تأثير تصميم آيلرون على معدل دحرجة الطائرات ومواجهة الوقت

الرقابة على الروابط والتصوير

إن النظام الميكانيكي الذي يربط يوك الطيار أو الجانبي بالكابلات السطحية - الجلدية، أو المحركات الهدرائية - مما يؤدي إلى الاحتكاك والمرونة والرق، كما أن الطائرات القديمة ذات الكبل الطويل والتحكم اليدوي تعاني من الاحتكاك والكابلات، والوقت المهين للرد على الكبلات، كما أن أجهزة الإصدار المكثفة، التي تُستخدم منذ الخمسينات، يمكن أن تنقل أسطحا أسرع.

مقايضة ومبالغ التصميم

(أ) أن تُحدث [الخط الجانبي] زيادة في حجم اليرونات تُحسن معدل التدفق ولكنها تُضاف وزناً وسحباً، ويزيد القذف من الفعالية، ولكنه يمكن أن يسبب تلويثاً وبطيناً هيكلياً، ويقلل استخدام الموازين السريعة جداً من وقت الاستجابة، ويحتاج إلى مزيد من القوة الهيدروليكية ويزيد من الوزن.

وثمة مبادلات أخرى تنطوي على التقلبات السريعة، فالهبوط الهوائي منخفض، وبالتالي فإن نفس التحلل في الأيلرون ينتج معدلا أعلى من التدحرج، وبسرعات عالية، يزداد التباطؤ، ويتطلب حساسية أكبر أو أكثر قوة، كما أن الطائرات المصممة لنطاق سريع واسع، مثل المقاتلين، كثيرا ما تستخدم معدات متغيرة في نظام المراقبة بحيث تظل القوات المثبتة مقبولة في جميع ظروف الطيران المتطورة.

الياو والحلول

إن السحب العكسي هو عامل حاسم يجب أن يعالجه تصميم الـ(آيلورون) عندما يقود الطيار إلى اليمين، ينزل الأيسر من الجزيرة ويرفع ويسحب على ذلك الجناح، ويسحب الجرار الإضافي الأنف إلى اليسار، مقابل الدفتر المقصود، ويمكن أن يكون هذا مثيرا للقلق، وقد يكون خطيرا، لا سيما في المناورات غير المنسقة، وفي حين يمكن للبساط أن يعوض، فإن العديد من التصميمات تدمج الملامح إلى أدنى حد.

Frise Ailerons

هذا التصميم الذي سمّى بعد مهندس بريطاني (ليزلي جورج فريز) يميز حافة بارزة على الـ(آيرون) المتصاعدة التي تلتقط تدفق الهواء وتخلق جرّة إضافية، وهذا يُقلل من الـ(آيرون) المُتعطلة، ويُقلل من اختلال التوازن في الياواة، ويُعدّ الأيسرون على متن طائرات خفيفة مثل (سينا 172) و(بايبر تشيروكي)

مختلف الأيلرون

وبتدمير الاليرونات بحيث ينهار السطح المتحرك أكثر من الناقل إلى الأسفل، يخفض عدم التماثل في الجر، وينتج عن انخفاض في عدد الطائرات، مع تفكك أصغر حجما، جرا أقل، بينما يرتفع عدد أجهزة الرفع في اتجاه اليرون إلى أعلى في الجانب الآخر، ويزيد كثيرا من الفرق في استخدام الطائرات الحديثة حوالي 737 درجة، على سبيل المثال، الكميات الفوقية 22 درجة.

Spoilers and Spoilerons

في الطائرات ذات الأداء العالي وبعض الجمبريات، يتم تكميل أو استبدالها ببطاقات مدللة ترتفع على سطح الجناح الأعلى إلى مصعد مدلل، وعندما تستخدم المفسدين بشكل متمايز، فإن الدلائل يمكن أن تنتج دون الصبغة السلبية للطيران، لأن الشاحنات المهددة بالهبوط، بدلا من ذلك، المفسد على مهبطات الجناح الخفيف

الابتكارات الحديثة والنظم المالية

تكنولوجيا الطيران بالسيارة قد أحدثت ثورة في تصميم الأيلرون عن طريق فصل الأوامر التجريبية من الحركات السطحية، وفي الطائرات المصفحة FBW، تفسر مدخلات التحكم الخاصة بالطيار بواسطة حواسيب التحكم بالطيران، التي تُحسب من ثم التفكك الأمثل للكمبيوتر المُرتَب، بينما تُعوض عن الكمّل الضار، والكمائن الهيكلية، والآثار اليدوية للكمائن.

