حكاية الطائرة الدوَّارة تلقائياً

autogyre

بقلم محمد حسام الشالاتي – صحفي و باحث في علوم الطيران

“الأوتوجيرو” (الطائرة الدوَّارة تلقائياً) هو ذلك النوع من الطائرات المروحية الذي يتم فيه استخدام مروحة دوَّارة أفقية غير مزوََّدة بمحرك و تدور تلقائياً بقوة الهواء المار خلالها و باستغلال قوى الديناميكا الهوائية، بالإضافة إلى مروحة دافعة عمودية مزوَّدة بمحرك و مشابهة للمروحة الموجودة في الطائرة المروحية ثابتة الجناح، و وظيفتها تأمين الدفع. و من شأن مفعول الطيران الذاتي هذا, أن يمكّن الطائرة العمودية من الهبوط بأمان عندما تفقد قوتها (المحرك). و تشبه الأوتوجيرو الطائرة العمودية في مظهرها، فالمروحة الدوَّارة فيها يتدفق الهواء خلالها فيتحقق دورانها. اختُرعت الأوتوجيرو من قِبل المهندس الإسباني “خوان دي لا سيرفا”، خلال سعيه لإيجاد طائرة تطير بأمان خلال السرعة البطيئة، و تمَّ تحليقها الأول في التاسع من كانون الثاني / يناير من عام 1923م في حقل طيران “كواترو فينتوس” بمدريد. و كانت تلك الطائرة تشبه طائرات اليوم الثابتة الأجنحة، من حيث أنها كانت مزوَّدة بمروحة تدور بمحرك (في مقدمتها)، و مروحة عديمة المحركات فوق هيكلها، تكفلان تحليق الطائرة في الجو. النسخة اللاحقة من هذه الطائرة اخترعها الروسي الدكتور “إيغور بينسيس”، و كان محركها و مروحتها الدافعة في مؤخرة الطائرة.

ما هي الطائرة الدوَّارة تلقائياً؟

إذا “الأوتوجيرو” هي نوع من الطائرات الدوَّارة “Rotorcraft”، تشبه الطائرة العمودية من حيث وجود مروحة دوَّارة أفقية و عدم وجود جناح ثابت، و إن اختلفت عنها قليلاً في طريقة عملها، فحركة الهواء المار بمروحة الأوتوجيرو تدير أرياشها, و ذلك كما تفعل الرياح بالطاحونة الهوائية، مؤمّنةً بذلك قوة رفع إضافية للطائرة تمكّنها من الطيران البطيء و من الإقلاع من مسافة قصيرة. كما أنها تشبه الطائرة التقليدية في شكل هيكلها، من حيث وجود مروحة دافعة (في مقدمة الهيكل أو مؤخرته) و ذيل و دفة… و لكنها تختلف عنها في طريقة طيرانها و في عدم وجود جناح ثابت. و مصطلح طائرة “Autogyro” الذي عُرف بـ “Autogiro” (باللغة الإسبانية)، له عدة أسماء أخرى مثل “Gyroplane” و “Gyrocopter” و “Rotaplane”. و التعبير “Autogiro” كان مسجلاً كعلامة تجارية لشركة “Cierva Autogiro”، و التعبير “Gyrocopter” كان مستخدماً من قبل “إي بورك ويلفورد” الذي طوَّر طائرة “Gyroplane” التي كان قد صممها “ريسيلر كريزر”، و التي كانت مزوَّدة بدوَّار معشَّق، و ذلك في النصف الأول من القرن العشرين. و لاحقاً، تمَّ تبني التعبير الأخير “Gyroplane” كعلامة تجارية لطائرة “بيبسين”.

و بينما تطير الطائرة العمودية بقوة دوران أنصال (أرياش) المروحة الدوَّارة التي تدفع الهواء إلى الأسفل، فإن أنصال المروحة الدوَّارة للأوتوجيرو تعمل بالطريقة نفسها التي تقوم بها أجنحة الطائرات الشراعية تقريباً، و ذلك بتغيير زاوية الهواء عبر تحريك الأنصال بتوازن إلى الأعلى و الأسفل.

