الطيران، أو النقل الجوي:هو أحد أساليب النقل الحديثة. ولكن مصطلح الطيران لا يدل فقط على السفر بل يشمل بلك الصناعات الجوية، الطائرات وأنواعها، العسكرية منها والمدنية، شركات النقل الجوي من خطوط طيران وشركات شحن جوي، المطارات والعلوم المختصة في الطيران. الطيران بدأ في القرن الثامن عشر مع اختراع بالون الهواء الساخن، وأهم تقدم في تاريخ تكنولوجيا الطيران كانت استطاعة أوتو ليلينتال التحكم بطائرته الشراعية. والخطوة الأكبر عند بناء أول طائرة نفاثة في أوائل العقد 1900. منذ ذلك الوقت واشتعلت ثورة في عالم الطيران مما جعله يشكل جزء رئيسياً من وسائل النقل في عالمنا الحديث.
كان أول من فكر بالطيران هو العربي المسلم عباس بن فرناس حيث قفز من قمة جبل وهو يلبس أجنحة للطيران وبعده كان ليوناردو دافينشي من أول العلماء الذين فكروا جدياً في الطيران، ورغم أنه لم يبن أياً من المركبات التي صممها وربما لم يكن لها التأثير الملحوظ في عالم الطيران إلا أنه لا يمكن تجاهل تصميماته. و يمكن بمتابعة أوائل مصنعي الطائرات والذين عاشوا في أواخر القرن التاسع عشر وأوائل القرن العشرين، ملاحظة أنهم كانوا يعتمدون في أغلب الأحيان علي الجهود الفردية سواء التقنية أو المادية، ومع ذلك فقد استطاع كثير منهم الطيران وبإمكانات بسيطة، ولم يبدأ التطور الحقيقي في عالم الطيران إلا بقدوم الحرب العالمية الأولي حيث تحولت صناعة الطيران من مجرد هواية أو مجال استثماري محدود النطاق إلى صناعة عسكرية سريعة التقدم استجلبت خبرات المهندسين والخبراء الذين سعوا مع مرور الوقت إلي بلورة وإنشاء هذا العلم علي أسس هندسية صحيحة تعتمد بشكل أساسي علي النظريات العلمية بعدما كان هذا المجال يعتمد علي الخبرة العملية التي لا يمكن الجزم بقدرتها علي تجنب الخطأ. رسمياً كان أول من استطاع الطيران بطائرة تطير بدفع ذاتي هما الأخوان رايت وكان ذلك في 17 كانون الأول / ديسمبر 1903، وقد اسميا طائرتهما رايت .
أول تعريف للهندسة الفضاء الجوي ورد في شباط / فبراير 1958. وقد نظر التعريف إلي الغلاف الجوي للأرض والفضاء الخارجي كوحدة واحدة، وهو ما جعله يضم كلاً من الطائرات (الجوي) والمركبات الفضائية (الفضاء) تحت كلمة علم الفضاء الجوي التي صيغت حديثا.
أمثلة على بعض الطائرات وكيفية عملها:-
إن المروحة الرئيسية في الطائرة العمودية تدور في اتجاه واحد إذن فجسم الطائرة ينزع إلى الدوران في الاتجاه المعاكس لدوران المروحة الرئيسية فإذا كانت المروحة الرئيسية تدور مع عقارب الساعة فجسم الطائرة العمودية سوف يدور عكس عقارب الساعة . والذي يجسده قانون نيوتن الثالث (كل فعل له رد فعل مساو له في القوة ومضاد له في الاتجاه).
إن عزم التدوير يسبب قلقاً حقيقياً لكل من المصممين والطيارين على حد سواء والطريقة الوحيدة للخلاص من هذه المشكلة هي وجود مروحة خلفية تؤدي عمل مضاد لعزم التدوير. ويظهر ذلك في الطائرة العمودية ذات المروحة الرئيسية الواحدة وذلك لوجود مروحة في نهاية المخروط الذيلي ، تدور بدورات ثابتة وسريعة وهي تنتج دفع على المستوى الأفقي عكس اتجاه عزم التدوير الناتج عن المروحة الرئيسية وبما أن تأثير عزم التدوير على الجسم ناتج عن قوة المحرك المرسلة للمروحة الرئيسية فأي تغيير في عدد لفات المحرك ينتج تغيير في عزم التدوير ، والقوة المطلوبة أثناء الطيران متغيرة ومعتمدة على نوع الطيران ، وعزم التدوير غير ثابت أثناء الطيران هذا يعني ضرورة وجود أداة لتغيير الدفع للمروحة الخلفية. والزاوية المتغيرة للمروحة الخلفية مرتبطة بدعاسات الدفة والتي تسمح للطيار بزيادة أو نقصان دفع المروحة حسب المطلوب للقضاء على تأثير عزم التدوير.
وكما للمروحة الخلفية فوائدها فلها أيضاً عيوب يمكن لنا تلخيص عدد ثلاثة منها
1- تعرض الراكب للخطر عند الصعود أو النزول أو الاقتراب من الطائرة العمودية عندما يكون نظام المروحة الخلفية يعمل ، إن العدد الكبير من الدورات للمروحة الخلفية وصغر حجمها جعلها غير منظورة وبالتالي تعرض من يقترب منها للخطر. ولا ننسى أنه قد أخذ في الاعتبار عند تصميم الطائرة العمودية وضع عدة خطوات لمنع وقوع مثل هذه الحوادث ، ومحاولة جعل المروحة الخلفية تبدو مرئية عند دورانها ، ولكن هذه المشاكل والحوادث مازالت قائمة إلى حد الآن.
