وزن الطائرة وتوازنها

يقوم الطيار بالكثير من الأعمال قبل البدء برحلته، حيث أنه يتحقق من التخطيط لطريق رحلة الطيران وتوقعات الطقس، بالإضافة إلى إجراءات المطار للدراسة وقيود المجال الجوي لمراجعتها، ولكن من أهم الأشياء التي يجب على الطيار إكمالها قبل كل رحلة مراجعة معلومات أداء طائرته، مثل وزن الطائرة وتوازنها والذي يعبر جزء مهم من ذلك.

أهمية وزن الطائرة وتوازنها

يتغير أداء الطائرة يوميًا حسب الضغط الجوي ودرجة الحرارة، كما أنه يتغير أيضًا اعتمادًا على كيفية تحميل الطائرة، سواء كانت محملة بالركاب أو البضائع والوقود، حيث يشكل كل من الوزن والتوازن بعضًا من أهم حدود الطائرات، وواحدة من أهم المسؤوليات التي تقع على عاتق الطيارين هي الحفاظ على طائراتهم تعمل ضمن حدودها المصممة.

وببساطة، تم تصميم الطائرات مع وضع قيود محددة في الاعتبار، حيث إن كل طائرة لها سرعات جوية لا يمكن الطيران أسرع منها، ومناورات طيران لا يمكنهم القيام بها بأمان، وأوزان لا يمكنهم تجاوزها.

وإذا تم تجاوز هذه القيود، فقد تنكسر الطائرة أو لا تنكسر أو قد تتعرض لأضرار داخلية من شأنها أن تسبب بعض الفشل في المستقبل، لذا فإن الجزء المتعلق بالوزن من (الوزن والتوازن) بسيط جدًا رغم أهميته الكبيرة.

وجزء (التوازن) بسيط بنفس القدر، كما تم تصميم كل منطقة في الطائرة فقط لتحمل الكثير من الوزن، ولا يمكن تجميع كل الوزن في مكان واحد، لذلك يكون هناك حاجة إلى التوزيع حولها، وإذا لم يكن الأمر كذلك، فإن توازن الطائرة في الرحلة يتأثر، حيث أنه قد لا تعمل أدوات التحكم في الرحلة كما تم تصميمها، أو قد لا تتمكن من الحفاظ على موقف طيران آمن.

حدود وزن الطائرات

الطائرات لها عدد غير قليل من قيود الوزن المختلفة التي لا يمكن للطيارين تجاوزها، ولحساب وزن الطائرة بدقة، يحتاج الطيار إلى معرفة أوزان كل جسم وكل سائل داخل الطائرة، بما في ذلك الطائرة الفارغة نفسها، وتم العثور على الوزن الفارغ للطائرة داخل دليل الطيران بالطائرة، حيث يتم تحديثه من حين لآخر عن طريق الصيانة، خاصة إذا تمت إزالة أي شيء أو تثبيته.

الأمر مختلف بالنسبة لكل طائرة في السماء أيضًا، حتى لو كانت طائرتان متطابقتين في الماركات والموديلات فليس بالضرورة أن لهما نفس الوزن، وأول ما يتعلمه الطيارون عن تحديد الوزن وهو الأسهل في الحساب، هو الوزن الأقصى للإقلاع (MTOW) وهو الحد الأقصى المطلق الذي يمكن أن تزنه الطائرة قبل الإقلاع، يشمل هذا الرقم الوزن الفارغ للطائرة وأي وقود على متنها وأي ركاب وأي حقائب أو حمولة.

وحتى إذا لم يكن للطائرة قيود أخرى على الوزن، فستظل دائمًا تحتوي على (MTOW)، وفي بعض الأحيان، توفر الشركات المصنعة قيودًا أخرى، وهي الحد الأقصى لوزن المنحدر، وهذا الرقم أثقل ببضعة أرطال من (MTOW)، وهذا يسمح لها بحرق القليل من الوقود في طريقها إلى المدرج للمغادرة، والحد الأقصى للوزن القياسي هو الحد الأقصى لوزن الهبوط وفي العديد من الطائرات،

كما يتم تبسيط عمليات الطيار بجعل وزن الهبوط مساويًا لوزن الإقلاع، لكن الطائرات الأكبر تزن آلاف الأرطال عند الإقلاع أكثر مما تزنه عند الهبوط، بسبب الكميات الهائلة من الوقود التي تحرقها في الطريق مما يقلل من وزن الهبوط، وفي طائرات فئة النقل المصممة للسفر آلاف الأميال، ليس من المنطقي للمصممين والمصنعين أن يقضوا الوقت والمال في جعل معدات الهبوط والفرامل قادرة على إيقاف هذا الوزن الكبير.

