معرض المتعلقات الشخصية للرسول، ص  *  الاسكتلنديون يصوتون في استفتاء تاريخي للاستقلال عن المملكة المتحدة أو البقاء معها  *   اليمن يسلم أندرگاچو تسيگه، ثاني أكبر زعماء المعارضة الإثيوپية والمحكوم عليه بالاعدام إلى الحكومة الإثيوپية. رئيس إثيوپيا (الشرفي) يعلن أنه لم يستطع الحصول على معلومات عنه من حكومة التگراي الطائفية  *   إثيوپيا توقع اتفاق لبناء سد على نهر بارو بقدرة 381 م.و  *   زعيم المعارضة الألبانية، إدي راما، بمجرد توليه رئاسة وزراء ألبانيا يلغي معاهدة ترسيم حدود المنطقة الاقتصادية الخالصة مع اليونان، لتفريطها في بضعة كيلومترات على مضيق اوترانتو، ويقدم المسئولين عنها بوزارة الخارجية للتحقيق الجنائي بعقوبة من 5-10 سنوات  *   روسيا والصين يشيدان أكبر ميناء في العالم، ميناء زاروبينو على حدودهما على بحر اليابان. سينافس لو هافر وإمنگهام  *   إدانة العداء الجنوب أفريقي اوسكار پستوريوس بتهمة القتل الخطأ لصديقته ريڤا ستين‌كامپ  *   ثلاث أحفورات صينية تضع أصل الثدييات عند 170 مليون سنة مضت  *  إم آي تي أفضل جامعة في العالم في الترتيب السنوي لجامعات العالم (كيو إس)  *   هل انهارت مبادرة حوض النيل؟  *   ثروات مصر الضائعة في البحر المتوسط  *   شاهد أحدث التسجيلات  *  تابع المعرفة على فيسبوك  *  تابع مقال نائل الشافعي على جريدة الحياة: تطورات غاز المتوسط في أربع مشاهد  *      

مروحية

مروحية Helicopter
مروحية Bell 206 تابعة لLAPD
جزء من سلسلة
أصناف الطائرات
أخف من الهواء (aerostats)
Unpowered Powered
بالون Airship
هجين أخف من الهواء/أثقل من الهواء
Unpowered Powered
Hybrid airship
Heavier than air (aerodynes)
Unpowered Powered
Unpowered flexible-wing Powered flexible-wing
• Most hang gliders
Paraglider
• Most powered hang gliders
Powered paraglider
Unpowered fixed-wing Powered fixed-wing
Glider • Powered airplane/aeroplane
Powered hybrid fixed/rotary wing
Tiltwing
Tiltrotor
Coleopter
Unpowered rotary-wing Powered rotary-wing
Rotor kite Autogyro
Gyrodyne ("Heliplane")
Helicopter
Powered aircraft using other means of lift
Ornithopter
Flettner airplane
see also
Ground-effect vehicle
Hovercraft
Flying Bedstead
Avrocar

المروحية أو (الحوامة) أو الطوافة أو الهليكوبتر helicopter إعتماداً على اللفظة الغربية هي تعبير عن آلة ميكانيكية لديها القدرة على الطيران والإرتفاع عن الأرض بمساعدة 2 أو أكثر من الريش المثبتة أعلى بدن الآلة تمنحها القدر بدورانها حول محورها, على الإرتفاع والتحليق في الجو. هي طائرة ترتفع وتـُدفـَع بواحد أو أكثر من الدوارات الأفقي، كل دوار يتكون من ريشتين أو أكثر. المروحيات يتمن تصنيفهم كrotorcraft أو طائرات ذات جناح دوار لتمييزها عن طائرات ذات جناح ثابت وذلك لأن المروحية تستمد قدرتها على التحليق من ريش الدوار حول عمود. الكلمة 'هليكوپتر helicopter' مأخوذة من الكلمة الفرنسية hélicoptère، التي صاغها گوستاڤ ده پونتون داميكور سنة 1861. وهي ترتبط بالكلمات اليونانية helix/helik- (ἕλικ-) = "لولب" أو "دوران" وpteron (πτερόν) = "جناح".[1][2]

تصنف هذه الطائرة علي أنها طائره عموديه لكي تميز عن الطائرات ذات الجناح الثابت ،واصل كلمه هليكوبتر مشتقه من اللغة اليونانية التي تعني "الجناح أو الريش" الميزة الاساسيه لللمروحية تكونت بسبب الدوار الذي منحها إمكانيه التحليق العمودي والثبات في الجو حول هدف معين و الهبوط في أراضي غير ممهده تعجز الطائرات الاخري عن الهبوط فيها،تطورت استخدامات المروحيات وأصبحت تستخدم في المدن المزدحمة والأماكن البعيدة بغرض الإنقاذ و الإخلاء الطبي ومراقبه المسطحات و مكافحه الحرائق و النقل الشخصي ولإغراض عسكريه ومن اجل المتعة أيضا.

بالرغم من أن المروحيات طورت وبنيت في بداية النصف الأول من قرن الطيران، لكنها لم تنتج إلا بأعداد محدودة حتي عام 1942 حيث صممت طائرة إيجور سيكورسكي وأصبحت أول مروحية تنتج على نطاق واسع[3] بحوالي 400 نسخة[4][5]. وحتى التصميمات القديمة فقد كانت تستخدم أكثر من دوار رئيسي، لكن هنا تستخدم بالإضافة للرئيسي دوار ذيلي مانع للدوران. وهذا التصميم اعترف به عالميا واستخدم كمروحية (Helicopter).

فهرست

تاريخ الطائرة المروحية

منذ عام 400 ميلادي، والأطفال الصينيون يلعبون بلعبة تسمى ألعاب البامبو الخشبية[6]. وقد وجدت تلك الألعاب ورسومها طريقها إلى أوروبا عام [7]1463.

وقد شرح كتاب صيني قديم (من القرن الرابع) يسمى باو فو تاو (抱朴子) بعض الأفكار الأم لعمل طائرة ذات محرك دوار[8].

«البعض يسأل السيد عن أساسيات الصعود للارتفاعات الخطيرة والسفر عبر الفراغ الشاسع. فرد السيد: يجب على البعض عمل عربات طائرة من الخشب الداخلي من شجر السدر، باستخدام جلد الثور كأشرطة تثبيت للريش عند تحريك الآلة[9].»
رسم لليوناردو دا فينشي لآلة طائرة بأجنحة لولبية.

