للجناح ويسحب ويسمح للسرعة الجوية بالزيادة. مع استمرار الطائرة في وضع الأنف المنخفض وزيادة سرعتها ،
يتم زيادة القوة الهابطة على المثبت الأفقي مرة أخرى. وبالتالي ، يتم دفع الذيل مرة أخرى لأسفل ويرتفع الأنف إلى وضع التسلق.
مع استمرار هذا الصعود ، تنخفض السرعة الجوية مرة أخرى ، مما يتسبب في انخفاض القوة الهبوطية على الذيل حتى ينخفض الأنف مرة أخرى. نظرًا لأن الطائرة مستقرة ديناميكيًا ، فإن الأنف لا ينخفض هذه المرة كما فعلت من قبل. تكتسب الطائرة سرعة كافية في هذا الغوص التدريجي لبدء تسلق آخر ، لكن التسلق ليس حادًا مثل السابق.
بعد العديد من هذه التذبذبات المتناقصة ، والتي يرتفع فيها الأنف بالتناوب وينخفض ، تستقر الطائرة أخيرًا إلى السرعة التي تتعارض بها القوة الهبوطية على الذيل تمامًا مع ميل الطائرة إلى الغوص. عندما يتم الوصول إلى هذه الحالة ، تكون الطائرة مرة أخرى في رحلة متوازنة وتستمر في رحلة مستقرة طالما لم يتم تغيير هذا الموقف والسرعة الجوية.
لوحظ تأثير مماثل عند إغلاق دواسة الوقود. يتم تقليل غسل الأجنحة لأسفل ولا تكفي القوة عند T في الشكل 4-20 لتثبيت المثبت الأفقي لأسفل. يبدو كما لو أن القوة عند T على الرافعة كانت تسمح لقوة الجاذبية بسحب الأنف لأسفل. هذه خاصية مرغوبة لأن الطائرة تحاول بطبيعتها استعادة السرعة الجوية وإعادة التوازن المناسب.
يمكن أن يكون للقوة أو الدفع تأثير مزعزع للاستقرار من حيث أن زيادة القوة قد تميل إلى ارتفاع الأنف. يمكن لمصمم الطائرات تعويض ذلك من خلال إنشاء “خط دفع عالي” حيث يمر خط الدفع فوق CG. [الأشكال 4-23 و4-24] في هذه الحالة ، مع زيادة القوة أو الدفع ، يتم إنتاج لحظة لمواجهة الأسفل
تحميل على الذيل. من ناحية أخرى ، يميل “خط الدفع المنخفض” إلى إضافة تأثير الأنف لأعلى لسطح الذيل الأفقي.
الخلاصة: مع CG إلى الأمام من CL وبقوة الذيل الديناميكي الهوائي ، تحاول الطائرة عادةً العودة إلى وضع الطيران الآمن.
فيما يلي عرض بسيط للاستقرار الطولي. قم بقص الطائرة للتحكم في “رفع الأيدي” في رحلة المستوى. بعد ذلك ، امنح عناصر التحكم للحظات دفعة طفيفة لأسفل الطائرة. إذا ارتفع الأنف ، في غضون فترة وجيزة ، إلى الموضع الأصلي ثم توقف ، تكون الطائرة مستقرة بشكل ثابت. عادة ، يمر الأنف بالموضع الأصلي (موضع رحلة المستوى) ويتبع ذلك سلسلة من التذبذبات البطيئة. إذا توقفت التذبذبات تدريجياً ، تتمتع الطائرة باستقرار إيجابي ؛ إذا استمرت الطائرة بشكل غير متساو ، تتمتع الطائرة باستقرار محايد ؛ إذا زادت ، فإن الطائرة غير مستقرة.
