مقدمة: تطور تكنولوجيا الطائرات المشتعلة

إن تصميم الطائرات موجود في حالة التوتر المستمر بين الديناميكية الهوائية والعملية، حيث أن الجناحين الطويلين والمرتفعين يوصلان أعلى من كفاءة النقل والوقود، ولكنه يخلق مشاكل هائلة في التخزين والنقل والصيانة، وقد برزت آليات ربط الطائرات كحل هندسي حرج يسمح للمشغلين بإنهار الأجنحة في تشكيلة مدمجة عندما لا يكونون في رحلات جوية، وكانت هذه التكنولوجيا العمود الفقري لتطبيقات الطيران البحري على عقود، ولكن المواد الحديثة.

التطور التاريخي للوحوش

ويكاد مفهوم طلاء جناح الطائرات قديماً كما هو الحال في الرحلة ذاتها، وقد ولدت الأمثلة الأولى من الضرورة، ففي العشرينات و1930، استخدمت شركات النقل مثل وكالة USS Langley طائرات يمكن أن تتسع لأماكن محدودة من الطوابق والزلاجات، على سبيل المثال، استخدمت أجهزة التثبيت F6C صهريجية يدوية يدوية تتطلب صماماً مبكياً.

وسرعت الحرب العالمية الثانية في التطور بشكل كبير، حيث قام (غرومان إف وايلد كات) و(فوك) بصنع أجنحة مطوية لتعظيم قدرة الناقلين، وقد كان جناح كويسر المميز الملتوي نتيجة لهذا الشرط، وبعد الحرب، قامت الطائرات البحرية ذات الطاقة الكهربائية مثل قشرة F-8 و F-4 Phantom II بتصحيح المفهوم.

Core Wing Folding Technologies

وفي حين أن الهدف الشامل هو نفس المحركات التي تقل آثار الأقدام قد وضعت ثلاثة نُهج متميزة على الأقل لطوي الجناحين، وكل منها له مزاياه الخاصة ومبادلاته.

Hinged Wing Folding: The Industry Standard

وبأعداد كبيرة، يستخدم طوي الجناح المشرق خلية واحدة أو مزدوجة تقع بالقرب من جذر الجناح (مقاطعة الجناح والنسيج) ويدور الجناح فوق (أو في حالات نادرة، إلى أسفل) إلى أن يكون متوازيا تقريبا مع عملية التطهير، وهذا النهج بسيط وقويا ومثبت على مدى عقود من عمليات الناقل.

ويطوي هذا الجناح من طراز F/A-18 فوق كل جناح في نقطة تقارب ثلث فترة الصنع، ويدور الجناح الخارجي على ارتفاع 90 درجة عن طريق ملجأ هدروليكي قوي، ويشغل القفل الآلي فور أن يطوي الجناح بالكامل، ويمنع الانتشار العرضي أثناء البحار الخشنة، ويتراجع نظام فتحات الأقفال، ويحتاج إلى قفل ثانوي.

كما تستخدم الطائرات المطوية المروحية في بعض طائرات النقل الكبيرة، مثل سمة الجناح المطوية في بوينغ 777X، وإن كان ذلك نطاقا وغرضا مختلفين، حيث تطوي الـ 777X مسافة 3.5 مترا الخارجية من جناحها بحيث تتناسب مع الأبعاد الحالية لبوابة المطارات، وهذا أول شركة تجارية تستخدم جناحا نشطا في العمليات بدلا من أن تستخدم أسباب التخزين.

روتاري وينغ فولدينغ

وتدور نظم الطيف أو الطين حول محور عمودي أو شبه منحرف، ويعود الجناح أساسا إلى جانب الصمامات، وهذا الأسلوب أقل شيوعا، ولكنه يظهر على الطائرات التي تكون فيها التطهيرات شديدة الضيق، على سبيل المثال، على الطائرات الصغيرة بدون طيار أو الطائرات ذات الطيف المستخدمة في عمليات الإطلاق الغواصة )مثل حاملة الطائرات المستأجرة حاليا من طراز A-5(.