إن ما يميز الأوتوجيرو عن الطائرة العمودية هو أن مروحتها الدوَّارة تدور تلقائياً نتيجة مرور هواء صاعد خلالها، و تكون ردة الفعل المتولدة عن هذا التكوين الأيروديناميكي هي رفع الطائرة في الجو. أما المروحة العمودية المزوَّدة بمحرك فوظيفتها توليد قوة الدفع إلى الأمام، و تتوضع هذه المروحة و محركها إما بمقدمة هيكل الطائرة في بعض نماذج الأوتوجيرو، أو بمؤخرة الهيكل في نماذج أخرى. بينما في الطائرة العمودية يجبر المحرك أنصال المروحة الدوَّارة على الدوران فتدفع العواء إلى الأسفل، ما ينتج عنه رفع الطائرة في الجو. و على خلاف الطائرة العمودية، فإن معظم نماذج الأوتوجيرو تحتاج إلى مدرج للإقلاع، و لكنها قادرة على الهبوط هبوطاً قصيراً جداً.

و يتم التحكم بالحركة العمودية للأوتوجيرو عبر إمالة المروحة الدوَّارة أماماً أو خلفاً مع زيادة أو تخفيض سرعة دوران المروحة العمودية. أما التحكم بالاتجاه فيتم بإمالة المروحة يميناً أو يساراً و بمساعدة دفة الذيل، و خصوصاً عند السرعات المنخفضة.

Autogero4

و لقيادة الأوتوجيرو يستعين الطيار بثلاثة أدوات رئيسية، هي عصا التحكم، دواستا الدفة و صمام المحرك. فعصا التحكم تميل المروحة الدوَّارة في كافة الاتجاهات لتدعم الميل إلى الاتجاه المطلوب، و دواستا الدفة تؤمِّن التحكم بالاتجاه، أما صمام المحرك فيتحكم بقوة المحرك. و هناك أدوات أخرى إضافية، مثل قبضة نقل الدوَّار، و وظيفتها تسريع دوران المروحة قبل الإقلاع و التحكم بأنصال المروحة.

و هناك تصميمين رئيسيين للأوتوجيرو الحديثة، الأكثر شيوعاً بينهما هو التصميم الذي توجد فيه المروحة الدافعة و المحرك سارية الطيار و المروحة الدوارة، و هو التصميم الذي أوجده الدكتور “إيغور بينسيس” بعد الحرب العالمية الثانية و الذي أخذ بالانتشار الواسع بعدئذ. أما التصميم الثاني فهو الذي توجد فيه المروحة الدافعة و المحرك في جبهة الطائرة، و هو التصميم الذي كان الأكثر شيوعاً في النماذج الأولى من الأوتوجيرو، ثم أصبح قليل الاستخدام فيما بعد، و خصوصاً بعد ظهور الطائرات العمودية، و لكنه عاد و أخذ قسطاً من الاهتمام منذ منتصف السبعينات.

التطور التاريخي للطائرة الدوَّارة تلقائياً:

كان المهندس الإسباني “خوان دي لا سيرفا” متحمساً جداً للطيران، حيث اخترع عام 1921م طائرة ثلاثية المحركات سرعان ما تحطمت، فأقسم على تطوير آلة طائرة تستطيع الطيران بأمان في السرعات المنخفضة، و كانت النتيجة أن توصَّل عام 1923م إلى تصميم طائرة ذات جناح دوَّار أطلق عليها اسم “Autogiro” و التي كانت مزيجاً غريباً من الطائرة العمودية و الطائرة ذات الجناحين الثابتين، حيث استخدم فيها هيكل طائرة ركَّب عليه مروحة دافعة و محرك في مقدمة الهيكل، و أضاف إليه مروحة دوَّارة (جهاز دوّار سائب) على سارية خاصة بها على ظهرها. بدايةً، قام لا سيرفا بتصميم ثلاثة نماذج غير ناجحة (“سي 1” – “سي 2” – “سي 3”) بسبب عيوب في الديناميكا الهوائية و الهيكل، ثم أطلق أنموذجه الرابع (“سي 4”) الذي حقق طيرانه الناجح الأول في 9 كانون الثاني / يناير عام 1923م، عندما قاده الطيار “ألخاندرو غوميز سبينسر” في حقل طيران “كواترو فينتوس” بمدريد في إسبانيا، و بعد أن لاءم فيه لا سيرفا أنصال المروحة الدوارة مع بعضها بأن زوَّد كل نصل (ريشة) بمفصلة تسمح له بالدوران إلى الأعلى و الأسفل و بشكل متناظر. و بعد ثلاثة أيام، تعطل محرك المروحة الدافعة أثناء الإقلاع، فهبطت الطائرة بأمان نتيجة دوران المروحة الدوَّارة، ما شكَّل تجربة حقيقية للهبوط الآمِن في السرعات المنخفضة. و بعد أن صرف كل أمواله في بناء و تطوير نماذجه الخمسة الأولى، ساعدت “مؤسسة الطيران العسكري الإسبانية” لا سيرفا في تطوير أنموذجه الجديد “سي 6” الذي تمَّ تطييره للمرة الأولى في شباط / فبراير من عام 1925م لمسافة 10.5 كيلو متراً من حقل طيران “كواترو فينتوس” إلى حقل طيران “خيتافي” في غضون ثماني دقائق، ما اعتُبر إنجازاً هاماً لأي طائرة ذات جناح دوَّار في ذلك الوقت. و بعد فترة قصيرة من هذا النجاح، وافق سيرفا على عرض الصناعي الاسكتلندي “جيمس جي وير” لتأسيس “شركة سيرفا للأوتوجيرو” في إنكلترا، و هكذا أصبحت بريطانيا المركز العالمي لتطوير الأوتوجيرو. لكن حادثاً حصل عام 1927م كان سببه عطل في أحد النصال، أدَّى إلى تطوير محور الدوَّار بأن أضيف إليه مفصل عائق مع مفصل الخفقان ليسمح لكل نصل بالتحرك بحرية إلى الأعلى و الأسفل خلال الإجهاد الشديد للطائرة. و قاد هذا التطوير إلى ظهور طائرة سيرفا الجديدة “سي 8” التي عبرت القنال الإنكليزي في 18 أيلول / سبتمبر من عام 1928م بعد جولة أوربية، و اعتبرت أول طائرة ذات جناح دوَّار تنجح في تحقيق ذلك. و على الرغم من أنه أحدث في حينه ثورة في عالم الطيران، إلا أنه – و من سخرية القدر – أن دي لاسيرفا ذهب لاحقاً ضحية حادث طائرة.

Autogero6

و إزاء نجاحات الأوتوجيرو تلك، قام الصناعي الأمريكي “هارولد فريدريك” (الذي كان قد زار سيرفا سابقاً في إسبانيا) بزيارته ثانيةً في إنكلترا عام 1928م بعد أن طار في رحلة تجريبية مع الطيار “آرثر راوسون” بالطائرة “سي 8” التي أثارت إعجابه بقابليتها للطيران العمودي الآمِن، فقامت “شركة بيتكايرن” الأمريكية بشراء طائرة “سي 8” مزوَّدة بمحرك من طراز “رايت”. و بوصول الطائرة إلى الولايات المتحدة بصحبة راوسون في 11 كانون الأول / ديسمبر من عام 1928م، فتمت دراستها هناك. بعد ذلك أجيز إنتاج الأوتوجيرو من قبل عدد من المنتجين، من ضمنهم “شركة بيتكايرن للأوتوجيرو” الأمريكية و “فوك ويلف” الألمانية.

و في عام 1927م، كان المهندس الألماني “إنجيلبيرت زاسشكا” قد ابتكر طائرة تجمع بين الطائرة العمودية و الأوتوجيرو تجلَّت أهميتها في قدرتها على البقاء محوِّمة في الجو لوقت طويل و في هبوطها عمودياً ما يسمح لها بالهبوط على أي سطح مستوي لأي منزل كبير. و في المظهر، كانت تلك الطائرة لا تختلف كثيراً عن أي طائرة عادية أحادية السطح، لكن أجنحتها الدوَّارة تدور حول جسمها.

