تكوين الضاغط

📅 آخر تحديث: ٢٣ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٣ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 18 صور
الموسوعة الحرة
طائرة رايت فلاير ، وهي طائرة "دافعة" صُممت عام 1903

في هندسة الطيران والبحرية ، يُستخدم مصطلح "تكوين الدفع" لوصف نظام نقل الحركة في المركبات الجوية أو المائية ، حيث تقع أجهزة الدفع بعد المحرك ( أو المحركات). وهذا يختلف عن تكوين الجرّ الأكثر شيوعًا ، الذي يضعها في المقدمة.

على الرغم من أن المصطلح يُستخدم في الغالب للإشارة إلى الطائرات، إلا أن المثال الأكثر شيوعًا للمروحة هو المحرك الخارجي الشائع للقوارب الصغيرة.

يصف مصطلح "تكوين الدفع" جهاز الدفع المحدد (المروحة أو المروحة الأنبوبية ) المرفق بمركبة، سواء كانت مناطيد ( منطاد ) أو طائرات (طائرات، مركبات ذات تأثير أرضي ، طائرات شراعية بمحرك ، طائرات مروحية ) أو أنواع أخرى مثل الحوامات ، والقوارب الهوائية ، وعربات الثلج التي تعمل بالمراوح . [ 1 ]

تاريخ

بلانوفور 1871
طائرة فارمان MF.11 ، تُظهر التكوين الكلاسيكي لشركة فارمان مع وجود المحرك بين ذراعي الذيل
بوهل إيه-1 أوتوجايرو ، أول طائرة أوتوجايرو دافعة
كانت طائرة كونفير بي-36 التي ظهرت بعد الحرب العالمية الثانية غير عادية من حيث حجمها وعصرها وعدد محركاتها، وجمعها بين الدفع بالمروحة والدفع النفاث، بستة محركات مكبسية شعاعية وأربعة محركات نفاثة
وكما هو معتاد في العديد من الطائرات بدون طيار ، فإن طائرة جنرال أتوميكس إم كيو-9 ريبر مزودة بمروحة في ذيلها الخارجي.
طائرة NAL Saras ، مزودة بمحركات دفع مثبتة على حوامل على جانبي الجزء الخلفي من جسم الطائرة

كانت طائرة "بلانوفور" التي تعمل بالمطاط، والتي صممها ألفونس بينو في عام 1871، نموذجًا مبكرًا ناجحًا للطائرات بمروحة دافعة.

كانت العديد من الطائرات المبكرة (وخاصة الطائرات ذات السطحين) من نوع "الطائرات ذات الدفع الخلفي"، بما في ذلك طائرة رايت فلاير (1903)، وسانتوس دومونت 14-bis (1906)، وفوازان-فارمان 1 (1907)، وكورتيس موديل D التي استخدمها يوجين إيلي في أول هبوط على سفينة في 18 يناير 1911. وكانت طائرة هنري فارمان ذات الدفع الخلفي ، فارمان 3، وخلفاؤها، ذات تأثير كبير في بريطانيا لدرجة أن الطائرات ذات الدفع الخلفي أصبحت تُعرف عمومًا باسم "طراز فارمان". [ ملاحظة 1 ] وكانت التكوينات المبكرة الأخرى للطائرات ذات الدفع الخلفي عبارة عن اختلافات في هذا النمط.

كانت طائرة "فارمان" الكلاسيكية ذات المحرك الخلفي تُثبّت المروحة خلف سطح الرفع الرئيسي مباشرةً، بينما يُثبّت المحرك على الجناح السفلي أو بين الجناحين، أمام المروحة مباشرةً، في هيكل قصير (يحتوي أيضًا على قمرة القيادة) يُسمى "الحاضنة" . تمثلت الصعوبة الرئيسية في هذا النوع من تصميم المحركات الخلفية في تثبيت الذيل. كان من الضروري أن يكون الذيل في نفس الموقع العام كما هو الحال في الطائرات ذات المحرك الأمامي، ولكن كان يجب أن يتجنب هيكله الداعم المروحة.

اعتمدت النماذج الأولى للطائرات الدافعة على جناح أمامي، لكن هذا الأمر له آثار ديناميكية هوائية خطيرة لم يتمكن المصممون الأوائل من حلها. عادةً، كان يتم تركيب الذيل بهيكل معقد مدعوم بأسلاك، مما أدى إلى مقاومة هواء كبيرة. قبل اندلاع الحرب العالمية الأولى بفترة طويلة، تم إدراك أن هذه المقاومة هي أحد العوامل التي تضمن أن يكون أداء الطائرة الدافعة من طراز فارمان أقل من أداء طائرة جرّ مماثلة .

حظر الجيش الأمريكي الطائرات ذات المحركات الدافعة في أواخر عام 1914 بعد وفاة العديد من الطيارين في حوادث تحطم طائرات من هذا النوع، [ 2 ] لذا، ومنذ عام 1912 تقريبًا، كانت الغالبية العظمى من تصاميم الطائرات البرية الأمريكية الجديدة ذات جناحين دافعين، وأصبحت الطائرات ذات المحركات الدافعة من جميع الأنواع تُعتبر قديمة الطراز على جانبي المحيط الأطلسي. ومع ذلك، استمر تصميم طائرات جديدة ذات محركات دافعة حتى الهدنة، مثل طائرة فيكرز فامباير ، على الرغم من أن القليل منها دخل الخدمة بعد عام 1916.

