مركبة الجوّ النافعة

بواسطة مراسل استيقظ!‏ في جنوب افريقيا

‏«كنا نطير طوال ساعتين.‏ وفجأة انخفضت سرعة دورات المحرك —‏ اول علامة لمشكلة في المحرك.‏ فابتدأتُ فورا بالصعود،‏ مستعملا الدورات المتبقية لكسب اقصى ارتفاع ممكن قبل ان يتوقف المحرك.‏ وعندما وصلنا الى اعلى نقطة،‏ تحطَّم صندوق القابض (‏الدوبريياج)‏،‏ مبعثرا شظايا في الهواء حولنا.‏

‏«فورا جعلتُ الطوّافة تهبط هبوطا حادًّا،‏ مبقيا السرعة الامامية ثابتة،‏ نحو ٥٥ ميلا في الساعة (‏٩٠ كلم/‏سا)‏.‏ وكنت قد تفحَّصت تضاريس الارض وكنا نتَّجه الآن الى قطعة ارض صغيرة مقطوعة الشجر ضمن مسافةِ انحدارٍ سهلٍ.‏

‏«وعلى علو ٥٠ قدما (‏١٥ م)‏ فوق سطح الارض رفعتُ مقدَّم الطوّافة قليلا الى الاعلى،‏ لكي اجعل الطائرة تبطئ،‏ ثم حططنا،‏ وانزلقت الدواليب حتى توقفنا على بعد نحو ٥ أقدام (‏٥‏,١ م)‏ من حافة الدونچا [مجرى نهر جاف].‏»‏

كل ذلك لم يكد يستغرق دقيقة واحدة.‏ صحيح ان الطوّافات تتحطم في المراحل الاخيرة لهبوط اضطراري،‏ ولكن كما يُرى من هذا الاختبار الحقيقي،‏ لا يُفقد زمام الامور كلها اذا تعطَّل المحرك.‏ فقد اكمل هذا الطيّار بنجاح انحدارا يشمل دورانا ذاتيا autorotation —‏ تجري ممارسته مرات عديدة خلال التدريب من اجل مجرد حالة طارئة كهذه.‏

وعلى الرغم من ان الطوّافة آمنة ومتعددة الاستعمالات،‏ لم يركبها قط كثيرون بعدُ.‏ وربما انتم ايضا لا ترغبون في الذهاب رحلة قصيرة في الطوّافة.‏ ولكنكم قد تهتمون بالتعلُّم عن هذه الآلات الطائرة غير العادية.‏

اين ابتدأَت؟‏

في سنة ١٤٨٣،‏ كان ليوناردو دا ڤينشي اول مَن صمَّم آلة طيران عمودي،‏ مستعملا مروحة هواء للارتفاع.‏ ولكن للأسف،‏ يقول مهندسو الطيران ان الآلة التي رسمها لا تطير!‏ ورغم ذلك،‏ استمر الطيران العمودي يفتن المخترعين.‏ ولم يُنجَز ذلك بنجاح إلا في وقت حديث نسبيا.‏

ففي سنة ١٩٢٣ قاد الاسپاني خوان دو لا ثييرڤا،‏ بعمر ٢٧ سنة،‏ طائرته العمودية أُوتوجيرو بنجاح في ڠوتاف،‏ اسپانيا.‏ وقد ساهم الجهاز الذي صممه في تقدُّم نظرية الطوّافة.‏ ولاحقا احرز ايڠور سيكورسكي،‏ مصمم روسي المولد،‏ خلال الفترة من ١٩٣٩ الى ١٩٤١،‏ خطوات تقدمية رئيسية باتجاه الطوّافة كما نعرفها اليوم.‏ ولكن ما هو السر وراء جعل الآلة ترتفع في الهواء؟‏

