كيف اخترعت الطائرة

كيف اخترعت الطائرة



لقد أولع الإنسان منذ القدم بالطيران فظهر الإنسان يستطيع الطيران في الأساطير اليونانية والإغريقية القديمة وفي مختلف الحضارات القديمة، وقد كان ولع الإنسان بالطيران يعتبر كمحاكاة للطيور ففي جميع الأساطير كان الإنسان يطير باستخدام الأجنحة وهو ما لم يتعدى حدّ الأساطير في مختلف الحضارات فلم يكن الإنسان يعتقد أن باستطاعته الارتفاع إلى عدد كبير من الأمتار عن سطح الأرض إلّا أن بعض العلماء قد نظروا إلى الأمور بمنظور واسع وقاموا بمحاولات عديدة محاولين الطيران فاكن من أوائل الناس الذين حاولوا الطيران هو العامل المسلم الأندلسي عباس بن فرناس، ولم تكن محاولة عباس بن فرناس للطيران من وحي الجنون كما يصورها الكثيرون في أيامنا الحالية إلّا أنها كانت مبنية على أسس فيزيائية قام بشرحها في قرطبة أمام حشد من الناس فيقول العديد أنّه استطاع الطيران لمساة معينة إلّا أنّه لم يستطع الهبوط فآذى مؤخرته ولم يعد المحاولة بسبب تلك الإصابة، وكانت أول آلة استخدمة للطيران والتي تم تسميتها باسم الحمامة مصنوعة من قبل العالم الإغريقي أرخيتاس وقد طار بها لمسافة مئتي متر.


وقد ازداد شغف الإنسان بالطيران من بعد ذلك حتى تمكن من الطيران باستخدام وسائل مختلفة كالمناطيد، وكانت هذه هي أحد الوسائل الرئيسية للطيران حتى قام الأخوان رايت واللذان كان ولعهما بالطيران شديداً منذ نعومة أظافرهما باختراع أول طائرة أو أول تجربة طيران ناجحة باستخدام آلة أثقل من الهواء فكانت هذه الآلة والتي هي الطائرة قد أت لتحقق أحلام البشرية بالطيران بعد عدد من السنين وبعد سيطرة آلات الطيران التي تعدّ أخف من الهواء كالمناطيد، فقام الأخوان رايت بتجربة طائرتهما فلاير 2 في عام 1903 فقاما بالتحليق لمدة 12 ثانية لمسافة 39 متراً فاعتبرا بذلك أول من قام بالطيران إلّا أنهم أرادا الإبقاء على طرقهما في الطيران سرية وقد قام بعدهما ألبرتو سانتوس دومون بإجراء محاولة للطيران في باقاتالا وقام بالطيران على ارتفاع يقارب الثلاث أمتار.


وقد شهد مجال الطائرات فيما بعد مجالاً واسعاً جداً إذ أنّ أولى الطائرات تم استعمالها في الحرب لاعالمية الأولى فكانت بذلك أول حرب جوية في الخامس من أكتوبر لعام 1914، وقد شهد مجال إنتاج الطائرات وتطويرها اهتماماً كبيراً فيما بين الحرب العالمية الأولى والثانية لما لاقته هذه الطائرات أهمية كبيرة أثناء الحرب فتم انتاج العديد من الطائرات في هذه الفترة والهتمام بالمحركات النفاثة والصواريخ والرادارات ممّا أدى إلى ظهور العديد من أنواع الطائرات في الحرب العالمية الثانية والتي احتلت الطائرات جزءاً كبيراً منها.




من الذي اخترع الطائرة

مقدمة
ينسب إختراع الطائرة في مناهجنا الدراسية إلى الأخوين رايت، وهما أورفيل رايت الذي ولد في 19/Aug/ 1971 وتوفي في 30/ 1/ 1948 . ويلبر رايت ولد في 16/4/ 1867 وتوفي في عام 30/ 5/ 1912.. ظهر اهتمام الأخوين رايت بالطيران منذ صغرهما إذ كان كل من الأخوين رايت ميكانيكي وفني دراجات هوائية.


عباس بن فرناس
والأمر الذي نجهله أن العالم والمخترع المسلم عباس بن فرناس هو الطيار الأول في هذة الكرة الأرضية، إذ قام العالم المسلم عباس بن فرناس في القرن التاسع الميلادي في عهد الأمويين في قرطبة بأبحاثه ودراساته، حيث قام العالم المسلم عباس ابن فرناس بدراسة دقيقة لحركةأجنحة الطيور أثناء طيرانها، وإستخدم مهاراته ومعرفته بالحساب في حساب التناسب بين السرعة والرياح،كما قام بصناعة رداء كساه بالريش حول الأكمام ليمثل الجناح للطائرة، وقام بأول محاولةللإنسان للطيران، بأن قام بالقفز من مكان مرتفع وحلق مدة من الزمن إلّا أن المشكلة التي واجهته هي عملية الهبوط إذ أنه لم يدرس أهمية الذيل في الهبوط، مما أدى إلى سقوطه وتحطم الطائرة وإصابته في ظهره.


