إدماج الحديد في طائرة مروحية مروحية الأداء الأيرودينامي الأمثل

Aileron Fundamentals: From Conventional Wings to Blended Bodies

وفي المشهد المتطور لهندسة الفضاء الجوي، يظل الهابل أحد أضخم أسطح المراقبة على أي طائرة ثابتة الجناحين، حيث إن وظيفتها الأساسية هي التحكم في المحور الطويل الأجل الذي يعتبر أساسياً للصرف، والتحول، والحفاظ على الطيران المنسق، أما بالنسبة للطائرات التقليدية التي ترسم الأنابيب والأجنحة، فتفهم جيداً وتصبح أفضل من حيث سرعة الارتداد على مدى عقود من الصقل.

ولا يقتصر الأمر على إنشاء أفرقة مائلة تتفكك وتنزلق، بل يتفاعل مع كامل تدفق الطائرات حول الجناح، وفي طائرة من طراز HWB، فإن التدفق الجوي يتكون بدرجة كبيرة من ثلاثة أبعاد نظرا للشكل المستمر لهيئة رفع المركبات، حيث توجد عادة طائرات من طراز Ailerons، وتواجه مستويات مختلفة من الضغط مقارنة بخطوط الطيران الثابتة أو المتحركة.

The Aerodynamics of Ailerons in a Blended Wing Environment

وفهما لما يشكل التكامل في الطائرات ذات البيوت العالية تحديا ومكافأة، يجب أولا أن يقدر الاختلافات الأساسية في الهواء بين الجناح التقليدي والجسم المختلط، وفي طائرة تقليدية لا تسهم البخار إلا في رفعها، وغالبا ما تخلق جرا طفيليا، ويتكون الجناح من كيان ثابت جغرافيا متميزا، ويوضع الأيسرون على حافة الطور حيث يتسع نطاق التأثير على البسط التقليدي.

وهذا الدمج يغير توزيع الرفع من البقعة، حيث أن الهيئة المركزية تولد رفعا كبيرا، مما يحوّل المركز الأيرودينامي إلى الداخل، ونتيجة لذلك، يمكن تخفيض فعالية الأيلرونات الموجودة خارج السفينة لأن الزوايا المحلية لتوزيع الهجمات وأنماط الغسل تختلف، وقد تبين من دراسة أجراها الباحثون في ناسا لانغلي في متظاهري الجناحين من X-48B أن منهجيات التصميم التقليدية من الأسايلرون تتطلب تعديلا لتحقيق سلطة مقبولة.

وعلاوة على ذلك، فإن قرب الأيلرونات من ناسيلات المحركات (التي كثيرا ما تكون على السطح العلوي من سداسي البروم ثنائي الفينيل) يمكن أن يسبب تدخلا في التدفق، إذ أن الخروج من المحركات المفرطة الجناح قد يتجه إلى منطقة إيليرون، ويغير توزيع الضغط ويحتمل أن يقلل من فعالية الرقابة، كما أن ديناميات السوائل المحاكاة بالحوسبة، واختبارات الأنفاق الريحية، هي أمور أساسية لوصف هذه التفاعلات.

ومن الاعتبارات الرئيسية الأخرى التي تُعتبرها الهوائية سلوك الهايلرونات في زوايا الهجوم المرتفعة، أما بالنسبة للأجنحة التقليدية، فإن الأيلرون المتطاولة يمكن أن تُعطل قبل أن تُضمّن أجنحة متنقلة، مما يؤدي إلى تباطؤ معدني في التحكم في التفريغ، وفي حالة وجود سد أدنى من التأجيل، فإن خطر التماشي في المزق يُخفّف في كثير من الأحيان.

