كيف تُقلع الطائرة؟ l درس


(عمارة إسلامية) #1

بسم الله الرحمن الرحيم
السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

إخوتي وأخواتي المهندسين والمهندسات؛
مجموعة كتب نافعة - بحوله تعالى - في مجال هندسة الطيران والفضاء.

## كيف تُقلع الطائرة
/

كيف تُقلع الطائرة

/

كيف تُقلع الطائرة

هذا درس مفصل لكيفية اقلاع الطائرة افادنى جدا وهو من الاخ كمال اليافى جزاه الله خيرا واحببت ان اشارككم به لتعم الفائدة … المعرفة حق للجميع
الإقلاع take off في نظريات الطيران، هو حركة الطائرة المتسارعة من
بداية الدرجان إلى أن تكتسب سرعة وارتفاعاً يضمنان لها سلامة الانتقال إلى نظام التسلق في الهواء.
ولقد تم تحديد الارتفاع الآمن للطائرات كافة بخمسة وعشرين متراً،
وهو الارتفاع القياسي للعوائق الطبيعية من أشجار وأبنية وغيرها قرب
المطارات. كما تم تحديد سرعة الأمان، بالسرعة الدنيا لمناورة الطائرة.

حركة الطائرة والقوى المؤثرة فيها عند الإقلاع:
يشمل الإقلاع المراحل التالية: الدرجان والنهوض (ترك الأرض) والتسارع مع كسب الارتفاع (الشكل 1).

أ ـ الدرجان:
هو شروع الطائرة بالحركة على
أرض المهبط وتسارعها استعداداً للنهوض. ويقسم الدرجان غالباً إلى مرحلتين
هما: الدرجان على العجلات الثلاث، ثم الدرجان على عجلتين اثنتين.
عند بدء الدرجان تنطلق الطائرة بسرعة مطردة لتكون زاوية التموج (أي
الزاوية المحصورة بين محور الطائرة الطولي وخط الأفق) ثابتة وتساوي صفراً.
وكذلك زاوية انحراف المحور الطولي للطائرة عن اتجاه الطيران.
وتؤثر في الطائرة في المرحلة الأولى من الدرجان محصلة القوى التالية (الشكل 2):


(1) قوة الرفع، وهي قوة دينامية هوائية aerodynamic تتكوّن على
سطوح الرفع في الطائرة (أي الأجنحة) نتيجة حركتها في الوسط الهوائي.
(2) وزن الطائرة.
(3) قوة دفع المحرك: وهي قوة موجهة باتجاه محور الطائرة الطولي نحو
الأمام بسبب جريان الهواء واندفاعه إلى الخلف بقوة مراوح المحركات في
الطائرة المروحية، أو نفث تيار الغازات من نافث المحرك في الطائرات
النفاثة. وتقاس هذه القوة بالكيلو غرام الثقلي.
(4) قوة الكَبْح الجبهية، وهي قوة دينامية هوائية (مقاومة الهواء)،
تمثل القوى التي تعوق حركة الطائرة في الهواء، وتقاس هذه القوة عادة
بالكيلو غرام الثقلي، وتُراوح في أثناء الطيران بين 1/5 و1/12 من قوة الرفع
بحسب شكل الطائرة ونظام طيرانها (السرعة والارتفاع والمناورة).
(5) قوة رد الفعل العمودية على نقاط ارتكاز الطائرة (قر1 وقر2 في الشكل 2)،
وتؤثر هذه القوة في سيقان العجلات.
(6) قوة عامل الاحتكاك بين العجلات والأرض، وتبلغ قيمة عامل
الاحتكاك هذا على أرض إسمنتية 0.02 - 0.03، وعلى أرض ترابية قاسية 0.04 -
0.06، وعلى أرض ترابية رخوة 0.07 - 0.1.

وبعد دفع العجلة الأمامية ووضع الطائرة بزاوية الهجوم (أي الزاوية
المحصورة بين محور الطائرة الطولي وشعاع سرعة الطائرة) تضاف مُركّبة قوة
الرفع العمودية إلى مجموع القوى العمودية المؤثرة في الطائرة في أثناء
درجانها على عجلتين (الشكل 3) ويختفي في هذه المرحلة تأثير قوة رد الفعل
العمودية قر2 في نقطة الارتكاز على الأرض، كما تختفي قوة تأثير الاحتكاك
بين العجلة الأمامية والأرض في حين يتناقص تأثير قوة رد الفعل العمودية قر1
في نقطة الارتكاز على الأرض، وتأثير قوة الاحتكاك بين العجلات الرئيسة
والأرض، بسبب تزايد قوة الرفع المطبقة على الطائرة.