لذا يعتبر العالم المهندس والفلكي والفيزيائي والكيميائي وعالم الرياضيات المسلم الطيار الأول في الارض، ويفصله عن المحاولة التالية للطيران حوالي الألف عام. لذا فإن تجربته الأولى في الطيران أعطت من أتى بعده من علماء ومخترعين دروساً وخبرات مهدت لهم الطريق في عالم الطيران.


الدليل على أن العالم المسلم عباس ابن فرناس هو الطيار الأول بالتكريم الذي قامت به وكالة الفضاء الأمريكية ناسا للعالِم والمخترع المسلم ابن فرناس وذلك بإطلاق إسمه على إحدى فوهات القمر. في السنة الهجرية 1369 هجري. وتوفي العالم المسلم عباس ابن فرناس عام 887 م.


الأخوين رايت
بالنسبة للأخوين رايت خبرتهم الواسعة في مجال الميكانيك وإطلاعهما على العلوم التطبيقية بالإضافة إلى ولعهما بالطيران ساعدت كثيرا في التجارب والأبحاث التي قاما بها، كان الهدف الذي عمل الأخوين رايت على تحقيقه هو التحليق في الهواء بقوة رفع مستمدة من المحرك، فكانت تجربة الطيران التي نجحا فيها بالتحليق بطيارة لها أجنحة ومحرك أيقظت آمال كبيرة في إستطاعة الإنسان التحليق في الهواء.


ينسب معظم المؤرخين إختراع الطائرة إلى المخترعان الأمريكيان الأخوين رايت، حيث كانت محاولة الأخوين رايت هي الأولى بطيارة بمحرك وجسم أثقل من الهواء.وكان أطول محاولة طيران قام بها الأخوين رايت إستغرقت حوالي75 دقيقة وعلى ارتفاع ما يقارب100 متر.


شهد القرن العشرين تطور هائل في عالم الطيران منذ عام 1903 على مدى المئة عام الّاحقة إلى أن وصلت تصنيع الطائرات إلى ما نحن عليه في وقتنا الحالي من طائرات حربية وطائرات لنقل الركاب وطائرات بدون طيار للاستطلاع.




اول من حاول الطيران



اول من حاول الطيران

أول من حاول الطيران في العالم هو العالم العربي عباس بن فرناس ، واسمه أبو القاسم عباس بن فرناس بن فرداس ، وهو مخترع وفيزيائي وفيلسوف وشاعر أندلسي ، عاش في قرطبة في القرن التاسع الميلادي ، وعاصر خلفاء الدولة الأموية وتقرب إلى مجالسهم ، حيث عاصر الخليفة الأموي الحكم بن هشام ، ومن بعده عبد الرحمن الناصر لدين الله ، ثم محمد بن عبد الرحمن الأوسط . كانت له أبحاث في الرياضيات والفيزياء والفلك والكيمياء ، واشتهر حتى يومنا هذا بمحاولته الطيران ، ويعده العرب أول طيار في التاريخ كافة . وقيل أنه توفي في عام 888 م .

كان تبحر ابن فرناس في الشعر ومعرفته بعلوم الفلك سبباً في تمكنه من دخول بلاط الخليفة الأموي في الأندلس عبد الرحمن الناصر لدين الله والمعروف بالثاني ، واستمر بعدها في التردد على مجلس خليفته في الحكم محمد بن عبد الرحمن الأوسط ، وذلك لكثرة اختراعاته .

وقد ذكر بعض المؤرخون أن ابم فرناس اخترع ساعة مائية سماها " الميقاتا " ، وكان أول من وضع تقنيات التعامل مع الكريستال ، وصنع عدة أدوات ومرايا لمراقبة النجوم .

