جناح مزدوج

في الجناح المزدوج، تتوزع قوى الرفع على الجناحين طولياً، مما يسمح لهما بالعمل معاً لتحقيق الاستقرار والتحكم والتوازن. وتتشابه آليات الاستقرار والتحكم في الجناح المزدوج مع تلك الموجودة في تصميم الجناح ذي الذيل أولاً أو الجناح الأمامي ؛ ويكمن الاختلاف الرئيسي في الحجم النسبي للسطح الأمامي. ^{[ 4 ]}

مع ذلك، فإن قوى التوازن الأكبر المتاحة مقارنةً بالذيل أو الجناح الأمامي الأصغر تعني أن التصميم المزدوج يوفر نطاقًا أوسع من ظروف التوازن، وبالتالي نطاقًا أوسع لموقع مركز الثقل ، مقارنةً بالتصاميم الأخرى، مما قد يوفر حلاً عمليًا في الحالات التي قد تختلف فيها أحمال الوزن وتوزيعاته أثناء التشغيل. إلا أن نطاق مركز الثقل الواسع يؤدي إلى مشاكل أخرى، بما في ذلك تصميم متوافق للهيكل السفلي وخصائص التوقف الآمن. ^{[ 1 ]}

الجناح المتصل هو تصميم جناح مزدوج، حيث ينحني الجناح الأمامي للخلف و/أو ينحني الجناح الخلفي للأمام بحيث يلتقيان عند أطرافهما أو بالقرب منها لتشكيل سطح متصل على شكل معين مجوف أو مثلث. ^{[ 5 ] [ 6 ]} يُعد الجناح المتصل أيضًا مثالًا على الجناح المغلق .

تُعد طائرة ليجيتي ستراتوس مثالاً نادراً على الطائرات التي حلقت في الجو. ^{[ 7 ]}

في التصميم التقليدي، يكون ذراع عزم الحمل الرافِع للقسم الخارجي كبيرًا، مما يُجهد قسم الجذر. أما في التصميم المزدوج، فيكون كل جناح أصغر حجمًا، ويغيب الحمل الخارجي، مما يسمح بأن يكون هيكل الجناح أخف وزنًا إجمالًا.

في التصميم التقليدي، يُدعَم جسم الطائرة في موضع واحد فقط، بينما يمتدّ قسمَا جسم الطائرة الأمامي والخلفي منه. يُولّد هذا إجهادات انحناء كبيرة. أما الجناح المزدوج فيدعم جسم الطائرة نفسه في موضعين، مما يُقلّل من إجهادات الانحناء. مع ذلك، تكون إجهادات الالتواء على القسم المركزي بين الجناحين أكبر. ^{[ 1 ]}

نظراً لكونه أكثر إحكاماً، فإن هيكل الجناح المزدوج أكثر صلابة بشكل عام، مما يعني الحاجة إلى مراعاة أقل للانحناء، وإمكانية تقليل هامش الأمان في مستويات الإجهاد، مما يسمح بمزيد من خفض الوزن والتكلفة. ^{[ 1 ]}

يعود تصميم الجناح المزدوج إلى ما قبل نجاح رحلات الطيران المأهولة. ففي القرن الخامس عشر، أجرى تيتو ليفيو بوراتيني تجارب على نموذج جناح مزدوج. وقد وفرت أربع مجموعات من الأجنحة المتتالية قوة الرفع والدفع بشكل متفاوت، وأصبح قط بوراتيني أول رائد طيران يحلق بتصميم جناح مزدوج. ^{[ 1 ]}

بعد أن قام أيضاً بتجربة نماذج أبسط ذات جناحين متوازيين يصل طولهما إلى 4.3 متر، بنى صموئيل بيربونت لانغلي في عام 1903 طائرة أحادية السطح كاملة الحجم ذات جناحين متوازيين، أطلق عليها اسم " أيرودروم "، وأطلقها من سطح قارب سكني. لكنها فشلت في الطيران. بعد وفاته، سعت مؤسسة سميثسونيان لإثبات أنه قد طار في الأسابيع التي سبقت الأخوين رايت ، واستعانت بصانع الطائرات الناجح غلين كورتيس لتعديل "أيرودروم" سراً حتى أصبحت قادرة على الطيران، كـ"دليل" على أنها حلّقت في عام 1903. أضاف كورتيس عوامات وأجرى تحسينات أخرى، مما مكّنها من القيام برحلات قصيرة كطائرة مائية حقيقية في عام 1914. انكشفت الخدعة في النهاية، ومع ذلك استمرت مؤسسة سميثسونيان في الادعاء بأن نسخة عام 1902 كانت "قادرة على الطيران". مرت سنوات عديدة قبل أن تتراجع عن ادعائها. ^{[ 8 ]} 

لقد نجح العديد من الرواد منذ فترة طويلة في صنع طائرات شراعية. في عام 1905، قام جون ج. مونتغمري بالتحليق بطائرة شراعية أحادية السطح مزدوجة، مؤكداً بذلك صحة المبدأ الديناميكي الهوائي.

بعد ذلك بعامين، بدأ الطيران بمحرك. في عام 1906، بنى لويس بليريو طائرته الثالثة ذات الجناحين البيضاويين المغلقين المتتاليين، ثم عدّلها لاحقًا لتصبح من النوع الرابع بتحويل الجناح الأمامي إلى جناحين تقليديين. ولكن لم تُحلّق طائرته من النوع السادس ، وهي طائرة أحادية السطح ذات عجلات وجناحين متتاليين، ذات تصميم مشابه إلى حد كبير لطائرة لانغلي إيرودروم، إلا في العام التالي، لتصبح أول طائرة ذات جناحين متتاليين تحلق في السماء.