التكامل الهيكلي وطرق الإقراض

إن التكامل الهيكلي للطائرات الطائره عاليه جداً يُشكل تحديات تتجاوز الديناميكية الهوائية في الجناح التقليدي، يُلحق الأيلرون بجهاز مقسم مُفصل، وهو جزء من صندوق مُحدّد جيداً، وحمولات من الخلايا الهوائية تُنقل مباشرة إلى هيكل الجناح، وفي مركب مُركبة مُصَمَّمَة من المنطقة المُتَزَعَة، ليس بالضرورة خيوطَةُ نظيفة

وقد تُتاح للمهندسين عملية تحديد مدى الشدة والقوة، حيث يمكن للهيكل أن يُنقل بسرعة اللحظات المتأصلة في الأيلونات إلى الإطار الجوي الأولي دون إضافة وزن مفرط، ولكن الهياكل المركبة تحتاج أيضا إلى عناية دقيقة إلى نقاط الضبط لتجنب تركيزات الإجهاد.

وثمة اعتبار هيكلي آخر هو الحاجة إلى الوصول إلى الأسواق، إذ يجب أن يكون المحركات على مقربة من خط التلال للتقليل إلى أدنى حد من تعقيد الربط، ففي حالة وجود مركب في المنطقة الخارجية، يكون الحجم المتاح في كثير من الأحيان محدوداً لأن أجهزة الصنابير المتقاطعة كثيراً، وقد يحتاج المهندسون إلى دمج مواضع في هيكل الحافة المقطّعة، باستخدام مُحفّظات مدمجة أو خطية يمكنها أن تُدخلات مُشدّدة.

كما أن التكامل يؤثر على مدى الشدة العامة للجناح، إذ يمكن أن يؤدي وجود خليط مدمج بشكل ضعيف إلى ظهور اتجاهات متقلبة، ويجب أن يُفسّر التحليل الصارخ للبيوت المنوية التقارب الهيكلي بين أساليب الإقراض في الجسم الأوسط وأسطح التحكم الخارجية، وأن يكون السلوك الهوائي للجسد المختلط مختلفا عن سلوك الجناح التقليدي المكشوف لأن الجسم المركزي يضيف قدرا كبيرا من التقلبات.

اعتبارات التصميم المتعلقة بالجيولوجيا والتجهيزات في أيرون

الموقع وتركيب البقعة

ويسمح وضع الأيلرون على متن طائرة من طراز HWB بإجراء مبادلات بين سلطة مراقبة التدحرج والوزن الهيكلي، ويزيد الانتقال من الأيلرونات إلى خارج السفينة من الوقت الذي يُستخدم فيه التوليد المتجدد، ولكنه يزيد أيضا من لحظات الإقراض في الهيكل، وفي متغير الرحلة الذي يتكون من X-48B، كانت المسافرات تقع بالقرب من ممر الطائرات، ولكن نطاقها قد تم تخفيضه مقارنة بالتصميم الأمثل لتحسين الرقابة.

الحجم والتقدير

ويجب أن يُستخدم الطائرتان من طراز Aileron chord و Span لتوفير طاقة متحركة كافية، ففي الطائرات التقليدية، يحتل الأيلرون عادة 20-30% من الطائرتين المتجهتين إلى الجناحين، و30-50% من نصف العمر، ويمكن أن تتغير هذه الأرقام، ونظرا لأن الجناح الخارجي من سداسي البروم ثنائي الفينيل يحمل جزءا كبيرا من المصعد (حتى 60 في المائة من مجموع المصعدات في بعض التصاميم)، فإن الإضافة إلى الحد الأدنى من المركب لا بد أن تكون كبيرة.

وثمة عامل آخر هو موقع خط التلال، حيث يستخدم العديد من تصميمات سداسي البروم ثنائي الفينيل خليطاً أو شبه مثبت للحد من الجر، مما ينطوي على تشكيل الفجوة بين الطرف الثابت المتجه والسيلرون للتقليل من تسرب التدفق إلى أدنى حد، وقد يكون الخط الهزلي نفسه متروكاً قليلاً للهيكل الرئيسي للسماح بفتح موكب أكثر كفاءة من حيث الهواء، غير أن هذا يتطلب مزيداً من التقلبات.

نظام التكوين

وتكاد تتحول البيوت إلى تسارع في البيوت إلى تسارع في استخدام أجهزة التوليد، وتحتاج الروابط الميكانيكية إلى زيادة في الطاقة الكهربائية والكهربائية العالية الكفاءة، وتسمح هذه الإدارة بضبط القوانين التي تكيف مع ظروف الطيران، وتخفف من حدة اليوتات المناوئة، وتمنع التعثرات، وتتوفر لدى المشغلين أنفسهم من حيث الكتدرولوجي.