ومن الواضح أن عباس بن فرناس قام بتجربته في الطيران بعد أبحاث رياضية وفيزيائية وتجارب جادة ، وقام بشرح وتبسيط تلك الأبحاث أمام العامة ليدعوهم إلى رؤية مغامرته في الطيران ، وليدلل لهم أنها قائمة على أسس علمية ، وقد ذكر احد المؤرخين المعاصرين لتلك الحادثة بقوله : " فاحتال في تطيير جثمانه، وكسا نفسه الريش على الحرير، فتهيأ له أن استطار في الجو ، فحلق فيه حتى وقع على مسافة بعيدة "

ورغم النقد الذي ناله ابن فرناس من معاصريه ، إلا أن محاولته ستظل الأولى والموثقة تاريخياً في الطيران ، والتي مهدت الطريق بعد ذلك لعلماء من بعده ساورا على نهجه .


ويذكر أن المؤرخين في ذلك العصر دارت بينهم مقولة أن ابن فرناس لم يدر أن الطائر إنما يقع على زمكه ، أي ذيله ، ولم يعمل له ذنباً ، وذلك لأن ابن فرناس وقع أثناء هبوطه وتأذى في مؤخرته مما منعه من إعادة المحاولة مرة أخرى . وقد قال احد شعرائه المعاصرين وكان يدعى مؤمن بن سعيد شعراً سخر فيه من ابن فرناس بقوله :

بطم على العنقاء في طيرانها ... إذا ما كسا جثمانه ريش قشعم .


وتبع ابن فرناس عالمان عربيان آخران ، الأول هو أبو العباس الجوهري ، العالم اللغوي صاحب معجم تاج اللغة وصحاح العربية المتوفى سنة 393هـ ، فقد قام الجوهري بتجربته الفريدة هذه في نيسابور ، حيث صنع جناحين من خشب وربطهما بحبل ، وصعد سطح مسجد بلده وحاول الطيران أمام حشد من أبناء مصره ، إلا أن النجاح لم يحالفه فسقط ميتاً .


والعالم الثاني ، غير معروف اسمه ، عاش في مدينة القسطنطينية ، فدرس التجارب التي قام بها من سبقه من الرواد ، وتوصل إلى أن أجنحة الريش لا تصلح لطيران الإنسان ، ورأى أن يصنع أجنحة من القماش فقام بتجربة أمام الناس ، وكان من بينهم الإمبراطور البيزنطي كوفينوس ونخبة من حاشيته فحاول الطيران من رأس برج عال، إلا أن أمله تحطم بعد أن أسلم نفسه للريح، حيث إن جناحي الخشب لم يقويا على حمله ، وكان ذلك في حدود سنة 1100م .

كيفية طيران الطائرة



مقدمة
لقد أصبحت الطائرات وعملية الطيران هي أحد الحقائق التي لا يمكن لأحد إنكارها في وقتنا الحالي فأصبحت علوم الطيران من العلوم المهمّة في أيامنا هذه، كما أنّه من المتوقع كما يصور كاتبوا القصص المستقبل بأن الطائرات ستحل مكان السيارات، وحتى لو لمي يحدث هذا الأمر فإنّه من الجيد معرفة كيفية طيران الطائرة ففي كل سنة تقوم ملايين الطائرات بالتحليق في سماء الكرة الأرضية.


كيف تطير الطائرة
وتعتمد الطائرات في طيرانها على الهواء فهي تقوم بالطفو في معتمدة على قوة رفع الهواء لها عند الإنطلاق بسرعة كبيرة، فككل الموائع يستطيع الهواء رفع الأجسام إلى أعلى حتى مع أنّ مظهره لا يدل على ذلك فإنّه يحمل نفس الخصائص التي يحملها باقي الموائع كالماء على سبيل المثال أو الزيت أو غيره فبذلك يمكن بشكل مبدئي تخيل الطائرات على شكل سفن تقوم بالسباحة في داخل الهواء كما تقوم السفن أو الغواصات بالغوص والطفو في داخل الماء.


وبشكل أكثر دقة يمكن معرفة طيران الطائرة عن طريق تحليل القوى الواقعة على الطائة يوجد على الطائرة أربعة قوى إثنان منها بالاتجاه الأفقي وإثنان آخران بالاتجاه العمودي أمّا بالاتجاه الأفقي فتوجد قوة الدفع وهي القوة التي تقوم بتحريك الطائرة إلى الأمام عن طريق التوربينات أو عن طريق المراوح، أمّا القوة التي تقوم بمعاسة هذه القوة فهي قوة السحب وهي القوة التي تقوم بممانعة حركة الطائرة وتؤثر عليها بالاتجاه المعاكس لحركتها وهي ناتجة عن مقاومة الهواء لحركة الطائرة فتزداد بازديد سرعة الطائرة أي بازدياد قوة الدفع ولتقوم الطائرة بالإسراع تكون قوة الدفع أكبر من قوة السحب أمّا لكي تقوم بالابطاء فتكون قوة السحب أكبر من قوة الدفع.


