مقدمة

إن أجهزة رفع عالية هي من أكثر النظم أهمية في أي طائرة نقل، وبالنسبة لطائرات الشحن التي تحمل مسؤولية ثقيلة خاصة، وهذه الأجهزة الضخمة تعمل بصورة روتينية على ارتفاع الوزن، وغالبا ما تكون قريبة من حدود المدرج، ويجب أن تقدم أداءاً موثوقاً به منخفض السرعة أثناء الإقلاع والهبوط، وسواء كانت طائرة شحن ثقيلة الحجم تحمل أجهزة ثقيلة أو طائرة من طراز C-130 تقدم إمدادات إلى مهبط جوي قصير.

المُحقق الأيرودينامي: لماذا تحتاج طائرة كارغو إلى أجهزة عالية الرفع

وتولد الرفع من جانب الجناح كتدفقات جوية فوق سطحه الأعلى، وبسرعات منخفضة، يقل تدفق الهواء عن طاقته، مما يجعل من الصعب إنتاج ما يكفي من المصعد بدون جناح كبير أو زيادة كبيرة في زاوية الهجوم، وتصمم طائرات الشحن بجناح تتسم بالكفاءة في الرحلات البحرية، وليس بالضرورة بالنسبة لظروف الإقلاع والهبوط المنخفضة السرعة، وبدون أجهزة رفع عالية، فإن طول الطوابق المطلوبة سيكون باهظا.

The physics is straightforward: lift coefficient (CL) is increased by modifying the wing’s camber, chord, or both. Flaps increase camber by extending downward from the trailing edge; slats and Krueger flaps increase camber and chord on the leading cargo mean Together, theseefficient lift

ولكن أجهزة رفع عالية تحمل عقوبة مشبعة، فمع انتشار المصابيح والنملات، تزداد حدة الجر المسببة ارتفاعاً حاداً، ويجب أن تدار هذه الزيادة بعناية، وأثناء الإقلاع، تستخدم الطيار نقطة انطلاق جزئية (مثلاً، 5 درجات إلى 10 درجات) لتعزيز الحقول دون أن تُحمّل جراً مفرطاً، مما يؤدي إلى إعاقة سرعة الارتفاع في درجات الحرارة (30 درجة إلى 40 درجة مئوية، حسب نوع المحركات).

أنواع الأجهزة العالية الرفع وآلياتها

مقطورة

ومعظم الطائرات التي تستخدم واحدة من عدة أنواع من الطوافات، وهي منافذ مائلة بسيطة؛ وهي تزيد من الكامبر ولكنها تنتج أيضا ارتفاعا حادا في الجر، وأكثر شيوعا في أجهزة الشحن الحديثة هي منافذ مستأجرة، وتتكون من فجوة بين المزلاج والجناح الذي يتيح للطائرات ذات التردد العالي من السطح السفلي أن تنشط الزهرة العليا، وتؤخر الفصل.

أجهزة الدفع

وتتجه الصفائح الأمامية إلى مجموعات من المناشف التي تنزلق إلى الأمام والتنازل، وتخلق فتحة تعجل الهواء فوق سطح الجناح الأعلى، مما يؤدي إلى تأخير زوايا هجومية أعلى، مما يعطي الريادة هامشا أكبر، كما أن المنافذ التي تُعثر عليها في العديد من تصميمات الغليان، هي لوحات مائلة على الطرف الأدنى الذي ينشر لزيادة عدد المارة.

وتستخدم بعض طائرات الشحن، ولا سيما النقل العسكري مثل جهاز C‐17 Globemaster III، جميع أنواع الطائرات المتحركة والمتحركة الكبيرة من طراز Fowler لتحقيق أداء ممتاز في الميدان القصير، بل إن شركات الشحن الأصغر حجما، مثل طراز ATR 72، تستخدم نظما متقدمة للمواصلات عالية لخدمة طرق الشحن الإقليمية ذات طول متواضع.

