الطائرات

و الطائرات هي وسيلة أو آلة قادرة على الطيران من خلال حصولها على الدعم من الهواء . أنه يتعارض قوة الجاذبية باستخدام إما رفع ثابت أو باستخدام رفع ديناميكية من الجنيح ، ^[1] أو في حالات قليلة في الاتجاه الهبوطي من المحركات النفاثة . تشمل الأمثلة الشائعة للطائرات الطائرات ، والمروحيات ، والمناطيد (بما في ذلك المناطيد ) ، والطائرات الشراعية ، والباراموتورات ، وبالونات الهواء الساخن . ^[2]

النشاط البشري الذي يحيط بالطائرات يسمى الطيران . يُطلق على علم الطيران ، بما في ذلك تصميم وبناء الطائرات ، اسم علم الطيران . يتم تشغيل الطائرات ذات الطاقم بواسطة طيار على متن الطائرة ، ولكن يمكن التحكم في المركبات الجوية بدون طيار عن بعد أو التحكم الذاتي بواسطة أجهزة الكمبيوتر الموجودة على متن الطائرة . يمكن تصنيف الطائرات حسب معايير مختلفة ، مثل نوع الرفع ودفع الطائرات والاستخدام وغيرها.

التاريخ

تعود نماذج الطائرات وقصص الطيران المأهولة إلى قرون عديدة. ومع ذلك ، فإن أول صعود مأهول - وهبوط آمن - في العصر الحديث حدث بواسطة بالونات الهواء الساخن الأكبر حجمًا التي تم تطويرها في القرن الثامن عشر. أدت كل من الحربين العالميتين إلى تطورات تقنية كبيرة. وبالتالي ، يمكن تقسيم تاريخ الطائرات إلى خمسة عصور:

• رواد الطيران ، من التجارب الأولى حتى عام 1914.
• الحرب العالمية الأولى ، 1914-1918.
• الطيران بين الحربين العالميتين ، 1918-1939.
• الحرب العالمية الثانية ، 1939-1945.
• عصر ما بعد الحرب ، والذي يُطلق عليه أيضًا العصر النفاث ، من عام 1945 إلى يومنا هذا.

طرق الرفع

أخف من الهواء - أجهزة تهوية

البالونات استخدام الطفو لتطفو في الهواء بنفس الطريقة التي السفن تطفو على سطح الماء. تتميز بوجود خلية كبيرة واحدة أو أكثر أو ستائر مملوءة بغاز منخفض الكثافة نسبيًا مثل الهيليوم أو الهيدروجين أو الهواء الساخن ، وهو أقل كثافة من الهواء المحيط. عندما يضاف وزن هذا إلى وزن هيكل الطائرة ، فإنه يضيف نفس وزن الهواء الذي تزيحه المركبة.

تم اختراع بالونات الهواء الساخن الصغيرة ، التي تسمى فوانيس السماء ، لأول مرة في الصين القديمة قبل القرن الثالث قبل الميلاد واستخدمت في المقام الأول في الاحتفالات الثقافية ، وكانت النوع الثاني فقط من الطائرات التي تطير ، وأولها الطائرات الورقية ، التي تم اختراعها لأول مرة في الصين القديمة منذ أكثر من ألفي عام. (انظر اسرة هان )

A بالون كان في الأصل أي منطاد، في حين أن مصطلح المنطاد كان يستخدم لكبيرة، تصاميم طائرات تعمل بالطاقة - ذات الأجنحة الثابتة عادة. ^{[3] [4] [5] [6] [7] [8]} في عام 1919 تم الإبلاغ عن فريدريك هاندلي بيج على أنه يشير إلى "سفن الهواء" ، وأنواع الركاب الأصغر مثل "اليخوت الجوية". ^[9] في الثلاثينيات من القرن الماضي ، كان يُشار أحيانًا إلى القوارب الطائرة الكبيرة العابرة للقارات باسم "سفن الجو" أو "السفن الطائرة". ^{[10] [11]} - على الرغم من أنه لم يتم بناء أي منها بعد. بدأ ظهور المناطيد التي تعمل بالطاقة ، والتي تسمى بالونات متغيرة ، ولاحقًا بهياكل صلبة تسمح بزيادة كبيرة في الحجم ، في تغيير طريقة استخدام هذه الكلمات. تم إنتاج مهويات ضخمة تعمل بالطاقة ، تتميز بإطار خارجي صلب وجلد ديناميكي هوائي منفصل يحيط بأكياس الغاز ، وكان Zeppelins هو الأكبر والأكثر شهرة. لم تكن هناك حتى الآن طائرات ثابتة الجناحين أو بالونات غير صلبة كبيرة بما يكفي لتسمية المناطيد ، لذا أصبحت كلمة "المنطاد" مرادفًا لهذه الطائرات. ثم أدت عدة حوادث ، مثل كارثة هيندنبورغ في عام 1937 ، إلى زوال هذه المناطيد. في الوقت الحاضر ، فإن "البالون" عبارة عن منطاد غير مزود بالطاقة و "المنطاد" يعمل بالطاقة.

يُطلق على المنطاد المزود بالطاقة والقابل للتوجيه اسم المرشد . في بعض الأحيان ، يتم تطبيق هذا المصطلح فقط على البالونات غير الصلبة ، وفي بعض الأحيان يُنظر إلى البالون المرن على أنه تعريف للمنطاد (والذي قد يكون بعد ذلك جامدًا أو غير صلب). تتميز الممرات غير الصلبة بكيس غاز إيروديناميكي معتدل مع زعانف استقرار في الخلف. وسرعان ما أصبحت تعرف باسم المناطيد . خلال الحرب العالمية الثانية ، تم اعتماد هذا الشكل على نطاق واسع للبالونات المربوطة ؛ في الطقس العاصف ، يقلل هذا من الضغط على الحبل ويثبت البالون. الاسم المستعار المنطادتم اعتماده مع الشكل. في العصر الحديث ، يُطلق على أي منطاد صغير أو منطاد منطاد ، على الرغم من أن المنطاد قد لا يكون مزودًا بالطاقة وكذلك بالطاقة.

