بدايه الطائره بلا نهايه

المخترع الاول للطائره

ويلبور (إلى اليسار) وأورڤيل (إلى اليمين)

الأخوان ويلبور Wilbur وأورڤيل Orville رايت Wright مخترعان ومصمما طائرات، وطياران أمريكيان كان لهما فضل الريادة في الطيران والتحليق بأول طائرة مزودة بمحرك.

ولد الأخ الأكبر ويلبور (1867- 1912) في مدينة ميلڤيل Millville في ولاية إنديانا الأمريكية وكان ترتيبه الثالث بين خمـسة إخوة. أما الأخ الأصغر أورڤيل (1876-1948) فقد اشتهر بأنه أول من قاد طائرة مزودة بمحرك صممها وصنعها بالتعاون مع أخيه ويلبور.

كان والدهما ميلتون رايت راعياً لكنيسة الأخوة المتحدين في ريتشموند، ومع أن الأخوين التحقا بالمدرسة الثانوية في دايتون Dayton في ولاية أوهايو، حيث أبديا اهتماماً خاصاً بالميكانيك والرياضيات، فقد ترك ويلبور الدراسة قبل إتمامها، في حين لم يتخرج أخوه أورڤيل رسمياً من المدرسة الثانوية بعد أن أتمها، ولم يتزوج الاثنان.

عني الأخوان رايت في بداية حياتهما العملية بالرياضة والطباعة وتشاركا في محاولات إصدار بعض الصحف المحلية. وفي عام 1892 أسسا معاً شركة لصناعة الدراجات الهوائية استمرت عشر سنوات، وعملا فيها على تصميم الدراجات وصنعها وصيانتها. أثارت حادثة الطيار الألماني أوتو ليلينتال Otto Lilienthal الذي قتل بطائرته الشراعية عام 1896 اهتمام الأخوين رايت ودفعتهما إلى التفكير بتصميم طائرة شراعية، معتمدين على النتائج التي توصل إليها ليلينتال. وتمكن الاثنان من الحصول على بعض المراجع التي ساعدتهما على تصميم وصنع نموذج طائرة شراعية صغيرة من غير طيار في عام 1900 حلقت لثوان معدودات. وبعد إعادة النظر في حساباتهما وفي تأثير الهواء، وبعد إجراء الكثير من التجارب المضنية توصلا إلى صنع نموذج ثان معدل عن النموذج الأول تلافيا فيه كثيراً من العيوب، ولاسيما شكل الجناحين وطولهما وطريقة التحكم بهما، وبتوازن الطائرة في الإقلاع والهبوط. وقد نجح النموذج الجديد بدرجة مقنعة، فحلّق به أورڤيل عام 1902 مدة 12 ثانية وقطع مسافة 200 متر. عند هذه المرحلة تحول تفكير الأخوين إلى بناء طائرة مزودة بمحرك، وكان عليهما أن يفكرا بكيفية تحليقها بنجاح. وتمكن أورڤيل في نهاية المطاف في 17 كانون الأول عام 1903 من الإقلاع بطائرة مزودة بمحرك تزن 340كغ مسافة 60 متراً. وتمكن أخوه ويلبور في المحاولة الرابعة من اجتياز مسافة 284 متراً في 59 ثانية.

تابع الأخوان في العامين 1904 و1905 تجاربهما من دون توقف إلى أن تمكن ويلبور من الطيران مسافة أربعين كيلومتراً (24 ميلاً). وقد عرض الأخوان رايت تصميمهما على وزارة الحرب الأمريكية بعد أن أدخلا عليه تحسينات كثيرة وحصلا على عقد بتزويد الجيش بأول طائرة عام 1908. وفي ذلك العام استعرض الأخوان نموذجين لطائرتهما أمام الجمهور. وحلقا بهما مدة 38 دقيقة، وقاما بأول طيران مع ركاب على متن الطائرة.

طائرة الأخوان رايت ذات الجناحين التي كان لها أول تركيبة للذيل

وقد فكر الأخوان في عملية توجيه الطائرة بدقة أكبر في مرحلة لاحقة حين وجدا أن التواء الجناح لا يتحكم بالطائرة ولكن بميلها فقط

في تلك السنة أسس الأخوان رايت شركة رايت لصناعة الطائرات في فرنسا، وتولى ويلبور التحليق بطائرته في سماء فرنسا وإيطاليا مستعرضا إياها، ونظم مركزاً لتدريب الطيارين في باريس. في حين حلّق أورڤيل في سماء برلين بألمانيا، إذ توافرت في الطائرة المعروضة حتى ذلك الوقت القيادة المستقرة والآمنة. وفي التاسع من أيلول 1909 قام ويلبور بالطيران في سماء نيويورك مدة أكثر من ساعة، وكانت غايتهما من ذلك كله استعراض منجزاتهما وتشجيع الحكومات المعنية على اقتناء طائرتهما. وقد توالت عليهما إثر ذلك الطلبات من الولايات المتحدة والدول الأوربية, وفي أواخر عام 1909 أسست شركة رايت لإنتاج الطائرات في الولايات المتحدة الأمريكية، وتم إنتاج نسخ محسنة عن الطائرة في ألمانيا، ثم في روسيا (1913)، ولكنها لم تلق الرواج المرغوب فيه.

خلف أورڤيل أخاه ويلبور في رئاسة الشركة بعد وفاة الأخير عام 1912 في دايتون بولاية أوهايو Ohio. وفي عام 1915 باع أورڤيل حقوقه من الشركة وصار عضواً في المجلس الوطني الاستشاري للملاحة الجوية الأمريكية. وبحلول عام 1918 اختفى اسم رايت من عالم صناعة الطائرات واختتمت حلقة مهمة من تاريخ الطيران ستبقى قائمة في الذاكرة إلى الأبد.

الطائرة airplane

الطائرة airplane مركبة مزودة بمحرك تستطيع التحليق في الجو والبقاء فيه بقوى الرفع المتولدة على أجنحتها بسبب حركتها في الهواء. والطائرة ذات المحرك هي عادة أثقل من الهواء بالمقارنة مع المناطيد الأخف من الهواء سواء كانت عادية أم مسيَّرة بقوة محرك.

تختلف الطائرات المسيَّرة بمحرك وأثقل من الهواء باختلاف الأغراض المصممة لها، مثل: الحوامات والطائرات ذوات الأجنحة بأشكالها المختلفة، كالجناح المستقيم والجناح السهمي وجناح الدلتا. و هذه الأجنحة مزودة بأجزاء متحركة تسمح للطائرة بالحركة في جميع الاتجاهات لدى خفضها و رفعها، إضافة إلى القوى الدافعة الناتجة من المحركات المزودة بها. تراوح أوزان الطائرات الحديثة بين 460كغ، وتتسع لطيار واحد فقط، وطائرات النقل الضخمة التي تصل أوزانها إلى عشرات الاطنان.

لمحة تاريخية

الشكل (1) نموذج طائرة السير جورج كايلي

داعبت أحلام الطيران مخيلات المخترعين عبر قرون طويلة قبل الوصول الى أول محاولة تحليق ناجحة، وقد تضمنت الخطوات الأولى في هذا المجال بعض اللمحات التي قادت فيما بعد إلى معرفة كيفية تحرك الجسم في الهواء، وكان العلماء آنئذ يعتقدون أن أجنحة صنعية تماثل أجنحة الطيور قد تمكن أي جسم من التحليق في الهواء. أما أول جسم صنعي يحلق في الهواء فكان الطائرة الورقية التي عرفتها الصين منذ القرن الخامس الميلادي، وتتابعت محاولات المفكرين والمخترعين نظرياً وعملياً لإيجاد وسيلة للتحليق في الجو، بالاعتماد أساساً على ملاحظة الطيور، وطريقة طيرانها في الجو، وكيفية تركها الأرض وعودتها إليها، أي ما أطلق عليه الإقلاع والهبوط. ومن تلك المحاولات نموذج طائرة السير جورج كايلي الإنكليزي George Cayley (الشكل 1)، ونموذج طائرة الألماني ليلينتال Lilienthal الشراعية، ونموذج الأمريكي أوكتاف شينوت Octave Shenute المزدوج الأجنحة، والنموذج الأهم الأثقل من الهواء والمزود بمحرك انفجاري يعمل على الوقود السائل الذي صمَّمه لانغلي Langley، وكان سبب نجاح الأخوين رايت[ر] Wright brothers. وقد جرت تجارب عديدة على نماذج مختلفة التصميم انتهت بالإخفاق وسقط من جرائها ضحايا عدة. وتوج بعضها بنجاح كبير، وفي مقدمتها طائرة الأخوين رايت اللذين استطاعا التحليق بها سنة 1903. وعدت هذه المحاولة بداية دخول العالم عصر الطيران[ر].

