جهاز رفع عالي

أكثر أدوات الرفع العالي شيوعًا هي الجنيحات، وهي جزء متحرك من الجناح يمكن خفضه لتوليد قوة رفع إضافية. عند خفض الجنيح، يتغير شكل مقطع الجناح ليمنحه مزيدًا من التقوس . عادةً ما توجد الجنيحات على الحافة الخلفية للجناح، بينما تُستخدم الجنيحات على الحافة الأمامية أحيانًا. وهناك أنواع عديدة من الجنيحات التي تُركّب على الحافة الخلفية.

أصبحت اللوحات المفصلية البسيطة شائعة الاستخدام في ثلاثينيات القرن العشرين، إلى جانب وصول الطائرة أحادية السطح السريعة الحديثة التي كانت تتمتع بسرعات هبوط وإقلاع أعلى من الطائرات ثنائية السطح القديمة.

في الجنيح المنقسم، ينثني السطح السفلي إلى الأسفل بينما يظل السطح العلوي إما مثبتًا بالجناح أو يتحرك بشكل مستقل.

تمتد اللوحات المتحركة أيضًا للخلف، لزيادة وتر الجناح عند فتحها، مما يزيد من مساحة الجناح للمساعدة في توليد قوة رفع أكبر. وقد بدأت هذه اللوحات بالظهور قبيل الحرب العالمية الثانية نتيجة لجهود العديد من الأفراد والمنظمات المختلفة في عشرينيات وثلاثينيات القرن الماضي.

تتألف اللوحات المشقوقة من عدة أجزاء انسيابية صغيرة منفصلة تنفصل عن بعضها، وتتحرك بمفصلات، بل وتنزلق فوق بعضها عند فتحها. توجد هذه الترتيبات المعقدة للوحات في العديد من الطائرات الحديثة. ^{[ 2 ]} تستخدم الطائرات التجارية الحديثة الكبيرة لوحات مشقوقة ثلاثية لتوليد قوة الرفع الهائلة اللازمة أثناء الإقلاع.

من الوسائل الشائعة الأخرى لزيادة الرفع، الشريحة، وهي عبارة عن قطعة صغيرة على شكل جناح مثبتة أمام الحافة الأمامية للجناح مباشرةً. تعمل الشريحة على إعادة توجيه تدفق الهواء في مقدمة الجناح، مما يسمح له بالتدفق بسلاسة أكبر فوق سطحه العلوي عند زاوية هجوم عالية . وهذا يُمكّن الجناح من العمل بكفاءة عند الزوايا العالية اللازمة لتوليد قوة رفع أكبر. الفتحة هي الفجوة بين الشريحة والجناح. ^{[ 3 ]} قد تكون الشريحة ثابتة في مكانها، مع وجود فتحة خلفها بشكل دائم، أو قد تكون قابلة للسحب بحيث تُغلق الفتحة عند عدم الحاجة إليها. إذا كانت ثابتة، فقد تظهر كجزء طبيعي من الحافة الأمامية للجناح، مع وجود الفتحة مغمورة في سطح الجناح خلفها مباشرةً.

قد تكون الشرائح أو الفتحات ممتدة على كامل امتداد الجناح، أو قد توضع على جزء منه فقط (عادةً ما يكون خارجيًا)، وذلك حسب كيفية تعديل خصائص الرفع اللازمة للتحكم الجيد عند السرعات المنخفضة. تُستخدم الفتحات والشرائح أحيانًا فقط للجزء الأمامي من الجنيحات، لضمان بقاء الجنيحات قابلة للاستخدام حتى عند توقف باقي الجناح.

طُوِّرت أولى الشرائح بواسطة غوستاف لاخمان عام 1918، وفي الوقت نفسه بواسطة هاندلي-بيج الذي حصل على براءة اختراع عام 1919. وبحلول ثلاثينيات القرن العشرين، طُوِّرت شرائح أوتوماتيكية تُفتح أو تُغلق حسب الحاجة وفقًا لظروف الطيران. وعادةً ما كانت تُشغَّل بضغط تدفق الهواء على الشريحة لإغلاقها، وبواسطة نوابض صغيرة لفتحها عند السرعات المنخفضة عندما ينخفض ​​الضغط الديناميكي، على سبيل المثال عندما تنخفض السرعة أو يصل تدفق الهواء إلى زاوية هجوم محددة مسبقًا على الجناح.