4.5.5 الاستقرار الجانبي (دحرجة) #
يسمى الاستقرار حول المحور الطولي للطائرة ، والذي يمتد من أنف الطائرة إلى ذيلها ، بالاستقرار الجانبي. هذا يساعد على استقرار الجانب أو “التأثير المتدحرج” عندما يصبح أحد الأجنحة أقل من الجناح الموجود على الجانب الآخر من الطائرة. هناك أربعة عوامل تصميم رئيسية تجعل الطائرة مستقرة أفقيًا: ثنائي السطوح ، وظهور كاسحة ، وتأثير عارضة ، وتوزيع الوزن.
ثنائي السطوح الإجراء الأكثر شيوعًا لإنتاج الثبات الجانبي هو بناء الأجنحة بزاوية من درجة واحدة إلى ثلاث درجات فوق عمودي على المحور الطولي. تنضم الأجنحة الموجودة على جانبي الطائرة إلى جسم الطائرة لتشكيل زاوية V طفيفة أو زاوية تسمى “ثنائي السطوح”. يتم قياس مقدار ثنائي السطوح بالزاوية التي يتم إجراؤها بواسطة كل جناح فوق خط موازٍ للمحور الجانبي.
يتضمن ثنائي السطوح توازن الرفع الذي تم إنشاؤه بواسطة AOA للأجنحة على كل جانب من المحور الطولي للطائرة. إذا دفعت عاصفة من الرياح أحد الجناحين إلى الارتفاع والآخر إلى الانخفاض ، بنوك الطائرات. عندما يتم تحريك الطائرة دون دوران ، يحدث ميل للانزلاق أو الانزلاق لأسفل باتجاه الجناح السفلي. [الشكل 4-25] نظرًا لأن الأجنحة بها ثنائية السطوح ، فإن الهواء يضرب الجناح السفلي عند AOA أكبر بكثير من الجناح الأعلى. تؤدي زيادة AOA في الجناح السفلي إلى زيادة الرفع من الجناح الأعلى. يؤدي زيادة الرفع إلى بدء ارتفاع الجناح السفلي إلى الأعلى. عندما تقترب الأجنحة من موضع المستوى ، تكون AOA على كلا الجناحين متساوية مرة أخرى ، مما يتسبب في ميل التحرك إلى التراجع. يتمثل تأثير ثنائي السطوح في إنتاج ميل متدحرج لإعادة الطائرة إلى حالة طيران متوازنة أفقيًا عند حدوث انزلاق جانبي.
قد تحرك قوة الاستعادة الجناح المنخفض لأعلى بعيدًا جدًا ، بحيث ينخفض الجناح المقابل الآن. إذا كان الأمر كذلك ، تتكرر العملية ، وتتناقص مع كل تذبذب جانبي حتى يتم الوصول أخيرًا إلى توازن لرحلة على مستوى الأجنحة.
على العكس من ذلك ، فإن الإفراط في ثنائي السطوح له تأثير سلبي على صفات المناورة الجانبية. قد تكون الطائرة مستقرة بشكل جانبي بحيث تقاوم حركة التدحرج المتعمدة. لهذا السبب ، عادة ما يكون للطائرات التي تتطلب التدحرج السريع أو الخصائص المصرفية أقل ثنائية السطوح من تلك المصممة لتقليل المناورة.
Sweepback Sweepback هو إضافة إلى ثنائي السطوح يزيد من الرفع الناتج عندما يسقط الجناح من موضع المستوى. الجناح المكسور هو الجناح الذي تنحدر فيه الحافة الأمامية للخلف. عندما يتسبب الاضطراب في انزلاق طائرة ذات ظهر كشاف أو إسقاط جناح ، فإن الجناح المنخفض يقدم حافته الأمامية بزاوية عمودية على تدفق الهواء النسبي. نتيجة لذلك ، يكتسب الجناح المنخفض مزيدًا من الرفع ، ويرتفع ، ويتم استعادة الطائرة إلى موقفها الأصلي للطيران.
