أحادية السطح
الطائرة أحادية السطح هي طائرة ذات جناح ثابت وسطح رئيسي واحد، على عكس الطائرة ثنائية السطح أو أنواع أخرى من الطائرات متعددة الأسطح ، والتي تحتوي على أسطح متعددة.
تتميز الطائرة أحادية السطح بأعلى كفاءة وأقل مقاومة للهواء مقارنةً بأي تصميم جناح آخر، كما أنها الأسهل في التصنيع. مع ذلك، خلال السنوات الأولى للطيران، كانت هذه المزايا تُقابل بوزنها الأكبر وقدرتها الأقل على المناورة، مما جعلها نادرة نسبيًا حتى ثلاثينيات القرن العشرين. ومنذ ذلك الحين، أصبحت الطائرة أحادية السطح الشكل الأكثر شيوعًا للطائرات ذات الأجنحة الثابتة.
صفات
الدعم والوزن
تتحقق الكفاءة الكامنة للطائرة أحادية السطح على أفضل وجه في الجناح الكابولي ، الذي يتحمل جميع القوى الهيكلية داخليًا. ومع ذلك، وللطيران بسرعات عملية، يجب أن يكون الجناح رقيقًا، الأمر الذي يتطلب هيكلًا ثقيلًا لجعله قويًا وصلبًا بما يكفي.
يمكن استخدام الدعامات الخارجية لتحسين كفاءة الهيكل، مما يقلل الوزن والتكلفة. بالنسبة لجناح ذي حجم معين، يسمح تقليل الوزن بالطيران بسرعة أقل وبمحرك أقل قوة وأكثر اقتصادية. لهذا السبب، كانت جميع أجنحة الطائرات أحادية السطح في العصر الرائد مدعمة، واستمر ذلك في معظمها حتى أوائل ثلاثينيات القرن العشرين. مع ذلك، تُسبب الدعامات أو الأسلاك المكشوفة مقاومة إضافية، مما يقلل الكفاءة الديناميكية الهوائية ويخفض السرعة القصوى. [ 1 ]
تميل التصاميم عالية السرعة وذات المدى الطويل إلى أن تكون عبارة عن روافع ناتئة خالصة، بينما غالبًا ما يتم تزويد الأنواع منخفضة السرعة وذات المدى القصير بدعامات.
موقع الجناح
إلى جانب الاختلافات العامة في تكوين الجناح مثل موضع الذيل واستخدام الدعامات، فإن التمييز الرئيسي بين أنواع الطائرات أحادية السطح هو مكان تثبيت الجناح عموديًا على جسم الطائرة .
قليل
الجناح المنخفض هو الجناح الموجود على الجزء السفلي من جسم الطائرة أو بالقرب منه.
يُتيح وضع الجناح في مستوى منخفض رؤية جيدة للأعلى، ويُحرر جسم الطائرة المركزي من تأثير دعامة الجناح. ومن خلال تقليل استقرار التأرجح، يُصبح الطائرة أكثر قدرة على المناورة، كما هو الحال في طائرة سبيتفاير ؛ ولكن الطائرات التي تُفضل الاستقرار على القدرة على المناورة قد تحتاج حينها إلى بعض الانحناء الجانبي .
من سمات وضعية الجناح المنخفض تأثيرها الأرضي الكبير ، مما يمنح الطائرة ميلاً للتحليق لمسافة أطول قبل الهبوط. [ 2 ] [ 3 ] في المقابل، يسمح هذا التأثير الأرضي بعمليات إقلاع أقصر.
منتصف
يُثبّت جناح وسطي في منتصف جسم الطائرة. ويمكن لهيكل العارضة الممتدة أن يقلل من حجم جسم الطائرة المفيد بالقرب من مركز ثقلها، حيث تكون المساحة مطلوبة بشدة في أغلب الأحيان.
