المروحة (علم الطيران)

📅 آخر تحديث: ٢٧ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٧ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 14 صور
الموسوعة الحرة
مراوح طائرة النقل العسكرية C-130J Super Hercules

في علم الطيران ، تقوم مروحة الطائرة ، والتي تسمى أيضًا المروحة اللولبية ، [1] [2] بتحويل الحركة الدورانية من المحرك أو مصدر طاقة آخر إلى تيار هوائي دوامي يدفع المروحة للأمام أو للخلف. وهي تتألف من محور دوار مدفوع بالطاقة، متصل به عدة شفرات مقطعية شعاعية على شكل جناح هوائي بحيث تدور المجموعة بأكملها حول محور طولي. قد تكون خطوة الشفرة ثابتة أو متغيرة يدويًا إلى بضعة أوضاع محددة أو من النوع المتغير تلقائيًا "بسرعة ثابتة".

يتم توصيل المروحة بعمود نقل الطاقة إما بشكل مباشر أو من خلال تروس التخفيض . يمكن تصنيع المراوح من الخشب أو المعدن أو المواد المركبة .

المراوح هي الأنسب للاستخدام في السرعات الجوية دون الصوتية والتي تقل عمومًا عن 480 ميلًا في الساعة (770 كم/ساعة)، على الرغم من تحقيق سرعات تفوق سرعة الصوت في طائرة ماكدونيل XF-88B التجريبية المجهزة بمراوح. تُستخدم سرعات الطرف الأسرع من الصوت في بعض الطائرات مثل توبوليف تو-95 ، والتي يمكن أن تصل إلى 575 ميلًا في الساعة (925 كم/ساعة). [ بحاجة لمصدر ]

تاريخ

مروحية تاكيتومبو يابانية مزخرفة مصنوعة من الخيزران

جاءت أقدم الإشارات إلى الطيران العمودي من الصين. منذ حوالي 400 قبل الميلاد، [3] كان الأطفال الصينيون يلعبون بألعاب طائرة من الخيزران . [4] [5] [6] تدور هذه المروحية المصنوعة من الخيزران عن طريق لف عصا متصلة بدوار بين يدي المرء. يخلق الدوران قوة رفع، وتطير اللعبة عند إطلاقها. [3] يُقال إن كتاب Baopuzi الطاوي الذي كتبه Ge Hong (抱朴子 "المعلم الذي يحتضن البساطة") من القرن الرابع الميلادي يصف بعض الأفكار المتأصلة في الطائرات ذات الأجنحة الدوارة. [7]

ظهرت تصميمات مشابهة للعبة المروحية الصينية في لوحات عصر النهضة وغيرها من الأعمال. [8]

برغي ليوناردو الجوي

لم يكن هناك أي تقدم مسجل نحو الطيران العمودي حتى أوائل ثمانينيات القرن الخامس عشر، عندما ابتكر ليوناردو دافنشي تصميمًا لآلة يمكن وصفها بأنها "لولب هوائي" . أشارت ملاحظاته إلى أنه بنى نماذج طيران صغيرة، ولكن لم تكن هناك أي مؤشرات على أي تدبير لمنع الدوار من جعل المركبة تدور. [9] [10] مع زيادة المعرفة العلمية وقبولها، استمر الإنسان في متابعة فكرة الطيران العمودي. ستشبه العديد من هذه النماذج والآلات اللاحقة بشكل أكبر قمة الطيران القديمة المصنوعة من الخيزران بأجنحة دوارة، بدلاً من لولب ليوناردو.

في يوليو 1754، طور الروسي ميخائيل لومونوسوف محوريًا صغيرًا على غرار القمة الصينية ولكنه يعمل بجهاز زنبرك ملفوف [11] وأظهره للأكاديمية الروسية للعلوم . كان يعمل بزنبرك، واقترح كطريقة لرفع الأدوات الأرصاد الجوية . في عام 1783، استخدم كريستيان دي لاونوي وميكانيكي بيينفينو نسخة محورية من القمة الصينية في نموذج يتكون من ريش طيران ديك رومي معاكس [11] كشفرات دوارة، وفي عام 1784، أظهروها للأكاديمية الفرنسية للعلوم . وصف جان بابتيست ماري موزنييه المنطاد القابل للتوجيه في عام 1783. تصور الرسومات غلافًا انسيابيًا بطول 260 قدمًا (79 مترًا) مع بالونات داخلية يمكن استخدامها لتنظيم الرفع. تم تصميم المنطاد ليتم دفعه بواسطة ثلاث مراوح. في عام 1784، قام جان بيير بلانشارد بتركيب مروحة يدوية في منطاد، وهي أول وسيلة مسجلة للدفع يتم حملها عالياً. [12] قام السير جورج كايلي ، متأثرًا بفتنة الطفولة بالطائرة الصينية، بتطوير نموذج من الريش، مشابه لنموذج لاونوي وبينفينو، ولكنه يعمل بأشرطة مطاطية. وبحلول نهاية القرن، كان قد تقدم إلى استخدام صفائح القصدير لشفرات الدوار والينابيع للطاقة. ستصبح كتاباته عن تجاربه ونماذجه مؤثرة على رواد الطيران في المستقبل. [9]

