إقلاع (طيران)
الإقلاع takeoff في نظريات الطيران، هوحركة طائرة المتسارعة من بداية الدرجان إلى حتى تكتسب سرعة وارتفاعاً يضمنان لها سلامة الانتنطق إلى نظام التسلق في الهواء. ولقد تم تحديد الارتفاع الآمن للطائرات كافة بخمسة وعشرين متراً، وهوالارتفاع 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
يضم الإقلاع المراحل التالية: الدرجان والنهوض (هجر الأرض) والتسارع مع كسب الارتفاع (الشكل 1).
أ ـ الدرجان: هوشروع 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.
(1) قوة الحمل، وهي قوة دينامية هوائية aerodynamic تتكوّن على سطوح الحمل في الطائرة (أي الأجنحة) نتيجة حركتها في الوسط الهوائي.
(2) وزن الطائرة.
(3) قوة دفع المحرك: وهي قوة موجهة باتجاه محور الطائرة الطولي نحوالأمام بسبب جريان الهواء واندفاعه إلى الخلف بقوة مراوح المحركات في الطائرة المروحية، أونفث تيار الغازات من نافث المحرك في الطائرات النفاثة. وتقاس هذه القوة بالكيلوغرام الثقلي.
(4) قوة الكَبْح الجبهية، وهي قوة دينامية هوائية (مقاومة الهواء)، تمثل القوى التي تعوق حركة الطائرة في الهواء، وتقاس هذه القوة عادة بالكيلوغرام الثقلي، وتُراوح في أثناء الطيران بين 1/5 و1/12 من قوة الحمل بحسب شكل الطائرة ونظام طيرانها (السرعة والارتفاع والمناورة).
(5) قوة رد العمل 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 الحمل العمودية إلى مجموع القوى العمودية المؤثرة في الطائرة في أثناء درجانها على عجلتين (الشكل 3) ويختفي في هذه الفترة تأثير قوة رد العمل العمودية قر2 في نقطة الارتكاز على الأرض، كما تختفي قوة تأثير الاحتكاك بين العجلة الأمامية والأرض في حين يتناقص تأثير قوة رد العمل العمودية قر1 في نقطة الارتكاز على الأرض، وتأثير قوة الاحتكاك بين العجلات الرئيسة والأرض، بسبب تزايد قوة الحمل المطبقة على الطائرة.
ب ـ النهوض وهجر الأرض: تهجر الطائرة أرض المهبط عندما تبلغ سرعتها 200 إلى 240 كيلومتراً في الساعة، وفي هذه الحالة تصبح قوة الجذب (وزن الطائرة) مكافئة مجموع قوتي الحمل، والمركّبة العمودية لقوة دفع المحرك (الشكل 4).
ج ـ التسارع وكسب الارتفاع: تضمن هذه الفترة وصول الطائرة إلى ازدياد 25 متراً بسرعة 200 إلى 240 كيلومتراً في الساعة للطائرات التجارية، و280 إلى 320 كيلومتراً في الساعة للطائرات المقاتلة والمقاتلة ـ القاذفة، وهما الارتفاع والسرعة اللذان يسمحان بمتابعة الطيران في نظام التسلق. وتكون شروط الحركة في هذه الفترة هي تزايد سرعة الطائرة، وثبات زاوية تموجها، وانعدام زاوية انحراف محورها الطولي عن اتجاه الطيران. ويكون تفاضل قوة الحمل المطبق على الطائرة ووزن الطائرة مضروباً بتجيب زاوية تسلق الطائرة، مساوياً الصفر.
عناصر الإقلاع
تتلخص عناصر إقلاع الطائرة بتسارعها في أثناء الدرجان وسرعتها لحظة هجر 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 هجر الأرض. وتقدر القيمة الوسطى لقوة الكبح الجبهية عادة بنصف قوة الكبح الجبهية المؤثرة في الطائرة لحظة هجر 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 هجرها الأرض.