يُعد شكل الجناح الأوسط هو الشكل الأكثر شيوعًا للطائرات الكبيرة ، وهو تقريبًا الشكل الوحيد المستخدم للطائرات الكبيرة التي تنقل الركاب.
كتف
الجناح الكتفي ( وهو تصنيف يقع بين الجناح العلوي والجناح الأوسط) هو تصميم يُثبّت فيه الجناح بالقرب من أعلى جسم الطائرة، ولكن ليس في قمته تمامًا. يشترك الجناح الكتفي والجناح العلوي في بعض الخصائص، وهي: دعمهما لجسم طائرة متدلٍّ لا يتطلب زاوية ثنائية للجناح لتحقيق الاستقرار؛ وبالمقارنة مع الجناح السفلي، فإن تأثير الجناح الكتفي المحدود على الأرض يقلل من الطفو عند الهبوط. كما يوفر الجناح الكتفي والجناح العلوي، مقارنةً بالجناح السفلي، خلوصًا أكبر للمروحة في الطائرات متعددة المحركات. [ 4 ] في الطائرات الكبيرة، لا يوجد فرق عملي يُذكر بين الجناح الكتفي والجناح العلوي؛ أما في الطائرات الخفيفة، فيُعدّ هذا التصميم مهمًا لأنه يوفر رؤية أفضل للطيار. في الطائرات الخفيفة، يميل الجناح الكتفي إلى التثبيت في موضع خلفي أكثر من الجناح العلوي، وبالتالي قد يحتاج إلى الانحناء للأمام للحفاظ على مركز الثقل الصحيح . [ 5 ] تشمل أمثلة الطائرات الخفيفة ذات الأجنحة الكتفية ARV Super2 و Bölkow Junior و Saab Safari و Barber Snark .
عالي
يتميز الجناح العلوي بوجود سطحه العلوي على قمة جسم الطائرة أو فوقها. ويشترك هذا النوع من الأجنحة مع الجناح السفلي في العديد من المزايا والعيوب، إلا أنه في الطائرات الخفيفة، تكون الرؤية العلوية فيه أقل وضوحًا. في الطائرات الخفيفة مثل سيسنا 152 ، يقع الجناح عادةً فوق مقصورة الركاب، بحيث يمر عارضة الجناح فوق رؤوسهم، مما يجعله في الوضع الأمامي الخلفي الأمثل. [ 6 ] من مزايا تصميم الجناح العلوي أن جسم الطائرة يكون أقرب إلى الأرض، مما يُسهّل تحميل البضائع، خاصةً في الطائرات ذات باب الشحن الخلفي. وتُعدّ طائرات الشحن العسكرية في الغالب من تصميمات الجناح العلوي ذات باب الشحن الخلفي. [ 4 ]
مظلة شمسية
لا يتم تثبيت جناح المظلة مباشرة بجسم الطائرة، بل يتم تعليقه فوقه، مدعومًا إما بدعامات هيكلية أو بعمود. [ 7 ] ويمكن توفير دعامات إضافية بواسطة دعامات أو أسلاك تمتد من جانبي جسم الطائرة.
كانت الطائرات أحادية السطح ذات الجناح العلوي الأولى عبارة عن تعديلات على الطائرات أحادية السطح ذات الجناح الكتفي، حيث أن رفع جناح مثبت على الكتف فوق جسم الطائرة يحسن الرؤية إلى الأسفل بشكل كبير، وهو ما كان مفيدًا لأدوار الاستطلاع، كما هو الحال مع طائرة مورين-سولنييه إل واسعة الاستخدام . [ 8 ] يسمح الجناح العلوي بتصميم فعال مع رؤية جيدة للطيار، وقد تم اعتماده في بعض الطائرات المقاتلة مثل فوكر دي.8 ومورين -سولنييه إيه آي في الجزء الأخير من الحرب العالمية الأولى. [ 9 ]
يوفر الجناح المظلي نقطة تثبيت عالية للمحركات، وكان شائعًا خلال فترة ما بين الحربين العالميتين في الطائرات المائية التي تحتاج إلى رفع المراوح بعيدًا عن رذاذ الماء. ومن الأمثلة على ذلك طائرات مارتن إم-130 ، ودورنير دو 18 ، وكونسوليديتد بي بي واي كاتالينا .