الرقابة على الصواريخ

كما أن النظم الحديثة للطيران بالزوايا تنفذ السيطرة التفاعلية ] لقمع التذبذبات الهيكلية، كما يمكن أن تُصهر طائرات النقل الكبيرة مثل طائرة بوينغ 787، وطائرة الإيلرونات ذات التردد العالي لتقلبات الجناحين، وهي ظاهرة محدودة تاريخياً سرعة الطيران، وباستعمالها كدائنين نشطين، يمكن للمهندسين أن يبنيوا أجنحة أخف.

المواد المركبة والتصنيع

وقد أتاح التحول من الهياكل المعدنية إلى الهياكل المركبة ظهور أشكال من الأسيلرون كانت مستحيلة أو باهظة التكلفة، ويمكن تصنيف المركبتين إلى مواقد تتسم بالكفاءة والسلاسة مع ضبط دقيق، والحد من السحب وتحسين الاستجابة، كما أن الأنهار في المراب من F-22، على سبيل المثال، مصنوعة من مركبات حرارية الكربون ذات محركات متحركة متكاملة، وادخار الوزن، وخفض عدد القطع المتطورة.

دراسات الحالة: تصميم الآيلرون في طائرات محددة

الطيران العام: سيسنا 172

ويستخدم الساتل سيسنا 172، وهو من أكثر الطائرات إنتاجا في التاريخ، الاليرونات من نوع فريسي مع معدات مختلفة تبلغ حوالي 15 درجة فوق و 10 درجات أسفل، مما يوفر معدلا للدحرج يبلغ حوالي 60 درجة في الثانية بالسرعة السياحية، وهو ما يكفي للتدريب والسفر الشخصي، ويركز على البساطة، وانخفاض التكلفة، ويسهل الصيانة، ويتجنب المنظومات الهيدروليكية أو الإلكترونية المعقدة، ويحد وقت الاستجابة من خلال التمديد بالكابلات.

طائرة مقاتلة: F-16 مقاتلة

ويستخدم الـ F-16 النكهة التي تعمل كبطاقات (للإنزال والهبوط) وكسلرونات، ويتحكم فيها نظام للطيران بالطائرة بالعجلات الرباعية التي توفر معدلاً للدحرج يتجاوز 300 درجة لكل ثانية من أعلى أي طائرة إنتاجية، ويقودها مبدئيان ذوان ذواً من الدرجة الثانية من التقلب ويعطي الأولوية للتصميمات العالية للزبدئية.

Airliner: Airbus A320

ويستخدم الـ A320 زوجين من الاليرون: أيرونات الطائرات الخارجية (العاملة بالسرعة المنخفضة) والزجاجات (التي تستخدم بسرعة عالية، حيث تؤدي الأيسرية إلى تلف أجنحة مفرطة) وتمزيق أجهزة التحكم في الطيران إشارات من كلا السطحين لإنتاج تفاعل سلس مع الحد الأدنى من الصخور المعاكسة، كما تسهم أجهزة التموين في نسبة 50 في المائة من السلطة المتداولة بمعدلات منخفضة.

خاتمة

إن تصميم العجلات هو توازن متطور للكفاءة الهوائية، والسلامة الهيكلية، وهندسة نظام المراقبة، ويحدّد اختيار الحجم والتنسيب والشكل والتصوير بصورة مباشرة معدل التدفق والوقت اللازم للاستجابة، وهو أمر أساسي بالنسبة لطريقة توزيع الطائرات في رحلات الطيران، ويظل الآن من مفارقات الطيران المتناثرة إلى القمع الفعلي الذي ربما يكون على متن طائرة مركبة، بل ويصبح كل تصميم مركباً لتطوراً.

For further reading, refer to NASA's explanation of aileron forces, the FAA Airplane Flying Handbook (Chapter 5), and Aerospaceweb's discussion of aileron types[FT:5]