أمّا القوتان الأخريان واللتان تؤثران بالاتجاه العمودي فالأولى هي الوزن وهي القوة التي تؤثر على جميع الأجسام على سطح الكرة الأرضية بفعل قوة الجاذبية الأرضية وبمقدار تسارعها، أمّا القوة المعاكسة لتلك القوة فهي قوة الرفع والتي تؤثر بالاتجاه العلوي للطائرة وهي التي تقوم برفع الطائرة إلى أعلى، ويتم تحقيق قوة الرفع في الطائرة عن طريق الأجنحة وهو من القوى التي يتسبب بها الهواء كما في قوة السحب، وتحدث قوة الرفع نتيجة لاصطدام الهواء في جناح الطائرة بحيث يكون جناح الطائرة موضوعاً بدرجة معينة تسمح للهواء بالاصطدام به ورفعه إلى الأعلىى وكنتيجة لمبدأ بيرنولي فإنّه كلما ازدادت سرعة الهواء يقل الضغط المتولد فلذلك عند مرور الهواء حول الجناح تكون سرعة الهواء أعلى الجناح أكبر من سرعتها أعلاه ممّا يؤدي إلى نقصان الضغط في الأعلى مقارنة بالأسفل ممّا يؤدي إلى رفع الطائرة إلى أعلى نتيجة هذا الفرق في الضغط.




كيفية هبوط الطائرة



تعد عملية الهبوط التي تقوم بها الطائرة، بأنها آخر مرحلة تقوم بها عبر رحلتها التي تبدأ بالتحليق وتنتهي بالهبوط على اليابسة أو فوق سطح الماء، ومن المعروف أن عملية الطيران والارتفاع بالجو تحتاج إلى قوتين رئيسيتين وذلك في مواجهة قوتين رئيسيتين أخريتين، أما القوتان التي تحتاجهما، فهما قوة الدفع وقوة الارتفاع، وذلك في مواجهة قوتين، وهما قوة مقاومة الهواء، والاحتكاك به، وقوة الجاذبية الأرضية، وبذلك فإنّ عملية الهبوط وبما أنها عكس عملية التحليق، فإنها تحتاج لقوة نزول ملائمة، وتتلاءم مع تسارع الجاذبية الأرضية، وقوة مقاومة الهواء الدافع إلى أعلى، بحيث تتوازن قوى الهبوط مع قوى الجذب، بطريقة تباطئية مناسبة تحقق التوازن ما بين هبوطٍ مريحٍ نحو برّ الأمان، وما بين قوة جذبٍ معقولةٍ وغير مدمرة.


حتى يتم تحقيق مبدأ الهبوط الآمن المريح، والذي يتحاشى قوة جذب الأرض القوية والمدمرة، فإن جميع الطائرات بمختلف أنواعها تمتلك تصميماً معيناً وآلية معينة، حسب نوعها وطرازها، ولكنها جميعها تقوم على نفس المبدأ الذي يقلل من قوة جاذبية الأرض في نفس الوقت الذي يقوم به من التقليل التدريجي من قوة الرفع والتحليق، أما آليات تحقيق ذلك فهو ما يلي:

آلية الطائرات المائية:وهي التي تكون مزودة بطوافات لكي تتمكن من القيام بالهبوط على سطح الماء.
آلية طائرات الثلج والجليد: وهي التي تكون مزودة بزلاجات تمكن الطائرة من الانزلاق فوق الثلج أو فوق الجليد.
آلية الطائرات الصغيرة: تكون سرعتها عند مرحلة الهبوط قد وصلت لنقطة عدم توافر ما يكفي من السرعة الجوية ليبقي الطائرة تحلق في، وهنا تبدأ مرحلة ما يسمى اصطلاحاً بمرحلة الانهيار والذي تبدأ فيه عجلات الطائرة بملامسة مدرج المطار.
آلية الطائرات الضخمة ذات المحركات النفّاثة، والمخصصة للنقل الجوي: وهذه الطائرات تتولى عملية الهبوط فيها الحواسيب التي فيها بطريقة آلية، بحيث تعمل على ضبط وضعية الطائرة أثناء عملية الهبوط، وذلك بالحفاظ على معدل ثابت في الانحدار حتى لحظة تلامس عجلاتها لأرض المطار.
آلية الطائرات المروحية: وهذه الطائرات تستخدم ما يسمى بنظام عاكس الدفع، بحيث تتغير ريش محركها بطريقة تقوم بدفع الهواء إلى الأمام، بدلاً من القيام بدفعه نحو الخلف.