يساهم Sweepback أيضًا في استقرار الاتجاه. عندما يتسبب الاضطراب أو تطبيق الدفة في انعراج الطائرة إلى جانب واحد ، فإن الجناح الأيمن يمثل حافة أمامية أطول بشكل عمودي على تدفق الهواء النسبي. تزداد السرعة الجوية للجناح الأيمن ويكتسب سحبًا أكبر من الجناح الأيسر. السحب الإضافي على الجناح الأيمن يسحبه للخلف ، ويعيد الطائرة إلى مسارها الأصلي.
تأثير العارضة وتوزيع الوزن تميل الطائرة دائمًا إلى تحويل المحور الطولي للطائرة إلى رياح نسبية. يشبه ميل “ريشة الطقس” هذا عارضة السفينة ويمارس تأثيرًا ثابتًا على الطائرة بشكل جانبي حول المحور الطولي. عندما يتم إزعاج الطائرة وينخفض جناح واحد ، يعمل وزن جسم الطائرة مثل البندول الذي يعيد الطائرة إلى موقفها الأصلي.
يتم إنشاء طائرات مستقرة بشكل جانبي بحيث يكون الجزء الأكبر من منطقة العارضة أعلى وخلف CG. [الشكل 4-26] وبالتالي ، عندما تنزلق الطائرة إلى جانب واحد ، فإن الجمع بين وزن الطائرة وضغط تدفق الهواء ضد الجزء العلوي من منطقة العارضة (كلاهما يعملان بشأن CG) يميل إلى إعادة الطائرة إلى رحلة على مستوى الأجنحة.
4.5.6 الثبات الرأسي (الانحراف) #
يسمى الاستقرار حول المحور الرأسي للطائرة (العزم الجانبي) بالانحراف أو الاستقرار الاتجاهي. يعد التثاؤب أو الاستقرار الاتجاهي أكثر الاستقرار الذي يتم تحقيقه بسهولة في تصميم الطائرات. منطقة الزعنفة الرأسية وجوانب جسم الطائرة في الخلف من CG هي المساهمين الرئيسيين الذين يجعلون الطائرة تعمل مثل ريشة أو سهم الطقس المعروف ، مما يوجه أنفها إلى الريح النسبية.
عند فحص ريشة الطقس ، يمكن ملاحظة أنه إذا تعرضت نفس الكمية من السطح للرياح أمام النقطة المحورية كما خلفها ، فستكون القوى الأمامية والخلفية في حالة توازن وستنتج حركة اتجاهية قليلة أو معدومة. وبالتالي ، من الضروري أن يكون لديك سطح أكبر للنقطة المحورية مقارنة بالأمام.
وبالمثل ، يجب أن يضمن مصمم الطائرات ثباتًا إيجابيًا في الاتجاه من خلال جعل السطح الجانبي أكبر في الخلف مقارنة بـ CG. [الشكل 4-27] لتوفير ثبات إيجابي إضافي لتلك التي يوفرها جسم الطائرة ، تمت إضافة زعنفة عمودية. تعمل الزعنفة بشكل مشابه للريشة على السهم في الحفاظ على الطيران المستقيم. مثل ريشة الطقس والسهم ، كلما تم وضع هذه الزعنفة في الخلف وكلما زاد حجمها ، زاد ثبات اتجاه الطائرة.
إذا كانت الطائرة تحلق في خط مستقيم، وعاصفة هوائية جانبية تعطي الطائرة دورانًا طفيفًا حول محورها الرأسي (أي اليمين) ، فإن الحركة تتخلف وتتوقف بواسطة الزعنفة لأنه أثناء دوران الطائرة إلى اليمين ، يصطدم الهواء بالجانب الأيسر من زعنفة بزاوية. يتسبب هذا في ضغط على الجانب الأيسر من الزعنفة ، مما يقاوم حركة الدوران ويبطئ انحراف الطائرة. وبذلك، فإنه
يتصرف إلى حد ما مثل ريشة الطقس عن طريق تحويل الطائرة إلى رياح نسبية. يكون التغيير الأولي في اتجاه مسار رحلة الطائرة بشكل عام وراء تغيير رأسها. لذلك ، بعد انحراف طفيف للطائرة إلى اليمين ، هناك لحظة وجيزة عندما لا تزال الطائرة تتحرك على طول مسارها الأصلي ، لكن محورها الطولي يشير قليلاً إلى اليمين.
