في الديناميكا الهوائية ، عامل الحمل هو نسبة الحمل الأقصى الذي يمكن للطائرة أن تتحمله إلى الوزن الإجمالي للطائرة. يتم قياس عامل الحمل في GS (تسارع الجاذبية) ، وهي وحدة قوة تساوي القوة التي تمارسها الجاذبية على الجسم في حالة الراحة ويشير إلى القوة التي يتعرض لها الجسم عند تسريعها. أي قوة يتم تطبيقها على طائرة لتحويل هروبها من خط مستقيم تنتج ضغطًا على هيكلها ، وكمية هذه القوة هي عامل الحمل. في حين أن الدورة في الديناميكا الهوائية ليست شرطًا أساسيًا للحصول على رخصة طيار ، يجب أن يكون لدى الطيار المختص فهم قوي للقوى التي تعمل على الطائرة ، والاستخدام المفيد لهذه القوى ، والقيود التشغيلية للطائرة التي يتم نقلها.

على سبيل المثال ، يعني عامل التحميل 3 أن الحمل الإجمالي على هيكل الطائرة هو ثلاثة أضعاف وزنها الإجمالي. نظرًا لأنه يتم التعبير عن عوامل التحميل من حيث GS ، يمكن التحدث عن عامل تحميل 3 كـ 3 GS ، أو عامل تحميل 4 مثل 4 Gs.

إذا تم سحب طائرة من الغوص ، مما يعرض الطيار لـ 3 GS ، فسيتم ضغطه لأسفل في المقعد بقوة تساوي ثلاثة أضعاف وزنه. نظرًا لأن الطائرات الحديثة تعمل بسرعات أعلى بكثير من الطائرات القديمة ، مما يزيد من حجم عامل التحميل ، فقد أصبح هذا التأثير أحد الاعتبارات الأساسية في تصميم هيكل جميع الطائرات.

مع التصميم الهيكلي للطائرات المخطط لتحمل قدر معين فقط من الحمل الزائد ، أصبحت المعرفة بعوامل الحمل ضرورية لجميع الطيارين. عوامل التحميل مهمة لسببين: من الممكن للطيار أن يفرض عبئًا زائدًا خطيرًا على هياكل الطائرات. يزيد عامل الحمل المتزايد من سرعة المماطلة ويجعل الأكشاك ممكنة بسرعات طيران تبدو آمنة.

4.9.1 عوامل التحميل في تصميم الطائرات #

الجواب على السؤال “ما مدى قوة الطائرة؟” يتم تحديده إلى حد كبير من خلال الاستخدام الذي تتعرض له الطائرة. هذه مشكلة صعبة لأن الحد الأقصى للأحمال الممكنة مرتفع للغاية للاستخدام في التصميم الفعال. صحيح أن أي طيار يمكنه الهبوط الصعب للغاية أو سحب حاد للغاية من الغوص ، مما قد يؤدي إلى أحمال غير طبيعية. ومع ذلك ، يجب رفض مثل هذه الأحمال غير الطبيعية للغاية إلى حد ما إذا تم بناء طائرات تنطلق بسرعة ، وتهبط ببطء ، وتحمل حمولات جديرة بالاهتمام.

تصبح مشكلة عوامل التحميل في تصميم الطائرات كيفية تحديد أعلى عوامل الحمل التي يمكن توقعها في التشغيل العادي في ظل مواقف التشغيل المختلفة. تسمى عوامل التحميل هذه “عوامل الحمل المحدودة”. لأسباب تتعلق بالسلامة ، يلزم تصميم الطائرة لتحمل عوامل التحميل هذه دون أي أضرار هيكلية. على الرغم من أن قانون اللوائح الفيدرالية (CFR) يتطلب أن يكون هيكل الطائرة قادرًا على دعم مرة ونصف مرة واحدة من عوامل الحمل المحددة دون فشل ، فمن المقبول أن أجزاء من الطائرة قد تنحني أو تلتف تحت هذه الأحمال وأن بعض الأضرار الهيكلية قد تحدث.

يُطلق على عامل حد الحمل 1.5 هذا اسم “عامل الأمان” ويوفر ، إلى حد ما ، للأحمال الأعلى من تلك المتوقعة في ظل التشغيل العادي والمعقول. إن احتياطي القوة هذا ليس شيئًا يجب على الطيارين إساءة استخدامه عمدًا ؛ بدلاً من ذلك ، فهي موجودة للحماية عند مواجهة ظروف غير متوقعة.