و استمر تطوير الأوتوجيرو بالبحث عن وسائل تستطيع تدوير المروحة الدوَّارة قبل الإقلاع. و كانت أولى الأفكار بأن يُلف حبل حول محور المروحة ثم يتم سحبه بوساطة مجموعة من الرجال، و هي فكرة بدائية و غير عملية. الفكرة التالية التي اختُبرَت على الطائرة “سي 19” عام 1929م كانت بوضع لوحات على الذيل تعيد توجيه الهواء الصادر عن المروحة المحرَّكة لتدوير المروحة الدوَّارة قبل الإقلاع، و بُذلت جهود عام 1930م لجعل هذا التطوير أكثر فاعلية، إلا أن العام 1932م شهد نجاح تلك الفكرة من قبل “شركة بيتكايرن- سيرفا للأوتوجيرو” في بنسلفانيا بالولايات المتحدة.

النماذج الأولى للأوتوجيرو التي اخترعها لا سيرفا كانت مجهزة بمحاور دوران ثابتة و أجنحة ثابتة صغيرة و أسطح تحكم كتلك الموجودة في الطائرات العادية الثابتة الجناح. و لكن في السرعات المنخفضة كانت أسطح التحكم هذه غير مؤثرة و من الممكن أن تؤدي إلى فقدان السيطرة على الطائرة، خصوصاً خلال الهبوط. و كحل لهذه المشكلة، طور لا سيرفا نظام توجيه لمحور المروحة الدوَّارة يمكِّن الطيار من أن يدوره في أي اتجاه. و تمت الاستعانة بمثل هذا النظام لاحقاً في الطراز “سي 19″، ثم في سلسلة الطراز “سي 30” التي أُنتجت في العام 1934م. و في آذار / مارس من نفس العام أصبحت الأوتوجيرو أول طائرة ذات جناح دوَّار تقلع و تهبط من أسطح السفن، عندما قامت طائرة أوتوجيرو من طراز “سي 30” بتجربة ذلك على سفينة تابعة للقوات البحرية الإسبانية قرب “فالنسيا”.

أول توظيف عسكري للأوتوجيرو حدث عندما استخدمتها القوات الموالية كطائرات استطلاع أثناء قمع الثورة اليسارية في إسبانيا عام 1934م.

و بعد التطويرات المتلاحقة التي جعلت الطائرة العمودية عملية أكثر، قلَّ الاهتمام بالأوتوجيرو بشكل كبير باستثناء استخدامها على نطاق ضيِّق في بعض الوظائف، مثل نقل الصحف الرئيسية و البريد بين مطار “كامدين” و مبنى البريد الرئيسي في مدينة “بنسلفانيا” بالولايات المتحدة خلال الثلاثينات.

الطائرة الدوَّارة تلقائياً خلال الحرب العالمية الثانية:

ابتكرت ألمانيا خلال الحرب طائرة دوَّارة شراعية ورقية صغيرة جداً، وظيفتها تأمين المراقبة الجوية.

كما طوَّر الجيش الإمبراطوري الياباني عام 1941م طائرة أوتوجيرو للاستطلاع و كشف المدفعية المعادية و ضرب الغواصات، و كان ذلك التصميم مستنداً على تصميم أمريكي كان قد استورد إلى اليابان عام 1938م. و لاحقاً، خصص الجيش الياباني حاملتي طائرات صغيرتين لطائرات الأوتوجيرو “كي إيه – 1″، و كان ذلك التشكيل من الأوتوجيرو الذي أصبح ينطلق إما من الشاطئ أو من الناقلتين مسؤولاً عن غرق غواصة معادية واحدة على الأقل.

كذلك استُخدمت الأوتوجيرو لاستطلاع محطات الرادار الساحلية أثناء و بعد معركة بريطانيا.