رسم ليوناردو دا فينشي عدة رسوم لطائرة مروحية أسماها اللولب الطائر[10]، وذلك عام 1500 م. وكتب بأنه عمل انماط طيران صغيرة[11] ولكن لم يستطع إيقاف الدوار لمنع العربة من الدوران.

عام 1754 أظهر ميخائيل لومونوسوف من للأكاديمية الروسية للعلوم دوار متحد المحور يعمل بواسطة زنبرك ملفوف، وكان سيستخدم كآلة لأغراض الأرصاد الجوية[11].

في عام 1783 عمل كريستين دي لوني مع الفني بونيفيه نمط يتكون من دوارين متعاكسين الدوران وليس متحدي المحور باستخدام ريش الديك الرومي كريش للدوار وقد عرضها بالأكاديمية الفرنسية للعلوم عام 1784[11].

ظهرت كلمة هليوكبتر لأول مرة عام 1861 بواسطة غوستاف دي بونتون داميكورت وقد عرض نمط يعمل بطاقة البخار[11].

خلال الفترة من 1860 إلى 1880 ظهرت أنماط عديدة من المروحيات الصغيرة[11]. النوع الذي عمله الفونس بيناود كان دوارات متحدة المحور تعمل بلي الأحزمة المطاطية (1870). انريكو فورلانيني عمل مروحية بدون طيار تعمل بمحرك بخاري، وهو أول نمط من نوعه ارتفع لمسافة 13 متر وبقي 20 ثانية وقد أقلعت عموديا في حديقة بميلانو (1877). أظهر تصميم إيمانويل ديويد دوارات متعاكسة وتعمل ببخار آت من أنبوب من سخان بالأرض (1877). تصميم داندريو به دواران متعاكسان الدوران ذا وزن 3.5 كغم وتعمل بالبخار، وقد ارتفعت لمسافة 12 متر وبقيت بالجو مدة 20 ثانية (1878). في عام 1880 عمل توماس إديسون تجربة بمروحية صغيرة باستخدام محرك يعمل بمادة نيتروسيليلوز ولكنها خربت بسبب التفجير وقد توقف عن اكمال التجربة، ومن ثم استخدم محرك كهربي. وقد اظهرت التجارب بأن مدى الحاجة لدوار الكبير ذو نطاق أصغر للريش. طور المخترع السلوفاكي جان بايل نمط من المروحيات يعمل بواسطة محرك احتراق داخلي وارتفعت لنصف متر عام 1901. ولكن بتاريخ 5 مايو 1905 ارتفعت مروحيته لمسافة 4 امتار وحلقت لمسافة 1500 متر بالجو[12].

الرحلات الأولى

بدأ الأخوة الفرنسيان جاك و لويس بريكو تجربتهم بوضع أسطح انسيابية على المروحية عام 1906، وقد انتجت تجاربهم عن طائرة الجيروسكوبية عام 1907. - وإن كان غير معروف التاريخ بالضبط إلا إنه مابين 14 اغسطس و 29 سبتمبر - فقد ارتفعت بطائرها في الهواء لقدمين لمدة دقيقة[3]. ولكنها كانت غير ثابتة وغير متوازنة وقد تتطلب رجلا يمسكها بكل زاوية من زواياها لجعلها متوازنة. ولأجل ارتفاعها فقد اعتبر ذلك أول رحلة بمروحية يقودها طيار وإن كانت غير متوازنة وغير حرة.

مروحية بول كورنو عام 1907

بنفس العام تم بناء مروحية من تصميم المخترع الفرنسي بول كورنو وقد استخدم فيها دواران متعاكسا الدوران طولهما 6 امتار ويداران بواسطة محرك بنزين قدرته 24 حصان (18 ك وات). وبدأ التجربة بتاريخ 13 نوفمبر من نفس العام، وقد ارتفعت به مقدار قدم واحد وبقيت ثابتة بالجو ل20 ثانية، وقد اعتبرت أول رحلة حرة وتقاد بطيار. وقد استمر كورنو بتجاربه على نفس الطائرة مما مكنه من جعلها ترتفع بمقدار 2 متر، ولكن لم تكن ثابتة مما تسبب بإلغاء المشروع[3].

البدايات الأولى للتطوير

بالعشرينات من القرن الماضي، تمكن الأرجنتيني راؤول بسكارا خلال عمله بأوربا من عمل أول تطبيقات ناجحة للميلان الدائري (cyclic pitch) [3]، والدوارات المحورية متعاكسة الإتجاه. وتمكن من استعمال مراوح الطائرة ثنائية الجناح لزيادة الرفع الدائري أو خفضه، وأيضا تحريك قاعدة الدوار لجعل الطائرة تتحرك أفقيا دون الحاجة لمروحة أخرى لفعل ذلك. وقد أعطى بسكارا أسس الدوران الذاتي (autorotation) لجعل المروحية تهبط بأمان عند فشل المحرك. بحلول عام 1924 تمت تجربة للمروحية الثالثة لبسكارا فاستطاعت الطيران لمدة 10 دقائق. العجيب بالأمر أن عالم الطيران الإيطالي جوليو دوهت كان قد سخر من فكرة الطائرة التي تستطيع الثبات بالجو دون حركة ووصفها بأنها سخيفة[13].

عمل الفرنسي ايتيان اومشن وهو ممن عاصروا بسكارا أول رقم قياسي لمروحية في 14 ابريل 1924 حيث طار بالمروحية لمسافة 360 متر وقد كسر بسكارا ذلك الرقم بتاريخ 18 ابريل 1924 حيث طار لمسافة 736 متر (نصف ميل تقريبا) لمدة 4 دقايق و11 ثانية (بسرعة 8 ميل بالساعة أو 13 كم بالساعة) وارتفاع 6 أقدام (2 متر)[14]. ولكن ذلك كسره اومشن في 4 مايو، عندما طار بالمروحية الأخرى لمدة 14 دقيقة لمسافة 5,550 قدم وارتفع لعلو 50 قدم (15متر)[14]. وقد تمكن أيضا من الطيران بدائرة عرضها 1 كم لمدة 7 دقائق و 40 ثانية[3].