أنواع الطائرات وتصنيفها

آـ الطائرات التي تعمل من مطارات أرضية:

الشكل (2) طائرة تعمل من مطار أرضي

صممت هذه الطائرات أصلاً للإقلاع والهبوط من على أرض صلبة، كالمهابط الاسفلتية والاسمنتية. وقد يعمل بعض هذه الطائرات من على سطوح عشبية أو ترابية. وتزود عادة بعجلات ثابتة أو قابلة للطي ضمن الجسم أو ضمن الأجنحة، أو بزحافات أو طوافات حسب نوعيتها والغرض من استخدامها للهبوط والإقلاع في المناطق الثلجية أو على الماء. وهذه المواصفات تنطبق على أنواع الطائرات الخفيفة على اختلاف أنواعها، كطائرات التدريب الأولي والتنقلات الخاصة، والطائرات الحربية المختلفة: المقاتلة، والمقاتلة القاذفة، والقاذفة ذات الأحجام المختلفة، وكذلك طائرات الشحن الضخمة، وطائرات نقل الركاب airliner، والحوامات بأنواعها المختلفة وأغراض استخدامها المتعددة (الشكل 2).

ب ـ الطائرات العاملة من على ظهر حاملات الطائرات:

الشكل (3) طائرة عاملة من على ظهر حاملات الطائرات

وهي طائرات معدلة من حيث البناء، وتختلف عن الطائرات التي تعمل من المطارات الأرضية لتستطيع الإقلاع والهبوط من على ظهر الحاملة، وهي تُزَوَّد بقوى دفع إضافية تمكنها من الإقلاع القصير، وقوى شد مقاومة تخفِّف من شدة اشتباك الخطاف المركب أسفل ذيل الطائرة بالحبال المطاطية عند لمسها المهبط، وكذلك بنية أجنحتها القابلة للطي، ليستوعب ظهر الحاملة ومستودعاتها أكبر عدد ممكن من الطائرات. وتجدر الإشارة هنا إلى أن الطائرات التي تعمل من على ظهر الحاملات هي طائرات حربية وحسب، سواء كانت مقاتلة أم مقاتلة قاذفة أم حوامات (الشكل 3).

الشكل (4) طائرة بحرية

ج ـ الطائرات البحرية seaplanes:

وهي طائرات مجهزة بعوامات بدلاً من العجلات تمكنها منالإقلاع والهبوط من على سطح الماء، تكون هذه الطائرات غالباً مزودة بمحرك مروحي أو أكثر حسب حجمها، وحسب الغرض من استخدامها، وبعضها مزود بطوَّافة رئيسية تحت الجسم وعوامات إضافية تحت أطراف الأجنحة لحفظ التوازن في أثناء حركتها على سطح الماء، وتدعى في هذه الحالة زورقاً طائراً، وقد يزود هذا النوع من الطائرات بعجلات إلى جانب الطوافة الرئيسية لتستطيع العمل من على سطح الماء ومن الأرض، وتدعى في هذه الحالة طائرة برمائية (شكل 4).

د ـ الطائرات ذات الإقلاع والهبوط العموديين VTOL:

الشكل طائرة ذات إقلاع وهبوط عموديين

تزود الطائرات ذات الإقلاع والهبوطالعموديين عادة بمحركات عنفية نفاثة أو عنفية مروحية، والمثال من النوع الأول هو الطائرة هاريير AV-8B Harrierالبريطانية الصنع، وهي طائرة حربية للهجوم الجوي والدعم الأرضي تستخدم فوهات النفث المتبدلة الاتجاه، وتوفر الدفع العمودي في أثناء الإقلاع والهبوطبالتزامن مع حركة الطائرة. أما تلك المزودة بمحركات عنفية مروحية فتكون محركاتها على طرفي الجناحين عادة، حيث يتبدل وضع الجناح كلّه بالتزامن مع وضع الطيران. وتعد الحوامة من الطائرات ذات الإقلاع والهبوط العموديين (الشكل 5).

هـ ـ الطائرات ذات الإقلاع والهبوط القصيرين STOL:

صُمِّمَ هذا النوع من الطائرات لتستطيع استخدام مهابط قصيرة في الإقلاع والهبوط ليوفر لها مقطع الجناح قوة رفع عالية بسرعات بطيئة نسبياً، كالطائرات المستخدمة للشحن الجوي ونقل الركاب، وتعد الطائرات العاملة من على ظهر حاملات الطائرات من الطائرات ذات الإقلاع والهبوط القصيرين، ولكنها تختلف عن الطائرات التي تعمل من المطارات الأرضية لأنها تستعين بقوى مساعدة سواء في الإقلاع أو الهبوط.

الشكل (6) مكوك الفضاء

و ـ مكوك الفضاء Spaceship:

وهو طائرة ليست كالطائرات الأخرى، من حيث مبدأ عملها واستخدامها، والمثال عليها مكوك الفضاء الذي تشرف على إنتاجه واستخدامه وكالة الفضاء الأمريكية NASA. يطير المكوك بأجنحة ثابتة في طبقات الجو العليا وفي الفضاء الخارجي، وينطلق عند الإقلاع من الأرض عمودياً للخروج من جو الأرض كصاروخ مزود بأجنحة وبقوة دفع عالية يوفرها وقود صلب حتى دخوله الفضاء الخارجي. أما الهبوط فيكون شراعياً كطائرةٍ شراعيةٍ من دون محرك (الشكل 6).

أقسام الطائرة الأساسية

تتألف الطائرة من الأقسام الرئيسية الآتية: (الشكل 7)

1ـ الجسم: هو القسم الرئيسي في الطائرة، ويحوي معظم أجزائها، وفي مقدمته قمرة القيادة في جميع أنواع الطائرات. كما يحتوي على مقاعد الركاب ومستودعات الشحن في طائرات الركاب والشحن الجوي. أما طائرات القتال والهجوم الجوي فيحوي الجسم المحركات وخزانات الوقود أحياناً. و كان جسم الطائرة في أيام الطيران الأولى من الخشب والقماش المشمع، وبتطور صناعة الطائرات ودخول عصر السرعات العالية أصبح بناء الجسم من مدائد فولاذية، وصفائح معدنية خفيفة الوزن، وشديدة التحمل للقوى المشكلة على جسم الطائرة في أثناء الطيران.

2ـ الأجنحة: وهي قسم أساسي من أقسام الطائرة يوفر لها قوى الرفع الضرورية لبقائها في الجو، إضافة إلى مهمتها الأصلية في عمليتي الإقلاع والهبوط، ويختلف شكل الأجنحة باختلاف نوع الطائرة و مهمتها. و كانت أجنحة مستقيمة ذات سماكة كبيرة لطائرات الركاب والشحن الجوي في عصور الطيران الأولى، ثم اتجه بناء الأجنحة فيما بعد إلى الأجنحة السهمية والمثلثية (الدلتا) نتيجة تطور الطيران، لتخفيف تأثير مقاومة الهواء وقوى الكبح الناتجة من زيادة السرعة. تحتوي الأجنحة حسب طبيعة بنائها خزانات وقود عموماً، وكذلك حِمْل المحركات في الطائرات المزودة بأكثر من محرك واحد، إضافة إلى أجزاء متحركة و متمفصلة معها للتحكم بقيادة الطائرة.

3ـ مجموعة الذيل: تتوضع مجموعة الذيل في مؤخر الجسم عادة. علماً بأن بعض تصميمات الطائرات وضعت مجموعة الذيل في مقدمة الجسم تبعاً لنوعية التصميم وأهدافه. ومجموعة الذيل هي المسؤولة عن حركة الطائرة في الصعود والنزول بوساطة الأجزاء المتحركة المعلقة بها. وتشبه في بنائها الأجنحة من حيث شكل مقطعها ومتانتها.

الشكل (7)

4ـ العجلات:وهي ذلك القسم من الطائرة الذي يمكنها من التحرك على الأرض سواء عند الدرجان استعدادا للإقلاع أو بعد الهبوط. وهي إما أن تكون ثابتة كما في الطائرات الأولى، أو قابلة للطي فيما بعد، حيث تختفي في الجسم أو في فراغات مجهزة لها في الأجنحة. وتختلف مجموعة العجلات من طائرة الى أخرى حسب نوعية الطائرة ووزنها والحمولات المهيأة لها، وقد تقوم الزحافات والطوافات مقام العجلات في بعض أنواع الطائرات كالحوامات والطائرات البحرية.

