رفرف (علم الطيران)

Depending on the aircraft type, flaps may be partially extended for takeoff.^[1] When used during takeoff, flaps trade runway distance for climb rate: using flaps reduces ground roll but also reduces the climb rate. The amount of flap used on takeoff is specific to each type of aircraft, and the manufacturer will suggest limits and may indicate the reduction in climb rate to be expected. The Cessna 172S Pilot Operating Handbook recommends 10° of flaps on takeoff, when the ground is soft or it is a short runway, otherwise 0 degrees is used.^[2]

Flaps may be fully extended for landing to give the aircraft a lower stall speed so the approach to landing can be flown more slowly, which also allows the aircraft to land in a shorter distance. The higher drag and lower stalling speed associated with fully extended flaps allow a steeper and slower approach to the landing site, but imposes handling difficulties in aircraft with very low wing loading (i.e. having little weight and a large wing area). Winds across the line of flight, known as crosswinds, cause the windward side of the aircraft to generate more lift and drag, causing the aircraft to roll, yaw and pitch off its intended flight path, and as a result many light aircraft land with reduced flap settings in crosswinds. Furthermore, once the aircraft is on the ground, the flaps may decrease the effectiveness of the brakes since the wing is still generating lift and preventing the entire weight of the aircraft from resting on the tires, thus increasing stopping distance, particularly in wet or icy conditions. Usually, the pilot will raise the flaps as soon as possible to prevent this from occurring.^[2]

تستخدم بعض الطائرات الشراعية اللوحات المتحركة ليس فقط عند الهبوط، بل أيضًا أثناء الطيران لتحسين تقوس الجناح بما يتناسب مع السرعة المختارة. أثناء التحليق الحراري ، يمكن تمديد اللوحات المتحركة جزئيًا لتقليل سرعة التوقف، مما يسمح للطائرة الشراعية بالتحليق بسرعة أقل وبالتالي تقليل معدل الهبوط، الأمر الذي يُمكّنها من استخدام الهواء الصاعد للتيار الحراري بكفاءة أكبر، والدوران في دائرة أصغر لتحقيق أقصى استفادة من مركز التيار الحراري . عند السرعات العالية، يُستخدم وضع اللوحات المتحركة السالب لتقليل عزم الميلان للأسفل . هذا يقلل من حمل التوازن المطلوب على المثبت الأفقي ، مما يقلل بدوره من مقاومة التوازن المرتبطة بالحفاظ على توازن الطائرة الشراعية الطولي. يمكن أيضًا استخدام اللوحات المتحركة السالبة خلال المرحلة الأولية من عملية الإقلاع بالسحب الجوي وفي نهاية مسار الهبوط للحفاظ على تحكم أفضل بواسطة الجنيحات .

على غرار الطائرات الشراعية، تستخدم بعض الطائرات المقاتلة ، مثل ناكاجيما كي-43، أجنحة خاصة لتحسين القدرة على المناورة أثناء القتال الجوي (تُشغَّل يدويًا، وهي عبارة عن جناح فاولر)، مما يقلل من سرعة التوقف ويسمح بانعطافات أكثر حدة. ^{[ 3 ]} يجب تصميم الأجنحة المستخدمة لهذا الغرض خصيصًا لتحمل الضغوط العالية، ومعظمها له سرعة قصوى يمكن عندها نشره. عادةً ما تحتوي طائرات التحكم السلكي المصممة لمسابقات الطيران البهلواني الدقيق على نظام أجنحة مناورة يحركها في اتجاه معاكس للمصاعد، للمساعدة في تضييق نصف قطر المناورة.

كان لدى "Goerge 21" وآخرون نظام رفرف آلي لقتال الكلاب بالحوسبة التناظرية. ( جا: 自動空戦フラップ)

تُصنع مسارات رفارف الأجنحة في أغلب الأحيان من الفولاذ المقاوم للصدأ والتيتانيوم، وتتحكم في الرفارف الموجودة على الحافة الخلفية لأجنحة الطائرة. تتحرك الرفارف الممتدة عادةً على مسارات توجيه. وعندما تمتد هذه المسارات خارج هيكل الجناح، قد تُغطى بغطاء انسيابي لتحسين انسيابيتها وحمايتها من التلف. ^{[ 4 ]} صُممت بعض أغطية مسارات رفارف الأجنحة لتكون بمثابة أجسام مضادة للصدمات ، مما يقلل من مقاومة الهواء الناتجة عن موجات الصدمة الصوتية الموضعية عندما يصبح تدفق الهواء فوق صوتي عند السرعات العالية.