أثقل من الهواء - الهوائية

يجب أن تجد الطائرات الأثقل من الهواء ، مثل الطائرات ، طريقة ما لدفع الهواء أو الغاز إلى أسفل بحيث يحدث رد فعل (بواسطة قوانين نيوتن للحركة) لدفع الطائرة إلى الأعلى. هذه الحركة الديناميكية عبر الهواء هي أصل المصطلح. هناك طريقتان لإنتاج الدفع الصاعد الديناميكي - الرفع الديناميكي الهوائي ، والرفع الكهربائي على شكل دفع المحرك.

الرفع الأيروديناميكي الذي يتضمن الأجنحة هو الأكثر شيوعًا ، حيث يتم الاحتفاظ بالطائرات ذات الأجنحة الثابتة في الهواء من خلال الحركة الأمامية للأجنحة ، والطائرات العمودية عن طريق دوران دوارات على شكل جناح تسمى أحيانًا أجنحة دوارة. الجناح عبارة عن سطح أفقي مسطح ، وعادة ما يتم تشكيله في مقطع عرضي على شكل أسطوانة هوائية . للطيران ، يجب أن يتدفق الهواء فوق الجناح ويولد قوة الرفع . A الجناح المرن هو الجناح المصنوعة من القماش أو المواد ورقة رقيقة، وغالبا ما امتدت على مدى الإطار جامدة. A طائرة ورقية هي المربوطة على الأرض وتعتمد على سرعة الريح فوق جناحيه، والتي قد تكون مرنة أو جامدة، ثابتة، أو الدوارة.

مع قوة الرفع ، توجه الطائرة دفع محركها عموديًا إلى الأسفل. تقلع طائرات V / STOL ، مثل Harrier Jump Jet و Lockheed Martin F-35B وتهبط عموديًا باستخدام الرفع الكهربائي وتحويلها إلى الرفع الديناميكي الهوائي في رحلة ثابتة.

لا يُنظر عادةً إلى الصاروخ النقي على أنه محرك هوائي لأنه لا يعتمد على الهواء في رفعه (ويمكنه حتى الطيران إلى الفضاء) ؛ ومع ذلك ، فإن العديد من مركبات الرفع الديناميكية الهوائية تم تشغيلها أو مساعدتها بواسطة محركات الصواريخ. تعتبر الصواريخ التي تعمل بالطاقة الصاروخية والتي تحصل على رفع ديناميكي هوائي بسرعة عالية جدًا بسبب تدفق الهواء فوق أجسامها حالة هامشية.

ثابتة الجناح

ورائد الطائرة ثابتة الجناحين هي الطائرة الورقية . في حين تعتمد الطائرة ذات الأجنحة الثابتة على سرعتها الأمامية لتوليد تدفق الهواء فوق الأجنحة ، يتم ربط الطائرة بالأرض وتعتمد على الرياح التي تهب على جناحيها لتوفير الرفع. كانت الطائرات الورقية هي أول نوع من الطائرات تطير وتم اختراعها في الصين حوالي 500 قبل الميلاد. تم إجراء الكثير من الأبحاث الديناميكية الهوائية باستخدام الطائرات الورقية قبل أن تصبح طائرات الاختبار وأنفاق الرياح وبرامج النمذجة الحاسوبية متاحة.

كانت الطائرات الشراعية هي أول طائرة أثقل من الهواء قادرة على الطيران الحر . نفذت طائرة شراعية صممها جورج كايلي أول رحلة مأهولة وخاضعة للرقابة في عام 1853.

اخترع ويلبر وأورفيل رايت الطائرة العملية ذات الأجنحة الثابتة ( الطائرة أو الطائرة) . إلى جانب طريقة الدفع ، تتميز الطائرات ذات الأجنحة الثابتة بشكل عام بتكوين أجنحتها . أهم خصائص الجناح هي:

• عدد الأجنحة - أحادية السطح ، ذات السطحين ، إلخ.
• دعامة الجناح - مثبتة أو ناتئة ، صلبة ، أو مرنة.
• مخطط الجناح - بما في ذلك نسبة العرض إلى الارتفاع وزاوية المسح وأي اختلافات على طول الامتداد (بما في ذلك الفئة المهمة لأجنحة دلتا ).
• موقع المثبت الأفقي إن وجد.
• زاوية ثنائية السطوح  - موجبة أو صفرية أو سالبة (أنهدرا).

A الهندسة المتغيرة الطائرات يمكن تغيير التكوين جناحها خلال الرحلة.

و الجناح الطائر لا يوجد لديه جسم الطائرة، على الرغم من أنه قد يكون بثور صغيرة أو قرون. عكس ذلك هو جسم الرفع ، الذي ليس له أجنحة ، على الرغم من أنه قد يحتوي على أسطح صغيرة للتثبيت والتحكم.

لا تعتبر المركبات ذات التأثير الجناح في الأرض بشكل عام طائرات. ^[12] إنها "تطير" بكفاءة بالقرب من سطح الأرض أو الماء ، مثل الطائرات التقليدية أثناء الإقلاع. مثال على ذلك هو ekranoplan الروسي الملقب بـ " وحش بحر قزوين ". تعتمد الطائرات التي تعمل بالطاقة البشرية أيضًا على التأثير الأرضي لتظل محمولة جواً بأقل قدر من القوة التجريبية ، ولكن هذا فقط لأنها ضعيفة للغاية - في الواقع ، فإن هيكل الطائرة قادر على التحليق أعلى.

الطائرات العمودية

تستخدم الطائرات العمودية ، أو الطائرات ذات الأجنحة الدوارة ، دوارًا دوارًا مع شفرات قسم الطيران ( جناح دوار ) لتوفير الرفع. تشمل الأنواع طائرات الهليكوبتر ، و autogyros ، والعديد من المركبات الهجينة مثل الجيرودينز والطائرات العمودية المركبة.

تحتوي المروحيات على دوار يتم تشغيله بواسطة عمود يحركه المحرك. يقوم الدوار بدفع الهواء لأسفل لخلق قوة الرفع. عن طريق إمالة الدوار للأمام ، فإن التدفق الهابط يميل للخلف ، مما ينتج عنه قوة دفع للرحلة إلى الأمام. تحتوي بعض طائرات الهليكوبتر على أكثر من دوار واحد وبعضها يحتوي على دوارات تدور بواسطة نفاثات غازية في الأطراف.

