التدعيم (في مجال الطيران)

الإطار المربع المصنوع من قضبان صلبة ليس صلبًا، بل يميل إلى الانحناء عند الزوايا. تدعيمه بقضيب قطري إضافي سيزيد من وزنه. أما السلك فسيكون أخف وزنًا بكثير، لكنه سيمنعه من الانهيار في اتجاه واحد فقط. ولجعله صلبًا، يلزم سلكان متقاطعان للتدعيم. يمكن ملاحظة هذه الطريقة في التدعيم المتقاطع بوضوح في الطائرات ثنائية الأجنحة القديمة، حيث تشكل الأجنحة والدعامات بين الأجنحة مستطيلًا مدعمًا بأسلاك.

تتمثل إحدى طرق تصميم الهياكل الصلبة في جعل القطع العرضية متينة بما يكفي لتحمل الضغط، ثم ربط أطرافها بمعدن خارجي يتحمل الشد. كانت هذه الطريقة شائعة في الطائرات أحادية السطح، حيث يشكل الجناح وقاعدة مركزية أو دعامة القطع العرضية، بينما تشكل الدعامات السلكية المعدن الخارجي.

كانت الدعامات السلكية شائعة في الطائرات ذات السطحين والطائرات متعددة الأسطح الأخرى ، كما كانت شائعة أيضًا في الطائرات أحادية السطح المبكرة .

على عكس الدعامات، تعمل أسلاك التدعيم دائمًا تحت تأثير الشد.

يؤثر سمك السلك وشكله على مقاومة الهواء التي يسببها، خاصة عند السرعات العالية. قد تُصنع الأسلاك من كابلات متعددة الخيوط، أو خيط واحد من سلك البيانو ، أو من الفولاذ المقطع على شكل جناح طائرة .

تنقسم أسلاك التثبيت بشكل أساسي إلى أسلاك طيران تُثبّت الأجنحة لأسفل أثناء الطيران، وأسلاك هبوط تُبقي الأجنحة مرفوعة عندما لا تُولّد قوة رفع. ( تُسمى الأسلاك التي تربط السلة أو الكبسولة بالبالون أيضًا بأسلاك الطيران). تُستخدم أحيانًا أسلاك زاوية ميل أرق بشكل قطري بين دعامات الأجنحة الأمامية والخلفية لمنع التواء الجناح وتغيير زاوية ميله على جسم الطائرة. ^{[ 1 ]} في بعض الطائرات الرائدة، كانت أسلاك تثبيت الأجنحة تُمدد أيضًا بشكل قطري للأمام والخلف لمنع التشوه تحت تأثير الأحمال الجانبية، كما هو الحال عند الانعطاف. بالإضافة إلى الأحمال الأساسية الناتجة عن قوة الرفع والجاذبية، يجب أن تتحمل أسلاك التثبيت أيضًا أحمال القصور الذاتي القوية المتولدة أثناء المناورات، مثل الحمل المتزايد على أسلاك الهبوط لحظة ملامسة الأرض. ^{[ 2 ]}

كان للتدعيم الداخلي أهمية بالغة في بدايات علم الطيران، حين كانت هياكل الطائرات مجرد هياكل بسيطة، مغطاة في أحسن الأحوال بنسيج معالج ، يفتقر إلى المتانة. وقد استُخدمت الدعامات السلكية المتقاطعة على نطاق واسع لتقوية هذه الهياكل، سواء في الأجنحة المغطاة بالنسيج أو في جسم الطائرة، الذي كان يُترك غالبًا مكشوفًا.

كان من الضروري إجراء عمليات تثبيت روتينية للأسلاك للحفاظ على صلابة الهيكل ضد الانحناء والالتواء. وتتمثل إحدى المشكلات الخاصة بالأسلاك الداخلية في صعوبة الوصول إليها داخل جسم الطائرة الضيق.

في كثير من الأحيان، كان توفير دعامات داخلية كافية يجعل التصميم ثقيلاً للغاية، لذا، ولتحقيق التوازن بين خفة وزن هيكل الطائرة وقوته، تُركّب الدعامات خارجياً. كان هذا شائعاً في الطائرات الأولى نظراً لمحدودية قوة المحركات المتاحة والحاجة إلى خفة الوزن للطيران. ومع ازدياد قوة المحركات باطراد خلال عشرينيات وثلاثينيات القرن العشرين، أصبح من الممكن تصميم هياكل طائرات أثقل بكثير، فتخلى معظم المصممين عن الدعامات الخارجية لزيادة السرعة.

تعمل الدعامات بين الأجنحة على إبقاء أجنحة الطائرة ذات السطحين أو متعددة الأجنحة منفصلة، ​​كما أنها تساعد في الحفاظ على زاوية السقوط الصحيحة لألواح الجناح المتصلة.

