كيف تطير الطائرة رغم وزنها الثقيل ؟

هل تعلم أن في كل ثانية تقلع طائرة في العالم ؟ وكل يوم هناك ما معدله 105000 طائرة تحلق في السماء ؟ ولكن كيف يمكن ذلك ؟ كيف تستطيع هذه الآلات الضخمة البقاء على ارتفاع 10000 متر لعدة ساعات ؟ بمعنى آخر، كيف تطير الطائرة ؟ الجواب هو بفضل قوة تسمى قوة الرفع. المزيد من التوضيحات في هذا المقال الوجيز.

عندما تحلق أو تطير طائرة، هناك 4 قوى مختلفة تؤثر على هذه الآلة المتحركة. قوة الرفع (lift) هي قوة مرتبطة بتأثير الرياح على الجناح والتي تسحب الطائرة لأعلى. وهذا ما يسمح للطائرة بالإقلاع وإبقائها في الهواء. على العكس من ذلك، الوزن (weight) هو القوة التي تسحب الطائرة إلى الأرض. وهناك قوة الدفع (thrust) (القوة المبذولة للأمام بسبب دفع المحرك) وهناك أيضا قوة السحب (drag) وهي القوة المعاكسة، في الجزء الخلفي من الطائرة.

وبالتالي، فإن قوة الرفع مرتبطة بأجنحة الطائرة. في الواقع، الجزء العلوي من الجناح (extrados) منحني أكثر من الجزء السفلي (intrados). عندما تتحرك الطائرة، يتسبب هذا الشكل المنحني في تضييق منطقة تدفق الهواء في مقدمة الجناح (الحافة الأمامية). هذه الظاهرة تسمى تأثير فنتوري (Venturi effect). فيحدث هبوط في الضغط فوق الجناح يمتص الطائرة لأعلى ويسمح لها بالبقاء في الهواء (أثناء الطيران، يتحرك الهواء بشكل أسرع فوق السطح المنحني للجناح. ينتج عن هذا انخفاض الضغط في الأعلى وارتفاعه في أسفل الجناح. الجمع بين الاثنين يحافظ على الطائرة محلقة في الهواء، إنها قوة الرفع).

هذه القوة مهمة جدًا أثناء الإقلاع والهبوط. كلما زادت زاوية المواجهة أو زاوية الورود أو زاوية الهبوب (ميل الجناح)، زاد الرفع. ولهذا السبب، تهتز (bounce) الطائرة عند الإقلاع والهبوط.

والقلاّبات، ما الغرض منها ؟

هناك عناصر ميكانيكية مختلفة في جانح الطائرة. وتلعب دورا مهما في تنظيم القوى التي تمارس على الطائرة. من بينها القلابات (بالإنجليزية : Flaps) التي غالبًا ما نراها وهي تنتشر أثناء الإقلاع والهبوط. القلابات تزيد من إحديداب الجناح، أي أنها تسمح بزيادة مساحة سطح الجناح وبالتالي زيادة قوة الرفع. السدفة (بالإنجليزية : Slat) تلعب هذا الدور أيضًا.

ميزة أخرى للقلابات هي أنها تقلل زاوية انتكاس الطائرة نتيجة لزيادة زاوية المواجهة بالنسبة لبطن الطائرة. هذا يسمح للطيار بالانخفاض بمقدمة الطائرة لرؤية الأرض بصورة أفضل.

تستخدم الجنيحات منخفضة وعالية السرعة الموجودة على الحافة الخلفية للمساعدة في عكس اتجاه الطائرة. أخيرًا، إذا احتاج الطيار إلى تقليل رفع الطائرة أو كبحها، فيمكنه تنشيط مثبط الرفع (بالإنجليزية : Spoiler)‏ أو (lift dumper) (أداة تعمل على تقليل قوة الرفع في الطائرة. وهي عبارة عن صفائح معدنية تثبت بالجزء العلوي من سطح الجناح وتتمدد إلى الأعلى خلال تيار الهواء وتعمل على خلخلته).

الخلاصة

تشير نسبة الطيران المثالي للطائرة إلى العلاقة بين قوة الرفع (قدرتها على البقاء في الهواء) وقوة السحب (القوة التي تعاكس تقدمها). قوتي الرفع والسحب رهينتان بمجموعة من العوامل : السرعة، ووزن الطائرة، وزاوية الإزاحة، والارتفاع.

يتحكم الطيار في قوة الرفع عن طريق تعديل انحناء أجنحة الطائرة بفضل الأجهزة المتحركة المختلفة الموجودة على سطح الجناح. بمعنى آخر يزيد الطيار من مساحة الأجنحة وانحناءها. أثناء الطيران، يجعل الطيار الطائرة تستدير عن طريق تعديل رفع جناح واحد. من خلال زيادة انحناء الجناح الأيمن مثلا، يزيد من قوة رفعه فتتحول الطائرة إلى اليسار.