معدات الإيقاف

جهاز الإيقاف ، أو جهاز الهبوط ، هو نظام ميكانيكي يُستخدم لإبطاء سرعة الطائرة بسرعة أثناء هبوطها . يُعدّ جهاز الإيقاف على حاملات الطائرات عنصرًا أساسيًا في الطيران البحري ، ويُستخدم غالبًا على حاملات الطائرات من نوع CATOBAR و STOBAR . توجد أنظمة مماثلة أيضًا في المطارات البرية للاستخدام في الرحلات الاستكشافية أو حالات الطوارئ. تتكون الأنظمة النموذجية من عدة حبال سلكية فولاذية ممتدة عبر منطقة هبوط الطائرة، مصممة ليتم التقاطها بواسطة خطاف الذيل. أثناء عملية الإيقاف العادية، يُشبك خطاف الذيل السلك، وتنتقل الطاقة الحركية للطائرة إلى أنظمة التخميد الهيدروليكية المثبتة أسفل سطح حاملة الطائرات. توجد أنظمة أخرى ذات صلة تستخدم الشباك لالتقاط أجنحة الطائرة أو عجلات الهبوط . تُستخدم هذه الأنظمة الحاجزة فقط في حالات الإيقاف الطارئة للطائرات التي لا تحتوي على خطافات ذيل قابلة للتشغيل .

اخترع هيو روبنسون أنظمة كابلات الإيقاف ، واستخدمها يوجين إيلي في أول هبوط له على متن سفينة، وهي الطراد المدرع يو إس إس بنسلفانيا ، في 18 يناير 1911. كانت هذه الأنظمة المبكرة تعتمد على كابلات تمر عبر بكرات وتُربط بأوزان ثابتة، مثل أكياس الرمل. أُجريت اختبارات على كابلات إيقاف أكثر حداثة على متن إتش إم إس كوريجوس في يونيو 1931، والتي صممها القائد سي سي ميتشل . ^{[ 1 ]}  

تُجهّز حاملات الطائرات الحديثة التابعة للبحرية الأمريكية بنظام إيقاف الطائرات Mark 7 Mod 3، القادر على إيقاف طائرة تزن 23 طنًا (50,000 رطل) بسرعة 240 كم/ساعة (150 ميل/ ساعة) لمسافة 105 أمتار (344 قدمًا ) خلال ثانيتين. ^{[ 2 ] : 52} صُمم النظام لامتصاص طاقة قصوى نظرية تبلغ 64.4 ميغا جول (47.5 مليون قدم-رطل ) عند أقصى امتداد للكابل.      

قبل إدخال سطح الطيران المائل ، كان يُستخدم نظامان (بالإضافة إلى كابلات سطح الطيران) لمنع الطائرات الهابطة من الاصطدام بالطائرات المتوقفة في مقدمة سطح الطيران: الحاجز والمتراس. إذا لم يعلق خطاف ذيل الطائرة بسلك، فإن عجلات الهبوط تُعلق بشبكة يبلغ ارتفاعها من 0.9 إلى 1.2 متر تُعرف بالحاجز . إذا علقت الطائرة بسلك عند الهبوط، يُمكن إنزال الحاجز بسرعة للسماح للطائرة بالمرور فوقه. أما شبكة الأمان الأخيرة فكانت المتراس ، وهي شبكة كبيرة يبلغ ارتفاعها 5 أمتار تمنع الطائرات الهابطة من الاصطدام بالطائرات الأخرى المتوقفة في مقدمة حاملة الطائرات. لم تعد الحواجز مستخدمة، على الرغم من أن معدات الإيقاف الأرضية تُسمى أحيانًا "حواجز". لا تزال المتاريس مستخدمة على متن حاملات الطائرات، ولكنها تُجهز وتُستخدم فقط في حالات الطوارئ.  