ثم تنزلق الطائرة بشكل جانبي مؤقتًا ، وخلال تلك اللحظة (بما أنه من المفترض أنه على الرغم من توقف حركة الانحراف ، فإن الضغط الزائد على الجانب الأيسر من الزعنفة لا يزال قائمًا) هناك بالضرورة ميل إلى إعادة الطائرة جزئيًا إلى اليسار. أي أن هناك اتجاه استعادة مؤقت سببه الزعنفة.
هذا الاتجاه الاستعادة بطيء نسبيًا في التطور ويتوقف عندما تتوقف الطائرة عن الانزلاق. عندما تتوقف ، تطير الطائرة في اتجاه مختلف قليلاً عن الاتجاه الأصلي. بمعنى آخر ، لن يعود من تلقاء نفسه مع العنوان الأصلي ؛ يجب على الطيار إعادة تأسيس العنوان الأولي.
يمكن الحصول على تحسين طفيف لاستقرار الاتجاه من خلال Sweepback. تم دمج Sweepback في تصميم الجناح بشكل أساسي لتأخير بداية الانضغاط أثناء الطيران عالي السرعة. في الطائرات الأخف وزنًا والأبطأ ، يساعد Sweepback في تحديد مركز الضغط في العلاقة الصحيحة مع CG. تم بناء طائرة مستقرة طوليًا مع مركز ضغط خلف CG.
لأسباب هيكلية ، لا يستطيع مصممو الطائرات أحيانًا ربط الأجنحة بجسم الطائرة عند النقطة المطلوبة بالضبط. إذا اضطروا إلى تثبيت الأجنحة بعيدًا جدًا للأمام ، وفي الزوايا اليمنى لجسم الطائرة ، فلن يكون مركز الضغط بعيدًا بما يكفي عن الخلف لينتج عنه المقدار المطلوب من الاستقرار الطولي. ومع ذلك ، من خلال بناء الكاسح في الأجنحة ، يمكن للمصممين تحريك مركز الضغط نحو الخلف. ثم ضعي مركز الضغط في المكان الصحيح.
عادة ما تكون مساهمة الجناح في استقرار الاتجاه الثابت صغيرة. يوفر الجناح المكسو مساهمة مستقرة اعتمادًا على مقدار الاكتساح ، لكن المساهمة صغيرة نسبيًا عند مقارنتها بالمكونات الأخرى.
4.5.7 التذبذبات الاتجاهية الحرة (لفة الهولندية) #
اللفة الهولندية هي تذبذب جانبي / اتجاهي مقترن عادة ما يكون مستقرًا ديناميكيًا ولكنه غير آمن في الطائرة بسبب الطبيعة التذبذبية. قد يكون التخميد في الوضع التذبذب ضعيفًا أو قويًا اعتمادًا على خصائص الطائرة المعينة.
إذا تم دفع الجناح الأيمن للطائرة لأسفل ، فإن زاوية الانزلاق الجانبي الإيجابية تصحح الجناح بشكل جانبي قبل إعادة تنظيم الأنف بالرياح النسبية. عندما يصحح الجناح الموضع ، يمكن أن يحدث تذبذب اتجاهي جانبي مما يؤدي إلى أنف الطائرة مما يجعل الشكل ثمانية في الأفق نتيجة اهتزازين (اللفة والانعراج) ، والتي ، على الرغم من نفس الحجم تقريبًا ، خارجة عن الطور مع بعضها البعض.
