رفرف (علم الطيران)

بحسب نوع الطائرة، قد تُمدد اللوحات جزئيًا للإقلاع . ^{[ 1 ]} عند استخدامها أثناء الإقلاع، تُقلل اللوحات من مسافة المدرج مقابل معدل الصعود: إذ يُقلل استخدامها من مسافة التدحرج على الأرض، ولكنه يُقلل أيضًا من معدل الصعود. تختلف زاوية تمديد اللوحات المستخدمة عند الإقلاع باختلاف نوع الطائرة، ويُحدد المُصنِّع حدودًا لها، وقد يُشير إلى الانخفاض المتوقع في معدل الصعود. يُوصي دليل تشغيل طائرة سيسنا 172S بتمديد اللوحات بمقدار 10 درجات عند الإقلاع، عندما تكون الأرض رخوة أو يكون المدرج قصيرًا، وإلا تُستخدم زاوية صفر درجة. ^{[ 2 ]}

قد تُمدد اللوحات بالكامل للهبوط لخفض سرعة التوقف، مما يسمح بالهبوط ببطء أكبر، وبالتالي تقليل مسافة الهبوط. يُتيح السحب العالي وسرعة التوقف المنخفضة المصاحبة لللوحات الممدودة بالكامل هبوطًا أكثر حدة وبطيئًا، لكنها تُصعّب التحكم في الطائرات ذات حمولة الجناح المنخفضة جدًا (أي ذات الوزن الخفيف ومساحة الجناح الكبيرة). تتسبب الرياح العرضية، المعروفة بالرياح الجانبية ، في توليد قوة رفع وسحب أكبر على الجانب المواجه للريح من الطائرة، مما يؤدي إلى دورانها وانحرافها عن مسارها، ونتيجة لذلك، تهبط العديد من الطائرات الخفيفة بإعدادات لوحات مُخفّضة في ظل الرياح الجانبية. علاوة على ذلك، بمجرد ملامسة الطائرة للأرض، قد تُقلل اللوحات من فعالية المكابح لأن الجناح لا يزال يُولّد قوة رفع ويمنع وزن الطائرة بالكامل من الاستقرار على الإطارات، مما يزيد مسافة التوقف، خاصة في الظروف الرطبة أو الجليدية. عادةً، يرفع الطيار اللوحات في أسرع وقت ممكن لمنع حدوث ذلك. ^{[ 2 ]}

تستخدم بعض الطائرات الشراعية اللوحات المتحركة ليس فقط عند الهبوط، بل أيضًا أثناء الطيران لتحسين تقوس الجناح بما يتناسب مع السرعة المختارة. أثناء التحليق الحراري ، يمكن تمديد اللوحات المتحركة جزئيًا لتقليل سرعة التوقف، مما يسمح للطائرة الشراعية بالتحليق بسرعة أقل وبالتالي تقليل معدل الهبوط، الأمر الذي يُمكّنها من استخدام الهواء الصاعد للتيار الحراري بكفاءة أكبر، والدوران في دائرة أصغر لتحقيق أقصى استفادة من مركز التيار الحراري . عند السرعات العالية، يُستخدم وضع اللوحات المتحركة السالب لتقليل عزم الميلان للأسفل . هذا يقلل من حمل التوازن المطلوب على المثبت الأفقي ، مما يقلل بدوره من مقاومة التوازن المرتبطة بالحفاظ على توازن الطائرة الشراعية الطولي. يمكن أيضًا استخدام اللوحات المتحركة السالبة خلال المرحلة الأولية من عملية الإقلاع بالسحب الجوي وفي نهاية مسار الهبوط للحفاظ على تحكم أفضل بواسطة الجنيحات .