تنطبق الاعتبارات المذكورة أعلاه على جميع شروط التحميل ، سواء كانت بسبب هبوب أو مناورات أو عمليات هبوط. متطلبات عامل تحميل العاصفة السارية الآن هي نفسها إلى حد كبير تلك التي كانت موجودة منذ سنوات. أثبتت مئات الآلاف من ساعات العمل أنها كافية للسلامة. نظرًا لأن الطيار لديه القليل من التحكم في عوامل تحميل العاصفة (باستثناء تقليل سرعة الطائرة عند مواجهة هواء خشن) ، فإن متطلبات تحميل العاصفة هي نفسها إلى حد كبير بالنسبة لمعظم الطائرات العامة من نوع الطيران بغض النظر عن استخدامها التشغيلي. بشكل عام ، تتحكم عوامل تحميل العاصفة في تصميم الطائرات المخصصة للاستخدام غير الناعم بشكل صارم.

يوجد وضع مختلف تمامًا في تصميم الطائرات مع عوامل الحمل المناورة. من الضروري مناقشة هذه المسألة بشكل منفصل فيما يتعلق بما يلي: (1) طائرة مصممة وفقًا لنظام الفئة (أي ، عادي ، فائدة ، بهلوانية) ؛ و (2) تصميمات قديمة مبنية وفقًا للمتطلبات التي لا تنص على الفئات التشغيلية.

يتم تحديد الطائرات المصممة ضمن نظام الفئات بسهولة من خلال لافتة في سطح الطائرة ، والتي تنص على الفئة التشغيلية (أو الفئات) التي يتم فيها اعتماد الطائرة. عوامل الحمولة القصوى (عوامل التحميل المحدودة) المحددة للطائرات في مختلف الفئات هي: عامل حد الحمولة العادي 3.8 إلى -1.52 ، المنفعة (الألعاب البهلوانية الخفيفة ، بما في ذلك الدوران) 4.4 إلى -1.76 ، Acrobatic 6.0 إلى -3.00. بالنسبة للطائرات التي يزيد وزنها الإجمالي عن 4000 رطل ، يتم تقليل عامل الحمل الحد. إلى الأحمال المحدودة المذكورة أعلاه ، تمت إضافة عامل أمان بنسبة 50 بالمائة.

هناك تخرج تصاعدي في عامل الحمل مع زيادة شدة المناورات. يوفر نظام الفئات أقصى فائدة للطائرة. إذا كان المقصود من التشغيل العادي وحده ، فإن عامل الحمل المطلوب (وبالتالي وزن الطائرة) يكون أقل مما لو كان سيتم استخدام الطائرة في التدريب أو المناورات البهلوانية لأنها تؤدي إلى أحمال مناورة أعلى.

الطائرات التي لا تحتوي على لافتة الفئة هي تصميمات تم إنشاؤها بموجب متطلبات هندسية سابقة لم يتم فيها فرض قيود تشغيلية على الطيارين على وجه التحديد. بالنسبة للطائرات من هذا النوع (تصل إلى أوزان حوالي 4000 رطل) ، فإن القوة المطلوبة قابلة للمقارنة مع طائرات فئة المرافق الحالية ، ونفس أنواع التشغيل مسموح بها. بالنسبة للطائرات من هذا النوع التي تزيد عن 4000 رطل ، تنخفض عوامل الحمل مع الوزن. يجب اعتبار هذه الطائرات قابلة للمقارنة مع فئة الطائرات العادية المصممة ضمن نظام الفئة ، ويجب تشغيلها وفقًا لذلك.

4.9.2 عوامل التحميل في المنعطفات الحادة #

في الارتفاع المستمر ، الدوران المنسق في أي طائرة ، يكون عامل الحمل نتيجة قوتين: قوة الطرد المركزي والجاذبية. [الشكل 4-44] بالنسبة لأي زاوية بنكية معينة ، يختلف العفن باختلاف السرعة – فكلما زادت السرعة ، كان التعفن أبطأ. هذا يعوض عن قوة الطرد المركزي المضافة ، مما يسمح لعامل الحمولة بالبقاء كما هو.

يكشف الشكل 4-45 عن حقيقة مهمة حول المنعطفات – يزداد عامل الحمل بمعدل رائع بعد أن يصل البنك إلى 45 درجة أو 50 درجة. عامل التحميل لأي طائرة في بنك 60 درجة هو 2 جرام. عامل التحميل في بنك 80 درجة هو 5.76 جم. يجب أن ينتج الجناح رافعة مساوية لعوامل الحمل هذه إذا كان الارتفاع يجب الحفاظ عليه.

