طائرة شراعية بمحرك

يجب إطلاق الطائرات الشراعية ذات المحرك الداعم كطائرة شراعية عادية، ولكنها قادرة على الصعود ببطء لتمديد مدة الطيران بمجرد تشغيل المحرك. لا تحتوي هذه الطائرات عادةً على مولد كهربائي أو محرك بدء التشغيل ، لذا يتم تشغيل المحرك عن طريق تدوير المروحة بفعل الرياح أثناء الطيران. قد تكون المروحة ذات تصميم صلب ثنائي الشفرات، أو قد تحتوي على أكثر من شفرتين تنطويان عند المحور عند سحب المحرك. عادةً ما يكون محور المروحة متصلاً مباشرةً بعمود المرفق، ولكن يوجد مثال واحد على الأقل لطائرة شراعية ذات محرك داعم مزود بنظام تخفيض السرعة بواسطة سير، وهو DG-1000T. ^{[ 3 ]}

لا تُجهّز محركات الدفع الذاتي الأصغر حجمًا عادةً بصمام خانق، بل بكابل لفتح صمامات تخفيف الضغط في كل أسطوانة للسماح للمحرك بالدوران بحرية لبدء التشغيل. وتُعدّ محركات الدفع الذاتي عادةً محركات ثنائية الأشواط ثنائية الأسطوانات مبردة بالهواء، تتراوح قدرتها بين 18 و30  حصانًا (14-22  كيلوواط). وهي أخف وزنًا وأسهل تشغيلًا من محركات الدفع الذاتي. ^{[ 4 ]}

تتمتع الطائرات الشراعية ذاتية الإطلاق والمزودة بمحركات مراوح قابلة للسحب بقوة دفع كافية ومعدل صعود ابتدائي يسمح لها بالإقلاع دون مساعدة، أو يمكن إطلاقها كما هو الحال مع الطائرات الشراعية التقليدية. تحتوي المحركات أيضًا على محرك بدء تشغيل وبطارية كبيرة لتشغيل المحرك على الأرض، بالإضافة إلى مولد كهربائي لإعادة شحن البطارية. عادةً ما يتم توصيل مروحة ثنائية الشفرات بالمحرك عبر نظام نقل حركة بحزام تخفيض السرعة . في التصاميم القديمة، كان على الطيار التحقق من محاذاة المروحة باستخدام مرآة قبل سحبها إلى داخل جسم الطائرة؛ أما في الطائرات الشراعية المنتجة حاليًا، فتتم محاذاة المروحة تلقائيًا بالكامل.

الحل الآخر هو المروحة ذات الشفرة الواحدة التي توفر ميزة وجود فتحة أصغر في جسم الطائرة لسحب المحرك.

يمكن لمحركات الاحتراق الداخلي الاستفادة من تركيبها في جسم الطائرة بدلاً من عمود المروحة. يسمح هذا بتوصيلها بكاتم صوت أكبر لتقليل الضوضاء أثناء التشغيل، وهو أمر بالغ الأهمية في العمليات الأوروبية. كما يسمح بتخفيف شد الحزام عند سحب المحرك لإطالة عمر الحزام والمحامل. أما عيب هذا الترتيب فهو صعوبة فحص المحركات المثبتة في أسفل جسم الطائرة قبل الرحلة وصيانتها، كما يجب تجنب ثني أو ليّ أحزمة نقل الطاقة المعرضة لإجهاد عالٍ.

تُجهّز المحركات ذاتية الإطلاق بصمام خانق يسمح بضبط قدرة المحرك للعمليات الأرضية. وتتراوح قدرة هذه المحركات عادةً بين 50 و60  حصانًا (38-45  كيلوواط). تتطلب القدرة العالية للمحرك تبريدًا سائلًا باستخدام مشعاع منفصل مُثبّت على عمود المروحة. ومن المحركات الشائعة الاستخدام محركات المكبس ثنائية الأشواط ، أو محركات وانكل الدوارة . ^{[ 5 ]}

تُصنف الطائرات الشراعية ذات المحركات المزودة بمراوح ثابتة أو قابلة للريش الكامل عمومًا ضمن فئة الطائرات الشراعية السياحية المزودة بمحركات (TMGs). ويمكن لهذه الطائرات الإقلاع والتحليق مثل الطائرات العادية ، أو التحليق بدون استخدام المحرك، مثل الطائرات الشراعية .

تُزود هذه الطائرات بمحركات أمامية، على غرار الطائرات الصغيرة. وتوفر أجنحة طائرات TMG الكبيرة أداءً انزلاقيًا متوسطًا ، ليس بجودة الطائرات الشراعية غير المزودة بمحركات. ومع ذلك، فإن طائرات TMG أكثر كفاءة من الطائرات الخفيفة التقليدية .

