كيف أن المصانع البيئية مثل رين وسرقة وسرقة التنقّل في ظروف العالم الحقيقي
مقدمة: القوات غير المنظورة التي تشكل الرحلة
وكل طيار يعرف أن يوما سلسا وواضحا يوفر أفضل أداء جوي يمكن التنبؤ به، ولكن الطيران في العالم الحقيقي يعمل بعيدا عن الظروف العقيمة لنفق رياح، فالغبار والجليد والثلج وحتى الرماد البركاني يعترض باستمرار على الافتراضات التي تُبنى في محركات الطائرات وأجهزة سحبها، ويفهم كيف أن هذه العوامل البيئية تؤدي إلى تدهور كفاءة التراب الجوي ليست مجرد عملية أكاديمية، بل هي عوامل أساسية بالنسبة لنظم النقل الجوي.
كيف أن (رين موديفي) هو الأداء الأيرودينامي
ويعرض المطر ظاهرتين ماديتين أوليتين تؤثران على الديناميكا الهوائية: تراكم فيلم مائي على السطح والزخم المستمد من قطرات مؤثرة، ويمكن لكل منهما أن يقلل بدرجة كبيرة من الرفع وزيادة السحب، وأحيانا بطرق تفاجئ حتى الطيارين ذوي الخبرة.
أفلام المياه وسرعة السطح
وعندما يسقط المطر على جناح ما، لا يزول وينفجر فحسب، بل إن سرعة الطيران العادية تنتشر المياه في فيلم رقيق وواقي يهز السطح بشكل فعال، وهذا التقريب يعطل طبقة الحدود الحرام، ويرغم الانتقال المبكر إلى التدفق المضطرب، وفي حين أن التدفق المضطرب قد يؤدي أحيانا إلى تأخير الانفصال، فإن الأثر الصافي للخصوبة الناجمة عن الأمطار هو زيادة في نسبة جر الأمطار)١٠(.
مهبط مياه الأمطار وتدفقات الاضطرابات
وبالإضافة إلى تشكيل الأفلام، فإن الطاقة الحركية لكل قطرة من قطرات الأمطار التي تضرب الحافة الرئيسية والسطح الأعلى للجنحة تؤدي إلى اضطرابات ضغط محلية، وفي الأمطار الغزيرة، فإن بلايين السقوط في الثانية تضرب الجناح، وكل منها يزرع قوة صغيرة ويخلق اضطراباً صغيراً، وهذا الاضطرابات الموزعة يمكن أن يخفض الحد الأقصى من معامل الرفع (C، وهو هجوم يُقصد به 10-15 في المائة.]
وصلات الأداء المائي والمهندس
وفي حين تركز المادة على الرفع والسحب، فإن الأمطار تؤثر أيضا على المحركات، التي تؤثر بصورة غير مباشرة على التوازن الهوائي، ويمكن أن يسبب الإغراق في بعض محركات الاضطرابات أو يقلل من ناتج الدفع، ويؤدي فقدان الدفع المفاجئ المقترن بزيادة الجر إلى حدوث عجز خطير في الأداء، وكثيرا ما تتضمن الطائرات الحديثة المعاطف المكررة للمطر على الحوافات الرئيسية وأسطح المحركات التي تستهلك لتقليل الارتفاع في المياه إلى أدنى حد ممكن، ولكن هذه الطوابع الزمنية.
The Aerodynamic Impact of Dust, Sand, and Particulates
فالغبار والجسيمات تمثل مجموعة مختلفة من التحديات، فبدلا من فيلم سائل، يخلق الغبار رواسب مادية تغير النسيج السطحي بل ويمكن أن يغير شكل الحواف الرئيسية بمرور الوقت، وتكون الآثار تراكمية وشديدة بوجه خاص في المناطق القاحلة، أو قرب المناطق الصناعية، أو بعد الانفجارات البركانية.
عملية بسط الأرض والانتقال إلى باوند
وحتى طبقة رقيقة من الغبار - أحياناً غير مرئية للتوتر السطحي العاري بالمقارنة بجناح نظيف، مما يرغم طبقة الحدود على الانتقال من سطح البحر إلى التدفق المضطرب قبل تصميمه بكثير، وفي حين أن التدفق المضطرب أكثر مقاومة للانفصال في زوايا عالية من الهجوم، فإنه ينطوي أيضاً على احتكاك جلدي أعلى، وفي جناح طائرات النقل العادي، يمكن أن يزيد تراكم الغبار من حجمه الإجمالي بنسبة ٣,٨ في المائة.
Leading Edge Erosion and Aerodynamic Shape Degradation
وبالإضافة إلى التقريب السطحي، فإن جسيمات الغبار الغامضة تضعف الحافة الرئيسية للأجنحة وأسطح ذيل على مر الزمن، بل إن التغيرات الطفيفة أو الشكلية يمكن أن تحول موقع نقاط الركود وأن تغير توزيع الضغط حول الحواف الجوي، مما يمكن أن يقلل من سرعة الرفع ويزيد من سرعة الارتداد، ولا سيما في ظروف الرحلات الجوية، وكثيرا ما تتطلب الطائرات العاملة في البيئات الصحراوية عمليات تفتيش أكثر تواترا واستبدال الأشرطة ذات خطوط دفع للحفاظ على كفاءة الطيران.