على الأقل حتى نهاية عام 1916، كانت الطائرات ذات الدفع الأمامي (مثل المقاتلة إيركو دي إتش 2 ) لا تزال مفضلة لدى سلاح الجو الملكي البريطاني كطائرات حاملة للمدافع ، لأن المدفع الأمامي كان يُستخدم دون أن يعيقه قوس المروحة. ومع النجاح الذي حققته آلية فوكر لمزامنة إطلاق النار من الرشاش مع شفرات المروحة المتحركة ، [ 3 ] وما تبع ذلك من اعتماد واسع النطاق لأجهزة المزامنة من قبل جميع الأطراف المتحاربة في عامي 1916 و1917، أصبح تصميم الدفع الأمامي هو المفضل عالميًا تقريبًا، وانحصرت الطائرات ذات الدفع الخلفي في أقلية ضئيلة من تصاميم الطائرات الجديدة التي كان لديها سبب محدد لاستخدام هذا التصميم.

استمر كل من البريطانيين والفرنسيين في استخدام قاذفات القنابل ذات المحركات الدافعة، على الرغم من عدم وجود تفضيل واضح لأي منهما حتى عام 1917. وشملت هذه الطائرات (إلى جانب منتجات شركة فارمان) قاذفات فوازان (التي تم بناء 3200 منها)، وفيكرز إف بي 5 "غانبوس"، ومصنع الطائرات الملكي إف إي 2 ؛ ومع ذلك، حتى هذه الطائرات وُضعت في أدوار تدريبية قبل أن تختفي تمامًا. وربما كانت آخر مقاتلة تستخدم تصميم فارمان للمحرك الدافع هي مقاتلة فيكرز تايب 161 كاو المدفعية التي طُورت عام 1931.

خلال فترة انحسار هذا التصميم، استمر استخدام المراوح الدافعة في الطائرات التي استفادت بشكل طفيف من تركيبها، وكان من الممكن تصميمها كطائرات جرّارة. لطالما زُوّدت الطائرات المائية ذات السطحين بمحركات تقع فوق جسم الطائرة لتوفير أقصى ارتفاع عن سطح الماء، وغالبًا ما كانت تُشغّل مراوح دافعة لتجنب رذاذ الماء والمخاطر المصاحبة له، وذلك بإبقائها بعيدة عن قمرة القيادة. وتُعدّ طائرة سوبرمارين والروس مثالًا متأخرًا على هذا التصميم.

كان ما يسمى بتصميم الدفع/السحب ، الذي يجمع بين تكوينات الجرار والدافع - أي مع وجود مروحة واحدة أو أكثر تواجه الأمام ومروحة واحدة أو أكثر تواجه الخلف - فكرة أخرى لا تزال تستخدم من وقت لآخر كوسيلة للحد من الآثار غير المتماثلة لفشل المحرك الخارجي، كما هو الحال في Farman F.222 ، ولكن على حساب انخفاض الكفاءة بشكل كبير في المراوح الخلفية، والتي كانت غالبًا أصغر حجمًا ومتصلة بمحركات ذات قدرة أقل نتيجة لذلك.

بحلول أواخر الثلاثينيات، كان الاعتماد الواسع النطاق لهيكل الطائرات المصنوع بالكامل من المعدن يعني، على الأقل نظريًا، أن العقوبات الديناميكية الهوائية التي حدت من أداء الطائرات ذات المحركات الدافعة (وأي تصميم غير تقليدي) قد انخفضت؛ ومع ذلك، فإن أي تحسين يعزز أداء المحركات الدافعة يعزز أيضًا أداء الطائرات التقليدية، وظلت نادرة في الخدمة التشغيلية - لذلك تم تضييق الفجوة ولكن تم إغلاقها تمامًا.

خلال الحرب العالمية الثانية ، أجرت معظم القوى الكبرى تجارب على الطائرات المقاتلة ذات المحركات الدافعة. إلا أن الصعوبات ظلت قائمة، لا سيما احتمال مرور الطيار الذي يضطر للقفز بالمظلة من هذه الطائرات عبر قوس المروحة. ونتيجة لذلك، من بين جميع الأنواع المعنية، لم تدخل الإنتاج التسلسلي سوى الطائرة السويدية التقليدية نسبيًا SAAB 21 لعام 1943. كما أثبتت مشاكل أخرى متعلقة بديناميكا الهواء لتصميمات الأجنحة الأمامية، التي استُخدمت في معظم الطائرات ذات المحركات الدافعة، صعوبة أكبر في الحل. [ ملاحظة 2 ] وقد صُمم أحد أوائل مقاعد القذف في العالم (حسب القوة) لهذه الطائرة، التي عادت لاحقًا للظهور بمحرك نفاث .

كانت طائرة كونفير بي-36 "صانع السلام" التي حلّقت عام 1946 أكبر طائرة ذات محرك دافع ، وكانت أيضاً أكبر قاذفة قنابل شغّلتها الولايات المتحدة على الإطلاق . كانت مزودة بستة محركات شعاعية من طراز برات آند ويتني واسب ماجور ، كل منها مكون من 28 أسطوانة ، بقوة 3800 حصان (2800 كيلوواط) ، مثبتة في الجناح، حيث يقوم كل محرك بتشغيل مروحة دافعة تقع خلف الحافة الخلفية للجناح، بالإضافة إلى أربعة محركات نفاثة.  