عموماً، فإنّ هناك عدة اعتبارات وعوامل عامة، تقوم بالتأثير بطريقة أو بأخرى على عملية الهبوط وهي ما يلي:

حجم ونوع الطائرة.
سرعة الرياح.
وزن الطائرة.
طول مدرج المطار.
حالة المناخ والطقس والتضاريس والعوامل الجوية.
مستوى المراقبة الجوية، ووضوح الرؤية، ودقة أجهزة الملاحة الجوية.

كيف يعمل محرك الطائرة


مقدمة
يعتبر المحرك من الأجزاء الرئيسية في الطائرة، ويعمل لتأمين القوة الدافعة، أي أنه يسحب الهواء ويقوم بدفعه بقوة للخلف وذلك حتى تتقدم الطائرة.


كيف يعمل محرك الطائرة
يعمل محرك الطائرة النفاث على دفع الطائرة للأمام، حيث يطبق القانون نيوتن الثالث الشهير على مبدأ عمل المحرك، والذي ينص على أن لكل قوة فعل قوة رد فعل، مساوية لها في المقدار ومعاكسة لها في الاتجاه.


حيث يكون المحرك مرتبط بإطارات الطائرة بواسطة وصلات، تجعل الطائرة تتحرك بسرعة مسببة اندفاع الطائرة للأمام، ومن المعروف أن الطائرة تحوي على جناحان كبيران حيث يقومان بتخفيف الضغط الكبير الذي ينتج عن وزن الطائرة.


الآن سوف أقوم بتوضيح فكرة عمل محرك الطائرة بشكل أوسع:


أنواع محركات الطائرة وفكرة عملها
محرك الطائرة نوعان، وهما:

المحرك المكبسي
وهو عبارة عن محرك احتراق داخلي، مثل الذي يعمل في السيارات، حيث يقوم هذا المحرك بإدارة مروحة مقدمة الطائرة، أو المراوح الموجودة على الأجنحة، حيث تقوم هذا المراوح بدفع الهواء بقوة إلى الخلف، ومن ثم تتقدم الطائرة إلى الامام.
المحرك التوربيني
يقوم هذا المحرك النفاث بشفط الهواء من المقدمة عن طريق المروحة، ثم يقوم بضغطه، وذلك عن طريق سحبه في سلسلة من مراوح بشفرات صغيرة تكون متمثلة بعمود، ومن ثم يخلط بوقود، ويتم إشعال هذا الخليط من الهواء، والوقود عن طريق شرارة كهربائية مؤدية إلى انفجار هذا الخليط بشدة؛ لتنتشر هذه الغازات المحترقة متجهة نحو التوربين.

ويتألف التوربين من مجموعة مراوح تدور، وعندما تقوم المراوح بالدوران تتحرك المراوح الموجودة بمقدمة الطائرة عن طريق عمود مربوط بالتوربين. وبعد ذلك تتجه الغازات بشكل قوي إلى الخلف عبر فوهات العادم، وهذه القوة المرجعة إلى الخلف تقوم بدفع الطائرة والمحرك النفاث إلى الأمام، ثم يتدفق الهواء عن طريق المحرك، بعض الهواء يدخل إلى المحرك، والبعض الآخر ينتشر حول المحرك؛ وذلك لخفض صوت المحرك، وبعد ذلك يخلط هذا الهواء مع هواء حار، حتى يزيد من قوة الدفع.


أنواع المحركات النفاثة ومبدأ عمل كلاً منها
محرك احتراق داخلي
وفي هذا المحرك تتم عملية خلط الوقود فقط، ولا تتم عملية الاحتراق بالخارج كما هو الحال في محركات أخرى.
محرك توربيني يحوي دفاعة قناتية
وهو من أحد المحركات التور بينية النفاثة، لكنه يحوي دفاعة ذات مرحلة واحدة، أو أكثر تعمل بعدد مراحل توربيني ذات الضغط المنخفض في ممر حلقي، تقوم بدفع الهواء إلى الضاغط ذي الضغط المرتفع، وإلى الممر الحلقي؛ وذلك لتصريف العادم.

وتكون نسبة التخفيف التحويلي في هذا المحرك أكبر من المحرك التوربيني الغازي.

وتم تصميم المدخل في هذا المحرك؛ ليسهل التحكم بشكل مباشر، وحتى تكون لا تتأثر ريش الدفاعة بالسرعة الهوائية للطائرة.

ومن مميزات هذا المحرك: أنه يقوم بتوليد دفع أكبر من أي محرك نفاث أخر عند السرعات الهوائية المنخفضة.