تحتوي Autogyros على دوارات غير مزودة بالطاقة ، مع محطة طاقة منفصلة لتوفير قوة الدفع. الدوار مائل للخلف. عندما يتحرك autogyro للأمام ، ينفجر الهواء لأعلى عبر الدوار ، مما يجعله يدور. يزيد هذا الدوران من سرعة تدفق الهواء فوق الدوار ، لتوفير قوة الرفع. الطائرات الورقية الدوارة هي طائرات آلية غير مزودة بالطاقة ، يتم سحبها لمنحها سرعة أمامية أو مقيدة بمرساة ثابتة في الرياح العاتية لرحلة الطائرات الورقية.

تقوم Cyclogyros بتدوير أجنحتها حول محور أفقي.

تحتوي الطائرات الدوارة المركبة على أجنحة توفر بعض أو كل قوة الرفع في الرحلة الأمامية. يتم تصنيفها في الوقت الحاضر على أنها أنواع رافعات تعمل بالطاقة وليست طائرات عمودية. طائرات Tiltrotor (مثل Bell Boeing V-22 Osprey ) ، وطائرة الإمالة ، و Tail-sitter ، و coleopter ، لها دوارات / مراوح أفقية للطيران الرأسي والعمودي للرحلة الأمامية.

طرق الرفع الأخرى

• A هيئة رفع هو هيئة طائرة على شكل لإنتاج المصعد. إذا كان هناك أي أجنحة ، فهي صغيرة جدًا بحيث لا توفر رفعًا كبيرًا وتستخدم فقط لتحقيق الاستقرار والتحكم. لا تتسم أجسام الرفع بالكفاءة: فهي تعاني من مقاومة عالية ، ويجب أيضًا أن تتحرك بسرعة عالية لتوليد قوة رفع كافية للطيران. العديد من النماذج الأولية البحثية ، مثل Martin Marietta X-24 ، التي أدت إلى مكوك الفضاء ، كانت ترفع الأجسام ، على الرغم من أن مكوك الفضاء ليس كذلك ، وبعض الصواريخ الأسرع من الصوت تحصل على رفع من تدفق الهواء فوق جسم أنبوبي.
• تعتمد أنواع الرفع بالطاقة على الرفع المشتق من المحرك للإقلاع والهبوط العمودي ( VTOL ). تنتقل معظم الأنواع إلى المصاعد ذات الأجنحة الثابتة للطيران الأفقي. تشمل فئات أنواع الرفع بالطاقةطائرات VTOL النفاثة (مثل Harrier Jump Jet ) والميلان ، مثل Bell Boeing V-22 Osprey ، من بين آخرين. تعتمد بعض التصميمات التجريبية كليًا على قوة الدفع للمحرك لتوفير الرفع طوال الرحلة بأكملها ، بما في ذلك منصات تحويم رفع المروحة الشخصية وحزم الطائرات النفاثة.تشمل تصميمات أبحاث VTOL جهاز قياس Rolls-Royce Thrust .
• في طائرة Flettner يستخدم اسطوانة دوارة بدلا من الأجنحة الثابتة، والحصول على رفع من تأثير ماغنوس .
• و أورنيثوبتر تحصل عليها توغلت التي ترفرف أجنحتها.

الحجم والسرعة القصوى

الحجم

أصغر الطائرات هي ألعاب / مواد ترفيهية وطائرات نانو .

أكبر طائرة من حيث الأبعاد والحجم (اعتبارًا من عام 2016) هي الطائرة البريطانية Airlander 10 التي يبلغ طولها 302 قدمًا (92 مترًا) ، وهي طائرة هجينة ، مع ميزات طائرات الهليكوبتر والأجنحة الثابتة ، ويقال إنها قادرة على سرعات تصل إلى 90 ميلاً في الساعة (140 كم / ساعة). h ؛ 78 عقدة ، وتحمل محمول جواً لمدة أسبوعين بحمولة تصل إلى 22،050 رطلاً (10000 كجم). ^{[13] [14] [15]}

أكبر طائرة من حيث الوزن وأكبر طائرة ثابتة الجناحين تم بناؤها على الإطلاق ، اعتبارًا من عام 2016 ^[تحديث]، هي Antonov An-225 Mriya . يبلغ طول هذا النقل الروسي المكون من ستة محركات في أوكرانيا في الثمانينيات 84 مترًا (276 قدمًا) ، ويبلغ طول جناحيه 88 مترًا (289 قدمًا). وهي تحمل الرقم القياسي العالمي للحمولة الصافية ، بعد نقل 428.834 رطلاً (194.516 كجم) من البضائع ، وقد نقلت مؤخرًا 100 طن (220.000 رطل) حمولة تجارية. مع أقصى وزن محمّل من 550-700 طن (1،210،000-1،540،000 رطل) ، فهي أيضًا أثقل طائرة تم بناؤها حتى الآن. يمكنها الإبحار بسرعة 500 ميل في الساعة (800 كم / ساعة ، 430 عقدة). ^{[16] [17] [18] [19] [20]}

أكبر الطائرات العسكرية هي الأوكرانية أنتونوف أن -124 رسلان (ثاني أكبر طائرة في العالم ، تستخدم أيضًا كوسيلة نقل مدنية) ، ^[21] وطائرة لوكهيد سي 5 جالاكسي الأمريكية للنقل والوزن والتحميل بأكثر من 380 طنًا (840.000 رطل). . ^{[20] [22]} محرك هيوز H-4 Hercules المكون من 8 محركات ، ومكبس ، ومروحة "Spruce Goose" - وهي عبارة عن قارب طائر خشبي أمريكي في الحرب العالمية الثانية مع جناحيها الأكبر (94 مترًا / 260 قدمًا) من أي طائرة حالية وارتفاع ذيلها يساوي الأطول (إيرباص A380-800 عند 24.1 مترًا / 78 قدمًا) - طار قفزة قصيرة واحدة فقط في أواخر الأربعينيات ولم يخرج أبدًا عن تأثير الأرض . ^[20]

أكبر الطائرات المدنية ، بصرف النظر عن An-225 و An-124 المذكورة أعلاه ، هي طائرات نقل البضائع Airbus Beluga المشتقة من طائرة Airbus A300 النفاثة ، وهي مشتق من Boeing Dreamlifter لنقل البضائع من طائرة Boeing 747 النفاثة / النقل (747 -200B ، عند إنشائها في الستينيات ، كانت أثقل طائرة على الإطلاق ، ويبلغ وزنها الأقصى أكثر من 400 طن (880.000 رطل)) ، ^[22] وطائرة إيرباص A380 "سوبر جامبو" النفاثة ذات الطابقين ( أكبر طائرة ركاب في العالم). ^{[20] [23]}