خلال تلك المدة طور خوان ديلا سيرفا أول مروحية دوارة عملية بإسبانيا. وفي عام 1923 أضحت تلك الطائرة الأساس للمروحيات الحديثة حيث بدأت تأخذ شكل الأوتوجيرو (autogyro) وسميت ب (C.4)[15]. اكتشف سيرفا الديناميكية الهوائية والعيوب بالهيكل بالتصاميم الأولى مما جعلت آلة الأوتوجيرو تقفز عند الإقلاع. فمفاصل التصفيق (flapping hinges) والتي صممها سيرفا لطائرته تسمح للدوار لخلق كمية رفع مساوية لكلا جهتي السطح من اليمين واليسار. قاد حادث اصطدام عام 1927 إلى تطوير مفصل السحب (drag hinge) لتخفيف عبئ حركة الصفاقات على الدوار[15]. وقد زادت كلا عمليتي التطوير تلك من ثبات نظام الدوران، ليس للرفرفة فقط ولكن لعملية الطيران للأمام.

بدأ مهندس الملاحة الجوية الهولندي البرت جيليس فون بامهاور بدراسة تصميم الآلة الدوارة عام 1923. بتاريخ 24 سبتمبر 1925 طار النمط الجديد الذي عمله (بالواقع وثبت ثم تأرجحت بمكانها) ويقودها ضابط بسلاح الجو الهولندي، وآلة التحكم التي يقود بها الضابط كانت من اختراع بامهاور، وهي قيادة أو توجيه الطيران للمروحية (Helicopter flight controls) وقد اعطيت له براءة اختراع بتاريخ 31 يناير 1927 بواسطة وزارة الطيران البريطانية.

في عام 1930 بنى المهندس الإيطالي كورادينو دسكانيو مروحيته مركزية المحور المسماة ب (D'AT3). وهي آلة ضخمة نسبيا وبها دواران متعاكسا الدوران، والتحكم بها عن طريق أجنحة إضافية أو سطيح موازن على الحافة الخلفية من الشفرات[16]، هذا المفهوم قد اعتمد لاحقا بواسطة مصممي مروحيات آخرين، بمن فيهم بليكر وكامان. ثلاث مراوح توضع على هيكل الطائرة للتحكم بالإنعراج YAW والإلتفاف ROLL والإنحدار PITCH. وقد ضربت رقما قياسيا جديدا مضافا لها الارتفاع (18 متر) ولمدة 8 دقائق و45 ثانية ولمسافة طيران (1,078 متر)[16].

خلال تلك المدة كان مهندسا الملاحة الجوية السوفييت بوريس يوريف و أليكسي شيرموخين عملا بناء تصميم مروحية في معهد (TsAGI) وهي مروحية ذات دوار واحد، وتستخدم اطار انبوبي، والدوار الرئيسي له أربعة شفرات ومجموعتين من مراوح مانعة الإنحراف ذات قطر 1.8 متر (6 قدم) وتعمل بمحركين، كلا المحركين كانا نسخة من محرك فرنسي قديم (منذ الحرب العالمية الأولى)، وقد تم عمل عدة محاولات طيران ناجحة ذات ارتفاع منخفض. لكن بتاريخ 14 اغسطس 1932 أقدم شيرموخين على جعل الطائرة ترتفع إلى مستوى قياسي وهو 605 متر (1985 قدم) ولكن لم يتم الإعتراف بهذا الرقم القياسي[2][3].

ثم بنى المهندس الروسي نيكولاس فلورين أول مروحية ذات مكائن دوارة مزدوجة لعمل طيران حر، وقد طارت مروحيته بمدينة في بلجيكا بتاريخ ابريل 1933 بارتفاع 6 امتار وبقيت ثابتة لمدة 8 دقائق. وقد رغب فلورين بتنظيم دوران مشترك لأن نظام حفظ التوازن الجيروسكوبي للدوارات لم يلغ بعد. لذلك فالدوارات يجب أن يكون لهم ميلان قليل بإتجاه معاكس لعزم الدوران. وقد تم استخدام دوارات عديمة المفصل ودوران مشترك مما قلل من الضغط على الهيكل. وقد اعتبرت تلك المروحية بذلك الوقت من أكثر المروحيات ثباتا[17][18].

طائرة Gyroplane Laboratoire الفرنسية

اتم بريجيه - دوران أول طائرة مروحية وهي (Gyroplane Laboratoire) عام 1933 بعد العديد من الإختبارات والفحوص والحوادث المتكررة. وطارت تلك الطائرة بتاريخ 26 يونيو 1935. وخلال مدة بسيطة كانت تلك الطائرة قد اعطت ارقام قياسية بالطيران. بتاريخ 14 ديسمبر 1935 سجل رقما جديدا باالتحليق حول دائرة قطرها 500 متر. وبعدها بسنة في 26 سبتمبر 1936 اعطت تلك الطائرة اقصى ارتفاع وهو 158 م, واستمرت تلك الطائرة بالأرقام الجديدة حيث حلقت بتاريخ 24 نوفمبر 1936 لمدة ساعة ودقيقتين وخمس ثواني وبدائرة طولها 44 كم بسرعة 44.7 كم/ساعة. لكن تلك الطائرة كان مصيرها الدمار بقصف جوي من جانب الحلفاء على المطار التي كانت به عام 1944.

ميلاد تلك الصناعة

بالرغم من نجاح مروحية (Gyroplane Laboratoire) إلا ان المروحية الألمانية المسماة (Focke-Wulf Fw 61) قد تفوقت عليها بالإنجازات. وتمت أول عملية طيران عام 1936. حيث حطمت جميع الأرقام القياسية التي سبقتها وذلك في عام 1937، اثبت أن اشكال الطيران التي كانت تتم بالسابق كان بالإعتماد فقط على الأوتو جيرو (autogyro). وقد تم عرضها في فبراير 1938 وبقيادة أول امراة تطير بالمروحية واسمها هانا ريتش.

استخدام الألمان النازيين لتلك المروحيات في مهمات قليلة خلال الحرب العالمية الثانية للمراقبة والنقل ومهمات الإخلاء الطبي، وبسبب كثرة قصف الحلفاء للألمان لم يتم انتاج كميات كبيرة لتلك المروحيات في ألمانيا.