إن إعادة التوحيد أمر حاسم: فأغلب شروط التصديق لا تسبب أي فشل واحد في فقدان السيطرة على التدحرج، وكثيرا ما تتضمن تصميمات سداسي البروم ثنائي مبدئي لكل قسم من قطاعات الجزر، مع وجود مصادر مستقلة للطاقة وقنوات للمراقبة، كما يجب أن يكون الملجأ قادرا على مراقبة رتب الاستجابة السريعة هو أحد أكثر المدخلات التجريبية أهمية من حيث الوقت، وقد تكون النطاقات الترددية للكهرباء التي تتراوح بين 10 و20 هرتز أكثر قوة، ولكن بالنسبة لنظام هوبائي أكبر.

ألف - مزايا التكامل الأفقي في الأيلرون

وعندما يتم إدماج الأيلرون بشكل سليم في طائرة من طراز HWB، تتجاوز الفوائد بكثير الرقابة الأساسية على الطوافات، ويتيح سطح الرفع المستمر السيطرة الموزعة، حيث يمكن أن تُنعكس أجزاء متعددة من الأيلرون بشكل غير متماثل على ثلاث طائرات دون استخدام ذيل أفقي، مما يقلل من الجرثوم، وهو مصدر هام لحرق الوقود على الطائرات التقليدية، وفي السلسلة X-48، أظهر الباحثون أن استخدام نظام الشاحنات المقارنات في إطار الرقابة على ثلاثيات الثلاثية.

ومن الميزات الأخرى تحسين التخفيف من عبء الكواكب، حيث يمكن لنظام الرقابة أن يقلل من الحمولات الهيكلية أثناء الاضطرابات، مما يتيح تركيب أجنحة أخف وراحة أفضل، وفي سداسي للرأس، حيث يكون الجناح جزءا لا يتجزأ من عملية التبريد، فإن الحمولات التي تُحمّل علكة يمكن أن تخفض من قيمة الادخار في كامل منطقة الكابينة.

كما أن الشاحنات تساهم في التحكم بالياقة من خلال التفاضل، وفي بعض التصميمات، عن طريق العمل كبائعة، لأن الطائرات ذات العجلات الهوائية تفتقر إلى ذيل عمودي تقليدي (أو لديها أقل بكثير)، كثيرا ما تتحقق السيطرة على اليكرونز وأجهزة سحب مكرّسة على الأجنحة، ويمكن برمجة الاليونات لتحلل التفاضلية التي تُعرف عن الزيادة المفاجئة

وأخيرا، يمكن أن يكون تقاطع الرادار المخفض (الفرع الجنوبي) ميزة غير مباشرة، ففي التشكيلات العسكرية لطائرات HWB، فإن الشكل المختلط يقلل بالفعل من التوقيع على الرادار، وإذا كان مصمما مع حواف مثبتة وجلد مركب، فإن عدم وجود معارض متحركة وذراعين على السطح العلوي يساعد على الحفاظ على الوعاء السلس الذي هو ضروري للسرقة.

التحديات في مجال تكامل الأيلرون: ما تبقى من أجل أن تكون حليفة

وعلى الرغم من المزايا، لا تزال هناك تحديات عديدة، ومن أهمها مكافحة السحب السلبي في السدود المنخفضة، لأن الطائرات HWB لديها جهاز مركزي كبير يخلق جرا كبيرا عندما يهتز الأنف، بل إن الزوايا الصغيرة يمكن أن تنتج لحظات تيار كبيرة، ويمكن للزهور، التي تقع بعيدا عن خط الوسط، أن تزيد من حدة ذلك بخلق لحظات تحجب عن الحد الأدنى من الضغط.

