طائرة مائلة

الطائرة ذات المراوح المائلة هي طائرة تولد الرفع والدفع عن طريق دوار واحد أو أكثر يعمل بالطاقة (يُطلق عليه أحيانًا اسم الدوارات الدافعة ) مثبتة على أعمدة دوارة أو هياكل عادةً في نهايات جناح ثابت . تستخدم جميع الطائرات ذات المراوح المائلة تقريبًا تصميم دوار عرضي ، مع بعض الاستثناءات التي تستخدم تخطيطات أخرى متعددة الدوارات .

يجمع تصميم المروحية المائلة بين قدرة الإقلاع والهبوط العمودي لطائرة الهليكوبتر وسرعة ومدى طائرة ثابتة الجناح تقليدية . للطيران العمودي، تكون الدوارات بزاوية بحيث تكون مستوى الدوران أفقيًا، مما يولد الرفع بالطريقة التي يفعلها دوار المروحية العادي . ومع اكتساب الطائرة للسرعة، تميل الدوارات تدريجيًا إلى الأمام، مع تحول مستوى الدوران في النهاية إلى عمودي. في هذا الوضع، توفر الدوارات الدفع كمروحة ، ويتولى الجناح الثابت توفير الرفع من خلال الحركة الأمامية للطائرة بأكملها. نظرًا لأنه يمكن تكوين الدوارات لتكون أكثر كفاءة للدفع (على سبيل المثال مع التواء طرف الجذر) وتجنب مشكلات المروحية المتعلقة بتراجع الشفرة ، يمكن للمروحية المائلة تحقيق سرعات إبحار وأوزان إقلاع أعلى من المروحيات.

تختلف الطائرة ذات المراوح المائلة عن الطائرة ذات الأجنحة المائلة في أن الدوار فقط هو الذي يدور وليس الجناح بالكامل. تستبدل هذه الطريقة الكفاءة في الطيران العمودي بالكفاءة في عمليات الإقلاع القصير والهبوط الإقلاعي القصير والهبوط الإقلاعي القصير .

يبدو أن أول عمل في اتجاه الدوار المائل (القابل للتحويل بالفرنسية) قد نشأ حوالي عام 1902 من قبل الأخوين الفرنسيين السويسريين هنري وأرماند دوفو، حيث حصلوا على براءة اختراع له في فبراير 1904، ونشروا عملهم في أبريل 1905. ^{[1] [ مصدر غير موثوق؟ ]}

تم دفع الأفكار الملموسة لبناء طائرات الإقلاع والهبوط العمودي (VTOL) باستخدام دوارات تشبه المروحيات إلى أبعد من ذلك في ثلاثينيات القرن العشرين. تم تسجيل أول تصميم يشبه المراوح المائلة الحديثة بواسطة جورج ليبرجر في مايو 1930، لكنه لم يطور المفهوم بشكل أكبر. في الحرب العالمية الثانية ، توصلت شركة Weserflug في ألمانيا إلى مفهوم P.1003 / 1 الخاص بهم حوالي عام 1938، والذي كان يميل إلى الأعلى بجزء من الأجنحة ولكن ليس الأجنحة الكاملة، لذلك قد يكون بين الدوار المائل والطائرات المائلة. بعد فترة وجيزة من النموذج الأولي الألماني ، تم تطوير Focke-Achgelis Fa 269 ، بدءًا من عام 1942، والتي كانت تميل إلى الأرض، لكنها لم تطير أبدًا. ^{[2] [3] [4] حصل} بلات وليباج على براءة اختراع PL-16، أول طائرة مائلة أمريكية. ومع ذلك، أغلقت الشركة في أغسطس 1946 بسبب نقص رأس المال. ^[5]

كان النموذجان الأوليان اللذان تمكنا من الطيران هما Transcendental Model 1-G ذات المقعد الواحد وTranscendental Model 2 ذات المقعدين، وكل منهما يعمل بمحرك ترددي واحد. بدأ تطوير Model 1-G في عام 1947، على الرغم من أنه لم يطير حتى عام 1954. حلقت Model 1-G لمدة عام تقريبًا حتى تحطمت في خليج تشيسابيك في 20 يوليو 1955، مما أدى إلى تدمير الطائرة النموذجية ولكن لم يصب الطيار بجروح خطيرة. تم تطوير Model 2 وطيرانه بعد ذلك بوقت قصير، لكن القوات الجوية الأمريكية سحبت التمويل لصالح Bell XV-3 ولم تطير كثيرًا بعد اختبارات التحليق. Transcendental 1-G هي أول طائرة مائلة تطير وأنجزت معظم انتقال المروحية إلى الطائرة أثناء الطيران (إلى أقل من 10 درجات من طيران الطائرة الأفقي الحقيقي).