بدأ انتاج المروحيات في أمريكا من خلال إيجور سيكورسكي و لورانس ليباج، حيث كانا يتنافسان لإنتاج أول مروحية للجيش الأمريكي قبل الحرب، وقد اخذ ليباج حقوق براءة الإختراع لتطوير مروحيات على غرار النسخ الأولى من الطائرة الألمانية Fw 61 وقد تم انتاج طائرة XR-1[19]. خلال تلك المدة كان سيكورسكي اعتمد تصميم ابسط للدوار واحد وهو VS-300. وبعد عدة تجارب مع اشكال مختلفة وذلك لمواجهة عزم الدوران الناتج من الدوار الرئيسي، فاستقر على تصميم لدوار مفرد واصغر ويكون عموديا بالنسبة للرئيسي ويوضع بنهاية الذيل.

أول مروحية تنقل البريد ومن لوس انجلوس

تم تطوير نسخة سيكورسكي VS-300 بنسخة مطورة وهي R-4 والتي اضحت أول طائرة تنتج وبكميات كبيرة - 100 طائرة كأول طلب لها- وتعتبر R-4 المروحية الوحيدة التي عملت لخدمة الحلفاء خلال الحرب العالمية الثانية، واستخدمت بشكل أساسي لعمليات الإنقاذ في بورما وألاسكا وفي مناطق اخرى وعرة. تم انتاج 131 طائرة من تلك النسخة قبل ان يتم استبدالها بالنسخ الأخرى ك R-5 و R-6، وبالإجمال فقد تم انتاج 400 مروحية من نوع سيكورسكي قبل نهاية الحرب[20].

وكما بنى ليباج وسيكورسكي طائراتهم المروحية لخدمة الجيش، فإن شركة بيل للطائرات استأجرت شخصا اسمه ارثر يونغ للمساعدة في صنع مروحية باستخدام تصميم يونغ لدوار ذو الشفرات متأرجحة شبه صلبة، والتي تتمايل بشكل خفيف للمحافظة على حمل عمود الموازن. نسخة 30 من المروحية أظهرت بساطة وسهولة التصميم، وقد تطور لاحقا إلى نسخة بيل 47 (Bell 47) والتي اصبحت أول طائرة معتمدة للإستعمال المدني بالولايات المتحدة. وانتجت في عدة دول وقد أضحت أشهر مروحية للإستخدام المدني لقرابة ال30 عاما.

عصر التوربين

في عام 1951 وبطلب استعجال من وزارة البحرية طور تشارلز كامان مروحيته المسماة (Kaman K-225) بنوع جديد من المحركات، وهو المحرك التوربيني، هذا المحرك الجديد يعطي كمية ضخمة من القوة الحصانية horsepower للمروحية وبوزن أقل عن محرك المكبس بقطعه الضخمة مع أجهزته المساندة، كان ذلك بتاريخ 11 ديسمبر 1954 مما جعلها أول مروحية ذو بمحرك توربيني بالعالم. بعدها بسنتين، أي 26 مارس 1954 ظهرت طائرة كامان المسماة (HTK-1) المطورة للبحرية وهي أول مروحية تطير بمحرك توربيني ثنائي. لكن أول طائرة تم انتاجها بمحرك توربيني كانت الويتي II من انتاج سود افياسيون[21].

تطورت تلك المروحيات المستقرة وهي بوضع الطيران بعقود بعد ظهور الطائرات ثابتة المراوح. ذلك بسبب ارتفاع كثافة الطلب للمحرك من الطائرات العادية. تطوير الوقود والمحركات خلال النصف الأول من القرن ال20 كان عاملا مهما لتطوير المروحيات. وتوفر المحرك التوربيني الخفيف الوزن بالنصف الثاني من القرن ال20 أدى إلى تطوير المروحيات لتعطي قدرة أقوى وأسرع وكفاءة أفضل. بينما المروحيات الصغيرة وذات كلفة أقل فإنها لاتزال تستخدم محرك المكبس، وإن كان لايزال المحرك التوربيني هو المحرك الأكثر طلبا للمروحيات بالوقت الحالي.

استخدامات

خلال الخصائص التشغيلية للمروحية حيث قدرتها من الإقلاع والهبوط عموديا، والبقاء ثابتة بالجو لفترات طويلة من الوقت، فضلا عن قدرة الطائرة على التعامل بحالات السرعة الجوية المنخفضة وقد تم اختيارها لإجراء مهام كانت غير ممكنة مع الطائرات الأخرى أو أن عامل الوقت أو صعوبة إتمامها على الأرض. استخدامات المروحية حاليا تشمل النقل والبناء ومكافحة الحرائق والبحث والإنقاذ والاستخدامات العسكرية.

الرافعة الجوية هي مروحية تكون مرتبطة بأسلاك قوية وطويلة لرفع الحمولات الكبيرة مثل الأجهزة الضخمة كأبراج الاتصالات ووحدات التكييف التابعة للبنايات الكبيرة[22]، وكذلك في صناعة قطع الأشجار كنقل الأشجار من أراضِِ لا تستطيع الشاحنات الوصول لها.[23].

هناك مروحيات متخصصة لإطفاء حرائق البرية الكبيرة (Helitack)،[24] وهي تعمل كمضخات تحمل ماء بخزانات مثبتة داخلها، أو تحمل دلاء فترميها على الحريق (تسمى الواحدة بدلو بامبي)، تعبأ تلك الخزانات أو الدلاء عن طريق غمرها من أي خزان مائي سواءا طبيعي كالنهر أو البحر أو صناعي كخزانات المياه أو شاحنات مياه الشرب. ويكون هناك أنبوب أو خرطوم موصل بالخزانات المحمولة داخل المروحية فيسحب المياه من المصدر بينما تكون المروحية ثابتة بالجو. وتستخدم أيضا لنقل الإطفائيين إلى أماكن لا مجال للوصول لها بالأساليب التقليدية حيث ينطون منها إلى تلك الأماكن مع إمكانية إمدادهم بتجهيزات الممكنة. أشهر تلك المروحيات هي (بيل 205) بنسخها المتعددة وأيضا الرافعة الجوية (سيكورسكي S-64) المتخصصة لإطفاء الحرائق

مروحية سويدية للبحث والإنقاذ

هناك مروحيات تستخدم كإسعاف جوي للمساعدة في حالات الطوارئ الطبية فتصل إلى أماكن لايمكن للإسعاف العادي الوصول لها فتصل للموقع بسهولة. أو لنقل المرضى ما بين نطاقين طبيين بحيث يكون النقل الجوي هو الطريقة الأكثر أمان للمرضى. تجهز مروحية الإسعاف الجوي بالمعدات الطبية لمساعدة المريض خلال نقله جوا. وتوصف عملية نقل المرضى بالإخلاء الطبي أو MEDEVAC .

