انعكاس الدفع

عكس الدفع ، أو الدفع العكسي ، هو نمط تشغيل لمحركات الطائرات النفاثة المزودة بعاكس دفع، حيث يُوجّه الدفع للأمام ^{[ 1 ]} لإبطاء الطائرة بعد الهبوط. يُساعد هذا النمط على كبح العجلات ويُقلل من تآكلها. وقد تسببت حوادث مميتة في استخدام عكس الدفع عن غير قصد أثناء الطيران.

قد تحتوي الطائرات المجهزة بمراوح أيضًا على وضع تشغيل لتوجيه قوة الدفع للأمام من أجل الكبح، وهو ما يُعرف بالتشغيل في وضع الميل العكسي.

يُستخدم نظام عكس الدفع بشكل أساسي لتعزيز قوة مكابح العجلات عند التوقف على المدرج. إضافةً إلى ذلك، تستخدم الطائرات المزودة بنظام عكس الدفع هذه التقنية لزيادة مقاومة الهواء أثناء الطيران، مما يُتيح لها الهبوط بزاوية أكثر حدة. وعلى الأرض، يُسمح لبعض أنواع الطائرات بإجراء مناورات طفيفة للرجوع إلى الخلف.

يعمل عاكس الدفع عن طريق تغيير اتجاه العادم عند خروجه من المحرك النفاث، فبدلاً من خروجه مباشرةً من الخلف، يتم قطع مساره عند الخروج وتوجيهه جزئياً للأمام. أو بدلاً من ذلك، يتم سد مساره داخل المحرك، فيخرج من الجوانب، مع توجيهه جزئياً للأمام في الوقت نفسه.

يعمل المحرك الآن ضد حركة الطائرة كجهاز كبح، ويحتاج إلى العمل بسرعة عالية، كما هو الحال أثناء الإقلاع، لتوفير القدر المطلوب من قوة الدفع العكسي. ^{[ 2 ]}

لتحقيق أقصى فعالية في إبطاء الطائرة، يُستخدم الدفع العكسي بينما لا تزال الطائرة تسير بسرعة عالية فور هبوطها على المدرج. ومع تباطؤ الطائرة، يُلغى الدفع العكسي لأن غازات العادم، التي تتحرك للأمام، ستُسحب عائدةً إلى المحرك عند السرعات المنخفضة. ^{[ 3 ]} ثم يتولى فرامل العجلات المهمة. ^{[ 4 ]}

يُستخدم نظام الدفع العكسي في معظم الطائرات النفاثة المدنية، سواءً كانت طائرات ركاب أو طائرات رجال أعمال. ويُستثنى من ذلك طائرة BAe 146 التي تحتوي على مكابح هوائية مثبتة على طرف جسم الطائرة. كما أنه ليس ضروريًا دائمًا لجميع محركات نوع معين من الطائرات إذا كان يحتوي على أكثر من محركين. فطائرة إيرباص A380 ذات الأربعة محركات تحتاج فقط إلى عاكسات دفع على محركين، وطائرة داسو فالكون ذات الثلاثة محركات تحتاج فقط إلى عاكس دفع على المحرك الأوسط.

تم استخدام الدفع العكسي في الطائرات المقاتلة، مثل تورنادو وفيجن.

لا تشترط إدارة الطيران الفيدرالية وجود عاكسات الدفع للحصول على شهادة اعتماد الطائرات، حيث يجب إثبات أداء الهبوط بدون استخدام الدفع العكسي، ولكن " شركات الطيران ترغب في وجودها، وذلك بشكل أساسي لتوفير قوى توقف إضافية على المدارج الزلقة". ^{[ 5 ]}

تُعدّ مكابح جهاز الهبوط كافية في الظروف العادية لإيقاف الطائرة، ولكن لأغراض السلامة، ولتقليل الضغط على المكابح، ^{[ 6 ]} يلزم استخدام طريقة كبح أخرى. وينطبق هذا أيضًا في الأحوال الجوية السيئة، عندما يُقلّل الثلج أو المطر على المدرج من فعالية المكابح، وفي حالات الطوارئ مثل الإقلاع المرفوض . ^{[ 7 ] [ 8 ]}