وتجدر الإشارة إلى مدى سرعة ارتفاع عامل الحمل الذي يشير إلى سرعة اقترابه من خط البنك 90 درجة ، والذي لا يصل إليه أبدًا لأن الدوران الثابت 90 درجة غير ممكن رياضيًا. قد يتم تحويل الطائرة إلى 90 درجة ، ولكن ليس في منعطف منسق. الطائرة التي يمكن حملها في منعطف انزلاقي بزاوية 90 درجة قادرة على الطيران بحواف سكين مستقيمة. عند أكثر من 80 درجة بقليل ، يتجاوز عامل الحمل حد 6 Gs ، وهو عامل الحمل الحدي للطائرة البهلوانية.

لدوران منسق وثابت ، يبلغ الحد الأقصى للبنك التقريبي لمتوسط طائرات الطيران العام 60 درجة. يصل هذا البنك وإعداد الطاقة الضروري الناتج عنه إلى حد هذا النوع من الطائرات. يزيد بنك 10 درجات إضافي من عامل الحمل بحوالي 1 جم ، مما يجعله قريبًا من نقطة العائد المحددة لهذه الطائرات. [الشكل 4-46]

4.9.3 عوامل التحميل وسرعات التوقف #

قد تتوقف أي طائرة ، ضمن حدود هيكلها ، بأي سرعة جوية. عندما يتم فرض AOA مرتفعًا بدرجة كافية ، ينكسر التدفق السلس للهواء فوق الجنيح ويفصل ، مما ينتج عنه تغيير مفاجئ في خصائص الطيران وفقدان مفاجئ للرفع ، مما يؤدي إلى كشك.

كشفت دراسة لهذا التأثير أن سرعة توقف الطائرة تزداد بما يتناسب مع الجذر التربيعي لعامل الحمل. هذا يعني أنه يمكن إيقاف طائرة ذات سرعة توقف عادية غير متسارعة تبلغ 50 عقدة عند 100 عقدة عن طريق تحفيز عامل تحميل يبلغ 4 جرام. إذا كان من الممكن لهذه الطائرة أن تتحمل عامل تحميل يبلغ تسعة ، فقد تتوقف بسرعة 150 عقدة. يجب أن يكون الطيار على علم:

• لخطر إيقاف الطائرة عن غير قصد عن طريق زيادة عامل الحمل ، كما هو الحال في منعطف حاد أو دوامة ؛
• عند إيقاف طائرة عن عمد فوق سرعة المناورة في التصميم ، يتم فرض عامل تحميل هائل.

توضح الأشكال 4-45 و4-46 أن الخدمات المصرفية لطائرة أكبر من 72 درجة في منعطف حاد ينتج عامل تحميل 3 ، وتزداد سرعة المماطلة بشكل كبير. إذا تم إجراء هذا المنعطف في طائرة ذات سرعة توقف عادية غير متسارعة تبلغ 45 عقدة ، فيجب أن تظل السرعة الجوية أكبر من 75 عقدة لمنع حدوث كشك. يحدث تأثير مماثل في السحب السريع ، أو أي مناورة تنتج عوامل تحميل أعلى من 1 جم. وقد تسبب هذا الفقد المفاجئ وغير المتوقع للسيطرة ، خاصة في الانعطاف الحاد أو التطبيق المفاجئ للتحكم في المصعد الخلفي بالقرب من الأرض ، في العديد من الحوادث.

نظرًا لأن عامل الحمولة يتم تربيعه حيث تتضاعف سرعة المماطلة ، فقد يتم فرض أحمال هائلة على الهياكل عن طريق إيقاف طائرة بسرعات جوية عالية نسبيًا.

يتم الآن تحديد السرعة القصوى التي يمكن بها إيقاف الطائرة بأمان لجميع التصميمات الجديدة. تسمى هذه السرعة “سرعة مناورة التصميم” (VA) ويجب إدخالها في دليل تشغيل الطائرة المعتمد من FAA / كتيب التشغيل (AFM / POH) لجميع الطائرات المصممة مؤخرًا. بالنسبة لطائرات الطيران العامة القديمة ، تبلغ هذه السرعة حوالي 1.7 ضعف سرعة المماطلة العادية. وبالتالي ، يجب ألا تتوقف الطائرة القديمة التي تتوقف عادة عند 60 عقدة عن 102 عقدة (60 عقدة × 1.7 = 102 عقدة). طائرة ذات سرعة توقف عادية تبلغ 60 عقدة متوقفة عند 102 عقدة تخضع لعامل تحميل يساوي مربع الزيادة في السرعة ، أو 2.89 جرامًا (1.7 × 1.7 = 2.89 جرامًا). (الأرقام المذكورة أعلاه هي تقريبية يجب اعتبارها دليلاً ، وليست هي الإجابات الدقيقة على أي مجموعة من المشكلات. يجب تحديد سرعة المناورة بالتصميم من قيود تشغيل الطائرة المعينة التي توفرها الشركة المصنعة.)

