:: Flying Way :: - (( الدفع (propulsion ))

من أجل أن تؤمن الطائرة فوة الدفع لابد لها من استخدام المحركات وهي على نوعين، فإما أن يكون المحرك مكبسياً (محرك احتراق داخلي كالموجود في السيارات) يقوم بإدارة مروحة وحيدة (Propeller) في مقدمة الطائرة أو عدة مراوح على الأجنحة، أو أن يكون المحرك توربينياً و هو على شكلين، فإما أن تستخدم طاقة الدوران في إدارة مراوح الطائرة مثل المحركات المكبسية، و إما أن يتم استخدام قوة نفث الغازات الهائلة في دفع الطائرة (هنا لا حاجة إلى وجود المراوح) وفي هذه الحالة تكون المحركات ضخمة وذات تقنية عالية.

تم البحث في مراحل تطوير صناعة الطيران من أجل إيجاد محرك ذو طاقة أكبر ووزن أخف و وثوقية عالية، إذ أن المحرك المكبسي يظل آلية معقدة نسبياً مؤلفة من قطع ميكانيكية ذات أجزاء آلية كثيرة دقيقة للغاية تتحرك ضمن مجالات كبيرة و بحركة معقدة، لذا كان المحرك النفاث بمثابة الحل لكل مشاكل الدفع في الطائرات.

تعمل المحركات التوربينية أو النفاثة على مبدأ نيوتن الثالث في الحركة، و الذي ينص على أنه لكل فعل رد فعل يساويه في القيمة ويعاكسه في الاتجاه، إذيمتص المحرك النفاث الهواء من المقدمة و يكبس الهواء عن طريق سحبه في سلسلة من المكابس الحلزونية ويخلطه بالوقود ثم يشعل المزيج الذي ينفجر بقوة عظيمة تتجه نحو المؤخرة عبر فوهات العادم، هذه القوة المتجهة للخلف تُوازَن بقوة مكافئة والتي تدفع المحرك النفاث -و بالتالي الطائرة المتصلة به- للأمام.

بناء على ما سبق يمكن تقسيم المحرك التقليدي إلى: مدخل هواء - ضواغط - غرفة أو غرف احتراق - عنفة أو توربين - مخرج أو فوهة، يمكن العودة إلى الرسوم الإيضاحية آخر هذه الصفحة لرؤية هذه الأجزاء بشكل واضح، إن وظيفة التوربين هي توليد بعض الطاقة اللازمة للطائرة بالإضافة إلى الطاقة اللازمة لتشغيل الضواغط.

يعمل محرك الصاروخ بنفس المبدأ، عدا أنه في مجال عديم الهواء في الفضاء يجب على الصاروخ أن يحمل على ظهره هواءه الخاص بشكل وقود صلب أو سائل قابل للتأكسد من أجل القيام بعملية الانفجار.

يوجد هنالك أنواع متعددة مختلفة من المحركات النفاثة. الشكل الأبسط لها هو المحركالنفاث التضاغطي (رامجيت RAMjet)، هذا المحرك يستخدم فقط عند السرعات العالية حيث لا يوجد به قسم الضواغط أو العنفات و إنما فقط فوهات فوق صوتية (متقاربة-متباعدة)بحيث يستفيد من هذه السرعة في ضغط الهواء أو إجبار الهواء على الدخول إلى المحرك، و هكذا لا يحتاج إلى قسم الضواغط، هذه البساطة يقابلها حاجته إلى سرعة عدة مئات الأميال بالساعة قبل أن يكون المحرك قادراً على العمل.

يعتبر المحرك النفاث التوربيني (Turbojet) هو المحرك النظري المثالي حيث يحتوي على قسم المدخل و الضواغط و غرفة الاحتراق الداخلي و التوربين من أجل إنتاج بعض الطاقة من العادم و فوهة العادم، ففي المحرك النفاث التوربيني (Turbojet) كل الهواء المسحوب إلى داخل الضواغط من مقدمة المحرك يمر عبر نواة المحرك ثم يحرق ثم يتم إفلاته، وهنا ينشأ الدفع المقدم من قبل المحرك عن قوة سرعة إفلات غازات العادم من المؤخرة.

هناك لفظة مشتقة حديثة تعرف باسم النفاث التوربيني ذو المروحة (توربوفانTurbofan)، حيث تمت إضافة مروحة كبيرة في مقدمة قسم الضواغط، تسحب هذه المروحة كميات هائلة من الهواء إلى داخل غلاف المحركات إلا أن كمية صغيرة نسبياً منه فقط تذهب عبر النواة للقيام بعملية الاحتراق وأما الباقي فيندفع خارج غلاف النواة وضمن غلاف المحرك، إن هذا السيل الذي سحبته المروحة يختلط بغازات العادم النفاث الساخنة عند فوهة المحرك حيث تبرد وتخفف ضجة النفث، وبالإضافة إلى ذلك فإن المروحة تسرع عملية نفث هذا الكتلة الهوائية كبيرة الحجم من الفوهة وتولد بذلك دفعاً كبيراً، وحتى لو أنه لم يحترق فإنه يقوم مقام المروحة الدافعة (Propeller).

في الواقع، تستخدم بعض المحركات النفاثة الصغيرة لتدوير المراوح وتعرف المحرك المروحي التوربيني (Turboprop)، تنتج هذه المحركات الكم الأكبر من دفعها من خلال المراوح التي تدار بواسطة محرك نفاث عبر مجموعة من التروس، و كمنبع لطاقة المراوح يعتبر المحرك التوربيني كاف جداً، و كثير من الطائرات الصغيرة الاستثمارية و التي تحمل ركاباً من 19 و حتى 70 راكباً تستخدم المحرك المروحي التوربيني، وهذه المحركات مناسبة جداً عند الارتفاعات المنخفضة و السرعات المتوسطة حوالي 640 كم/س (400 ميل بالساعة)، الفرق بين Turbofan و Turboprop أن المروحة Fan ليست لتوليد الدفع و إنما لسحب الهواء و الدفع ناتج عن نفث الغازات، أما المروحة الدافعة Propeller فوظيفتها إنتاج الدفع فيما يكون لنفث الغازات دفعاً صغيراً يصل إلى 15% من دفع المحرك بشكل عام.

صــور أنواع المحركــات

https://www.arabiceng.com/subjects/im...ropulsion1.jpg

المحرك التوربيني النفاث Turbojet

https://www.arabiceng.com/subjects/im...ropulsion3.jpg

المحرك التوربيني ذو المروحة Turbofan

https://www.arabiceng.com/subjects/im...ropulsion2.jpg

المحرك المروحي التوربيني Turboprop

المصدر\ مهندسو الطيران العرب