يمكن استخدام عكس الدفع أثناء الطيران لتقليل سرعة الطائرة، على الرغم من أن هذا ليس شائعًا في الطائرات الحديثة. توجد ثلاثة أنواع شائعة من أنظمة عكس الدفع المستخدمة في المحركات النفاثة: نظام الهدف، ونظام الصدفة، ونظام التيار البارد. تستطيع بعض الطائرات ذات المحركات المروحية والمجهزة بمراوح متغيرة الميل عكس الدفع عن طريق تغيير ميل شفرات مراوحها. تحتوي معظم الطائرات النفاثة التجارية على مثل هذه الأجهزة، ولها أيضًا تطبيقات في الطيران العسكري. ^{[ 9 ]}

لا تحتوي الطائرات الصغيرة عادةً على أنظمة عكس الدفع، إلا في تطبيقات متخصصة. في المقابل،  تتمتع الطائرات الكبيرة (التي يزيد وزنها عن 12,500 رطل) بقدرة عكس الدفع في معظم الأحيان. ويمكن تصميم الطائرات ذات المحركات الترددية ، والطائرات التوربينية المروحية ، والطائرات النفاثة لتشمل أنظمة عكس الدفع.

الطائرات ذات المحركات المروحية

تُولّد الطائرات ذات المحركات المروحية قوة دفع عكسية عن طريق تغيير زاوية مراوحها ذات الميل القابل للتحكم، بحيث تُوجّه المراوح قوة الدفع إلى الأمام. وقد أُتيحت هذه الخاصية مع تطوير المراوح ذات الميل القابل للتحكم، والتي تُغيّر زاوية شفرات المروحة لتحقيق الاستخدام الأمثل لقوة المحرك في نطاق واسع من الظروف. وتتولد قوة الدفع العكسية عندما تُخفّض زاوية ميل المروحة من الوضع الصحيح إلى الوضع السالب. ويُطلق على هذا الوضع اسم وضع بيتا. ^{[ 10 ]}

بينما لا تمتلك الطائرات ذات المحركات المكبسية عادةً خاصية الدفع العكسي، فإن الطائرات التوربينية المروحية تمتلكها عمومًا. ^{[ 11 ]} ومن الأمثلة على ذلك طائرة PAC P-750 XSTOL ، ^{[ 12 ]} وطائرة Cessna 208 Caravan ، وطائرة Pilatus PC-6 Porter .

طائرة نفاثة

في الطائرات التي تستخدم محركات نفاثة، يتم عكس اتجاه الدفع عن طريق توجيه نفث الهواء النفاث للأمام. لا يدور المحرك أو يعمل في الاتجاه المعاكس؛ بل تُستخدم أجهزة عكس الدفع لحجب النفث وإعادة توجيهه للأمام. عادةً ما تعكس المحركات ذات نسبة الالتفاف العالية الدفع بتغيير اتجاه تدفق هواء المروحة فقط، لأن معظم الدفع يتولد من هذا الجزء، وليس من قلب المحرك. توجد ثلاثة أنظمة شائعة الاستخدام لعكس دفع المحركات النفاثة: ^{[ 13 ]}

الأنواع الخارجية

يستخدم عاكس الدفع المستهدف زوجًا من الأبواب الهيدروليكية ، من نوع الدلو أو الصدفة، لعكس تدفق الغاز الساخن. ^{[ 14 ]} أما في حالة الدفع الأمامي، فتشكل هذه الأبواب فوهة الدفع للمحرك. في التطبيق الأصلي لهذا النظام على طائرة بوينغ 707 ، ^{[ 15 ]} والذي لا يزال شائعًا حتى اليوم، كان دلوان عاكسان متصلين بمفصلات بحيث يقومان، عند فتحهما، بحجب التدفق الخلفي للعادم وإعادة توجيهه مع دفع أمامي. هذا النوع من العاكسات مرئي في الجزء الخلفي من المحرك أثناء الفتح. ^{[ 13 ]}