تحد آخر هو التفاعل بين الشاحنات وتدفق الجسم المركزي عندما تكون الطائرة في مصعد عالي (مثلاً أثناء الهبوط)

النواة هي أيضاً مصدر قلق، (آيلورونز) يولد ضوضاء على حافة مقطوعة يمكن أن يكون مساهماً كبيراً في الضجيج العام للطائرات، خاصة أثناء النهض والهبوط، العوالق الكبيرة من الأيلرون (التي تمتد في بعض الأحيان أكثر من 30 في المائة من نصف العمر) تعني أنها يمكن أن تكون مصدر ضجيج مهيمن، وبحوث حوافات مُرفية للأيرونزّة،

وبالإضافة إلى ذلك، لا تزال عملية التصديق على الطائرات المصفحة على متن طائرات HWB قيد الإعداد، وقد تفترض معايير الثقب الجوي الحالية (FAR 25.253، على سبيل المثال) قياسات الأجنحة التقليدية، وتعمل وكالة الطيران الاتحادية والوكالة الاقتصادية لدول غرب أفريقيا مع المصنعين لتحديد التكافؤ بين تشكيلات سداسي البروم ثنائي الفينيل، وهذا يشمل متطلبات جديدة لاكتشاف الفشل، ومراقبة التشويش السطحي، والحد الأدنى من الأداء المتجدد مع نظام تشغيلي مصمم.

الاتجاهات المستقبلية: Ailerons Adaptive and Smart Materials

أما الحدود التالية في مجال تكامل الطائرات المصفحة ذات العجلات، فتشمل هياكل للتشفير والتكييف، وبدلا من الألواح المرنة والمنفتحة، يمكن أن تُصنع السواحل في المستقبل من مواد متوافقة مع بعضها البعض، وتتغير باستمرار، وهذا المفهوم الذي يُسمى " الطوران المغناطيسي " أو " الممر المرن " ، فهو يوفر مزايا عديدة، أولا، يزيل التسلسل الهزل والث، ويسمح بالتحكم في التسلسل، ويحد من التدفقات، ويتسبب في التحولات، ويسمح بالتدفقات، ويسمح بالتدفق الثاني،

مشروع شركة (ناسا) للتعقب السريع الذي قام باختبار قفزة مرنة على مجرى الخليج الثالث أثبت أن هذه التصميمات يمكن أن تقلل من جرّ الرحلات السياحية بنسبة 5-12 في المائة، وبالنسبة لطائرة من طراز HWB، فإن التطبيق أكثر واعدة لأن الطبيعة المستمرة للجسم المختلط تُقرض نفسها لأسطح مُوزّعة، ويستكشف الباحثون استخدام جميع المحار المُصّة للذاكرة.

وبدلاً من مشعل هدروليكي أو كهربائي واحد على خط الهجين، مجموعة من المُلَكّمين الصغار المتمركزين على طول نطاق الأيلرون يمكن أن يُخرّفوا بطريقة مُراقبة، هذا النهج، يُدعى أحياناً "إميلرون" يسمح بالتحكم النشط في توزيع النفق المُلتوي الذي يمكن أن يُدرَج على الجامعة

وبالإضافة إلى المعدات، ستؤدي خوارزميات الرقابة المتقدمة دوراً رئيسياً، ويمكن أن تؤدي المراقبة التنبؤية النموذجية والتحكم في الشبكات العصبية إلى الحد الأمثل من الانزلاق في الوقت الحقيقي، مما يُمثل تغير ظروف الطيران والشحنات الهيكلية، ويمكن تدريب هذه الخوارزميات باستخدام بيانات عالية التكوين، ثم يتم تنفيذها على حاسوب FBW، مع زيادة القدرة على التكيف مع الإنتاج.

خاتمة

إن إدماج الأيرون في طائرات أجنحة الهجينة هو تحد هندسي متعدد الأوجه يلمس الديناميكا الهوائية، والهياكل، والاختراع، ونظم التحكم، ويقتضي التكوين الجغرافي الفريد للجسم المختلط من المهندسين إعادة التفكير في مبادئ التصميم التقليدية للسل، من موقع الموز إلى موقع التخميد واختيار الملجأ، وعندما يتم على نحو صحيح، يكون الدفع كبيرا: تحسين كفاءة استخدام الوقود، والحد من الجر.

(ألي فيس) و(إيلين) و(إيلين) و(إيلينا) و(إيلينا) و(إيلينا)