تم بناء الطائرة التجريبية Bell XV-3 في عام 1953، وطارت حتى عام 1966، مما أثبت صحة مفهوم الطائرة المائلة بشكل أساسي وجمع البيانات حول التحسينات التقنية اللازمة للتصاميم المستقبلية.

من التطورات التكنولوجية ذات الصلة الطائرات ذات الأجنحة المائلة . وعلى الرغم من نجاح تصميمين، وهما Canadair CL-84 Dynavert و LTV XC-142 ، إلا أنهما لم يدخلا مرحلة الإنتاج بسبب مشكلات أخرى. تتمتع الطائرات ذات الأجنحة المائلة عمومًا بكفاءة تحليق أفضل من الطائرات ذات الأجنحة المائلة، ولكنها أقل من طائرات الهليكوبتر. ^[6]

في عام 1968، عرضت شركة ويستلاند للطائرات تصميماتها الخاصة - طائرة تجريبية صغيرة (We 01C) وطائرة نقل تتسع لـ 68 مقعدًا (We 028) - في معرض فارنبورو الجوي SBAC . ^[7]

في عام 1972، وبتمويل من وكالة ناسا والجيش الأمريكي ، بدأت شركة بيل هليكوبتر تيكسترون في تطوير طائرة XV-15 ، وهي طائرة بحثية بمحركين مائلين. تم بناء طائرتين لإثبات تصميم المائلين واستكشاف نطاق الطيران التشغيلي للتطبيقات العسكرية والمدنية. ^{[8] [9]}

في عام 1981، وباستخدام الخبرة المكتسبة من طائرات XV-3 وXV-15، بدأت شركتا Bell و Boeing Helicopters في تطوير طائرة V-22 Osprey ، وهي طائرة عسكرية ذات مراوح مائلة ذات عمود توربيني مزدوج للقوات الجوية الأمريكية وسلاح مشاة البحرية الأمريكية . ^[8]

تعاونت شركة بيل مع شركة بوينج في تطوير طائرة تجارية ذات مراوح قابلة للتعديل، ولكن شركة بوينج خرجت في عام 1998 وجاءت شركة أجوستا لتطوير طائرة بيل/أجوستا BA609 . ^{[9] [10]} تمت إعادة تسمية هذه الطائرة باسم AW609 بعد نقل الملكية الكاملة إلى شركة أجوستاوستلاند في عام 2011. ^[11] طورت شركة بيل أيضًا طائرة بدون طيار ذات مراوح قابلة للتعديل ، وهي TR918 Eagle Eye .

كانت لدى روسيا عدد قليل من مشاريع الطائرات المروحية، معظمها بدون طيار مثل Mil Mi-30 ، وبدأت مشروعًا آخر في عام 2015. ^[12]

حوالي عام 2005 ^[13] -2010، ^[14] تعاونت شركة بيل وبوينج مرة أخرى لإجراء دراسة مفاهيمية لطائرة Quad TiltRotor (QTR) أكبر حجمًا لبرنامج الرفع الثقيل المشترك (JHL) التابع للجيش الأمريكي. QTR هي نسخة أكبر بأربعة دوارات من V-22 مع مجموعتين من الأجنحة المترادفة من الأجنحة الثابتة وأربعة دوارات مائلة.

في يناير 2013، حددت إدارة الطيران الفيدرالية قواعد ضوضاء الطائرات المروحية المائلة في الولايات المتحدة للامتثال لقواعد منظمة الطيران المدني الدولي . ستكلف شهادة الضوضاء 588000 دولار، وهي نفس تكلفة طائرة الهليكوبتر الكبيرة. ^{[15] [16]}

تقول شركة أغستاوستلاند إنها أطلقت طائرة كهربائية مأهولة تعمل بالهواء الطلق في عام 2013 تسمى Project Zero ، مع وضع دواراتها داخل جناحيها. ^{[17] [18] [19]}

في عام 2013، رد الرئيس التنفيذي لشركة بيل هليكوبتر جون جاريسون على قيام بوينج باختيار شريك مختلف في هيكل الطائرة لمتطلبات الرفع المستقبلية للجيش الأمريكي من خلال الإشارة إلى أن بيل ستتولى زمام المبادرة بنفسها في تطوير بيل في-280 فالور ، ^[20] مع شركة لوكهيد مارتن.

