4.6.1 القوى بالتناوب #
إذا تم عرض طائرة في رحلة مستقيمة ومستوى من الأمام [Figure 4-28]، وإذا كانت القوات تعمل على الطائرة
يمكن رؤيته ، سيكون الرفع والوزن واضحين: قوتان. إذا كانت الطائرة في أحد البنوك ، فسيكون من الواضح أن المصعد لم يتصرف عكس الوزن بشكل مباشر ، بل يعمل الآن في اتجاه البنك. حقيقة أساسية حول المنعطفات: عندما تعمل بنوك الطائرات ، فإن الرفع يعمل إلى الداخل باتجاه مركز المنعطف ، وكذلك لأعلى.
ينص قانون نيوتن الأول للحركة ، قانون القصور الذاتي ، على أن جسمًا في حالة سكون أو يتحرك في خط مستقيم يظل في حالة سكون أو يستمر في التحرك في خط مستقيم حتى تتصرف به قوة أخرى. تتطلب الطائرة ، مثل أي جسم متحرك ، قوة جانبية لجعلها تدور. في المنعطف العادي ، يتم توفير هذه القوة من خلال الخدمات المصرفية للطائرة بحيث يتم الرفع إلى الداخل وكذلك لأعلى. يتم فصل قوة الرفع أثناء الدوران إلى مكونين بزاوية قائمة لبعضهما البعض. أحد المكونات ، الذي يعمل عموديًا ومعاكسًا للوزن (الجاذبية) ، يسمى “المكون الرأسي للرفع”. الآخر ، الذي يعمل أفقيًا باتجاه مركز الانعطاف ، يسمى “المكون الأفقي للرفع” أو قوة الجاذبية المركزية. المكون الأفقي للرفع هو القوة التي تسحب الطائرة من مسار طيران مستقيم لجعلها تدور. قوة الطرد المركزي هي “رد الفعل المتساوي والمعاكس” للطائرة للتغيير في الاتجاه وتعمل بشكل مساوٍ ومعاكس للمكون الأفقي للرفع. وهذا ما يفسر لماذا ، في منعطف تم تنفيذه بشكل صحيح ، لا يتم توفير القوة التي تدير الطائرة بواسطة الدفة. يتم استخدام الدفة لتصحيح أي انحراف بين المسار المستقيم لأنف الطائرة وذيلها. المنعطف الجيد هو الذي يسير فيه أنف وذيل الطائرة على طول نفس المسار. إذا لم يتم استخدام دفة في منعطف ، فإن أنف الطائرة يتحول إلى الجزء الخارجي من المنعطف. يتم استخدام الدفة لإعادة الأنف إلى الريح النسبية.
لا يتم توجيه الطائرة مثل القارب أو السيارة. لكي تدور الطائرة ، يجب أن يتم تحويلها إلى مصرفية. إذا لم يتم ربطها بالبنوك ، فلا توجد قوة متاحة للتسبب في انحرافها عن مسار رحلة مستقيم. على العكس من ذلك ، عندما يتم تحريك طائرة ، فإنها تستدير بشرط ألا تنزلق إلى داخل المنعطف.
يعتمد التحكم الجيد في الاتجاه على حقيقة أن الطائرة تحاول الالتفاف كلما تم وضعها في البنوك. يجب على الطيارين مراعاة هذه الحقيقة عند محاولة حمل الطائرة في رحلة مستقيمة ومستوى.
إن مجرد صرف الطائرة إلى منعطف لا ينتج عنه أي تغيير في إجمالي كمية المصعد التي تم تطويرها. نظرًا لأن المصعد أثناء البنك ينقسم إلى مكونات رأسية وأفقية ، يتم تقليل مقدار الرفع الذي يعارض الجاذبية ودعم وزن الطائرات. وبالتالي ، تفقد الطائرة الارتفاع ما لم يتم إنشاء رفع إضافي. يتم ذلك عن طريق زيادة AOA حتى يصبح المكون الرأسي للرفع مرة أخرى مساويًا للوزن. نظرًا لأن المكون الرأسي للرفع يتناقص مع زيادة زاوية البنك ، يجب زيادة AOA تدريجياً لإنتاج رفع رأسي كافٍ لدعم وزن الطائرات. من الحقائق المهمة التي يجب على الطيارين تذكرها عند القيام بمنعطفات الارتفاع المستمرة أن يكون المكون الرأسي للرفع مساويًا للوزن للحفاظ على الارتفاع.
عند سرعة جوية معينة ، يعتمد المعدل الذي تدور فيه الطائرة على حجم المكون الأفقي للرفع. وجد أن المكون الأفقي للرفع يتناسب مع زاوية البنك – أي أنه يزيد أو ينقص على التوالي مع زيادة أو نقصان زاوية البنك. مع زيادة زاوية الضفة ، يزداد المكون الأفقي للرفع ، وبالتالي زيادة العفن. وبالتالي ، في أي سرعة جوية معينة ، يمكن التحكم في العفن عن طريق ضبط زاوية الضفة.