الأنواع الداخلية

تستخدم عاكسات الدفع الداخلية أبوابًا عاكسة داخل غطاء المحرك لإعادة توجيه تدفق الهواء عبر فتحات في جانب الحاضنة. ^{[ 14 ]} في محركات التوربينات النفاثة ومحركات التوربينات المروحية ذات التدفق المختلط، يستخدم أحد الأنواع عاكسات صدفية تعمل بالهواء المضغوط لإعادة توجيه عادم المحرك. ^{[ 13 ] [ 9 ]} قد تُزود قنوات العاكس بشفرات متتالية لإعادة توجيه تدفق الهواء إلى الأمام بشكل أكبر. ^{[ 9 ]}

على عكس النوعين المستخدمين في المحركات النفاثة التوربينية ومحركات التوربينات المروحية ذات نسبة الالتفافية المنخفضة، تستخدم العديد من محركات التوربينات المروحية ذات نسبة الالتفافية العالية عاكسًا للتيار البارد . يضع هذا التصميم أبواب الانحراف في قناة الالتفافية لإعادة توجيه جزء تدفق الهواء من قسم مروحة المحرك الذي يتجاوز غرفة الاحتراق فقط . ^{[ 8 ]} توجه محركات مثل طرازي A320 وA340 من محرك CFM56 تدفق الهواء للأمام باستخدام عاكس ذي باب محوري مشابه للغطاء الداخلي المستخدم في بعض المحركات النفاثة التوربينية. ^{[ 16 ]} تستخدم العواكس المتتالية سلسلة من الريش مكشوفة بواسطة غلاف حول محيط حاضنة المحرك ينزلق للخلف بواسطة محرك هوائي. أثناء التشغيل العادي، تكون ريش الدفع العكسي مغلقة. عند الاختيار، يقوم النظام بطي الأبواب لإغلاق فوهة التيار البارد النهائية وإعادة توجيه تدفق الهواء هذا إلى ريش السلسلة. ^{[ 13 ]}

في عاكسات التدفق البارد، يستمر عادم غرفة الاحتراق في توليد قوة دفع أمامية، مما يقلل من فعالية هذا التصميم. ^{[ 14 ] [ 13 ]} كما يمكنه إعادة توجيه تدفق العادم الأساسي إذا كان مزودًا بمشتت للتدفق الساخن. ^{[ 9 ]} يُعرف نظام التدفق البارد المتتالي بمتانته الهيكلية وموثوقيته وتعدد استخداماته، ولكنه قد يكون ثقيلًا ويصعب دمجه في حاضنات المحركات الكبيرة. ^{[ 17 ]}

في معظم تجهيزات قمرة القيادة، يتم تفعيل الدفع العكسي عندما تكون أذرع التحكم في الدفع في وضع الخمول عن طريق سحبها للخلف. ^{[ 14 ]} يُفعّل الدفع العكسي عادةً فور ملامسة الأرض، وغالبًا بالتزامن مع استخدام المكابح الهوائية ، لتحسين التباطؤ في بداية مرحلة الهبوط عندما تحدّ قوة الرفع الديناميكية الهوائية المتبقية والسرعة العالية من فعالية المكابح الموجودة على جهاز الهبوط. يتم اختيار الدفع العكسي يدويًا دائمًا، إما باستخدام أذرع متصلة بأذرع التحكم في الدفع أو بتحريك أذرع التحكم في الدفع إلى وضع الدفع العكسي.

يمكن للتباطؤ المبكر الناتج عن الدفع العكسي أن يقلل مسافة الهبوط بمقدار الربع أو أكثر. ^{[ 9 ]} ومع ذلك، تنص اللوائح على أنه يجب أن تكون الطائرة قادرة على الهبوط على المدرج دون استخدام الدفع العكسي حتى يتم اعتمادها للهبوط هناك كجزء من خدمة الخطوط الجوية المنتظمة .