تستأجر شركات النفط المروحيات لنقل العاملين لديها أو معداتها بسرعة من وإلى أماكن الحفر البعيدة عن المناطق المأهولة كالصحراء أو البحر. بما أنها أسرع من القوارب فذلك يجعل من كلفة التشغيل العالية للمروحيات مفيدة لتضمن أن منصات النفط مستمرة بالتدفق. وهناك شركات عالمية متخصصة للنقل بواسطة المروحيات مثل (CHC Helicopter) الكندية و(Bristow Helicopters) البريطانية.

مروحية أباتشي تابعة لسلاح الجو البريطاني

تستخدم الشرطة وغيرها من إدارات تنفيذ القانون مروحيات خاصة لمتابعة المشتبه بهم. وبما أن للمروحية خاصية الحصول على منظر جوي متكامل، فإنها تكون على اتصال مع الشرطة بالأرض لتتبع مواقع المشتبه بهم وتحركاتهم. وتركب بها كشافات ضوئية وحساسات حرارية للكشف الليلي.

تستخدم الجيوش مروحيات هجومية لتكثيف الغارات الجوية على الأهداف الأرضية. ومثل تلك المروحيات تكون مزودة بقاذفة صواريخ ورشاش خفيف. أما مروحيات النقل فهي تنقل الجنود والإمدادات في حالة انعدام وجود مطارات للهبوط مما يجعل من الاستحالة نقلهم بواسطة الطائرات. ويسمى نقل الجنود بالمروحية بالهجوم الجوى.

مميزات التصميم

مكونات المروحية

نظام الدوار

نظام الدوار أو الدوار كتسمية بسيطة, وهو الجزء الذي يدور حول نفسه بالمروحية لإنتاج قوة الرفع، ويركب هذا النظام أفقيا لكي يعطي الرفع بشكل عمودي كالدوار الرئيسي، أو يثبت بشكل عمودي لإعطاء قوة الرفع بشكل أفقي (كأنه قوة دفع) كما بالدوار الخلفي ليعادل تأثير اللي المعاكس. وفي حالة طائرات ذات الدوار المائل (tiltrotor) يكون الدوار موجودا في غرفة على طرف جناح الطائرة لنقل الدوار من الوضع الأفقي معطيا رفع أفقي كدفع إلى الوضع العمودي معطيا قوة رفع تماما كالمروحية.

هذا النظام يحتوي على عمود أو سارية (Mast) والمحور (Hub) والريش أو الشفرات (Blades)، السارية هي من معدن اسطواني الشكل وتتمد بالأعلى وتتحرك بواسطة ناقل الحركة (transmission). وفي أعلى السارية يوجد مركز الإلتقاء مع ريش الدوار وتسمى تلك النقطة بالمحور. تثبيت الريش بالمحور يكون بعدة طرق، تلك الطرق يصنف بها نظام الدوار -كيفية تثبيت الريش وتحركها مقارنة مع المحور الرئيسي-. ويوجد لها ثلاث تصنيفات أساسية: ثابتة وشبه ثابتة ومفصلية بالكامل، بالرغم من أن الأنظمة الحديثة للدوارات تستخدم مزيج هندسي لتلك الأنواع.

معاكس عزم الدوران

الثابت

نظام الدوار الثابت يكون المحور والسارية والريش ثابتة rigid (عكس مرنة flexible) مع بعضها البعض، لذلك فنظامها الميكانيكي ابسط من نظام الدوار المفصلي. فلا يوجد لديها مفاصل أفقية أو عمودية حتى تتمكن الريش من السحب او التموج. وأحمال التشغيل الناتجة من الخفقان والقوى -التابع أو المتبوع- ستُمتص بإمالة الريش أكثر مما لو أن بها مفصل. بالإنحناء تعادل الريش نفسها مع القوى التي تتطلب مفاصل قوية. فالنتيجة أن ردة فعل التحكم بنظام الدوار يكون أقل تباطئاً لأن الدوار نفسه أقل تمايلا[25]. يلغي النظام الثابت خطورة اهتزاز السارية المتأصلة بالدوارات شبه الثابتة[26]. ويسمى هذا الدوار أيضا بإسم دوار لامفصلي[27].

نظام دوار شبه ثابت

شبه ثابتة

يعطي نظام شبه الدوار حركتين مختلفتين، التمايل والتجديف. ويحتوي على عدد 2 من الريش الملتصقة بثبات على المحور الدوار والذي بدوره يكون ملتصقا بالسارية بواسطة حامل المبرم مرتكز الدوران أو مفصل متأرجح ويكون حر الميلان على عمود الدوران الرئيسي. تلك الطريقة تجعل الريش تتأرجح معا، فإذا إحداهما تأرجحت للأعلى فإن الأخرى تخفق للأسفل. أما التجديف فإنه يكتمل مع فصالات التجديف، والتي تغير من زاوية التأرجح للشفرة، بما أنه لا يوجد مفصل للسحب العمودي، لذلك فالقوى (تابع ومتبوع) ستُمتص بإمالة الريشة.

المروحية ذات الدوار شبه الثابت تكون عرضة لحالة تعرف بإهتزاز السارية والتي تسبب بتوقف تأرجح الدوار فيقطع السارية. تحصل حالة اهتزاز السارية خلال حالة (low-G) وهي حالة انعدام الوزن للطائرة كالسقوط أو عملية مناورة أفقية سريعة، لذلك فكتيب التشغيل يعطي تعليمات لتجنب جميع حالات انعدام الوزن (low-G).