طائرة سبارو هوك 2 من شركة إيرو ديناميكس

على الرغم من أن الغالبية العظمى من الطائرات ذات المحركات المروحية لا تزال تستخدم تصميم المحرك الأمامي، فقد شهدت السنوات الأخيرة عودةً للاهتمام بتصاميم المحركات الدافعة: في الطائرات الخفيفة المصنعة منزليًا مثل تصاميم بيرت روتان ذات الجناح الأمامي منذ عام 1975، والطائرات الخفيفة جدًا مثل كواد سيتي تشالنجر (1983)، والطائرات ذات الأجنحة المرنة، والطائرات الباراموتور ، والمظلات الآلية ، والطائرات ذاتية الدوران . كما يُستخدم هذا التصميم غالبًا في الطائرات بدون طيار ، نظرًا لمتطلبات وجود هيكل أمامي خالٍ من أي تداخل مع المحرك.

كانت طائرة "إيرو ديناميكس سبارو هوك" طائرة أخرى محلية الصنع تم بناؤها بشكل رئيسي في التسعينيات.

التكوينات

تُعد المناطيد أقدم أنواع الطائرات الدافعة، ويعود تاريخها إلى المنطاد الرائد الذي ابتكره الفرنسي هنري جيفارد عام 1852.

تم بناء الطائرات ذات المحركات الدافعة في العديد من التكوينات المختلفة. في الغالبية العظمى من الطائرات ذات الأجنحة الثابتة، لا تزال المروحة أو المراوح موجودة خلف الحافة الخلفية لـ "سطح الرفع الرئيسي"، أو أسفل الجناح (في الطائرات الباراموتور) مع وجود المحرك خلف مكان الطاقم.

طائرة جالوديت دي-4 مزودة بمروحة دافعة تدور حول الجزء الخلفي من جسم الطائرة

تتميز الطائرات التقليدية بوجود ذيل ( مِذيل ) لتحقيق الاستقرار والتحكم. وقد يكون المروحة قريبة من المحرك، كما هو الحال في الطائرات ذات الدفع المباشر.

Rhein Flugzeugbau RW 3 Multiplan مع المروحة بين الدفة والزعنفة

قد يكون المحرك مدفونًا في موقع أمامي بعيد، ويقوم بتدوير المروحة بواسطة عمود الدوران أو الحزام:

  • قد يكون موقع المروحة أمام الذيل، أو خلف الجناح ( Eipper Quicksilver ) أو داخل هيكل الطائرة ( Rhein Flugzeugbau RW 3 Multoplan ).
  • قد يكون المروحة موجودًا داخل الذيل، إما على شكل صليب أو مروحة أنبوبية ( مارفليت ).
  • قد يكون المروحة موجودة في الخلف، خلف ذيل تقليدي ( Bede BD-5 ).
  • قد يكون موقع المروحة فوق جسم الطائرة كما هو الحال في العديد من الطائرات المائية الصغيرة (مثل طائرة ليك بوكانير ).
كانت الطائرة التجريبية مايلز إم.35 ليبيلولا ، التي تُعتبر سلفًا لعدد كبير من الطائرات ذات الدفع الأمامي، تحتوي على محركها في الجزء الخلفي من جسم الطائرة.

في تصميمات الكانارد، يتم وضع جناح أصغر أمام الجناح الرئيسي للطائرة. تستخدم هذه الفئة بشكل أساسي نظام دفع مباشر، [ ملاحظة 3 ] إما محرك واحد بمروحة محورية، [ ملاحظة 4 ] أو محركين بتصميم متناظر، [ ملاحظة 5 ] أو تصميم خطي (دفع وسحب) مثل طائرة روتان فويجر .

دافعة Lippisch Delta 1 عديمة الذيل

في الطائرات عديمة الذيل ، مثل ليبش دلتا 1 وويستلاند -هيل بتيروداكتيل من النوعين الأول والرابع، لا توجد مثبتات أفقية في مؤخرة الطائرة. أما الطائرات ذات الأجنحة الطائرة ، مثل نورثروب واي بي-35، فهي طائرات عديمة الذيل تفتقر إلى جسم منفصل. في هذه الطائرات، تُركّب المحركات إما في حاضنات أو في جسم الطائرة في الطائرات عديمة الذيل، أو تُدفن داخل الجناح في الطائرات ذات الأجنحة الطائرة، حيث تُشغّل المراوح خلف الحافة الخلفية للجناح، غالبًا بواسطة عمود تمديد.

تستخدم الطائرات ذات الأجنحة المرنة ، والطائرات الباراموتور ، والمظلات الآلية، جميعها تقريباً، تكوين الدفع.