قد يلزم وجود فجوات أو فتحات في الحافة الخلفية للرفارف لتقليل التداخل بين تدفق هواء المحرك والرفارف المفتوحة. في حال عدم وجود جناح داخلي، والذي يوفر فجوة في العديد من تركيبات الرفارف، قد يلزم تعديل جزء الرفرف. في طائرة بوينغ 757، كانت فتحة الدفع عبارة عن رفرف ذي فتحة واحدة بين الرفرفين الداخلي والخارجي ذوي الفتحتين. ^{[ 5 ]} أما طائرات A320 و A330 و A340 و A380 فلا تحتوي على جناح داخلي. وبالتالي، لا يلزم وجود فتحة دفع في الرفرف ذي الفتحة الواحدة المتصلة. قد يؤدي التداخل في حالة الإقلاع المُعاد أثناء فتح الرفارف بالكامل إلى زيادة السحب، وهو أمر يجب ألا يؤثر على معدل الصعود. ^{[ 6 ]}

يدور الجزء الخلفي من الجنيح إلى الأسفل على مفصل بسيط مثبت في مقدمة الرفرف. ^{[ 7 ]} اختبرت شركة رويال إيركرافت فاكتوري والمختبر الفيزيائي الوطني في المملكة المتحدة الرفارف في عامي 1913 و1914، لكنها لم تُركّب قط في طائرة حقيقية. ^{[ 8 ]} في عام 1916، أدخلت شركة فيري للطيران عددًا من التحسينات على طائرة سوبويث بيبي التي كانت تُعيد بناءها، بما في ذلك جهاز تغيير تقوس الجناح الحاصل على براءة اختراع، مما جعل طائرة فيري هامبل بيبي ، كما أعادوا تسميتها، أول طائرة تطير برفارف. ^{[ 8 ]} كانت هذه الرفارف بسيطة كاملة الامتداد تتضمن أجنحة متحركة، مما يجعلها أيضًا أول طائرة مزودة بأجنحة متحركة. ^{[ 8 ]} لم تكن شركة فيري وحدها، حيث قامت شركة بريغيه سريعًا بدمج اللوحات الأوتوماتيكية في الجناح السفلي لطائرة الاستطلاع/القاذفة بريغيه 14 في عام 1917. ^{[ 9 ]} نظرًا للكفاءة الأكبر لأنواع اللوحات الأخرى، فإن اللوحة البسيطة لا تُستخدم عادةً إلا عندما تكون البساطة مطلوبة.

The rear portion of the lower surface of the airfoil hinges downwards from the leading edge of the flap, while the upper surface stays immobile.^[10] This can cause large changes in longitudinal trim, pitching the nose either down or up. At full deflection, a split flaps acts much like a spoiler, adding significantly to drag coefficient. It also adds a little to lift coefficient. It was invented by Orville Wright and James M. H. Jacobs in 1920, but only became common in the 1930s and was then quickly superseded.^[11] The Supermarine Spitfire and Douglas DC-1 (progenitor to the DC-3 and C-47) are two of the many 1930s aircraft types to use split flaps.

A gap between the flap and the wing forces high pressure air from below the wing over the flap helping the airflow remain attached to the flap, increasing the maximum lift coefficient compared to a split flap.^[12] Additionally, pressure across the entire chord of the primary airfoil is greatly reduced as the velocity of air leaving its trailing edge is raised, from the typical non-flap 80% of freestream, to that of the higher-speed, lower-pressure air flowing around the leading edge of the slotted flap.^[13] Any flap that allows air to pass between the wing and the flap is considered a slotted flap. The slotted flap was a result of research at Handley-Page, a variant of the slot that dates from the 1920s, but was not widely used until much later. Some flaps use multiple slots to further boost the effect.

A split flap that slides backwards, before hinging downward, thereby increasing first chord, then camber.^[14] The flap may form part of the upper surface of the wing, like a plain flap, or it may not, like a split flap, but it must slide rearward before lowering. As a defining feature – distinguishing it from the Gouge Flap – it always provides a slot effect.

The flap was invented by Harlan D. Fowler in 1924, and tested by Fred Weick at NACA in 1932. First used on the Martin 146 prototype in 1935, it entered production on the 1937 Lockheed Super Electra,^[15] and remains in widespread use on modern aircraft, often with multiple slots.^[16]

A slotted plain flap fixed below the trailing edge of the wing, and rotating about its forward edge.^[17] When not in use, it has more drag than other types, but is more effective at reducing stalling speed than a plain or split flap, while retaining their mechanical simplicity. Invented by Otto Mader at Junkers in the late 1920s, they were most often seen on the Junkers Ju 52 and the Junkers Ju 87 Stuka, though the same basic design can also be found on many modern ultralights, like the Denney Kitfox. This type of flap is sometimes referred to as an external-airfoil flap.^[18]

A type of split flap that slides backward along curved tracks that force the trailing edge downward, increasing chord and camber without affecting trim or requiring any additional mechanisms.^[19] It was invented by Arthur Gouge for Short Brothers in 1936 and used on the Short Empire and Sunderland flying boats, which used the very thick Shorts A.D.5 airfoil. Short Brothers may have been the only company to use this type.

