ماش تاك

ظاهرة ماخ تاك هي تأثير ديناميكي هوائي حيث يميل مقدمة الطائرة إلى الانخفاض عندما يصل تدفق الهواء حول الجناح إلى سرعات تفوق سرعة الصوت . يُعرف هذا الميل للانخفاض أيضًا باسم " الانحناء تحت الجناح" . ^{[ 1 ]} وتبدأ الطائرة في ملاحظة هذا التأثير عند سرعات أقل بكثير من سرعة ماخ 1. ^{[ 2 ]}

ينتج انخفاض مقدمة الطائرة عادةً عن عاملين: تحرك مركز ضغط الجناح للخلف، وانخفاض سرعة تدفق الهواء الهابط عند سطح الذيل ، وكلاهما يُسبب عزم دوران هابط . بالنسبة لتصميم طائرة معين، قد يكون أحد هذين العاملين فقط هو المؤثر في ميل الطائرة للغوص - علىسبيل المثال، طائرة ذات جناح دلتا بدون سطح أمامي أو ذيل في الحالة الأولى، وطائرة لوكهيد P-38 ^{[ 3 ]} في الحالة الثانية. في المقابل، قد لا يكون لتصميم معين أي ميل ملحوظ، مثل طائرة فوكر F28 فيلوشيب ^{[ 4 ]} .

عندما يتحرك جناح الطائرة المولد للرفع في الهواء، يتسارع الهواء المتدفق فوق سطحه العلوي إلى سرعة محلية أعلى من سرعة الهواء المتدفق فوق سطحه السفلي. وعندما تصل سرعة الطائرة إلى رقم ماخ الحرج، يصل تدفق الهواء المتسارع محليًا إلى سرعة الصوت، مُحدثًا موجة صدمية صغيرة، على الرغم من أن الطائرة لا تزال تتحرك بسرعة أقل من سرعة الصوت. ^{[ 5 ]} تولد المنطقة الواقعة أمام موجة الصدمة قوة رفع عالية. ومع ازدياد سرعة الطائرة، تزداد قوة موجة الصدمة فوق الجناح وتتحرك للخلف، مُحدثةً قوة رفع عالية في الجزء الخلفي من الجناح. هذه الحركة الخلفية للرفع هي التي تتسبب في انخفاض مقدمة الطائرة أو ميلها للأسفل.

تتأثر شدة انحناء ماخ في أي تصميم معين بسمك الجنيح، وزاوية اكتساح الجناح، وموقع سطح الذيل بالنسبة للجناح الرئيسي.

يمكن للذيل الذي يتم وضعه في مكان أبعد للخلف أن يوفر عزم دوران أكبر لتثبيت الطائرة.

يؤثر تقوس وسمك الجنيح على رقم ماخ الحرج، حيث يؤدي السطح العلوي الأكثر انحناءً إلى انخفاض رقم ماخ الحرج.

في الجناح المائل، تتشكل الموجة الصدمية عادةً أولاً عند جذر الجناح ، خاصةً إذا كان أكثر تقوسًا من طرفه . ومع ازدياد السرعة، تمتد الموجة الصدمية وما يصاحبها من قوة رفع إلى الخارج، ونظرًا لميل الجناح، تمتد أيضًا إلى الخلف.

يمكن أن يؤدي تغير تدفق الهواء فوق الجناح إلى تقليل التيار الهابط فوق سطح الذيل التقليدي، مما يعزز عزم الدوران الهابط للأنف.

تتمثل إحدى المشكلات الأخرى المتعلقة بالمثبت الأفقي المنفصل في قدرته على إحداث تدفق فوق صوتي محلي بموجته الصدمية الخاصة. وهذا قد يؤثر على تشغيل سطح التحكم التقليدي للمصعد.

قد تدخل الطائرات التي لا تملك تحكمًا كافيًا في المصعد للحفاظ على توازنها وثباتها في غطسة حادة، قد تكون في بعض الأحيان غير قابلة للاستعادة. ^{[ 6 ]} وحتى تصل الطائرة إلى سرعة تفوق سرعة الصوت، يمكن لموجة الصدمة العلوية الأسرع أن تقلل من قدرة المصعد والمثبتات الأفقية على العمل . ^{[ 7 ]}

قد يحدث انخفاض ماخ أو لا يحدث تبعاً لتصميم الطائرة. العديد من الطائرات الحديثة لا تتأثر به أو تتأثر به بشكل طفيف. ^{[ 8 ]}

قد يكون التعافي مستحيلاً في بعض الأحيان في الطائرات دون سرعة الصوت؛ ومع ذلك، عندما تهبط الطائرة في هواء منخفض وأكثر دفئًا وكثافة، قد تعود سلطة التحكم (أي القدرة على التحكم في الطائرة) لأن السحب يميل إلى إبطاء الطائرة بينما تزداد سرعة الصوت وسلطة التحكم.