نظرًا لأن الرافعة المالية في نظام التحكم تختلف باختلاف الطائرات (بعض الأنواع تستخدم أسطح تحكم “متوازنة” بينما لا يمكن قبول الضغط الذي يمارسه الطيار على أدوات التحكم كمؤشر لعوامل الحمل المنتجة في طائرات مختلفة. في معظم الحالات ، يمكن الحكم على عوامل الحمل من قبل الطيار المتمرس من الشعور بضغط المقعد. يمكن أيضًا قياس عوامل التحميل بأداة تسمى “مقياس التسارع” ، ولكن هذه الأداة ليست شائعة في طائرات تدريب الطيران العامة. من المهم تطوير القدرة على الحكم على عوامل الحمل من الإحساس بتأثيرها على الجسم. معرفة هذه المبادئ ضرورية لتطوير القدرة على تقدير عوامل الحمل.

معرفة شاملة بعوامل الحمل الناجمة عن درجات متفاوتة من البنك و VA تساعد في الوقاية من اثنين من أخطر أنواع الحوادث: الأكشاك من المنعطفات الحادة أو المناورة المفرطة بالقرب من الأرض ؛ الإخفاقات الهيكلية أثناء الألعاب البهلوانية أو غيرها من المناورات العنيفة الناتجة عن فقدان السيطرة.

4.9.4 عوامل التحميل ومناورات الطيران #

تنطبق عوامل التحميل الحرجة على جميع مناورات الطيران باستثناء الرحلة المستقيمة غير المتسارعة حيث يوجد دائمًا عامل تحميل يبلغ 1 جرام. من المعروف أن بعض المناورات التي تم النظر فيها في هذا القسم تنطوي على عوامل تحميل عالية نسبيًا.

4.9.5 المنعطفات #

تعد عوامل الحمل المتزايدة سمة من سمات جميع المنعطفات المأخوذة من البنوك. كما هو مذكور في القسم الخاص بعوامل التحميل في المنعطفات الحادة ، تصبح عوامل الحمل مهمة لكل من أداء الرحلة والحمل على هيكل الجناح حيث يزداد البنك إلى ما يقرب من 45 درجة.

يتم الوصول إلى عامل العائد لمتوسط مستوى الضوء عند بنك يتراوح من 70 درجة إلى 75 درجة ، وتزداد سرعة المماطلة بنحو نصف عند بنك يبلغ حوالي 70 درجة.

4.9.6 الأكشاك #

لا ينتج الكشك العادي الذي تم إدخاله من رحلة مستقيمة ومستوى ، أو تسلق مستقيم غير متسارع ، عوامل تحميل إضافية تتجاوز 1 جرام من الرحلة المستقيمة والمستوى. ومع ذلك ، عند حدوث الكشك ، قد يتم تقليل عامل الحمل هذا نحو الصفر ، وهو العامل الذي لا يبدو أن أي وزن عنده له وزن. يواجه الطيار إحساسًا “بالتعويم في الفضاء”. إذا تم الاسترداد عن طريق قطع التحكم في المصعد للأمام ، فقد يتم إنتاج عوامل الحمل السلبية (أو تلك التي تفرض حمولة سفلية على الأجنحة وترفع الطيار من المقعد).

أثناء السحب بعد استعادة المماطلة ، يتم تحفيز عوامل الحمل الكبيرة في بعض الأحيان. يمكن زيادتها عن غير قصد أثناء الغوص المفرط (وبالتالي السرعة الجوية العالية) والسحب المفاجئ لمستوى الطيران. عادة ما يؤدي أحدهما إلى الآخر ، وبالتالي زيادة عامل الحمل. قد تفرض عمليات السحب المفاجئة بسرعات غوص عالية أحمالًا حرجة على هياكل الطائرات وقد تنتج أكشاك متكررة أو ثانوية عن طريق زيادة AOA إلى المماطلة.