على غرار الطائرات الشراعية، تستخدم بعض الطائرات المقاتلة ، مثل ناكاجيما كي-43، أجنحة خاصة لتحسين القدرة على المناورة أثناء القتال الجوي (تُشغَّل يدويًا، وهي عبارة عن جناح فاولر)، مما يقلل من سرعة التوقف ويسمح بانعطافات أكثر حدة. ^{[ 3 ]} يجب تصميم الأجنحة المستخدمة لهذا الغرض خصيصًا لتحمل الضغوط العالية، ومعظمها له سرعة قصوى يمكن عندها نشره. عادةً ما تحتوي طائرات التحكم السلكي المصممة لمسابقات الطيران البهلواني الدقيق على نظام أجنحة مناورة يحركها في اتجاه معاكس للمصاعد، للمساعدة في تضييق نصف قطر المناورة.

كان لدى "Goerge 21" وآخرون نظام رفرف آلي لقتال الكلاب بالحوسبة التناظرية. ( جا: 自動空戦フラップ)

تُصنع مسارات رفارف الأجنحة في أغلب الأحيان من الفولاذ المقاوم للصدأ والتيتانيوم، وتتحكم في الرفارف الموجودة على الحافة الخلفية لأجنحة الطائرة. تتحرك الرفارف الممتدة عادةً على مسارات توجيه. وعندما تمتد هذه المسارات خارج هيكل الجناح، قد تُغطى بغطاء انسيابي لتحسين انسيابيتها وحمايتها من التلف. ^{[ 4 ]} صُممت بعض أغطية مسارات رفارف الأجنحة لتكون بمثابة أجسام مضادة للصدمات ، مما يقلل من مقاومة الهواء الناتجة عن موجات الصدمة الصوتية الموضعية عندما يصبح تدفق الهواء فوق صوتي عند السرعات العالية.

قد يلزم وجود فجوات أو فتحات في الحافة الخلفية للرفارف لتقليل التداخل بين تدفق هواء المحرك والرفارف المفتوحة. في حال عدم وجود جناح داخلي، والذي يوفر فجوة في العديد من تركيبات الرفارف، قد يلزم تعديل جزء الرفرف. في طائرة بوينغ 757، كانت فتحة الدفع عبارة عن رفرف ذي فتحة واحدة بين الرفرفين الداخلي والخارجي ذوي الفتحتين. ^{[ 5 ]} أما طائرات A320 و A330 و A340 و A380 فلا تحتوي على جناح داخلي. وبالتالي، لا يلزم وجود فتحة دفع في الرفرف ذي الفتحة الواحدة المتصلة. قد يؤدي التداخل في حالة الإقلاع المُعاد أثناء فتح الرفارف بالكامل إلى زيادة السحب، وهو أمر يجب ألا يؤثر على معدل الصعود. ^{[ 6 ]}

يدور الجزء الخلفي من الجنيح إلى الأسفل على مفصل بسيط مثبت في مقدمة الرفرف. ^{[ 7 ]} اختبرت شركة رويال إيركرافت فاكتوري والمختبر الفيزيائي الوطني في المملكة المتحدة الرفارف في عامي 1913 و1914، لكنها لم تُركّب قط في طائرة حقيقية. ^{[ 8 ]} في عام 1916، أدخلت شركة فيري للطيران عددًا من التحسينات على طائرة سوبويث بيبي التي كانت تُعيد بناءها، بما في ذلك جهاز تغيير تقوس الجناح الحاصل على براءة اختراع، مما جعل طائرة فيري هامبل بيبي ، كما أعادوا تسميتها، أول طائرة تطير برفارف. ^{[ 8 ]} كانت هذه الرفارف بسيطة كاملة الامتداد تتضمن أجنحة متحركة، مما يجعلها أيضًا أول طائرة مزودة بأجنحة متحركة. ^{[ 8 ]} لم تكن شركة فيري وحدها، حيث قامت شركة بريغيه سريعًا بدمج اللوحات الأوتوماتيكية في الجناح السفلي لطائرة الاستطلاع/القاذفة بريغيه 14 في عام 1917. ^{[ 9 ]} نظرًا للكفاءة الأكبر لأنواع اللوحات الأخرى، فإن اللوحة البسيطة لا تُستخدم عادةً إلا عندما تكون البساطة مطلوبة.

