books vertigo shapes

معظم المروحيات تحتوي على دوار رئيسي واحد ولكنه يحتاج إلى دوار آخر للتغلب على عزم الدوران أو الالتواء. وهذا يكتمل من خلال دوار التأرجح أو معاكس اللي أو مايسمى بدوار الذيل، وهو التصميم الذي إختاره إيغور سيكورسكي لمروحيته (VS-300) وأصبح معترف به في تصميم المروحيات وغن تغيرت أشكالها. فعند النظر إليها من الأعلى نجد التصاميم من ألمانيا وبريطانيا والولايات المتحدة تسير عكس عقارب الساعة، بينما التصاميم الأخرى فتسير مع عقارب الساعة. وهذا يجعل من الصعب إيجاد فروقات الآثار الديناميكية الهوائية على الدوار الرئيسي ما بين التصاميم المختلفة.

دوار رئيسي مفرد

إنتاج عزم الدوران في حالة دوار رئيسي مفرد يظهر مع تدوير المحرك للدوار. فتأثير عزم اللي أو عزم الدوران يجعل جسم المروحية يسير بالإتجاه المعاكس لحركة الدوار. لمنع هذا التأثير فإنه يحتاج إلى استعمال معاكس عزم اللي، مع هامش من القوة المتوفرة لكي يبقي على اتجاه المروحية وأيضا التحكم بالانعراج.

أما أشهر ثلاث أنواع من أنظمة التحكم التي تستخدم اليوم فهي:

1. نظام دوار الذيل التقليدي
2. نظام فنسترون المروحة الداخلية المصندقة لطائرات الايروكبتر
3. نظام مروحية عديمة دوار الذيل (NOTAR) لأنواع أخرى من المروحيات.

الدوار الخلفي

الدوار الخلفي هو دوار يكون أصغر حجما ويثبت بشكل عمودي أو شبه عمودي على ذيل الطائرة أحادية الدوار التقليدية. وهو إما يسحب أو يدفع الذيل ليعادل عزم اللي. يحتوي نظام قيادة دوار الذيل على عمود القيادة drive shaft ويسيَر عن طريق جهاز نقل الحركة الرئيسي (main transmission) وعلبة التروس الموجودة بآخر الذيل. ويحتوي عمود القيادة على عمود طويل مفرد أو مجموعة من الأعمدة الصغيرة المتصلة ببعض بوصلات مرنة. تلك الوصلات تسمح بمرونة عمود القيادة مع صندوق الذيل. تزود علبة التروس الموجودة بنهاية صندوق الذيل تحكم زاوي للدوار الخلفي وقد يكون له غيار لتعديل السرعات للحصول على سرعة الدوران المثلى لدوار الذيل والتي تقاس بعدد الدورات بالدقيقة (RPM). بالمروحيات الكبيرة فإن علبة التروس الوسطى تستخدم لتحويل عمود قيادة الدوار الخلفي خلال صندوق الذيل المخروطي إلى أعلى قمة الدوار الخلفي، وهي أيضا تعمل وكانها موازن عمودي لتخفيف متطلبات القدرة لدوار الذيل عند الطيران الأمامي. وهي أيضا تعمل لإعطاء عاكس لعزم الدوران محدود خلال سرعة معينة عند فشل دوار الذيل أو أدوات التوجيه بدوار الذيل بالعمل بشكل مناسب.

مروحة قناتية الذيل

فنسترون أو مروحية قناتية الذيل هما علامات تجارية للمراوح الإنبوبية أو القناتية تكون مثبتة بنهاية صندوق الذيل للمروحية وتستخدم كبديل عن دوار الذيل أو الدوار الخلفي. ويكون بها ما بين 8 إلى 18 ريشة مثبتة بشكل غير منتظم حتى يجعل الضوضاء تتوزع بذبذبات مختلفة. الغطاء يكون متكامل مع جسم الطائرة ويعطي دوران سريع جدا، لهذا فالمروحة القناتية تكون أصغر من الدوار الخلفي التقليدي.