الاضطرابات الناجمة عن اضطرابات المحركات والتدفق الجوي
إن الغبار والرمل المزروعين في محركات الطائرات لا يرتدون فقط نصلات الضغط بل يغيرون أيضاً خصائص التدفق الجماعي للمحرك، وسيؤدي الضغط المتضرر إلى انخفاض الدافع، مما يرغم الطائرة على الطيران في زوايا هجومية أعلى للحفاظ على سرعة الجر المتعمد، ويؤدي الأثر المشترك للسحب المتزايد والدفع المخفض إلى إحداث هامش أداء ضيق، لا سيما أثناء التصريف والتأقلم في ظروف الغضب الحارة.
الآثار المشتركة للمطر والدب: سيناريو عالمي حقيقي
وفي كثير من البيئات التشغيلية، لا تحدث الأمطار والغبار في عزلة، إذ يمكن أن ينتج عاصفة رعدية صحراءية، على سبيل المثال، مزيجا من الأمطار الغزيرة والرمل المهبوط بالريح والغبار، وتتحول الجسيمات المحمولة جوا إلى ماء، مما يؤدي إلى حدوث خلل حاد في معدلات الأمطار، ويرتبط في كثير من الأحيان بظروف أكثر عمقا من الأمطار أو الغبار وحده.
استراتيجيات التخفيف من حدة الكوارث والنظر في التصميم
وقد وضع مهندسو الفضاء الجوي عدة استراتيجيات للحد من الآثار الضارة للمطر والغبار على الرفع والسحب.
التكتلات الفوقية والسريعة الذاتية
وتتسبب الطلاءات الحديثة التي تُبدد المياه وتخفض من التسخين الغباري في أكثر الأدوات فعالية، وتتسبب الأسطح الخارقة للهيدرووب في تآكل الأمطار بدلا من أن تشكل فيلما، وتحافظ على تدفق السحوط وتخفض الاضطرابات في الزخم، وبالمثل، فإن المعاطف المضادة للدبابات أو المنخفضة التردد تساعد على سد الجسيمات الغبارية بسبب التدفق الجوي بدلا من البناء، ومع ذلك، فإن هذه التصفيات المقيدة تقيَّم على العديد من البيئة التجارية.
قيادة شركة إدج للنشر
ويمكن أن يساعد تصميم أجهزة الدفع الجوي ذات نطاق متوسط من الطوابق المتقدمة على الحفاظ على التدفق المرفق حتى عندما يهتز السطح، كما أن الحواف الأمامية والنباتات المُحَطَّرة فعالة لأنها تعجل تدفق الهواء عند الطرف الرئيسي، وتخفض الأثر المعطل للمطر أو الغبار، كما أن ديناميات السوائل المحاكاة الحاسوبية تشمل الآن بشكل روتيني نماذج التقريب السطحي من أجل تحقيق أفضل أشكال الظروف الواقعية، وليس مجرد نماذج نظيفة.
الإجراءات التنفيذية والتدريب التجريبي
ويتم تدريب الطيارين على تعديل تقنياتهم عند مواجهة الأمطار أو الغبار، فبالنسبة للمطر، يزيدون سرعة النهج بإضافة " مضافات " )من ٥ إلى ٠١ عقدة( للتعويض عن انخفاض المصعد وزيادة الجر، كما يتجنبون مدخلات المراقبة المفاجئة التي قد تؤدي إلى توقف، وفي ظروف غبارية، يمكن للطيارين أن يستخدموا مسارات أطول، ويقللوا من وزن الغبار، ويتفادى التلوث المفاجئ بالأضوء المؤدي إلى التأرض.
الاتجاهات المستقبلية: النماذج الافتراضية وتعديلات الوقت الحقيقي
وتتجه صناعة الطيران نحو الطائرات التي يمكن أن تُحس بالظروف البيئية وتكيف في الوقت الحقيقي، ويقوم الباحثون بتطوير أجهزة استشعار ذات مقياس رقيق تكتشف سماكة أفلام المياه أو تراكم الغبار على أجنحة، ويمكن لهذه البيانات أن تتغذى في حواسيب التحكم في الطيران التي تضبط زاوية الهجوم أو تنشر مولدات دودة لتخفيف خسائر الأداء، وفي الوقت نفسه، أصبحت بيانات الطقس الساتلية دقيقة بما يكفي للتنبؤ ليس فقط بحجم الترسبات بل أيضاً لتركيزات البديلة في التراب.
خاتمة
فالغبار والرنين ليسا مجرد إزعاج، بل هما عاملان في تغيير بيئة الطيران الجوي للطائرة، إذ أن زيادة الجرعة والحد من الرفع عن طريق إنتاج أفلام سطحية واضطرابات ناجمة عن قطرات، بينما يؤدي الغبار إلى جعل السطحات والأرضية ذات الشكلين الأساسيين للطيران، ويطالبان معا بقدر أكبر من القوة، وارتفاع السرعة، وتجربته بفهمهما بدقة أكبر.
External References]