الدعامات المتوازية : التكوين الأكثر شيوعًا هو وضع دعامتين متوازيتين، إحداهما خلف الأخرى. تُدعّم هذه الدعامات عادةً بأسلاك قطرية تمتد بينهما. تقاوم هذه الأسلاك التواء الجناح الذي قد يؤثر على زاوية سقوطه على تدفق الهواء.

تستبدل دعامات N أسلاك السقوط بدعامة ثالثة تمتد قطريًا من أعلى إحدى الدعامات إلى أسفل الأخرى في زوج.

تتقارب الدعامات على شكل حرف V من نقاط تثبيت منفصلة على الجناح العلوي إلى نقطة واحدة على الجناح السفلي. وغالبًا ما تُستخدم هذه الدعامات في الجناح ذي السطحين غير المتساويين ، حيث يكون وتر الجناح السفلي أصغر بكثير من وتر الجناح العلوي.

تستبدل دعامات I الزوج المعتاد من الدعامات بدعامة واحدة أكثر سمكًا وانسيابية مع امتداد نهاياتها للأمام والخلف على طول الجناح.

يُطلق على المسافة بين مجموعتين من دعامات الجناح اسم " الخليج" . ويتم وصف الأجنحة بعدد الخلجان على كل جانب. على سبيل المثال، الطائرة ذات السطحين المزودة بدعامات من نوع "الخليج" ومجموعة واحدة من دعامات الجناحين على كل جانب منها تُسمى طائرة ذات خليج واحد.

بالنسبة للطائرات الصغيرة، مثل طائرة الاستطلاع فوكر دي.7 التي استُخدمت في الحرب العالمية الأولى ، يكفي عادةً جناح واحد. أما بالنسبة للطائرات الأكبر حجمًا التي تحمل حمولات أكبر، فقد تُستخدم عدة أجنحة. تُعد طائرة كورتيس جيه إن-4 جيني ذات المقعدين طائرة ثنائية الأجنحة ذات جناحين، بينما كانت الطائرات الكبيرة والثقيلة غالبًا ما تكون ثنائية أو ثلاثية الأجنحة متعددة الأجنحة - وكانت النماذج الأولى من طائرة ألباتروس بي آي الألمانية ، وجميع نماذج الإنتاج من طائرات دي إف دبليو بي آي ثنائية المقاعد غير المسلحة للمراقبة ذات الجناحين التي استُخدمت في عام 1914، من بين الطائرات القليلة جدًا ذات المحرك الواحد وثلاثة أجنحة التي استُخدمت خلال الحرب العالمية الأولى.

تُدعّم بعض أجنحة الطائرات ذات السطحين بدعامات مائلة جانبياً، بحيث تشكل الفتحات دعامة وارن متعرجة . ومن الأمثلة على ذلك سلسلة طائرات أنسالدو إس في إيه ذات المحرك الواحد عالية السرعة للاستطلاع ذات السطحين التي تعود إلى الحرب العالمية الأولى، وطائرة فيات سي آر 42 فالكو التي تعود إلى أوائل حقبة الحرب العالمية الثانية .

استُخدمت أيضًا تصميمات أخرى. فطائرة SPAD S.XIII المقاتلة، رغم مظهرها الذي يوحي بأنها طائرة ثنائية السطح ذات حجرتين، إلا أنها تحتوي على حجرة واحدة فقط، مع تدعيم منتصف هيكلها بدعامات إضافية؛ ومع ذلك، فإن هذه الدعامات غير متصلة هيكليًا من أعلى الجناح إلى أسفله. أما طائرة Sopwith 1 + 1 ⁄2 Strutter، فلها هيكل على شكل حرف W؛ ولكن نظرًا لعدم ربطها بين الجناحين، فإنها لا تزيد من عدد الحجرات.

• 
  دعامات متوازية في طائرة سوبويث كاميل
• 
  دعامات على شكل حرف V في طائرة نيوبورت 10
• 
  دعامات N على طائرة بوينغ ستيرمان طراز 75
• 
  دعامات على شكل حرف I في طائرة فوكر Dr.1 ثلاثية الأجنحة
• 
  دعامات وارن الجمالونية على سيارة فيات CR42

عندما يكون للطائرة جناح يمتد فوق جسمها الرئيسي، غالباً ما يتم ربط هذين الجزأين بدعامات تمتد من أعلى جسم الطائرة أو مقصورة الطاقم إلى القسم المركزي للجناح. وعادةً ما يكون هذا الجناح مدعماً أيضاً في أماكن أخرى، حيث تشكل دعامات الكابين جزءاً من نظام التدعيم العام.