ينثني الجزء الخلفي من السطح السفلي للجناح لأسفل من الحافة الأمامية للرفرف، بينما يبقى السطح العلوي ثابتًا. ^{[ 10 ]} قد يُسبب هذا تغيرات كبيرة في التوازن الطولي، مما يؤدي إلى ميلان مقدمة الطائرة للأسفل أو للأعلى. عند أقصى انحراف، يعمل الرفرف المنقسم كالمُفسد، مما يزيد بشكل ملحوظ من معامل السحب. كما أنه يزيد قليلاً من معامل الرفع. اخترعه أورفيل رايت وجيمس إم إتش جاكوبس عام 1920، لكنه لم ينتشر إلا في ثلاثينيات القرن العشرين، ثم سرعان ما تم استبداله. ^{[ 11 ]} تُعد طائرتا سوبرمارين سبيتفاير ودوغلاس دي سي-1 (الأصل لطائرتي دي سي-3 وسي-47) من بين العديد من أنواع الطائرات التي استخدمت الرفارف المنقسمة في ثلاثينيات القرن العشرين.

تُجبر الفجوة بين الجنيح والرفرف الهواء عالي الضغط من أسفل الجناح على المرور فوق الرفرف، مما يُساعد تدفق الهواء على البقاء مُلتصقًا به، وبالتالي زيادة معامل الرفع الأقصى مُقارنةً بالرفرف المُقسّم. ^{[ 12 ]} بالإضافة إلى ذلك، ينخفض ​​الضغط عبر وتر الجناح الرئيسي بشكل كبير مع ارتفاع سرعة الهواء الخارج من حافته الخلفية، من 80% من سرعة التدفق الحر (كما هو الحال في حالة عدم وجود رفرف)، إلى سرعة الهواء الأقل ضغطًا والأعلى تدفقًا حول الحافة الأمامية للرفرف ذي الفتحة. ^{[ 13 ]} يُعتبر أي رفرف يسمح بمرور الهواء بين الجناح والرفرف رفرفًا ذا فتحة. وقد طُوّر هذا النوع من الرفارف نتيجةً لأبحاث شركة هاندلي-بيج ، وهو نوع مُعدّل من الفتحة يعود تاريخه إلى عشرينيات القرن الماضي، ولكنه لم يُستخدم على نطاق واسع إلا بعد ذلك بكثير. وتستخدم بعض الرفارف فتحات مُتعددة لتعزيز هذا التأثير.

رفرف منقسم ينزلق للخلف قبل أن ينزل، مما يزيد من وتر الجناح أولاً، ثم تقوسه. ^{[ 14 ]} قد يشكل الرفرف جزءًا من السطح العلوي للجناح، مثل الرفرف العادي، أو قد لا يشكله، مثل الرفرف المنقسم، ولكنه يجب أن ينزلق للخلف قبل أن ينخفض. ومن سماته المميزة - التي تميزه عن رفرف غوغ - أنه يوفر دائمًا تأثيرًا يشبه الفتحة.

اخترع هارلان د. فاولر الجنيح في عام 1924، واختبره فريد ويك في اللجنة الاستشارية الوطنية للملاحة الجوية (NACA) في عام 1932. استُخدم لأول مرة في النموذج الأولي مارتن 146 في عام 1935، ودخل حيز الإنتاج في طائرة لوكهيد سوبر إلكترا عام 1937 ، ^{[ 15 ]} ولا يزال يُستخدم على نطاق واسع في الطائرات الحديثة، وغالبًا ما يكون مزودًا بفتحات متعددة. ^{[ 16 ]}