في عام 2014، منح برنامج Clean Sky 2 (من قبل الاتحاد الأوروبي والصناعة) شركة AgustaWestland وشركائها 328 مليون دولار لتطوير تصميم "طائرة مدنية من الجيل التالي" ^{[21] [22] [23]} للسوق البحرية، مع مراجعة التصميم الحرجة بالقرب من نهاية عام 2016. الأهداف هي أقسام الجناح المائلة، 11 طنًا متريًا أقصى وزن للإقلاع ، مقاعد من 19 إلى 22 راكبًا، أول رحلة في عام 2021، سرعة إبحار 300 عقدة، ^[24] سرعة قصوى 330 عقدة، سقف 25000 قدم، ومدى 500 ميل بحري. ^{[10] [25] [26]}

في الطيران العمودي، تستخدم الطائرة ذات الدوار المائل أدوات تحكم مشابهة جدًا لتلك المستخدمة في المروحية ذات الدوارين أو الدوارين المترادفين . يتم التحكم في الانحراف عن طريق إمالة الدوارات في اتجاهين متعاكسين. يتم توفير التدحرج من خلال القوة التفاضلية أو الدفع. يتم توفير الميل من خلال إمالة شفرات الدوار بشكل دوري أو إمالة غلاف المحرك . يتم التحكم في الحركة الرأسية باستخدام ميل شفرة الدوار التقليدي وذراع التحكم الجماعي التقليدي للمروحية (كما في Bell/Agusta BA609 ) أو ذراع التحكم الفريد المشابه لذراع التحكم في المحرك ذي الأجنحة الثابتة (كما في Bell-Boeing V-22 Osprey ). ^[27]

تتميز الطائرة المروحية المائلة بسرعة أكبر بكثير من المروحية. في المروحية، يتم تحديد أقصى سرعة للأمام من خلال سرعة دوران الدوار ؛ في مرحلة ما، ستتحرك المروحية للأمام بنفس سرعة دوران الجانب المتحرك للخلف من الدوار، بحيث يرى جانب الدوار سرعة هواء صفرية أو سلبية ، ويبدأ في التوقف . هذا يحد من سرعة المروحيات الحديثة إلى حوالي 150 عقدة / 277 كم / ساعة. ومع ذلك، مع المروحية المائلة يتم تجنب هذه المشكلة، لأن المراوح الخلفية عمودية على الحركة في الأجزاء عالية السرعة من نظام الطيران (وبالتالي لا تخضع لحالة التدفق العكسي هذه)، لذلك تتمتع المروحية المائلة بسرعة قصوى عالية نسبيًا - تم إثبات أكثر من 300 عقدة / 560 كم / ساعة في النوعين من المروحيات المائلة التي تم تحليقها حتى الآن، وتم تحقيق سرعات طيران تبلغ 250 عقدة / 460 كم / ساعة. ^[27]

يتم تحقيق هذه السرعة إلى حد ما على حساب الحمولة . ونتيجة لهذه الحمولة المنخفضة، يقدر البعض ^{[ من؟ ]} أن الطائرة المائلة لا تتجاوز كفاءة النقل (سرعة مضروبة في الحمولة) لطائرة هليكوبتر، ^[28] بينما يستنتج آخرون العكس. ^[10] بالإضافة إلى ذلك، فإن نظام دفع الطائرة المائلة أكثر تعقيدًا من طائرة الهليكوبتر التقليدية بسبب المحركات المفصلية الكبيرة والجناح المضاف؛ ومع ذلك، فإن كفاءة الرحلة المحسنة وتحسين السرعة على طائرات الهليكوبتر أمر مهم في استخدامات معينة. السرعة، والأهم من ذلك، الاستفادة من وقت الاستجابة الإجمالي هي الفضيلة الرئيسية التي تسعى إليها القوات العسكرية التي تستخدم الطائرة المائلة. تكون الطائرات المائلة أقل ضوضاء بطبيعتها في الطيران الأمامي (وضع الطائرة) من طائرات الهليكوبتر. ^{[ بحاجة لمصدر ]} ومن المتوقع أن يؤدي هذا، جنبًا إلى جنب مع سرعتها المتزايدة، إلى تحسين فائدتها في المناطق المأهولة بالسكان للاستخدامات التجارية وتقليل خطر الكشف للاستخدامات العسكرية. ومع ذلك، تكون الطائرات المائلة عادةً بنفس ضوضاء طائرات الهليكوبتر ذات الحجم المتساوي في الطيران المحلق. تشير عمليات محاكاة الضوضاء لطائرة ذات مراوح قابلة للإمالة تتسع لـ 90 راكبًا إلى ضوضاء أقل أثناء الرحلة داخل المقصورة مقارنة بطائرة Bombardier Dash 8 ، على الرغم من أن الاهتزازات منخفضة التردد قد تكون أعلى. ^[29]