صُممت معظم الطائرات الحربية ذات المحركات الكهربائية (TMGs) بمحركات تتراوح قوتها بين 80 و 100 حصان (75 كيلوواط) ، وتبلغ سرعتها عادةً (عند استخدام المحرك) 85-100 عقدة (190 كم/ساعة) . وتحتوي معظمها على خزانات وقود تتسع لما بين 50 و100 لتر (13 إلى 26 جالونًا أمريكيًا)، مما يمنحها مدى يصل إلى 450 ميلًا بحريًا (حوالي 830 كيلومترًا) عند استخدام المحرك. أما الطائرات الحربية الحديثة ذات المحركات الكهربائية، مثل طائرة Phoenix Air Phoenix، فهي قادرة على تحقيق سرعات أعلى ومدى أطول عند استخدام المحرك.   

بعض الطائرات الشراعية ذاتية الإطلاق مزودة بأجنحة قابلة للطي لتناسب حظائر الطائرات الصغيرة القياسية . ولا حاجة لخطافات السحب، لأن هذه الطائرات لا تتطلب استخدام رافعة أو طائرة سحب للإقلاع كما هو الحال في الطائرات الشراعية التقليدية.

يمكن تزويد بعض الطائرات السياحية المتنقلة، مثل يوروبا أو فينيكس، بأجنحة أو أطراف أجنحة قابلة للتبديل بحيث يمكن قيادتها كطائرة سياحية قياسية بالإضافة إلى كونها طائرة سياحية متنقلة. ^{[ 6 ]}

تتضمن تجهيزات الهبوط في طائرات TMG عادةً عجلتين رئيسيتين ثابتتين، مما يسمح لها بالتحرك على الأرض دون الحاجة إلى ذراع مساعدة على الجناح. في حين أن بعض طائرات TMG مزودة بعجلة رئيسية واحدة فقط، مع عجلات مساعدة على الأجنحة للتحرك، إلا أنه أصبح من الشائع أكثر العثور عليها مصنعة بتجهيزات هبوط ثلاثية العجلات وتقليدية (عجلتين رئيسيتين ثابتتين - أي "ذات عجلة خلفية").

نظراً لأن السحب الإضافي للمروحة المتوقفة وعجلات الهبوط يقلل من أداء الانزلاق، نادراً ما يتم استخدام طائرات TMG في المنافسات.

عادةً ما تُركّب المروحة القابلة للسحب على عمود يدور للأعلى وللأمام خارج جسم الطائرة ، خلف قمرة القيادة وهيكل الجناح. يحتوي جسم الطائرة على أبواب حجرة المحرك التي تُفتح وتُغلق تلقائيًا، على غرار أبواب معدات الهبوط. قد يكون المحرك بالقرب من أعلى أو أسفل العمود، وفي التصاميم الأحدث يكون المحرك مثبتًا داخل جسم الطائرة لتقليل الضوضاء ومقاومة الهواء.

على عكس الطائرات الشراعية ذات المحركات النفاثة، فإن معظم الطائرات الشراعية المزودة بمراوح قابلة للسحب مُجهزة أيضًا بخطاف سحب للقطر الجوي أو الإطلاق الأرضي. تحتوي هذه الطائرات على عجلة رئيسية أحادية المحور قابلة للسحب على جسمها، مثل معظم الطائرات الشراعية غير المزودة بمحركات، لذا فهي تتطلب مساعدة أثناء العمليات الأرضية. لا تُعد محركات الشوطين الشائعة الاستخدام فعالة عند خفض الطاقة اللازمة للطيران الأفقي، ولذلك يجب عليها استخدام نمط طيران "سن المنشار" حيث تصعد الطائرة الشراعية بأقصى طاقة، ثم تنزلق مع سحب المروحة.

في طائرة Stemme S10 ، ينطوي المروحة داخل مخروط الأنف، ويتصل بالمحرك الخلفي بواسطة عمود إدارة. كما أنها مزودة بعجلتين رئيسيتين قابلتين للسحب، مما يسمح لها بالتحرك على الأرض دون مساعدة، والتحليق مع مقاومة هواء منخفضة. هذه الميزات تجعلها مزيجًا بين الطائرات الشراعية السياحية والطائرات الشراعية ذات المحرك المروحي القابل للسحب. لا تحتوي على خطاف سحب، لذا يجب أن تُطلق ذاتيًا. يتميز طراز S10-VT بمروحة متغيرة الميل ثنائية الوضع وشاحن توربيني على المحرك، مما يسمح للطائرة بالتحليق على ارتفاعات تصل إلى 9000 متر (30000  قدم). ^{[ 7 ]}

في طائرة AMS Carat ، ينطوي المروحة للأمام، موجهة للأمام مباشرة مثل الرمح.