مفصلية بالكامل

بنظام المفصلي الكامل، تكون كل ريشة متصلة بمحور الدوار من خلال مجموعة من المفاصل، مما يسمح لكل شفرة بحرية حركتها عن الشفرات الأخرى. ويتكون هذا النظام من ثلاث شفرات فما فوق. تلك الشفرات تستطيع التمايل والتجديف وتكون تابع ومتبوع بشكل منفصل عن الأخرى. يسمى المفصل الأفقي بمفصل التموج ويسمح الشفرة بالحركة العمودية (فوق وتحت) وتلك الحركة التموجية تعمل لمعادلة مايسمى (الرفع غير المتجانس) ويثبت مفصل التموج بمسافات مختلفة من محور الدوار وقد يكون هناك أكثر من مفصل. أما المفصل العمودي ويسمى تابع-متبوع أو مفصل السحب، ويسمح بالحركة الأفقية (أمام وخلف أو السحب). ويوجد بها المنظم لكي يمنع زيادة بالحركة الخلفية أو الأمامية حول مفصل السحب. وميزة هذا المنظم ومفصل السحب لكي يعادل مابين تزايد السرعة وتناقصها التي تحصل بسبب تأثير كوريوليس. بإمكان كل ريشة التجديف وذلك بدورانها حول محورها الطولي. فالتجديف يعني تغيير بزاوية التأرجح للريشة, فالتغيير بزاوية التأرجح للريش سوف يسيطر على الدفع وإتجاه قرص الدوار الرئيسي.

الموحد

بعض أنظمة الدوار الحديثة تستخدم كلا من أساسيات أنظمة الدوار المذكورة أعلاه. بعض محاور الدوار تشكل كمحور متحرك، مما يسمح بميلان الشفرة (تجعلها مرنة) بدون الحاجة إلى قواعد ارتكاز (سنادات) أو فصالات. وتسمى تلك الأنظمة بالمتمازج flexture أي Flex-mixture،[28] وتكون مصنعة من خليط خامات. تكون قواعد الإرتكاز المرنة مصنوعة من المطاط ولها محدودية الحركة، وهي صالحة وبشكل مناسب بتطبيقات المروحية، وقد تستعمل كبديل عن قواعد الإرتكاز التقليدية. لاتحتاج تلك قواعد الإرتكاز المرنة أو المتمازجة إلى تشحيم، لهذا فهي سهلة الصيانة، بالإضافة إلى امتصاصها للإهتزازات مما يعني مجهود أقل وعمر أطول لصيانة قطع المروحية.

أشكال مانع عزم الدوران

مروحية تستخدم نظام عديم دوار الذيل
طائرة شينوك تابعة للجيش الإسباني تستخدم نظام دوارات مترادفة

معظم المروحيات تستخدم دوار مفرد، لكن عزم الدوران يجعل المحرك كأنما يحرك الدوار باتجاه معاكس لسحب الهواء مسببا لجسم المروحية بالدوران في اتجاه معاكس لإتجاه الدوار نفسه. ولمنع ذلك يجب ان يوضع تحكم لمانع عزم الدوران، وهو كما وضعه إيجور سيكورسكي لطائرته VS-300 كدوار عمودي صغير على الذيل، فدوار الذيل إما أن يسحب أو يدفع الذيل باتجاه معاكس لتأثير عزم الدوران، فأقر بذلك العرف على المروحيات. وإن كان هناك بعض المروحيات تستخدم أنظمة بديلة لمعاكسة عزم الدوران بدلا عن دوار الذيل، مثال على ذلك:

  • نظام فنسترون (Fenestron) أو مروحية قناتية الذيل (FANTAIL).
  • نظام عديمة دوار الذيل (NOTAR) ويعطي معاكس لعزم الدوران مشابه لطريقة انتاج الرفع عن طريق الجناح خلال ظاهرة كواندا (Coandă effect) على انبوب الذيل.[29]

هناك نظام يستخدم أكثر من دوار أفقي بحيث تكون الدوارات متعاكسة الدوران، فكل دوار يلغي عزم دوران الآخر. فريش تلك الدوارات لن تصطدم ببعضها البعض في حالة دخولها طريق الأخري، فذلك يلغي الحاجة إلى دوار خلفي. لذلك فالطاقة المستخدمة لإدارة الدوار الخلفي سوف يستخدمها الدوار الرئيسي، مما يزيد من قدرة الرفع للطائرة. وهناك ثلاث أنواع من هذا النظام:

أنواع المحركات

نوع وحجم المحرك يتحدد حسب حجم وخاصية المروحية. وتشمل أنواع المحركات على التالي:

أدوات التحكم

كابينة مروحية لطائرة Alouette

يوجد للمروحية أربع أدوات تحكم، وهي التدوير والمجمع ودواسات مضادة لعزم الدوران وداعس الوقود. ذراع تحكم يدة التدوير يكون بالعادة مابين أرجل الطيار ويسمى بالإنگليزية: cyclic stick أو مجرد cyclic. وهو مقبض القيادة للطائرة وهو ذراع سهل التمايل والتحريك. وقد سمي بهذا الإسم لأنه يغير التأرجح لريش الدوار بشكل دائري. فيغير من تمايل القرص الدوار إلى اتجاه محدد فيغير اتجاه المروحية، فمثلا عندما يحرك الطيار ذراع التدوير للأمام، فإن قرص الدوار يميل للأمام، مما ينتج عن الدوار دفع للأمام. وعندما يدفع الطيار ذراع التدوير لليمين، فإن قرص الدوار يميل لليمين منتجا دفع لنفس الإتجاه، مسببا للمروحية بان تحوم باتجاه الجانبي أو لليمين خلال رحلتها للأمام.

يوجد تحكم مجمع التأرجح بالإنگليزية: collective pitch control أو المجمع collective على الجانب الأيسر من مقعد الطيار ويكون بوضع يمنع أي حركة غير مقصودة. وهو يغير من زاوية التأرجح لجميع الشفرات بشكل جماعي (بمعنى جميع الشفرات بنفس الوقت) وبصرف النظر عن موقع الريش. لهذا فعندما يرسل المجمع أي إشارة فإن الشفرات تتغير بشكل متساو، مما ينتج عن المروحية زيادة أو نقصان بالارتفاع.

توجد تلك الدواسات بالإنگليزية: Anti-torque pedals بنفس موضع دواسات الدفة للطائرات، وتعطي نفس الغرض، وهي تنظيم اتجاه مقدمة الطائرة خلال الطيران. فتطبيق الدواسة بالجهة المعطاة سوف يغير من التأرجح لشفرات دوار الذيل فتزداد أو تقل قوة الدفع الناشئة من دوار الذيل مما يسبب بمقدمة الطائرة بالإنعراج (YAW) يمينا أو شمالا حسب الدواسة المضغوطة. فالدواسة تغير من تأرجح دوار الذيل ميكانيكيا مما يغير من كمية الدفع الناشئ منها.