وتوفر نظم الروتاري ميزة من حيث الحجم المطوّر جدا، ولكنها تُحدث تعقيداً في مجال الهوائيات، ويجب أن تحمل ملحقات الأجنحة جميع حمولات الرحلات عن طريق مركب متناوب، يضيف وزناً ويحتاج إلى سطح متطور ذي صلة، وبالإضافة إلى ذلك، يجب أن تمر روابط المراقبة (الكوابل الحديدية، خطوط الهيدروليكية) عبر البيوت، مما يخلق نقاط الفشل المحتملة وتحديات المتعلقة بالنفقة.

قسم التلسكوب

وتمثل آليات التلسكوب أكثر النهج بعثاً، فبدلاً من التطويق حول خلية، تنزلق أجزاء الجناح داخل بعضها البعض مثل سلسلة من الأنابيب، مما يسمح لعموم الجناح بتغيير دينامية أثناء الطيران - أي قياس جغرافي متغير يمكن أن يؤدي إلى رفع أمثل لمراحل مختلفة من البعثات، مثل مهبط التحمل الطويل مقابل مضرب مرتفع السرعة.

وقد استكشفت عدة مركبات جوية غير مأهولة وبرامج تجريبية أجنحة للتنقيب عن بُعد، وقد حقق برنامج الرش الجوي النشط التابع للناسا X-53 في مفهوم تكنولوجيا أجنحة المورفين، غير أن التلسكو يواجه عقبات هندسية خطيرة: سد الثغرات بين الأقسام للحفاظ على سلاسة الهواء ومنع التشويش تحت حمولات عالية من الوقود، والتحكم في إنتاج الخزانات الحضرية.

هندسة الآلية: المواد والمنشطات والمراقبة

فخلف كل طوق من الطلاءات الناجحة هو تفاعل معقد بين الهندسة الهيكلية وعلم المواد ونظم المراقبة، ويجب أن تكون التجمع الهزلي قادرة على تحمل قوى هوائية هائلة أثناء التحليق تتجاوز ٥ جيغا في المناورات، وأن توفر أيضاً فتيلاً موثوقاً به منخفضاً، كما أن الفاتاغية مصدر قلق مستمر؛ وتواجه المنطقة المتعثرة حمولة دواً كل مرة يتدفق فيها الجناح )غير مطوية( وكل مرة

الهيكل والمواد

وتستخدم الآليات التقليدية لطوائف الأجنحة الساحات الفولاذية العالية السلسلة من أجل أجهزة التهوية والقفل، وهذه المواد توفر المقاومة الدهنية اللازمة ولكنها تزيد وزنا كبيرا، وتزيد النُهج الحديثة من سبائك التيتانيوم والصلب فوق العالي مثل AerMet 100.

نظم التكوين

ويسيطر المصابون بالهيدروليك على الطائرات العسكرية لأنهم يوفرون القوات العالية اللازمة لطوي أجنحة ثقيلة كبيرة بسرعة، ويدفع جهاز إسطوانات الهيدروليكية المثبت قرب الزنزانة الجناح إلى أعلى أو يسحبه إلى الأسفل، ويشمل النظام خزانا ومضخة وصمامات إنذار وحيدة، وفي F-35C، فإن التسلسل الطيفي يضاهي تماما قيم التشغيل الآلي ومراقبة الطيران.

ويكتسب الصعق الكهربائي أرضا، لا سيما بالنسبة للطائرات الصغيرة وطائرة بوينغ 777X الجناحية، ويحل الملاجئ الكهربائية الميكانيكية محل الهيدروليكية بصندوق معدات ومحرك كهربائي، وهي أخف وأنظف (لا تسرب السوائل الهيدروليكية)، ويسهل الحفاظ عليها، غير أن أجهزة الإصدار الآلي لا يمكنها حتى الآن أن تضاهي كثافة الطاقة الكهربائية للنظم الهيدروليكية الكبيرة.

نظم الرقابة والسلامة

وآليات القفل هي أقفال زائدة - متعددة تكفل عدم وجود عطل آلي واحد يمكن أن يتسبب في نشر أو ثني غير متعمد للجناح أثناء الرحلة، إذ يمكن أن تكون أجهزة استشعار المواقع، ومفاتيح القرب، والمجسات العتيقة، تعليقات على نظام الرصد الصحي للطائرة، ويجب أن تتحقق البرامجيات من أن كلا الجناحين مقفلان في الموقع الصحيح قبل الطيران، أما بالنسبة لحاملي الطائرات، فإن تسلسل التحكم في السفينة.