نظرًا لأن دعامات الكابين غالبًا ما تنقل قوة دفع المحرك إلى الجناح العلوي للتغلب على مقاومة الهواء، فإن الأحمال على طول كل قطر بين الدعامات الأمامية والخلفية تكون غير متساوية، وغالبًا ما تُصمم على شكل دعامات على شكل حرف N. وقد تحتوي أيضًا على أسلاك التواء متقاطعة للمساعدة في منع التواء الجناح. بعض تصاميم الطائرات ذات السطحين، مثل طائرة بريستول فايتر البريطانية ذات المقعدين والمقاتلة/المرافقة لعام 1917، كان هيكلها منفصلًا عن الجناح السفلي وكذلك العلوي، باستخدام دعامات كابين بطنية لتحقيق هذه الميزة التصميمية.

في العديد من الطائرات أحادية السطح ذات الدعامات السلكية المبكرة ، مثل طائرتي بليريو XI وفوكر إينديكر (وكلاهما بتصميمات تغيير شكل الجناح )، وُضعت أنظمة دعامات ظهرية، وأحيانًا بطنية، أو دعامات هيكلية إما فوق جسم الطائرة، أو فوق وتحت جسم الطائرة. ويمكن استخدام هذه الدعامات لتوفير بعض الحماية للطيار في حال انقلاب الطائرة على الأرض، وكذلك لتثبيت أسلاك الهبوط التي تمتد بشكل حرف V مائل قليلاً إلى نقاط أمامية وخلفية بالقرب من أطراف الجناح. في الطائرات أحادية السطح ذات الجناح المظلي، يمر الجناح فوق جسم الطائرة ويتصل به بواسطة دعامات هيكلية، على غرار الجناح العلوي للطائرة ثنائية السطح. ^{[ 4 ]}

في بعض الأنواع، يتم استبدال الكابينة بعمود واحد سميك وانسيابي.

طائرة سيسنا 152 مزودة بدعامة رفع واحدة، تربط جسم الطائرة بالجناح المثبت في الأعلى

طائرة من طراز PBY كاتالينا من إنتاج شركة كونسوليديتد، مزودة بجناح مظلة مزدوج متوازي الدعامات وعمود مركزي.

في الطائرات ذات الجناح العلوي، يربط دعامة الرفع نقطة خارجية على الجناح بنقطة أسفل منه على جسم الطائرة لتشكيل بنية مثلثة صلبة. أثناء الطيران، تعمل الدعامة بقوة شد لنقل قوة رفع الجناح إلى جسم الطائرة والحفاظ على استواء الجناح، بينما عند الهبوط تعمل بقوة ضغط لرفع الجناح. ^{[ 5 ]}

بالنسبة للطائرات ذات قوة المحرك والسرعة المتوسطة، تمثل دعامات الرفع حلاً وسطاً بين مقاومة الهواء العالية للهيكل ذي الدعامات المتقاطعة الكاملة والوزن الثقيل للجناح ذي الناتئ الكامل. وهي شائعة في الطائرات ذات الأجنحة العالية مثل سيسنا 152، وشبه أساسية في الطائرات ذات الأجنحة المظلية مثل كونسوليديتد بي بي واي كاتالينا .

في حالات أقل شيوعاً، تم تركيب دعامات رفع فوق الجناح في بعض الطائرات أحادية السطح ذات الأجنحة المنخفضة مثل طائرة بايبر باوني ، والتي تعمل بالضغط أثناء الطيران وبالشد على الأرض.

أحيانًا، يحتوي كل جناح على دعامة رفع واحدة فقط، كما هو الحال في طائرة سيسنا 152، ولكنها غالبًا ما تأتي في أزواج، أحيانًا متوازية كما في طائرة كاتالينا، وأحيانًا متباعدة أو على شكل أزواج على هيئة حرف V (مثل طائرة أوستر أوتوقراط ) متصلة بجسم الطائرة عند نقطة واحدة. وقد استُخدمت العديد من الترتيبات الأكثر تعقيدًا، غالبًا مع دعامتي رفع أساسيتين مُدعّمتين بوصلات مساعدة تُعرف باسم دعامات الدعم، إما فيما بينها أو بالجناح أو بجسم الطائرة. على سبيل المثال، كل زوج من دعامات V المقلوبة في طائرة باوني مدعوم بزوج من دعامات الدعم الرأسية. ^{[ 6 ]}