لمنع حدوث توقف ماخ، يجب على الطيار الحفاظ على سرعة الهواء أقل من رقم ماخ الحرج للنوع عن طريق تقليل قوة الدفع ، وتمديد المكابح الهوائية ، وإذا أمكن، تمديد معدات الهبوط .

يتم استخدام عدد من تقنيات التصميم لمواجهة آثار طي ماخ.

في كلٍ من تصميمات الذيل التقليدي والجناح الأمامي ذي الأجنحة الأمامية ، يمكن تصميم المثبت الأفقي بحجم كبير وقوة كافية لتصحيح التغيرات الكبيرة في زاوية الميل المصاحبة لانخفاض الطائرة عند سرعة ماخ. وبدلاً من سطح التحكم التقليدي في المصعد، يمكن جعل المثبت بأكمله متحركًا أو "متحركًا بالكامل"، ويُطلق عليه أحيانًا اسم " المثبت الأفقي " . وهذا يزيد من فعالية المثبت على نطاق أوسع من زاوية ميل الطائرة، كما أنه يتجنب مشاكل التحكم المرتبطة بوجود مصعد منفصل. ^{[ 7 ]}

قد تعوض الطائرات التي تحلق بسرعة تفوق سرعة الصوت لفترات طويلة، مثل الكونكورد ، عن انخفاض ماخ عن طريق نقل الوقود بين الخزانات في جسم الطائرة لتغيير موضع مركز الكتلة ليتناسب مع الموقع المتغير لمركز الضغط، وبالتالي تقليل مقدار التعديل الديناميكي الهوائي المطلوب.

جهاز ضبط زاوية ميل الطائرة هو جهاز يقوم بتغيير زاوية ميل الطائرة تلقائيًا كدالة لرقم ماخ لمقاومة ميل الطائرة عند رقم ماخ والحفاظ على الطيران المستوي.

كانت أسرع طائرات الحرب العالمية الثانية أولى الطائرات التي شهدت ظاهرة "الانحناء عند سرعة الصوت". لم تُصمم أجنحتها لمقاومة هذه الظاهرة لأن الأبحاث المتعلقة بالأجنحة فوق الصوتية كانت في بداياتها؛ إذ كانت مناطق التدفق فوق الصوتي، بالإضافة إلى الموجات الصدمية وانفصال التدفق، ^{[ 9 ]} موجودة على الجناح. عُرفت هذه الحالة آنذاك باسم "فقاعات الانضغاط"، وكان من المعروف وجودها على أطراف المراوح عند السرعات العالية للطائرات. ^{[ 10 ]}

كانت طائرة P-38 من أوائل  المقاتلات التي بلغت سرعتها 400 ميل في الساعة، وقد عانت من مشاكل أكثر من المعتاد في بداياتها. ^{[ 11 ]} تميزت بجناح سميك ذي قدرة رفع عالية، وذراعين مزدوجين مميزين، وحاضنة مركزية واحدة تضم قمرة القيادة والتسليح. كانت تتسارع بسرعة إلى سرعتها القصوى أثناء الغطس. كان لجسم الطائرة القصير تأثير سلبي في تقليل رقم ماخ الحرج للقسم المركزي للجناح، الذي يبلغ سمكه 15%، مع سرعات عالية فوق قمرة القيادة تُضاف إلى تلك الموجودة على السطح العلوي للجناح. ^{[ 12 ]} يحدث ماخ تاك عند سرعات أعلى من  0.65 ماخ؛ ^{[ 3 ]} حيث يصبح تدفق الهواء فوق القسم المركزي للجناح فوق صوتي ، مما يتسبب في فقدان الرفع. يؤدي التغير الناتج في تيار الهواء الهابط عند الذيل إلى عزم دوران لأسفل مقدمة الطائرة وزيادة حدة الغطس (ماخ تاك). كانت الطائرة مستقرة للغاية في هذه الحالة ^{[ 3 ]} مما يجعل التعافي من الغطس صعبًا للغاية.

تمت إضافة رفرفات استعادة الغوص (المساعدة) ^{[ 13 ]} إلى الجانب السفلي من الجناح (P-38J-LO) لزيادة رفع الجناح والتدفق الهابط عند الذيل للسماح بالاستعادة من الغطسات فوق الصوتية.

 تتضمن هذه المقالة مواداً متاحة للعموم من كتاب "دليل الطيران بالطائرة" الصادر عن حكومة الولايات المتحدة . تتضمن هذه المقالة مواداً متاحة للعموم من كتاب "دليل الطيار للمعرفة الملاحية" . حكومة الولايات المتحدة .