ألف - المزايا التشغيلية فيما وراء توفير الفضاء

وفي حين أن المحرك الرئيسي لتكنولوجيا الطي الجناح هو مقياس التخزين، فإن الفوائد تتداخل مع الكفاءة التشغيلية والصيانة بل وحتى القدرة على البقاء.

الحد الأقصى للضوء و الكثافة

وبالنسبة لناقل بحرية، فإن القدرة على إطفاء أجنحة تضاعف تقريبا عدد الطائرات التي يمكن تخزينها في خليج صيد معين، وهذا يترجم مباشرة إلى إسقاطات القوة القتالية، فبدون أجنحة طيية، قد يقتصر حامل من طراز نيميتز على أقل من 40 طائرة ثابتة الجناحين؛ ويشغل الطائرة أكثر من 60 طائرة، ويطبق المنطق نفسه على حافلات الطائرات وخطوط الصيانة البرية.

انخفاض عدد مرات التخزين والنقل

كما أن الأجنحة المزروعة تقلل من الصورة الهوائية عندما لا تطير الطائرة، مما يقلل من حجم الرياح أثناء العواصف أو عندما تُفرض رسوم على سطح ناقل، وعلاوة على ذلك، فإن وزن لوحات الجناح مدعوم في تشكيلة أقل من الأطقم أثناء الطي، مما قد يقلل من الإرهاق على هيكل الجناح الرئيسي على حياة الطائرة للخدمة.

النشر السريع والاستئمان

وفي العمليات الاستيعابية، يمكن أن تتدفق الطائرات إلى قاعدة تشغيلية متقدمة في تشكيلة مطوية داخل طائرة نقل مثل C-17، وعند وصولها، يمكن فتح الأجنحة وجاهزة الطائرة للبعثة خلال دقائق، وقد أثبتت هذه القدرة لدى القوات F-35B في عمليات القوات الجوية الملكية، حيث وصلت الطائرات إلى سفن هجومية شبه مطوية على متن طائرة، وأطلقت بسرعة.

التحديات والحدود

إنّ طلاء الجناح ليس غداءً مجانيّاً، كلّ مُحرّك، مُلَك، ومُلَكّم، ومتطلّبات القفل تُضيف الوزن، والتعقيد، والنفقة، وعقوبة الوزن لجهاز جناح مُطوّر مُوحّد على الناقلة، يمكن أن تكون 1-2 في المائة من وزن الطائرة الأقصى، وهو تكلفة كبيرة للمقاتل الذي يهمّ كل كيلوغرامات من أجل المناورة وحمّل.

الآثار الهيكلية

ويخلق هذا المركب توقفا في مسار تحميل الجناح، وبدلا من استمرار صندوق جناحي حرارة الكربون أو الألمنيوم، يجب أن تنقل الحمولات عبر واجهة آلية، وهذا يتطلب عادة تعزيز المنطقة المحيطة بالمنطقة، مما يزيد من وزنها، وبالإضافة إلى ذلك، فإن الخلية نفسها هي نقطة فشل محتملة؛ وقد يكون الفصل بين الجناح المدمر لطائرة ذات أجنحة مطوية أثناء عملية نقل للهبوط قد يكون قاتلا.

محفوظات

وتتطلب آليات الفرز إجراء عمليات تفتيش منتظمة للتبريد، وعمليات تفتيش للزبابات، وخدمات المحركات، وتتدهور الفقمات المحيطة بالمصابيح الهيدروليكية بمرور الوقت، مما يؤدي إلى تسربات السوائل التي يمكن أن تخلق مخاطر حريق على سطح الرحلة، والنظم الكهربائية أقل تسربا، ولكنها أكثر عرضة للتآكل، ولا سيما في البيئة البحرية الملحية لحامل الناقل، وقد قبلت القوات العسكرية عبء الصيانة هذا لمدة عقود، ولكن المشغلين التجاريين.