5ـ أسطح القيادة:

وهي الأجزاء المتحركة المتصلة بالأجنحة ومجموعة الذيل، تؤدي بحركاتها نحو الأعلى أو الأسفل في أثناء الطيران إلى حركة الطائرة في الاتجاهات جميعها، فما كان منها متصلاً بالأجنحة يدعى الجنيحات، وما كان متصلاً بمجموعة الذيل يسمى الروافع والدفة. ويختلف توضعها وحجمها على الأجنحة أو مجموعة الذيل باختلاف نوع الطائرة وتصنيفها. وإضافة إلى ذلك هناك ما يسمى القلابات الأمامية والخلفية التي تساعد على التحكم بالطائرة في أثناء الإقلاع والهبوط.

6ـ لوحة العدادات:

تتوضع لوحة العدادات في غرفة القيادة وأمام الطيار مباشرة، وتشتمل على العدادات الدالة على أداء الطائرة في أثناء الطيران. و هي متصلة بأجزاء الطائرة كلها بدارات وتوصيلات توفر للطيار التحكم التام بالطائرة في الجو. وكانت لوحة العدادات في أيام الطيران الأولى تحتوي على عدادات رئيسية لقراءة الارتفاع والوضع والسرعة، وبتطور الطيران ودخوله عصر الطيران بسرعات عالية أصبحت لوحة العدادات العامل الأساسي الذي يمكّن الطيار من قيادة الطائرة وقيادة نيرانها. في حين زُوِّدَتْ طائرات نقل الركاب والبضائع بعدادات مساعدة أضيفت إلى لوحة العدادات الرئيسية.

7ـ القوة المحركة:

يقصد بالقوة المحركة المحرك الذي يغذي الطائرة بقوة الجر أو الدفع حسب نوع المحرك، فهو إما أن يكون مروحياً مفرداً، كما في الطائرات الأولى، حيث ركب في مقدمة الجسم، أو يكون هناك أكثر من محرك ومكانها على الأجنحة. وبتقدم الطيران أصبحت الطائرة تعتمد على قوى دفع ناتجة من محرك نفاث أحادي في جسم الطائرة، أو ثنائي على جانبي الجسم، أو أكثر من ذلك على الأجنحة، كما في طائرات النقل والركاب. وقد تطورت صناعة محركات الطائرات تطوراً كبيراً وتعاظمت قوى الدفع المتولدة لتسمح للطائرات بتجاوز سرعة الصوت أضعافاً عدة.

الآفاق المستقبلية في تطور الطائرات:

أفرزت الحرب العالمية الثانية 1939ـ1945 مجموعة متطلبات واحتياجات على صعيدي الطيران الحربي والمدني. والتطورات الملحوظة التي تمت عقب الحرب سواء في مجال الطيران الحربي أم طيران النقل دفعت الكثير من منتجي الطائرات إلى إنتاج العديد من الطرازات والأنواع استجابة لمتطلبات العصر.

وقد تطورت صناعة الطائرات تطوراً ملحوظاً في فترة قليلة من الزمن قياساً إلى المنجزات التي تم تحقيقها، فتبدلت من طائرات تطير بسرعات عادية، وذات مناورة محدودة، ومقيدة بأشكال الأجنحة، ونوعية القوى الجارة أو الدافعة؛ إلى طائرات ذات سرعات عالية تتجاوز سرعة الصوت، وذات قدرة على المناورة هائلة، إضافة إلى الحمولات المتعددة الأنواع سواء بالنسبة للطائرات الحربية أم المدنية، ونقلها إلى مسافات طويلة جداً.

وعلى صعيد الحوامات فقد كان التطور سريعاً جداً وسبباً في الوصول إلى إنتاج حوامات متعددة المهام و تستطيع الوصول الى أصعب الأماكن للعمل في مجال الإنقاذ والإسعاف والخدمات الأخرى.

وما الصواريخ العابرة للقارات والصواريخ الحاملة للسواتل ومركبات الفضاء التي مكنَّت العلماء من إرسال سفن الفضاء إلى الكواكب الأخرى إلا حصيلة للتطور العلمي في علوم الطيران وللنظريات الحديثة التي ستقود إلى تطور أعظم في المستقبل

الطيران الحربي

المقصود بالطيران الحربي military aviation هو الطائرات المبنية أساساً لخدمة الأهداف العسكرية، سواء كانت هذه الطائرات من نوع المقاتلات لخوض المعارك الجوية أم القاذفات التي تضطلع بمهام قصف الأهداف الأرضية. كما أن للأنواع الأخرى من الطائرات كالحوامات وطائرات النقل العسكري أثرها المهم في الطيران الحربي.

لمحة تاريخية

مع بداية عصر الطيران[ر] في أوائل القرن العشرين، وبدء تحقيق أحلام الإنسان في الوصول في التحليق في الجو؛ بدأت الأنظار تتجه إلى استخدام الطائرات للأغراض الحربية مباشرة لقدرتها على الوصول إلى الأهداف البعيدة خلف الخطوط، لسرعتها في نقل المعلومات والعتاد والقوات.

وقد بدأت محاولات استخدام الطيران للأغراض الحربية منذ بداياته، فبعد أن نجح الأخوان رايت[ر] في التحليق بنموذجهما عام 1903، اتجه مسؤولو القوات المسلحة في مختلف بلدان العالم إلى توظيف الطيران لأغراض عسكرية، وكانت الطائرات التي استخدمت في الحرب العالمية الأولى 1914ـ1918 ذات محركات مروحية، يدخل في بنيتها الخشب والقماش والأسلاك الناقلة للحركة، وكانت أحادية الجناح أو ثنائية أو ثلاثية الأجنحة، بطيئة السرعة نسبياً، وذات قدرة محدودة على المناورة في المعارك الجوية، وذات إمكانية محدودة لحمل القنابل التي كانت تُسْقَط يدوياً على أهدافها، وقد اقتصر تسليحها على المدافع الرشاشة ذات العيار الخفيف، وسرعان ما أصبحت هذه الطائرات من الماضي، نتيجة للتطور السريع في صناعة الطائرات الحربية لتلبية الاحتياجات العسكرية ومتطلباتها، سواء في الأعمال الهجومية أم الدفاعية، إذ استطاع الطيران قلب موازين القوى في أثناء الحرب العالمية الثانية 1939ـ 1945.

وبعدها، وفي أثناء الحرب الباردة بين الكتلتين الكبيرتين، فقد فاق كل تصور حيث دخل الطيران الحربي عصراً جديداً من حيث التصنيع والتسليح والقدرة على المناورة، والوصول إلى سرعات عالية جداً، وإمكانية بلوغ الأهداف البعيدة.

تطور الطيران الحربي مع متطلبات الحرب الحديثة

الشكل (1) الطائرة الألمانية فوكر

تعد طائرة الأخوين رايت أول طائرة استخدمت للأغراض الحربية، وفي عام 1910 انتقلت التقنية الجديدة التي تم الوصول إليها في أمريكا إلى أوربا حيث تم تطوير الطائرات الحربية من حيث البناء والتسليح تبعاً للأغراض المستخدمة من أجلها.

وقبيل نشوب الحرب العالمية الأولى دفعت فكرة منع العدو من الاستطلاع خلف الخطوط إلى تطوير أول طائرة مقاتلة، وأدى ظهور الطائرة الألمانية فوكر Fokker عام 1915 المزودة بمدفع رشاش تمر طلقاته من خلال المروحة متزامنة إلى ولادة ما يدعى بالمعركة الجوية (الشكل 1).

تعدد إنتاج الطائرات الحربية في الحرب العالمية الأولى من مقاتلات وقاذفات وطائرات استطلاع حسب متطلبات الحرب، حتى وصلت سرعة بعضها إلى 200كم/سا، وارتفاع التحليق حتى 6100م.

الشكل (2) الطائرة مسرشميت	الشكل (3) الطائرة هاينكل
الشكل (4) الطائرة نورث أمريكان	الشكل (5) الطائرةإليوشن
الشكل (6) الطائرة زيرو	الشكل (7) الطائرة ناكاجيما

تطور إنتاج الطائرات الحربية في الفترة الواقعة بين انتهاء الحرب العالمية الأولى وبداية الحرب العالمية الثانية وأصبحت أنواعها المختلفة من مقاتلات وقاذفات ذات إمكانات كبيرة في المعارك الجوية، وغدت قادرة على حمل كمية أكبر من القنابلوالطوربيدات المضادة للسفن والغواصات، وبدأ إنتاج طائرات الاستطلاع ذات المدى البعيد.