لتوفير مكون رأسي للرفع الكافي للاحتفاظ بالارتفاع في منعطف مستوي ، يلزم زيادة AOA. نظرًا لأن سحب الجنيح يتناسب طرديًا مع AOA ، يزداد السحب المستحث مع زيادة الرفع. وهذا بدوره يتسبب في خسارة السرعة الجوية بما يتناسب مع زاوية البنك. ينتج عن زاوية صغيرة للبنك انخفاض طفيف في سرعة الهواء بينما تؤدي الزاوية الكبيرة للبنك إلى انخفاض كبير في السرعة الجوية. يجب أن يكون الدفع الإضافي (القوة)
يتم تطبيقه لمنع انخفاض سرعة الهواء في المنعطفات. المبلغ المطلوب من الدفع الإضافي يتناسب مع زاوية البنك.
للتعويض عن الرفع الإضافي ، والذي قد ينتج عن زيادة السرعة الجوية أثناء الدوران ، يجب تقليل AOA ، أو زيادة زاوية الضفة ، إذا كان سيتم الحفاظ على ارتفاع ثابت. إذا كانت زاوية البنك ثابتة وانخفضت AOA ، ينخفض العفن. من أجل الحفاظ على تعفن ثابت مع زيادة سرعة الهواء ، يجب أن تظل AOA ثابتة وتزداد زاوية البنك.
تؤدي الزيادة في سرعة الهواء إلى زيادة نصف قطر الانعطاف ، وتتناسب قوة الطرد المركزي طرديًا مع نصف قطر الانعطاف. في منعطف تم تنفيذه بشكل صحيح ، يجب أن يكون المكون الأفقي للرفع متساويًا تمامًا ومعاكسًا لقوة الطرد المركزي. مع زيادة سرعة الهواء في دوران مستوى ثابت ، يزداد نصف قطر الانعطاف. تؤدي هذه الزيادة في نصف قطر الانعطاف إلى زيادة في قوة الطرد المركزي ، والتي يجب موازنتها من خلال زيادة المكون الأفقي للرفع ، والتي لا يمكن زيادتها إلا عن طريق زيادة زاوية البنك.
في منعطف انزلاقي ، لا تدور الطائرة بالسعر المناسب للبنك المستخدم ، حيث تنحرف الطائرة نحو الخارج من مسار رحلة الانعطاف. يتم احتواء الطائرة كثيرًا على التعفن ، لذا فإن مكون الرفع الأفقي أكبر من قوة الطرد المركزي. [Figure 4-29] يتم إعادة التوازن بين مكون الرفع الأفقي وقوة الطرد المركزي إما عن طريق تقليل البنك أو زيادة العفن أو مزيج من التغييرين.
ينتج انعطاف الانزلاق عن زيادة قوة الطرد المركزي فوق مكون الرفع الأفقي ، مما يؤدي إلى سحب الطائرة باتجاه الجزء الخارجي من المنعطف. العفن كبير جدًا بالنسبة لزاوية الضفة. وبالتالي ، فإن تصحيح دوران الانزلاق ينطوي على انخفاض في العفن ، أو زيادة في البنك ، أو مزيج من التغييرين.
للحفاظ على تعفن معين ، يجب أن تتنوع زاوية البنك مع السرعة الجوية. يصبح هذا مهمًا بشكل خاص في الطائرات عالية السرعة. على سبيل المثال ، عند 400 ميل في الساعة (الساعة) ، يجب أن يتم احتساب الطائرة حوالي 44 درجة لتنفيذ دوران قياسي (3 درجات في الثانية). في زاوية البنك هذه ، يشتمل حوالي 79 بالمائة فقط من رفع الطائرة على المكون الرأسي للمصعد. يؤدي هذا إلى فقدان الارتفاع ما لم يتم زيادة AOA بشكل كافٍ للتعويض عن فقدان الرفع الرأسي.
4.6.2 القوات في التسلق #
لجميع الأغراض العملية ، فإن الأجنحة التي ترفع في حالة مستقرة هي نفسها كما هي في رحلة ذات مستوى ثابت بنفس السرعة الجوية. على الرغم من أن مسار طيران الطائرات قد تغير عند إنشاء التسلق ، فإن AOA للجناح فيما يتعلق بمسار الطيران المائل يعود عمليا إلى نفس القيم ، كما يفعل المصعد. هناك تغيير مؤقت أولي كما هو موضح في الشكل 4-30. أثناء الانتقال من رحلة مستقيمة ومستوى إلى تسلق ، يحدث تغيير في الرفع عند الضغط على المصعد الخلفي لأول مرة. يؤدي رفع أنف الطائرات إلى زيادة AOA وزيادة الرفع للحظات. أصبح الرفع في هذه اللحظة الآن أكبر من الوزن ويبدأ في تسلق الطائرة. بعد تثبيت مسار الرحلة على المنحدر لأعلى ، يعود AOA ويرتفع مرة أخرى إلى قيم الطيران على مستوى.