المحرك التربيني التحويلي الغازي
محرك توربيني نفاث، يعتبر ضاغط جيد للضغط المنخفض.

مبدأ عمله: يقوم بنشر ما يخرجه من هواء حول ضاغط الضغط المرتفع، وقد يستخدم هذا الهواء في تشغيل محرك حارق، مما يؤدي إلى تقليل سرعة الغازات الخارجة، ومن ثم تتحسن الكفاية الدسرية،ويخف مستوى ضجيج المحرك في مرحلة الطيران.

المحرك التوربيني المروحي
محرك نفاث، مبدأ عمله: يقوم بشفط الهواء لداخله وتدار المروحة، وينتج عن هذا دفع قليل من المروحة، وآخر من النافورة الخلفية.

ويستخدم هذا المحرك في الطائرات صغيرة الحجم، ويعتبر محرك فعالا عند الارتفاعات المنخفضة، والسرعة العادية التي تبلغ 640 كم/ساعة.

ويزود هذا النوع من المحركات بمراوح قصيرة الطول وكثيرة العدد.

هذا المحرك، تم إدخال تعديلات عليه؛ حتى يصبح أكثر فاعلية في السرعات المرتفعة.

المحرك التوربيني النفاث
حيث يعمل هذا المحرك بشفط الهواء إلى الداخل، ويتألف من: الضاغط، غرف الاحتراق، توربينية غازية تولد دفع بشكل مسبق عن طريق الغازات الساخنة التي تسير عبر المدخل المخروطي العادم، وتخرج من ممر الدسر، ويأخذ الدفع الشكل النافوري، ثم ينشأ دفع مقدم ناتج عن قوة وسرعة إفلات الغازات العادم من مؤخرة الطائرة.

المحرك النبضي النافوري
الذي يقوم بشفط الهواء إلى داخله، ويتألف من: غرفة احتراق يعبر إليها الهواء عن طريق صمامات تفتح وتغلق بتأثير الضغط داخل الغرفة.

ويتكون أيضا من نافورة التي تولد دفع؛ بسبب غازاتها الساخنة المندفعة منها، ويأخذ الاندفاع الشكل النافوري، ويتألف من سلسلة متوالية من النبضات الدفعية.

المحرك التضاغطي النفاث
يتكون هذا المحرك من غرفة احتراق، والماسورة النافورية، ومستنشر.

بعد أن يقوم المحرك بشفط الهواء إلى داخله، يتولد الدفع، من خلال نفث الهواء الساخن خلفا.

هذا النوع من المحركات أدائه غير كافي، إلا إذا تجاوزت سرعة عن 2450 كم/ساعة.

المحرك التوربيني ذو الدفع المتضاد
وهو نوع من المحركات والتي يكون فيها سريان الهواء بداخل التوربينة والضاغط باتجاه متضادين.

المحرك التوربيني الغازي
وهو المحرك الذي يتم فيه تسخين عامل التشغيل بالاحتراق الداخلي، ثم ينتشر خلال مرحلة توربينية.

محرك عمود الإدارة التوربيني
وهو شبيه للمحرك المرحوي التوربيني، لكن هذا المحرك لا يدير المروحة الطائرة، ويستخدم هذا المحرك في طائرات الهليكوبتر، ولكن سرعة المروحة مستقلة تماما عن سرعة المحرك، وهذا الذي يجعل المروحة ثابتة أثناء الطيران ومهما تغيرت سرعة المحرك.

تم إضافة عازل ومُصفى أتربة إلى المحرك عند مدخل الهواء، حتى لا يتسبب بإعاقة المحرك؛ بسبب أن هذه الطائرات تطير على ارتفاعات منخفض.

المحرك التوربيني المركب
وهو عبارة عن محرك غازي تتم فيه عمليات الانضغاط على مراحل عبر عدد من المراحل المرتبة ميكانيكيا، وكل قسم يدير تربينة مستقلة.

المحرك ثنائي القسم
عبارة عن محرك نفاث يتكون من ضاغط محوري ينقسم إلى قسمين، وكل واحد منها يُدار عن طريق توربينية منفصلة.
ومن مميزاته: أنه يعطي مرونة أكبر في التشغيل، ويسمح بالإنضغاط المرتفع.

المحرك الدائري
وهو من أنواع المحركات ذات الاحتراق الداخلي، حيث تكون الأسطوانات موجودة حول العمود المرفقي بشكل دائري.
المحرك المستقيم
وهو أيضا نوع من أنواع محركات ذات الاحتراق الداخلي، لكنه ترددي، يحتوي على صف واحد، أو أكثر من الأسطوانات المتتالية من الأمام إلى الخلف.

