سرعة الطيران

يُعدّ مبدأ "السرعة المثلى للطيران" أحد المبادئ التي يستخدمها طيارو الطيران الشراعي عند التحليق بين مصادر الرفع، والتي عادةً ما تكون تيارات حرارية ، أو تيارات رفع من قمم الجبال ، أو موجات هوائية . والهدف هو زيادة متوسط ​​سرعة الطيران عبر البلاد إلى أقصى حد من خلال تحسين سرعة الهواء في كل من الهواء الصاعد والهابط. ولا تتأثر سرعة الهواء المثلى بسرعة الرياح، لأن أعلى متوسط ​​سرعة يمكن تحقيقه عبر كتلة الهواء يتوافق مع أعلى متوسط ​​سرعة أرضية يمكن تحقيقه . ^{[ 2 ]}

السرعة المثلى للطيران هي السرعة المثلى التي يتم تحقيقها عبر كتلة هوائية هابطة أو صاعدة لتحقيق إما أطول مسافة انزلاق، أو أسرع متوسط ​​سرعة عبر البلاد. ^{[ 1 ]}

تستخدم معظم إعدادات سرعة الطيران وحدات إما سرعة الهواء بالكيلومترات في الساعة (كم/س) ومعدل الصعود بالأمتار في الثانية (م/ث)، أو سرعة الهواء بالعقدة (عقدة) ومعدل الصعود بالأقدام في الدقيقة (قدم/دقيقة).

أول استخدام موثق لنظرية السرعة للطيران كان على يد فولفغانغ شبيت ، الذي استخدم جدولًا للسرعات اللازمة للطيران لمعدلات صعود مختلفة، مما ساعده على الفوز بمسابقة رون عام 1938 بطائرة DFS Reiher . ^{[ 3 ] [ 4 ]} يُعتقد أن شبيت استخدم صيغة مبسطة من النظرية العامة لم تأخذ في الحسبان هبوط الهواء بين التيارات الحرارية. ^{[ 5 ]} في العام نفسه، نشر بولنديان، هما ل. شوارزك وو. كاسبرزيك، نتائج مماثلة، على الرغم من وجود بعض الجدل حول ما إذا كان ذلك يشمل تأثير حركة كتل الهواء بين التيارات الحرارية. ^{[ 6 ] [ 7 ]} نُشر التحليل المبسط (بدون هبوط) لأول مرة باللغة الإنجليزية بواسطة فيليب ويلز عام 1940، تحت اسم مستعار "كورونوس". ^{[ ٨ ]} نُشر الحل الكامل الذي يتضمن هبوط الهواء بين التيارات الحرارية بشكل مستقل في عدد يونيو ١٩٤٧ من مجلة Sailplane & Glider من قِبل عضوين في جامعة كامبريدج، وهما جورج بيرى، ^{[ ٩ ]} وهو خريج كان يطير مع نادي الطيران الشراعي بجامعة كامبريدج، وإرنست ديوينج، ^{[ ١٠ ]} وهو طالب جامعي كان يطير في دنستابل بعد تخرجه. لاحظ كلاهما، بيرى من خلال الحجة المباشرة وديوينج من خلال الرياضيات، أن الحل يتضمن إضافة متوسط ​​معدل الصعود في التيار الحراري إلى معدل الهبوط اللحظي الذي يحدث أثناء الانزلاق لإيجاد أفضل سرعة طيران مناسبة. ^{[ ١١ ]} نشر كارل نيكل وبول ماكريدي مقالتين منفصلتين (بالألمانية) تصفان النظرية نفسها في مجلة Swiss Aero-Revue عام ١٩٤٩. ^{[ ١٢ ] [ ١٣ ]}

في عام ١٩٥٤، وصف بول ماكريدي جهازًا لاختيار السرعة الجوية المثلى، كان يستخدمه منذ عام ١٩٤٧. ووفقًا لماكريدي، فإن جهاز اختيار السرعة الجوية للرحلات الطويلة هو "جهاز بسيط يُشير إلى السرعة المثلى التي يجب أن تُحلّق بها الطائرة الشراعية بين التيارات الحرارية . في يومٍ ذي تيارات حرارية ضعيفة وتيارات هابطة ضعيفة، ينبغي على الطيار أن يُحلّق بين التيارات الحرارية بسرعة قريبة من تلك التي تُحقق أفضل زاوية انزلاق للطائرة الشراعية... إذا كان من المتوقع أن يكون التيار الحراري التالي قويًا، فينبغي على الطيار أن يندفع نحوه بسرعة عالية للوصول إليه بأسرع ما يُمكن. تجدر الإشارة إلى أن قوة الرياح لا تُؤخذ في الاعتبار عند النظر إلى التيارات الحرارية التي تتحرك مع كتلة الهواء. ولحساب سرعة جهاز اختيار السرعة الجوية، يتم تقليل الوقت اللازم للطائرة الشراعية للوصول إلى التيار الحراري واستعادة ارتفاعها الأصلي." ^{[ ١٤ ]}