سهولة كسر المروحة الخلفية وضعفها عند اصطدامها بأغصان الأشجار أو غيرها من المقذوفات.
الضوضاء إن أكثر من 60 % من مجموع الضوضاء التي تنتجها الطائرة العمودية ناتج عن تتداخل دوامة نهاية المروحة الرئيسية والمروحة الخلفية VORTICS وهذه الضوضاء هي التي جعلت الطائرة العمودية على رأس أكثر مسببي الضوضاء داخل المدن والأحياء السكنية.
إذن فالطائرة العمودية الغير مجهزة بمروحة خلفية NOTAR تفي بالمتطلبات وتلغي العيوب الناتجة عن وجود المروحة الخلفية. فالطائرة العمودية بدون مروحة خلفية NOTAR هي تطوير للطائرة العمودية، وانتشارها الواسع هي مسألة وقت لا أكثر. إن نظام NOTAR مطبقاً حالياً على عدة طائرات عمودية نذكر منها على سبيل المثال ماك دونال دوغلاس إم 520 إن – إم دي 530 إن – إم دي 600 إن..
كيف تعمل الطائرات بدون طيار؟
اسم الطائرات بدون طيار لا يدل تماما على طريقة عمل هذه الطائرات، فهي لا توجّه نفسها بنفسها بشكل كامل، بل تحتاج أيضاً إلى طيار يجلس في محطة توجيه على الأرض يحدد لنظامها الآلي مسار الطيران ويتحكم بها عبر الأقمار الصناعية.
الطائرات بدون طيار هي أنظمة تقنية معقدة لا يجلس فيها طيار. ولكن اسم هذه الطائرات لا يدُل تماماً على الطريقة التي تعمل بها هذه الطائرات. فهي في الواقع لا توجّه نفسها بنفسها بشكل كامل "بل تحتاج أيضاً إلى طيار يجلس في محطة التوجيه على الأرض، ويتحكم بها عن بُعد بطريقة لاسلكية"، كما يقول ديرك شميت من معهد الرحلات الجوية في المركز الألماني لأبحاث الطيران والفضاء DLR.
الطائرة "بدون طيار" تحتاج إلى طيار على الأرض
الطائرات بدون طيار تستطيع "الرؤية" من خلال أجهزة الاستشعار المُركّبة عليها.
فالطائرات "بدون طيار" تتطلب في الحقيقة أن يكون لها طيار في محطّة أرضية. وهذا الطيار الأرضي يتحمل مسؤولية قيادتها، ويضمن عدم وقوعها في أية حوادث، ويتدخل في حالات الطوارئ. لكنه لا يفعل ذلك بواسطة عصا تحكُّم مثل عصا توجيه طائرات الألعاب، بل إن عليه تحديد نقاط مسار الطائرة، وبعدها تقوم الطائرة بتوجيه نفسها بنفسها وفق هذه الإحداثيات بواسطة نظامها الأوتوماتيكي، أي بتوجيه من نظام طيرانها الآلي.
"وهذا النظام لا يختلف كثيرا عن نظام طائرات نقل المسافرين الكبيرة والحديثة، التي تطير لمسافات طويلة بشكل تلقائي كامل باستخدام الطيار الآلي"، كما يقول شميت، الخبير في مجال الطيران. فنظام الطيران الآلي فيها يحدد موقع الطائرة في الجو من خلال كَمّ هائل من البيانات، التي يجمعها بما يتوفر لديه من تقنيات: كالبوصلة ومقياس الارتفاع وعدّاد السرعة وجهاز الملاحة عبر الأقمار الصناعية GPS.
أما الطائرات بدون طيار، البعيدة بمئات الكيلومترات عن محطة التوجيه الأرضية، فلم يعُد يُتَحكَّم بها من خلال موجات الراديو، بل عبر الأقمار الصناعية. وذلك لأن الاتصال اللاسلكي بواسطة القمر الاصطناعي لا ينقطع على الأغلب.
ينبغي على الطيار الموجود في المحطة الأرضية، القائد للطائرة بدون طيار، أن يكون على تواصل مستمر مع برج المراقبة في أقرب مطار إلى الطائرة التي يتحكم بها.
تجنب آلي للتصادمات
الشيء الذي لا يستطيع الشخص المتواجد في قمرة القيادة الأرضية فعله هو: رؤية ما يوجد خارج الطائرة بعينيه بشكل مباشر، وإنما عبر الكاميرات، ولذلك عليه الانتباه دائماً لتجنب تصادم الطائرة بدون طيار مع أية طائرات أخرى في الجو.
فالطائرة بدون طيار يمكنها الكشف عن العقبات التي تواجهها بواسطة أجهزة استشعار مركّبة على متنها، كالكاميرات الضوئية العادية وكاميرات الأشعة تحت الحمراء والرادار، ويرسل نظام الطيران الآلي هذه المعلومات إلى الطيّار البشري الموجود في المحطة الأرضية.
إعداد الطالب :- عامر حاتم بإشراف الأستاذ :- محمد حسين