بمجرد انخفاض سرعة الطائرة، يُلغى الدفع العكسي لمنع تدفق الهواء العكسي من قذف الحطام أمام مداخل المحرك، حيث يمكن أن يدخل ويتسبب في تلف الطائرة . إذا اقتضت الظروف، يمكن استخدام الدفع العكسي حتى التوقف التام، أو حتى لتوفير قوة دفع لدفع الطائرة للخلف، على الرغم من أن قاطرات الطائرات أو قضبان السحب تُستخدم عادةً لهذا الغرض. عندما يُستخدم الدفع العكسي لدفع الطائرة للخلف من البوابة، تُسمى هذه المناورة " الدفع العكسي ". يحذر بعض المصنّعين من استخدام هذه الطريقة في الظروف الجليدية، لأن استخدام الدفع العكسي على أرض مغطاة بالثلج أو الوحل قد يتسبب في تطاير الوحل والماء ومواد إزالة الجليد عن المدرج والتصاقها بأسطح الأجنحة. ^{[ 18 ]}

إذا لم تكن قوة الدفع العكسي الكاملة مرغوبة، فيمكن تشغيلها مع ضبط الخانق على طاقة أقل من الطاقة الكاملة، حتى عند طاقة التباطؤ، مما يقلل الضغط والتآكل على مكونات المحرك. يُختار الدفع العكسي أحيانًا في المحركات المتوقفة للتخلص من الدفع المتبقي، خاصةً في الظروف الجليدية أو الزلقة، أو عندما قد يتسبب اندفاع المحرك النفاث في حدوث أضرار.

طائرات حربية

تم تجهيز طائرة بانافيا تورنادو بأجهزة عكس الدفع مما سمح لها بالعمل من مدارج طولها 900 متر للإقلاع، مع مسافة هبوط تبلغ 370 مترًا. ^{[ 19 ]}

تم تجهيز طائرة Saab 37 Viggen (التي تم إخراجها من الخدمة في نوفمبر 2005) بنظام الدفع العكسي للعمل من مدارج هبوط بطول 500 متر، ^{[ 20 ]} مثل الأجزاء المستقيمة من الطرق السويدية التي كانت بمثابة مدارج هبوط في زمن الحرب .

التشغيل أثناء الطيران

حصلت طائرات دوغلاس دي سي-8 على شهادة استخدام الدفع العكسي أثناء الطيران منذ دخولها الخدمة عام 1959. ورغم أنها آمنة وفعالة في تسهيل الهبوط السريع بسرعات مقبولة، إلا أنها تسببت في اهتزازات كبيرة للطائرة، لذا كان استخدامها الفعلي أقل شيوعًا في رحلات الركاب وأكثر شيوعًا في رحلات الشحن والنقل، حيث لا تُعد راحة الركاب مصدر قلق. ^{[ 22 ]}

كانت طائرة هوكر سيدلي ترايدنت ، وهي طائرة ركاب تتسع من 120 إلى 180 راكبًا، قادرة على الهبوط بسرعة تصل إلى 10000  قدم/دقيقة (3050  متر/دقيقة) باستخدام الدفع العكسي، على الرغم من أن هذه القدرة نادرًا ما كانت تستخدم.

كان بإمكان طائرة كونكورد الأسرع من الصوت التابعة لشركة إيروسباسيال -باك استخدام الدفع العكسي في الجو لزيادة معدل الهبوط. وكانت تُستخدم المحركات الداخلية فقط، ويتم وضع هذه المحركات في وضع الخمول العكسي فقط أثناء الطيران دون سرعة الصوت . ^{[ 23 ]}

تُعدّ طائرة بوينغ سي-17 غلوب ماستر 3 من الطائرات الحديثة القليلة التي تستخدم الدفع العكسي أثناء الطيران. تتميز هذه الطائرة، المصنّعة من قبل شركة بوينغ، بقدرتها على استخدام الدفع العكسي في جميع محركاتها الأربعة أثناء الطيران، مما يُسهّل عمليات الهبوط التكتيكي الحاد التي تصل سرعتها إلى 4600  متر في الدقيقة (15000  قدم/دقيقة) في بيئات القتال (بمعدل هبوط يزيد قليلاً عن 274  كيلومترًا في الساعة، أو 170  ميلًا في الساعة). كما تتمتع طائرة لوكهيد سي-5 غالاكسي ، التي طُرحت في عام 1969، بقدرة الدفع العكسي أثناء الطيران، ولكن فقط في المحركات الداخلية. ^{[ 24 ]}

استخدمت طائرة التدريب على المكوك الفضائي ، وهي طائرة غرومان غلف ستريم 2 معدلة بشكل كبير ، الدفع العكسي أثناء الطيران للمساعدة في محاكاة ديناميكيات الهواء للمكوك الفضائي، حتى يتمكن رواد الفضاء من التدرب على الهبوط. وتم استخدام تقنية مماثلة على طائرة توبوليف تو-154 معدلة تحاكي مكوك الفضاء الروسي بوران .