يتم إيقاف الطائرة بشكل طبيعي عندما يعلق خطاف الإيقاف الخاص بالطائرة القادمة بأحد أجهزة الإيقاف المعلقة على سطح الطائرة. ^{[ 3 ]} عند تعليق الطائرة الهابطة بجهاز الإيقاف المعلق، تنتقل قوة حركتها الأمامية إلى كابل سحب، والذي يمر عبر بكرات إلى محرك الإيقاف، الموجود في غرفة الآلات أسفل سطح الطيران أو على جانبي المدرج. أثناء سحب الطائرة لجهاز الإيقاف المعلق وكابل السحب، تنتقل الطاقة الحركية للطائرة إلى طاقة ميكانيكية في الكابلات، ثم يقوم محرك الإيقاف بتحويل هذه الطاقة الميكانيكية إلى طاقة هيدروليكية. يتم الآن استبدال نظام الإيقاف الهيدروليكي التقليدي هذا بنظام يستخدم الكهرومغناطيسية، حيث يتم التحكم في امتصاص الطاقة بواسطة محرك توربيني كهربائي. يُحدث محرك الإيقاف توقفًا سلسًا ومتحكمًا فيه للطائرة الهابطة. عند اكتمال عملية الإيقاف، ينفصل خطاف الإيقاف عن جهاز الإيقاف المعلق، والذي يُسحب بعد ذلك إلى وضعه الطبيعي.

تحتوي حاملات الطائرات الحديثة عادةً على ثلاثة أو أربعة كابلات إيقاف ممتدة عبر منطقة الهبوط. جميع حاملات الطائرات الأمريكية من فئة نيميتز ، بالإضافة إلى حاملة الطائرات إنتربرايز ، مزودة بأربعة كابلات، باستثناء حاملتي الطائرات يو إس إس رونالد ريغان  ويو إس إس جورج إتش دبليو بوش  ، اللتين تحتويان على ثلاثة كابلات فقط. ^{[ 4 ]} كما تحتوي حاملات الطائرات من فئة جيرالد آر فورد على ثلاثة كابلات. يسعى الطيارون إلى الهبوط على الكابل الثاني في حالة استخدام ثلاثة كابلات، أو على الكابل الثالث في حالة استخدام أربعة كابلات، لتقليل خطر الهبوط قبل الوصول إلى المدرج. تكون الطائرات التي تهبط على حاملة الطائرات عند حوالي 85% من قوة المحرك القصوى. عند ملامسة الأرض، يزيد الطيار قوة المحرك إلى أقصى حد عسكري . في طائرتي إف/إيه-18إي/إف سوبر هورنت وإي إيه-18جي غراولر ، تخفض الطائرة تلقائيًا قوة دفع المحرك إلى 70% بمجرد اكتشاف تباطؤ ناتج عن عملية إيقاف ناجحة. يمكن للطيار تجاوز هذه الخاصية عن طريق اختيار أقصى قوة للحارق اللاحق. إذا لم تتمكن الطائرة من تثبيت كابل الإيقاف، وهي حالة تُعرف باسم " الهروب المفاجئ "، فإن لديها قوة كافية لمواصلة الهبوط على سطح الطيران المائل والتحليق مجددًا. بمجرد أن توقف معدات الإيقاف الطائرة، يُعيد الطيار دواسة الوقود إلى وضع الخمول، ويرفع خطاف الإيقاف، ويتحرك بالطائرة بعيدًا عن المدرج.

بالإضافة إلى حاملات الطائرات النووية الأمريكية ، فإن حاملات الطائرات الفرنسية شارل ديغول ، والروسية أدميرال كوزنيتسوف ، والصينية لياونينغ ، وشاندونغ ، وفوجيان، فضلاً عن حاملتي الطائرات الهنديتين فيكراماديتيا وفيكرانت ، هي حاملات طائرات عاملة أو مستقبلية مزودة بمعدات إيقاف.

تستخدم المطارات العسكرية البرية التي تشغل طائرات مقاتلة أو طائرات تدريب نفاثة أنظمة هبوط آلية، مع أنها ليست ضرورية لجميع عمليات الهبوط. بل تُستخدم هذه الأنظمة لهبوط الطائرات على مدارج قصيرة أو مؤقتة، أو في حالات الطوارئ التي تشمل تعطل المكابح، أو مشاكل التوجيه، أو غيرها من الحالات التي يتعذر فيها استخدام كامل طول المدرج أو يكون ذلك غير آمن. وهناك ثلاثة أنواع أساسية من أنظمة الهبوط الأرضية: الدائمة، والطارئة، وأنظمة الهبوط عند تجاوز المدرج.

تُركّب أنظمة الهبوط الدائمة في جميع المطارات العسكرية الأمريكية تقريبًا التي تُشغّل طائرات مقاتلة أو طائرات تدريب نفاثة. أما أنظمة الهبوط المؤقتة، فهي مشابهة للأنظمة الدائمة، وتُستخدم لهبوط الطائرات على مدارج قصيرة أو مؤقتة. صُممت هذه الأنظمة بحيث يُمكن تركيبها أو إزالتها في غضون ساعات قليلة.