قاذفة القنابل فوازين 3 ، وهي أكثر تصميمات القاذفات ذات الدفع الخلفي انتشارًا، حيث تم بناء 3200 منها

تسير المركبات الأخرى ذات أنظمة الدفع على الأسطح المستوية، سواءً كانت أرضية أو مائية أو ثلجية أو جليدية. ويتم توفير قوة الدفع بواسطة مراوح ومراوح موجهة، تقع في الجزء الخلفي من المركبة. وتشمل هذه المركبات ما يلي:

في الطائرات

المزايا

يكون عمود إدارة محرك الدفع في حالة ضغط في التشغيل العادي، [ 4 ] مما يضع ضغطًا أقل عليه مقارنة بكونه في حالة شد في تكوين الجرار.

المتطلبات العملية

طائرة خفيفة مرنة الجناح مزودة بمحرك ومروحة في ظهر الطيار

يُحسّن وضع قمرة القيادة أمام الجناح، لتحقيق توازن وزن المحرك (أو المحركات) في الخلف، من رؤية الطاقم. في الطائرات العسكرية، يُمكن استخدام الأسلحة الأمامية بسهولة أكبر نظرًا لعدم حاجة المدفع إلى التزامن مع المروحة ، على الرغم من أن خطر اصطدام الفوارغ بالمراوح الخلفية يُقلل من هذه الميزة.

في الطائرات التي يُحمل محركها بواسطة الطيار أو بالقرب منه (مثل الطائرات الشراعية المزودة بمحركات، والمظلات الآلية، والطائرات ذاتية الدوران، والطائرات ثلاثية العجلات ذات الأجنحة المرنة)، يُوضع المحرك خلف الطيار لتقليل المخاطر على ذراعيه وساقيه. هذان العاملان يعنيان أن هذا التصميم كان شائع الاستخدام في الطائرات المقاتلة المبكرة، ولا يزال شائعًا حتى اليوم بين الطائرات الخفيفة جدًا ، والطائرات بدون طيار ، والطائرات التي يتم التحكم فيها عن بُعد .

الديناميكا الهوائية

قد يكون للطائرة ذات المحرك الخلفي هيكل أقصر، وبالتالي انخفاض في كل من مساحة السطح المبلل للهيكل والوزن. [ 5 ]

على عكس تصميم المروحة الأمامية، تعمل المروحة الدافعة في نهاية جسم الطائرة على تحقيق الاستقرار. [ 6 ] تحتاج المروحة الدافعة إلى مساحة ذيل رأسية أقل لتحقيق الاستقرار [ 7 ] وبالتالي فهي تُظهر تأثيرًا أقل لدوامة الرياح ؛ [ 8 ] وعند الإقلاع، تكون عمومًا أقل حساسية للرياح الجانبية. [ ملاحظة 6 ] [ 9 ] [ 10 ]

عندما لا يكون هناك ذيل ضمن تيار الهواء، على عكس الطائرة ذات المحرك الأمامي، لا يوجد دوران ناتج عن المروحة حول جسم الطائرة مما لا يُحدث قوة جانبية على الزعنفة. عند الإقلاع، لا يحتاج طيار الطائرة ذات المحرك الأمامي إلى استخدام الدفة لموازنة هذه القوة. [ 11 ]

يمكن تحسين الكفاءة بتركيب مروحة خلف جسم الطائرة، لأنها تعيد تنشيط الطبقة الحدية المتكونة على الجسم، وتقلل من مقاومة الشكل عن طريق إبقاء التدفق ملتصقًا بجسم الطائرة. ومع ذلك، عادةً ما يكون هذا التحسين طفيفًا مقارنةً بالتأثير السلبي لهيكل الطائرة على كفاءة المروحة. [ 7 ]

قد يتم تقليل مقاومة شكل الجناح بسبب عدم وجود تيار هواء المروحة فوق أي جزء من الجناح.

أمان

يُركّب المحرك خلف مقصورتي الطاقم والركاب، لذا فإن تسربات زيت الوقود وسائل التبريد ستُصرّف خلف الطائرة، وأي حريق في المحرك سيتجه خلفها. وبالمثل، فإن تعطل المروحة يُقلّل من احتمالية تعريض الطاقم للخطر المباشر.

يوفر نظام المروحة الدافعة الموجهة ميزة أمان إضافية بفضل احتواء المروحة الدوارة داخل القناة، مما يجعله خيارًا جذابًا للعديد من تكوينات الطائرات بدون طيار المتقدمة أو للمركبات الجوية الصغيرة/الشخصية أو لنماذج الطائرات. [ 12 ]

العيوب

الاعتبارات الهيكلية والوزنية

طائرة مقاتلة من طراز ساب جيه 21 ، مزودة بمروحة دافعة مثبتة بين ذراعي جسم الطائرة.

يُعدّ تصميم المحرك ذي الذيل خلف المروحة أكثر تعقيدًا من الناحية الهيكلية مقارنةً بالجرارات المماثلة. ويؤدي ازدياد الوزن ومقاومة الهواء إلى تراجع الأداء مقارنةً بالجرارات المماثلة. قد تُقلّل المعرفة الحديثة في الديناميكا الهوائية وأساليب البناء من هذا الاختلاف، لكنها لا تُزيله تمامًا. يتطلب المحرك البعيد أو المدفون عمود إدارة ومحامل ودعامات وأنظمة للتحكم في الاهتزازات الالتوائية، مما يزيد من الوزن والتعقيد. [ 13 ] [ 14 ]