ب ـ سرعة الطائرة لحظة النهوض وهجر الأرض: وهي السرعة الدنيا المطلوبة لتهجر الطائرة أرض المهبط، وتكون زاوية الهجوم الحسابية في هذه الحالة بين 510 و513 لأغلب الطائرات. تحسب قيمة سرعة هجر الأرض عندماقد يكون وزن الطائرة مساوياً قوة الحمل، وتحسب قوة الحمل على أساس جداء نصف عامل الحمل في كثافة الهواء في مربع سرعة الطائرة في مساحة سطح الجناح.
ج ـ زمن درجان الطائرة على الأرض: ويحسب على أساس سرعة الطائرة لحظة هجر 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 هجرها 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 تبترها الطائرة في الهواء حتى تبلغ ازدياد خمسة وعشرين متراً.
العوامل الاستثمارية المؤثرة في الإقلاع
تتلخص العوامل الاستثمارية المؤثرة في إقلاع الطائرة بوزنها، وزاوية هجومها لحظة هجر الأرض، وتأثير الأحوال الجوية المحيطة وتأثير الريح ونظام عمل محركات الطائرة.
أ ـ وزن الطائرة: إذا زاد وزن الطائرة (بزيادة كمية الوقود أوالركاب أوالحمولة)، ينقص تسارعها، ويجب عندئذ حتى تزاد سرعة الطائرة المطلوبة لهجرها الأرض، مما يؤدي إلى زيادة زمن الدرجان ومسافته.
وحدثا زاد الوزن بنسبة 1% في المتوسط ازدادت مسافة الدرجان بنسبة 2%. ب ـ زاوية الهجوم لحظة هجر الأرض: إذا انخفاض قيمة زاوية الهجوم في أثناء الإقلاع عن قيمتها المحسوبة بسبب خطأ الطيار في إعطاء الطائرة زاوية الهجوم السليمة، يؤدي إلى زيادة سرعة الطائرة عند هجر الأرض ثم إلى زيادة مسافة درجانها ويؤدي ذلك بدوره إلى زيادة حمل العجلات في فترة الدرجان.
ج ـ تأثير الأحوال الجوية المحيطة: يؤدي تناقص الضغط الجوي في المطار، بسبب ارتفاعه عن سطح البحر، وبسبب الأحوال الجوية، وبسبب ازدياد درجة حرارة الجو، إلى انخفاض قيمة قوة دفع محركات الطائرة، ويؤدي ذلك إلى تناقص تسارع الطائرة، وإلى زيادة في السرعة اللازمة لهجرها 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 لهجر الأرض بالمقدار نفسه، لأن سرعة هجر الأرض بزاوية هجوم معينة تحددها كتلة الهواء وتزداد من ثم مسافة الدرجان. أما إذا كانت الريح أمامية تعاكس حركة الطائرة، فعندئذ تقل السرعة المحسوبة لهجر 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 لهجر الأرض. وللاستفادة من هذه الميزة، يحمل 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 فترة الدرجان بكاملها، مختصرة مسافة الدرجان. الإقلاع القصير والإقلاع العمودي: يتضح مما تجاوز حتى أغلب الطائرات الحديثة بحاجة من أجل إقلاعها إلى مهابط طويلة نسبياً (2500ـ 3500 متر)، مما يعوق إمكان الاستفادة من المهابط المحدودة الطول. لهذا السبب ولأسباب استثمارية وتقنية أخرى، صممت طائرات ذات مسافة إقلاع قصيرة، وطائرات يمكنها الإقلاع عمودياً.
أ ـ طائرة الإقلاع القصير: يمكن إنقاص مسافة الدرجان للإقلاع بطرائق عدة من أهمها: استعمال آلات أتوماتية فعالة لتحسين الحمل، وخفض قيمة الحمل النوعي على الجناح (أي خفض نسبة وزن الطائرة إلى مساحة سطح الجناح)، واستخدام مولدات إضافية للحمل. تهدف هذه الطرائق جميعها إلى خفض السرعة المطلوبة لهجر الأرض، بالإفادة من المركّبة الشاقولية لقوة دفع المحرك قم ش ويتم ذلك بإمالة شعاع قوة الدفع نحوالأعلى (الشكل 5). وبإضافة المركّبة الشاقولية للدفع قم ش= قم جب يه إلى قوة الحمل.