استخدم فنسترون لأول مرة في نهاية الستينات بالنسخة التجريبية الثانية من (SA 340) واستخدم بالنسخ التالية من مروحيات ايروسباسيال الغزال (SA 341 Gazelle)، بالإضافة إلى مروحية ايروكوبتر والنسخ التي تلتها. استخدم الدوار الخلفي ذو المروحة الإنبوبية بمشروع المروحية العسكرية كومانشي الخاضعة لجيش الولايات المتحدة.

عديمة دوار الذيل

نظام مروحية عديمة مروحة الذيل (نوتار أو NOTAR) وهي مختصر ل NO TAil Rotor، وهو نظام مانع لعزم الدوران بالمروحية، شبيه لعمل الدوار الخلفي ولكن بدون أي مروحة خلفية. وتلك النظرية أخذت بعض الوقت حتى أتت بشكلها الحالي، وهي فكرة بسيطة تستخدم ظاهرة كواندا لعمل منع عزم الدوران. حيث توجد مروحة ذات تأرجح متغير داخل المقطع الخلفي للهيكل وامام صندوق الذيل مباشرة، وتعمل بواسطة علبة التروس. تلك المروحة تزود هواء ذو ضغط منخفض خلال فتحتين على يمين صندوق الذيل مسببة انجراف سفلي من الدوار الرئيسي ليتشبث بصندوق الذيل مسببا برفعها، لهذا فكمية منع عزم الدوران يكون طرديا مع كمية تيار الهواء المجروف من الدوار. ويتم رفع بواسطة الدافع النفاث (وهو يعطي أيضا تحكم موجهة للانعراج واتزان عمودي) كما بالصورة المقابلة.

يَعود تطوير نظام مروحية عديمة دوار الذيل إلى عام 1975 عندما بدأ المهندسون في شركة مروحيات هيوز بتطوير العمل بهذا المفهوم. وقد طارت أول طائرة بنظام مروحية عديمة دوار الذيل لهيوز في ديسمبر 1981. وطارت في مارس 1986 مروحيات جديدة ومطورة لأول مرة وأتمت فحص الطيران المتقدم بنجاح باهر، وأثبتت بأنها تطبيقات المستقبل لتصميم المروحية. حالياً توجد ثلاثة أنواع للمروحيات تمزج تصميم عديم دوار الذيل وجميعها تصنع بواسطة "مروحيات MD".

طرف ريشة نفاث

هناك نظام مغاير لما سبق ولايستخدم أيضا دوار الذيل وهو دوار طرف الريشة النفاث حيث أن الدوار الرئيسي لا يقاد بالسارية، ولكن من خراطيش موجود بطرف شفرات الدوار. بحيث تكون مضغوطة من عنفة غازية مثبت بالهيكل أو تكون لها محركاتها الخاصة، لكن تلك الطريقة بسيطة وتمنع عزم الدوران، النماذج الأولى التي تم بنائها هي أقل كفاءة في الوقود من المروحيات التقليدية وأكثر إنتاجا للضوضاء. فبعضها لم يستطع الارتفاع والبعض استطاع ولكن بهيكل ضعيف جدا. كانت جميع مروحيات هذا النظام اختبارية ولم ينتج منها شيء.

دوار مزدوج (متعاكس الدوران)

تشكيل الطائرات ذات الدوارات التي تستخدم دوارين أفقيين أو أكثر يكون حركة دوران تلك المراوح متعاكسة الإتجاه لموازنة تأثير عزم الدوران بالطائرة بدون الاعتماد على دوار الذيل الخلفي. وهذا يسمح للطاقة المطلوبة لتحريك الدوار الخلفي بتحريك الدوارات الرئيسية، وذلك لزيادة قدرة الرفع للطائرة. بالأساس يوجد هناك 3 أشكال من المروحيات متعاكسة الدوران:

1. دوارات مترادفة: يكون دواران بحيث أحدهما خلف الآخر.
2. دوارات محورية: يكون بها دواران أحدهما فوق الآخر ولكن بنفس المحور.
3. دوارات متشابكة: يكون بها دواران متقاربان بزاوية مناسبة بينهما للسماح بتشابكهما فوق الطائرة.
4. دوارات عرضية:هذا الشكل موجود بالدوارات المائلة وبعض المروحيات القديمة، حيث دواران كل واحد منهما مثبت على طرف جناح المروحية (مجنحة الشكل).

