books main guide surfaces

الأسطح الرئيسية للتوجيه (Main control surfaces) للطائرات ثابتة الأجنحة تكون مرتبطة بجسم الطائرة بمفاصل أو مشدودة بالأسلاك، لذلك يمكنها أن تتحرك فتغير من مجرى الهواء المار عليها، فهذا التغيير بحركة الهواء تسبب بقوة غير متوازنة تحرك الطائرة حول المحور المرتبط لذلك.

الجنيحات

تثبت الجنيحات Ailerons بمؤخرة الجناح وتكون بالقرب من طرف الجناح wingtip، وتتحرك باتجاهات متعاكسة. فعندما يريد الطيار التفاف بالطائرة لجهة اليسار أو عكس عقارب الساعة، فالذي يحصل هو الجنيح الأيسر يرتفع والأيمن ينخفض مما يجعل الطائرة تميل لليسار. فالجنيح المرتفع يقلل من الرفع بذات الجناح مما يسبب بهبوطه، والجنيح المنخفض تزداد قوة الرفع فيه مما يسبب برفع الجناح. وهو مايسمى بتمايل الطائرة الجانبي BANK. وعند ارجاع المقود للنقطة المركزية يعود الجنيح إلى النقطة التعادل محافظا على زاوية الميلان. لذلك ستستمر الطائرة على ميلانها حتى حركة معاكسة للجنيح تعيد الطائرة لنقطة الصفر بالطيران المستقيم، كما بالصورة.

الرافع

يوجد سطح توجيه الرافع Elevator بالمؤخرة الخلفية للموازن الأفقي horizontal stabilizer بكلا جانبي زعنفة الذيل Fin tail. يرتفعان وينخفضان معا. فعندما يسحب الطيار المقود للخلف يتجه الرافع للأعلى فيجعل الذيل ينخفض للأسفل مما يسبب برفع مقدمة الطائرة. وهذا يجعل الأجنحة ترتفع بزاوية مواجهة أعلى مما ينتج قوة رفع وسحب أكثر. ودفع المقود للأمام يجعل الرافع ينخفض مما يرفع الذيل للأعلى فتنحدر مقدمة الطائرة. وعند ارجاع المقود لوضعه الأصلي يعود الرافع لوضعه الطبيعي ويتوقف التغير في الانحدار. العديد من الطائرات تستخدم رافع موازن وهو موازن افقي متحرك بدلا من الرافع.

هناك طائرات مثل (MD-80) تستخدم سطيح تحكم stabilator مع الرافع لتسهيل تحريك الرافع ايروديناميكيا، فسطيح التصحيح control tab يتجه بعكس اتجاه سطح التوجيه لكي يستطيع رفعه.

الدفة

الدفة rudder تكون مثبتة على الحافة الخلفية للموازن العمودي للزعنفة بمجموعة الذيل empennage. فعندما يدفع الطيار الدواسة اليسرى برجله، تنحرف الدفة لليسار مسببة للذيل بالاتجاه لليمين مما يجعل مقدمة الطائرة تنعرج لليسار. والعكس صحيح بالنسبة للدواسة اليمين. تمركز الدواسات لوضعها الطبيعي يعيد الدفة لنقطة الصفر ويتوقف الانعراج.

التأثير الجانبي للموجهات

الجنيح

يتحكم الجنيح بشكل أساسي بالالتفاف. فعندما يزداد الرفع فإن قوة السحب المستحث induced drag تزداد أيضا، فعندما يتحرك المقود لليسار ليميل الطائرة لجهة اليسار، فإن الجنيح الأيسر ينخفض مما يزيد من قوة الرفع على الجناح الأيمن فيرتفع للأعلى وهذا أيضا سيرفع من السحب المستحث. فالناتج سيكون مايسمى بالانعراج غير المستحب أو المعاكس adverse yaw، بمعنى أن مقدمة الطائرة ستنعرج باتجاه معاكس لاتجاه المطبق للجنيح. فعندما تميل المقود لليسار لإمالة الجناح، فإن الانعراج المعاكس سيحك مقدمة الطائرة لليمين. وهذه الظاهرة تنكشف بوضوح للطائرات الخفيفة ذات الأجنحة الطويلة كالطائرات الشراعية،يمكن تحييد تلك الظاهرة بواسطة عكس الدفة للاتجاه المعاكس. وطريقة (تخالف الجنيحات) وتكون زاوية انحدار الجنيح المنخفض أقل من زاوية الجنيح المرتفع فيقلل من انعراج المعاكس.