النموذج الأولي الذي أنشأه ميخائيل لومونوسوف ، 1754

أرسل ويليام بلاند تصميمات "منطاد الهواء الأتومتيكي" الخاص به إلى المعرض الكبير الذي أقيم في لندن عام 1851، حيث عُرض نموذج. كان هذا بالونًا ممدودًا بمحرك بخاري يقود مروحتين معلقتين تحته. [13] [14] طور ألفونس بينود ألعاب مروحية نموذجية ذات دوار محوري في عام 1870، مدعومة أيضًا بأشرطة مطاطية. في عام 1872 أطلق دوبوي دي لومي بالونًا ملاحيًا كبيرًا، كان مدفوعًا بمروحة كبيرة يديرها ثمانية رجال. [15] بنى هيرام ماكسيم مركبة تزن 3.5 طنًا طويلًا (3.6 طن)، بجناحين يبلغ طولهما 110 أقدام (34 مترًا) تعمل بمحركين بخاريين بقوة 360 حصانًا (270 كيلو وات) يقودان مروحتين. في عام 1894، تم اختبار آليته بقضبان علوية لمنعها من الارتفاع. أظهر الاختبار أن لديها ما يكفي من الرفع للإقلاع. [16] ألهمت إحدى ألعاب بينود، التي أهداها لهم والدهم ، الأخوين رايت لمتابعة حلم الطيران. [17] كان الأخوين رايت رائدين في شكل الجناح الملتوي لمروحة الطائرة. وبينما حاول بعض المهندسين الأوائل نمذجة مراوح الهواء على مراوح البحرية ، أدرك الأخوين رايت أن المروحة هي في الأساس نفس الجناح ، وتمكنا من استخدام البيانات من تجارب نفق الرياح السابقة على الأجنحة، وإدخال التواء على طول الشفرات. كان هذا ضروريًا للحفاظ على زاوية هجوم أكثر اتساقًا للشفرة على طولها. [18] كانت شفرات المروحة الأصلية الخاصة بهم ذات كفاءة تبلغ حوالي 82٪، [19] مقارنة بنسبة 90٪ لمروحة الطيران العام الصغيرة الحديثة (2010)، وهي المروحة ذات الشفرات الثلاث التي استخدمها ماكولي في طائرة بيتشكرافت بونانزا . [20] يقتبس روبر [21] 90٪ لمروحة للطائرات التي تعمل بالطاقة البشرية.

كان خشب الماهوجني هو الخشب المفضل للمراوح خلال الحرب العالمية الأولى ، لكن النقص في زمن الحرب شجع على استخدام الجوز والبلوط والكرز والرماد. [22] كان ألبرتو سانتوس دومون رائدًا مبكرًا آخر، حيث صمم مراوح قبل الأخوين رايت [23] لمناطيده . لقد طبق المعرفة التي اكتسبها من تجاربه مع المناطيد لصنع مروحة بعمود فولاذي وشفرات من الألومنيوم لطائرته ثنائية السطح 14 بيس في عام 1906. استخدمت بعض تصميماته صفائح ألومنيوم مثنية للشفرات، وبالتالي خلق شكل جناح. كانت منحنية بشدة ، وهذا بالإضافة إلى عدم وجود الالتواء الطولي جعلها أقل كفاءة من مراوح رايت. [24] ومع ذلك، ربما كان هذا هو أول استخدام للألمنيوم في بناء لولب هوائي. في الأصل، كان الجناح الدوار خلف الطائرة، والذي يدفعها، يسمى مروحة، بينما كان الذي يسحب من الأمام يسمى جرارًا . [25] لاحقًا، تم اعتماد مصطلح "الدافع" للجهاز المثبت في الخلف على النقيض من تكوين الجرار، وأصبح كلاهما يُشار إليهما باسم "المراوح" أو "البراغي الهوائية". كان فهم الديناميكا الهوائية للمراوح ذات السرعة المنخفضة مكتملًا إلى حد ما بحلول عشرينيات القرن العشرين، لكن المتطلبات اللاحقة للتعامل مع المزيد من الطاقة في قطر أصغر جعلت المشكلة أكثر تعقيدًا.

كان ويليام إف. دوراند مسؤولاً عن أبحاث المروحة للجنة الاستشارية الوطنية للملاحة الجوية (NACA) منذ عام 1916. وشملت المعلمات المقاسة كفاءة المروحة والدفع المتطور والقوة الممتصة . وبينما يمكن اختبار المروحة في نفق الرياح ، فقد يختلف أداءها في الطيران الحر. في مختبر لانجلي التذكاري للملاحة الجوية ، استخدم إي بي ليزلي طائرات فوغت في إي-7 بمحركات رايت إي-4 للحصول على بيانات حول الطيران الحر، بينما استخدم دوراند حجمًا مخفضًا، مع شكل مشابه، لبيانات نفق الرياح. نُشرت نتائجهم في عام 1926 كتقرير NACA رقم 220. [26]

النظرية والتصميم

مروحة هاميلتون ستاندرد 568F ذات 6 شفرات على طائرة ركاب قصيرة المدى من طراز ATR 72