وقد أدى الانقلاب الكبير في التطور التقني لإنتاج الطائرات إلى نشوء معامل ضخمة لإنتاج أنواعها المختلفة، التي تميزت ببنائها القوي المدعم بصفائح الألمنيوم المقوى وقوة محركاتها وانسيابية أجسامها وأجنحتها، مما يقلل من قوى كبح الهواء إضافة إلى عجلات قابلة للطي تختفي في الأجنحة بعد الإقلاع. وكانت المقاتلة سبيتفاير Spitfire ومسرشميت Messerschmitt(الشكل2) وهاينكل Heinkel (الشكل3). من أبرز الطائرات التي أظهرت مقدرة كبيرة في الحرب العالمية الثانية على صعيد المعارك الجوية ودقة القصف وإصابة الأهداف، وقد كان للاستخدام الجيد والدقيق لأجهزة الرادار في كشف الأهداف وتوجيه المقاتلات نحوها الأثر الفعال في قيام الطيران بالدور الأكبر في المعارك الدائرة بين الأطراف المتحاربة.

الشكل (8) الطائرة X 15

الشكل (9) الطائرة ميغ 17

الشكل (10) الطائرة فانتوم F-100

الشكل (11) الطائرة فانتوم F-4

كذلك قامت القاذفات المتطورة في أواخر الحرب العالمية الثانية بدور كبير وفعال في تدمير المنشآت الحيوية في العمق لقدراتها العالية من حيث المدى وإمكانية حمل القنابل ودقة إصابة الأهداف، واشْتُهِرَ منها نورث أميركان North American(الشكل4) والاليوشينIlyushin(الشكل5) والزيرو Zero(الشكل6) وناكاجيما Nakajima(الشكل 7) والطائرة B-29 التي أنهت الحرب بقصفها مدينتي هيروشيما وناغازاكي بالقنبلة الذرية.

وبدخول المحرك النفاث عالم صناعة الطائرات عقبالحرب العالمية الثانية دخل الطيران الحربي مرحلة جديدة من التطور نحو بناء طائرات ذات سرعة أكبر وقدرة أفضل على المناورة، إلى جانب تطوير شؤون التسليح وتقنيات التسديد وإصابة الأهداف، كذلك فإن التطورات التي حدثت في إنتاج الطائرةالحوامة واستخداماتها المتعددة في الطيران الحربي قطعت شوطاً كبيراً عقب الحرب العالمية الثانية [ر].

وقد كانت الأبحاث والتطويرات المستمرة على الطائرات الحربية وتسليحها أدت إلى بلوغ مستويات عالية من التقنية في الأداء لأنواع الطائرات على اختلافها، إذ وصلت السرعة بسبب قوة المحرك الهائلة والتصاميم الانسيابية وأشكال الأجنحة لتتجاوز سرعة الصوت، ووصلت سرعة الطائرة X15 عام 1963 إلى حوالي 6400كم/سا (الشكل 8).

أما التطوير الهائل والسريع للطائرات الحربية بأنواعها المختلفة من مقاتلات وقاذفات وحوامات ونقل عسكري فقد حدث إبان الحرب الباردة بين الولايات المتحدة الأمريكية والاتحاد السوڤييتي، حين ظهرت المقاتلات ذات القدرة العالية على المناورة وكسب الارتفاع بسرعة، والمزودة بمحركات نفاثة توربينية متطورة تمكنها من تجاوز سرعة الصوت بأضعاف, عدة، كذلك اختلف شكل الأجنحة والجسم ومجموعة الذيل، وبرز منها F-86 والميغ 15ـ 17(الشكل 9)، F-100، F-104 (الشكل 10) واللايتنينغ والميغ 19 والفانتوم F-4 (الشكل 11).

الشكل (12) الطائرة B-52

الشكل (13) الطائرة لوكهيد

الشكل (14) الطائرة ميغ 25

الشكل (15) الطائرة أواكس

الشكل (16) الطائرة F-18

الشكل (17) الطائرة SU-27

الشكل (18) الطائرة F-18

وعلى نطاق القاذفات ظهرت القاذفات الضخمة والكبيرة بعيدة المدى، المزودة بالمحركات النفاثة الضخمة، ذات القدرة العالية على حمل الأوزان، وذات الدقة في إصابة الأهداف من الارتفاعات العالية، وبرز منها B-36، B-47 ثم القاذفة الشهيرةB-52 (الشكل 12) التي سميت بالقاذفة الإستراتيجية حيث بقيت في الخدمة حوالي 50 عاماً.

ومع بداية عصر الصواريخ (أرض/جو) المضادة للطائرات اتجهت الأنظار لتصميم طائرات تستطيع الطيران على ارتفاعات عالية، بعيداً عن مدى الصواريخ المضادة، ومثالاً على ذلك بقيت الطائرتان لوكهيد س ر 71 Lockheed SR- 71 (الشكل 13) والميغ 25 MIG 25(الشكل 14) بمنأى عن إصابتهما بصواريخ (أرض/ جو) لسرعتهما الهائلة على الارتفاعات العالية.

كما أن الحاجة لعمليات الاستطلاع والتصوير الجوي دفعت المصممين إلى إنتاج طائرات تستطيع التحليق فترة طويلة على ارتفاعات شاهقة، وكان أشهرها يو توU-2 التي تستطيع التقاط الصور من ارتفاع 24 كم ولكنها أُسْقِطَتْ فيما بعد عام 1960 فوق أراضي الاتحاد السوڤييتي بعد تطور الصواريخ (أرض/جو) من طراز سامSAM.

أفرزت الحربالڤييتنامية تطوراً كبيراً في أنواع الطائرات المقاتلة والمقاتلة القاذفة والقاذفات والحوامات وطائرات النقل العسكري وطائرات الإنذار المبكر من نوع أواكس AWACS (الشكل 15) وهوك آي Hawkeye. وفي السبعينيات والثمانينيات ظهرت القنابل الموجهة ليزرياً نحو أهدافها، شكلت تحولاً مهماً في تسليح الطائرات المقاتلة والمقاتلة القاذفة والقاذفات، ومن ثم تطور إنتاج الطائرات نفسها لتصبح أكثر قدرة على بلوغ سرعات تفوق سرعة الصوت، وذات قدرة كبيرة على المناورة بتسليح متطور يتضمن المدافع الرشاشة والصواريخ جو/جو الموجهة رادارياً وحرارياً والقنابل الموجهة ليزرياً أمثال F18(الشكل 16) والميغ 29 29 Mig وسوخوي 27 SU- 27 (الشكل 17) وكانت أكثرها نجاحا المقاتلة F-16 التي بدأ إنتاجها عام 1977(الشكل 18).

وبعد ظهور صورايخ سام SAM (أرض/جو) الروسية التي أسقطت عدداً كبيراً من المقاتلات الأمريكية الإسرائيلية في حرب 1973 اتجهت أنظار المصممين إلى تصميم مقاتلات وقاذفات لاتستطيع أجهزة الرادار كشفها، ولايمكن إصابتها بوساطة هذه الصواريخ، فتم إنتاج الطائرة الشبح Stealth Airplane (الشكل 19)، ولوكهيد ف ـ117 Lockheed F- 117، والقاذفة الاستراتيجيةنورثورب ب ـ2 Northorp B-2 التي تدعى بالجناح الطائر والتي صنعت من مواد ذات كلفة عالية لا يستطيع الرادار كشفها.

ومع دخول العالم القرن الواحد والعشرين أصبح الاعتماد كبيراً في الطيران الحربي على القذائف الموجهة لاسلكياً عن طريق الأقمار الصناعية، ويُحدَّد الهدف، وتوجّه القذائف إليه، وتصييبه بدقة بوساطة الطائرات من دون طيار، والموجهة أيضاً لاسلكياً التي تحلق باستمرار فوق أرض المعركة لمراقبة أنواع التحركات كافة، ولإرسال معلوماتها عن طريق الأقمار الصناعية بتحديد الهدف وتوجيه القذائف نحوه.