تتعلق نسبة خفض هجر الأرض بقيمة الزاوية يه إلا حتى زيادة هذه الزاوية، عندما تكون نسبة الدفع إلى الوزن صغيرة القيمة، تجعل قيمة مركّبة قوة الدفع الأفقية غير كبيرة قمأ = قم تجب يه (حيث قم أ المركّبة الأفقية لقوة الدفع)، ويصبح التسارع الطولي تع ط متدني القيمة لتعلقه بقيمة هذه المركّبة. يتبين من الدراسة المفصلة لهذا الموضوع، حتى أقل قيمة لمسافة درجان الطائرة عند الإقلاع لا تتحقق إلا عند قيم محدودة لزاوية ميل قوة الدفع يه التي تسمى الزاوية المثالية للإقلاع
لايختلف إقلاع الطائرة ذات الإقلاع القصير اختلافاً جوهرياً عن إقلاع الطائرة العادية. وبعد حتى تهجر الطائرة الأرض بسرعة قليلة تبدأ بالطيران كالطائرة العادية، فتكتسب تسارعها وارتفاعها تدريجياً حتى تبلغ السرعة المحددة لبدء تطبيق المناورة، والوصول إلى ازدياد أمين. ويكون تسارع الطائرة ذات الإقلاع القصير بعد هجرها الأرض أقل من تسارع الطائرة العادية بسبب انخفاض قوة الدفع في التسارع الطولي، وذلك نتيجة ميل قوة الدفع نحوالأعلى. غير حتى هذا الفارق في التسارع يتقلص تدريجياً مع زيادة قيمة قوة الحمل التي تسمح بإنقاص زاوية ميل قوة الدفع نحوالأعلى، وبسبب القيمة المنخفضة للتسارع الطولي، يزداد زمن تسارع الطائرة من هجر الأرض حتى السرعة الدنيا المحددة لبدء المناورة. ب ـ طائرة الإقلاع العمودي (عن سطح الأرض): يمكن حتى تقلع الطائرة عمودياً عند توجيه قوة دفع محركاتها إلى الأعلى إذا كانت نسبة الدفع فيها إلى وزنها أكبر من الواحد (م>1). ويختلف مسار حركة هذه الطائرة في أثناء الإقلاع عن مسار حركة الطائرة العادية.
تكتسب الطائرة بحركتها العمودية بعد هجر الأرض ارتفاعاً مساوياً للارتفاع القياسي للعوائق الأرضية كالشجر وأعمدة التوتر العالي والأبنية وغيرها. ويتم في أثناء الحركة على المسار العمودي، تحقيق توازن الطائرة واستقرارها والسيطرة عليها بدفات توجيه خاصة.
ويرتبط مسار إقلاع الطائرة بالأحوال المكانية الخارجية المحيطة بمنطقة الإقلاع، إذ يمكن حتى تقلع الطائرة من أرض محدودة المساحة جداً ومحاطة بأشجار وأبنية عالية. وقد يتم التسلق العمودي في حالات خاصة لكسب ازدياد يزيد كثيراً على الارتفاع القياسي للعوائق الأرضية.