تُستخدم معدات التجاوز، المكونة من كابلات خطافية أو شبكات مرنة تُعرف بالحواجز، كنظام احتياطي شائع. تعمل شبكات الحواجز على تثبيت أجنحة الطائرة وجسمها ، وتستخدم محرك إيقاف أو وسائل أخرى، مثل سلاسل التثبيت أو حزم من المنسوجات، لإبطاء سرعة الطائرة. في بعض المطارات البرية ذات مساحة التجاوز القصيرة، تُستخدم سلسلة من الكتل الخرسانية تُعرف بنظام إيقاف المواد الهندسية (EMAS). تُستخدم هذه المواد لتثبيت عجلات هبوط الطائرة وإبطائها عبر مقاومة التدحرج والاحتكاك. تتوقف الطائرات بنقل الطاقة اللازمة لسحق الكتل. على عكس أنواع معدات الإيقاف الأخرى، يُستخدم نظام EMAS أيضًا في بعض المطارات المدنية ذات مساحة التجاوز الأقصر من المسموح به عادةً.

استُخدم الحاجز لأول مرة في مطار عسكري خلال الحرب الكورية ، عندما اضطرت الطائرات المقاتلة النفاثة للعمل من مطارات قصيرة لا مجال فيها للخطأ. كان النظام المستخدم مجرد نسخة معدلة من حاجز ديفيس المستخدم على حاملات الطائرات ذات السطح المستقيم لمنع أي طائرة تخطئ أسلاك الإيقاف من الاصطدام بالطائرات المتوقفة أمام منطقة الهبوط. ولكن بدلاً من النظام الهيدروليكي الأكثر تعقيدًا المستخدم على حاملات الطائرات لإيقاف الطائرة عند اصطدامها بالحاجز، استخدم النظام البري سلاسل مراسي السفن الثقيلة لإيقاف الطائرة. ^{[ 5 ]}

تتكون الأنظمة الرئيسية التي تشكل معدات الإيقاف النموذجية من كابل الخطاف أو المعلقات، وكابلات أو أشرطة الشد، والبكرات، ومحركات الإيقاف. ^{[ 6 ]}

مصباح معلق متقاطع السطح

تُعرف أيضًا باسم كابلات أو أسلاك الإيقاف، وهي عبارة عن كابلات فولاذية مرنة تمتد عبر منطقة الهبوط ليتم تثبيتها بواسطة خطاف الإيقاف الخاص بالطائرة القادمة. يوجد على حاملات الطائرات إما ثلاثة أو أربعة كابلات، مرقمة من 1 إلى 4 من الخلف إلى الأمام. تُصنع هذه الكابلات من أسلاك فولاذية بقطر 25 أو 32 أو 35 ملم . يتكون كل سلك فولاذي من عدة خيوط ملتوية حول لب مركزي من القنب المُشحم ، والذي يوفر "وسادة" لكل خيط ويُشحم الكابل. تُجهز نهايات الكابلات بوصلات طرفية مصممة للفصل السريع أثناء الاستبدال، ويمكن فصلها واستبدالها بسرعة (في غضون 2-3 دقائق تقريبًا على حاملات الطائرات). [ 6 ^{] على حاملات} الطائرات الأمريكية، تُزال كابلات الإيقاف وتُستبدل بعد كل 125 عملية هبوط مُقيدة. ^{[ ٧ ]} غالبًا ما تُزال الكابلات الفردية وتُترك مكشوفة لإجراء الصيانة على مكونات أخرى من معدات الإيقاف أثناء عمليات استعادة الطائرات (باستخدام أنظمة أخرى متصلة بالشبكة). ترفع دعامات الأسلاك كابلات الإيقاف المعلقة على سطح المدرج عدة بوصات حتى يمكن التقاطها بواسطة خطاف الذيل للطائرة الهابطة. دعامات الأسلاك على حاملات الطائرات عبارة عن نوابض ورقية فولاذية منحنية قابلة للانثناء للسماح للطائرة بالتحرك فوق كابل الإيقاف المعلق المثبت على سطح المدرج. في الأنظمة الأرضية، ترفع دعامات مطاطية دائرية الشكل بقطر ٦ بوصات (١٥ سم) الكابل عن سطح المدرج حوالي ٣ بوصات (٧.٥ سم) . ^{[ ٨ ]}     