بالمقارنة مع الطائرة ذات الجناحين ، يتميز الجناح المظلي بدعامات أقل ومقاومة هواء أقل. ولا يزال هذا التصميم شائعًا في الطائرات البرمائية والطائرات الصغيرة المصنعة منزليًا والطائرات الخفيفة جدًا .
تاريخ
على الرغم من أن أولى الطائرات الناجحة كانت ذات سطحين، إلا أن المحاولات الأولى لصنع طائرات أثقل من الهواء كانت ذات سطح واحد، واستمر العديد من الرواد في تطوير تصاميمها. فعلى سبيل المثال، كانت أول طائرة تدخل حيز الإنتاج هي طائرة سانتوس-دومون ديموازيل عام 1907 ، بينما حلّقت طائرة بليريو الحادية عشرة عبر القناة الإنجليزية عام 1909. [ 10 ] وخلال الفترة 1909-1910، سجّل هوبير لاثام أرقامًا قياسية متعددة في الارتفاع بطائرته ذات السطح الواحد أنطوانيت الرابعة ، ليصل في النهاية إلى 1384 مترًا (4541 قدمًا) . [ 11 ]
المصطلح الألماني المقابل هو "إينديكر" ، كما في مقاتلة فوكر إينديكر ذات الجناح المتوسط التي ظهرت عام 1915، والتي سيطرت لفترة على الأجواء فيما عُرف بـ" وباء فوكر ". قبل عام 1918، كان نظام تسمية الطائرات العسكرية الألمانية (Idflieg) يُضيف الحرف "E" قبل تسمية الطائرات أحادية السطح ، إلى أن تمت الموافقة على مقاتلة فوكر D.VIII من تسميتها السابقة "EV". مع ذلك، لم يدم نجاح فوكر طويلًا، وسيطرت الطائرات ثنائية السطح على الحرب العالمية الأولى. ومع اقتراب نهاية الحرب، لاقت الطائرات أحادية السطح ذات التصميم المظلي رواجًا كبيرًا، واستمر إنتاج تصاميم ناجحة منها حتى عشرينيات القرن العشرين. [ 12 ]
مع ذلك، لم يُصنع سوى عدد قليل نسبيًا من الطائرات أحادية السطح بين عامي 1914 وأواخر عشرينيات القرن الماضي، مقارنةً بعدد الطائرات ثنائية السطح. وكانت الأسباب في المقام الأول عملية. فمع انخفاض قدرة المحركات وسرعات الطيران المتاحة، كان لا بد من أن تكون أجنحة الطائرة أحادية السطح كبيرة لتوليد قوة رفع كافية، بينما يمكن أن تحتوي الطائرة ثنائية السطح على جناحين أصغر حجمًا، وبالتالي تكون أصغر حجمًا وأخف وزنًا.
مع اقتراب نهاية الحرب العالمية الأولى، بدأت مقاومة الهواء العالية المتأصلة في الطائرات ذات السطحين تحدّ من أدائها. لم تكن المحركات قوية بما يكفي لجعل الطائرات أحادية السطح ذات الجناح الكابولي الثقيل قابلة للاستخدام، وأصبح الجناح المظلي المدعوم شائعًا في الطائرات المقاتلة، على الرغم من أن القليل منها وصل في الوقت المناسب للمشاركة في القتال. وظل هذا التصميم شائعًا طوال عشرينيات القرن العشرين.