يقتبس لوري [27] كفاءة المروحة بحوالي 73.5٪ في الرحلة لطائرة سيسنا 172. وهذا مستمد من "نهج Bootstrap" الخاص به لتحليل أداء طائرات الطيران العام الخفيفة باستخدام مراوح ذات درجة ثابتة أو سرعة ثابتة. تتأثر كفاءة المروحة بزاوية الهجوم (α). يتم تعريف ذلك على أنه α = Φ - θ، [28] حيث θ هي زاوية الحلزون (الزاوية بين السرعة النسبية الناتجة واتجاه دوران الشفرة) و Φ هي زاوية ميل الشفرة . توفر زوايا الميل واللولب الصغيرة جدًا أداءً جيدًا ضد المقاومة ولكنها توفر القليل من الدفع، بينما يكون للزوايا الأكبر تأثير معاكس. تكون أفضل زاوية حلزونية عندما تعمل الشفرة كجناح تنتج رفعًا أكبر بكثير من السحب. ومع ذلك، فإن "الرفع والسحب" ليست سوى طريقة واحدة للتعبير عن القوة الديناميكية الهوائية على الشفرات. لشرح أداء الطائرة والمحرك، يتم التعبير عن نفس القوة بشكل مختلف قليلاً من حيث الدفع وعزم الدوران [29] لأن الناتج المطلوب للمروحة هو الدفع. الدفع وعزم الدوران هما أساس تعريف كفاءة المروحة كما هو موضح أدناه. نسبة تقدم المروحة مماثلة لزاوية هجوم الجناح.

يتم تحديد كفاءة المروحة بواسطة [30]

المراوح تشبه في مقطعها الجانبي الجناح المنخفض السحب وبالتالي فهي ضعيفة في التشغيل عندما تكون بزاوية هجوم غير الزاوية المثلى لها . لذلك، تستخدم معظم المراوح آلية ميل متغيرة لتغيير زاوية ميل الشفرات مع تغير سرعة المحرك وسرعة الطائرة.

يقوم بحار بفحص مروحة مركبة الإنزال الهوائية

هناك اعتبار آخر وهو عدد وشكل الشفرات المستخدمة. إن زيادة نسبة العرض إلى الارتفاع للشفرات تقلل من السحب ولكن كمية الدفع المنتجة تعتمد على مساحة الشفرة، لذا فإن استخدام شفرات ذات نسبة عرض إلى ارتفاع عالية يمكن أن يؤدي إلى قطر مفرط للمروحة. هناك توازن آخر وهو أن استخدام عدد أقل من الشفرات يقلل من تأثيرات التداخل بين الشفرات، ولكن وجود مساحة كافية للشفرة لنقل الطاقة المتاحة ضمن قطر محدد يعني الحاجة إلى حل وسط. كما أن زيادة عدد الشفرات تقلل من كمية العمل المطلوب من كل شفرة القيام به، مما يحد من رقم ماخ المحلي - وهو حد أداء كبير للمراوح. يتأثر أداء المروحة عندما يظهر التدفق فوق الصوتي لأول مرة على أطراف الشفرات. نظرًا لأن السرعة النسبية للهواء في أي قسم من المروحة هي مجموع متجه لسرعة الطائرة والسرعة المماسية بسبب الدوران، فإن التدفق فوق طرف الشفرة سيصل إلى السرعة فوق الصوتية قبل الطائرة بوقت طويل. عندما يصل تدفق الهواء فوق طرف الشفرة إلى سرعته الحرجة ، تزداد مقاومة السحب وعزم الدوران بسرعة وتتشكل موجات الصدمة مما يؤدي إلى زيادة حادة في الضوضاء. لذلك، لا تطير الطائرات ذات المراوح التقليدية عادة بسرعة تزيد عن 0.6 ماخ. وقد كانت هناك طائرات مروحية وصلت إلى نطاق 0.8 ماخ، ولكن كفاءة المراوح المنخفضة عند هذه السرعة تجعل مثل هذه التطبيقات نادرة.

شفرة ملتوية

تغيرات في زاوية شفرة المروحة من المحور إلى الطرف.

تتحرك طرف شفرة المروحة بسرعة أكبر من المحور. لذلك، من الضروري أن تكون الشفرة ملتوية لتقليل زاوية هجوم الشفرة تدريجيًا وبالتالي إنتاج رفع موحد من المحور إلى الطرف. تكون أكبر زاوية سقوط، أو أعلى درجة، عند المحور بينما تكون أصغر زاوية سقوط أو أصغر درجة عند الطرف. ستكون شفرة المروحة المصممة بنفس زاوية السقوط على طولها بالكامل غير فعالة لأنه مع زيادة سرعة الهواء أثناء الطيران، سيكون للجزء القريب من المحور زاوية هجوم سلبية بينما يتوقف طرف الشفرة. [31]

سرعة عالية

كانت هناك جهود لتطوير مراوح ومراوح دافعة للطائرات ذات السرعات دون الصوتية العالية. [32] يشبه "الإصلاح" تصميم الجناح فوق الصوتي . يتم استخدام أقسام شفرات رقيقة ويتم مسح الشفرات للخلف على شكل سيف ( مروحة سيف ) بطريقة مماثلة لمسح الجناح للخلف، وذلك لتأخير ظهور موجات الصدمة عندما تقترب أطراف الشفرات من سرعة الصوت. يتم الحفاظ على أقصى سرعة نسبية منخفضة قدر الإمكان من خلال التحكم الدقيق في درجة الميل للسماح للشفرات بالحصول على زوايا حلزونية كبيرة. يتم استخدام عدد كبير من الشفرات لتقليل العمل لكل شفرة وبالتالي قوة الدوران. يتم استخدام مراوح تدور عكسيا . المراوح المصممة أكثر كفاءة من المراوح التوربينية وسرعتها الانطلاقية (ماخ 0.7-0.85) مناسبة للطائرات التجارية، ولكن الضوضاء الناتجة هائلة (انظر أنتونوف أن-70 وتوبوليف تو-95 للحصول على أمثلة على مثل هذا التصميم).