اعتبارات مركز الثقل وجهاز الهبوط

للحفاظ على مركز ثقل آمن ، هناك حد أقصى لمسافة تركيب المحرك خلف الطائرة. [ 15 ] قد يُساهم موقع الطاقم في مقدمة الطائرة في موازنة وزن المحرك، مما يُساعد في تحديد مركز الثقل. ولأن مركز الثقل يجب أن يبقى ضمن حدود مُحددة لضمان التشغيل الآمن، يجب تقييم توزيع الأحمال قبل كل رحلة. [ 16 ] [ ملاحظة 7 ]

نظراً لارتفاع خط الدفع اللازم عادةً لتوفير خلوص أرضي كافٍ للمروحة، وعزوم الميلان السالبة (الهابطة)، وفي بعض الحالات غياب تأثير دفع المروحة على الذيل، قد يتطلب الإقلاع سرعة أعلى ودورانًا أطول مقارنةً بالطائرات ذات المحرك الأمامي. [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ] يتمثل حل روتان لهذه المشكلة في خفض مقدمة الطائرة وهي في حالة سكون بحيث يكون مركز الثقل فارغًا أمام العجلات الرئيسية. في الطائرات ذاتية الدوران ، يؤدي ارتفاع خط الدفع إلى خطر تحكم يُعرف باسم " انقلاب المحرك" .

الاعتبارات الديناميكية الهوائية

تعتبر طائرة Supermarine Walrus الطائرة ذات المحرك الضاغط طائرة نموذجية، حيث يتم تركيب المحرك عالياً لتجنب الرذاذ؛ ومع ذلك، فإن تغييرات الخانق تؤدي إلى تغييرات في درجة الميل.

بسبب ارتفاع خط الدفع عمومًا لضمان الخلوص الأرضي، قد تعاني الطائرات ذات الجناح المنخفض والمحرك الدافعة من تغيرات في زاوية الميل ناتجة عن تغيرات في قوة المحرك، والمعروفة أيضًا باسم اقتران زاوية الميل بقوة المحرك. قد تجد الطائرات المائية ذات المحركات الدافعة، وخاصة تلك التي تتميز بخطوط دفع عالية وعجلات خلفية، أن الذيل العمودي محجوب عن تدفق الهواء، مما يقلل بشكل كبير من التحكم عند السرعات المنخفضة، كما هو الحال عند السير على المدرج. يؤدي غياب تدفق الهواء الناتج عن المروحة فوق الجناح إلى تقليل قوة الرفع وزيادة طول مسافة الإقلاع. [ 20 ] قد تعيق المحركات الدافعة المثبتة على الجناح أجزاءً من الحافة الخلفية للجناح ، مما يقلل من العرض الكلي المتاح لأسطح التحكم مثل اللوحات والجنيحات. عندما يتم تركيب مروحة أمام الذيل، فإن التغيرات في قوة المحرك تُغير تدفق الهواء فوق الذيل ويمكن أن تُسبب تغيرات كبيرة في زاوية الميل أو الانعراج.

الخلوص الأرضي للمروحة وأضرار الأجسام الغريبة

بسبب دوران المروحة عند الإقلاع، قد يلزم تقليل قطرها (مما يؤدي إلى انخفاض الكفاءة [ 21 ] ) أو زيادة طول جهاز الهبوط [ 5 ] ووزنه. تحتوي العديد من الطائرات الدافعة [ ملاحظة 8 ] على زعانف أو ألواح انزلاق أسفل المروحة لمنعها من الاصطدام بالأرض، مما يزيد من مقاومة الهواء والوزن. في الطائرات الدافعة عديمة الذيل، مثل طائرة روتان لونغ-إي زد ، يكون قوس المروحة قريبًا جدًا من الأرض أثناء الطيران مع توجيه مقدمة الطائرة للأعلى عند الإقلاع أو الهبوط. يمكن للأجسام التي تقذفها العجلات على الأرض أن تمر عبر قرص المروحة، مما يتسبب في تلف الشفرات أو تسريع تآكلها؛ وفي الحالات القصوى، قد تصطدم الشفرات بالأرض.

عندما تحلق طائرة في ظروف جليدية ، قد يتراكم الجليد على أجنحتها. إذا تعرضت طائرة ذات محركات دافعة مثبتة على الأجنحة للجليد، فإن المراوح ستبتلع قطعًا متفتتة من الجليد، مما يعرض شفرات المروحة وأجزاء من هيكل الطائرة للخطر، حيث يمكن أن تصطدم بها قطع الجليد التي تقذفها المراوح بعنف. في الطائرات المقاتلة ذات المحركات الدافعة القديمة، تسببت فوارغ الذخيرة في مشاكل مماثلة، وكان لا بد من ابتكار أجهزة لجمعها.

كفاءة المروحة والضوضاء

يمر المروحة عبر دوامات جسم الطائرة، ودوامات الأجنحة، ودوامات أسطح الطيران الأخرى، متحركًا بشكل غير متماثل عبر قرص من سرعة الهواء غير المنتظمة. هذا يقلل من كفاءة المروحة ويسبب اهتزازات تؤدي إلى إجهاد هيكلي للمروحة [ ملاحظة 9 ] وضوضاء.