تم تعديل طائرة دي هافيلاند أوتر لبرنامج بحثي حول الإقلاع والهبوط القصيرين، والذي أدارته شركة دي هافيلاند كندا ومجلس أبحاث الدفاع الكندي. ومن بين التعديلات تركيب محرك توربيني نفاث من طراز جنرال إلكتريك J85 في جسم الطائرة، مع إمكانية التحكم في اتجاه عادمه لتوفير مقاومة إضافية للهبوط الحاد. ^{[ 25 ]}

تتناسب كمية الدفع والطاقة المتولدة طرديًا مع سرعة الطائرة، مما يجعل الدفع العكسي أكثر فعالية عند السرعات العالية. ^{[ 6 ]} ولتحقيق أقصى فعالية، يجب تطبيقه بسرعة بعد الهبوط. ^{[ 14 ]} في حال تفعيله عند السرعات المنخفضة، قد يحدث تلف بسبب اصطدام جسم غريب . هناك خطر من أن تغادر الطائرة الأرض مجددًا بعد تفعيل عاكسات الدفع، وذلك نتيجة لتأثير الدفع العكسي وتأثير رفع مقدمة الطائرة الناتج عن المكابح الهوائية . بالنسبة للطائرات المعرضة لمثل هذا الخطر، يجب على الطيارين الحرص على تثبيت الطائرة جيدًا على الأرض قبل تطبيق الدفع العكسي. ^{[ 6 ]} في حال تطبيقه قبل ملامسة العجلة الأمامية للأرض، هناك احتمال لحدوث انتشار غير متماثل يتسبب في انحراف لا يمكن السيطرة عليه نحو جانب الدفع الأعلى، حيث أن توجيه الطائرة باستخدام العجلة الأمامية هو الطريقة الوحيدة للحفاظ على التحكم في اتجاه الحركة في هذه الحالة. ^{[ 14 ]}

يُستخدم وضع الدفع العكسي لفترة وجيزة فقط من وقت تشغيل الطائرة، ولكنه يؤثر عليها بشكل كبير من حيث التصميم والوزن والصيانة والأداء والتكلفة. وتُعدّ هذه الآثار السلبية كبيرة ولكنها ضرورية، إذ يوفر قوة توقف لزيادة هوامش الأمان، والتحكم في الاتجاه أثناء الهبوط، ويساعد في حالات الإقلاع المرفوضة والعمليات الأرضية على مدارج ملوثة حيث تقل فعالية الكبح العادية. وتعتبر شركات الطيران أنظمة عاكس الدفع جزءًا حيويًا من الوصول إلى أعلى مستوى من سلامة تشغيل الطائرات . ^{[ 17 ]}

ساهم استخدام الدفع العكسي أثناء الطيران بشكل مباشر في تحطم العديد من الطائرات من نوع النقل:

• في 4 يوليو 1966، تحطمت طائرة تدريب تابعة لشركة طيران نيوزيلندا من طراز دوغلاس دي سي-8-52 تحمل التسجيل ZK-NZB أثناء إقلاعها من مطار أوكلاند الدولي، نتيجةً لاستخدام قوة الدفع العكسي خلال محاكاة عطل في المحرك رقم 4 أثناء الإقلاع. أسفر الحادث عن مقتل اثنين من أفراد الطاقم الخمسة. ^{[ 26 ]}
• في 11 فبراير 1978، تحطمت طائرة بوينغ 737-200 تابعة لشركة باسيفيك ويسترن إيرلاينز ، الرحلة رقم 314 ، أثناء محاولتها الهبوط الاضطراري في مطار كرانبروك . لم يكن عاكس الدفع الأيسر مطويًا بشكل صحيح، فانطلق أثناء الصعود، مما تسبب في انحراف الطائرة إلى اليسار وارتطامها بالأرض. من بين 44 راكبًا و5 من أفراد الطاقم، نجا 6 ركاب ومضيفة طيران فقط.
• في 9 فبراير 1982، تحطمت طائرة الخطوط الجوية اليابانية الرحلة 350 على بعد 300 متر (1000 قدم) من المدرج في مطار طوكيو هانيدا، وذلك بعد أن قام قائد الطائرة، الذي كان يعاني من اضطراب نفسي، بتشغيل الدفع العكسي عمداً على اثنين من محركات طائرة دوغلاس دي سي-8 الأربعة، مما أسفر عن وفاة 24 راكباً. ^{[ 27 ] [ 28 ] [ 29 ]} 
• في 29 أغسطس/آب 1990، تحطمت طائرة نقل عسكرية أمريكية من طراز لوكهيد سي-5 غالاكسي بعد وقت قصير من إقلاعها من قاعدة رامشتاين الجوية في ألمانيا . وبينما كانت الطائرة تبدأ بالصعود من المدرج، انطلق أحد عاكسات الدفع فجأة، مما أدى إلى فقدان السيطرة عليها وتحطمها. من بين 17 شخصًا كانوا على متنها، نجا 4 أشخاص فقط.
• في 26 مايو 1991، تعرضت رحلة الخطوط الجوية لاودا رقم 004 ، وهي طائرة من طراز بوينغ 767-300ER ، لحادث أدى إلى تشغيل عاكس الدفع للمحرك الأيسر بشكل غير متوقع، مما تسبب في هبوط الطائرة بشكل حاد وتفككها في الجو. ^{[ 30 ]} لقي جميع الركاب البالغ عددهم 213 راكباً وأفراد الطاقم العشرة حتفهم.
• في 31 أكتوبر 1996، تحطمت طائرة فوكر 100 تابعة لشركة تام لينهاس أيريس ، الرحلة رقم 402 ، بعد وقت قصير من إقلاعها من مطار كونجونهاس-ساو باولو الدولي في ساو باولو ، البرازيل ، واصطدمت بمبنيين سكنيين وعدة منازل. لقي جميع الركاب التسعين وأفراد الطاقم الستة، بالإضافة إلى ثلاثة أشخاص على الأرض، حتفهم في الحادث. ويُعزى سبب التحطم إلى تشغيل غير مقصود لجهاز عكس الدفع المعطل في المحرك الأيمن بعد الإقلاع مباشرة.
• في السادس من نوفمبر/تشرين الثاني عام 2002، تحطمت طائرة فوكر 50 التابعة لشركة لوكس إير ، الرحلة رقم 9642 ، أثناء اقترابها من مطار لوكسمبورغ . ولقي 20 شخصًا من أصل 22 راكبًا وطاقمًا كانوا على متنها حتفهم. وخلص المحققون إلى أن الطيارين تجاوزوا أنظمة الأمان لتفعيل وضع الدفع العكسي للمراوح أثناء الطيران، مما أدى إلى فقدانهم السيطرة على الطائرة.
• في العاشر من فبراير/شباط عام 2004، تحطمت طائرة تابعة لشركة كيش إير، الرحلة رقم 7170 ، وهي من طراز فوكر 50 ، أثناء اقترابها من مطار الشارقة الدولي . ولقي 43 شخصاً مصرعهم من أصل 46 راكباً وطاقماً كانوا على متنها. وخلص المحققون إلى أن الطيارين قاموا بتشغيل المراوح في وضع الدفع العكسي قبل الأوان، مما أدى إلى فقدانهم السيطرة على الطائرة.

• فهرس مقالات الطيران
• الاحتراق اللاحق
• توجيه الدفع
• الإقلاع والهبوط العمودي

• تقليل مسافة الهبوط
• "مُخفِّف دفع Power Jets الذي يُمكنه توليد قوة دفع عكسية للكبح" - مقال نُشر عام 1945 في مجلة Flight حول تطورات المحركات الجديدة، يُظهر جهاز دفع عكسي من Power Jets