سرعات

وكانت رحلة طائرة تعمل بالطاقة أسرع المسجلة وأسرع سجلت تحليق هذه الطائرات طائرة تعمل بالطاقة التي تتنفس الهواء من NASA X-43 A بيغاسوس ، و النفاث ، بدعم، تفوق سرعتها سرعة الصوت ، رفع جسم الطائرة البحوث التجريبية، في ماخ 9.6، بالضبط 3،292.8 م / ث (11854 كم / ساعة ؛ 6400.7 عقدة ؛ 7366 ميل / ساعة). حددت X-43A تلك العلامة الجديدة ، وحطمت الرقم القياسي العالمي الخاص بها البالغ 6.3 ماخ ، بالضبط 2160.9 م / ث (7779 كم / ساعة ؛ 4200.5 عقدة ؛ 4834 ميل في الساعة) ، التي تم تعيينها في مارس 2004 ، في رحلتها الثالثة والأخيرة في 16 تشرين الثاني (نوفمبر) 2004. ^{[24] [25]}

قبل X-43A ، كانت أسرع رحلة طيران مسجلة تعمل بالطاقة (ولا يزال الرقم القياسي لأسرع طائرة مأهولة تعمل بالطاقة / أسرع طائرة مأهولة وغير فضائية) هي طائرة أمريكا الشمالية X-15A-2 ، التي تعمل بالطاقة الصاروخية في 6.72 ماخ ، أو 2،304.96 م / ث (8297.9 كم / ساعة ؛ 4،480.48 عقدة ؛ 5156.0 ميل في الساعة) ، في 3 أكتوبر 1967. في رحلة واحدة وصلت إلى ارتفاع 354،300 قدم (108،000 م). ^{[26] [27] [28]}

أسرع طائرات الإنتاج المعروفة (بخلاف الصواريخ والصواريخ) العاملة حاليًا أو التي كانت تعمل سابقًا (اعتبارًا من عام 2016) هي:

• أسرع طائرة ثابتة الجناحين ، وأسرع طائرة شراعية ، هي مكوك الفضاء ، وهي طائرة هجينة صاروخية ، والتي دخلت الغلاف الجوي مرة أخرى كطائرة شراعية ثابتة الجناحين بسرعة تزيد عن 25 ماخ ، أي ما يعادل 8575 م / ث (30870 كم). / ساعة ؛ 16668 عقدة ؛ 19،180 ميل في الساعة). ^{[26] [29]}
• أسرع طائرة عسكرية تم بناؤها على الإطلاق: Lockheed SR-71 Blackbird ، طائرة استطلاع أمريكية ذات أجنحة ثابتة ، من المعروف أنها تطير إلى ما بعد 3.3 ماخ ، أي ما يعادل 1131.9 م / ث (4075 كم / ساعة ؛ 2200.2 كونا ؛ 2،532 ميلا في الساعة). في 28 يوليو 1976 ، سجل SR-71 الرقم القياسي لأسرع وأعلى طائرة تشغيلية مع سجل سرعة مطلق يبلغ 2،193 ميل في الساعة (3529 كم / ساعة ؛ 1906 عقدة ؛ 980 م / ث) وسجل ارتفاع مطلق قدره 85،068 قدم (25929 م). عند تقاعدها في يناير 1990 ، كانت أسرع طائرة تتنفس الهواء / أسرع طائرة نفاثة في العالم ، وهو رقم قياسي لا يزال قائما حتى أغسطس 2016 ^[تحديث]. ^{[26] [30] [31] [32] [33] [34]}

ملحوظة: تشير بعض المصادر إلى X-15 المذكورة أعلاه على أنها "أسرع طائرة عسكرية" لأنها كانت جزئيًا مشروعًا للبحرية والقوات الجوية الأمريكية ؛ ومع ذلك ، لم يتم استخدام X-15 في العمليات العسكرية الفعلية غير التجريبية. ^[28]

• أسرع طائرة عسكرية حالية هي السوفيتية / الروسية Mikoyan-Gurevich MiG-25  - القادرة على سرعة 3.2 ماخ ، أي ما يعادل 1097.6 م / ث (3951 كم / س ؛ 2،133.6 كونا ؛ 2،455 ميل في الساعة) ، على حساب تلف المحرك ، أو ماخ 2.83 ، أي ما يعادل 970.69 م / ث (3494.5 كم / ساعة ؛ 1،886.87 عقدة ؛ 2171.4 ميل في الساعة) ، بشكل طبيعي - والطائرة الروسية Mikoyan MiG-31 E (قادرة أيضًا على ماخ 2.83 بشكل طبيعي). كلاهما طائرات نفاثة مقاتلة اعتراضية ، في عمليات نشطة اعتبارًا من عام 2016. ^{[35] [36] [37]}
• أسرع طائرة مدنية تم بناؤها على الإطلاق ، وأسرع طائرة ركاب تم بناؤها على الإطلاق: الطائرة النفاثة Tupolev Tu-144 الأسرع من الصوت التي تم تشغيلها لفترة وجيزة (Mach 2.35 ، 1600 ميل في الساعة ، 2587 كم / ساعة) ، والتي يُعتقد أنها تطير بسرعة حوالي 2.2 ماخ. كانت الطائرة Tu-144 (التي تم تشغيلها رسميًا من عام 1968 إلى عام 1978 ، وانتهت بعد تحطم أسطول صغير) قد تجاوزتها منافستها ، كونكورد (ماخ 2.23) ، وهي طائرة فرنسية / بريطانية الأسرع من الصوت ، والمعروفة برحلة بحرية بسرعة ماخ 2.02 (1.450 ميل في الساعة). ، 2،333 كم / ساعة على ارتفاع إبحار) ، تعمل من عام 1976 حتى تم إيقاف أسطول كونكورد الصغير بشكل دائم في عام 2003 ، بعد تحطم أحدها في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين. ^{[26] [28] [38] [39]}
• أسرع طائرة مدنية تطير حاليًا: Cessna Citation X ، طائرة أعمال أمريكية ، قادرة على سرعة 0.935 ماخ ، أو 320.705 م / ث (1154.54 كم / ساعة ؛ 623.401 كونا ؛ 717.40 ميل في الساعة). منافستها ، American Gulfstream G650 Business jet ، يمكن أن تصل إلى 0.925 ماخ ، أو 317.275 م / ث (1142.19 كم / س ؛ 616.733 عقدة ؛ 709.72 ميل / س) ^{[26] [28] [40] [41]}
• أسرع طائرة تطير حاليًا هي طائرة بوينج 747 ، والتي يُقال إنها قادرة على التحليق فوق ماخ 0.885 ، 303.555 م / ث (1.092.80 كم / ساعة ، 590.064 كونا ، 679.03 ميل في الساعة). في السابق ، كان الأسرع هو الروسي المضطرب قصير العمر (الاتحاد السوفيتي) Tupolev Tu-144 SST (Mach 2.35 ؛ يساوي 806.05 م / ث (2،901.8 كم / ساعة ؛ 1،566.84 عقدة ؛ 1،803.1 ميل في الساعة)) وكونكورد فرنسي / بريطاني ، مع سرعة قصوى تبلغ 2.23 ماخ أو 686 م / ث (2470 كم / ساعة ؛ 1333 عقدة ؛ 1530 ميل في الساعة) وسرعة إبحار عادية تبلغ 2 ماخ أو 320.705 م / ث (1154.54 كم / س ؛ 623.401 عقدة ؛ 717.40 ميل / س) . ^{[26] [38] [39]} قبلهم ، حلقت طائرة كونفير 990 كورونادو النفاثة من الستينيات بسرعة تزيد عن 600 ميل في الساعة (970 كم / ساعة ؛ 520 عقدة ؛ 270 م / ث).

