مبدأ عمل الطائرة

يمكن القول في المبدأ البسيط عن عمل الطائرة أن الطائرات تطير عندما تطبق حركة الهواء عبر أجنحتها قوةً تصاعديةً على الأجنحة (وبالتالي بقية أجزاء الطائرة) أكبر من قوة الجاذبية التي تسحب الطائرة نحو الأرض، وقد وصف دانييل برنولي- عالم الرياضيات والباحث السويسري في القرن الثامن عشر- الفيزياء الكامنة وراء هذه الظاهرة بدراسة حركة السوائل.

وصف دانييل برنولي عالم الرياضيات، الفيزياء الكامنة وراء عمل الطائرة بدراسة حركة الموائع، حيث اكتشف برنولي أن الضغط الذي يمارسه المائع المتحرك يتناسب عكسيًّا مع سرعة المائع، بمعنى آخر ينخفض ​​ضغط المائع مع زيادة سرعة المائع والعكس صحيح.

وينطبق المبدأ نفسه على حركة الهواء؛ فكلما كان الهواء أسرع، كلما انخفض ضغط الهواء. وكلما كانت حركته أبطأ كلما ازداد الضغط، إذ تم تصميم أجنحة الطائرات للاستفادة من هذه الحقيقة وخلق قوة الرفع اللازمة للتغلب على وزن الطائرة وجعلها تطير في الهواء. الأجزاء السفلية من الأجنحة مسطحة بشكلٍ أو بآخر، في حين أن قممها منحنية، بالإضافة إلى ذلك تميل الأجنحة إلى الأسفل قليلًا من الأمام إلى الخلف، لذلك فإن الهواء يتحرك حول جناحٍ أطول فوق القمة مما هو عليه في الأسفل.

يتنقل الهواء المتدفق فوق الجزء العلوي بسرعةٍ أكبر من الهواء الذي يتدفق تحته، وبالتالي فإن ضغط الهواء فوق الجناح يكون أقل مما هو عليه تحت الجناح، حيث تتجمع جزيئات الهواء المتحركة الأبطأ معًا مما يخلق الضغط التفاضلي الصاعد، وكلما كان الجناح يتحرك بشكلٍ أسرع عبر الهواء كلما ازدادت قوة الرفع، وفي النهاية تتجاوز الطائرة قوة الجاذبية.

الهيكل الرئيسي للطائرة باستثناء مجموعة الذيل والأجنحة والمحركات، المصطلح مشتقٌ من كلمةٍ فرنسيةٍ وهي fusele  بمعنى مدبب، لأن جسم الطائرة هو شكل أسطوانة طويلة ذات نهاياتٍ مدببةٍ، وهي مصنوعةٌ من أقسام الألمنيوم التي يتم تجميعها معًا ويلعب الشكل دورًا هامًا في عمل الطائرة .

قمرة القيادة هي الجزء الأكثر تقدمًا من جسم الطائرة وتحتوي على جميع الأدوات اللازمة لجعل الطائرة تحلق، في بعض الأحيان يشار إليها باسم سطح الطيران، كما أن قمرة القيادة لديها مقاعد للطيار ومساعد الطيار ومهندس للطيران على بعض الطائرات.

المقصورة هي جزءٌ من جسم الطائرة، حيث تقوم شركة الخطوط الجوية بنقل الركاب أو الشحن أو كليهما، تحتوي مقصورة الركاب التقليدية على أقسامٍ لإعداد الطعام ومراحيض ورفوف علوية لتخزين الأمتعة والمعاطف وأشياء أخرى محمولة على متن الطائرة، وتحمل الطائرات الصغيرة نحو 60 راكبًا، بينما تحمل الطائرات الأكبر حجمًا مثل الطائرة بوينج 747 أكثر من 400 راكبٍ.

هذه هي مساحة جسم الطائرة أسفل منصة الركاب حيث يتم نقل البضائع والأمتعة، وهو في الأساس النصف السفلي من أسطوانة جسم الطائرة.

الأجنحة هي التي تولد التوازن الضروري للحصول والحفاظ على الطائرة خارج الأرض، وهي مصنوعةٌ من سبائك الألومنيوم، تلعب دورًا محوريًّا في عمل الطائرة. الأجنحة في الغالب جوفاء، مع حجراتٍ كبيرةٍ للوقود، وتدعم الأجنحة أيضًا المحركات والتي تعلق تحت الأجنحة. لقد تم تصميم وبناء الأجنحة مع الاهتمام الدقيق بالشكل، الكفاف، الطول، العرض والعمق.

تتكون من زعانفَ كبيرةٍ تمتد عموديًّا وأفقيًّا من الجزء الخلفي من جسم الطائرة، هدفها الأساسي هو المساعدة في استقرار عمل الطائرة بالإضافة إلى ذلك لديها أيضًا أسطح تحكم مدمجة فيها تساعد الطيارين على توجيه الطائرة.

تؤدي أسطح التحكم الملحقة بجناح الطائرة والذيل إلى تغيير توازن الطيران المستقيم والمستوي عند التحرك لأعلى ولأسفل أو لليسار ولليمين، إذ يتم التلاعب بها من الضوابط في قمرة القيادة.

هي لوحاتٌ في الحافة الخلفية للأجنحة يتم استخدامها أثناء الطيران لتوجيه الطائرة، ويتم التحكم فيها عن طريق تدوير عجلة التحكم أو وحدة تحكم الجانب، وهي عصا في قمرة القيادة تتحرك إلى اليسار أو اليمين.

إن معدات الهبوط هي مجموعة الهيكل السفلي التي تدعم الطائرة عندما تكون على الأرض، وتتكون من العجلات والإطارات والمكابح والمحاور وهياكل الدعم الأخرى.

لها دورٌ كبيرٌ في عمل الطائرة، ويتم تحديد العدد الدقيق للمحركات على الطائرة حسب متطلبات الطاقة والأداء للطائرة، إذ تحتوي معظم الطائرات النفاثة على محركين أو ثلاثة أو أربعة محركات، حسب حجم الطائرة.

يتم التحكم في الطاقة التي تنتجها المحركات من قبل الطيارين إما بشكلٍ مباشرٍ أو غير مباشرٍ، من خلال أجهزة التحكم المحوسبة.

كما ذكر أعلاه، هناك حاجةٌ إلى شكلٍ من أشكال الدفع لتحريك الطائرة في الهواء وتوليد ما يكفي من الرفع لكي تطير، كانت أولى أشكال الدفع عبارة عن محركات بنزين بسيطة تحولت إلى مراوحَ. أما معظم الطائرات الحديثة مجهزة بمحركاتٍ نفاثةٍ، وهي أكثر قوة وأبسط من الناحية الميكانيكية وأكثر موثوقية من محركات المكابس. دخلت المحركات النفاثة الخدمة التجارية لأول مرة في أواخر الخمسينيات من القرن العشرين، وكانت تستخدم على نطاقٍ واسعٍ في منتصف الستينيات.

كما هو الحال مع جميع محركات الاحتراق، يتم زيادة الطاقة عن طريق إضافة المزيد من الوقود إلى غرفة الاحتراق، وبما أن الطائرات تعتمد على جناحيها من أجل الرفع الرأسي والمحركات فقط للحركة الأفقية، يمكن لهذه المحركات الكبيرة رفع كميات هائلة من الوزن عن الأرض بسرعةٍ كبيرةٍ..