كما يمكنهم جعل المعدات أصغر وأخف وزنًا وأقل تكلفة من خلال تحديد أقصى وزن للهبوط، ويتطلب فهم (التوازن) في الوزن والتوازن فهم بعض التعريفات، حيث أن توازن الطائرة هو ما يتحكم في استقرارها الطولي، وهذه طريقة رائعة للقول إن العبث بتوازن الطائرة سيؤدي إلى رفع الطائرة أو هبوطها بطرق غير متوقعة أو غير مرغوب فيها.

ملاحظة: “MTOW” اختصار لـ”maximum takeoff weight”.

كيف يتم تحميل الطائرات

أثناء تحميل الطائرة، يتم تتبع كل عنصر بناءً على وزنه ومكان وضعه، حيث أن جميع المستويات لها نقطة معينة يتم من خلالها قياس كل شيء، وتُعرف هذه النقطة باسم المرجع أو المسند (datum)، والإسناد في العديد من الطائرات قد يكون على مسافة محددة إلى الأمام من مقدمة الطائرة لتبسيط حسابات مركز الجاذبية.

المواقع المختلفة في المستوى بالنسبة للمرجع تسمى محطات (stations) وكل واحدة لها ذراع (arm) محددة، والذراع هي ببساطة القياس بالبوصة أو السنتيمتر من المسند، وإذا كانت المحطة موجودة أمام المرجع، فسيكون لها رقم سالب، وأرقام المحطة الخلفية لخط الإسناد تكون موجبة، والذراع هي المسافة من نقطة الارتكاز.

ولتطبيق هذا على الطائرات، فإن العناصر التي يتم وضعها بعيدًا عن المسند (أرقام الذراع الأكبر) سيكون لها عزم أكبر (بطريقة أخرى للقول بأنها ستبذل المزيد من القوة) على الطائرة.

تحديد مركز الجاذبية للطائرة

من الضروري معرفة كل القوى الكلية التي يولدها كل شيء في المستوى، وإذا كانت القوى الكلية بعيدة جدًا عن الذيل، فإن الطائرة ستميل إلى الارتفاع نحو السماء، وإذا تم استخدام الكثير من القوة تجاه مقدمة الطائرة، فسوف ترغب في الانحناء، وإذا كانت القوة الكلية أكثر، مما قصده المصممون، فقد لا يكون مصعد الطائرة قادرًا على مواجهة قوة مقدمة الطائرة أو المقدمة الناتجة عن التحميل غير الصحيح.

وهذا من شأنه أن يجعل الطائرة لا يمكن السيطرة عليها، كما أن مجموع كل القوى الفردية في الطائرة يجتمع في نقطة واحدة، وهذه هي نقطة التركيز لكل الوزن الذي تحمله الأجنحة، وإذا كانت ضخمه يمكن أن يتم رفع الطائرة من تلك النقطة، وستتوازن تمامًا، وهذه النقطة تسمى مركز الثقل، أو ببساطة (CG).

إذن كيف يمكن للطيارين معرفة ما إذا كان تحميلهم كما أراد مصممو الطائرة؟ حسنًا، هناك فصل كامل من دليل طيران الطائرة أو دليل تشغيل الطيار مخصص لحسابات الوزن والتوازن في ذلك، يمكنهم العثور على مشاكل ممارسة وزن الطائرة والتوازن مع الإجابات، وجميع المخططات والرسوم البيانية التي سيحتاجوها للحساب لكل رحلة.

وأهم هذه المخططات هو الرسم الذي يوضح أين يمكن وضع مركز ثقل الطائرة، ويظهر عادةً بالبوصة خلف الإسناد، مع إظهار الذراع عبر المحور السيني ووزن الطائرة يكون معروض على المحور ص، ويعرف المصممون أن (CG) يحتاج إلى التحرك قليلاً، كما سيتم تحميل الطائرة بشكل مختلف في كل رحلة، بسبب نقل ركاب مختلفين أمتعة مختلفة.

بالإضافة إلى ذلك، ستحرق الطائرة الوقود أثناء تحليقها، لذلك يجب السماح لـ (CG) بالتحول قليلاً حتى في الرحلات الأقصر، والمنطقة الموجودة على الرسم البياني التي تقع تحت الحد الأقصى لوزن الإقلاع، وإن حدود (CG) للأمام والخلف تسمى عادةً ظروف الطيران، وطالما يتم تشغيل الطائرة دائمًا داخل هذا الظرف، فإنها ستعمل حسب التصميم.

ملاحظة: “CG” اختصار لـ”Center of gravity”.

شاهد أيضاً

المواد المركبة في الطائرة ونظام وقود المحرك

يمكن أن تكون المنتجات المركّبة ضارة جدًا بالجلد والعينين والرئتين، وعلى المدى الطويل أو القصير …