محركات الإيقاف

يحتوي كل جهاز إيقاف على نظام محرك خاص به يمتص ويبدد الطاقة المتولدة عند إيقاف الطائرة أثناء الهبوط. في حاملات الطائرات الأمريكية من فئة نيميتز ، تُستخدم أنظمة هيدروليكية هوائية، يزن كل منها 43 طنًا قصيرًا (39 طنًا متريًا ) ، حيث يُدفع الزيت هيدروليكيًا من أسطوانة بواسطة مكبس متصل بكابل الإيقاف، عبر صمام تحكم . ^{[ 2 ] : 52 [ 6 ]} كان من أهم التطورات في أجهزة الإيقاف صمام التحكم في الانحراف الثابت، الذي يتحكم في تدفق السائل من أسطوانة المحرك إلى المُراكم، وهو مصمم لإيقاف جميع الطائرات بنفس مقدار الانحراف بغض النظر عن كتلتها وسرعتها. يُحدد وزن الطائرة بواسطة مشغل محرك كل جهاز إيقاف. أثناء العمليات العادية، يُستخدم "إعداد وزن واحد" للتبسيط. عادةً ما يكون هذا الوزن هو أقصى وزن للهبوط، أو "أقصى وزن للإيقاف"، للطائرة. في حالات معينة، عادةً ما تكون أعطالًا في الطائرة، والتي تؤثر على سرعة الاقتراب، يُستخدم "إعداد وزن واحد" لضمان امتصاص الطاقة بشكل صحيح بواسطة النظام. يُزوّد ​​ضابط التحكم الجوي في غرفة التحكم الرئيسية المشغل بوزن الطائرة. ثم يقوم المشغل بضبط صمام التحكم في الانحراف الثابت على الوزن المناسب لتلك الطائرة. ويبقى ضغط محرك جهاز الإيقاف ثابتًا عند حوالي 400 رطل لكل بوصة مربعة (2800 كيلو باسكال) . ويقوم صمام التحكم في الانحراف الثابت (CROV) بإيقاف الطائرة، على عكس الضغط الهيدروليكي.   

تتألف أنظمة الإيقاف الأرضية الدائمة والمؤقتة عادةً من محركي إيقاف يقعان على جانبي المدرج. يطبق محركا الإيقاف قوة كبح على بكرات تحمل أشرطة الإيقاف، مما يؤدي بدوره إلى إبطاء الطائرة وإيقافها. أكثر طريقتين شيوعًا لتطبيق قوة الكبح في أنظمة الإيقاف الأرضية هما فرامل الاحتكاك الدوارة والنظام الهيدروليكي الدوار، أو ما يُعرف بـ"نظام دوامة الماء". فرامل الاحتكاك الدوارة عبارة عن مضخة هيدروليكية موصولة بالبكرة، تُطبق ضغطًا متدرجًا على فرامل متعددة الأقراص مثبتة على البكرة. أما النظام الهيدروليكي الدوار فهو عبارة عن توربين داخل غلاف مملوء بالماء/الجليكول موصول بالبكرة. يُولد التوربين اضطرابًا في خليط الماء/الجليكول أثناء عملية الإيقاف، مما يوفر المقاومة اللازمة لإبطاء البكرة وإيقاف الطائرة. بمجرد تحرير الطائرة من الكابل، يتم سحب الأشرطة والكابل بواسطة محرك احتراق داخلي أو محرك كهربائي مثبت على محرك الإيقاف.

يُعرف التجاوز المفرط لخط الإيقاف أثناء عملية الإيقاف بمصطلح "التوقف المزدوج". هذا المصطلح مُشتق من المصطلحات البحرية، حيث يُشير إلى حالة تلامس بكرتي الإيقاف بعد سحب جميع الحبال عبر نظام البكرات. قد ينتج التجاوز المفرط عن ضبط غير صحيح لمعدات الإيقاف، أو زيادة الوزن الإجمالي للطائرة، أو زيادة سرعة الاشتباك، أو زيادة قوة الدفع المُطبقة أثناء الإيقاف. كما أن الهبوط غير المركزي يُشكل خطرًا على معدات الإيقاف.