دوار المروحية مصمم بالعمل على عدد محدد من الدورات بالدقيقة (RPM). فداعس الوقود (throttle) يتحكم بالطاقة الناتجة من المحرك، ويكون متصل بالدوار عن طريق ناقل الحركة. فأهمية داعس الوقود هو المحافظة على قوة المحرك لإبقاء عدد الدورات بالدقيقة (RPM) للدوار ثابتة حسب الحدود الدنيا المطلوبة لإنتاج كمية كافية من الرفع خلال الطيران. يكون داعس الوقود بالمروحية ذات المحرك المفرد على ذراع المجمع ويحرك بلوي القبضة الدائرية، أما المروحية ثنائية المحرك فيكون لها ذراع خاص للتحكم بالوقود. يرسل القرص المتراوح تعليمات الطيار إلى شفرات الدوار لعمل الدوران المطلوب تنفيذه.

حالات الطيران

هناك حالتان للطيران للمروحية: التحويم (hover) والطيران (forward flight)

  • التحويم

يعتبر التحويم أكثر اللحظات خطورة خلال طيران المروحية. وذلك أن المروحية تنتج الرياح الخاصة بها خلال تحويمها، والتي تعاكس الهيكل وأسطح توجيه الطيران. ويجب أن تكون المحصلة هي ثبات المروحية عن طريق تواصل الطيار بادخال الأوامر لتعديل المروحية، بالرغم من صعوبة المهمة، إلا أن أدوات التحكم بالتحويم تكون بسيطة. فأداة التدوير تستخدم لمنع الانحراف الأفقي للطائرة، وهي تحكم الأمامي والخلفي، اليمين واليسار، والمجمع يستخدم للمحافظة على الارتفاع. والدواسات للمحافظة على الإتجاه. فالتداخل بين تلك الأدوات للتحكم يصعب من مهمة التحويم، فعندما يحتاج أي من أدوات التحكم إلى تصحيح، فإنه يجعل من الضروري تصحيح باقي أدوات التحكم فيجعل دورة ثابتة من التعديل.

  • الطيران الأمامي

أدوات التوجيه للمروحية خلال الطيران الأمامي هي شبيهة للطائرات ذات الجناح الثابت. فإزاحة عصا التدوير للأمام يجعل من مقدمة الطائرة تتأرجح للأسفل مما يرفع من السرعة الجوية ويخفض بالارتفاع. تحريك عصا التدوير للخلف يجعل مقدمة الطائرة تتأرجح للأعلى، فتنخفض السرعة ويزداد الارتفاع. أما الزيادة بقوة المجمع خلال المحافظة على السرعة الجوية ثابتة سوف ينشأ الصعود، بينما تقليل المجمع فسينشأ الهبوط. تنسيق هذه المدخلات، ترجيع المجمع مع عصا التدوير للخلف أو مجمع للأعلى مع عصا التدوير للأمام، فالنتيجة هي التغيير بالسرعة بينما الارتفاع يكون ثابتا. الدواسات تعمل نفس العمل بالمروحية والطائرة وهي المحافظة على ثبات الطيران. ويكون ذلك بتفعيل الدواسات حينما يكون الإتجاه ضروريا للمحافظة عليه.

الأمان

القيود

طائرة هندية عند عرض جوي ببريطانيا 2008

يعتبر بطء المروحية من أكبر القيود التي تحدها. وهناك أسبابا كثيرة تحد من سرعة المروحية ولا تجعل سرعتها كسرعة طائرة ثابتة الأجنحة. فعندما تكون المروحة بحالة التحويم، فإن الأطراف الخارجية لريش الدوار تسير بسرعة يحددها طول الريشة وعدد الدورات بالدقيقة، وعندما تكون بحالة الحركة تتناسب سرعة الريشة مع الهواء الذي يعتمد على سرعة المروحية إضافة إلى سرعة الدوران للريشة. لذلك فالسرعة الجوية لريشة الدوار المتقدمة تكون أعلى بكثير من سرعة المروحية نفسها. وقد تتخطى سرعة الريشة سرعة الصوت، وهذا يسبب بظهور كمية كبيرة من السحب (drag) والإهتزازات (vibration).

ولأن السرعة الجوية للريشة المتقدمة تكون أعلى من سرعة الريشة الراجعة مما ينتج عدم تجانس بالرفع، فريش الدوار مصممة لعمل تصافق Flap، بمعنى تلتوي وترتفع للأعلى عند حالة الريشة المتقدمة فتنتج زاوية مواجهة بسيطة. وبالعكس مع الريشة الراجعة، فإن الصفاق ينخفض مسببا زاوية مواجهة أكبر مما يعطى قوة رفع أكبر. فقدرة الدوار عند السرعات العالية تسبب بزيادة مفرطة بالتصافق وتكون زاوية الريشة الراجعة عالية مماقد يسبب بالإنهيار. لهذا السبب فإن اقصى سرعة جوية آمنة للمروحية يكون مصمم بقيمة تسمى VNE Velocity, Never Exceed أو عدم تخطي تلك السرعة[31]. علاوة على ذلك فقد يسبب بحالة الطيران بأقصى سرعة أن تصبح سرعة المروحية أسرع من سرعة الريشة الراجعة مما يسبب بما يسمى إنهيار الريشة فتفقد زاوية المواجهة قدرتها.

خلال السنوات الأخيرة من القرن العشرين بدأ المصممون العمل بما يسمى خفض ضجيج المروحية. فالتجمعات الحضرية تبدي دائما عن استيائها من ضجيج تلك الطائرات بما فيها التابعة للشرطة أو المدنية. فإعادة التصميم نشأ بعد اغلاق بعض المنافذ للمروحيات داخل المدن وتقييد الحكومة لمسارها في المنتزهات الوطنية ومايشابهها.

المروحية بشكل عام تهتز، خاصة إن كانت ليست معيَّرة لتوائم الاهتزازات مما يجعل اهتزازها قوي. ولتقليل ذلك يوضع للدوار عيارات معدلة للارتفاع والتأرجح، ومعظم المروحيات لديها جهاز منظم الإهتزاز (vibration dampers) خاص للارتفاع والتأرجح. وبعض المروحيات لديها مايسمى أنظمة التغذية الميكانيكية الراجعة (mechanical feedback systems) لإستشعار ومعاكسة الإهتزاز. وتستخدم أنظمة التغذية الراجعة كتل تكون كمصدر تثبيت وتكون متصلة بالصفاق لتعادل زاوية مواجهة الدوار لمقاومة الإهتزاز.