الفيزياء

تشمل القوى المؤثرة على شفرات مروحة الطائرة ما يلي. يمكن ترتيب بعض هذه القوى لمقاومة بعضها البعض، مما يقلل من الضغوط الميكانيكية الكلية المفروضة. [33] [1]

انحناء الدفع
تعمل أحمال الدفع على الشفرات، ردًا على القوة التي تدفع الهواء للخلف، على ثني الشفرات للأمام. وبالتالي، غالبًا ما يتم إمالة الشفرات للأمام، بحيث تعمل قوة الطرد المركزي الخارجية للدوران على ثنيها للخلف، وبالتالي موازنة تأثيرات الانحناء.
الالتواء الطردي والديناميكي الهوائي
يتعرض أي جسم دوار غير متماثل لقوة التواء طرد مركزي. وفي المروحة تعمل هذه القوة على لف الشفرات إلى درجة ميل دقيقة. لذلك يتم ترتيب مركز الضغط الديناميكي الهوائي عادةً ليكون أمام خط الوسط الميكانيكي قليلاً، مما يخلق عزم التواء نحو درجة ميل خشنة ويقاوم عزم الطرد المركزي. ومع ذلك، في الغوص عالي السرعة، يمكن أن تتغير القوة الديناميكية الهوائية بشكل كبير وقد تصبح العزوم غير متوازنة.
الطرد المركزي
القوة التي تشعر بها الشفرات والتي تعمل على سحبها بعيدًا عن المحور عند الدوران. ويمكن ترتيبها للمساعدة في مواجهة قوة الانحناء الناتجة عن الدفع، كما هو موضح أعلاه.
انحناء عزم الدوران
تتسبب مقاومة الهواء المؤثرة على الشفرات، بالإضافة إلى التأثيرات بالقصور الذاتي ، في انحناء شفرات المروحة بعيدًا عن اتجاه الدوران.
اهتزازي
تتسبب العديد من أنواع الاضطرابات في إحداث قوى اهتزازية في الشفرات. وتشمل هذه الإثارة الديناميكية الهوائية عندما تمر الشفرات بالقرب من الجناح وجسم الطائرة. تعمل محركات المكبس على إدخال نبضات عزم الدوران والتي قد تثير أنماط اهتزازية للشفرات وتسبب فشل التعب. [34] لا توجد نبضات عزم الدوران عند تشغيلها بواسطة محرك توربيني غازي.

درجة الصوت المتغيرة

الغرض من تغيير زاوية الميل هو الحفاظ على زاوية هجوم مثالية لشفرات المروحة، مما يعطي أقصى قدر من الكفاءة طوال نظام الطيران. وهذا يقلل من استخدام الوقود. فقط من خلال تعظيم كفاءة المروحة عند السرعات العالية يمكن تحقيق أعلى سرعة ممكنة. [35] تقل زاوية الهجوم الفعالة مع زيادة سرعة الهواء، لذلك يلزم ميل أكثر خشونة عند السرعات العالية.

يتجلى متطلب تباين الملعب من خلال أداء المروحة أثناء مسابقة كأس شنايدر في عام 1931. كانت المروحة ذات الملعب الثابت المستخدمة من شركة فيري للطيران متوقفة جزئيًا عند الإقلاع وحتى 160 ميلاً في الساعة (260 كم / ساعة) في طريقها إلى سرعة قصوى تبلغ 407.5 ميلاً في الساعة (655.8 كم / ساعة). [36] تم تحقيق نطاق السرعة الواسع جدًا لأن بعض المتطلبات المعتادة لأداء الطائرات لم تنطبق. لم يكن هناك أي تنازل عن كفاءة السرعة القصوى، ولم تكن مسافة الإقلاع مقيدة بطول المدرج المتاح ولم يكن هناك متطلب صعود. [37]

تدفع الشفرات ذات الملعب المتغير المستخدمة في طائرة توبوليف تو-95 الطائرة بسرعة تتجاوز الحد الأقصى الذي كان يُعتبر ممكنًا لطائرة تعمل بالمروحة [38] باستخدام ملعب خشن بشكل استثنائي. [39]

الآليات

منظر مقطوع لمروحة هاميلتون ستاندرد . استُخدم هذا النوع من المراوح ذات السرعة الثابتة في العديد من المقاتلات والقاذفات وطائرات النقل الأمريكية في الحرب العالمية الثانية

كانت إعدادات التحكم في الملعب المبكرة يتم تشغيلها بواسطة الطيار، إما باستخدام عدد صغير من المواضع المحددة مسبقًا أو متغيرة باستمرار. [1]

إن أبسط آلية هي المروحة القابلة للتعديل على الأرض ، والتي يمكن تعديلها على الأرض، ولكنها في الواقع عبارة عن مروحة ذات درجة ثابتة بمجرد أن تحلق في الهواء. يتم ضبط المروحة ذات السرعتين المحملة بنابض على السرعة الجيدة للإقلاع، ثم يتم تشغيلها على السرعة الخشنة بمجرد بدء الرحلة، وتظل المروحة خشنة لبقية الرحلة.