إن تطبيق التسلق العمودي يتم بقيمة ثابتة لقوة الدفع (أي بقيمة ثابتة للتسارع العمودي). وتكتسب الطائرة بنتيجة ذلك سرعة عمودية محددة القيمة. وبعد الوصول إلى ازدياد أكبر من ازدياد العوائق الأرضية، يتم تعديل ميل قوة دفع المحرك تدريجياً نحوالأمام، فتبدأ الطائرة باكتساب سرعة تقدمية راسمة مساراً منحنياً. وفي بعض الأحيان يمكن حتى ترسم الطائرة مثل هذا المسار المنحني بعد هجر الأرض مباشرة (الخط المنقط في الشكل 6). يمكن حتى تزود مثل هذه الطائرات بمجموعة تضمن إقلاعها العمودي ثم حركتها التقدمية بتغيير اتجاه قوة الدفع عن طريق تغيير نافث المحرك، أوباستخدام محركات خاصة للإقلاع العمودي إلى جانب محركات الحركة التقدمية للطائرة. وتعدّ مسألة ضمان استقرار طائرة الإقلاع العمودي وقيادتها بسرعة طيران منخفضة جداً من المسائل المعقدة، بسبب عدم فاعلية الدفات التي يرتبط تأثيرها بسرعة الطيران. ويضمن استقرار الطائرة وقيادتها في هذه الحالة بوساطة دفات ارتكاسية خاصة توجه تيار الهواء المضغوط المأخوذ من ضاغط هواء المحرك (نوافث للهواء المضغوط).
ج ـ إقلاع الحوامة: إذا إقلاع الحوامة هوحركة متسارعة غير منتظمة، تتبدل فيها سرعة الحوامة من الصفر حتى القيمة التي تضمن لها سلامة التسلق المنتظم. ويمكن تطبيق الإقلاع بثلاث طرائق مختلفة استناداً إلى وزن الحوامة عند الإقلاع والأحوال الجوية وارتفاع المطار عن سطح البحر وطبيعة الموانع المحيطة بمكان الإقلاع، وهذه الطرائق هي: الإقلاع وفق مبدأ الحوامة، والإقلاع وفق مبدأ الطائرة، والإقلاع وفق مبدأ الحوامة مع الاستفادة من مبدأ الوسادة الهوائية. (1) الإقلاع وفق مبدأ الحوامة: هوالطريقة الرئيسة لإقلاع الحوامات وتتلخص بابتعاد الحوامة عن الأرض شاقولياً حتى ازدياد متر ونصف أومترين فوق مستوى العوائق المحيطة بمكان الإقلاع، ثم تعليق الحوامة لاختبار عمل الجناح الدوار والمحركات والتوابع. ثم يعقب ذلك تسلق الحوامة على مسار مائل مع زيادة سرعتها. وينتهي الإقلاع المنفذ بهذه الطريقة عندما يصل ازدياد الحوامة إلى 20 - 25 متراً، وينتهي تسارع الحوامة عندما تبلغ سرعة التسلق المنتظم السرعة الاقتصادية للطيران الأفقي المستقيم. ولا يمكن تطبيق الإقلاع بهذه الطريقة، في الحالات التالية:
- إذا كانت الحوامة محملة بحمولة مفيدة كبيرة، لا تكفي معها استطاعة المحركات لتطبيق التعليق خارج مجال تأثير الوسادة الهوائية.
- عندما تكون درجة حرارة الهواء الخارجي مرتفعة (ينخفض مردود المحركات عند ازدياد درجة حرارة الجو).
- عند الإقلاع من مطار جبلي واقع على ازدياد كبير عن سطح البحر. وفي هذه الحالةقد يكون مردود المحركات غير كاف لتطبيق التعلق بسبب تخلخل الهواء.