الدفة

عند استخدام الدفة للانعراج فإن أحد أجنحة الطائرة ستكون أسرع من الأخرى، فزيادة السرعة يعني زيادة بالرفع، بالتالي سيسبب الدفة بتاثير الالتفاف. وبما أن الدفة تمتد فوق مركز الثقالة للطائرة، مما يمنح للطائرة عزم اللي مسببا ما يسمى التمايل المعاكس للطائرة adverse bank. فعند امالة الدفة لليمين ليس معناه سحب الذيل لليسار والمقدمة لليمين فقط، ولكن أيضا دوران الطائرة جهة اليمين. الدفة هي أسوا الموجهات بالنسبة للتأثير الجانبي المعاكس أو غير المرغوب. لهذا السبب يكون الجنيح والدفة يعملان سوية أكثر الأحيان بالطائرات الخفيفة. فعند الاستدارة لليسار فإن المقود يتحرك لليسار وفي نفس الوقت فإن الدفة ستتحرك جهة اليسار. فإذا كان تطبيق الدفة جهة اليسار أكثر من اللازم فإن الطائرة قد تدخل ما يسمى الانزلاق ثم السقوط اللولبي. مع ذلك فاسهامات الدفة جيدة لتغيير مسار طائرة خفيفة عوضا عن اسهامات الجنيح لأنها تجعل الطيار حر لعمل مهمات أخرى.

استدارة الطائرة

على عكس القوارب، فإن الاستدارة بالطائرة ليس بالعادة تطبق بواسطة الدفة. فقد تكون بواسطة مجموعة الرفع الأفقي horizontal component of lift. فقوة الرفع العمودية على الأجنحة ستنحرف باتجاه الانعطاف المقصود بواسطة التفاف الطائرة حول نفسها. وكلما زادت زاوية الميلان الجانبي، فإن قوة الرفع والتي كانت تعمل عموديا ستنقسم إلى مجموعتين: إحداهما تكون عمودية والأخرى أفقية.

فإذا كان إجمالي الرفع ثابت، فإن ذلك سيقلل مجموعة الرفع العمودية. وبما أن وزن الطائرة ثابت ولم يتغير، فإن ذلك سيسبب بهبوط الطائرة descend. لذلك للمحافظة على مستوى الطيران يجب رفع الرافع للأعلى لزيادة زاوية المواجهة (Angle Of Attack) مما يجعل قوة الرفع تزداد فتتساوى مجموعة الرفع العمودية مع وزن الطائرة. ولكن لايمكن الاستمرار هكذا على شكل غير محدود. لأن الأجنحة تنتج كمية رفع محدودة حسب السرعة المعطاة. وبما أن عامل الحمولة (load factor) ازداد فإن سرعة الانهيار Stall speed سترتفع.

يرتبط إجمالي الرفع المطلوب للمحافظة على مستوى الطيران مباشرة مع الدوران المائل (bank angle). وهذا يعني عند السرعة المعطاة فإن مستوى الطيران سيظل ثابتا إلى حد ما مع ثبات زاوية الميلان. فإن ازدادت تلك الزاوية فإن الطائرة ستواجه مشكلة مع اقتراب سرعة الانهيار مما يجبر الطيار إلى زيادة قوة الرفع بواسطة زيادة دفع المحرك أو زيادة في زاوية المواجهة AOA.

بديل لأسطح التوجيه الرئيسية

يوجد بعض الطائرات في تركيبتها أسطح توجيه مختلفة عما هو قاعدة ثابتة، وكمثال على ذلك فبدلا من وجود رافع بنهاية الموازن الخلفي stabilizer يكون الموازن الخلفي بأكمله رافع ويسمى رافع الموازن Stabilator. وهناك طائرات يكون لديها ذيل على شكل حرف V وتجمع خصائص كلا من أسطح التوجيه الرافع والدفة معا. هناك طائرات تحتوي أجنحة تسمى دلتا ويكون سطح التحكم بنهاية الجناح ويسمى رافع خلفي Elevon.