التقوس (الديناميكا الهوائية)

في علم الطيران وهندسة الطيران ، يُعرف التقوس بأنه عدم التناظر بين سطحي الجناح ، حيث يكون السطح العلوي للجناح (أو السطح الأمامي لشفرة المروحة) عادةً أكثر تحدبًا ( تقوس موجب ). يُطلق على الجناح غير المتقوس اسم الجناح المتناظر . اكتشف جورج كايلي فوائد التقوس واستخدمها لأول مرة في أوائل القرن التاسع عشر. ^{[ 1 ]}

يُصمّم تقوّس الجناح عادةً لزيادة معامل الرفع الأقصى (C _{_Lmax)} . هذا يقلل من سرعة توقف الطائرة عند استخدام هذا الجناح. الطائرة ذات الأجنحة المقوّسة تتميز بسرعة توقف أقل من الطائرة ذات حمولة جناح مماثلة وأجنحة متناظرة.

يُعرف أحد التصاميم الحديثة ذات التقوس باسم الجناح فوق الحرج . يُستخدم هذا التصميم في الطيران شبه الأسرع من الصوت، ويُحقق نسبة رفع إلى سحب أعلى عند هذه السرعات مقارنةً بالأجنحة التقليدية. يتميز الجناح فوق الحرج بسطح علوي مُسطّح، وقسم خلفي شديد التقوس، ونصف قطر أكبر للحافة الأمامية مقارنةً بأشكال الأجنحة التقليدية. تُؤخر هذه التغييرات بدء تأثير مقاومة الأمواج .

يُقال إن للجناح تقوسًا موجبًا إذا كان سطحه العلوي (أو سطحه الأمامي في حالة توربين دافع أو شفرة مروحة) هو الأكثر تحدبًا. التقوس خاصية معقدة يمكن وصفها بدقة أكبر من خلال خط تقوس الجناح ، وهو المنحنى Z(x) الذي يقع في منتصف المسافة بين السطحين العلوي والسفلي، ودالة السماكة T(x) التي تصف سماكة الجناح عند أي نقطة معينة. ويمكن تعريف السطحين العلوي والسفلي كما يلي:

${\displaystyle Z_{\text{upper}}(x)=Z(x)+{\frac {1}{2}}T(x)}$

${\displaystyle Z_{\text{lower}}(x)=Z(x)-{\frac {1}{2}}T(x)}$

مثال - جناح ذو خط انحناء منعكس

يُطلق على الجناح الذي ينحني فيه خط التقوس لأعلى بالقرب من الحافة الخلفية اسم جناح ذي تقوس منعكس. يُعد هذا النوع من الأجنحة مفيدًا في بعض الحالات، مثل الطائرات عديمة الذيل ، لأن العزم حول المركز الديناميكي الهوائي للجناح يمكن أن يكون صفرًا. يمكن تعريف خط التقوس لهذا النوع من الأجنحة كما يلي ( لاحظ أن الخطوط فوق المتغيرات تشير إلى أنها أصبحت بلا أبعاد عن طريق القسمة على الوتر ):

${\displaystyle {\overline {Z}}(x)=a\left[\left(b-1\right){\overline {x}}^{3}-b{\overline {x}}^{2}+{\overline {x}}\right]}$

يظهر على اليمين جناح ذو خط تقوس منعكس. تم استخدام توزيع السماكة لجناح من سلسلة NACA 4 ، بنسبة سماكة 12% . معادلة هذا التوزيع للسماكة هي:

${\displaystyle {\overline {T}}(x)={\frac {t}{0.2}}\left(0.2969{\sqrt {\overline {x}}}-0.1260{\overline {x}}-0.3516{\overline {x}}^{2}+0.2843{\overline {x}}^{3}-0.1015{\overline {x}}^{4}\right)}$

حيث t هي نسبة السماكة.

• وتر
• جناح NACA
• مقاومة الهواء الديناميكية
• محور الرفع الصفري

مصادر

• كتاب إلكتروني في الديناميكا الهوائية . تم الاطلاع عليه بتاريخ 7/9/2008.
• نظرية مقاطع الأجنحة ، إيرا هـ. أبوت وألبرت إي. فون دوينهوف (منشورات دوفر - 1959) ISBN 0-486-60586-8