أما التطور الأحدث في الطيران الحربي في أثناء غزو العراق عام 2003 فهو ظهور القنابل الموجهة التي دعيت بالقنابلالذكية، وتستطيع هذه القنابل إصابة أهدافها بدقة في الليل أو النهار وتوجيهها بوساطة أشعة الليزر المقادة آلياً بالحواسيب والأجهزة المتطورة، واستخدمت الصواريخ البعيدة المدى التي تطلق من المسافات البعيدة.

تسليح الطيران الحربي:

بدأ تسليح الطيران الحربي وتطور وفقاً لمبدأ الحاجة أمّ الاختراع، وقد بدأ الطيران للأغراض الحربية بتنفيذ عمليات الاستطلاع خلف الخطوط، ومتابعة تحركات العدو وعتاده، ثم تنفيذ قصف التجمعات العسكرية بوساطة حمل القنابل وإسقاطها في البدايات يدوياً على الأهداف، ومن هنا نشأ الطيران القاذف وتطور نحو تصميم قاذفات تستطيع حمل أكبر كمية ممكنة منالقنابل إضافة إلى إمكانية وصولها إلى الأعماق الإستراتيجية للعدو واستخدام أجهزة تسديد متطورة تستطيع تحديد مكان الأهداف إصابتها بدقة متناهية، ولاسيما بعد تطور الطيران من المروحي إلى النفاث الأسرع من الصوت.

الشكل (19) الطائرة الشبح

ولحماية هذه القاذفات من الطيران المعادي الذي كان من واجبه منعها من تحقيق أهدافها نشأت فكرة المقاتلات التي كانت مهمتها أساساً مرافقة القاذفات لحمايتها من الطيران المعادي، لذا زودت هذه المقاتلات بداية بالمدافع الرشاشة التي تمكنها من تنفيذ حماية القاذفات والدفاع عن نفسها في حال دخولها في معركة جوية مع الطيران المعادي. وكان يتمُّ استخدام المدفع الرشاش من قِبَل رامٍ مرافق للطيار يقوم بمهمتي التسديد والرمي، ثم أصبح باستطاعة الطيار نفسه القيام بالمهمات بكافة من تسديد ورمي ومناورة، ولاسيما بعد دخول الطيران الحربي عصرَ الطيران النفاث الأسرع من الصوت، إذ تعددت مهمات الطائرةالمقاتلة، ولم تقتصر على الدخول في معارك جوية وحماية القاذفات والأهداف الحيوية وحسب، بل حمل الصواريخ المتنوعة (جو/أرض)، (جو/جو) ذات الأوزان المختلفة والموجهة رادارياً أو حرارياً، إضافة إلى القنابل المختلفة الأوزان، إذ ظهر ما يسمى بالمقاتلة القاذفة التي تضطلع بمهمتي القتال الجوي والدعم الأرضي، أي مهاجمة الأهداف الأرضية من تجمعات معادية وأرتال المدرعات والمنشآت الحيوية، مثل: طائرات الفانتوم وسوخوي ولايتنينغ، ولكن ظهور ما يسمى بالطيران المقاتل القاذف لم يحد من استخدام الطيران القاذف لتنفيذ مهام ضرب أهداف العدو المختلفة في العمق الاستراتيجي مما دفع عملية التطور في صناعة الطائرات القاذفة، وزيادة قدرتها على حمل أكبر كمية من القنابل ذات الأوزان المختلفة من جهة والوصول إلى الأهداف البعيدة في عمق العدو من جهة أخرى، إضافة إلى السرعات العالية التي تميزت بها النماذج المتطورة، التي تجاوزت سرعة الصوت بسبب قوة المحركات المزودة بها وأشكالها الانسيابية (الشكل 20).

الشكل (20)طائرة قاذفة تحمل قنابل

الشكل (21) حاملة الوقود التي تزود الطائرات بالوقود

أما طائرات النقلالعسكري فقد واكبت التطور الذي طرأ على بقية أنواع الطيران الحربي، وانتقلت من طائرات لا تتسع إلا لأعداد بسيطة من الجنود، وكميات قليلة من العتاد إلى طائرات ضخمة تستطيع نقل أعداد كبيرة من الجنود بكامل تسليحهم، إضافة إلى القدرة على نقل العتاد الثقيل مثل المدرعات والمدفعية، مما يوفر سرعة زجهم في المعركة، ونقل الإمدادات بفترة زمنية قصيرة، وصولاً إلى حاملات الوقودالتي تزود الطائرات بالوقود في الجو (الشكل 21)، وكذلك محطات الرادار والمراقبة المتنقلة كالطائرة الأواكس.

وقد قامت الطائرةالحوامة بمهمات مميزة بعد دخولها عالم الطيران الحربي، مما جعلها في مقدمة صفوف الطيران الحربي [ر].

الآفاق المستقبلية للطيران الحربي:

تبدو الآفاق المستقبلية للطيران الحربي وكأنها تتجه نحو الاعتماد رئيسياٍ على استخدام القنابل الطائرة في العمليات الهجومية والدفاعية لضرب تجمعات القوات وأرتال الدبابات، وكذلك استخدام الطائرات غير القابلة للكشف رادارياً Stealth وقد بدأ إنتاج أكبر طائرة مقاتلة قاذفة من هذا النوع تُسْتَخَدم في الهجوم الجوي في أواخر عام 2001 من قبل شركة لوكهيد الأمريكية إذ طلبت من الولايات المتحدة 3000طائرة من هذه المقاتلة، بعضٌ منها يستطيع الإقلاع والهبوط عمودياً.

وتتجه الأنظار إلى إنتاج طائرة حربية للعمل في الفضاء الخارجي، كمكوك الفضاء المعروف، ولكن بحجم أصغر لاستخدامها لأغراض الهجوم الجوي والاستطلاع والموجهة لاسلكياً. إضافة إلى الاعتماد على الصواريخ بعيدة المدى العابرة للقارات التي ستتطور لتصل سرعتها إلى نحو 6400كم/سا، أي ضعف سرعة الصواريخ التي اختبرت حتى اليوم، وكذلك الاعتماد على الصواريخ المزودة بأجهزة كشف رادارية تستطيع كشف أهدافها مهما بَعُدَتْ ومٌُوِّهت، إذ يمكن القول إن الحروب القادمة ستكون حروب طيران وفضاء وحسب.

الطيران العمودي

يقصد بالطيران العمودي V.T.O.L. vertical takeoff and landing قدرة الأجسام الطائرة على الإقلاع (ترك الأرض) والهبوط شاقولياً، وهذا ما يميزه من الطيران العادي الذي يتطلب درجاناً، واكتسابَ سرعةٍ قبل الإقلاع، ومهابط لتنفيذ عمليتي الإقلاع والهبوط، مهما كانت نوعية هذه المهابط، وذلك لتتوافر للطائرة مسافة أمينة لتكتسب فيها السرعة اللازمة لترك الأرض، والمسافة الكافية لتخفيف سرعتها، ومن ثم التوقف بعد الهبوط وملامسة الأرض.

مبدأ الطيران العمودي

الشكل (1) الطائرة جايرو طراز آفيان 2/180 بقعدين

الشكل (2) النفاثة البريطانية هايير AV-8B Harrier II

الشكل (3) طائرة النقل العسكرية ل تي في LTV ذات الجناحين القابلين للفتل

الشكل (4) الطائرة دي هافيلند دي إتش سي 50 بوفالو

تُزوَّد الطائرات ذات الإقلاع والهبوط العمودي عادة بمحركات نفَّاثة، يمكن توجيه فوهات النَّفث فيها نحو الأرض في حالتي الإقلاع والهبوط، تنتقلالطائرة بعدها إلى وضعية الطيران العادية بتغيير اتجاه فوهات النفث تدريجياً، وبتزامن يحافظ على عملية الإقلاع، ويُكسبُالطائرة السرعة الأمامية اللازمة لبلوغ سرعة الطيران الأفقي وتأديتها المهمة المكلفة بها، وتعد الحوامة[ر] بأنواعها وأصنافها من الطائرات ذاتالإقلاع والهبوط العمودي. وهناك نوع آخر من الطائرات ذاتالإقلاع والهبوط العموديين مزودة بمحركات مروحية أو عنفية مثبتة على أطراف الأجنحة، وتتبدل وضعياتها لتصير مراوحها وعنفاتها عمودية عند الإقلاع والهبوط عمودياً، ثم تعود الأجنحة بعد الإقلاع تدريجياً لتنتقل الطائرة إلى وضعية الطيران العادية، والعكس صحيح في أثناء تنفيذ عملية الهبوط.