رفرف بسيط ذو فتحات، مثبت أسفل الحافة الخلفية للجناح، ويدور حول حافته الأمامية. ^{[ 17 ]} عند عدم استخدامه، يُحدث مقاومة هواء أكبر من الأنواع الأخرى، ولكنه أكثر فعالية في تقليل سرعة التوقف من الرفرف البسيط أو المنقسم، مع الحفاظ على بساطته الميكانيكية. اخترعه أوتو مادير في شركة يونكرز في أواخر عشرينيات القرن الماضي، وكان يُشاهد غالبًا في طائرتي يونكرز Ju 52 ويونكرز Ju 87 ستوكا ، على الرغم من أن التصميم الأساسي نفسه موجود أيضًا في العديد من الطائرات الخفيفة الحديثة، مثل ديني كيتفوكس . يُشار إلى هذا النوع من الرفارف أحيانًا باسم رفرف ذي مقطع هوائي خارجي. ^{[ 18 ]}

نوع من الأجنحة المنقسمة ينزلق للخلف على مسارات منحنية، مما يدفع الحافة الخلفية للأسفل، ويزيد من وتر الجناح وتقوسه دون التأثير على توازنه أو الحاجة إلى أي آليات إضافية. ^{[ 19 ]} اخترعه آرثر غوج لشركة شورت براذرز عام 1936، واستُخدم في طائرات شورت إمباير وسندرلاند المائية ، التي استخدمت جناح شورت AD5 السميك جدًا. ربما كانت شركة شورت براذرز الشركة الوحيدة التي استخدمت هذا النوع.

ينخفض ​​الجناح (ليصبح جناح يونكرز) قبل أن ينزلق للخلف ثم يدور لأعلى أو لأسفل. كانت شركة فيري من الشركات القليلة التي اعتمدت هذا التصميم، والذي استُخدم في طائرتي فيري فايرفلاي وفيري باراكودا . عند امتداده، يمكن رفعه بزاوية (إلى زاوية سقوط سالبة) بحيث يمكن للطائرة أن تغوص عموديًا دون الحاجة إلى تعديلات كبيرة في التوازن.

اخترع إدوارد ف. زاباركا رفرف زاب أثناء عمله لدى شركة برلينر/جويس، وجُرِّب على طائرة أريستوكرات التابعة لشركة جنرال إيربلاينز عام 1932، وعلى أنواع أخرى بشكل دوري بعد ذلك، لكنه لم يُستخدم إلا نادرًا في الطائرات الإنتاجية باستثناء طائرة نورثروب بي-61 بلاك ويدو . تُثبَّت الحافة الأمامية للرفرف على مسار، بينما تتصل نقطة في منتصف وتر الرفرف، عبر ذراع، بمحور ارتكاز أعلى المسار مباشرةً. عندما تتحرك الحافة الأمامية للرفرف للخلف على طول المسار، يضيق المثلث المُشكَّل من المسار والعمود وسطح الرفرف (المثبت عند محور الارتكاز) ويزداد عمقه، مما يدفع الرفرف إلى الأسفل. ^{[ 20 ]}

رفرف مفصلي ينفتح من أسفل الحافة الأمامية للجناح، ولا يشكل جزءًا منها عند طيه. يزيد هذا من تقوس الجناح وسماكته، مما يقلل بدوره من سرعة التوقف ويزيد من مقاومة الهواء. ^{[ 21 ] [ 22 ]} يختلف هذا عن رفرف الحافة الأمامية المتدلي، الذي يتكون من الحافة الأمامية بأكملها. ^{[ 23 ]} اخترع فيرنر كروجر رفرف كروجر عام 1943، وجرى تقييمه في غوتينغن، ويُستخدم في العديد من الطائرات الحديثة ذات الأجنحة المائلة.

لسان صغير ثابت عمودي، يتراوح طوله بين 1 و2% من وتر الجناح، يُثبّت على جانب الضغط العالي للحافة الخلفية للجناح. سُمّي هذا اللسان نسبةً إلى سائق سيارات السباق دان جورني الذي أعاد اكتشافه عام 1971، ومنذ ذلك الحين استُخدم في بعض المروحيات، مثل سيكورسكي إس-76 بي، لتصحيح مشاكل التحكم دون الحاجة إلى إعادة تصميم جذرية. يُحسّن هذا اللسان كفاءة حتى أبسط أشكال الأجنحة النظرية (المكونة من مثلث ودائرة متراكبين) لتُعادل كفاءة الجناح التقليدي. اكتُشف هذا المبدأ في ثلاثينيات القرن العشرين، لكنه نادر الاستخدام، ثم طواه النسيان. استخدمت الطرازات المتأخرة من طائرة سوبرمارين سبيتفاير نتوءًا على الحافة الخلفية للمصاعد، يعمل بطريقة مماثلة.