كتعميم ، يمكن الانتعاش من كشك يتم إجراؤه عن طريق الغوص فقط إلى الإبحار أو المناورة في السرعة الجوية ، مع السحب التدريجي بمجرد أن تكون السرعة الجوية أعلى من المماطلة ، يمكن أن يتم بعامل تحميل لا يتجاوز 2 أو 2.5 GS. يجب ألا يكون عامل الحمل الأعلى ضروريًا أبدًا ما لم يتم الانتعاش مع أنف الطائرة بالقرب من أو خارج الموقف الرأسي ، أو على ارتفاعات منخفضة للغاية لتجنب الغوص في الأرض.

4.9.7 يدور #

لا يختلف الدوران المستقر عن كشك في أي عنصر آخر غير الدوران ويتم تطبيق نفس الاعتبارات لعامل التحميل على استرداد الدوران كما هو مطبق على استرداد المماطلة. نظرًا لأن عمليات استعادة الدوران تتأثر عادةً بأنف أقل بكثير مما هو شائع في عمليات استرداد المواضع ، فمن المتوقع حدوث ارتفاع في سرعة الهواء وبالتالي عوامل تحميل أعلى. عادة ما يتم العثور على عامل التحميل في استرداد الدوران المناسب ليكون حوالي 2.5 جرام.

يختلف عامل التحميل أثناء الدوران باختلاف خصائص الدوران لكل طائرة ، ولكن عادة ما يكون أعلى بقليل من 1 جرام من مستوى الطيران. هناك سببان لذلك: السرعة الجوية في الدوران منخفضة للغاية ، وعادة ما تكون في حدود 2 عقدة من سرعات المماطلة غير المتسارعة. محاور الطائرات ، بدلاً من المنعطفات ، أثناء دورانها.

4.9.8 الأكشاك عالية السرعة #

لم يتم تصميم مستوى الضوء المتوسط لتحمل التطبيق المتكرر لعوامل التحميل الشائعة في الأكشاك عالية السرعة. ينتج عامل الحمل اللازم لهذه المناورات ضغطًا على الأجنحة وهيكل الذيل ، مما لا يترك هامشًا معقولًا من الأمان في معظم الطائرات الخفيفة.

الطريقة الوحيدة التي يمكن بها تحفيز هذا الكشك بسرعة جوية أعلى من المماطلة العادية تتضمن فرض عامل تحميل إضافي ، والذي يمكن تحقيقه عن طريق سحب شديد للتحكم في المصعد. سرعة توقف تبلغ 1.7 مرة (حوالي 102 عقدة في طائرة خفيفة بسرعة توقف 60 عقدة) تنتج عامل تحميل يبلغ 3 جرام. يمكن السماح فقط بهامش ضيق للغاية للخطأ للألعاب البهلوانية في الطائرات الخفيفة. لتوضيح مدى سرعة زيادة عامل التحميل مع السرعة الجوية ، فإن الكشك عالي السرعة عند 112 عقدة في نفس الطائرة سينتج عامل تحميل يبلغ 4 GS.

4.9.9 شانديل وثمانية كسول #

إن Chandelle هو أقصى منعطف للأداء بدءًا من رحلة مستقيمة ومستوى تقريبًا ، وينتهي عند الانتهاء من دوران دقيق 180 درجة في مستوى الأجنحة ، وموقف مرتفع عند الحد الأدنى من السرعة الجوية التي يمكن التحكم فيها. في مناورة الطيران هذه ، تسير الطائرة في منعطف شديد الانحدار وتكاد تتوقف لتصل إلى الارتفاع أثناء تغيير الاتجاه. يشتق اسم Lazy Eight من الطريقة التي يتم بها إنشاء المحور الطولي الممتد للطائرة لتتبع نمط طيران على شكل شكل “8” ملقى على جانبها. سيكون من الصعب الإدلاء ببيان محدد يتعلق بعوامل الحمل في هذه المناورات حيث يتضمن كلاهما غطسات سلسة ضحلة وسحب. تعتمد عوامل التحميل المتكبدة بشكل مباشر على سرعة الغطس ومفاجأة عمليات السحب أثناء هذه المناورات.

بشكل عام ، كلما تم إجراء المناورة بشكل أفضل ، قل عامل الحمل المستحث. لن ينتج عن Chandelle أو Lazy Eight التي ينتج فيها السحب عامل تحميل أكبر من 2 GS مكاسب كبيرة في الارتفاع ، وقد يؤدي ذلك في الطائرات منخفضة الطاقة إلى خسارة صافية للارتفاع.

يوفر السحب الأكثر سلاسة ، مع عامل تحميل معتدل ، أكبر مكاسب في الارتفاع في Chandelle وينتج عنه أداء عام أفضل في كل من Chandelles و Lazy Eights. سرعة الدخول الموصى بها لهذه المناورات قريبة بشكل عام من سرعة المناورة في تصميم الشركة المصنعة والتي تسمح بالحد الأقصى من تطوير عوامل التحميل دون تجاوز حدود الحمل.