الهيكل التنظيمي والتوثيق

وبالنسبة للطيران التجاري، يتطلب إدخال محركات الجناحين المطوية على متن سفينة بوينغ 777X إطارا جديدا لإصدار الشهادات، إذ اضطرت وكالة الطيران الاتحادية والوكالة الاقتصادية لدول غرب أفريقيا إلى وضع لوائح بشأن كيفية مراقبة نظام الطي، وما هي شروط الفشل المقبولة، وكيف يمكن ضمان التكرار، ويجب أن يكون النظام " آمنا " بحيث لا يمكن أن ينفجر الجناح، فإن الطائرة يمكن أن تهبط بأمان (وإن كانت تعطلها الراديكالي).

الابتكارات المستقبلية: التلقائية، المورفين، الاستقلال الذاتي

ويجري تصميم الجيل القادم من آليات إطفاء الأجنحة حول ثلاث دعائم: التشغيل الآلي الكامل، والمواد الذكية ذات الوزن الخفيف، والتكامل مع مراقبة الطيران المستقلة.

الصيانة الآلية للمعارف والإعالة المشروطة

ومن المرجح أن تُظهر الطائرات المقبلة الطلاءات التي تُطلق تلقائياً على أجهزة الاستشعار القريبة التي تكشف عن بوابة وشيكة أو دخول للحظيرة، وسيتحقق النظام من سرعة الطائرات، والوزن على العجلات، والتشكيل المشتعل قبل بدء الطين، وسيتنبأ الرصد الصحي عندما يحتاج المُصوِّرون أو المُحَلِّكون إلى استبدال، وينتقل من الصيانة المقررة إلى الصيانة القائمة على الظروف.

ويجري التحقيق في محاور لذكرى الصابورة، ويمكن أن تتغير أجهزة التدفئة في شكل استجابة لدرجات الحرارة، ويمكن أن تكون بمثابة خلية منفردة لا تتطلب وجود ملجأ مستقل - مجرد عنصر تدفئة متحكم فيه، مما يقلل بدرجة كبيرة من الوزن والتعقيد، غير أن هذه الأجهزة لديها حالياً حياة محدودة في الدورة وتراعي الإجهاد، وبالتالي فهي لا تزال تمثل سُبلاً في المختبرات.

مفاهيم رائحية

والتطور النهائي لطوي الأجنحة هو الانتقال غير المرئي من الطيف إلى التشكيل الممتد دون خلل مفص َّل، وقد استكشفت مشاريع مثل برنامج " هياكل الطائرات المورفينة " التابع للداربا أجنحة ذات بشرة مرنة وهيكل داخلي مفص َّل يمكن أن يغير الطوابق والغطاء، بينما يظل الإنتاج الجماعي لهذه الأجنحة بعيدا عن عقود، فإنها يمكن أن تخزن الطائرات المستأجرة على أجنحة.

التركيز على النظم غير المأهولة

وبالنسبة للمركبات الجوية فوق البنفسجية التكتيكية، فإن طلاء الأجنحة أمر أساسي بالفعل، ويمكن لطائرة الهليكوبتر الكشافة المطفأة MQ-8 أن تطوي شفراتها الدوارة، كما أن جهاز الصقر العالمي من طراز RQ-4 يطوي أجنحته للتخزين في حظيرة خاضعة لسيطرة المناخ، كما أن المركبات الجوية القتالية غير المأهولة في المستقبل مثل تُصمم من البداية مع تطويع أجنحة من أجل تحقيق التوافق بين الناقلين.

الاستنتاج: رسم مسار جديد نحو الأمام

وقد انتقلت آليات إطفاء الطائرات من دليل وثقيلة وغير موثوق بها أحياناً من طائرات النقل المبكر إلى عنصر مصمم وآلية في كثير من الأحيان وموثوق بشكل متزايد في مجال الطيران الحديث، مما يتيح تخزين المزيد من الطائرات في حيز أقل، ويدعم النشر السريع، بل ويتيح للخطوط الجوية التجارية أن تستوعب الهياكل الأساسية الحالية للمطارات، كما أن التحديات الهندسية - الوزن، والثبط، والإعالة، والمرونة - هي عوامل هامة، ولكن توفر المرونة التشغيلية.

For further reading, see the history of carrier aviation at the Naval History and Heritage Command], technical details on the F/A-18 Super Hornet from Boeing, and the latest