يمكن أن تكون الأنظمة الحديثة، مثل اللوحات الحديثة، أكثر تعقيدًا، وعادةً ما يتم تشغيلها هيدروليكيًا أو باستخدام محركات مؤازرة. ^{[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]}

تستخدم أنظمة الرفع العالي المُزوّدة بمحركات تدفق الهواء من المحرك لتشكيل تدفق الهواء فوق الجناح، مُستبدلةً أو مُعدّلةً عمل اللوحات. تسحب اللوحات المنفوخة " الهواء المسحوب " من ضاغط المحرك النفاث أو عادم المحرك، وتدفعه فوق السطح العلوي الخلفي للجناح واللوحة، مُعيدًا تنشيط الطبقة الحدية ، ومُتيحًا لتدفق الهواء البقاء مُلتصقًا بزوايا الهجوم العالية. يُعد جناح التحكم بالدوران نسخةً أكثر تطورًا من اللوحة المنفوخة ، وهو آلية تدفع الهواء للخلف فوق سطح انسيابي مُصمم خصيصًا لتوليد الرفع من خلال تأثير كواندا . امتلكت طائرة بلاكبيرن بوكانير نظامًا مُتطورًا للتحكم في الطبقة الحدية (BLC) يتضمن نفخ هواء الضاغط على الأجنحة والذيل لتقليل سرعة التوقف وتسهيل العمليات من حاملات الطائرات الصغيرة.

ثمة نهج آخر يتمثل في استخدام تدفق الهواء من المحركات مباشرةً، وذلك بوضع رفرف بحيث ينفتح في مسار العادم. تتطلب هذه الرفارف قوة أكبر نظرًا لقوة المحركات الحديثة، بالإضافة إلى مقاومة أكبر للحرارة الناتجة عن العادم الساخن، ولكن تأثيرها على قوة الرفع قد يكون كبيرًا. ومن الأمثلة على ذلك طائرة سي-17 غلوب ماستر 3 .

يُعدّ امتداد جذر الحافة الأمامية (LERX)، والذي يُطلق عليه أحيانًا اسم امتداد الحافة الأمامية (LEX)، أكثر شيوعًا في الطائرات المقاتلة الحديثة، ولكنه يُشاهد أيضًا في بعض الطائرات المدنية. يتكون امتداد جذر الحافة الأمامية عادةً من شريط مثلث صغير مُثبّت على جذر الحافة الأمامية للجناح وجسم الطائرة. في الطيران العادي، يُولّد امتداد جذر الحافة الأمامية قوة رفع ضئيلة. ولكن عند زوايا الهجوم العالية، يُولّد دوامة هوائية تستقر على السطح العلوي للجناح الرئيسي. تُؤدي حركة هذه الدوامة إلى زيادة سرعة تدفق الهواء فوق الجناح، مما يُقلّل الضغط ويُوفّر قوة رفع أكبر. وتتميز أنظمة امتداد جذر الحافة الأمامية بفعاليتها في زوايا الهجوم الكبيرة.

يتميز جناح النفاث ذي التدفق المشترك (CFJ) بسطح علوي مزود بفتحة حقن بعد الحافة الأمامية وفتحة سحب قبل الحافة الخلفية، وذلك لزيادة قوة الرفع، وتحسين هامش الأمان ، وتقليل مقاومة الهواء. وقد روجت كلية الهندسة الميكانيكية وهندسة الطيران بجامعة ميامي لتقنية CFJ . وبالنسبة للطائرات الإقليمية الهجينة الكهربائية المبنية على طراز ATR 72، والتي لها نفس مساحة الجناح وحجمه ووزنه، فإن تقنية CFJ تُحسّن معامل الرفع أثناء الطيران المستقر، مما يسمح بزيادة حمولة الجناح ، وبالتالي زيادة كمية الوقود والبطاريات اللازمة لمدى طيران أطول. ^{[ 7 ]}