كيف تطير؟‏

ان الطائرة العادية ذات الاجنحة الثابتة تُقلع بزيادة سرعتها اولا على المدرج.‏ وعندما تصل الى السرعة المناسبة،‏ يُنتِج الهواء الذي يمر على الجناح قوة كافية تفوق وزنَ الطائرة وترفعها الى الهواء.‏ ولكن في الطوّافة يحدث الرفع نتيجة إدارة شفرات المروحة rotor blades،‏ التي يمكن مقارنتها بالاجنحة.‏ وهكذا،‏ يمكن للطوّافة ان ترتفع دون حركة امامية.‏ ولانجاز ذلك،‏ يجب ان تشق الشفراتُ الهواءَ بزاوية،‏ تدعى زاوية الهبوب angle of attack،‏ لانتاج اية قوة رافعة ملموسة.‏ وبإمكان الطيّار ان يغيِّر زاوية الهبوب،‏ او المَيَلان pitch،‏ التي للشفرات بواسطة ضابط يُدعى رافعة المَيَلان التجمعية collective pitch lever.‏ وعندما تتجاوز قوةُ الرفع التي تحدثها الشفرات وزنَ الطوّافة،‏ اي تفوق قوة الجاذبية،‏ ترتفع الطوّافة.‏ والانخفاض في قوة الرفع يجعل الآلة تهبط.‏

ويمكن جعل الطوّافة تتقدم انطلاقا من الموضع الذي تحوم فيه بإمالة قرص المروحة rotor disc.‏ وهذا القرص هو السطح الخيالي الذي تمرّ به الشفرات خلال دورانها.‏ وبإمالة قرص المروحة الى الامام،‏ لا يُدفع الهواء فقط الى الاسفل لرفع الطوّافة بل يُدفع ايضا قليلا الى الخلف لجعلها تتقدم الى الامام.‏ (‏انظروا الرسم التخطيطي في يمين الصفحة السابقة.‏)‏ وهكذا،‏ يمكن ان تتحرك الطوّافة في ايّ اتجاه،‏ جانبيا،‏ وحتى الى الخلف،‏ وذلك بمجرد امالة قرص المروحة في الاتجاه المرغوب فيه.‏ والضابط الذي ينجز ذلك يمسكه الطيّار بيده اليمنى ويُدعى عمود القيادة control column.‏

وهنالك مشكلة اخرى يجب حلُّها قبل ان نقلع من الارض —‏ وهي ردّ فعل عزم الدوران torque reaction،‏ الذي تسببه المروحة الرئيسية.‏ فما هو ردّ فعل عزم الدوران؟‏ تخيَّلوا انكم تحاولون شدّ مسمار ملولب فوقكم بواسطة مفتاح ربط كبير وأنتم واقفون على مزلجتين للتزحلق.‏ فعندما تديرون مفتاح الربط في اتجاه،‏ يميل جسمكم الى الدوران في الاتجاه المعاكس.‏ وذلك هو وفقا لقانون الحركة العلمي انَّ لكل فعل ردّ فعل مساويا ومعاكسا.‏ وفي حالة الطوّافة عندما يدفع المحرك المروحة في اتجاه،‏ تميل الطائرة نفسها الى الدوران في الاتجاه المعاكس.‏ والاسلوب الاوسع استعمالا للتعويض عن ذلك هو المروحة المقاومة العزم antitorque rotor،‏ او الدافعة propeller الصغيرة،‏ المركَّبة على ذيل الطائرة.‏ وبواسطة دوّاستين للدفة rudder pedals،‏ يتمكن الطيّار من زيادة او تخفيض دفع مروحة الذيل وبالتالي ابقاء تحركات الطوّافة تحت سيطرته.‏

والضابط الاخير للتأمل فيه هو صمّام الخانق throttle.‏ فيلزم ان يراقب الطيّار باستمرار دورات المحرك عندما يستعمل الضوابط،‏ مما يحتِّم تعديلات لصمّام الخانق.‏ وهذه المراقبة المستمرة لعدَّاد الدورات هي ما حذَّر الطيّارَ الموصوف في البداية من تعطُّل محتمل للمحرك حتى قبل ان يتعطَّل المحرك كاملا.‏ وفي الطوّافات ذات العنفة الغازية gas-turbine خُفِّض الكثير من هذا العمل بإدخال نظام التحكم في سرعة المحرك.‏