منذ القدم، خضعت دعامات الرفع هذه لعملية تبسيط ، غالبًا عن طريق تغليف العناصر المعدنية الحاملة للأحمال بأغلفة مُشكّلة. فعلى سبيل المثال، كانت طائرة فارمان إف.190 مزودة بأجنحة علوية متصلة بالجزء السفلي من جسم الطائرة بواسطة أنابيب دورالومين متوازية مغلفة بأغطية انسيابية من خشب التنوب ^{[ 7 ].} أما طائرة ويستلاند ليساندر، فقد استخدمت عوارض مقطعية على شكل حرف I مصنوعة من سبائك خفيفة، مثبت عليها زوج من أغطية دورالومين أمامية وخلفية. ^{[ 8 ]} وفي الطائرات اللاحقة، تم تصنيع دعامات انسيابية مباشرة من المعدن المُشكّل، مثل دعامات السبائك الخفيفة المبثوقة في طائرة أوستر إيه أو بي.9 ^{[ 9 ]} ، أو من مواد مركبة، مثل دعامات الرفع المصنوعة من ألياف الكربون في طائرة ريموس جي إكس إيليت . ^{[ 10 ]} وقد اعتمد المصممون أساليب مختلفة لتحسين الديناميكا الهوائية لوصلات الدعامة بالجناح والدعامة بجسم الطائرة، باستخدام مناهج مشابهة لتلك المستخدمة في دعامات الأجنحة. في بعض الأحيان، يتم تقليل الانسيابية بالقرب من الجناح، كما هو الحال في طائرة فارمان إف.190؛ ^{[ 7 ]} بينما تتميز تصميمات أخرى بقاعدة ممتدة ومغطاة، على سبيل المثال طائرة سكايتون كي-10 سويفت . ^{[ 11 ]}

تُستخدم دعامات الرفع أحيانًا مع وظائف أخرى، على سبيل المثال المساعدة في دعم المحركات كما هو الحال في طائرة ويستلاند IV أو الهيكل السفلي كما هو الحال في طائرة سكوتيش أفييشن توين بايونير . ^{[ 12 ] [ 13 ]}

لا تزال دعامات الرفع شائعة في الطائرات الخفيفة الصغيرة (ذات المقعدين أو الأربعة) ذات الجناح العلوي، ضمن فئتي الطائرات فائقة الخفة والرياضية الخفيفة . ومن الأمثلة الأكبر حجماً طائرة شورت 360 ذات الـ 36 مقعداً، وطائرة دي هافيلاند توين أوتر ذات الـ 19 مقعداً. ^{[ 14 ] [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ]}

قد يكون دعامة الرفع طويلة ورفيعة لدرجة أنها تنحني بسهولة. تُستخدم دعامات جوري، وهي دعامات فرعية صغيرة، لتقويتها. ^{[ 18 ]} وهي تمنع مشاكل مثل الاهتزاز الرنيني والانبعاج تحت أحمال الضغط.

تأتي دعامات الجناح بأشكالٍ عديدة. ففي الطائرات أحادية السطح ذات الدعامة الرئيسية الواحدة، قد توجد دعامة جناح واحدة فقط تربط الدعامة الرئيسية بنقطة وسيطة على الجناح. أما الطائرات أحادية السطح المدعمة بدعامات على شكل حرف "V"، مثل طائرة فليت كانوك، فقد تحتوي على مجموعة معقدة من دعامات الجناح.

استخدمت شركة هوريل-دوبوا الفرنسية (التي أصبحت الآن جزءًا من سافران ) أجنحةً ذات نسبة عرض إلى طول عالية مدعومة بدعامات في طائرتها التجريبية هوريل-دوبوا HD.10 عام 1948، ثم في طائرات الركاب HD.31 وHD.32 وHD.34، التي استمر المعهد الجغرافي الوطني الفرنسي في استخدامها حتى أوائل ثمانينيات القرن العشرين. وقد طُرحت طائرة HD.45 بمحرك نفاث توربيني، لكنها لم تُوفق في منافسة طائرة سود أفياسيون كارافيل ، ربما بسبب عدم ملاءمة سرعة المحرك النفاث التوربيني العالية مع هيكل الطائرة الأبطأ.

• كرين، ديل: قاموس المصطلحات الملاحية، الطبعة الثالثة ، لوازم الطيران والأكاديميون، 1997. ISBN 1-56027-287-2
• هاليول، إف دبليو " التجهيز: تركيب وضبط الطائرات ". مجلة فلايت ، 23 يناير 1919. ص  107.
• كومار، ب. قاموس مصور للطيران . نيويورك: ماكجرو هيل، 2005. رقم ISBN 0-07-139606-3
• ستيفنتون، إتش دبليو بي؛ "الاعتبارات النظرية في تصميم وصلات دعامة الجناح"، مهندس الطائرات: ملحق لمجلة فلايت ، 30 مايو 1930، الصفحات 33-35 ( صفحات فلايت 586 أ-586 ج).
• تايلور، جون دبليو آر. أساطير الطيران ، لندن: يونيفرسال بوكس ​​المحدودة، 1990. ISBN 0-9509620-1-5.