الدفع

الطائرات غير المزودة بمحركات

الطائرات الشراعية هي طائرات أثقل من الهواء ولا تستخدم الدفع بمجرد طيرانها. قد يكون الإقلاع عن طريق الإطلاق للأمام وللأسفل من موقع مرتفع ، أو بالسحب في الهواء على خط سحب ، إما بواسطة رافعة أرضية أو مركبة ، أو بواسطة طائرة "قاطرة" تعمل بالطاقة. لكي تحافظ الطائرة الشراعية على سرعة الهواء الأمامي والرفع ، يجب أن تنزل بالنسبة للهواء (ولكن ليس بالضرورة بالنسبة إلى الأرض). يمكن للعديد من الطائرات الشراعية "الارتفاع" ، أي زيادة الارتفاع من التيارات الصاعدة مثل التيارات الحرارية. تم تصميم وبناء أول مثال عملي يمكن التحكم فيه من قبل العالم والرائد البريطاني جورج كايلي ، الذي يعتبره الكثيرون أول مهندس طيران. الأمثلة الشائعة من الطائرات الشراعية هي sailplanes ، تعليق طائرة شراعيةو هواة الطيران الشراعي .

تنجرف البالونات مع الريح ، على الرغم من أن الطيار عادة يمكنه التحكم في الارتفاع ، إما عن طريق تسخين الهواء أو عن طريق إطلاق الصابورة ، مما يعطي بعض التحكم في الاتجاه (حيث يتغير اتجاه الرياح مع الارتفاع). يمكن أن ينزلق بالون هجين على شكل جناح عند الارتفاع أو السقوط ؛ لكن البالون ذو الشكل الكروي لا يمتلك مثل هذا التحكم في الاتجاه.

الطائرات الورقية هي طائرات ^[42] مقيدة بالأرض أو أي جسم آخر (ثابت أو متحرك) يحافظ على التوتر في الحبل أو خط الطائرة الورقية ؛ يعتمدون على الرياح الافتراضية أو الحقيقية التي تهب فوقها وتحتها لتوليد قوة الرفع والسحب. Kytoons هي طائرات ورقية هجينة بالبالون يتم تشكيلها وتربطها للحصول على انحرافات الطائرات الورقية ، ويمكن أن تكون أخف من الهواء ، أو طفوًا محايدًا ، أو أثقل من الهواء.

طائرة تعمل بالطاقة

تحتوي الطائرات التي تعمل بالطاقة على مصدر واحد أو أكثر من مصادر الطاقة الميكانيكية على متنها ، وعادةً ما تكون محركات الطائرات على الرغم من استخدام المطاط والقوى العاملة أيضًا. معظم محركات الطائرات هي إما محركات ترددية خفيفة الوزن أو توربينات غازية . يتم تخزين وقود المحرك في صهاريج ، عادة في الأجنحة ، لكن الطائرات الكبيرة تحتوي أيضًا على خزانات وقود إضافية في جسم الطائرة .

الطائرات المروحية

تستخدم طائرات المروحة مروحة واحدة أو أكثر (لولب هوائي) لتوليد قوة دفع في الاتجاه الأمامي. عادة ما يتم تركيب المروحة أمام مصدر الطاقة في تكوين الجرار ولكن يمكن تركيبها في الخلف في تكوين دافع . وتشمل التغيرات في تخطيط المروحة مراوح دوارة كونترا، و المشجعين أنبوبي .

تم استخدام العديد من أنواع محطات الطاقة لتشغيل المراوح. استخدمت المناطيد المبكرة القوة البشرية أو المحركات البخارية . تم استخدام محرك الاحتراق الداخلي الأكثر عملية في جميع الطائرات ذات الأجنحة الثابتة تقريبًا حتى الحرب العالمية الثانية ولا يزال يستخدم في العديد من الطائرات الأصغر. تستخدم بعض الأنواع محركات توربينية لقيادة المروحة على شكل محرك توربيني أو مروحة . لقد تم تحقيق الطيران الذي يعمل بالطاقة البشرية ، لكنه لم يصبح وسيلة نقل عملية. استخدمت الطائرات والنماذج بدون طيار أيضًا مصادر الطاقة مثل المحركات الكهربائية والأربطة المطاطية.

الطائرات النفاثة

تستخدم الطائرات النفاثة محركات نفاثة تتنفس الهواء ، والتي تأخذ الهواء وتحرق الوقود معه في غرفة الاحتراق ، وتسرع العادم للخلف لتوفير الدفع.