وتُعَدُّ طائرة الأوتوجايروAutogyro المثال الأول لطائرةالإقلاع والهبوط العموديين، وقد اخْتُرِعَتْ في بداية العشرينات من القرن العشرين. وهي طائرة عادية بأجنحة تكتسب حركتها الأمامية بوساطة محرك مروحي مثبَّتٍ في مقدمتها، وزُوِّدَتْ بمروحة كبيرة عمودية مثبتة فوق جسم الطائرة كالجناح الدوّار فيالطائرة الحوامة، ولكنها غير متصلة بالمحرك، بل تكتسب حركتها من حركة الطائرةالأمامية، فتدور مولِّدةً قوى رافعة تساعد الطائرة على الإقلاع والهبوط، ولكن صعوبات قيادة هذا النوع من الطائرات دفع المصممين إلى اللجوء إلى الطائرةالحوامة فيما بعد، بعد أن زوَّدوها بمروحة شاقولية تعمل عمل دفة التوجيه كما في الحوامة (الشكل 1).

استخدامات الطيران العمودي

ولدت فكرة تصميم طائرة تستطيع الإقلاع والهبوط عمودياً للتخلص من مشكلات إنشاء المهابط في بعض الأحيان أو الحاجة لهبوط الطائرات في المناطق النائية غير المجهزة، كما أن تحقيق عامل الأمان في ترك الأرض والعودة إليها كان له أثر كبير في التوجه نحو تصميم هذا النوع من الطائرات. ومن أشهر الطائرات الحديثة ذات الإقلاع والهبوط العموديين الطائرة النفاثة البريطانية هاريير AV-8B Harrier II (الشكل 2)، وهي طائرة من تصميم وصنع بريطانيين، تعمل من على سطح الأرض، ومن على ظهر حاملات الطائرات، ومخصَّصة للهجوم الجوي والدعم الأرضي، وتستطيع بفضل فوهات النفث المتبدلة الاتجاه تحقيقَ وظيفتها في الإقلاع والهبوط عمودياً، وكذلك طائرة النقل العسكرية ل تي ڤي LTV ذات الجناحين القابلين للطَّي (الشكل 3). أما الطائرةالأحدث في سلسلة هذه الطائرات فهي المقاتلة الأمريكية لوكهيد مارتن سترايك فايتر Lockheed Martin Strike Fighter JST XSSBالتي لم تزل قيد التجربة، وسوف تدخل الخدمة لدى القوات الجوية الأمريكية قريباً.

الطائرات ذات الإقلاع والهبوط القصيرين STOL

صُمِّمَتِ الطائرات ذات الإقلاع والهبوط القصيرين لتستطيع العمل من مهابط قصيرة نسبياً، ولتصميم مقطع الجناح أثر كبير في توفير قوى الرفع العالية بالسرعات البطيئة، إضافة إلى أجهزة زيادة الرفع المزوَّدة بها في أثناء عمليتي الإقلاع والهبوط، ويتميز الجناح بسماكة واضحة تجعل فرق الضغط بين السطح العلوي والسطح السفلي للجناح كبيراً، أي زيادة كبيرة في القوى الرافعة، ويستخدم عادة هذا النوع من الطائرات لأغراض الشحن ونقل الركاب لقدرته على حمل أوزان كبيرة (الشكل 4).

الحوامات(الهليوكوبتر)

تعد الطائرة الحوامة من أفضل الأمثلة على الطيران العمودي والتطور الذي وصلت إليه، مما يجعلها أفضل الطائرات لمختلف أنواع الاستخدامات.

خصائص الطيران العمودي ومميزاته

تستطيع الطائرة المصممة للإقلاع والهبوط العموديين الاستغناء عن المهابط من مختلف الأنواع، وتكفيها مساحة صغيرة تستطيع الإقلاع منها والعودة إليها عند الهبوط، وهذا ما يوفر إمكانية نقل الطائرات الحربية ذوات الإقلاع والهبوط العموديين إلى مناطق قريبة من مسرح العمليات، حيث تكون أكثر فاعلية وتأثيراً في سير المعارك الأرضية والجوية، كما أن حاجتها إلى مساحة صغيرة نسبياً من الأرض عند الإقلاع والهبوط يسهّل عملية تمويهها وإخفائها وتحريكها، حسب الحاجة إلى مواقع تبادلية. أما في حالة استخدام هذا النوع من الطيران للأغراض العامة كالنقل والإنقاذ والخدمات، فإن الطائرة الحوامة هي الأفضل لهذا النوع من الاستخدامات، من حيث إمكانية تحرُّكها من المواقع الصعبة والوعرة ووصولها إلى أي موقع تشا

الإقلاع take off

إقلاع الطائرة

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 هوائيةaerodynamic تتكوّن على سطوح الرفع في الطائرة (أي الأجنحة) نتيجة حركتها في الوسط الهوائي.

(2) وزن الطائرة.

(3) قوة دفع المحرك: وهي قوة موجهة باتجاه محورالطائرة 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 محركاتالطائرة 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.

الإقلاع القصير والإقلاع العمودي: يتضح مما سبق أن أغلب الطائرات الحديثة تحتاج 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 الرفع، وخفض قيمة الحمل النوعي على الجناح (أي خفض نسبة وزن الطائرة إلى مساحة سطح الجناح)، واستخدام مولدات إضافية للرفع.

تهدف هذه الطرائق جميعها إلى خفض السرعة المطلوبة لترك الأرض، بالإفادة من المركّبة الشاقولية لقوة دفع المحرك قم _شويتم ذلك بإمالة شعاع قوة الدفع نحو الأعلى (الشكل 5).

وبإضافة المركّبة الشاقولية للدفع قم _ش= قم جب يه إلى قوة الرفع.

تحسب سرعة ترك الأرض بالعلاقة التالية:

حيث: سر _ت سرعة ترك الأرض

ق قوة وزن الطائرة

م نسبة قوة دفع المحركات قم إلى وزن الطائرة ق أي:

 

عر _ت عامل الرفع لحظة ترك الأرض

يه زاوية ميل دفع المحرك إلى الأعلى بالنسبة إلى الأفق

تتعلق نسبة خفض ترك الأرض بقيمة الزاوية يه إلا أن زيادة هذه الزاوية، عندما تكون نسبة الدفع إلى الوزن صغيرة القيمة، تجعل قيمة مركّبة قوة الدفع الأفقية غير كبيرة قم_أ = 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، أن أقل قيمة لمسافة درجان الطائرة عند الإقلاع لا تتحقق إلا عند قيم محدودة لزاوية ميل قوة الدفع يه التي تسمى الزاوية المثالية للإقلاع يه_م وتحسب من العلاقة:

وإذا زادت قوة دفع المحرك «قم» على القيمة المثالية أيضاً، تزداد مسافة الدرجان ويتحقق الإقلاع المثالي في هذه الحالة إذا كانت سرعة ترك الأرض مساوية للقيمة:

حيث: سر _{م ت}  السرعة المثالية لترك الأرض

فعندما تكون م >1، يمكن أن تنفذ الطائرة الإقلاع عمودياً.

وعندما تكون م <1 يمكن بإمالة قوة الدفع نحو الأعلى إنقاص مسافة الدرجان بدرجة كبيرة بالمقارنة مع مسافة الدرجان في الحالة الاعتيادية (يه=0).

لايختلف إقلاع الطائرة ذات الإقلاع القصير اختلافاً جوهرياً عن إقلاع الطائرة العادية. وبعد أن تترك الطائرة الأرض بسرعة قليلة تبدأ بالطيران كالطائرة العادية، فتكتسب تسارعها وارتفاعها تدريجياً حتى تبلغ السرعة المحددة لبدء تنفيذ المناورة، والوصول إلى ارتفاع أمين.

ويكون تسارع الطائرة ذات الإقلاع القصير بعد تركها الأرض أقل من تسارع الطائرة العادية بسبب انخفاض قوة الدفع في التسارع الطولي، وذلك نتيجة ميل قوة الدفع نحو الأعلى. غير أن هذا الفارق في التسارع يتقلص تدريجياً مع زيادة قيمة قوة الرفع التي تسمح بإنقاص زاوية ميل قوة الدفع نحو الأعلى، وبسبب القيمة المنخفضة للتسارع الطولي، يزداد زمن تسارع الطائرة من ترك الأرض حتى السرعة الدنيا المحددة لبدء المناورة.