يمكن حتى تقلع الحوامة في إحدى الحالات الآنفة الذكر وفق مبدأ إقلاع الطائرة التالي. (2) الإقلاع وفق مبدأ إقلاع الطائرة (الإقلاع العمودي): تتضمن طريقة الإقلاع هذه درجان الحوامة على أرض المهبط، ثم هجر الأرض والارتفاع بمسار مائل. ويتم في هذه الطريقة الاستفادة من إيجابيات الانسياب المائل للجناح الدوار لزيادة قوته بالمقارنة مع الانسياب المحوري. والانسياب المحوري هوسحب الجناح الدوار للهواء من الأعلى ودفعه إلى أسفل شاقولياً، أما الانسياب المائل فهوسحب الجناح الدوار الهواء من الأعلى بميل نحوالأمام ودفعه نحوالأسفل بميل إلى الخلف. تدرج الحوامة بفضل المركّبة الأفقية لقوة الجناح الدوار قج أ (قوة الجر)، وبنتيجة الزيادة الإضافية للقوة المتولدة عن الجناح الدوار تزداد قوة الحمل قج ش فتصبح أكبر من قوة وزن الحوامة، وتهجر الحوامة الأرض لتنتقل إلى فترة التسلق بمسار مائل. ويساعد في تحقيق هذا التسلق الزيادة المستمرة في قوة الحمل قج ش نتيجة لزيادة سرعة الحوامة، وازدياد تأثير الانسياب المائل في زيادة قوة الجناح الدوار قج. إن وجود سرعة أمامية ولوكانت قليلة القيمة، تؤدي حتماً إلى نقصان ملموس في الاستطاعة المطلوبة. فإذا لم يكن الإقلاع بسرعة مساوية الصفر (الإقلاع الشاقولي) ممكناً بسبب عدم كفاية مردود المحركات، فإن وجود سرعة أمامية في حدود 40 - 50 كم/سا يحقق فائض دفع لا بأس به يساعد الحوامة على تطبيق التسلق بمسار مائل مع التسارع التدريجي. ويحتاج الإقلاع بهذه الطريقة إلى مطار أوساحة ممهدة طولها في حدود 50 - 100 متر. ينتهي إقلاع الحوامة بهذه الطريقة عند بلوغها ازدياد 25 متراً وتكون سرعتها قريبة من السرعة الاقتصادية للطيران الأفقي المستقيم. (3) الإقلاع وفق مبدأ الحوامة مع الاستفادة من تأثير الوسادة الهوائية: قبل شرح هذه الكيفية تجدر الإشارة إلى تأثير الوسادة الهوائية في الحوامة في أثناء التعليق. يلاحظ تأثير الوسادة الهوائية عند تعلق الحوامة على ازدياد قليل ع < د أي عندماقد يكون الارتفاع «ع» أقل من قطر الجناح الدوار للحوامة «د». ويتلخص مضمون هذه الظاهرة فيما يلي: عند تعلق الحوامة على ازدياد منخفض، يصطدم الهواء الذي يدفعه الجناح الدوار بالأرض، فتقل سرعته لتصبح مساوية الصفر، ويزداد الضغط الساكن تحت الجناح الدوار أوما يدعى بالوسادة الهوائية، فتزداد من ثم قوة حمل الجناح قج، وعند تعلق الحوامة على ازدياد ع = 0.1د تزداد قوة حمل الجناح الدوار بمقدار 50%، وحدثا ازداد ازدياد التعلق قلّ تأثير الوسادة الهوائية، حتى يتلاشى نهائياً عند ازدياد مقداره 2د، كما يتناقص تأثير الوسادة الهوائية تدريجياً عند زيادة السرعة الأمامية. عند إقلاع الحوامة وفق مبدأ الطائرة، يؤدي درجانها على أرض غير ممهدة جيداً إلى حدوث اهتزازات شديدة. عندئذ يمكن تطبيق الإقلاع مع الاستفادة من تأثير الوسادة الهوائية (ارتفاع التعلق لا يزيد على 0.5د). وبعد هجر الأرض والتعلق في منطقة تأثير الوسادة الهوائية، تكتسب الحوامة سرعة أمامية تدريجياً فتزداد قوة الجناح الدوار قج نتيجة تأثير الانسياب المائل للهواء، ويقل تأثير الوسادة الهوائية، والمحصلة هي زيادة قوة الجناح الدوار بشكل يسمح بتطبيق التسلق مع التسارع عندما تصبح سرعة الحوامة في حدود 40 ـ 50 كم/سا. فإذا كانت الأرض شديدة الوعورة وفيها حفر كبيرة يزول تأثير الوسادة الهوائية تماماً.
