ديناميكيات الطيران

ديناميكيات الطيران ، في مجال الطيران والمركبات الفضائية ، هي دراسة أداء واستقرار والتحكم في المركبات التي تحلق في الجو أو في الفضاء الخارجي . ^{[ 1 ] [ 2 ]} وهي تهتم بكيفية تحديد القوى المؤثرة على المركبة لسرعتها ووضعها بالنسبة للزمن.

في ديناميكيات طيران الطائرات ، بالنسبة للطائرات ذات الأجنحة الثابتة ، يُعبَّر عن تغير اتجاهها بالنسبة لتدفق الهواء المحلي بزاوية حرجة، وهي زاوية هجوم الجناح (ألفا) وزاوية هجوم الذيل الرأسي، والمعروفة بزاوية الانزلاق الجانبي ( بيتا). تنشأ زاوية الانزلاق الجانبي إذا انحرفت الطائرة حول مركز ثقلها، وإذا انزلقت الطائرة جانبيًا، أي إذا تحرك مركز ثقلها جانبيًا. ^{[ 3 ]} تُعد هذه الزوايا مهمة لأنها المصادر الرئيسية للتغيرات في القوى والعزوم الديناميكية الهوائية المؤثرة على الطائرة.

تتضمن ديناميكيات طيران المركبات الفضائية ثلاث قوى رئيسية: قوة الدفع (محرك الصاروخ)، وقوة الجاذبية، ومقاومة الغلاف الجوي. ^{[ 4 ]} وتُعد قوة الدفع ومقاومة الغلاف الجوي أقل تأثيرًا بشكل ملحوظ على المركبة الفضائية مقارنةً بقوى الجاذبية.

ديناميكيات الطيران هي علم توجيه المركبات الجوية والتحكم بها في ثلاثة أبعاد. وتتمثل معايير ديناميكيات الطيران الحاسمة في زوايا الدوران بالنسبة للمحاور الرئيسية الثلاثة للطائرة حول مركز ثقلها ، والمعروفة باسم الدوران الجانبي ، والميل ، والانعراج .

يُطوّر مهندسو الطائرات أنظمة تحكم لتحديد اتجاه المركبة ( وضعها ) حول مركز ثقلها . تشمل هذه الأنظمة مُشغّلات تُطبّق قوى في اتجاهات مختلفة، وتُولّد قوى أو عزم دوران حول مركز ثقل الطائرة، مما يُؤدي إلى دورانها في الاتجاه الرأسي (الميلان، أو الدوران الجانبي، أو الانعراج). على سبيل المثال، عزم الميلان هو قوة رأسية تُطبّق على مسافة أمامية أو خلفية من مركز ثقل الطائرة ، مما يُؤدي إلى ميلها لأعلى أو لأسفل.

يشير مصطلحا الدوران والميل والانعراج، في هذا السياق، إلى الدوران حول المحاور المعنية انطلاقاً من حالة توازن محددة. تُعرف زاوية الدوران عند التوازن بمستوى الأجنحة أو زاوية الميل الصفرية، وهي تعادل زاوية الميل الأفقي للسفينة . أما الانعراج فيُعرف بـ"الاتجاه".

تزيد الطائرة ذات الأجنحة الثابتة أو تقلل من قوة الرفع الناتجة عن أجنحتها عند رفع مقدمتها أو خفضها، وذلك بزيادة أو تقليل زاوية الهجوم . تُعرف زاوية الميلان أيضًا بزاوية الانحناء في الطائرات ذات الأجنحة الثابتة، والتي عادةً ما تميل لتغيير الاتجاه الأفقي للطيران. تتميز الطائرة بتصميم انسيابي من المقدمة إلى المؤخرة لتقليل مقاومة الهواء ، مما يجعل من المفيد الحفاظ على زاوية الانزلاق الجانبي قريبة من الصفر، على الرغم من أن الطائرات تُعرَّض للانزلاق الجانبي عمدًا عند الهبوط في وجود رياح جانبية، كما هو موضح في الانزلاق (الديناميكا الهوائية) .

تنقسم القوى المؤثرة على المركبات الفضائية إلى ثلاثة أنواع: قوة الدفع (التي يوفرها عادةً محرك المركبة)؛ وقوة الجاذبية التي تمارسها الأرض والأجرام السماوية الأخرى؛ وقوة الرفع والسحب الديناميكية الهوائية (عند الطيران في الغلاف الجوي للأرض أو أي جرم سماوي آخر، مثل المريخ أو الزهرة). يجب التحكم في وضعية المركبة أثناء الطيران الجوي المزود بمحرك نظرًا لتأثيرها على القوى الديناميكية الهوائية وقوى الدفع. ^{[ 4 ]} وهناك أسباب أخرى، لا تتعلق بديناميكيات الطيران، للتحكم في وضعية المركبة أثناء الطيران غير المزود بمحرك (مثل التحكم الحراري، وتوليد الطاقة الشمسية، والاتصالات، أو الرصد الفلكي).

تختلف ديناميكيات طيران المركبات الفضائية عن ديناميكيات طيران الطائرات، إذ تكون قوى الديناميكا الهوائية ذات تأثير ضئيل للغاية، أو شبه معدوم، خلال معظم فترة طيران المركبة، ولا يمكن استخدامها للتحكم في وضعيتها خلال تلك الفترة. كما أن معظم وقت طيران المركبة الفضائية يكون عادةً بدون طاقة، مما يجعل الجاذبية القوة المهيمنة.

• الديناميكا الهوائية – فرع من الديناميكا يهتم بدراسة حركة الهواء 
• نظام التحكم في طيران الطائرة – كيفية التحكم في الطائرات 
• الطائرات ذات الأجنحة الثابتة – طائرات أثقل من الهواء ذات أجنحة ثابتة تولد قوة رفع ديناميكية هوائية 
• أسطح التحكم في الطيران - سطح يسمح للطيار بضبط والتحكم في وضعية طيران الطائرة 
• ديناميكيات الطيران (الطائرات ذات الأجنحة الثابتة) - علم توجيه المركبات الجوية والتحكم بها في ثلاثة أبعاد. صفحات تعرض وصفًا موجزًا ​​لأهداف إعادة التوجيه. 
• قائمة برامج هندسة الطيران والفضاء
• الإطار المتحرك – تعميم لأساس مرتب لفضاء متجهي