ب ـ طائرة الإقلاع العمودي (عن سطح الأرض): يمكن أن 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 ترك 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 أن تقلع الطائرة من أرض محدودة المساحة جداً ومحاطة بأشجار وأبنية عالية. وقد يتم التسلق العمودي في حالات خاصة لكسب ارتفاع يزيد كثيراً على الارتفاع القياسي للعوائق الأرضية.

إن تنفيذ التسلق العمودي يتم بقيمة ثابتة لقوة الدفع (أي بقيمة ثابتة للتسارع العمودي). وتكتسبالطائرة بنتيجة ذلك سرعة عمودية محددة القيمة. وبعد الوصول إلى ارتفاع أكبر من ارتفاع العوائق الأرضية، يتم تعديل ميل قوة دفع المحرك تدريجياً نحو الأمام، فتبدأ الطائرة باكتساب سرعة تقدمية راسمة مساراً منحنياً.

وفي بعض الأحيان يمكن أن ترسم الطائرة مثل هذا المسار المنحني بعد ترك الأرض مباشرة (الخط المنقط في الشكل 6).

يمكن أن تزود مثل هذه الطائرات بمجموعة تضمن إقلاعها العمودي ثم حركتها التقدمية بتغيير اتجاه قوة الدفع عن طريق تغيير نافث المحرك، أو باستخدام 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: إن إقلاع الحوامة هو حركة متسارعة غير منتظمة، تتبدل فيها سرعة الحوامة من الصفر حتى القيمة التي تضمن لها سلامة التسلق المنتظم. ويمكن تنفيذ 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: هو الطريقة الرئيسة لإقلاع الحوامات وتتلخص بابتعاد الحوامة عن الأرض شاقولياً حتى ارتفاع متر ونصف أو مترين 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 ارتفاع الحوامة إلى 20 - 25 متراً، وينتهي تسارع الحوامة عندما تبلغ سرعة التسلق المنتظم السرعة الاقتصادية للطيران الأفقي المستقيم. ولا يمكن تنفيذ الإقلاع بهذه الطريقة، في الحالات التالية:

ـ إذا كانت الحوامة محملة بحمولة مفيدة كبيرة، لا تكفي معها استطاعة المحركات لتنفيذ التعليق خارج مجال تأثير الوسادة الهوائية.

ـ عندما تكون درجة حرارة الهواء الخارجي مرتفعة (ينخفض مردود المحركات عند ارتفاع درجة حرارة الجو).

ـ عند الإقلاع من مطار جبلي واقع على ارتفاع كبير عن سطح البحر. وفي هذه الحالة يكون مردود المحركات غير كاف لتنفيذ التعلق بسبب تخلخل الهواء.

يمكن أن تقلعالحوامة 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 ترك الأرض والارتفاع بمسار مائل.

ويتم في هذه الطريقة الاستفادة من إيجابيات الانسياب المائل للجناح الدوار لزيادة قوته بالمقارنة مع الانسياب المحوري. والانسياب المحوري هو سحب الجناح الدوار للهواء من الأعلى ودفعه إلى أسفل شاقولياً، أما الانسياب المائل فهو سحب الجناح الدوار الهواء من الأعلى بميل نحو الأمام ودفعه نحو الأسفل 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 الرفع قج _ش فتصبح أكبر من قوة وزن الحوامة، وتترك الحوامة الأرض لتنتقل إلى مرحلة التسلق بمسار مائل. ويساعد في تحقيق هذا التسلق الزيادة المستمرة في قوة الرفع قج _ش نتيجة لزيادة سرعة الحوامة، وازدياد تأثير الانسياب المائل في زيادة قوة الجناح الدوار قج.

إن وجود سرعة أمامية ولو كانت 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 تنفيذ التسلق بمسار مائل مع التسارع التدريجي.

ويحتاج الإقلاع بهذه الطريقة إلى مطار أو ساحة ممهدة طولها في حدود 50 - 100 متر.

ينتهي إقلاع الحوامة بهذه الطريقة عند بلوغها ارتفاع 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 الطريقة تجدر الإشارة إلى تأثيرالوسادة الهوائية في الحوامة في أثناء التعليق. يلاحظ تأثير الوسادة الهوائية عند تعلق الحوامة على ارتفاع قليل ع < د أي عندما يكون الارتفاع «ع» أقل من قطر الجناح الدوار للحوامة «د».

ويتلخص مضمون هذه الظاهرة فيما يلي: عند تعلق الحوامة على ارتفاع منخفض، يصطدم الهواء الذي يدفعه الجناح الدوار بالأرض، فتقل سرعته لتصبح مساوية الصفر، ويزداد الضغط الساكن تحت الجناح الدوار أو ما يدعى بالوسادة الهوائية، فتزداد من ثم قوة رفع الجناح قج، وعند تعلق الحوامة على ارتفاع ع = 0.1د تزداد قوة رفع الجناح الدوار بمقدار 50%، وكلما ازداد ارتفاع التعلق قلّ تأثير الوسادة الهوائية، حتى يتلاشى نهائياً عند ارتفاع 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 تنفيذ الإقلاع مع الاستفادة من تأثير الوسادة الهوائية (ارتفاع التعلق لا يزيد على 0.5د). وبعد ترك 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 بتنفيذ 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 هو انحدارها من الجو و اقترابها من سطح الأرض ثم ملامستها الأرض ودرجانها عليها حتى توقفها تماماً.

مراحل هبوط الطائرة: يشمل هبوط الطائرة المراحل التالية، الانحدار ثم الصف ثم الإسفاف ثم الحط ثم الدرجان حتى التوقف (الشكل12).

أ ـ مرحلة الانحدار: الانحدار هو أول مراحل الهبوط، تطير الطائرة فيه متباطئة على مسار مستقيم مائل نحو الأسفل بزاوية انحدار ثابتة يه_ن ويبدأ الانحدار من ارتفاع 25 متراً وتخضع حركةالطائرة في أثنائه للقوى التالية:

ـ قوة الرفع ر، وقوة وزن الطائرة ق، وقوة دفع المحرك قم، وقوة الكبح كب.

وتحدد حركةالطائرة في أثناء انحدارها بالمعادلتين:

حيث: تع_ط التسارع الطولي للطائرة

ويستنتج من المعادلة الأولى أن الحركة المتباطئة في الانحدار لا تتحقق إلا إذا تحققت المتراجحة قم + ق جب يه_ن < كب. في حين تمثل المعادلة الثانية الشرط الذي لا بد منه لضمان استقامة مسار الطائرة في أثناء الانحدار.

تعدّ زاوية الانحدار يه _ن وسرعة الطائرة الشاقولية في أثناء الانحدار سر _ش من أهم العناصر المعبرة عن مرحلة الانحدار. وتحسب السرعة الشاقولية سر _ش بالمعادلة:

سر _ش=  سرجب يه _ن

وتنتهي مرحلة الانحدار على ارتفاع يراوح بين عشرة أمتار والصفر، لتبدأ مرحلة الصف.

ب ـ مرحلة الصف: تتناقص في هذه المرحلة سرعةالطائرة 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 الرفع ر.

تتابع الطائرة إنقاص سرعتها مع تغيير زاوية الانحدار يه_ن تدريجياً في أثناء الصف، وتحسب حركة الطائرة في هذه المرحلة بالاستناد إلى المعادلتين التاليتين:

ويكون مخطط القوى المؤثرة في الطائرة في مرحلة الصف هو مخطط القوى المؤثرة في الطائرة نفسه في مرحلة الانحدار، إلا أن قوة الرفع ر في أثناء الصف أكبر من مركبة قوة الوزن ق تجب يه _ن.

يتعلق ارتفاع بدء الصف ع _ت بسرعة الطائرة وبزاوية الانحدار قبل الصف مباشرة، وكذلك بقيمة الحمولة الزائدة العمودية ح المطبقة في هذه المرحلة، ويحسب هذا الارتفاع بالعلاقة التقريبية التالية:

حيث ع _ت ارتفاع بدء الصف، سر _{ش ت} السرعة الشاقولية للطائرة عند بدء الصف ويكون سر _ش = سر جب يه _ن

ح _ش الحمولة الزائدة العمودية الوسيطة المطبقة في أثناء الصف ويكون

تبدأ مرحلة الصف لأغلب الطائرات على ارتفاع 10-8 أمتار، وتنتهي عند ارتفاع    1 ـ 0.75 من المتر.