عادةً ما تكون كفاءة المروحة أقل بنسبة 2-5% على الأقل، وفي بعض الحالات أقل بنسبة تزيد عن 15%، مقارنةً بتركيب جرار مكافئ. [ 22 ] أظهرت دراسة نفق الرياح واسعة النطاق لطائرة روتان فاري إيز ذات الجناح الأمامي كفاءة مروحة تبلغ 0.75 مقارنةً بـ 0.85 لتكوين الجرار، أي بخسارة قدرها 12%. [ 23 ] تُصدر المراوح الدافعة ضوضاءً عالية، [ 13 ] وقد تكون ضوضاء المقصورة أعلى من مثيلتها في الجرار ( سيسنا إكس إم سي مقابل سيسنا 152 ). [ 24 ] قد تزداد ضوضاء المروحة بسبب تدفق عادم المحرك عبرها. وقد يكون هذا التأثير واضحًا بشكل خاص عند استخدام محركات التوربينية المروحية نظرًا لحجم العادم الكبير الذي تُنتجه. [ 7 ]

تبريد المحرك والعادم

يُعدّ تصميم نظام تبريد المحرك في المحركات الدافعة أكثر تعقيدًا منه في المحركات الجرارة، حيث يدفع المروحة الهواء فوق المحرك أو المبرد. وقد واجهت بعض محركات الطائرات مشاكل في التبريد عند استخدامها كمحركات دافعة. [ 24 ] ولمعالجة هذه المشكلة، يمكن تركيب مراوح إضافية، مما يزيد من وزن المحرك. يُخرج محرك المحرك الدافع عادمه أمام المروحة، وفي هذه الحالة، قد يُساهم العادم في تآكل المروحة أو تلفها. عادةً ما يكون هذا التآكل طفيفًا، وقد يظهر بشكل رئيسي على هيئة بقع من السخام على شفرات المروحة.

أمان

المروحة
طائرة Piaggio P.180 Avanti بمحركات مثبتة على الحافة الخلفية للجناح، بعيدًا عن الركاب، مما يسمح بصعود أكثر أمانًا.

في حالة اقتراب المروحة من الذيل، يمكن أن يؤدي كسر الشفرة إلى اصطدامها بالذيل أو إحداث اهتزازات مدمرة، مما يؤدي إلى فقدان السيطرة. [ 25 ]

يُخاطر أفراد الطاقم بضرب المروحة أثناء محاولتهم القفز بالمظلات من طائرة ذات محرك واحد ومروحة دافعة. [ 26 ] وقد صُمم مقعد قذف مبكر واحد على الأقل خصيصًا لمواجهة هذا الخطر. وتتضمن بعض الطائرات الخفيفة الحديثة نظام مظلة يُنقذ الطائرة بأكملها، مما يُغني عن الحاجة إلى القفز بالمظلات.

محرك

قد يُعرّض موقع المحرك في تصميم الدفع الخلفي ركاب الطائرة للخطر في حالة الاصطدام أو الهبوط الاضطراري، حيث قد تنتقل قوة دفع المحرك عبر المقصورة. على سبيل المثال، إذا وُضع المحرك خلف المقصورة مباشرةً، فقد تدفع قوة دفع المحرك المحرك عبر جدار الحماية والمقصورة أثناء الاصطدام الأمامي، مما قد يُسبب إصابات لبعض ركاب المقصورة. [ ملاحظة 10 ]

تحميل الطائرات

تُشكل المراوح الدوارة خطراً دائماً أثناء العمليات الأرضية، كتحميل الطائرة أو صعود الركاب إليها. يُتيح تصميم الطائرة ذات المحرك الأمامي منطقة عمل آمنة نسبياً في الجزء الخلفي منها، بينما يُشكل تصميم الطائرة ذات المحرك الخلفي خطراً عند الاقتراب من الخلف، إذ قد تسحب المروحة الدوارة الأشياء والأشخاص القريبين منها، ما قد يُؤدي إلى نتائج كارثية على الطائرة والأشخاص المسحوبين. وتزداد خطورة عمليات التفريغ، خاصةً في الجو، كإسقاط الإمدادات بالمظلات أو عمليات القفز المظلي، والتي تكاد تكون مستحيلة مع طائرة ذات محرك خلفي، لا سيما إذا كانت المراوح مثبتة على جسم الطائرة أو جوانبها.

انظر أيضاً

مراجع

ملحوظات

  1. ↑ أشارت شركة رويال إيركرافت فاكتوري إلى جميع الطائرات ذات المحركات الدافعة المبكرة التي بنتها باسم فارمان إكسبيريمنتالز - أو FEs
  2. ↑ انظر إلى مشاكل استقرار جهاز الصعود كورتيس-رايت XP-55
  3. ↑ الاستثناء هو طائرة رابتور التي يقوم محركها الديزل أودي V6 بتشغيل المروحة عبرأحزمة PRSU .
  4. ↑ طائرات كانارد: طائرة كورتيس-رايت XP-55 أسيندر الحربية، وطائرة كيوشو J7W اليابانية(مع عمود إدارة)، وطائرة أمبروزيني SS.4 ؛ وطائرة روتان فاري إيز ولونغ -إي زد ، وطائرة AASI جيت كروزر
  5. ↑ تصميم متناظر للجناح الأمامي: طائرة رايت فلاير ، طائرة بيتشكرافت ستار شيب
  6. ↑ بسبب انخفاض استقرار دوارة الرياح
  7. ↑ في حالة طائرة Cozy IV، وهي طائرة بأربعة مقاعد متجاورة، يجب موازنة الطيار المساعد الغائب بوزن 20 كجم (40 رطلاً) في مقدمة الطائرة (تقرير أداء الطائرات من Cafe).
  8. ↑ دورنير دو 335 ، لير أفيا لير فان ، بريسكوت بوشر ، جروب جي إف 200 ، بيتشكرافت ستار شيب ، في ماكس بروب
  9. ↑ الدعامة الوحيدة المعتمدة لدافعي روتان هي الخشب، وهو أكثر مقاومة للتلف الناتج عن الإجهاد.
  10. ↑ حادث تحطم قطار أمبروزيني إس إس 4