معدات إيقاف كهرومغناطيسية

تُستخدم المغناطيسات الكهربائية في نظام الإيقاف المتقدم الجديد (AAG) على حاملات الطائرات الأمريكية. يعتمد النظام الحالي (الموضح أعلاه) على النظام الهيدروليكي لإبطاء الطائرة أثناء الهبوط وإيقافها. ورغم فعالية النظام الهيدروليكي، كما أثبتت أكثر من خمسين عامًا من التطبيق، فإن نظام الإيقاف المتقدم (AAG) يُقدم عددًا من التحسينات. فالنظام الحالي غير قادر على التقاط الطائرات المسيّرة (UAVs) دون إتلافها بسبب الإجهادات الشديدة التي يتعرض لها هيكل الطائرة. إذ لا تمتلك الطائرات المسيّرة الكتلة الكافية لتشغيل المكبس الهيدروليكي الكبير المستخدم في التقاط الطائرات المأهولة الأثقل وزنًا. وباستخدام المغناطيسات الكهربائية، يتم التحكم في امتصاص الطاقة بواسطة محرك توربيني كهربائي، مما يجعل عملية الإيقاف أكثر سلاسة ويقلل الصدمات على هياكل الطائرات. وعلى الرغم من أن النظام سيبدو من سطح الطيران مماثلاً للنظام السابق، إلا أنه سيكون أكثر مرونة وأمانًا وموثوقية، وسيتطلب صيانة وطاقمًا أقل. ^{[ 11 ]} ويجري حاليًا تجربة هذا النظام على متن حاملة الطائرات الأمريكية جيرالد آر. فورد،  وسيتم تركيبه على جميع حاملات الطائرات من فئة جيرالد آر. فورد .

إلى جانب معدات الإيقاف الكهرومغناطيسية المنتشرة على حاملات الطائرات الأمريكية، نشرت البحرية الصينية أيضًا معدات إيقاف كهرومغناطيسية على حاملات الطائرات الصينية التابعة لها، مثل حاملة الطائرات من طراز 003 فوجيان . ^{[ 12 ]}

الحاجز هو نظام استعادة طارئ يُستخدم فقط عندما يتعذر إجراء عملية إيقاف عادية (معلقة). يكون الحاجز عادةً في حالة تخزين، ولا يُجهز إلا عند الحاجة. لتجهيز الحاجز، يُمدد عبر سطح الطيران بين دعامات تُرفع من سطح الطيران. يُمارس طاقم سطح الطيران على حاملات الطائرات الأمريكية تجهيز الحاجز بشكل روتيني؛ ويمكن لطاقم مدرب جيدًا إنجاز المهمة في أقل من ثلاث دقائق. ^{[ 6 ]}

يتكون حزام الحاجز من أحزمة تحميل أفقية علوية وسفلية متصلة ببعضها عند الأطراف. وتتصل خمسة أحزمة تثبيت رأسية، تفصل بينها مسافة 6 أمتار ، بكل حزام تحميل علوي وسفلي. يُرفع حزام الحاجز إلى ارتفاع 6 أمتار تقريبًا . ويتشابك حزام الحاجز مع أجنحة الطائرة الهابطة، حيث تنتقل الطاقة من حزام الحاجز عبر كابل الإيقاف إلى محرك الإيقاف. بعد إيقاف الطائرة باستخدام الحاجز، يُفصل الحزام وكابلات سطح السفينة، وتُعاد الدعامات إلى أماكنها المخصصة. يُعدّ الاشتباك باستخدام الحاجز نادرًا، لأن خطافات الذيل مصممة لتكون آمنة للغاية، ومن غير المرجح أن تتمكن طائرة عائدة من القتال بمثل هذه الأضرار الجسيمة من الهبوط. تم تركيب هذا الجهاز على جميع حاملات الطائرات الأمريكية وعلى حاملة الطائرات الفرنسية شارل ديغول ، بينما لا تحتوي حاملات الطائرات البرازيلية المزودة بنظام CATOBAR وحاملات الطائرات الروسية والهندية المزودة بنظام STOBAR إلا على معدات إيقاف تقليدية.  

• منجنيق الطائرات
• سفينة حربية قادرة على الطيران
• نظام هبوط برودي
• عمليات الطيران الحديثة لحاملات الطائرات التابعة للبحرية الأمريكية
• نظام إيقاف الطائرات المصنوع من مواد هندسية - نظام للحد من شدة انحراف الطائرة عن المدرج

• هبوط ناجح لطائرة F-111C بدون عجلات في قاعدة أمبرلي التابعة لسلاح الجو الملكي الأسترالي - سلسلة من الصور التي تصور هبوط طائرة F-111 تابعة لسلاح الجو الملكي الأسترالي باستخدام كابلات الإيقاف الأرضية بعد عطل في جهاز الهبوط.
• الهبوط على حاملة طائرات - كيف تسير الأمور