هبوط الطائرة
هبوط الطائرة landing هوانحدارها من الجوواقترابها من سطح الأرض ثم ملامستها الأرض ودرجانها عليها حتى توقفها تماماً. مراحل هبوط الطائرة: يضم هبوط الطائرة المراحل التالية، الانحدار ثم الصف ثم الإسفاف ثم الحط ثم الدرجان حتى التوقف (الشكل12).
أ ـ فترة الانحدار: الانحدار هوأول مراحل الهبوط، تطير الطائرة فيه متباطئة على مسار مستقيم مائل نحوالأسفل بزاوية انحدار ثابتة يهن ويبدأ الانحدار من ازدياد 25 متراً وتخضع حركة الطائرة في أثنائه للقوى التالية: ـ قوة الحمل ر، وقوة وزن الطائرة ق، وقوة دفع المحرك قم، وقوة الكبح كب.
تعدّ زاوية الانحدار يه ن وسرعة الطائرة الشاقولية في أثناء الانحدار سر ش من أبرز العناصر المعبرة عن فترة الانحدار.
وتنتهي فترة الانحدار على ازدياد يراوح بين عشرة أمتار والصفر، لتبدأ فترة الصف. ب ـ فترة الصف: تتناقص في هذه الفترة سرعة الطائرة الشاقولية سر ش حتى تساوي الصفر، لضمان سلاسة حطها على الأرض (لمس الأرض). ويتم ذلك بإنقاص زاوية الانحدار يه ن بإمالة مسار الحركة إلى أعلى قليلاً بزيادة قوة الحمل ر. تتابع الطائرة إنقاص سرعتها مع تغيير زاوية الانحدار يهن تدريجياً في أثناء الصف،
ج ـ فترة الإسفاف: تنخفض في هذه الفترة سرعة الطائرة حتى تكافئ سرعة الحط، فيقوم الطيار في نهاية الصف أوبداية الإسفاف، بوضع المحرك على نظام عمل الدفع الأدنى (الإرجاع الكامل للمحرك) وتستمر سرعة الطائرة بالتناقص في أثناء الإسفاف مع بقاء ارتفاعها ثابتاً. يزيد الطيار زاوية هجوم الطائرة، أي يزيد عامل الحمل، بكيفية تضمن اقتراب الطائرة من الأرض اقتراباً بطيئاً جداً حتى تصبح سرعتها مساوية سرعة الحط (لمس الأرض) وتنتهي في هذه اللحظة فترة الإسفاف. د ـ فترة الحط (لمس الأرض): تحط الطائرة على أرض المهبط، عندما تصبح سرعتها مناسبة للدرجان.
ويجب في لحظة حط الطائرة تثبيت عامل الحمل بتثبيت زاوية هجوم الطائرة. لأن الاستمرار بزيادة عامل الحمل يؤدي بالطائرة إلى حتى تهجر الأرض مرة أخرى، تحت تأثير قوة الحمل المتزايدة. كذلك لا يجوز، عامة لمس الأرض بسرعة أكبر من سرعة الحط المحددة (150 - 250 كم/سا تقريباً) لأن ذلك يؤدي إلى زيادة زاوية الهجوم بعد اللمس وإلى نهوض الطائرة عن أرض المهبط بقفزات متتالية تتزايد سعتها، وهي ظاهرة معروفة تدعى «قفزة الجدي». هـ ـ فترة الدرجان: الدرجان عند الهبوط هوحركة الطائرة المتباطئة بدءاً من لحظة حطها على الأرض حتى لحظة توقفها تماماً.