توفير للوقت —‏ وانقاذ للحياة!‏

تدعى الطوّافات على نحو ملائم مركبات الجوّ النافعة.‏ مثلا،‏ في آب ١٩٧٩،‏ عطَّلت عاصفة عنيفة سباق اليخوت في جزيرة فاستْنِت الانكليزية.‏ وقُتل خمسة عشر رجلا في ما وُصف بأنه «اسوأ كارثة في تاريخ سباق اليخوت.‏» والرقم كان يمكن ان يصير اسوأ لولا عمل طواقم الطوّافات.‏ وخلال احدى عمليات الانقاذ،‏ كان على طيّار ان يراقب الامواج المحيطة ويحافظ على حركة طائرته صعودا ونزولا لتجنب الاصطدام بالامواج.‏ وقد وصف تقرير اخباري ذلك بأنه لعبة «قفزة حياة او موت بين امواج خطيرة تبلغ قممها ١٣ م (‏٤٠ قدما)‏.‏»‏

ويمكن ايضا ان تنال ناقلات النفط الضخمة التي تبحر حول رأس الرجاء الصالح في افريقيا الجنوبية مؤنا طازجة،‏ قطَع غيار،‏ وحتى تبديلا للطواقم بواسطة الطوّافات،‏ دون ان ترسو في الميناء.‏ لكنَّ ذلك مناورة صعبة.‏ فيجعل الطيار الطوّافة تحوم فوق ظهر الناقلة بمجاراة السرعة الامامية المتناقصة للناقلة.‏ ثم يجب ان يجاري ترنُّح السفينة بحيث يحط برفق قدر الامكان.‏

كيف يكون الطيران في طوّافة؟‏

لاولئك الذين يحبون الطيران،‏ تزوِّد مقدرة الطوّافة على المناورة اثارة لا تضاهيها تلك التي لأي نوع آخر من الطائرات المزوَّدة بقدرة آلية.‏ انه لاختبار رائع ان يتمكن المرء من ان يحوم،‏ يرجع ببطء الى الخلف او يتحرك جانبيا او يدور ٣٦٠ درجة على علو نحو قدمين (‏نصف متر)‏ عن الارض.‏ وعدم وجود الحركة الامامية عند الاقلاع يجعل الطوَّافة اكثر امانا للطيران،‏ وفي اثناء الطيران،‏ سرعان ما يستحوذ الريف على تفكير المرء،‏ وخصوصا عند الطيران بسرعة بمحاذاة سطح الارض.‏

ولكنَّ الطيّار التلميذ سيجد قيادة الطوَّافة صعبة في بادئ الامر،‏ لأن الضوابط حساسة جدا ولانها اقل استقرارا من الطائرة ذات الاجنحة الثابتة.‏ أما عند اتقان ذلك فتكون قيادتها مسلِّية وربما اسهل من الطائرة العادية،‏ بسبب تقنيات الاقلاع والهبوط الاسهل.‏

والطوّافة اليوم هي آلة متطورة جدا —‏ مركبة جوّ نافعة حقيقية.‏ صحيح انها بالمقارنة مع بعض مخلوقات يهوه الطائرة،‏ مثل اليعسوب والطنّان،‏ قد تبدو غير متقنة الصنع.‏ ولكنها آلة رائعة.‏ والآن اذ تعرفون اكثر قليلا عنها،‏ ربما تريدون ان تركبوا في احداها!‏

‏[الصورة في الصفحة ١٣]‏

تصميم ليوناردو داڤينشي لآلة طيران عمودي

‏[مصدر الصورة]‏

Bibliothèque de l’Institut de France,‎ Paris

‏[الصورة في الصفحة ١٣]‏

رحلات ذهابا وايابا من المطار

‏[الصورة في الصفحة ١٢]‏

عملية انقاذ جوية بحرية تقوم بها الـ‍ RAF

‏[مصدر الصورة]‏

Courtesy of the Ministry of Defense,‎ London

‏[الصورة في الصفحة ١٢]‏

غالبا ما تستعمل الشرطة الطوّافات

‏[الرسوم/‏الصور في الصفحة ١٢]‏

‏(‏اطلب النص في شكله المنسَّق في المطبوعة)‏

عمود القيادة يضبط زاوية قرص المروحة،‏ الذي بدوره يحدِّد اتجاه الطيران

قرص المروحة

طوّافة تحوم

طيران الى الخلف

طيران امامي

رافعة المَيَلان التجمعية

عمود القيادة

دوّاستا الدفة