ب ـ النهوض وترك الأرض:
تترك الطائرة أرض المهبط عندما تبلغ
سرعتها 200 إلى 240 كيلومتراً في الساعة، وفي هذه الحالة تصبح قوة الجذب
(وزن الطائرة) مكافئة مجموع قوتي الرفع، والمركّبة العمودية لقوة دفع
المحرك (الشكل 4).

ج ـ التسارع وكسب الارتفاع:
تضمن هذه المرحلة وصول الطائرة إلى
ارتفاع 25 متراً بسرعة 200 إلى 240 كيلو متراً في الساعة للطائرات
التجارية، و280 إلى 320 كيلو متراً في الساعة للطائرات المقاتلة والمقاتلة ـ
القاذفة، وهما الارتفاع والسرعة اللذان يسمحان بمتابعة الطيران في نظام
التسلق. وتكون شروط الحركة في هذه المرحلة هي تزايد سرعة الطائرة، وثبات
زاوية تموجها، وانعدام زاوية انحراف محورها الطولي عن اتجاه الطيران. ويكون
تفاضل قوة الرفع المطبق على الطائرة ووزن الطائرة مضروباً بتجيب زاوية
تسلق الطائرة، مساوياً الصفر.

عناصر الإقلاع:
تتلخص عناصر إقلاع الطائرة بتسارعها في أثناء
الدرجان وسرعتها لحظة ترك الأرض (المهبط) وزمن (مدة) درجان الطائرة على
الأرض ومسافة درجانها حتى تقلع ثم مسافة إقلاع الطائرة الكلية.
أ ـ تسارع الطائرة في أثناء الدرجان:
ويحسب بأخذ محصلة القوى
الطولية (قوة دفع محركات الطائرة، وقوة الكبح الجبهيّة وقوة احتكاك الطائرة
بالأرض) مقسومة على كتلة الطائرة (وتساوي وزن الطائرة مقسوماً على التسارع
الأرضي).
تؤخذ القيمة الوسطى لقوة دفع محركات الطائرة في أثناء الإقلاع،
عندما تكون سرعة الطائرة صفراً، وعند سرعتها لحظة ترك الأرض. وتقدر القيمة
الوسطى لقوة الكبح الجبهية عادة بنصف قوة الكبح الجبهية المؤثرة في الطائرة
لحظة ترك الأرض. أما القيمة الوسطى لقوة احتكاك الطائرة بالأرض التي تبلغ
قيمتها العظمى عند بدء الحركة فتساوي وزن الطائرة مضروباً بعامل احتكاك
عجلات الطائرة بالأرض. وتكون قوة احتكاك الطائرة بالأرض صفراً عندما تبلغ
سرعة الطائرة سرعة تركها الأرض.
ب ـ سرعة الطائرة لحظة النهوض وترك الأرض:
وهي السرعة الدنيا
المطلوبة لتترك الطائرة أرض المهبط، وتكون زاوية الهجوم الحسابية في هذه
الحالة بين 510 و513 لأغلب الطائرات.
تحسب قيمة سرعة ترك الأرض عندما يكون وزن الطائرة مساوياً قوة
الرفع، وتحسب قوة الرفع على أساس جداء نصف عامل الرفع في كثافة الهواء في
مربع سرعة الطائرة في مساحة سطح الجناح.
ج ـ زمن درجان الطائرة على الأرض:
ويحسب على أساس سرعة الطائرة لحظة
ترك الأرض مقسوماً على تسارع الطائرة. ويقدر هذا الزمن عادة بين 20 و40
ثانية تقريباً لأنواع الطائرات كافة.
د ـ مسافة درجان الطائرة على الأرض للإقلاع:
وهي المسافة التي تدرج
فيها الطائرة على أرض المهبط منذ بدء حركتها على ثلاث عجلات أولاً ثم على
عجلتين حتى لحظة تركها الأرض (انظر الشكل1) وتساوي مسافة الدرجان زمنه
مضروباً بالسرعة الوسطى في أثناء الدرجان وتراوح بين 600 و1200 متر
تقريباً.
هـ ـ مسافة إقلاع الطائرة الكلية:
هي مسافة درجان الطائرة مضافاً
إليها المسافة الجوية التي تقطعها الطائرة في الهواء حتى تبلغ ارتفاع خمسة
وعشرين متراً.