4.9.10 هواء خشن #

تم تصميم جميع الطائرات المعتمدة القياسية لتحمل الأحمال التي تفرضها هبوب كثافة كبيرة. تزداد عوامل تحميل العاصفة مع زيادة السرعة الجوية ، وتتوافق القوة المستخدمة لأغراض التصميم عادةً مع أعلى مستوى لسرعة الطيران. في الهواء القاسي للغاية ، كما هو الحال في العواصف الرعدية أو الظروف الأمامية ، من الحكمة تقليل السرعة إلى سرعة المناورة بالتصميم. بغض النظر عن السرعة التي يتم الاحتفاظ بها ، قد تكون هناك هبوب يمكن أن تنتج أحمال تتجاوز حدود الحمل.

تم تصميم كل طائرة محددة بتحميل G محدد يمكن فرضه على الطائرة دون التسبب في أضرار هيكلية. هناك نوعان من عوامل التحميل التي يتم أخذها في الاعتبار في تصميم الطائرات ، الحد من الحمل والحمل النهائي. الحمل الحد هو قوة مطبقة على طائرة تتسبب في ثني هيكل الطائرة الذي لا يعود إلى الشكل الأصلي. الحمل النهائي هو عامل التحميل المطبق على الطائرة بعد الحمل الحدي وعند هذه النقطة تواجه مادة الطائرة عطلًا هيكليًا (كسرًا). يمكن الحفاظ على عوامل التحميل الأقل من الحمل الحدي دون المساس بسلامة هيكل الطائرة.

تسمح السرعات التي تصل إلى أو لا تتجاوز سرعة المناورة للطائرة بالتوقف قبل أن تشهد زيادة في عامل التحميل الذي يتجاوز الحمل الحدي للطائرة.

تتضمن معظم AFM / POH الآن معلومات مضطربة عن اختراق الهواء ، والتي تساعد طياري اليوم على تحليق الطائرات بأمان قادرة على مجموعة واسعة من السرعات والارتفاعات. من المهم أن يتذكر الطيار أن سرعات الغوص القصوى التي “لا تتجاوزها أبدًا” يتم تحديدها للهواء السلس فقط. لا ينبغي أبدًا ممارسة الغطس عالي السرعة أو الألعاب البهلوانية التي تنطوي على سرعة أعلى من سرعة المناورة المعروفة في الهواء القاسي أو المضطرب.

4.9.11 مخطط VG #

يتم عرض قوة تشغيل الطيران للطائرة على رسم بياني يعتمد مقياسه الرأسي على عامل التحميل. [الشكل 4-47] يُطلق على الرسم التخطيطي اسم مخطط VG – السرعة مقابل الأحمال أو عامل التحميل. لكل طائرة مخطط VG الخاص بها وهو صالح عند وزن وارتفاع معينين.

خطوط القدرة القصوى للرفع (الخطوط المنحنية) هي العناصر الأولى ذات الأهمية في مخطط VG. الطائرة في الشكل 4-47 قادرة على تطوير ما لا يزيد عن +1 جم عند 62 ميلاً في الساعة ، وهي سرعة توقف الطائرة للطائرة. نظرًا لأن عامل الحمل الأقصى يختلف باختلاف مربع السرعة الجوية ، فإن أقصى قدرة رفع إيجابية لهذه الطائرة هي 2 جم عند 92 ميلاً في الساعة ، و 3 جم بسرعة 112 ميلاً في الساعة ، و 4.4 جم بسرعة 137 ميلاً في الساعة ، وما إلى ذلك. أي عامل تحميل فوق هذا الخط غير متوفر من الناحية الديناميكية الهوائية (أي لا يمكن للطائرة أن تطير فوق خط القدرة القصوى للرفع لأنها تتوقف). يوجد نفس الموقف لرحلة الرفع السلبية باستثناء أن السرعة اللازمة لإنتاج عامل تحميل سلبي معين أعلى من تلك لإنتاج نفس عامل الحمل الإيجابي.

إذا تم نقل الطائرة بعامل تحميل إيجابي أكبر من عامل الحمل الحد الإيجابي البالغ 4.4 ، فمن الممكن حدوث تلف هيكلي. عندما يتم تشغيل الطائرة في هذه المنطقة ، قد يحدث تشوه دائم مرفوض للهيكل الأساسي ويتم تكبد معدل مرتفع من أضرار التعب. يجب تجنب التشغيل فوق عامل الحمل الحد في التشغيل العادي.