تدور الحافة الأمامية للجناح بالكامل نحو الأسفل، مما يزيد من تقوسه ويقلل من وتر الجناح قليلاً. ^{[ 24 ] [ 25 ]} توجد هذه التقنية عادةً في الطائرات المقاتلة ذات الأجنحة الرقيقة جدًا والتي لا تناسبها وسائل الرفع الأخرى الموجودة على الحافة الأمامية. تُعدّ الشرائح إحدى هذه الوسائل، وهي عبارة عن أجهزة رفع قابلة للتمديد على الحافة الأمامية لأجنحة بعض الطائرات ذات الأجنحة الثابتة. يتمثل الغرض منها في زيادة قوة الرفع أثناء عمليات الطيران بسرعات منخفضة، مثل الإقلاع والصعود الأولي والاقتراب والهبوط.

يُعدّ نظام الرفارف النفخية أحد أنواع أنظمة التحكم في الطبقة الحدية، حيث تمرر الهواء أو العادم الناتج عن المحرك فوقها لتقليل سرعة التوقف إلى ما دون السرعة التي يمكن تحقيقها باستخدام الرفارف الميكانيكية. تشمل أنواعها النوع الأصلي (الرفرف النفخي الداخلي) الذي ينفخ الهواء المضغوط من المحرك فوق الرفرف، والرفرف النفخي الخارجي الذي ينفخ عادم المحرك فوق السطحين العلوي والسفلي للرفرف، ونظام النفخ السطحي العلوي الذي ينفخ عادم المحرك فوق الجناح والرفرف. على الرغم من إجراء الاختبارات في بريطانيا وألمانيا قبل الحرب العالمية الثانية ، ^{[ 26 ]} وبدء التجارب الجوية، إلا أن أول طائرة إنتاجية مزودة برفارف نفخية لم تكن حتى عام 1957 مع طائرة لوكهيد تي 2 في سيستار . ^{[ 27 ]} استُخدم نظام النفخ السطحي العلوي في طائرة بوينغ واي سي-14 عام 1976.

يُعرف أيضًا باسم FlexFoil، وهو تفسير حديث لتقنية تغيير شكل الجناح، حيث تقوم المحركات الميكانيكية الداخلية بثني شبكة لتغيير شكل الجناح. وقد يحتوي على مانع تسرب مرن عند الانتقال بين الأجنحة الثابتة والمرنة. ^{[ 28 ]}

نوع من أسطح التحكم في الطائرات يجمع بين وظائف كل من اللوحات والجنيحات .

في عام 2014، طوّر باحثون من مختبر أبحاث الجيش الأمريكي (ARL) في مركز لانغلي للأبحاث التابع لوكالة ناسا تصميمًا لرفرف نشط لشفرات دوارات المروحيات. يستخدم رفرف الحافة الخلفية المستمر (CTEF) مكونات لتغيير انحناء الشفرة أثناء الطيران، مما يلغي الحاجة إلى المفصلات الميكانيكية لتحسين موثوقية النظام. وقد صُممت نماذج أولية لاختبارها في نفق الرياح. ^{[ 29 ]}

أجرى فريق من مختبر أبحاث الجيش (ARL) اختبارًا حيًا لشفرة دوارة مزودة بتقنية التحكم الفردي بالشفرة في يناير 2016. استكشفت تجارب إطلاق النار الحي مدى تأثر تقنيات التحكم بالشفرة بالرصاص. أطلق الباحثون ثلاث طلقات تمثل إطلاق نار أرضي نموذجي على قسم من شفرة دوارة بطول 7 أقدام ووتر 10 بوصات، مع وحدة تحكم مركزية بطول 4 أقدام، وذلك في منشأة التجارب الجوية التابعة لمختبر أبحاث الجيش. ^{[ 30 ]}

