التحديات في البيئات القاسية

كما أن انخفاض كثافة الغلاف الجوي يضعف مباشرة من الارتفاعات التي تولدها الأجنحة وأجهزة التجميل، ويطالب إما المناطق السطحية الكبيرة أو أكثر من الجيولوجيا الهوائية العنيفة للتعويض، وفي المناطق القطبية ودون الإقليمية، فإن التهديدات الرئيسية تنبع من ارتفاع شديد البرودة وارتفاعها وتفاؤل المواد في مراحل التصاميم المنخفضة.

التأثيرات المنخفضة الحرارة على المواد والآليات

وتعاني المركبات المتعددة والخطوط المعدنية من انخفاض مقاومة التأثير وزيادة الرشوة حيث تنخفض درجات الحرارة إلى أقل من 40 درجة مئوية. وتتزايد عناصر أجهزة رفع عالية مثل المسارات النحيلية، والروابط المشتعلة، والنقاط الهزلية من مواد تحافظ على القدرة على التخدير والقوة الدهونية.

انخفاض الكثافة الجوية وتركيبها

وعلى ارتفاعات تزيد عن 500 2 متر، يمكن أن تكون كثافة الهواء أقل من مستوى سطح البحر بنسبة تتراوح بين 20 و30 في المائة، وهذا يقلل مباشرة من الحد الأقصى للمعاملة في رفع (CL,max) التي يمكن تحقيقها الآن من قبل أي نظام مرتفع للرفع، ولاستعادة المصعد المفقود، يجب على المصممين أن يزيدوا من مساحة الجناح الفعالة عن طريق مشعلات الفولفلورة أو من سوائل السائل القابلة للنشر.

استحقاق الثلج ونتائجه

ويؤدي تراكم الجليد على شرائح ورفوف الرصاص إلى تغيير شكلها الهوائي، وإلى الحد الأقصى من المصعد، وإلى زيادة الجر، بل إن طبقة رقيقة من الجليد أو الجليد الواضح يمكن أن تقلل من آليات السحب السريع من المادة جيم () وماكس بنسبة 30 في المائة أو أكثر، وفي القطب الشمالي، يتطلب تجميد الضباب أو إنشاء قطرات مائية خارقة للتشكيل أيضاً تشكيلات مضافة للأخطار.

اعتبارات التصميم بالنسبة لظروف الطول العالية

وتشمل الأجهزة الهندسية العالية المصعد التي تعمل فوق ٠٠٠ ٣ متر عمليات التبادل الجوي والهيكلي والنظمي، وتفصل الأقسام الفرعية التالية المجالات الرئيسية التي تتطلب اهتماما دقيقا.

تحقيق الاستخدام الأمثل لطائرات القصدير

(ب) لا يمكن أن تنتج الطوافات ذات الطوابق المفردة رفعاً كافياً على ارتفاعات عالية، بل يفضل أن تكون هناك طوافات متعددة الطلاء مع كاميرا متغيرة، وتترجم هذه الأجهزة إلى الخلف عند نشرها، وتزيد من مساحة الجناحين والزلاج، ويجب أن تُخصص الثغرات في الوقت المحدد لتأخير الفصل بين التدفق في ظروف منخفضة الارتفاع. [1]

تصميم البنية التحتية للوزن الخفيف

وللحد من العقوبة المفروضة على زيادة المساحة السطحية، تستخدم مواد خفيفة الوزن مثل البوليمرات المسببة للكربون والمثقلة بالفلور والجزر في الجلدات والروابط، كما أن تحليل العناصر النباتية يؤدي إلى خفض الوزن مع الحفاظ على الحياة الشدة والثقيلة، كما أن النواحي المتقدمة في مجال صيد العسل والأقواس ذات الطابع الثالث تؤدي إلى زيادة تخفيض وزن الطائرات غير الهيكلية بما يتجاوز الكتلة القصوى، مما يسمح بالحد الأقصى من الأوزان.

نظم التصويب الموثوقة

كما أن المصابيح الهيدروليكية شائعة في نظم النقل المرتفعة، ولكن على ارتفاعات عالية، يمكن أن تسبب الكثافة الجوية المخفضة ارتفاعاً في السوائل الهيدروليكية أو حرقها إذا لم تضغط المستودعات على النحو المناسب، كما أن المحركات الكهربائية، التي كثيراً ما تكون مزودة بإمدادات طاقة زائدة، قد أصبحت أكثر انتشاراً بالنسبة لتطبيقات الترميزات القصوى التي تحمل على شكل الكهرموزارات الكهرمائية تمنع الإقفية الدقيقة.

البيئة والتسعير

ويجب أن تمنع القاع حول مسارات النكهة وقضبان المحركات الغبار والثلوج والجليد من دخول الآليات، وعلى ارتفاع عالٍ، وعلى ارتفاع عالٍ، وعلى ارتفاع عالٍ، وعلى إشعاع فوق البنفسج، وعلى ختم لاستريا، وبالتالي يفضل وجود ختم مخفف من الحرير، وعلى السائلين أن يظلوا فعالين في كلا النطاقين العاليي البرد (55 درجة مئوية) والحرارة الأرضية التي ترتفع فيها درجة الحرارة.