هناك نقطتان أخريان مهمتان في مخطط VG. نقطة واحدة هي تقاطع عامل الحمل الحد الإيجابي وخط أقصى قدرة الرفع الإيجابي. السرعة الجوية في هذه المرحلة هي الحد الأدنى من السرعة الجوية التي يمكن من خلالها تطوير الحمل الحدي ديناميكيًا. أي سرعة جوية أكبر من ذلك توفر قدرة رفع إيجابية كافية لإتلاف الطائرة ؛ على العكس من ذلك ، فإن أي سرعة جوية أقل من ذلك لا توفر قدرة رفع إيجابية كافية للتسبب في تلف أحمال الطيران الزائدة. المصطلح المعتاد الذي يُعطى لهذه السرعة هو “سرعة المناورة” ، منذ النظر في ما دون سرعة الصوت

تتنبأ الديناميكا الهوائية بالحد الأدنى من نصف قطر الانعطاف القابل للاستخدام أو القدرة على المناورة في هذه الحالة. تعد سرعة المناورة نقطة مرجعية قيّمة ، حيث أن الطائرة التي تعمل تحت هذه النقطة لا يمكن أن تنتج عبئًا إيجابيًا ضارًا للطيران. لا يمكن لأي مجموعة من المناورة والعاصفة أن تسبب ضررًا بسبب الحمل الزائد عندما تكون الطائرة أقل من سرعة المناورة.

النقطة الأخرى ذات الأهمية في مخطط VG هي تقاطع عامل الحمل الحد السالب وخط القدرة القصوى للرفع السلبي. أي سرعة جوية أكبر من ذلك توفر قدرة رفع سلبية كافية لإتلاف الطائرة ؛ أي سرعة جوية أقل من ذلك لا توفر قدرة رفع سلبية كافية لإتلاف الطائرة من أحمال الطيران الزائدة.

السرعة الجوية المحدودة (أو سرعة الخط الأحمر) هي نقطة مرجعية للتصميم للطائرة – تقتصر هذه الطائرة على 225 ميلاً في الساعة. إذا تمت محاولة الطيران بما يتجاوز السرعة الجوية المحدودة ، فقد ينتج الضرر الهيكلي أو الفشل الهيكلي عن مجموعة متنوعة من الظواهر.

تقتصر الطائرة أثناء الطيران على نظام من السرعة الجوية و GS التي لا تتجاوز سرعة الحد (أو الخط الأحمر) ، ولا تتجاوز عامل الحمولة الحد ، ولا يمكن أن تتجاوز الحد الأقصى للقدرة على الرفع. يجب تشغيل الطائرة داخل هذا “المغلف” لمنع الأضرار الهيكلية وضمان الحصول على رفع الخدمة المتوقع للطائرة. يجب أن يقدر الطيار مخطط VG على أنه يصف المجموعة المسموح بها من سرعة الهواء وعوامل التحميل للتشغيل الآمن. يمكن لأي مناورة أو عاصفة أو عاصفة بالإضافة إلى المناورة خارج الغلاف الهيكلي أن تسبب أضرارًا هيكلية وتقصر بشكل فعال من عمر خدمة الطائرة.

4.9.12 معدل الدوران #

معدل الدوران (العفن) هو عدد الدرجات (المعبر عنها بالدرجات في الثانية) لتغيير العنوان الذي تقوم به الطائرة. يمكن تحديد العفن بأخذ الثابت البالغ 1091 ، وضربه في ظل أي زاوية بنكية وتقسيم هذا المنتج على سرعة جوية معينة في عقدة كما هو موضح في الشكل 4-48. إذا زادت السرعة الجوية وكان العفن المطلوب ثابتًا ، فيجب زيادة زاوية الضفة ، وإلا فإن العفن ينخفض. وبالمثل ، إذا كانت السرعة الجوية ثابتة ، فإن تعفن الطائرة يزداد إذا زادت زاوية البنك. الصيغة في الأشكال من 4-48 إلى 4-50 تصور العلاقة بين زاوية البنك والسرعة الجوية لأنها تؤثر على العفن.

ملاحظة: جميع السرعة الجوية التي تمت مناقشتها في هذا القسم هي سرعة جوية حقيقية (TAS).