Drops down (becoming a Junkers Flap) before sliding aft and then rotating up or down. Fairey was one of the few exponents of this design, which was used on the Fairey Firefly and Fairey Barracuda. When in the extended position, it could be angled up (to a negative angle of incidence) so that the aircraft could be dived vertically without needing excessive trim changes.

The Zap flap was invented by Edward F. Zaparka while he was with Berliner/Joyce and tested on a General Airplanes Corporation Aristocrat in 1932 and on other types periodically thereafter, but it saw little use on production aircraft other than on the Northrop P-61 Black Widow. The leading edge of the flap is mounted on a track, while a point at mid chord on the flap is connected via an arm to a pivot just above the track. When the flap's leading edge moves aft along the track, the triangle formed by the track, the shaft and the surface of the flap (fixed at the pivot) gets narrower and deeper, forcing the flap down.^[20]

رفرف مفصلي ينفتح من أسفل الحافة الأمامية للجناح، ولا يشكل جزءًا منها عند طيه. يزيد هذا من تقوس الجناح وسماكته، مما يقلل بدوره من سرعة التوقف ويزيد من مقاومة الهواء. ^{[ 21 ] [ 22 ]} يختلف هذا عن رفرف الحافة الأمامية المتدلي، الذي يتكون من الحافة الأمامية بأكملها. ^{[ 23 ]} اخترع فيرنر كروجر رفرف كروجر عام 1943، وجرى تقييمه في غوتينغن، ويُستخدم في العديد من الطائرات الحديثة ذات الأجنحة المائلة.

لسان صغير ثابت عمودي، يتراوح طوله بين 1 و2% من وتر الجناح، يُثبّت على جانب الضغط العالي للحافة الخلفية للجناح. سُمّي هذا اللسان نسبةً إلى سائق سيارات السباق دان جورني الذي أعاد اكتشافه عام 1971، ومنذ ذلك الحين استُخدم في بعض المروحيات، مثل سيكورسكي إس-76 بي، لتصحيح مشاكل التحكم دون الحاجة إلى إعادة تصميم جذرية. يُحسّن هذا اللسان كفاءة حتى أبسط أشكال الأجنحة النظرية (المكونة من مثلث ودائرة متراكبين) لتُعادل كفاءة الجناح التقليدي. اكتُشف هذا المبدأ في ثلاثينيات القرن العشرين، لكنه نادر الاستخدام، ثم طواه النسيان. استخدمت الطرازات المتأخرة من طائرة سوبرمارين سبيتفاير نتوءًا على الحافة الخلفية للمصاعد، يعمل بطريقة مماثلة.

تدور الحافة الأمامية للجناح بالكامل نحو الأسفل، مما يزيد من تقوسه ويقلل من وتر الجناح قليلاً. ^{[ 24 ] [ 25 ]} توجد هذه التقنية عادةً في الطائرات المقاتلة ذات الأجنحة الرقيقة جدًا والتي لا تناسبها وسائل الرفع الأخرى الموجودة على الحافة الأمامية. تُعدّ الشرائح إحدى هذه الوسائل، وهي عبارة عن أجهزة رفع قابلة للتمديد على الحافة الأمامية لأجنحة بعض الطائرات ذات الأجنحة الثابتة. يتمثل الغرض منها في زيادة قوة الرفع أثناء عمليات الطيران بسرعات منخفضة، مثل الإقلاع والصعود الأولي والاقتراب والهبوط.

يُعدّ نظام الرفارف النفخية أحد أنواع أنظمة التحكم في الطبقة الحدية، حيث تمرر الهواء أو العادم الناتج عن المحرك فوقها لتقليل سرعة التوقف إلى ما دون السرعة التي يمكن تحقيقها باستخدام الرفارف الميكانيكية. تشمل أنواعها النوع الأصلي (الرفرف النفخي الداخلي) الذي ينفخ الهواء المضغوط من المحرك فوق الرفرف، والرفرف النفخي الخارجي الذي ينفخ عادم المحرك فوق السطحين العلوي والسفلي للرفرف، ونظام النفخ السطحي العلوي الذي ينفخ عادم المحرك فوق الجناح والرفرف. على الرغم من إجراء الاختبارات في بريطانيا وألمانيا قبل الحرب العالمية الثانية ، ^{[ 26 ]} وبدء التجارب الجوية، إلا أن أول طائرة إنتاجية مزودة برفارف نفخية لم تكن حتى عام 1957 مع طائرة لوكهيد تي 2 في سيستار . ^{[ 27 ]} استُخدم نظام النفخ السطحي العلوي في طائرة بوينغ واي سي-14 عام 1976.