متعهدو ومضخات للدبابات (ليست من طراز التعليم العالي الابتدائي، ولكن ذات صلة)

وفي حين أن المفسدين يُستخدمون في المقام الأول في مراقبة التدحرج ومكابح السرعة، فإنهم يُنشرون أيضاً كقاذفات للرفع عند الهبوط، وبعد الهبوط، يمتد المفسدون إلى أعلى لتدمير الوزن المتحرك ونقله إلى العجلات، مما يزيد من فعالية المكابح، ورغم أن ذلك لا يشمل أداة رفع عالية في حد ذاته، فإن دورهم في أداء الهبوط أمر حاسم بالنسبة لطائرات الشحنات التي تحمل أعباء ثقيلة - خاصة عندما يهبط على الطرق الملوثة. [دليل FLT:

التحدي الهندسي: الموازنة بين القاع والبيوت الهوائية

توزيع القروض ومركز الجاذبية

وخلافا لطائرات الشحن التي يمكن التنبؤ بها نسبيا، فإن سفينة الشحن قد تحمل أجهزة كثيفة في الحوافظ الأمامية، أو الشحنات الخفيفة في الرف، أو مزيجا يتحول إلى مركز الجاذبية في ظرف واسع، ويتأثر انتشار أجهزة رفع عالية بموقع شركة CG.

القروض الهيكلية

فالقوى التي تُحمل أجهزة رفع عالية أثناء النشر هائلة، إذ يمكن أن تمتد الطوافات على طائرات كبيرة عدة أقدام، وتدعم حمولات جوية يمكن أن تصل إلى عشرات الآلاف من الجنيات، ويجب أن تصمد المحركات والمسارات وآليات التهوية على مدى عقود من الخدمة، كما أن طائرات الشحنات المتحركة عرضة بشكل خاص لبرامج الشحن ذات الدراجات العالية التي تطير بسيارات متعددة في اليوم، وكل منها يؤدي إلى ازدحام.

كفاءة الوقود مقابل الأداء

ويكلف استخدام أجهزة رفع عالية الوقود دائماً - أن السحب الإضافي يجب أن يتغلب عليه دفع المحرك، ويتبادل العاملون باستمرار الأداء الميداني ضد كفاءة الرحلات البحرية، ويستخدم بعض طائرات الشحن جدولاً زمنياً متكيفاً للتقليل إلى أدنى حد من عقوبة السحب أثناء الإقلاع والتسلق، فمثلاً يمكن سحب المزلاجات قبل الموعد الأدنى إذا سمحت هوامش الأداء بتقليل حروق الوقود.

الاعتبارات التشغيلية المتعلقة برحلات النقل بالعربات

المقذوفات

وعند الإقلاع، يختار الطيار وضعاً للتشغيل يوفر أفضل توازن للرفع والتسريع، وبالنسبة لشحنات الشحن الثقيلة، كثيراً ما يكون هذا هو الحد الأقصى من حالات الإقلاع المصدق عليه، أما بيانات أداء الطائرات، وارتفاع الضغط، وطول المجرى، والعقبات التي تفرضها عملية التطهير، فبعد التناوب، يتبع هذا النموذج جدولاً زمنياً سريعاً (V)(2).

كليمب وكروز

ومرة على ارتفاع آمن، يتم سحب جميع أجهزة رفع عالية بالكامل من أجل الرحلات الجوية النظيفة، وكفاءتها الجوية )نسبة الانتقال إلى الدراجة( أعلى عندما لا يتم نشر أي أجهزة، أما بالنسبة لرحلات الشحن التي تحمل أعباء ثقيلة، فإن ارتفاعات الرحلات البحرية قد تكون محدودة بسبب دفع المحرك وتحميل الأجنحة، ولكن التشكيلة النظيفة ضرورية للعمليات الاقتصادية.

النهج والهبوط

وأثناء النهج، يتم نشر المنافذ والنظارات تدريجيا لتحقيق سرعة ثابتة في طريق التماشي مع هامش مناسب، وعادة ما تكون منطقة الهبوط هي أعلى درجة مصدق عليها بالنسبة لذلك النوع من الطائرات، مما يوفر أدنى سرعة، وطائرات الشحن التي كثيرا ما تكون أقل قليلا من وزن الاقلاع، بحيث لا بد من اختيار موقع الارتفاع للحفاظ على سرعة إدارة النهج، وفي الطرق القصيرة، تستخدم المنافذ الكاملة في حساب المدخرات الأقل.

ومن الإجراءات التنفيذية الرئيسية، إذا ألغيت عملية الهبوط، يجب على الطيار أن يطبق في وقت واحد توجيهاً دائرياً، وأن يتراجع تدريجياً، ويحافظ على السيطرة، وهذا المناورة تتطلب أي طائرة، ولكن في سفينة شحن ثقيلة على ارتفاع منخفض، فإن سحب المنافذ الموزعة بالكامل يمكن أن يسبب تباطؤا سريعاً إذا لم تدار بطريقة صحيحة.