بعد الحرب العالمية الأولى ، تم تطوير مراوح أوتوماتيكية للحفاظ على زاوية هجوم مثالية. تم ذلك من خلال موازنة عزم الالتواء المركزي على الشفرات ومجموعة من الأثقال الموازنة ضد زنبرك والقوى الديناميكية الهوائية على الشفرة. كانت المراوح الأوتوماتيكية تتميز بأنها بسيطة وخفيفة الوزن ولا تتطلب أي تحكم خارجي، ولكن كان من الصعب مطابقة أداء مروحة معينة مع أداء محطة توليد الطاقة للطائرة.

المروحة ذات السرعة الثابتة هي المروحة الأكثر شيوعًا ذات الخطوة المتغيرة . يتم التحكم فيها بواسطة وحدة سرعة ثابتة هيدروليكية (CSU). تضبط تلقائيًا خطوة الشفرات من أجل الحفاظ على سرعة محرك ثابتة لأي إعداد تحكم في الطاقة معين. [1] تسمح المراوح ذات السرعة الثابتة للطيار بضبط سرعة الدوران وفقًا للحاجة إلى أقصى طاقة للمحرك أو أقصى كفاءة، ويعمل منظم المروحة كجهاز تحكم في الحلقة المغلقة لتغيير زاوية خطوة المروحة حسب الحاجة للحفاظ على سرعة المحرك المحددة. [40] في معظم الطائرات، يكون هذا النظام هيدروليكيًا، حيث يعمل زيت المحرك كسائل هيدروليكي. ومع ذلك، تم تطوير المراوح التي يتم التحكم فيها كهربائيًا أثناء الحرب العالمية الثانية وشهدت استخدامًا واسع النطاق في الطائرات العسكرية، وشهدت مؤخرًا إحياءً للاستخدام في الطائرات المصنوعة منزليًا. [ بحاجة لمصدر ]

هناك تصميم آخر وهو V-Prop ، وهو ذاتي التشغيل والحكم الذاتي.

ريش

مروحة ريشية على المحرك التوربيني الخارجي TP400 لطائرة إيرباص A400M

في معظم المراوح ذات الخطوة المتغيرة، يمكن تدوير الشفرات بالتوازي مع تدفق الهواء لإيقاف دوران المروحة وتقليل السحب عندما يفشل المحرك أو يتم إيقاف تشغيله عمدًا. يُطلق على هذا الريش ، وهو مصطلح مستعار من التجديف . في الطائرات ذات المحرك الواحد، سواء كانت طائرة شراعية تعمل بالطاقة أو طائرة تعمل بمحرك توربيني، يكون التأثير هو زيادة مسافة الانزلاق. في طائرة متعددة المحركات، يقلل ريش المروحة على محرك معطل من السحب، ويساعد الطائرة في الحفاظ على السرعة والارتفاع مع المحركات العاملة. يمنع الريش أيضًا طاحونة الهواء ، وهي دوران مكونات المحرك بواسطة دوران المروحة القسري بواسطة تيار الانزلاق؛ يمكن أن تتسبب طاحونة الهواء في إتلاف المحرك أو بدء حريق أو التسبب في أضرار هيكلية للطائرة.

تستشعر معظم أنظمة الريش للمحركات الترددية انخفاض ضغط الزيت وتحرك الشفرات نحو موضع الريش، وتتطلب من الطيار سحب التحكم في المروحة للخلف لفك دبابيس التوقف عالية النبرة قبل أن يصل المحرك إلى سرعة دوران المحرك في الدقيقة الخاملة . تستخدم أنظمة التحكم في المحركات التوربينية عادةً مستشعر عزم الدوران السلبي في علبة تروس التخفيض، والذي يحرك الشفرات نحو الريش عندما يتوقف المحرك عن توفير الطاقة للمروحة. اعتمادًا على التصميم، قد يتعين على الطيار الضغط على زر لتجاوز توقفات النبرة العالية وإكمال عملية الريش أو قد تكون عملية الريش آلية.

يعد الريش العرضي خطيرًا ويمكن أن يؤدي إلى توقف ديناميكي هوائي ؛ كما حدث على سبيل المثال مع رحلة شركة طيران ييتي رقم 691 التي تحطمت أثناء الاقتراب بسبب الريش العرضي. [41]

الملعب العكسي

يمكن للمراوح في بعض الطائرات أن تعمل بزاوية ميل شفرة سلبية، وبالتالي تعكس قوة الدفع من المروحة. وهذا ما يعرف باسم "بيتا بيتش". يستخدم الدفع العكسي للمساعدة في إبطاء الطائرة بعد الهبوط وهو مفيد بشكل خاص عند الهبوط على مدرج مبلل حيث تعاني فرملة العجلات من انخفاض الفعالية. في بعض الحالات يسمح الميل العكسي للطائرة بالسير في الاتجاه المعاكس - وهذا مفيد بشكل خاص لإخراج الطائرات العائمة من الأرصفة الضيقة.