وتشمل مختلف تكوينات المحرك النفاث في نفاث و المروحي ، وأحيانا مع إضافة ل احتراق . أولئك الذين ليس لهم ميكنة التوربينية الدورية تشمل محرك نفاث نبضي و محرك نفاث بوقود . لا تنتج هذه المحركات البسيطة ميكانيكيًا أي قوة دفع عندما تكون ثابتة ، لذلك يجب إطلاق الطائرة بسرعة الطيران باستخدام المنجنيق ، مثل القنبلة الطائرة V-1 ، أو الصاروخ ، على سبيل المثال. تشمل أنواع المحركات الأخرى المحرك النفاث والدورة المزدوجة Pratt & Whitney J58 .

بالمقارنة مع المحركات التي تستخدم المراوح ، يمكن للمحركات النفاثة أن توفر قوة دفع أعلى بكثير ، وسرعات أعلى ، وكفاءة أعلى فوق 40000 قدم (12000 م). ^[43] كما أنها أكثر كفاءة في استهلاك الوقود من الصواريخ . نتيجة لذلك ، تستخدم جميع الطائرات الكبيرة أو عالية السرعة أو عالية الارتفاع تقريبًا المحركات النفاثة.

الطائرات العمودية

تحتوي بعض الطائرات الدوارة ، مثل طائرات الهليكوبتر ، على جناح دوار أو دوار ، حيث يمكن أن يميل قرص الدوار إلى الأمام قليلاً بحيث يتم توجيه نسبة من الرفع للأمام. قد يتم تشغيل الجزء المتحرك ، مثل المروحة ، من خلال مجموعة متنوعة من الطرق مثل محرك المكبس أو التوربينات. استخدمت التجارب أيضًا فوهات نفاثة عند أطراف ريش الدوار .

أنواع أخرى من الطائرات التي تعمل بالطاقة

• تم أحيانًا تجربة الطائرات التي تعمل بالطاقة الصاروخية ، وشهدت مقاتلة Messerschmitt Me 163 Komet العمل في الحرب العالمية الثانية. ومنذ ذلك الحين ، اقتصر عملهم على أبحاث الطائرات ، مثل طائرة أمريكا الشمالية X-15 ، التي سافرت إلى الفضاء حيث لا تعمل محركات تنفس الهواء (تحمل الصواريخ مادة مؤكسدة خاصة بها). تم استخدام الصواريخ في كثير من الأحيان كمكمل لمحطة الطاقة الرئيسية ، عادةً للإقلاع المدعوم بالصواريخ للطائرات المحملة بشكل كبير ، ولكن أيضًا لتوفير قدرة اندفاعة عالية السرعة في بعض التصميمات الهجينة مثل Saunders-Roe SR.53 .
• و أورنيثوبتر تحصل عليها توغلت التي ترفرف أجنحتها. لقد وجد استخدامًا عمليًا في نموذج صقر يستخدم لتجميد حيوانات الفرائس في سكون حتى يمكن التقاطها ، وفي طيور اللعب.

التصميم والبناء

تم تصميم الطائرات وفقًا للعديد من العوامل مثل طلب العميل والشركة المصنعة وبروتوكولات السلامة والقيود المادية والاقتصادية. بالنسبة للعديد من أنواع الطائرات ، يتم تنظيم عملية التصميم من قبل سلطات صلاحية الطيران الوطنية.

تنقسم الأجزاء الرئيسية للطائرة عمومًا إلى ثلاث فئات:

• و هيكل يضم العناصر الحاملة الرئيسية والمعدات المرتبطة بها.
• يشتمل نظام الدفع (إذا كان يعمل بالطاقة) على مصدر الطاقة والمعدات المرتبطة به ، كما هو موضح أعلاه.
• و الكترونيات الطيران تشمل أنظمة التحكم والملاحة والاتصالات، وعادة الكهربائية في الطبيعة.

هيكل

يختلف نهج التصميم الهيكلي اختلافًا كبيرًا بين أنواع الطائرات المختلفة. بعضها ، مثل الطيران الشراعي ، يتكون فقط من مواد مرنة تعمل في حالة توتر وتعتمد على الضغط الديناميكي الهوائي للحفاظ على شكلها. A بالون يعتمد بالمثل على ضغط الغاز الداخلي، ولكن قد يكون سلة جامدة أو جندول متدلي دون أن تحمل حمولتها. الطائرات المبكرة ، بما في ذلك المناطيد ، غالبًا ما تستخدم غطاء قماش مرنًا مخدرًا للطائرات لإعطاء هيكل هوائي سلس بشكل معقول ممتد فوق إطار صلب. استخدمت الطائرات اللاحقة شبه مونوكوكيالتقنيات ، حيث يكون جلد الطائرة صلبًا بدرجة كافية لمشاركة الكثير من أحمال الطيران. في تصميم أحادي حقيقي لا يوجد هيكل داخلي متبقي. مع التركيز الأخير على الاستدامة ، حظي القنب ببعض الاهتمام ، حيث يمتلك بصمة كربونية أصغر وأقوى بعشر مرات من الفولاذ ، يمكن أن يصبح القنب معيار التصنيع في المستقبل. ^[44]

تعتمد الأجزاء الهيكلية الرئيسية للطائرة على نوعها.

أيروستات

تتميز الأنواع الأخف من الهواء بوجود كيس غاز واحد أو أكثر ، وعادة ما يكون بهيكل داعم من الكابلات المرنة أو إطار صلب يسمى بدنها. يمكن أيضًا إرفاق عناصر أخرى مثل المحركات أو الجندول بالهيكل الداعم.

أيرودينيس

تتميز الأنواع الأثقل من الهواء بجناح واحد أو أكثر وجسم مركزي للطائرة . عادةً ما يحمل جسم الطائرة أيضًا ذيلًا أو ذيلًا لتحقيق الاستقرار والتحكم ، وهيكل سفلي للإقلاع والهبوط. قد تكون المحركات موجودة على جسم الطائرة أو الأجنحة. على الطائرات ذات الأجنحة الثابتة هي التي تعلق الأجنحة بشكل صارم إلى جسم الطائرة، بينما كان في الطائرات العمودية هي التي تعلق على أجنحة لبعمود رأسي الدورية. تستخدم التصميمات الأصغر أحيانًا مواد مرنة لجزء من الهيكل أو كله ، يتم تثبيتها في مكانها إما عن طريق إطار صلب أو بضغط الهواء. تتكون الأجزاء الثابتة من الهيكل من هيكل الطائرة .