يُعرف أيضًا باسم FlexFoil، وهو تفسير حديث لتقنية تغيير شكل الجناح، حيث تقوم المحركات الميكانيكية الداخلية بثني شبكة لتغيير شكل الجناح. وقد يحتوي على مانع تسرب مرن عند الانتقال بين الأجنحة الثابتة والمرنة. ^{[ 28 ]}

نوع من أسطح التحكم في الطائرات يجمع بين وظائف كل من اللوحات والجنيحات .

في عام 2014، طوّر باحثون من مختبر أبحاث الجيش الأمريكي (ARL) في مركز لانغلي للأبحاث التابع لوكالة ناسا تصميمًا لرفرف نشط لشفرات دوارات المروحيات. يستخدم رفرف الحافة الخلفية المستمر (CTEF) مكونات لتغيير انحناء الشفرة أثناء الطيران، مما يلغي الحاجة إلى المفصلات الميكانيكية لتحسين موثوقية النظام. وقد صُممت نماذج أولية لاختبارها في نفق الرياح. ^{[ 29 ]}

أجرى فريق من مختبر أبحاث الجيش (ARL) اختبارًا حيًا لشفرة دوارة مزودة بتقنية التحكم الفردي بالشفرة في يناير 2016. استكشفت تجارب إطلاق النار الحي مدى تأثر تقنيات التحكم بالشفرة بالرصاص. أطلق الباحثون ثلاث طلقات تمثل إطلاق نار أرضي نموذجي على قسم من شفرة دوارة بطول 7 أقدام ووتر 10 بوصات، مع وحدة تحكم مركزية بطول 4 أقدام، وذلك في منشأة التجارب الجوية التابعة لمختبر أبحاث الجيش. ^{[ 30 ]}

• تُثبّت الشرائح والفتحات الأمامية على الحافة الأمامية للأجنحة، وقد تكون ثابتة أو قابلة للسحب. عند فتحها، تُوفّر فتحة أو فجوة أسفل الشريحة لدفع الهواء باتجاه الجزء العلوي من الجناح، وهو ما لا يتوفر في رفرف كروجر. تُحسّن هذه الشرائح من إمكانية التحكم عند السرعات المنخفضة، كما تسمح للجناح بالطيران بزاوية هجوم أعلى، مما يُقلّل من مسافات الإقلاع والهبوط. ^{[ 31 ]} قد تُجهّز أنواع أخرى من الرفارف بفتحة واحدة أو أكثر لزيادة فعاليتها، وهو تصميم شائع في العديد من الطائرات الحديثة. تُعرف هذه الرفارف بالرفارف المشقوقة كما ذُكر سابقًا. وقد أجرى فريدريك هاندلي بيج تجارب على تصميمات الفتحات الأمامية والخلفية في عشرينيات وثلاثينيات القرن الماضي.
• تهدف المفسدات الهوائية إلى زيادة مقاومة الهواء عن طريق "إعاقة" تدفق الهواء فوق الجناح. المفسد الهوائي أكبر بكثير من رفرف جورني، ويمكن سحبه. عادةً ما تُركّب المفسدات الهوائية في منتصف وتر الجناح العلوي، ولكن يمكن تركيبها أيضًا على سطحه السفلي.
• تُستخدم المكابح الهوائية لزيادة مقاومة الهواء، مما يسمح للطائرة بالهبوط بزاوية حادة أو التباطؤ بسرعة.
• Ailerons are similar to flaps (and work the same way), but are intended to provide lateral control, rather than to change the lifting characteristics of both wings together, and so operate differentially – when an aileron on one half-wing increases the lift on that half-wing, the opposite aileron does not, and will often work to decrease lift on its half-wing. When ailerons are designed to lower in conjunction with flaps, they are usually called flaperons, while those that spoil the airflow (typically placed on the upper surface before the trailing edge) they are called spoilerons.

• 
  Plain flap at full deflection.
• 
  Split flap on a World War II bomber
• 
  Double slotted Fowler flaps extended for landing
• 
  Krueger flaps and triple-slotted trailing-edge flaps of a Boeing 747 extended for landing
• 
  Junkers flaps, doubling as ailerons.
• 
  C-17A showing the multiple slotted flaps and slats while flaps are extended at the three quarters position

• كلانسي، إل جيه (1975). "6". الديناميكا الهوائية . لندن: دار بيتمان للنشر المحدودة. ISBN 978-0-273-01120-0.
• غانستون، بيل، قاموس كامبريدج للفضاء الجوي، كامبريدج، مطبعة جامعة كامبريدج، 2004، رقم ISBN 978-0-521-84140-5رقم الكتاب المعياري الدولي ( ISBN) 0-521-84140-2
• ويندرو، مارتن سي. ورينيه جيه. فرانسيون. ناكاجيما كي-43 هايابوسا . ليذرهيد، سري، المملكة المتحدة: منشورات بروفايل، 1965.