الدوران المعاكس

مراوح تدور في الاتجاه المعاكس

تُستخدم المراوح ذات الدوران المعاكس أحيانًا في الطائرات ذات المحركين والمحركات المتعددة ذات المحركات المثبتة على الأجنحة. تدور هذه المراوح في اتجاهات معاكسة لنظيرتها على الجناح الآخر لموازنة تأثيرات عزم الدوران وعامل p . يُشار إليها أحيانًا باسم المراوح "ذات اليد" نظرًا لوجود إصدارات من كل مروحة لليد اليسرى واليمنى.

بشكل عام، تدور مراوح المحركين في معظم الطائرات التقليدية ذات المحركين في اتجاه عقارب الساعة (كما يُرى من مؤخرة الطائرة). وللتخلص من مشكلة المحرك الحرجة ، تدور المراوح التي تدور عكس اتجاه عقارب الساعة عادةً "إلى الداخل" تجاه جسم الطائرة - في اتجاه عقارب الساعة على المحرك الأيسر وعكس اتجاه عقارب الساعة على اليمين - ومع ذلك، هناك استثناءات (خاصة أثناء الحرب العالمية الثانية ) مثل طائرة P-38 Lightning التي تدور "إلى الخارج" (عكس اتجاه عقارب الساعة على المحرك الأيسر وعقارب الساعة على اليمين) بعيدًا عن جسم الطائرة من سنوات الحرب العالمية الثانية، وطائرة إيرباص A400 التي تدور محركاتها الداخلية والخارجية في اتجاهين متعاكسين حتى على نفس الجناح.

الدوران المعاكس

تضع المروحة ذات الدوران المعاكس أو المروحة المضادة مروحتين تدوران في اتجاهين معاكسين على أعمدة دفع متحدة المركز بحيث تجلس إحداهما مباشرة "في اتجاه مجرى" المروحة الأخرى. وهذا يوفر فوائد المراوح ذات الدوران المعاكس لمحرك واحد. توفر المروحة الأمامية غالبية الدفع، بينما تستعيد المروحة الخلفية أيضًا الطاقة المفقودة في الحركة الدوامية للهواء في مجرى المروحة. كما تزيد المروحة ذات الدوران المعاكس من قدرة المروحة على امتصاص الطاقة من محرك معين، دون زيادة قطر المروحة. ومع ذلك، فإن التكلفة الإضافية والتعقيد والوزن والضوضاء للنظام نادرًا ما تجعله يستحق العناء، ولا يُستخدم إلا في الأنواع عالية الأداء حيث يكون الأداء النهائي أكثر أهمية من الكفاءة.

مراوح الطائرات

المروحة عبارة عن مروحة ذات عدد كبير من الشفرات. وبالتالي تنتج المروحة قدرًا كبيرًا من الدفع لقطر معين، ولكن قرب الشفرات يعني أن كل شفرة تؤثر بقوة على التدفق حول الشفرات الأخرى. إذا كان التدفق أسرع من الصوت، فقد يكون هذا التداخل مفيدًا إذا كان من الممكن ضغط التدفق من خلال سلسلة من موجات الصدمة بدلاً من موجة واحدة. من خلال وضع المروحة داخل قناة ذات شكل ، يمكن إنشاء أنماط تدفق محددة اعتمادًا على سرعة الطيران وأداء المحرك. عندما يدخل الهواء القناة، تقل سرعته بينما يزداد ضغطه ودرجة حرارته. إذا كانت الطائرة بسرعة دون سرعة الصوت عالية، فإن هذا يخلق ميزتين: يدخل الهواء المروحة بسرعة ماخ أقل؛ وتزيد درجة الحرارة الأعلى من سرعة الصوت المحلية. في حين أن هناك خسارة في الكفاءة حيث تسحب المروحة مساحة أصغر من التيار الحر وبالتالي تستخدم هواءً أقل، فإن هذا يتوازن من خلال احتفاظ المروحة القناة بالكفاءة عند سرعات أعلى حيث تكون كفاءة المروحة التقليدية ضعيفة. تتمتع المروحة أو المروحة ذات القنوات ببعض الفوائد عند السرعات المنخفضة، ولكن القناة تحتاج إلى أن تكون على شكل مختلف عن تلك المستخدمة في الطيران بسرعات أعلى. يتم سحب المزيد من الهواء وبالتالي تعمل المروحة بكفاءة تعادل مروحة أكبر غير ذات قنوات. كما يتم تقليل الضوضاء بواسطة القنوات، وفي حالة انفصال شفرة، فإن القناة تساعد في احتواء الضرر. ومع ذلك، تضيف القناة وزنًا وتكلفة وتعقيدًا و(إلى حد ما) مقاومة.