استراتيجيات تصميم ظروف القطب الشمالي

وتواجه بيئة القطب الشمالي تحديات كبيرة في أجهزة رفع المركبات من خلال تسارع شديد البرودة والثلج والبنى التحتية المحدودة للإعالة، وتدور الاستراتيجيات الرئيسية حول منع تراكم الجليد، واختيار المواد المنخفضة التقلبات، وضمان إعادة النظام.

نظم حماية الجليد: مكافحة التهوية والتفكيك

وهناك نهجان أوليان: نظم مكافحة التكتل تمنع تكوين الجليد، بينما تزيل نظم التفكيك الجليدي بعد تراكمه، وبالنسبة لأجهزة رفع عالية، فإن المسخنات الحرارية الكهرومغناطيسية المحتوية على الرصفات والمزلاجات فعالة، وهذه السخانات، التي تعمل بالهواء المنزف أو المولدات المكرونة، تحافظ على درجات الحرارة السطحية فوق التجمُّد.

المواد المقاومـة والمواد

وفي الفترة من 40 إلى 40 درجة مئوية وما دونها، يفقد العديد من سبيكات الألومنيوم صعوبة في الارتفاع، وبالنسبة لأجهزة النقل العالية في القطب الشمالي، يفضل 7000 سبيكة من الطحالب (مثل 7075--T73) على استمرار شدّتها، وفي الهياكل المركبة، تستخدم مخلفات التكسينات ذات عوامل معالجة منخفضة الحرارة لمنع حدوث استئصالات فيضانات الجليد.

المشتغلون بالتشغيل والإدارة المتنقلة

ويمكن أن تجمّد وتغدو أجهزة التكثيف في داخل المحركات وصناديق التروسات آليات التنظيف والاستيلاء عليها، كما أن المحركات العالية المحركات لظروف القطب الشمالي مصممة بفتحات متنفس تشمل خراطيش البقعة أو تحل محلها تصميمات مغلفة بالضغط، وبالإضافة إلى ذلك، يمكن تركيب عناصر تدفئة داخلية لمنع حدوث تآكل في الضوابط الإلكترونية الحرجة، ويجب على جميع الموصلات الكهربائية والمجسّسات العليا أن تلبي.

النظم الجاهزة وتصميم الحافظة

وفي المطارات النائية من القطب الشمالي، يكون الدعم في مجال الصيانة محدودا، ولذلك فإن نظم رفع المركبات تشمل محركات ذات محركات مزدوجة التآكل، وقنوات مستقلة للطاقة، ووصلات احتياطية آلية، وفي حالة فشل الملجأ الأولي، لا يزال النظام الثانوي قادرا على نشر المنافذ في موقع مأمون للهبوط، كما ينفذ المصممون عمليات تحميل محدودة وآليات للتسامح بحيث لا تؤدي نقطة التسلسل المضبوطة إلى الفشل في القطاعات المتاخمة.

الابتكارات والاتجاهات المستقبلية

وتتجه أجهزة الرفع العالية الجيل القادم نحو نظم التكيف والذكاء التي يمكن أن تستجيب في الوقت الحقيقي للظروف البيئية البالغة الشدة، وتعود هذه الابتكارات بتوسيع المظروف التشغيلية للطائرات في مناطق عالية السعة والمنطقة القطبية الشمالية.

المواد الذكية والهيكلات المورفينة

Shape —-memory alloys (SMAs) and piezoelectric actuators allow wing surfaces to change shape without conventional hinged panels. For example, a morphing leading‐-edge flap can continuously adjust camber or droop to counteract lift loss due to ice accretion or altitude. [FT:0]Research on intelligence materials aerospace[20]

الرصد المتكامل للنظم الحقيقية

ويمكن لمستشعرات الألياف الضوئية المدمجة وأجهزة قياس درجات الحرارة رصد الصحة الهيكلية لأجهزة رفع عالية أثناء الطيران، وتغذي هذه النظم، مجتمعة مع أجهزة استشعار الكشف عن الجليد، بيانات إلى جهاز مراقبة تكييفي يضبط زوايا الانتشار المشتعلة أو الطاقة التدفئة في الوقت الحقيقي، وتكفل هذه المراقبة المغلقة التوازن الأمثل بين استهلاك الطاقة المرفوعة والثلجية، وهو أمر حاسم بالنسبة للرحلات البعيدة المدى على طرق القطب.

المحاكاة الحاسوبية المسبقة

كما أن هذه المحاكاة تقلل من الحاجة إلى اختبار الريح المكلّفة، وتتيح سرعة التكرار في مخططات ميكانيكية مضادة للخطوبة، كما أن المحاكاة المتعددة الفيزياء التي تجمع بين أدوات الميكانيكية العالية، والتصميم الحراري، والتحول إلى بيئة قياسية،

خاتمة

إن تصميم أجهزة رفع عالية للأحوال العالية جداً وللمنطقة القطبية الشمالية يتطلب نهجاً هندسياً شاملاً لا يلبي أمثليتها، وعلم المواد، وحماية الجليد، والتحول القوي، حيث أن عمليات الطائرات لا تتسع إلا إلى بيئات تتطلب قدراً متزايداً من الطاقة، حيث ترتفع مستوياتها في المطارات العالية الكواكب في هيمالايا، بحيث تتحول طرقاً عبر القطب الشمالي، فإن الابتكارات الموصوفة هنا ستكون حاسمة في الحفاظ على السلامة والكفاءة والموثوقية.