صيانة النظم العالية الرفع والوثوقية عليها

إن نظم رفع المركبات عالية معقدة آليا، حيث توجد أجزاء كثيرة متحركة، وملجئ كهربائي، ووحدات طاقة هدرائية، وأجهزة إلكترونية للمراقبة، ولكل جهاز للتشغيل والربط آلية للتشغيل، ويجب منع الانتشار غير المتناظر عن طريق التصميم، وتستخدم طائرات الشحن الحديثة حواسيب مراقبة الحركة الرقمية التي ترصد الموقع والسرعة والحمولة وتغلق النظام تلقائيا إذا تم اكتشاف خطأ.

ورغم هذه الضمانات، لا تزال هناك تحديات في مجال الصيانة، إذ أن نظام النقل العالي معرض للعناصر - مثلج والرمل وسوائل التحلل - التي تتسارع في الارتداء، وتُعرض مسارات العجلات واللفائف للتآكل، ولا سيما على طائرات الشحن التي تعمل في بيئات قاسية، وينشر كلا من الطائرات وبوينغ أدلة صيانة مفصلة تحدد فترات التفتيش بالنسبة لعناصر الرش، وتشمل عملية التفتيش المرئي على الأسطح المشتركة.

وهناك قضية مشتركة هي التشويش بسبب الحطام الفضائي، بل إن حجراً صغيراً يُقدم في مسار مزدهر يمكن أن يمنع التمديد الكامل، مما قد يسبب انتشاراً غير متناظر، وطائرات الشحن معرضة للخطر بصفة خاصة لأن العمليات البرية تُحمّل وتفريغ وتفرض رسوماً على مكافئات متكافئة في العتاد الجيني، ويقوم المشغلون بإنفاذ برامج صارمة لمنع الارتطام بالأدوية وإجراء عمليات تفتيش على مدار كل رحلة.

الاتجاهات المستقبلية في التكنولوجيا العالية الحرف

الرقابة على تدفق المركبات

ويستكشف الباحثون تكنولوجيات فعالة لمراقبة التدفق يمكن أن تحل محل أو تكمل أجهزة الرفع التقليدية العالية، ويمكن للطائرات الصغيرة التي تنفجر فوق سطح الجناح الأعلى أن تنشط طبقة الحدود وتؤخر الفصل وزيادة الرفع دون أن تتحول إلى سطح، وهذا الوعود يقل تعقيدها ميكانيكياً ويقل وزنها، ولكنه يتطلب وجود طاقة جوية أو كهربائية مكثفة يجب أن تولدها المحركات، وقد اختبرت وكالة الأمن الوطني التحكم التدفقي النشط في نماذج النقل المتطورة.

مواهب الدفن

وثمة حدود أخرى هي هياكل جناح الدفن التي تتغير باستمرار بدلا من أن تتغير من خلال المناشير والقطع المتناثرة، مما يتيح جناحا مثاليا لكل مرحلة من مراحل الطيران، ويقلل من جر الرحلات البحرية، ويرفعها عند الحاجة، وتظل أجنحة الدفن العملية تجريبية، ولكن التقدم في المواد الذكية والجلد المرن يقترب منها، أما بالنسبة لطائرات الشحن، فإن التحدي يتمثل في توسيع نطاق هذه التكنولوجيات إلى أجنحة كبيرة مع الحفاظ على السلامة الهيكلية والموث.

المركبات والتصنيع المتقدم

ويقلل استخدام المواد المركبة في المباني ذات الأجنحة والمطاط من الوزن ويحسن المقاومة الدهنية، وقد استخدم البوينغ 787 والطائرات A350 بالفعل أجنحة مركبة ذات نظم رفع عالية متقدمة، وحيث أن المزيد من طائرات الشحن تُبنى من المركبين، فإن تصميم المطاط والقطع يمكن أن يُعزز تكامل المحركات، ويبسط الروابط، ويقل عدد المتعهدين.

خاتمة

إن أجهزة رفع عالية ليست مجرد أداة دخول، بل هي نظام أساسي يمكّن طائرات الشحن من أداء مهامها بأمان وكفاءة، ومن خلال استخدام أجهزة الصمامات الثلاثية الأبعاد في أجهزة الشحن الواسعة النطاق إلى أجهزة النقل العسكرية القوية، فإن هذه الأجهزة ستستجيب للتحدي الأساسي المتمثل في توليد قدر كاف من المواصلات بسرعة منخفضة، مع تحمل أعباء ثقيلة، والتوازن بين أجهزة التحكم في الحمل وكفاءة النقل الجوي، عقبات ضئيلة جدا.