بحسب بوب واندر، "تكمن الميزة الرئيسية لصنع حلقة دوارة لقياس سرعة الطيران ضمن مقياس التغير الكلي للطاقة في إمكانية تحسين سرعات الطيران الشراعي عبر البلاد عند مراعاة قوة التيارات الحرارية في عملية قياس سرعة الطيران. فعلى سبيل المثال، عندما تكون التيارات الحرارية ضعيفة، يُنصح بالطيران بحذر... مع الحفاظ على أدنى سرعة هبوط ... ونستطيع التحليق بسرعة أكبر بين التيارات الحرارية عندما يكون الرفع قويًا، لأنه من السهل جدًا استعادة الارتفاع في ظل الرفع القوي". ^{[ 15 ]}

الحد الأدنى من الأجهزة المطلوبة هو مؤشر سرعة الهواء ومقياس الارتفاع والانخفاض . سيستخدم الطيار معلومات منحنى الأداء القطبي للطائرة الشراعية لتحديد السرعات المثلى للطيران، والحد الأدنى للهبوط أو الحد الأقصى لنسبة الرفع إلى السحب، وذلك بناءً على ظروف الرفع والهبوط التي تحلق فيها الطائرة. تشير حلقة سرعة الطيران (المعروفة باسم "حلقة ماك كريدي")، المثبتة حول مقياس الارتفاع والانخفاض، إلى سرعة الهواء المثلى للطيران بين التيارات الحرارية لتحقيق أقصى أداء في الطيران عبر البلاد. عادةً ما تتم معايرة الحلقة إما بالعقدة أو بالمتر في الثانية، وتستند علاماتها إلى منحنى الأداء القطبي للطائرة. ^{[ 16 ]} أثناء الانزلاق بين التيارات الحرارية، يتم ضبط سهم المؤشر على معدل الصعود المتوقع في التيار الحراري التالي. على حلقة السرعة، تشير إبرة مقياس الارتفاع والانخفاض إلى السرعة المثلى للطيران بين التيارات الحرارية. ^{[ 17 ]}

تُدمج نسخ إلكترونية من حلقة ماك كريدي في حواسيب الانزلاق، حيث تُصدر تنبيهات صوتية للطيار لزيادة السرعة أو خفضها. ويمكن دمج وظائف مماثلة في أجهزة المساعد الرقمي الشخصي (PDA) . يتصل الحاسوب بمستشعرات ترصد سرعة الطائرة ومعدل هبوطها. وفي حال ربطه بنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) ، وباستخدام تقدير محسوب أو يدوي لسرعة الرياح، يستطيع حاسوب الانزلاق حساب السرعة والارتفاع اللازمين للانزلاق إلى وجهة محددة. يُعرف هذا الانزلاق بالانزلاق النهائي، إذ لا يُفترض أن يحتاج إلى مزيد من الرفع للوصول إلى الهدف. وخلال هذا الانزلاق، تُعدّ معلومات سرعة الطيران ضرورية لضمان الاستخدام الأمثل للارتفاع المتبقي.

• جيفري هـ. ستيفنسون
• توصيات منظمة الطيران المدني الدولي (إيكاو) بشأن استخدام النظام الدولي للوحدات

• سرعات الطيران عالية الأداء لتحديات التحليق بقلم جيم د. بيرش (نسخة طبق الأصل من الصفحة الأصلية المتوقفة عبر avia.tion.ca)
• نظرية ماك كريدي مع الرفع غير المؤكد والارتفاع المحدود، ورقة بحثية من مجلة الطيران الشراعي التقني 23 (3) (يوليو 1999) 88-96، بقلم جون إتش. كوكرين
• أسرع قليلاً من فضلك (إصدار جديد، 2007) ورقة بحثية بصيغة DOC بقلم جون إتش. كوكرين
• الثمن الذي تدفعه مقابل سرعات ماكريدي، بقلم ويل شويمان، من وقائع ندوة الطيران الشراعي لعام 1972
• فلسفة المنافسة بقلم ديك جونسون، من وقائع ندوة الطيران الشراعي لعام 1972
• مقدمة في الطيران الشراعي عبر البلاد بقلم كاي جيرستن، 1999 (مراجعة 2006)
• هذا الرجل اللامع قد يوقعك في المشاكل - أساء تطبيق نظرية ماك كريدي على مسؤوليتك الخاصة، بقلم كليمنس سيبك، 2021