• تُثبّت الشرائح والفتحات الأمامية على الحافة الأمامية للأجنحة، وقد تكون ثابتة أو قابلة للسحب. عند فتحها، تُوفّر فتحة أو فجوة أسفل الشريحة لدفع الهواء باتجاه الجزء العلوي من الجناح، وهو ما لا يتوفر في رفرف كروجر. تُحسّن هذه الشرائح من إمكانية التحكم عند السرعات المنخفضة، كما تسمح للجناح بالطيران بزاوية هجوم أعلى، مما يُقلّل من مسافات الإقلاع والهبوط. ^{[ 31 ]} قد تُجهّز أنواع أخرى من الرفارف بفتحة واحدة أو أكثر لزيادة فعاليتها، وهو تصميم شائع في العديد من الطائرات الحديثة. تُعرف هذه الرفارف بالرفارف المشقوقة كما ذُكر سابقًا. وقد أجرى فريدريك هاندلي بيج تجارب على تصميمات الفتحات الأمامية والخلفية في عشرينيات وثلاثينيات القرن الماضي.
• تهدف المفسدات الهوائية إلى زيادة مقاومة الهواء عن طريق "إعاقة" تدفق الهواء فوق الجناح. المفسد الهوائي أكبر بكثير من رفرف جورني، ويمكن سحبه. عادةً ما تُركّب المفسدات الهوائية في منتصف وتر الجناح العلوي، ولكن يمكن تركيبها أيضًا على سطحه السفلي.
• تُستخدم المكابح الهوائية لزيادة مقاومة الهواء، مما يسمح للطائرة بالهبوط بزاوية حادة أو التباطؤ بسرعة.
• تُشبه الجنيحات اللوحات (وتعمل بنفس الطريقة)، ولكنها مصممة لتوفير تحكم جانبي، بدلاً من تغيير خصائص الرفع لكلا الجناحين معًا، ولذلك تعمل بشكل تفاضلي - فعندما يزيد الجنيح الموجود على نصف جناح واحد من قوة الرفع على ذلك النصف، لا يفعل الجنيح المقابل ذلك، وغالبًا ما يعمل على تقليل قوة الرفع على نصف الجناح الآخر. عندما تُصمم الجنيحات للانخفاض بالتزامن مع اللوحات، تُسمى عادةً بالجنيحات ، بينما تُسمى تلك التي تُعيق تدفق الهواء (والتي توضع عادةً على السطح العلوي قبل الحافة الخلفية) بالجنيحات المُفسدة .

• 
  رفرف عادي عند أقصى انحراف.
• 
  جناح منقسم على قاذفة قنابل من الحرب العالمية الثانية
• 
  تم تمديد رفرفات فاولر ذات الفتحتين للهبوط
• 
  تم تمديد رفارف كروجر والرفارف الخلفية ثلاثية الفتحات لطائرة بوينغ 747 استعدادًا للهبوط
• 
  رفارف يونكرز، التي تعمل أيضاً كجنيحات .
• 
  تُظهر الصورة C-17A اللوحات والشرائح المتعددة ذات الفتحات عندما تكون اللوحات ممتدة عند وضع ثلاثة أرباع الارتفاع

• كلانسي، إل جيه (1975). "6". الديناميكا الهوائية . لندن: دار بيتمان للنشر المحدودة. ISBN 978-0-273-01120-0.
• غانستون، بيل، قاموس كامبريدج للفضاء الجوي، كامبريدج، مطبعة جامعة كامبريدج، 2004، رقم ISBN 978-0-521-84140-5رقم الكتاب المعياري الدولي ( ISBN) 0-521-84140-2
• ويندرو، مارتن سي. ورينيه جيه. فرانسيون. ناكاجيما كي-43 هايابوسا . ليذرهيد، سري، المملكة المتحدة: منشورات بروفايل، 1965.