العوامل المؤثرة في هبوط الطائرة
وتضم هذه العوامل التأثيرات التالية: أ ـ تأثير وزن الطائرة: تزداد سرعة الحط سر ض حدثا ازداد وزن الطائرة، وتزداد من ثم مسافة الدرجان ومسافة الهبوط الكلية. ب ـ تأثير زاوية هجوم الطائرة: تنقص سرعة الحط على أرض المهبط حدثا ازدادت زاوية هجوم الطائرة، وتقل من ثم زاوية الدرجان ومسافة الهبوط الكلية. ج ـ تأثير الجوالمحيط بالطائرة: إذا ازدادت درجة حرارة الجوالخارجي ونقص الضغط الجوي، تنقص كثافة الهواء فتزداد مسافة الدرجان. لأن نقصان كثافة الهواء يقلل من قيمة قوة كبح الطائرة. د ـ تأثير الرياح السائدة في منطقة الهبوط: إذا كانت الريح أمامية بالنسبة إلى الطائرة، تقل سرعة الحط، كما تقل مسافة الدرجان ومسافة الهبوط. أما إذا كانت الريح خلفية فتزداد سرعة الحط ومسافة الدرجان ومسافة الهبوط. هـ ـ تأثير قلابات الطائرة: القلابات هي سطوح حمل إضافية في مؤخرة الجناح، ويتم إنزالها في أثناء هبوط الطائرة مما يؤدي إلى زيادة قيمة عامل الحمل وتقل نتيجة لذلك سرعة الحط ومسافتا الدرجان والهبوط. كما يؤدي إنزال القلابات إلى تزايد قيمة التسارع الطولي تع ط (بالقيمة المطلقة) وإلى تناقص مسافة الهبوط الكلية. وـ تأثير المظلة الكابحة: هي مظلة مركبة في مؤخرة بعض الطائرات يفتحها الطيار بعد حتى تحط الطائرة في أثناء الهبوط من أجل زيادة قيمة التسارع الطولي (بالقيمة المطلقة) ومن ثم زيادة معدل تباطؤ الطائرة. يؤدي فتح المظلة الكابحة إلى إنقاص مسافة الدرجان ومسافة الهبوط بسبب قوة الكبح الإضافية ق ك م الناتجة عن فتح المظلة. الهبوط القصير والهبوط العمودي: وهما يتمان كما يلي: أ ـ الهبوط القصير: ينفذ الهبوط القصير في الطائرات النفاثة المعدة لهذا الأمر بإنقاص مسافتي إسفاف الطائرة عند الهبوط وفي درجانها. أما بقية المراحل فهي مماثلة لمراحل الهبوط العادي. يستفاد من المركبة الشاقولية قم ش عند الهبوط القصير لإقلال سرعة الهبوط من دون الاستفادة من المركبة الأفقية قم أ في التباطؤ، وتصبح مسافة الإسفاف في شروط مكافئة أكبر من مسافة الإسفاف في الهبوط العادي لأن سرعة الهبوط بالاستفادة من المركبة العمودية قم ش في الهبوط القصير أقل من سرعة الهبوط العادي وهذا يعني
يتعلق إمكان الحصول على قيمة عالية لمركبة قوة الدفع العمودية قم ش بقيمة م التي هي نسبة قوة الدفع الأعظمي إلى قوة وزن الطائرة ق (كما مر سابقاً)، كما يتعلق بالزاوية التي يمكن بها إمالة قوة دفع المحرك. فإذا كان مجال هذه الزاوية كبيراً حتى 180 درجة فيمكن استعمال تام قوة الدفع في عملية تباطؤ الطائرة بعد لمسها الأرض. ب ـ الهبوط العمودي (الهبوط في نقطة): يمكن حتى تحط طائرة الهبوط العمودي في مساحة محدودة جداً، من دون درجان بعد لمس الأرض، بسبب النسبة العالية بين المركبة العمودية لقوة دفع المحرك وقوة وزن الطائرة