المخاطر

كما هو الحال عند كل مركبة متحركة، فعملية التشغيل غير الآمنة قد تسبب فقدان السيطرة أو أضرار هيكلية أو حتى فقد الأرواح. فهنا لائحة لبعض الأخطار المحتملة للمروحيات:

  • الهبوط مع تشغيل المراوح: وتسمى بحالة الدوامة الحلقية (vortex ring)، وهو عندما تكون المروحية غير قادرة وقف هبوطها وذلك بتداخل انجراف الدوار للأسفل مع الديناميكية الهوائية للدوار.
  • انهيار الريشة الراجعة: تظهر تلك الحالة بالسرعات العالية وهو من أشهر العوامل المقيدة للسرعة الأمامية للمروحية.
  • رنين أرضي يؤثر بشكل واضح على دوار المروحية عند الهبوط أو عندما تكون على الأرض، وذلك عندما يكون تردد المتقدم والمتاخر الطبيعي أقل من تردد دوران الريشة. فيحدث صدمات تؤثر على القرص الدوار فيختل توازن نظام الدوار.
  • عدد الدورات بالدقيقة (RPM) أقل من المطلوب فيعجز المحرك من المحافظة على الطيران.
  • الخوف من اصطدام بالأسلاك المعلقة أو الأشجار عند الطيران بارتفاع منخفض أو الإقلاع والهبوط بالأماكن البعيدة.[32]
  • فشل تأثير الدوار الخلفي ويكون بسبب خطأ ميكانيكي أو ضعف بالدفع لدى هذا الدوار.
  • انخفاض بقوة التسارع (Low G force) لدى دوار المروحية ذو الريشتين، خصوصا المروحيات خفيفة الوزن.
  • الخروج الديناميكي للمروحية حيث تدور حول إحدى المحاور المنزلقة ثم تسحب إلى جانبها.
  • حالة الغبار البني وحالة البياض عند تساقط الثلج.

انظر أيضا

مراجع

  1. ^ "helicopter". Online Etymology Dictionary. Retrieved: 28 November 2007
  2. ^ Cottez 1980, p. 181.
  3. ^ أ ب ت ث ج Munson 1968
  4. ^ http://avia.russian.ee/helicopters_eng/sik_r-4.php
  5. ^ Hirschberg, Michael J. and David K. Dailey, "Sikorsky." US and Russian Helicopter Development In the 20th Century. American Helicopter Society, International. 7 July 2000.
  6. ^ Early Helicopter History, aerospaceweb.org
  7. ^ Goebel, Greg. "The Invention Of The Helicopter". Vectorsite.net. Retrieved: 28 November 2007.
  8. ^ Fay, John. "Helicopter Pioneers - Evolution of Rotary Wing Aircraft". Helicopter History Site. Retrieved: 28 November 2007.
  9. ^ English, Dave, ed. "Predictions", Great Aviation Quotes. Skygod.com. Retrieved: 9 December 2007.
  10. ^ "Leonardo Da Vinci's Helical Air Screw". Pilotfriend.com. Retrieved: 28 November 2007.
  11. ^ أ ب ت ث ج "Early Helicopter Technology". Centennial of Flight Commission. Retrieved: 9 December 2007.
  12. ^ "Pioneers - 1900/1930". Helicopter History Site. Retrieved: 3 May 2007.
  13. ^ Douhet, Giulio (1983). The Command of the Air. Washington: Office of Air Force History. ISBN 0912799102. 
  14. ^ أ ب Rumerman, Judy. "Helicopter Development in the Early Twentieth Century". Centennial of Flight Commission. Retrieved: 28 November 2007.
  15. ^ أ ب "The Contributions of the Autogyro". Centennial of Flight Commission. Retrieved: 28 November 2007.
  16. ^ أ ب Spenser 1998
  17. ^ [1], Aviastar. Retrieved: 26 June 2008
  18. ^ Watkinson, John "Art of the Helicopter", pp. 358 Published by Butterworth-Heinemann in 28 January 2004.
  19. ^ Francillon 1997
  20. ^ Day, Dwight A. "Igor Sikorsky - VS 300". Centennial of Flight Commission. Retrieved: 9 December 2007.
  21. ^ Connor, R.D. and R.E. Lee. "Kaman K-225". Smithsonian National Air and Space Museum. 27 July 2001. Retrieved: 9 December 2007.
  22. ^ Webster, L. F. The Wiley Dictionary of Civil Engineering and Construction. New York: Wiley, 1997. ISBN 0-47118-115-3
  23. ^ Day, Dwayne A. "الرافعات الجوية". Centennial of Flight Commission. Accessed on 1 October 2008.
  24. ^ Butler, Bret W., Roberta A. Bartlette, Larry S. Bradshaw, Jack D. Cohen, Patricia L. Andrews, Ted Putnam, and Richard J. Mangan. "Appendix A:Glossary". Fire Behavior Associated with the 1994 South Canyon Fire on Storm King Mountain, Colorado. research paper. U.S. Dept. of Agriculture, Forest Service. September 1998. Accessed on 2 November 2008.
  25. ^ "Lockheed CL-475". Smithsonian National Air & Space Museum. Retrieved: 10 March 2007.
  26. ^ Cox, Taylor. "Blades and Lift". Helis.com. Retrieved: 10 March 2007.
  27. ^ Landis, Tony and Jenkins, Dennis R. Lockheed AH-56A Cheyenne - WarbirdTech Volume 27, p.5. Specialty Press, 2000. ISBN 1580070272.
  28. ^ FAA Flight Standards Service 2001
  29. ^ Frawley 2003, p. 151.
  30. ^ Rotomotion SR20 fact sheet, Rotomotion.
  31. ^ (2007) Rotorcraft Flying Handbook. Washington: Skyhorse Publishing, Inc., 3–7. ISBN 1-60239-060-6. 
  32. ^ Helicopter Accidents in Hawaii

وصلات خارجية

كومونز
هنالك المزيد من الملفات في ويكيميديا كومنز حول :
[[Commons: Category:Helicopters |مروحية]]