إذا تم إدخال التسلق دون تغيير في إعداد الطاقة ، فإن السرعة الجوية تتضاءل تدريجياً لأن الدفع المطلوب للحفاظ على سرعة جوية معينة في رحلة المستوى غير كافية للحفاظ على نفس السرعة الجوية في الصعود. عندما يميل مسار الرحلة إلى الأعلى ، يعمل أحد مكونات وزن الطائرات في نفس اتجاه ، وموازاة ، إجمالي السحب للطائرة ، وبالتالي زيادة إجمالي السحب الفعال. وبالتالي ، يكون إجمالي السحب أكبر من القوة ، وتنخفض سرعة الهواء. ينتج عن الانخفاض في سرعة الهواء تدريجيًا انخفاضًا مقابلًا في السحب حتى يساوي السحب الإجمالي (بما في ذلك مكون الوزن الذي يعمل في نفس الاتجاه) الدفع. [Figure 4-31] بسبب الزخم ، يكون التغيير في السرعة الجوية تدريجيًا ، ويتفاوت اختلافًا كبيرًا مع الاختلافات في حجم الطائرة والوزن والسحب الكلي وعوامل أخرى. وبالتالي ، يكون إجمالي السحب أكبر من الدفع ، وتنخفض سرعة الهواء.
بشكل عام ، تصبح قوى الدفع والسحب والرفع والوزن متوازنة مرة أخرى عندما تستقر السرعة الجوية ولكن بقيمة أقل من الطيران المستقيم والمستوى في نفس إعداد الطاقة. نظرًا لأن وزن الطائرات لا يعمل فقط لأسفل ولكن للخلف مع السحب أثناء التسلق ، فإن القوة الإضافية مطلوبة للحفاظ على نفس السرعة الجوية كما في رحلة المستوى. يعتمد مقدار القوة على زاوية الصعود. عندما يكون التسلق شديد الانحدار بحيث لا تتوفر طاقة كافية ، ينتج عن سرعة أبطأ.
الدفع المطلوب للتسلق المستقر يساوي السحب بالإضافة إلى نسبة مئوية من الوزن تعتمد على زاوية التسلق. على سبيل المثال ، يتطلب التسلق بمقدار 10 درجات دفعًا متساويًا بالإضافة إلى 17 بالمائة من الوزن. يتطلب التسلق بشكل مستقيم الدفع ليساوي كل الوزن والسحب. لذلك ، تعتمد زاوية أداء التسلق على مقدار الطاقة الزائدة المتاحة للتغلب على جزء من الوزن. لاحظ أن الطائرات قادرة على الحفاظ على الصعود بسبب الدفع الزائد. عندما يختفي الدفع الزائد ، لم تعد الطائرة قادرة على الصعود. في هذه المرحلة ، وصلت الطائرة إلى “سقفها المطلق”.
4.6.3 القوى في النزول #
كما هو الحال في التسلق ، تمر القوى التي تعمل على الطائرة من خلال تغييرات محددة عند دخول الهبوط من رحلة مباشرة ومستوى. على سبيل المثال ، تنزل الطائرة بنفس القوة المستخدمة في الطيران المستقيم والمستوى.
عندما يتم تطبيق الضغط الأمامي على نير التحكم لبدء الهبوط ، تنخفض AOA مؤقتًا. في البداية ، يتسبب زخم الطائرة في استمرار الطائرة لفترة وجيزة على طول نفس مسار الرحلة. في هذه اللحظة ، ينخفض AOA مما يؤدي إلى انخفاض إجمالي الرفع. مع زيادة الوزن الآن عن الرفع ، تبدأ الطائرة في النزول. في الوقت نفسه ، ينتقل مسار الرحلة من مستوى إلى مسار طيران تنازلي. لا تخلط بين انخفاض في الرفع وعدم القدرة على توليد ما يكفي من الرفع للحفاظ على مستوى الطيران. يتم التلاعب بمسار الرحلة مع الدفع المتاح في الاحتياطي والمصعد.
للنزول بنفس السرعة الجوية المستخدمة في الطيران المستقيم والمستوى ، يجب تقليل الطاقة عند دخول الهبوط. يزداد مكون الوزن الذي يعمل للأمام على طول مسار الرحلة مع زيادة زاوية معدل الهبوط ، وعلى العكس من ذلك ، يتناقص مع انخفاض زاوية معدل الهبوط. يزداد مكون الوزن الذي يعمل للأمام على طول مسار الرحلة مع زيادة زاوية معدل الهبوط ، وعلى العكس من ذلك ، يتناقص مع انخفاض زاوية معدل الهبوط.