المحرك المنكوس
وهو محرك اختراق داخلي، حيث تتواجد الأسطوانات فيه أسفل العمود المرفقي.


بعض التنبيهات الهامة
المقصود باسطوانة اللهب: الجزء الذي على شكل الأسطوانة من غرفة الاحتراق، وفيه تتولد درجات الحرارة المرتفعة.

الاشتعال: وهي عملية بدء الاحتراق في مرحلة تشغيل المحرك، و تنتج بسبب:

الاشتعال الذاتي: وهو الاشتعال الوقود من تلقاء نفسه عندما يدخل دخول الأسطوانة، واختلاطه بالهواء الساخن في محرك الاحتراق الداخلي.
التوربينة: وهي قسم من المحرك النفاث، والذي بداخله تتم إدارة غازات الاحتراق الساخنة صف من الريش المثبتة على في القرص، حتى تتم تشغيل التوربينة لمرحلة واحد أو كثر.
حارق: وهي عبارة عن نبضية ذات ثقب ثابت، أو متحرك؛ وذلك لرش بعض من الوقود السائل في غرفة والقيام بحرقه.
حرارة الانضغاط
وهي الحرارة الناتجة من انضغاط الغازات، و تنتج بسبب:

دفع: وهي القوة الداسرة والتي تولده وحدات القدرة في الطائرة؛ لإحداث حركة في جسم الطائرة، أو لتغيير حركتها، أي أنها القوى الهوائية التي يولدها المحرك النفاث.




كيف يعمل المحرك النفاث




المحرّك النفّاث
إنّ المحرّك النفاث أو محرك مروحة التربو يختلف عن باقي المحرّكات، وطريقة عمله تختلف عن طريقة عمل باقي المحرّكات؛ حيث إنّ المحرك النفاث هو عملية معقّدة نتيجة التفاعل بين جزئين مختلفين.


أقسام المحرك النفاث
قسم النواه (القلب): ووظيفته هي إنتاج القوة اللازمة التي يحتاجها المحرك لإنتاج القوة الدافعة، القوة الدافعة مسؤولة عن عمليّة التوجيه التي تنتج عن تسارع الهواء "كتطبيق لقانون نيوتن الثاني" ومهمة هذه القوة الدافعة هي دفع الطائرة.
مروحة ضخمة: ويبلغ قطرها 275 سم، وتدور بسرعة 2800 دورة في الدقيقة عند إقلاع الطائرة.

هنا يبدأ عمل المحرّك عند مرور الهواء، وسلسلة الهواء كالآتي:

الهواء الذي يمر في المروحة فقط 15 % منه يمر عبر القلب أو النواة الأساسية للمحرّك، أما باقي النسبة تمر خارج القلب الأساسي للمحرك (على سطح القلب الخارجي)، أمّا عن نسبة 15% التي تدخل إلى القلب ستدخل إلى المكون الأول للقلب وهو الضاغط ذو الضغط المنخفض عبر ممرات صغيرة وبعدها يمرّ الهواء بعدة مراحل عبر مجموعة من الشفرات الدوارة، أثناء مرور الهواء في هذه المراحل سوف تزداد سرعته وترتفع درجة حرارته، وبعد ذلك سيمر الهواء بالضاغط ذي الضغط المرتفع المسؤول عن الضغط الكلّي للهواء أو ما يشكل نسبة 70%.
بعد أن يمر الهواء بالضاغطين المرتفع والمنخفض سوف يصبح ضغط الهواء أكثر من الضغط الخارجي بـ 35 مرة ودرجة حرارته أكثر من الخارج بـ 1000 درجة مئوية، بيكون ضغط الهواء في الوضع المناسب بينما سرعته غير مناسبة وأكبر من أن يعمل المحرك بكفاءة، ولذلك سيتم تمريره بشيء دائري الشكل يُسمّى بـ "دفييوزر" أو الناشر؛ حيث يقوم بنشر الهواء على مناطق أوسع، وبالتالي يتم تقليل سرعة الهواء مع بقاء درجة الحرارة والضغط ثابتين، وبعد ذلك يتمّ إدخال الهواء إلى غرفة الاحتراق؛ حيت يتم رفع مستوى طاقتة لدرجة كبيرة بواسطة ما يُسمّى بـ "حاقنات الوقود" ثمّ يتم حرق الخليط المتكون، ويصبح هذا الخليط أسخن بـ 1600 درجة مئوية، ويصبح جاهزاً للمرحلة القادمة.
في هذه المرحلة ينفجر الهواء الخارج من الضاغط فيقوم بتدوير الشفرات بسرعة أكبر من 10 آلاف دورة في الدقيقة؛ حيث إنّ هذه الشفرات مرتبطة بقضيب "شافت" يتوسط المحرك، ويدور الصاغط المرتفع المسؤول عن استخراخ الطاقة اللازمة من الهواء، وبعد ذلك يمرّ الهواء بضاغط الصغط المنخفص الآخر، وهذا الضاغط له مهمتان: أولاً استخراج طاقة كافية من الهواء لتحريك الضاغط المنخفض في المقدمة، وثانياً يقوم بتدوير المروحة العملاقة، ومن ثمّ يخرج الهواء بقوة دافعة بنسبة 20% من القوة الدافعة الكلية.





