كيف يعمل الطيران

القوى الأربع، وكيف ترفع الأجنحة، ولماذا تطير النفاثات عاليًا، وكيف تحوّم المروحيات، ولماذا تبقى الطائرات مستقرة، بلغة بسيطة.

القوى الأربع

  • الأطفال

كل طائرة تتأثر بأربع قوى: الوزن يسحبها إلى الأسفل، والرفع من الأجنحة يحملها، والدفع من المحركات يدفعها إلى الأمام، والسحب من الهواء يعيقها. عندما يتساوى الرفع والوزن ويتساوى الدفع والسحب تطير بثبات.

اختبر نفسك: أي قوة تصنعها المحركات؟

الدفع.

كيف ترفع الأجنحة

  • الأطفال

الجناح مائل قليلًا ومقوّس، فيحرف الهواء المار به إلى الأسفل. دفع الهواء إلى الأسفل يدفع الجناح إلى الأعلى. الهواء الأسرع والأجنحة الأكبر تعطي رفعًا أكثر: تحتاج طائرة صغيرة إلى نحو 26 م/ث (51 عقدة) لتبقى في الجو.

اختبر نفسك: ماذا يحدث للرفع إذا طارت الطائرة أبطأ؟

ينخفض، ما لم يمِل الجناح أكثر. وإذا أبطأت كثيرًا ينهار الجناح.

لماذا تطير النفاثات عاليًا

  • المراهقون

على ارتفاع 11 كم (36000 قدم) تبلغ كثافة الهواء 0.36 كغ لكل متر مكعب فقط، أقل من ثلث كثافته عند سطح البحر، وحرارته 217 K (-56 °م). الهواء الرقيق يعني سحبًا أقل، فتحرق الطائرات التجارية وقودًا أقل لكل كيلومتر، ما دامت الأجنحة والمحركات تعمل هناك.

اختبر نفسك: لماذا لا تستطيع طائرة مروحية صغيرة أن تطير على 11 كم أيضًا؟

محركه يحتاج إلى الهواء ليتنفس، وأجنحته ستحتاج إلى سرعة أكبر بكثير؛ ولا تكفي القدرة لأي منهما.

كيف تحوّم المروحيات

  • المراهقون

الدوّار الدوار جناح كبير يدفع عمودًا من الهواء إلى الأسفل. مروحية وزنها 2700 كغ بشفرات طولها 5.1 م تدفع الهواء إلى الأسفل بنحو 12 م/ث عبر الدوّار، وتحتاج إلى 305 كيلوواط على الأقل لمجرد التحويم.

اختبر نفسك: هل تحتاج الشفرات الأطول إلى قدرة أكثر أم أقل للتحويم؟

أقل: تحرك هواءً أكثر ببطء أكبر، وهذا يكلف طاقة أقل.

البقاء مستقرًا

  • كلية المجتمع

إذا رفعت هبة ريح الأنف، يُدفع الذيل إلى الأعلى أيضًا فيعيد الأنف إلى الأسفل. يصف المهندسون هذا التمايل برقمين: سرعة تذبذبه (التردد الطبيعي) ومدى سرعة زواله (نسبة التخامد). يفضّل الطيارون نسبة تخامد بين نحو 0.35 و1.3.

اختبر نفسك: ماذا يحدث مع نسبة تخامد قريبة من الصفر؟

سيستمر الأنف في التأرجح صعودًا وهبوطًا مدة طويلة، وهذا مرهق وصعب التحكم.

مستعد للمعادلات؟ تابع مع الرياضيات خطوة بخطوة. · جرّبه في مختبر الطيران

ساعد / تبرّع