توفر الطائرات المروحية أيضًا قدرة أكبر بكثير على التحليق على ارتفاعات عالية مقارنة بالطائرات المروحية. يمكن للطائرات المروحية الوصول بسهولة إلى ارتفاع 6000 متر / 20000 قدم أو أكثر في حين لا تتجاوز الطائرات المروحية عادةً ارتفاع 3000 متر / 10000 قدم. تعني هذه الميزة أن بعض الاستخدامات التي كانت تعتبر عادةً للطائرات ذات الأجنحة الثابتة فقط يمكن الآن دعمها بالطائرات المروحية دون الحاجة إلى مدرج. ومع ذلك، فإن العيب هو أن الطائرة المروحية تعاني من انخفاض كبير في الحمولة عند الإقلاع من ارتفاعات عالية.

تستخدم الطائرة ذات المراوح المائلة أحادية المحور مروحة دوارة قابلة للإمالة ، أو مروحة محورية ، للرفع والدفع . بالنسبة للطيران العمودي، تكون المروحة مائلة لتوجيه دفعها إلى الأسفل، مما يوفر الرفع. في هذا الوضع من التشغيل، تكون الطائرة متطابقة بشكل أساسي مع طائرة الهليكوبتر. مع اكتساب الطائرة للسرعة، تميل المروحة المحورية للأمام ببطء، مع أن تصبح الشفرات في النهاية عمودية على الأرض. في هذا الوضع، يوفر الجناح الرفع، وتساعد كفاءة الجناح الأكبر المروحة المائلة على تحقيق سرعتها العالية. في هذا الوضع، تكون الطائرة في الأساس طائرة توربينية.

تختلف الطائرة ذات المراوح المائلة الأحادية عن الطائرات المائلة التقليدية التي يتم فيها تثبيت المراوح الدافعة على أطراف الأجنحة ، حيث يتم تثبيت المراوح الدافعة المحورية على جسم الطائرة . ونتيجة لهذه الكفاءة البنيوية، فإن الطائرة ذات المراوح المائلة الأحادية تتجاوز كفاءة النقل (السرعة مضروبة في الحمولة) لكل من المروحية والطائرة المائلة التقليدية. وخلصت إحدى دراسات التصميم إلى أنه إذا أمكن تحقيق الطائرة ذات المراوح المائلة الأحادية من الناحية الفنية، فسوف تكون نصف الحجم وثلث الوزن وأسرع مرتين تقريبًا من المروحية. ^[30]

في الطيران العمودي، تستخدم الطائرة ذات المراوح المائلة أحادية المحرك أدوات تحكم مشابهة جدًا لتلك المستخدمة في المروحية المحورية، مثل طائرة كاموف كا-50 . يتم التحكم في الانحراف على سبيل المثال عن طريق زيادة الرفع على المروحة العلوية مع تقليل الرفع على المروحة السفلية. يتم توفير التدحرج والميل من خلال الدوران الدوري للدوار. يتم التحكم في الحركة الرأسية باستخدام ميل شفرة الدوار التقليدية . ^[31]

• أغستاوستلاند AW609
• مشروع أغستاوستلاند زيرو
• أمريكان ديناميكس AD-150
• بيل XV-3
• بيل XV-15
• عين النسر الجرسية
• بيل V-280 فالور
• طائرة بيل بوينج V-22 أوسبري
• كيرتس رايت X-19
• فوك-أكجيليس فا 269
• طائرة بانثر الإسرائيلية
• النموذج المتسامي 1-G

• انخفاض الملعب
• تيلجيت
• جناح مائل
• جليس الذيل
• بتول
• طائرة عمودية
• توجيه الدفع

• "طائرة بدون طيار TiltRotor Hybrid TRH-14". تقنيات Artamonoff.^{[ ترقية؟ ]}
• جان كلود كايلييه (1 يونيو 2006). "L'invention du Premier Tiltrotor de l'histoire par les frères Henri et Armand Dufaux (1907-09)". رواد الطيران في جنيف (بالفرنسية).
• تم أرشفته في Ghostarchive وWayback Machine: AeroSpaceNews (25 ديسمبر 2012). تاريخ Tilt Rotor. YouTube.
• ريتشارد وارد (6 أبريل 2018). "الطريق الطويل إلى الطائرة المائلة". AIN .