على الرغم من أن معظم الطائرات الشراعية المزودة بمحركات تعمل بالبنزين ، فقد طُوِّر عدد من الطائرات ذاتية الإطلاق التي تعمل بالطاقة الكهربائية، بما في ذلك Lange Antares 20E و 23E ، و Schempp-Hirth Arcus E ، وSchleicher AS 34Me ، و Pipistrel Taurus Electro G2 ، و Silent 2 Targa LE (Lithium Electric)، والطائرات المشابهة لها Air Energy AE1 Silent ، و Yuneec Apis 2 ، وYuneec EViva ، وAlpaero Exel ، وAériane Swift ، و Electravia، و Alatus AL12 . ^{[ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]} تستخدم بعض الأنواع دعامة خلف قمرة القيادة لتمديد المروحة. تستخدم 11 نوعًا مختلفًا، من 7 شركات مصنعة، مثل Alisport Silent 2 Electro ، نظام الدفع الكهربائي الأمامي (FES) مع مروحة قابلة للطي في المقدمة. ^{[ 12 ]}

تشمل مزايا الطاقة الكهربائية مقارنة بالبنزين ما يلي:

• انتقال أسرع وأكثر موثوقية من الانزلاق إلى الطيران الآلي، إذ يُلغى الوقت والمخاطر اللازمة لتشغيل محرك الاحتراق الداخلي وتسخينه. ^{[ 13 ]} على سبيل المثال، ينتقل طراز Antares 20E من الانزلاق إلى الطيران الآلي في أقل من 12 ثانية. ومع نظام FES، يمكن الوصول إلى أقصى طاقة في غضون 1-2 ثانية. ^{[ 12 ]}
• بالنسبة للأنواع التي تستخدم دعامة، يتم تحقيق مقاومة هواء ومعدل هبوط أقل عند تمديد الدعامة وإيقاف تشغيل المحرك، لعدم وجود مشعاع تبريد كما هو الحال في محركات البنزين. أما في أنظمة FES، فإن مقاومة الهواء الناتجة عن المروحة المطوية في مقدمة الطائرة تكون ضئيلة للغاية في حال عدم تشغيل المحرك. ولضمان التشغيل الآمن، يُستخدم أداء "إيقاف تشغيل المحرك" للتخطيط لإعادة التشغيل في الجو في حال حدوث مشكلة (حتى بالنسبة للطائرات الكهربائية). ويسمح معدل الهبوط المنخفض للطائرات الشراعية الكهربائية المزودة بمحركات "بإيقاف تشغيل المحرك" بالتحليق على ارتفاع أقل لإعادة التشغيل الآمنة في الجو. ^{[ 13 ]}
• بالنسبة للأنواع التي تستخدم عمودًا، يتم التخلص من نظام تخفيض السرعة بالحزام وما يرتبط به من مشاكل تتعلق بالموثوقية. وبما أن المحرك الكهربائي يدور بسرعة دوران أقل من محركات البنزين التقليدية، فإنه يمكن تركيبه في أعلى العمود دون الحاجة إلى نظام تخفيض السرعة، مما يلغي مشاكل نظام تخفيض السرعة بالحزام.
• انخفاض كبير في الضوضاء، مما يسمح بالإقلاع من مواقع لا يُسمح فيها للطائرات الأخرى ذات المحركات. ^{[ 13 ]}

تشمل عيوب الطائرات الشراعية الكهربائية الحالية مقارنةً بالطائرات التي تعمل بالبنزين ما يلي:

• انخفاض المدى أو ارتفاع الصعود، حيث أن الطاقة المخزنة لكل وحدة وزن للبطاريات المتاحة أقل من البنزين. ^{[ 14 ]}
• تكون الطائرات الشراعية المزودة بمحركات كهربائية مثبتة على أعمدة أثقل قليلاً من تلك المزودة بمحركات بنزين بسبب البطاريات. ويزن نظام الطاقة الكهربائية للطائرة الشراعية ما يقارب وزن محرك ثنائي الأشواط. ^{[ 13 ]}
• زيادة التكلفة. في حين أن المحركات الكهربائية رخيصة نسبياً، فإن البطاريات خفيفة الوزن المناسبة للطائرات الشراعية المزودة بمحركات أغلى قليلاً من محركات البنزين.

تُعد أنظمة الدفع الكهربائي (التي توفر الطاقة اللازمة لاستمرار الطيران ولكن ليس للإطلاق الذاتي) اختيارية لطائرات Schempp-Hirth Ventus-3 و HPH Shark و ESAG LAK-17B . تستخدم هذه الطائرات الثلاث نظام FES المستخدم في الطائرات الشراعية الأخف وزنًا ذاتية الإطلاق، مثل Alisport Silent 2. ^{[ 12 ]}

كانت طائرة كابروني فيزولا كاليف أول طائرة شراعية ذاتية الإطلاق تعمل بمحرك نفاث . وُضع المحرك النفاث داخل جسم الطائرة خلف الجناح، مع قنوات سحب وعادم ثابتة متصلة بتيار الهواء الخارجي لتشغيل المحرك. ومنذ ذلك الحين، طُرح جيل جديد من المحركات النفاثة لطائرات شيمب-هيرث فينتوس 2 ، وجونكر جيه إس-1 ريفيليشن ، وإتش بي إتش 304 ، وجميعها مزودة بمحركات نفاثة داعمة.

وتشمل الأنواع الأخرى ذاتية الإطلاق النموذج التجريبي LET L-13TJ Blaník ، ^{[ 15 ]} ونسخة من Alisport Silent Club ونسخة من TeST TST-14 Bonus .