تطور الطائرة الدوَّارة تلقائياً بعد الحرب:

تمَّ إحياء الأوتوجيرو بعد الحرب عندما عاين المهاجر الروسي “إيغور بنسين” طائرة أوتوجيرو ألمانية من طراز “إف إيه 330” و سُحر بخصائصها. ثم تمَّ تكليفه من قِبل الجيش البريطاني بمهمة تحليل الأوتوجيرو الشراعية “Rotachute” التي كان قد صممها المهاجر النمساوي “راؤول هافنر”، و هو ما قاده لتصميم طراز “بي-7” التي قام بتسويقها لحسابه الشخصي، ثم الطراز “بنسين بي-8 إم” الذي تمَّ اختباره من قبل القوات الجوية الأمريكية التي زوَّدته بعد ذلك بمحركات كانت قد استخدمتها سابقاً على طائرات الهدف (من دون طيار). يتكون التصميم الأساسي لنماذج بنسين الـ “جيروكوبتر” من إطار بسيط من الألمنيوم المربع أو الفولاذ معززة بأنابيب مثلثية أخف لتحتمل الإجهاد الواقع على الأنابيب، و حاملات ممتدة من الأمام إلى الخلف لتخفيف الضغط على العجلة الأمامية، و مقعد، و محرك و مثبِّت عمودي. أما العجلات الرئيسية فترتكز على المحور. و صُممت بعض النسخ للإقلاع من على سطح الماء كالطائرات المائية، و ذلك للعمليات التي تتم في البحار.

تميزت نماذج بنسين بمساحة جيدة تسمح برؤية كافية للطيار، و استُخدِمَت فيها تشكيلة متنوعة من المحركات، أما المروحة الدوَّارة فكانت تتكون من شفرتين. و على الرغم من أن ذلك التصميم (الشفرتان) قد حمل بعض العيوب، إلا أنه تميز بسهولة التركيب و الصيانة. و بالنسبة للهيكل، فكان تركيباً من الخشب و الفولاذ، بينما استخدم في نماذج غيره من المصممين مواد أخف، مثل الألمنيوم. و بسبب شعبية نماذج بنسين، أصبحت علامة تجارية فارقة.

كذلك طوَّر “كين واليس” نماذج مصغَّرة من الأوتوجيرو في إنكلترا خلال الستينات، عُرفت باسم “واليس أوتوجيرو”. كما بُنيت نماذج مشابه لنماذج واليس خلال عدة سنوات، و استخدمت في سيناريوهات مختلفة، كالتدريب العسكري و استطلاع الشرطة و في البحث عن “وحش لوك نيس” بإحدى بحيرات اسكتلندا.

و بين عامي 1965م و 1972م، صادقت “إدارة الطيران الاتحادي الأمريكية” على ثلاثة نماذج للأوتوجيرو للإنتاج التجاري، و لكنها جميعاً فشلت في التسويق التجاري.

خصائص الطائرة الدوَّارة تلقائياً الحديثة:

لا يزال تطوير الأوتوجيرو سارياً على قدم و ساق، فأصبحت حالياً تتميز بالخصائص التالية:

  • لا تحتمل احتمال الانهيار في الجو، نظراً لأن أرياش المروحة تدور تلقائياً في حالة توقف المحرك.
  • قابلة للإقلاع بمسافة قصيرة جداً (من 20 إلى 100 متراً).
  • لا تتطلب أية مسافة للهبوط.
  • أبعادها صغيرة، و هي سهلة الخزن و النقل و التحضير للطيران.
  • مريحة و أمينة حتى في حالة الهواء القوي.
  • سريعة إلى حدود لا بأس بها.
  • تتطلب 10% فقط من تكاليف امتلاك و تشغيل الطائرة المروحية.

أرقام قياسية:

  • في عام 1931م، طارت “إيميليا إيرهارت” بالطائرة الأوتوجيرو “بيتكارين بي سي-2” إلى ارتفاع 5613 متراً، و هو الرقم القياسي العالمي للنساء.
  • و يحمل “كين واليس” معظم الأرقام العالمية للأوتوجيرو، تتضمن سرعة 186 كيلومتراً / الساعة، و مسافة في خط مستقيم تبلغ 869.23 كيلومتراً. و في 16 نوفمبر / تشرين الثاني من عام 2002م، و في عمر الـ 89، زاد واليس سجل السرعة بمقدار 3 كيلومتر ليصل إلى 207.7 كيلومتراً / الساعة، و بذلك حقق رقماً قياسياً جديداً كأكبر طيار سناً يضع رقماً قياسياً عالمياً.
  • الأوتوجيرو هي النوع الوحيد من الطائرات الذي لم يحقق الدوران حول الكرة الأرضية بعد. و مؤخراً، جرت محاولة لذلك، إلا أنه تمَّ إلغاؤها بسبب الطقس السيئ، و لكن في سبيل ذلك تمَّ تحقيق رقم قياسي عالمي هو أطول طيران فوق الماء لمسافة 12100 كيلومتراً، خلال الطيران من مسقط (عُمان) إلى كراتشي (الهند).
  • في فبراير / شباط من عام 2003م، حقق الطيار “باري جونز” في اسكتلندا رقماً قياسياً لطيران الأوتوجيرو فوق الماء باستمرار، بلغ 928 كيلومتراً، كاسراً بذلك رقم “كين واليس”.
  • في أكتوبر / تشرين الأول من عام 2003م، حقق “أندرو كيتش” رقماً قياسياً للطيران عبر القارات، من “كينيتي” في كارولينا الشمالية إلى “سان دياغو” في كاليفورنيا، محققاً بذلك ثلاثة أرقام عالمية للأوتوجيرو في السرعة، قبل أن يكسر رقمين من أرقامه الثلاثة و يسجل رقمين جديدين للمسافة في 9 فبراير / شباط من عام 2006م، بلغ في الأول سرعة 168.29 كيلومتراً / الساعة بدون الهبوط ضمن دائرة مغلقة يبلغ محيطها 500 كيلومتراً، و في الثاني سرعة 165.07 كيلومتراً / الساعة بدون الهبوط ضمن دائرة مغلقة يبلغ محيطها 1000 كيلومتراً.

محمد حسام الشالاتي (husam-sh@scs-net.org)

صحفي و باحث في علوم الطيران

نشرت هذه المقالة سابقًا في مجلة “المعرفة” السورية – العدد 626 – تشرين الثاني 2015.

المراجع:

  • كتاب “التطورات العلمية في القرن 21-وسائل المواصلات” / “الدار العربية للعلوم” – بيروت – 2002.
  • كتاب “أسئلة و أجوبة-وسائل النقل” / “الدار العربية للعلوم” – بيروت – 2002.
  • كتاب “سلسلة ألفا العلمية-النقل” / “مكتبة العبيكان” – الرياض – 2002.
  • مقالات متنوِّعة على شبكة الإنترنت.

الطيران الشراعي - محمد الشلاتي

أصدر المؤلِّف الطيار الشراعي محمد حسام الشالاتي كتابه الثاني عن الرياضات الجوية عام 2005، و هو بعنوان “رياضة الطيران الشراعي”.

يبحث الكتاب في رياضة الطيران الشراعي بأنواعها و تاريخها و تطورها و كيفية ممارستها و انتشارها عالمياً و عربياً، و خصوصاً بعد الانتشار الذي تشهده في البلدان العربية.

وقد اعتمد المؤلف في إصدار الكتاب على خبرته الشخصية كطيار شراعي بالمظلات حيث حاز عام 2002 على شهادة فرنسية دولية في هذه الرياضة، و على ذخيرة المعلومات التي اكتسبها من خلال حضوره للعديد من المهرجانات و البطولات في بعض الدول العربية و الأجنبية، و من خلال المعلومات التي حصل عليها من شبكة الإنترنت.

يمكن شراء الكتاب من موقع نيل وفرات : http://www.neelwafurat.com/itempage.aspx?id=lbb141339-101786&search=books

 

أضف تعليق، رأيك يهمنا

إملأ الحقول أدناه بالمعلومات المناسبة أو إضغط على إحدى الأيقونات لتسجيل الدخول:

WordPress.com Logo

أنت تعلق بإستخدام حساب WordPress.com. تسجيل خروج   / تغيير )

صورة تويتر

أنت تعلق بإستخدام حساب Twitter. تسجيل خروج   / تغيير )

Facebook photo

أنت تعلق بإستخدام حساب Facebook. تسجيل خروج   / تغيير )

Google+ photo

أنت تعلق بإستخدام حساب Google+. تسجيل خروج   / تغيير )

Connecting to %s