العوامل الاستثمارية المؤثرة في الإقلاع:
تتلخص العوامل الاستثمارية
المؤثرة في إقلاع الطائرة بوزنها، وزاوية هجومها لحظة ترك الأرض، وتأثير
الأحوال الجوية المحيطة وتأثير الريح ونظام عمل محركات الطائرة.
أ ـ وزن الطائرة:
إذا زاد وزن الطائرة (بزيادة كمية الوقود أو
الركاب أو الحمولة)، ينقص تسارعها، ويجب عندئذ أن تزاد سرعة الطائرة
المطلوبة لتركها الأرض، مما يؤدي إلى زيادة زمن الدرجان ومسافته.
وكلما زاد الوزن بنسبة 1% في المتوسط ازدادت مسافة الدرجان بنسبة 2%.
ب ـ زاوية الهجوم لحظة ترك الأرض:
إن انخفاض قيمة زاوية الهجوم في
أثناء الإقلاع عن قيمتها المحسوبة بسبب خطأ الطيار في إعطاء الطائرة زاوية
الهجوم الصحيحة، يؤدي إلى زيادة سرعة الطائرة عند ترك الأرض ثم إلى زيادة
مسافة درجانها ويؤدي ذلك بدوره إلى زيادة حمل العجلات في مرحلة الدرجان.
ج ـ تأثير الأحوال الجوية المحيطة:
يؤدي تناقص الضغط الجوي في
المطار، بسبب ارتفاعه عن سطح البحر، وبسبب الأحوال الجوية، وبسبب ارتفاع
درجة حرارة الجو، إلى انخفاض قيمة قوة دفع محركات الطائرة، ويؤدي ذلك إلى
تناقص تسارع الطائرة، وإلى زيادة في السرعة اللازمة لتركها الأرض بسبب
نقصان قيمة المركبة العمودية لقوة دفع محركات الطائرة وبسبب نقصان كثافة
الهواء.
يؤدي تغير الضغط بنسبة 1% إلى تغير مسافة الدرجان بنسبة 2%.
ويؤدي تغير درجة الحرارة بنسبة 1% إلى تغير مسافة الدرجان بنسبة 3%.
د ـ تأثير الريح:
إذا أثرت في الطائرة ريح خلفية سرعتها سر تزداد
السرعة المحسوبة لترك الأرض بالمقدار نفسه، لأن سرعة ترك الأرض بزاوية هجوم
معينة تحددها كتلة الهواء وتزداد من ثم مسافة الدرجان.
أما إذا كانت الريح أمامية تعاكس حركة الطائرة، فعندئذ تقل السرعة المحسوبة لترك الأرض للسبب الآنف الذكر. وتنقص مسافة الدرجان.
هـ ـ نظام عمل محركات الطائرة:
إذا ازدادت قوة دفع المحرك بزيادة
كمية الوقود والهواء الداخلين إليه، فتنقص مسافة الدرجان نتيجة ازدياد
تسارع الطائرة. كذلك تؤدي زيادة قوة دفع المحرك إلى زيادة المركّبة
العمودية لدفع المحرك (انظر الشكل 4) الأمر الذي يؤدي إلى نقصان السرعة
المطلوبة لترك الأرض.
وللاستفادة من هذه الميزة، يرفع الطيار نظام عمل محركات الطائرة إلى
نظام «الدفع الأعظمي» والطائرة ثابتة على الأرض بقوة كوابحها كلها. وعندما
تصل قوة دفع المحركات إلى قيمتها العظمى، يحرر الطيار الكوابح فتبدأ
الطائرة درجانها بقوة الدفع المذكورة في مرحلة الدرجان بكاملها، مختصرة
مسافة الدرجان.

ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ

انتهى.

/
المصدر/ موقع خطّ الطّيران.

بحول الله تعالى يكُن لقاء جديد؛ في رحاب هندسة الطيران والفضاء.


#2

درس مفيد جدا لكل مهندس
جزاك الله خيرا مهندسة سناء