انظر أيضا

مراجع

  1. ^ abcd Beaumont, RA; هندسة الطيران ، Odhams، 1942، الفصل 13، "البراغي الهوائية".
  2. ^ Wragg, David W. (1973). A Dictionary of Aviation (الطبعة الأولى). Osprey. ص 28. ISBN 9780850451634.
  3. ^ ab Leishman, J. Gordon. Principles of Helicopter Aerodynamics . Cambridge aerospace series, 18. Cambridge: Cambridge University Press , 2006. ISBN 978-0-521-85860-1 . "A History of Helicopter Flight". مؤرشف من الأصل في 2014-07-13 . تم الاسترجاع في 2014-07-15 . استخراج الويب
  4. ^ [1] "تاريخ الطائرات المروحية المبكر". Aerospaceweb.org. تم الاسترجاع: 12 ديسمبر 2010
  5. ^ Taking Flight: Inventing the Aerial Age, from Antiquity Through the First World War . Oxford University Press. 8 May 2003. ص 22-23. ISBN 978-0-19-516035-2.
  6. ^ Goebel, Greg. ""اختراع المروحية."". مؤرشف من الأصل في 29 يونيو 2011. تم الاسترجاع 2008-11-11 .{{cite web}}:CS1 maint: bot: حالة عنوان URL الأصلي غير معروفة ( الرابط ) Vectorsite.net. تم الاسترجاع: 11 نوفمبر 2008
  7. ^ فاي، جون. "رواد، تطور الطائرات ذات الأجنحة الدوارة". مؤرشف من الأصل في 2006-11-07 . تم الاسترجاع في 2007-03-21 ."رواد المروحيات – تطور الطائرات ذات الأجنحة الدوارة". موقع تاريخ المروحيات. تم الاسترجاع في: 28 نوفمبر 2007
  8. ^ دونالد ف. لاش . (1977). [2] آسيا في صنع أوروبا. المجلد الثاني، قرن من العجائب . ص. 403
  9. ^ ab Rumerman, Judy. "Early Helicopter Technology". مؤرشف من الأصل في 2014-02-20 . تم الاسترجاع في 2014-02-02 ."تكنولوجيا المروحيات المبكرة". لجنة الطيران المدني، 2003. تم الاسترجاع في 12 ديسمبر 2010
  10. ^ Pilotfriend.com "Leonardo da Vinci's Helical Air Screw". مؤرشف من الأصل في 2015-09-24 . تم الاسترجاع في 2015-02-07 .“المسمار الهوائي الحلزوني لليوناردو دافنشي.” Pilotfriend.com . تم الاسترجاع 12 ديسمبر 2010
  11. ^ ab Leishman, J. Gordon (2006). [3] Principles of Helicopter Aerodynamics. Cambridge University Press. p. 8. ISBN 0-521-85860-7 
  12. ^ وينتر وديجنر (1933)، ص 26-27.
  13. ^ تكريمات أستراليا في مجال المناطيد – اختراع بلاند الرائع منذ أكثر من 70 عامًا. صحيفة أرغوس، 13 سبتمبر 1924
  14. ^ "رؤى آلة طيران - وطني - smh.com.au". www.smh.com.au . 11 مايو 2006. مؤرشف من الأصل في 30 ديسمبر 2017 . تم الاسترجاع 28 أبريل 2018 .
  15. ^ بروكس، بيتر، دبليو، زبلين: السفن الهوائية الصلبة 1893-1940، واشنطن، مطبعة مؤسسة سميثسونيان، 1992، ISBN 1-56098-228-4 ص 19. 
  16. ^ بيريل، بيكر (1967). أحلام وواقع غزو السماوات . نيويورك: أثينيوم. ص 124-125.
  17. ^ "نسخة مؤرشفة" (PDF) . مكتبة الكونجرس . مؤرشفة (PDF) من الأصل في 2017-10-18 . تم استرجاعها في 2017-12-29 .{{cite web}}: CS1 maint: archived copy as title (link)
  18. ^ Pilot's Handbook of Aeronautical Knowledge. Oklahoma City: US Federal Aviation Administration. 2008. pp. 2–7 ie page 7 of Chapter 02: Aircraft Structure. FAA-8083-25A. مؤرشف من الأصل في 2015-07-01.
  19. ^ آش، روبرت ل. وكولين ب. بريتشر وكينيث دبليو هايد. "رايت: كيف أضاف شقيقان من دايتون لمسة جديدة إلى الدفع بالطائرات". الهندسة الميكانيكية: 100 عام من الطيران، 3 يوليو 2007.
  20. ^ Rogers, David F. "Propeller Efficiency Archived 2014-12-21 at the Wayback Machine ", Figure 3. NAR , 2010. Accessed: 28 August 2014.
  21. ^ روبر، كريس. "رحلات جوية". www.humanpoweredflying.propdesigner.co.uk . مؤرشف من الأصل في 13 مارس 2016 . تم الاسترجاع 28 أبريل 2018 .
  22. ^ آيرز، ليونارد ب. (1919). الحرب مع ألمانيا (الطبعة الثانية). واشنطن العاصمة: مكتب الطباعة الحكومي للولايات المتحدة. ص 92.
  23. ^ هنري ر. بالمر الابن. "مظلة قفص الطيور"، مجلة فلاينج، أكتوبر 1960، ص 51