في معظم الطائرات الحديثة ، باستثناء تصميمات الأجنحة عالية السرعة ، تتلاشى هذه التذبذبات الاتجاهية الحرة تلقائيًا في دورات قليلة جدًا ما لم يستمر الهواء عاصفًا أو مضطربًا. عادة ما تكون تلك الطائرات ذات الميول الهولندية المستمرة مجهزة بمخمدات انعراج مثبتة بالجيروسكوب. يحاول المصنعون الوصول إلى نقطة المنتصف بين الكثير من الاستقرار الاتجاهي للغاية. نظرًا لأنه من المرغوب فيه أن يكون لدى الطائرة “عدم استقرار حلزوني” أكثر من اتجاهات اللفة الهولندية ، فإن معظم الطائرات مصممة بهذه الخاصية.
4.5.8 عدم الاستقرار الحلزوني #
يوجد عدم استقرار حلزوني عندما يكون الاستقرار الاتجاهي الثابت للطائرة قويًا جدًا مقارنة بتأثير ثنائي السطوح في الحفاظ على التوازن الجانبي. عندما ينزعج التوازن الجانبي للطائرة بسبب عاصفة من الهواء ويتم إدخال انزلاق جانبي ، يميل ثبات الاتجاه القوي إلى انعراج الأنف في الرياح النسبية الناتجة بينما يتأخر ضعف نسبياً في استعادة التوازن الجانبي. بسبب هذا الانعراج ، ينتقل الجناح الموجود في الخارج من لحظة الدوران للأمام أسرع من الجناح الداخلي ، ونتيجة لذلك ، يصبح رفعه أكبر. ينتج عن هذا اتجاه للبنوك المفرطة ، إذا لم يتم تصحيحه من قبل الطيار ، مما يؤدي إلى أن تصبح زاوية البنك أكثر انحدارًا وانحدارًا. في الوقت نفسه ، فإن الثبات الاتجاهي القوي الذي يسحب الطائرة في الرياح النسبية يدفع في الواقع إلى موقف منخفض في الملعب. يبدأ دوامة هبوطية بطيئة ، إذا لم يقابلها الطيار ، تزداد تدريجياً في غطس لولبي شديد الانحدار. عادة ما يكون معدل الاختلاف في الحركة الحلزونية تدريجيًا بحيث يمكن للطيار التحكم في الاتجاه دون أي صعوبة.
تتأثر جميع الطائرات إلى حد ما بهذه الخاصية ، على الرغم من أنها قد تكون مستقرة بطبيعتها في جميع المعلمات العادية الأخرى. يفسر هذا الاتجاه سبب عدم إمكانية “رفع اليد” للطائرة إلى أجل غير مسمى.
لقد تم إجراء الكثير من الأبحاث في تطوير أجهزة التحكم (مستوى الجناح) لتصحيح عدم الاستقرار أو القضاء عليه. يجب أن يكون الطيار حذرًا في تطبيق عناصر التحكم في الاسترداد خلال المراحل المتقدمة من هذه الحالة الحلزونية أو قد يتم فرض الأحمال الزائدة على الهيكل. من المحتمل أن يكون التعافي غير المناسب من عدم الاستقرار الحلزوني الذي يؤدي إلى إخفاقات هيكلية على متن الطائرة قد ساهم في حدوث المزيد من الوفيات في طائرات الطيران العامة أكثر من أي عامل آخر. نظرًا لأن السرعة الجوية في الحالة الحلزونية تتراكم بسرعة ، فإن تطبيق قوة المصعد الخلفي لتقليل هذه السرعة وسحب الأنف لأعلى فقط “يشد الانعطاف” ، مما يزيد من عامل الحمل. نتائج اللولب المطول غير المنضبط هي فشل هيكلي على متن الطائرة أو اصطدامها بالأرض ، أو كليهما. الأسباب المسجلة الأكثر شيوعًا للطيارين الذين يدخلون في هذا الموقف هي: فقدان مرجع الأفق ، وعدم القدرة على التحكم في الطائرة بالرجوع إلى الأدوات ، أو مزيج من الاثنين معًا.