المترادفة

الدوارات المترادفة هي مجموعتان لدوارات أفقية رئيسية مثبتة بشكل مترادف بحيث إحداهما أمام الأخرى. الدوارات المترادفة تاخذ وضعية التأرجح من خلال زيادة سرعة دوار وخفض سرعة الآخر من خلال عملية تسمى فرق مجمع التأرجح وهي أدوات توجيه للمروحية. فإذا أراد الطيار الهبوط للأمام، فإن الدوار الخلفي سيرفع مجمع التأرجح مما يرفع سرعة الدوار الخلفي ويخفض الأمامي مما يخفض مقدمة الطائرة. أما إن أراد التأرجح للأعلى عند تقليل السرعة (أو الرجوع للوراء)، فإن الدوار الأمامي سيزيد من مجموع التأرجح ممايرفع مقدمة المروحية، والدوار الخلفي سيقلل السرعة لكي يخفض الذيل. تحكم الانعراج يظهر من خلال عكس دوران التأرجح لكل دوار، فمثلا للدوران لجهة اليمين، فإن الدوار الأمامي يميل يمينا والدوار الخلفي يسار، أما إن أراد الدوران لجهة اليسار فإن الدوار الأمامي يميل لليسار والخلفي لليمين.

المحورية

الدوارات المحورية هي دوارات ثنائية تكون على سارية واحدة وتدور باتجاه متعاكس مع بعضها البعض. ميزة الدوار المحوري هو كالتالي: عند الطيران للأمام، فإن توفير الرفع يكون بتقدم نصف الدوار مشتركا مع النصف المتراجع للدوار الآخر، فيمنع أحد الآثار الرئيسية المترتبة على تجانس الرفع وهو انهيار الريشة المتراجعة. وقد أخذ بالاعتبار مشاكل تصميم الدوار المحوري. وهناك زيادة بالتعقيدات الميكانيكية بنظام الدوار بسبب الحاجة إلى توصيلات خاصة وقرص متراوح لكل دوار. بالإضافة إلى أن كل دوار يسير بالإتجاه المعاكس للدوار الآخر مما يجعل السارية ذات تركيبة أكثر تعقيدا، وتغيير التأرجح للدوار العلوي يجب أن يمر خلال نظام الدوار السفلي.

المتشابكة

هو نظام يحتوي على دواران يدوران بإتجاهين متعاكسين لبعضهما، بحيث أن كليهما متقاربان بزاوية مناسبة بينهما للسماح بتشابكهما فوق الطائرة دون أن يصطدما ببعضهما. يسمح هذا التنظيم للمروحية بالعمل دون الحاجة لدوار خلفي. هذا التشكيل يسمى أحيانا ب (synchropter). ميزة تلك المروحيات هي الكفاءة العالية على الثبات والمقدرة على الرفع الثقيل. وقد استخدمت فترة حكم النازيين كمروحيات مضادة للغواصات، تحت مسمى (Flettner Fl 282). وخلال الحرب الباردة تم إنتاج مروحيات هوسكي كما بالصورة لسلاح الطيران لأغراض مكافحة الحرائق. النسخ الحديثة من طائرة كامان تستخدم كرافعة جوية للخدمات الإنشائية.

العرضية

الدوارات العرضية تثبت على طرفي الأجنحة أو الركائز وهي بالعرض أو متعامدة على هيكل الطائرة. شبيهة للمترادفة والمتشابكة، وهي تستخدم نفس مجمع التأرجح المتفاوت كأداة تحكم. والصورة المجاورة هي لأضخم مروحية بنيت على الإطلاق، وقد تم بنائها زمن الإتحاد السوفياتي.