ج ـ مرحلة الإسفاف: تنخفض في هذه المرحلة سرعة الطائرة حتى تكافئ سرعة الحط، فيقوم الطيار في نهاية الصف أو بداية الإسفاف، بوضع المحرك على نظام عمل الدفع الأدنى (الإرجاع الكامل للمحرك) وتستمر سرعة الطائرة بالتناقص في أثناء الإسفاف مع بقاء       ارتفاعها ثابتاً. وتنطبق على الطائرة في أثناء الإسفاف المعادلتان التاليتان:

ويبين الشكل 14 مخطط القوى المؤثرة في الطائرة عند الإسفاف.

يزيد الطيار زاوية هجوم الطائرة، أي يزيد عامل الرفع، بطريقة تضمن اقتراب الطائرة من الأرض اقتراباً بطيئاً جداً حتى تصبح سرعتها مساوية سرعة الحط (لمس الأرض) وتنتهي في هذه اللحظة مرحلة الإسفاف.

د ـ مرحلة الحط (لمس الأرض): تحط الطائرة على أرض المهبط، عندما تصبح سرعتها مناسبة للدرجان. وتحسب هذه السرعة بالعلاقة التالية:

حيث:

سر _ض سرعة الحط المطلوبة

ق _هـ وزن الطائرة عند الهبوط

عر _هـ عامل رفع الطائرة عند الهبوط

ض _ح الضغط الحركي ويكون

سط مساحة سطح الجناح

ويجب في لحظة حط الطائرة تثبيت عامل الرفع بتثبيت زاوية هجوم الطائرة. لأن الاستمرار بزيادة عامل الرفع يؤدي بالطائرة إلى أن تترك الأرض مرة أخرى، تحت تأثير قوة الرفع 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 مرحلة الدرجان: الدرجان عند الهبوط هو حركة الطائرة المتباطئة بدءاً من لحظة حطها على الأرض حتى لحظة توقفها تماماً. وتنطبق على حركة الطائرة في أثناء الدرجان المعادلتان التاليتان:

حيث:

قم قوة دفع المحرك (يعمل المحرك في أثناء درجان الهبوط بنظام دفع أدنى)

كب قوة كبح الطائرة

قح قوة الاحتكاك بين عجلات الطائرة وأرض المهبط

ر قوة الرفع

قر قوة رد فعل الأرض على العجلات

ق قوة وزن الطائرة

يبين الشكل 15 مخطط القوى المؤثرة في الطائرة في مرحلة درجان الهبوط. وتدرج الطائرة على العجلات الخلفية فور حطها على أرض المهبط ثم تستقيم مقدمة الطائرة حتى تلامس عجلاتها الأمامية الأرض، فيكون درجانها على ثلاث عجلات.

أما العناصر الرئيسة لمرحلة الدرجان فهي: التسارع الطولي تع _ط وقيمته هنا سالبة، ومسافة الدرجان س _ت. وتحسب قيمة التسارع الطولي تع _ط عند درجان الهبوط بالعلاقة:

في حين تحسب مسافة الدرجان س _ت بالعلاقة:

حيث:

سر _ض سرعة حط الطائرة عند لمسها الأرض

تع _{ط ت} التسارع الطولي الوسطي في أثناء درجان الهبوط

وتعبر العناصر التالية عن الهبوط عامة: مسافة الهبوط الكلية، وسرعة الحط، ومسافة درجان الهبوط.

وتحسب مسافة الهبوط الكلية س بالعلاقة التالية:

س = س _ن + س _ع + س _م + س _ت

حيث: س _ن المسافة التي تقطعها الطائرة من نقطة انحدارها من ارتفاع 25 متراً.

س _ع طول مسافة الصف.

س _م طول مسافة الإسفاف.

س _ت طول مسافة الدرجان.

العوامل المؤثرة في هبوط الطائرة: وتشمل هذه العوامل التأثيرات التالية:

أ ـ تأثير وزن الطائرة: تزداد سرعة الحط سر _ض كلما ازداد وزن الطائرة، وتزداد من ثم مسافة الدرجان ومسافة الهبوط الكلية.

ب ـ تأثير زاوية هجوم الطائرة: تنقص سرعة الحط على أرض المهبط كلما ازدادت زاوية هجوم الطائرة، وتقل من ثم زاوية الدرجان ومسافة الهبوط الكلية.

ج ـ تأثير الجو المحيط بالطائرة: إذا ازدادت درجة حرارة الجو الخارجي 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 رفع إضافية في مؤخرة الجناح، ويتم إنزالها في أثناء هبوط الطائرة مما يؤدي إلى زيادة قيمة عامل الرفع 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.

و ـ تأثير المظلة الكابحة: هي مظلة مركبة في مؤخرة بعض الطائرات يفتحها الطيار بعد أن 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 _أفي 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

حيث سر _ض سرعة الهبوط

ق قوة وزن الطائرة

ك كثافة الهواء

سط مساحة سطح الجناح

عر _هـ عامل الرفع في أثناء الهبوط

لابد عند بدء الإسفاف من الإفادة من المركبة الأفقية قم _أ لقوة دفع المحرك، لتبطئة الطائرة في الوقت الذي تستخدم فيه المركبة الشاقولية قم _ش وذلك لمنع زيادة مسافة الإسفاف، ويتم ذلك بإمالة قوة دفع المحرك إلى الخلف كما في طائرة هارْيِر البريطانية (الشكل 17).

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 استخدام كامل قوة الدفع في عملية تباطؤ الطائرة بعد لمسها الأرض.

ب ـ الهبوط العمودي (الهبوط في نقطة): يمكن أن 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

 وتكون هذه النسبة أكبر من الواحد.

يأخذ مسار الطائرة في الهبوط العمودي شكلاً مماثلاً لمسار هبوط الحوامة ويكون هذا المسار منحنياً.

ويفضل، قبيل أن تحط الطائرة على الأرض، تعليق الطائرة لعدة ثوان على ارتفاع لايتجاوز بضع عشرات السنتيمترات تجنباً للصدمة.

هبوط الحوامة: إن حركة هبوط الحوامة هي حركة غير منتظمة، تتناقص سرعتها في أثنائها. ويبدأ هبوطها من ارتفاع 25- 50 متراً، إلى أن ينتهي عندما تحط على الأرض تماماً. ويمكن تنفيذ 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 ارتفاع 2- 3 أمتار فوق مساحة الهبوط، والنزول العمودي، والحط.

تدخل الحوامه منطقة الهبوط بحركة منتظمة على مسار مائل وعلى ارتفاع 40 ـ 50 متراً وتبدأ عملية التباطؤ مع انحدار الحوامة بزاوية ثابتة. وتخضع حركة الحوامة في هذه المرحلة لقوانين الحركة التالية:

حيث قج _ش المركبة العمودية لقوة الجناح الدوار

ق₁ المركبة العمودية لقوة وزن الحوامة

ق قوة وزن الحوامة

يه _ن زاوية انحدار الحوامة

حيث: قج أ المركبة الطولية لقوة الجناح الدوار

كب قوة الكبح

ق₂ المركبة الطولية لقوة وزن الحوامة

تع تسارع الجاذبية الأرضية

تع _ط التسارع الطولي

ويفترض إضافة إلى ما سبق، أن 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 ارتفاع 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 وتشمل هذه الطريقة المراحل التالية (الشكل 20):

الانحدار من ارتفاع 25 -30 متراً ثم الصف فالإسفاف فالحط فالدرجان. وتفقد الحوامة ارتفاعها في مرحلة الانحدار مع المحافظة على قيم ثابتة لزاوية الانحدار والسرعة حتى ارتفاع 10-7 أمتار لتبدأ عملية خروج الحوامة من مرحلة الانحدار إلى مرحلة الصف، وتنتهي مرحلة الصف على ارتفاع 1-1.5 متر، وتترافق هذه المرحلة مع تناقص السرعة، وبقائها كبيرة نسبياً عند انتهاء المرحلة. لذلك تستمر عملية تناقص السرعة في مرحلة الإسفاف أيضاً. وتبدأ هذه المرحلة بانتهاء سابقتها، وتنتهي عندما تصبح سرعة الحوامة 40-30 كم/سا، وتحط الحوامة على أرض المهبط، لتبدأ مرحلة الدرجان التي تستمر مع تباطؤ السرعة حتى التوقف تماماً.

يحتاج تنفيذ الهبوط بهذه الطريقة إلى مهبط أو ساحة ممهدة ذات تربة صلبة

مراجع للدراسة:

- RAY BONS, The US War Machines (Crown, New York 1983).

- CHRIS CHANT, Military Aircraft of the World (Hamlyn, London 1981).

- DAVID MONDEY, The Illustrated Encyclopedia of Aircraft (Hamlyn, London 1978).