في الطائرات المائية ذات الهيكل الضحل، يسمح الجناح المظلي بتركيب المحركات فوق رذاذ الماء أثناء الإقلاع والهبوط. كان هذا التصميم شائعًا في الطائرات المائية خلال ثلاثينيات القرن العشرين، ومن الأمثلة المتأخرة عليه طائرة كونسوليديتد بي بي واي كاتالينا . وقد اختفى هذا التصميم عندما أصبحت الهياكل الأطول هي السائدة خلال الحرب العالمية الثانية، مما سمح بتثبيت جناح مرتفع مباشرة على الهيكل.
مع تزايد قوة المحركات، أصبح وزن الهيكل المعدني بالكامل والجناح الكابولي أكثر عملية - وهما عنصران رائدان في تصميم الطائرة الألمانية الثورية يونكرز J 1 التجريبية في عامي 1915-1916 - شائعين خلال فترة ما بعد الحرب العالمية الأولى، وانتهى عصر الجناح المدعوم، وبحلول ثلاثينيات القرن العشرين، أصبحت الطائرة أحادية السطح ذات الجناح الكابولي هي التصميم القياسي للطائرات ذات الأجنحة الثابتة. وقد تم إنتاج تصاميم متطورة للطائرات المقاتلة أحادية السطح بكميات كبيرة للخدمات العسكرية حول العالم في كل من الاتحاد السوفيتي والولايات المتحدة في أوائل ومنتصف ثلاثينيات القرن العشرين، وهما طائرتا بوليكاربوف I-16 وبوينغ P-26 بيشوتير على التوالي.
كانت معظم الطائرات العسكرية في الحرب العالمية الثانية أحادية السطح، كما هو الحال بالنسبة لجميع الطائرات تقريبًا منذ ذلك الحين، باستثناء بعض الأنواع المتخصصة.
تتمتع محركات الطائرات النفاثة والصاروخية بقوة أكبر، وجميع الطائرات الحديثة عالية السرعة، وخاصة الأنواع الأسرع من الصوت، كانت أحادية السطح.
انظر أيضاً
مراجع
الاقتباسات
- ^ لوفتين ، لورانس ك. (يناير 1985). "ch4-3" . ناسا.جوف . تم الاسترجاع في 16 يناير 2016 .
- ↑ "تأثير الأرض في الطائرات" . Aviation-history.com. 30 نوفمبر 2009. تم الاطلاع عليه بتاريخ 19 يوليو 2012 .
- ↑ "تأثير الأرض" . Avweb.com. 22-10-2003 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 19-07-2012 .
- 1 2 أجوي كومار كوندو (12 أبريل 2010). تصميم الطائرات . مطبعة جامعة كامبريدج. ص 78. ISBN 978-1-139-48745-0.
- ↑ مجلة بايلوت، فبراير 1986، صفحة 32
- ↑ تريفور ثوم – الطائرة (التقنية) – 1997 صفحة 65
- ↑ كرين، ديل: قاموس المصطلحات الملاحية، الطبعة الثالثة ، صفحة 379. لوازم الطيران والأكاديميون، 1997. ISBN 1-56027-287-2
- ^ دافيلا، 1997، ص 60 و 315
- ^ أنجيلوتشي وماتريكاردي، ص 151، 290-1.
- ↑ Wragg, David; Historical Dictionary of Aviation , History Press, 2008, pp.214-5.
- ↑ كينغ، ويندكيلر ، ص 227.
- ^ أنجيلوتشي وماتريكاردي، ص 109-129.
فهرس
- أنجيلوتشي، أ.؛ وماتريكاردي، ب.؛ الطائرات العالمية: الأصول - الحرب العالمية الأولى ، سامبسون لو، 1977.
- دافيلا، جيمس جيه؛ سلطان، آرثر (1997). الطائرات الفرنسية في الحرب العالمية الأولى . ماونتن فيو، كاليفورنيا: دار فلاينج ماشينز للنشر. ص 315. ISBN 978-1891268090.
- "جناح مرتفع، جناح منخفض"، مجلة فلايت، 20 مارس 1975، الصفحات 453 ( أرشيف ) - 454 ( أرشيف )
- الطائرات أحادية السطح
- تكوينات الأجنحة