إلكترونيات الطيران

تشتمل إلكترونيات الطيران على أنظمة التحكم في طيران الطائرات والمعدات ذات الصلة ، بما في ذلك أجهزة قمرة القيادة والملاحة والرادار والمراقبة وأنظمة الاتصالات .

خصائص الرحلة

مغلف الرحلة

ويشير طائرة المغلف رحلة لقدراتها التصميم المعتمدة من حيث سرعة الطيران ، عامل الحمولة والارتفاع. ^{[45] [46]} يمكن أن يشير المصطلح أيضًا إلى تقييمات أخرى لأداء الطائرات مثل القدرة على المناورة. عندما يتم إساءة استخدام طائرة ، على سبيل المثال عن طريق الغوص بسرعة عالية جدًا ، يُقال أنها تحلق خارج الغلاف ، وهو أمر يعتبر تهورًا نظرًا لأنه تم تجاوز حدود التصميم التي حددتها الشركة المصنعة. قد يكون لتجاوز المغلف نتيجة معروفة مثل الرفرفة أو الدخول إلى دوران غير قابل للاسترداد (الأسباب المحتملة للحدود).

النطاق

هذه المجموعة هي المسافة التي يمكن للطائرة تطير بين الإقلاع و الهبوط ، كما يحد من الوقت الذي يمكن أن تبقى المحمولة جوا.

بالنسبة للطائرة التي تعمل بالطاقة ، يتم تحديد الحد الزمني حسب حمولة الوقود ومعدل الاستهلاك.

بالنسبة للطائرة غير المزودة بمحركات ، يكون الحد الأقصى لوقت الرحلة محدودًا بعوامل مثل الظروف الجوية وتحمل الطيار. تقتصر العديد من أنواع الطائرات على ساعات النهار ، في حين أن البالونات محدودة بسبب إمدادها بغاز الرفع. يمكن رؤية النطاق على أنه متوسط ​​السرعة الأرضية مضروبًا في الحد الأقصى للوقت في الهواء.

تعد طائرة إيرباص A350 الآن أطول طائرة ركاب.

ديناميات الطيران

ديناميات الطيران هو علم توجيه المركبات الجوية والتحكم فيها في ثلاثة أبعاد. المعلمات الثلاث ديناميكيات الطيران الحرجة هي زوايا الدوران حول ثلاثة محاور التي تمر عبر السيارة مركز الثقل ، والمعروفة باسم أرض الملعب ، لفة ، و ياو .

• التدحرج هو دوران حول المحور الطولي (يعادل دحرجة السفينة أو ثنيها ) مما يعطي حركة لأعلى لأطراف الجناح تقاس بزاوية التدحرج أو الانحدار.
• الانحدار هو دوران حول المحور الأفقي الجانبي يعطي حركة لأعلى لأسفل لأنف الطائرة تقاس بزاوية الهجوم .
• الانعراج هو دوران حول المحور الرأسي يعطي حركة من جانب إلى جانب للأنف تُعرف باسم الانزلاق الجانبي.

ديناميات الطيران معنية بالاستقرار والتحكم في دوران الطائرة حول كل من هذه المحاور.

الاستقرار

تميل الطائرة غير المستقرة إلى الانحراف عن مسار رحلتها المقصودة ومن ثم يصعب الطيران. تميل الطائرة المستقرة جدًا إلى البقاء في مسار طيرانها ويصعب المناورة. لذلك ، من المهم لأي تصميم أن يحقق درجة الاستقرار المطلوبة. منذ الاستخدام الواسع لأجهزة الكمبيوتر الرقمية ، أصبح من الشائع بشكل متزايد أن تكون التصميمات غير مستقرة بطبيعتها وتعتمد على أنظمة التحكم المحوسبة لتوفير الاستقرار الاصطناعي.

عادةً ما يكون الجناح الثابت غير مستقر في الميل واللف والانعراج. تتطلب ثبات الانحراف والانعراج للتصميمات التقليدية للجناح الثابت مثبتات أفقية ورأسية ، ^{[47] [48]} والتي تعمل بشكل مشابه للريش على السهم. ^[49] تسمح أسطح التثبيت هذه بتوازن القوى الديناميكية الهوائية وتثبيت ديناميكيات الطيران للانحراف والانعراج. ^{[47] [48]} وهي تقام عادة في ذيل ( مجموعة الذيل )، وإن كان في إشاعة تخطيط، الجناح الخلفي الرئيسي محل foreplane الكاذبة كما استقرار الملعب. جنبا إلى جنب الجناح و طائرات أبتر الاعتماد على نفس القاعدة العامة لتحقيق الاستقرار ، والسطح الخلفي هو السطح المستقر.

عادةً ما يكون الجناح الدوار غير مستقر في الانحراف ، مما يتطلب موازنًا رأسيًا.

عادةً ما يكون البالون مستقرًا جدًا في درجة الانحدار والدحرجة نظرًا للطريقة التي تتدلى بها الحمولة الصافية أسفل مركز الرفع.

التحكم

تمكّن أسطح التحكم في الطيران الطيار من التحكم في موقف طيران الطائرة وعادة ما تكون جزءًا من الجناح أو مثبتة أو متكاملة مع سطح التثبيت المرتبط. كان تطورهم تقدمًا حاسمًا في تاريخ الطائرات ، والتي كانت حتى تلك النقطة لا يمكن السيطرة عليها أثناء الطيران.

يطور مهندسو الفضاء أنظمة تحكم لتوجيه السيارة (الموقف) حول مركز كتلتها . تشتمل أنظمة التحكم على مشغلات ، والتي تمارس قوى في اتجاهات مختلفة ، وتولد قوى دورانية أو لحظات حول المركز الديناميكي الهوائي للطائرة ، وبالتالي تقوم بتدوير الطائرة في الميل ، أو الالتفاف ، أو الانعراج. على سبيل المثال ، لحظة التأرجح هي قوة عمودية يتم تطبيقها على مسافة إلى الأمام أو الخلف من المركز الديناميكي الهوائي للطائرة ، مما يتسبب في تحريك الطائرة لأعلى أو لأسفل. تُستخدم أنظمة التحكم أيضًا في بعض الأحيان لزيادة أو تقليل السحب ، على سبيل المثال لإبطاء الطائرة إلى سرعة آمنة للهبوط.