الاقتباسات

  1. ↑ "الزلاجات التي تعمل بالمراوح" . متحف التكنولوجيا القديمة. مؤرشف من الأصل في 10 يوليو 2011. تم الاطلاع عليه في 10 سبتمبر 2008 .
  2. ↑ "تكوينات المراوح" . www.centennialofflight.net . لجنة الاحتفال بالذكرى المئوية للطيران في الولايات المتحدة. مؤرشف من الأصل بتاريخ 21 يناير 2014.
  3. ↑ غوتمان، جون (10 سبتمبر 2009). طيارو الدفع في الحرب العالمية الأولى . رسومات هاري ديمبسي. أكسفورد، إنجلترا: دار نشر أوسبري. الصفحات 6-7 . ISBN  9781846034176.
  4. ↑ غانستون، بيل (10 مايو 2004). قاموس كامبريدج للفضاء الجوي . مطبعة جامعة كامبريدج. ص 480. ISBN  978-0521841405.
  5. 1 2 رايمر، دانيال ب. (1989). تصميم الطائرات: منهج مفاهيمي . ريستون، فيرجينيا: المعهد الأمريكي للملاحة الجوية والفضائية. ص 222-223 . ISBN  9781600869112.
  6. ↑ هورنر، سيغارد (1975). "الخصائص الاتجاهية للطائرات: تأثير الدفع". الرفع الديناميكي المائع: معلومات عملية عن الرفع الديناميكي الهوائي والهيدروديناميكي . المجلد 76. ص 17. رمز Bibcode : 1975STIA...7632167H .  {{cite book}}تم |journal=تجاهله ( مساعدة )
  7. 1 2 3 ستاكهاوس، دون. "دون يناقش تأثيرات المروحة بالتفصيل..." مؤرشف من الأصل في 21 نوفمبر 2011. تم الاسترجاع في 15 أكتوبر 2011 .
  8. ↑ روسكام، جان (1999). تصميم الطائرات، الجزء الثاني: التصميم الأولي للتكوين وتكامل نظام الدفع . المجلد 2. لورانس، كانساس: مؤسسة التصميم والتحليل والبحوث. ص 132. ISBN   9781884885433.
  9. ↑ "اختبارات غروب تسلط الضوء على مشكلة العادم" ، مجلة فلايت إنترناشونال : 11، 24-30 يونيو 1992، مؤرشفة من الأصل في 20 مايو 2011
  10. ↑ براون، فيليب و. (1 أكتوبر 1987). نتائج اختبارات الطيران لعدة طائرات خفيفة ذات تصميم كانارد (تقرير فني). مركز لانغلي للأبحاث التابع لناسا. doi : 10.4271/871801 . eISSN 2688-3627 . ISSN 0148-7191 .  
  11. ↑ ستينتون، دارول (1983). "تأثيرات المروحة". تصميم الطائرة . سانت ألبانز، هيرتفوردشاير، إنجلترا: دار غرناطة للنشر. ص 304-307 . ISBN  9780632018772.
  12. ↑ أبريغو، أنيتا آي؛ بولاغا، روبرت دبليو (23 يناير 2002). "دراسة أداء نظام مروحة أنبوبية" (ملف PDF) . الجمعية الأمريكية الدولية للمروحيات. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 18 أكتوبر 2011.
  13. 1 2 غاريسون، بيتر (29 يونيو 2009). "الجوانب الفنية" . مجلة الطيران. مؤرشف من الأصل في 29 مارس 2012. تم الاطلاع عليه في 12 أكتوبر 2011 .
  14. ↑ هاسناور، دونالد ب. (1 يناير 1996). "أنظمة الدفع بالمراوح والاهتزاز الالتوائي". المحركات البديلة . المجلد 1. جمعه ميك ميال. فينيكس، أريزونا: دار فييستا للنشر. الصفحات 167-172 . ISBN   9780964361324.
  15. ↑ ماكليلان، ج. ماك (24 يونيو 2006). "عودة إلى عام 1981: نظرة على مروحة لير" . مجلة فلاينج . مؤرشف من الأصل في 5 سبتمبر 2011. تم الاطلاع عليه في 20 أكتوبر 2011 .
  16. ↑ سيلي، بريان؛ ستيفنز، سي جيه "كوزي مارك 4" (ملف PDF) . تقارير أداء الطائرات . مجلس CAFE. مؤسسة CAFE. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 27 أكتوبر 2010.
  17. ↑ أودوم، ديفيد (2003). "ألبوم صور أوشكوش 2003" . www.airplanezone.com . إيربلاين زون. مؤرشف من الأصل في 25 أبريل 2012.
  18. ↑ http://www.kitplanes.com/magazine/pdfs/Grinvalds_Orion_0409.pdf أوريون V1 (سرعة الدوران): 65 عقدة
  19. ↑ بيرفن، ليستر هـ. تقرير برنامج اختبار الطيران BD-5 (تقرير فني). شركة بيد للطائرات. مؤرشف من الأصل في 19 نوفمبر 2011 – عبر مجلة جمعية طياري الاختبار التجريبيين.
  20. ↑ هورنر، سيغارد ف.؛ هابول، دكتور مهندس؛ بورست، هنري ف. (1985). "الجزء الثاني عشر: قوة الدفع والرفع والاستقرار، 2. تأثير تيار المروحة على الأجنحة". الرفع الديناميكي المائع: معلومات عملية عن الرفع الديناميكي الهوائي والهيدروديناميكي (ملف PDF) (الطبعة الثانية ). ص 12-18 . مؤرشف (ملف PDF) من الأصل في 8 مايو 2021.  
  21. ↑ أبزغ، مالكولم جيه؛ لارابي، إي. يوجين (2002). استقرار الطائرة والتحكم بها: تاريخ التقنيات التي جعلت الطيران ممكنًا . مطبعة جامعة كامبريدج. ص 257. doi : 10.1017/CBO9780511607141 . ISBN  9780511607141.
  22. ↑ ستاكهاوس، دون. "قدّم لنا آل باورز شرحًا ممتازًا لمشاكل استقرار تركيب الجرار مقابل تركيب الضاغط. ومع ذلك، هناك بعض المشاكل الأخرى التي يجب أخذها في الاعتبار" . مؤرشف من الأصل في 21 نوفمبر 2011. تم الاطلاع عليه في 25 سبتمبر 2011 .
  23. ↑ يب، لونغ ب.؛ كوي، بول ف. (مارس 1985). دراسة نفق الرياح لطائرة طيران عام كاملة الحجم ذات تصميم كانارد (ملف PDF) (تقرير فني). هامبتون، فيرجينيا: مركز لانغلي للأبحاث التابع لناسا. مؤرشف (ملف PDF) من الأصل في 8 مايو 2021.
  24. 1 2 فيشيدجك، يوهان؛ تيلبورج، والتر فان. سميث ، كارل (14 ديسمبر 2003). "سيسنا XMC" . 1000aircraftphotos.com . مؤرشفة من الأصلي في 30 يناير 2008.
  25. ^ تحطم غرينفالدس أوريون في عام 1985، المجلة التجريبية رقم 2، مارس 1986، الصفحات من 20 إلى 24، ملحق تقرير الخبرة: "السبب الأولي للحادث لا الزائد المحتمل هو تمزق آلية التحكم في باس d'une pale de l'hélice. هذا التمزق يولد اهتزازات مهمة دي الجزء الخلفي من الطائرة... تمزقات بنيوية... يمنع الطيارين من قيادة الطيران من العمق والاتجاه". فشل نظام التحكم في درجة الميل للشفرة الواحدة، واهتزازات مهمة للمروحة، وكسر هيكلي، وفقدان التحكم في درجة الميل والانعراج
  26. ↑ براون، إريك (1961). "الفصل العاشر". أجنحة على كمي . لندن، إنجلترا: وايدنفيلد ونيكلسون. ص 150-151 . ISBN  9780753822098.{{cite book}}عدم توافق رقم ISBN / التاريخ ( مساعدة )