ما هو وقود الطائرات



وقود الطائرات
وقود الطائرات أو وقود الطائرات التوربينية ATF، وهو نوع من أنواع الوقود الذي يعمل بالطاقة عن طريق محرّكات توربينيّة تعمل بالغاز، وهو عديم اللون ويميل إلى لون القش في مظهره، ويعتبر الوقود الأكثر استخداماً للطيران التجاريّ هو جيت ألف، وجيت A-1، ويتمّ إنتاج هذا الوقود وفقاً لمواصفات دوليّة موحّدة، ويوجد نوع آخر من أنواع الوقود الذي يشيع استخدامه في الطيران المدني لمحرّكات الطاقة التروبينيّة هو جت B، الذي يستخدم لتحسين الأداء في الطقس البارد، ويعتبر وقود الطائرات هو خليط من عدد كبير من المواد الهيدروكربونية المختلفة؛ وتعدّ مجموعة أحجامها أي الأوزان الجزيئيّة أو أرقام الكربون مقيّدة من متطلّبات المنتج.


تاريخ وقود الطائرات
يعتبر البنزبن عالي الأوكتان المعروف باسم avgas هو وقود لمكبس المحرّك في الطائرات التي تعمل بالطاقة، وتمتلك نقطة وميض منخفضة لتحسين خصائص الاشتعال لها، ويمكن للمحرّكات التوربينيّة أن تعمل مع مجموعة واسعة من أنواع الوقود، ومحرّكات الطائرات النفاثة، وعادّة ما يتمّ استخدام الوقود مع ارتفاع نقطة الوميض التي هي أقلّ قابليّة للاشتعال، وبالتالي أكثر أماناً للنقل والتعامل معها، وكان أول محوري ضاغط للمحرك النفاث الذي استخدم على نطاق واسع من خدمات الإنتاج، والقتال كويونكرز JUMO 004، ومسرسكهميت 262A، وأرادو هارون 234B، وغيرهن الكثير التي استخدام وقود الديزل j2، وكان البنزين هو الخيار الثالث، إلّا أنّ هذا الوقود لم يحظ بجذب كبير؛ بسبب استهلاك الوقود المرتفع، ووجد أنواع أخرى من الوقود المستخدمة كالكيروسين وهو وقود معظم الطائرات المستخدمة خلال الحرب العالميّة الثانية، وقامت كلّ من الولايات المتّحدة والبريطانيين بوضع معايير محدّدة لاستخدام الكيروستن، ومع مرور الوقت تم تعديل المواصفات كالحد الأدنى من درجة التجمّد؛ لتحقيق التوازن بين متطلّبات الأداء وتوفير الوقود.


المياه في وقود الطائرات
من المهم جداً أن يكون وقود الطائرات خالية من تلوث المياه، أثناء تحليق الطائرة تنخفض درجة حرارة الوقود في الخزانات؛ وذلك بسبب انخفاض درجات الحرارة في الغلاف الجوي العلويّ، وهذا يسبّب ترسّب المياه الذائبة من الوقود، ثم تصل قطرات الماء إلى قاع الخزان باعتبارها الأكثر كثافة من الوقود، وهذا يؤثر سلباً على الطائرة، وهو ما حدث أيضاً في الخطوط الجويّة البريطانيّة، والذي نجم عنه حادث، وتعتبر إزالة المياه من الوقود غير عمليّة، لذا لم تستخدم سخانات الوقود في الطائرات التجارية لمنع المياه الموجودة في الوقود من التجمد، ويوجد العديد من الطرق للكشف عن المياه في وقود الطائرات كـ visual check التي كشفت عن تركيزات عالية من الماء، وهذا يجعل الوقود ضبابيّة المظهر، ويوجد أيضاً اختبار المادة الكيميائيّة.