إن القوتين الديناميكيتين الهوائيتين الرئيسيتين اللتين تعملان على أي طائرة هما قوة الرفع التي تدعمها في الهواء والسحب معارضة حركتها. يمكن أيضًا استخدام أسطح التحكم أو التقنيات الأخرى للتأثير على هذه القوى بشكل مباشر ، دون إحداث أي دوران.

آثار استخدام الطائرات

تسمح الطائرات بالسفر لمسافات طويلة وبسرعة عالية وقد تكون وسيلة نقل أكثر كفاءة في استهلاك الوقود في بعض الظروف. ومع ذلك ، فإن الطائرات لها تأثيرات بيئية ومناخية تتجاوز اعتبارات كفاءة الوقود. كما أنها صاخبة نسبيًا مقارنة بأشكال السفر الأخرى والطائرات ذات الارتفاعات العالية تولد النفاثات ، والتي تشير الأدلة التجريبية إلى أنها قد تغير أنماط الطقس .

استخدامات الطائرات

يتم إنتاج الطائرات في عدة أنواع مختلفة محسّنة للاستخدامات المختلفة ؛ الطائرات العسكرية ، والتي لا تشمل فقط الأنواع القتالية ولكن العديد من أنواع الطائرات المساندة ، والطائرات المدنية ، والتي تشمل جميع الأنواع غير العسكرية والتجريبية والنموذجية.

العسكرية

الطائرة العسكرية هي أي طائرة يتم تشغيلها بواسطة خدمة مسلحة شرعية أو مسلحة من أي نوع. ^[50] يمكن أن تكون الطائرات العسكرية إما قتالية أو غير قتالية:

• الطائرات القتالية هي طائرات مصممة لتدمير معدات العدو باستخدام أسلحتها الخاصة. ^[50] الطائرات المقاتلة الفجوة نطاق واسع في المقاتلين و الانتحاريين ، مع عدة في الفترات الفاصلة بين الأنواع، مثل القاذفات المقاتلة و طائرات الهجوم ، بما في ذلك طائرات هليكوبتر هجومية .
• لم يتم تصميم الطائرات غير المقاتلة للقتال كوظيفة أساسية لها ، ولكنها قد تحمل أسلحة للدفاع عن النفس. تشمل الأدوار غير القتالية البحث والإنقاذ والاستطلاع والمراقبة والنقل والتدريب والتزود بالوقود الجوي . غالبًا ما تكون هذه الطائرات من أنواع الطائرات المدنية.

تعمل معظم الطائرات العسكرية من نوع أثقل من الهواء. كما تم استخدام أنواع أخرى ، مثل الطائرات الشراعية والبالونات ، كطائرات عسكرية ؛ على سبيل المثال، استخدمت البالونات للمراقبة أثناء الحرب الأهلية الأمريكية و الحرب العالمية الأولى ، و الطائرات الشراعية العسكرية واستخدمت خلال الحرب العالمية الثانية للقوات البرية.

مدني

الفجوة الطائرات المدنية في التجارية و العامة أنواع، ولكن هناك بعض التداخل.

تشمل الطائرات التجارية أنواعًا مصممة لرحلات الطيران المجدولة والمستأجرة ، وتحمل الركاب والبريد والبضائع الأخرى . الأنواع الأكبر التي تنقل الركاب هي الطائرات ، وأكبرها طائرات ذات بدن عريض . تُستخدم بعض الأنواع الأصغر أيضًا في الطيران العام ، وتستخدم بعض الأنواع الأكبر كطائرات VIP .

الطيران العام هو صيد شامل يغطي أنواعًا أخرى من الطائرات الخاصة (حيث لا يدفع للطيار مقابل الوقت أو النفقات) والاستخدام التجاري ، ويتضمن مجموعة واسعة من أنواع الطائرات مثل طائرات رجال الأعمال (bizjets) ، والمدربين ، والمنزل ، والطائرات الشراعية ، warbirds و بالونات الهواء الساخن على سبيل المثال لا الحصر. الغالبية العظمى من الطائرات اليوم هي أنواع طيران عامة.

تجريبية

الطائرة التجريبية هي تلك التي لم يتم إثباتها بالكامل أثناء الطيران ، أو التي تحمل شهادة صلاحية طيران خاصة ، تسمى الشهادة التجريبية في لغة الولايات المتحدة. غالبًا ما يشير هذا إلى أن الطائرة تختبر تقنيات طيران جديدة ، على الرغم من أن المصطلح يشير أيضًا إلى الطائرات المُصنَّعة بواسطة الهواة والمُصنَّعة بأدوات ، والتي يعتمد الكثير منها على تصميمات مجربة.

النموذج

نموذج الطائرة هو نوع صغير غير مأهول مصنوع للطيران من أجل المتعة أو العرض الثابت أو البحث الديناميكي الهوائي أو لأغراض أخرى. A نموذج مصغر هو نسخة طبق الأصل من تصميم بعض أكبر.

انظر أيضا

قوائم

• آلات الطيران المبكر
• سجل ارتفاع الرحلة
• قائمة الطائرات
• قائمة الطائرات المدنية
• قائمة الطائرات المقاتلة
• قائمة الطائرات الفردية
• قائمة الطائرات الكبيرة
• قائمة مصطلحات الطيران والفضاء والطيران

المواضيع

• اختطاف الطائرات
• رصد الطائرات
• مراقبة الملاحة الجوية
• مطار
• سيارة طائرة
• مركبة جوية شخصية
• مظلة تعمل بالطاقة
• مركبة فضائية
• طائرة فضائية

المراجع

• جونستون ، بيل (1987). قاموس جين للفضاء 1987 . لندن ، إنجلترا: شركة جين للنشر المحدودة. رقم ISBN 978-0-7106-0365-4.

روابط خارجية

التاريخ

• تطور الطائرات الحديثة (ناسا)
• المتحف الافتراضي
• متحف سميثسونيان للطيران والفضاء  - مجموعة عبر الإنترنت مع التركيز بشكل خاص على تاريخ الطائرات والمركبات الفضائية
• آلات الطيران المبكر المذهلة أرشفة 13 ديسمبر 2009 في آلة Wayback. عرض الشرائح بواسطة مجلة لايف

المعلومات

• Airliners.net
• قاموس الطيران مصطلحات وعبارات ومصطلحات طيران مجانية
• صفحة طيران العالم الجديد