مصادر

  • أبزوغ، مالكولم جيه؛ لارابي، إي. يوجين (2005). استقرار الطائرات والتحكم بها: تاريخ التقنيات التي جعلت الطيران ممكنًا . سلسلة كامبريدج للفضاء الجوي 14 (  الطبعة الثانية). كامبريدج، المملكة المتحدة: مطبعة جامعة كامبريدج. ISBN 978-0521809924.
  • غانستون، بيل (2004). قاموس كامبريدج للفضاء الجوي . كامبريدج. مطبعة جامعة كامبريدج. ص  480. ISBN 978-0521841405.
  • غوتمان، جون (2009). طيارو الدفع في الحرب العالمية الأولى . أوسبري: طائرات الأبطال 88. أكسفورد، المملكة المتحدة: أوسبري. ISBN 978-1846034176.
  • هورنر، جيهارد ف.؛ بورست، هنري ف. (1985). الرفع الديناميكي المائع - معلومات عملية عن الرفع الديناميكي الهوائي والهيدروديناميكي . بريك تاون، نيو جيرسي: السيدة ليزيلوت هورنر. LCCN 75-17441 . 
  • رايمر، دانيال ب. (1992). تصميم الطائرات: منهج مفاهيمي . سلسلة AIAA التعليمية. واشنطن العاصمة: المعهد الأمريكي للملاحة الجوية والفضائية. ISBN 978-0930403515.
  • ستينتون، دارول (1983). تصميم الطائرة . أكسفورد، المملكة المتحدة: بي إس بي بروفيشنال بوكس. رقم ISBN 978-0632018772.
  • شعار ويكيميديا ​​كومنزالوسائط المتعلقة بالطائرات ذات المراوح الدافعة على ويكيميديا ​​كومنز