يأخذ مسار الطائرة في الهبوط العمودي شكلاً مماثلاً لمسار هبوط الحوامة ويكون هذا المسار منحنياً. ويفضل، قبيل حتى تحط الطائرة على الأرض، تعليق الطائرة لعدة ثوان على ازدياد لايتجاوز بضع عشرات السنتيمترات تجنباً للصدمة. هبوط الحوامة: إذا حركة هبوط الحوامة هي حركة غير منتظمة، تتناقص سرعتها في أثنائها. ويبدأ هبوطها من ازدياد 25- 50 متراً، إلى حتى ينتهي عندما تحط على الأرض تماماً. ويمكن تطبيق الهبوط بإحدى الطريقتين التاليتين:
أـ الهبوط وفق مبدأ الحوامة: وهي الطريقة الأساسية لهبوط الحوامة (الشكل 19) وتتضمن المراحل التالية: الانحدار مع خفض السرعتين الأمامية والعمودية، والتعليق على ازدياد 2 - ثلاثة أمتار فوق مساحة الهبوط، والنزول العمودي، والحط. تدخل الحوامة منطقة الهبوط بحركة منتظمة على مسار مائل وعلى ازدياد 40 ـ 50 متراً وتبدأ عملية التباطؤ مع انحدار الحوامة بزاوية ثابتة. وتخضع حركة الحوامة في هذه الفترة لقوانين الحركة ويفترض إضافة إلى ما سبق، حتى تكون القوى الجانبية والعزوم المؤثرة في الحوامة في حالة توازن. تتباطأ حركة الحوامة بإمالة شعاع قوة الجناح الدوار إلى الخلف والحصول على قيمة كبيرة للقوة قج أ. وعندما تصبح السرعة 50 - 60 كم/سا، يتم تحويل الطائرة من نظام الانحدار إلى نظام الحركة على مسار سافّ (مواز لسطح الأرض) على ازدياد 2 ـ 3م وتترافق هذه الحركة مع خفض السرعة حتى قيمة مساوية للصفر. وعندئذ تتعلق الحوامة فوق ساحة الهبوط، ويتم في أثناء هذا التعليق ضبط وضع الحوامة لتصبح فوق مركز الساحة باتجاه معاكس لاتجاه الريح، وبعدئذ تنفذ الحوامة نزولاً عمودياً بسرعة قليلة، وتحط على الأرض بسلاسة. ب ـ الهبوط وفق مبدأ الطائرة: ينفذ هذا الهبوط بالشروط نفسها التي ينفذ فيها الإقلاع وفق مبدأ الطائرة وتضم هذه الطريقة المراحل التالية (الشكل 20): الانحدار من ازدياد 25 -30 متراً ثم الصف فالإسفاف فالحط فالدرجان. وتفقد الحوامة ارتفاعها في فترة الانحدار مع المحافظة على قيم ثابتة لزاوية الانحدار والسرعة حتى ازدياد 10-7 أمتار لتبدأ عملية خروج الحوامة من فترة الانحدار إلى فترة الصف، وتنتهي فترة الصف على ازدياد 1-1.5 متر، وتترافق هذه الفترة مع تناقص السرعة، وبقائها كبيرة نسبياً عند انتهاء الفترة. لذلك تستمر عملية تناقص السرعة في فترة الإسفاف أيضاً. وتبدأ هذه الفترة بانتهاء سابقتها، وتنتهي عندما تصبح سرعة الحوامة 40-30 كم/سا، وتحط الحوامة على أرض المهبط، لتبدأ فترة الدرجان التي تستمر مع تباطؤ السرعة حتى التوقف تماماً. يحتاج تطبيق الهبوط بهذه الطريقة إلى مهبط أوساحة ممهدة ذات تربة صلبة.
أنظر أيضاً
- Balanced field takeoff
- V speeds
- Climb
- Cruise
- Descent
- Landing
- Space launch, the spaceflight equivalent
المصادر
الموسوعة العربية
المراجع
ـ ف.غ براغا ون.م ليسينكروي. ب.ميكيرتوف وير. ن. نبتشايف وم.ي راوتشينكو، الأيروديناميك العملي للطائرات ذات المحركات العنفية النفاثة. ـ د.ي.بازوف، أيروديناميك الحوامات.