  24. ^ كانت نظرية المروحة الفيزيائية في ذلك الوقت مقتصرة على نظرية رانكين - فرود ، والمعروفة أيضًا باسم "نظرية قرص المحرك" أو نظرية الزخم المحوري. هذه النظرية، على الرغم من كفايتها، لا تعطي إشارة إلى الشكل الذي يجب إعطاؤه للمروحة. لم يتم حل هذه المشكلة فيما يتعلق بهذه النظرية إلا في عشرينيات القرن العشرين من خلال استكمال قانون بيتز (جولدشتاين، بيتز، براندتل ولانشيستر): ويليام جرايبل، ميكانيكا الموائع الهندسية ، ص. 144، ISBN 1-560-32711-1 ، جون كارلتون، المراوح البحرية والدفع ، ص. 169، ISBN 978-0-08-097123-0 . ومع ذلك، كان الأخوان رايت يقارنون بين شفرة المروحة والجناح بدلاً من ذلك، والذي كان قد حدد بالفعل أنماط السلوك الديناميكي الهوائي: جون ديفيد أندرسون، تاريخ الديناميكا الهوائية: وتأثيرها على الآلات الطائرة ، ISBN 0-521-66955-3   
  25. ^ Encyclopædia Britannica، طبعة 1910، المجلد 30 (ملحق 1922)، في مقال "علم الطيران" ص 20. "وُصفت الطائرات اللولبية بأنها "جرارات" و"مراوح"، وفقًا لوضع عمود المروحة اللولبية في حالة شد أو ضغط بواسطة الدفع، وعادةً ما تُسمى الطائرات المقابلة بنفس الأسماء. كانت الطائرات ثنائية السطح الأولى، تلك التي صنعها الأخوان رايت وفارمان، من النوع ذي المروحة، أو "الدافعات" بشكل عام؛ وكانت جميع الطائرات أحادية السطح تقريبًا "جرارات".
  26. ^ ويليام دوراند وإي بي ليزلي (1926) مقارنة الاختبارات على مراوح الهواء أثناء الطيران باختبارات نموذج نفق الرياح على أشكال مماثلة، اللجنة الاستشارية الوطنية للملاحة الجوية # 220
  27. ^ "نهج Bootstrap لتحسين أداء الطائرات (الجزء الثاني - الطائرات ذات المراوح ذات السرعة الثابتة) - مقالة ميزات AVweb". www.avweb.com . 12 ديسمبر 1999. مؤرشف من الأصل في 18 أغسطس 2012 . تم الاسترجاع 28 أبريل 2018 .
  28. ^ كوندو، أجوي (2010). تصميم الطائرات . مطبعة جامعة كامبريدج. ص. 346. ISBN 978-0521885164.
  29. ^ https://archive.org/details/in.ernet.dli.2015.205354 الشكل 1-8
  30. ^ البروفيسور ZS Spakovszky محفوظ في 2012-06-28 على موقع Wayback Machine . "11.7.4.3 الكفاءة محفوظ في 2015-02-26 على موقع Wayback Machine " توربينات معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، 2002. الديناميكا الحرارية والدفع، الصفحة الرئيسية محفوظ في 2010-02-17 على موقع Wayback Machine
  31. ^ دليل الطيار للمعرفة الجوية . إدارة الطيران الفيدرالية . 2016-08-24. ص 7-4 – 7-5.
  32. ^ دفع المغلف مع الطيار التجريبي هيرب فيشر. أرشيف 2014-02-01 على موقع واي باك مشين طائرات وطيارون في الحرب العالمية الثانية، 2000. تم الاسترجاع: 22 يوليو 2011.
  33. ^ Airframe and Powerplant Mechanics Powerplant Handbook (PDF) . Federal Aviation Administration. p. 327. مؤرشف من الأصل (PDF) في 2014-08-26.
  34. ^ نيلسون، ويلبر سي. (1944)، مبادئ مروحة الطائرة ص 67
  35. ^ "الاختبارات الديناميكية الهوائية على المراوح" . تم استرجاعه في 1 يوليو 2022 .
  36. ^ "نسخة مؤرشفة". مؤرشفة من الأصل في 2018-03-31 . تم استرجاعها في 2018-03-30 .{{cite web}}: CS1 maint: archived copy as title (link)
  37. ^ "نسخة مؤرشفة". مؤرشفة من الأصل في 2018-04-01 . تم استرجاعها في 2018-04-01 .{{cite web}}: CS1 maint: archived copy as title (link)
  38. ^ "طائرات جين لجميع أنحاء العالم 1982-1983، شركة جينز للنشر المحدودة، رقم ISBN 0 7106-0748-2 ، ص 228 
  39. ^ تطوير المحركات النفاثة والتوربينية، الطبعة الرابعة، بيل جانستون 2006، باتريك ستيفنز المحدودة، ISBN 0 7509 4477 3 ، ص 66 
  40. ^ البروفيسور فون كليبتيب يجيب على أسئلتك حول نظام التحكم في المروحة ذات السرعة الثابتة لمكولي (PDF) . ويتشيتا، كانساس: مكولي . مؤرشف من الأصل (PDF) في 2011-03-22.
  41. ^ https://www.tourism.gov.np/files/1/9N-ANC%20FINAL%20Report.pdf. {{cite web}}: مفقود أو فارغ |title=( مساعدة )
يوجد في ويكيميديا ​​كومنز وسائط متعددة متعلقة بـ مراوح الطائرات .
  • مراوح الطائرات التجريبية
  • موقع How Things Fly التابع لمتحف سميثسونيان الوطني للطيران والفضاء
  • شرح المروحة
Retrieved from "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Propeller_(aeronautics)&oldid=1251622635"
Original text
Rate this translation
Your feedback will be used to help improve Google Translate