تؤثر السرعة الجوية بشكل كبير على تعفن الطائرة. في حالة زيادة السرعة الجوية ، يتم تقليل العفن في حالة استخدام نفس زاوية البنك المستخدمة عند السرعة المنخفضة. لذلك ، إذا زادت سرعة الهواء كما هو موضح في الشكل 4-49 ، فيمكن الاستدلال على أنه يجب زيادة زاوية البنك من أجل تحقيق نفس العفن الذي تم تحقيقه في الشكل 4-50.

ماذا يعني هذا من الناحية العملية؟ إذا كانت سرعة جوية معينة وزاوية بنك تنتج تعفنًا معينًا ، فيمكن إجراء استنتاجات إضافية. مع العلم أن العفن هو عدد معين من درجات التغيير في الثانية ، يمكن تحديد عدد الثواني التي يستغرقها السفر 360 درجة (دائرة) عن طريق التقسيم البسيط. على سبيل المثال ، إذا تحركت بسرعة 120 عقدة بزاوية 30 درجة ، فإن العفن هو 5.25 درجة في الثانية ويستغرق 68.6 ثانية (360 درجة مقسومًا على 5.25 = 68.6 ثانية) لعمل دائرة كاملة. وبالمثل ، إذا كان الطيران بسرعة 240 عقدة وباستخدام زاوية 30 درجة من الضفة ، فإن العفن يبلغ حوالي 2.63 درجة في الثانية فقط ويستغرق الأمر حوالي 137 ثانية لإكمال دائرة 360 درجة. بالنظر إلى الصيغة ، فإن أي زيادة في السرعة الجوية تتناسب طرديًا مع الوقت الذي تستغرقه الطائرة للسفر في قوس.

فلماذا هذا مهم لفهمه؟ بمجرد فهم العفن ، يمكن للطيار تحديد المسافة المطلوبة للقيام بهذا المنعطف المحدد الذي يتم شرحه في نصف قطر الانعطاف.

4.9.13 نصف قطر الانعطاف #

يرتبط نصف قطر الانعطاف ارتباطًا مباشرًا بالعفن ، والذي أوضح سابقًا أنه دالة لكل من زاوية البنك والسرعة الجوية. إذا كانت زاوية البنك ثابتة وزادت سرعة الهواء ، يتغير نصف قطر الانعطاف (يزيد). تؤدي السرعة الجوية الأعلى إلى تحرك الطائرة عبر قوس أطول بسبب السرعة الأكبر. طائرة تسير بسرعة 120 عقدة قادرة على قلب دائرة 360 درجة في دائرة نصف قطرها أضيق من طائرة تسير بسرعة 240 عقدة. من أجل التعويض عن الزيادة في سرعة الهواء ، يجب زيادة زاوية البنك.

يمكن حساب نصف قطر الانعطاف (R) باستخدام صيغة بسيطة. نصف قطر الانعطاف يساوي مربع السرعة (v²) مقسومًا على 11.26 مرة مماس زاوية البنك. r = v² / (11.26 × مماس زاوية البنك).

باستخدام الأمثلة الواردة في الأشكال 4-48 إلى 4-50 ، يمكن حساب نصف قطر الانعطاف لكل من السرعتين. لاحظ أنه إذا تضاعفت السرعة ، يكون نصف القطر تربيعًا. [الأشكال 4-51 و4-52]

هناك طريقة أخرى لتحديد نصف قطر الانعطاف وهي السرعة في استخدام القدمين في الثانية (FPS) و (3.1415) والعفن. باستخدام المثال الموجود في الصفحة 4-34 في العمود الأيمن العلوي ، تم تحديد أن الطائرة ذات العفن 5.25 درجة في الثانية تتطلب 68.6 ثانية لعمل دائرة كاملة. يمكن تحويل سرعة الطائرة (بالعقدة) إلى FPS بضربها في ثابت 1.69. لذلك ، تسافر طائرة تسير بسرعة 120 عقدة بسرعة 202.8 إطارًا في الثانية. معرفة السرعة في FPS (202.8) مضروبة في الوقت الذي تستغرقه الطائرة لإكمال دائرة (68.6 ثانية) يمكن أن تحدد حجم الدائرة ؛ 202.8 في 68.6 يساوي 13912 قدمًا. ينتج عن القسمة بقطر 4428 قدمًا ، والتي عند تقسيمها على 2 تساوي نصف قطر 2214 قدمًا [الشكل 4-53] ، يتم تحديد قدم ضمن ذلك من خلال استخدام الصيغة في الشكل 4-51.

في الشكل 4-54 ، يدخل الطيار الوادي ويقرر أن يدور 180 درجة للخروج. يستخدم الطيار زاوية بنك 30 درجة في دوره.