بين عامي 1907 و1911، أظهرت دراسات غوستاف إيفل في الديناميكا الهوائية أن تصميم الجناح المزدوج أقل كفاءةً من الناحية الديناميكية الهوائية مقارنةً بالتصميم التقليدي. ^{[ 4 ]} بالتزامن مع عمل إيفل، طوّر ستيفان درزويكي تصميمًا مستقرًا بطبيعته للجناح المزدوج، واختبره في نفق هوائي. ثم بنى نموذجًا بالحجم الطبيعي وحلّق به بنجاح في نهاية عام 1912. ^{[ 1 ]}

استمر بناء الطائرات التجريبية ذات الأجنحة المزدوجة بعد الحرب العالمية الأولى.

تألفت الطائرة المائية النموذجية كابروني Ca.60 من هيكل طويل لنقل الركاب، رُبطت به ثلاث مجموعات من أجنحة الطائرات ثلاثية السطح من سلسلة Ca.4 الناجحة من القاذفات الثقيلة والطائرات المدنية، مما أكسبها لقب "كابرونيسيمو". ومع ذلك، فقد تحطمت في أول محاولة إقلاع لها عام 1921.

كانت طائرة بيريه الشراعية ذات الجناحين المتتاليين، المصنعة في فرنسا، أول طائرة شراعية قابلة للتحكم الكامل ، وقد فازت بأول مسابقة بريطانية للطيران الشراعي عام 1922. تضمن نظام التحكم المبتكر الذي ابتكره بيريه أسطحًا خلفية كاملة الامتداد على الأجنحة الأربعة. عملت هذه الأسطح في أزواج على كل جانب كجنيحات، وفي أزواج أمامية وخلفية كمصاعد، وبشكل متزامن كقلابات للطيران بسرعات منخفضة. أثبت النظام فعاليته، وعلى الرغم من أن الطائرة الشراعية كانت أقل كفاءة من الطائرات التقليدية ذات نسبة العرض إلى الطول العالية، إلا أنها أثبتت أنها أكثر قابلية للتحكم والمناورة. مكّن هذا الطيار م. مانيرول من البقاء في تيارات هوائية صاعدة لفترة أطول من غيره. ^{[ 4 ]} وعلى الرغم من أن بيريه واصل تطوير التصميم، سواء في الطائرات الشراعية أو الطائرات ذات المحركات، إلا أنها ظلت مجرد ظاهرة غريبة.

واصلت جمعية الطيران المدني السويسرية (SFCA) عمل بيريه بعد وفاته، واعتمدت نظام التحكم الخاص به. حلقت طائرتهم تاوبين لأول مرة عام 1933. وقد أثبت تصميمها جدواه، وتم إنتاج حوالي 52 نموذجًا منها.

في غضون ذلك، كان هنري مينييه يتبنى نهجًا مختلفًا تمامًا في التحكم بالطيران. فقد صمم طائرته "بو دو سييل" (البرغوث الطائر) لتكون سهلة الصنع للهواة، مزودة بنظام تحكم ثنائي المحاور مبتكر يسهل قيادتها. لم تكن هناك حاجة إلى الجنيحات، لأنه عند تشغيل الدفة، يضمن اقتران الانعراج والدوران ميل الطائرة تلقائيًا عند الانعطاف. وللتحكم في الميل، كان الجناح الأمامي بأكمله يميل ليعمل كمصعد جانبي. وقد لاقت هذه الطائرة رواجًا كبيرًا عند طرحها في نفس وقت طائرة "توبان"، حيث تم بناء المئات منها وتطوير نسخ معدلة منها في العديد من البلدان. ​​إلا أن مشاكل الاستقرار المتعلقة بالجناح الأمامي المتغير قد تؤدي إلى حوادث مميتة في أيدي الطيارين المبتدئين، مما أدى في النهاية إلى تراجع الإقبال عليها.

خلال أواخر ثلاثينيات القرن العشرين، كان موريس ديلان يعمل على تصميمات ذات جناحين متتاليين. اقترح طائرة مقاتلة، أطلق عليها اسم ديلان 10، تتميز بجناح أمامي مقوس وزعانف مزدوجة على أطراف الجناح الخلفي المنخفض ذي الامتداد الأقصر قليلاً. في البداية، بنى نموذجين من طائرة اختبار ديناميكية هوائية أصغر حجماً، هي ديلان 20-T ، والتي حلقت لأول مرة عام 1938. بعد ذلك، قام مصنع أرسنال دي ليرانوتيك ببناء نموذج أولي لمقاتلة، أطلق عليه اسم أرسنال-ديلان 10. اكتمل بناؤها وخضعت لاختبارات طيران بعد الغزو الألماني لفرنسا، ثم نُقلت إلى ألمانيا لإجراء المزيد من الاختبارات.

في هذه الأثناء، كانت شركة ويستلاند للطائرات تدرس تعديل طائرة ليساندر الخفيفة للاستطلاع والاتصال، بإضافة برج مدفعي خلفي لتوفير بعض الحماية لها من الهجمات. ولأن ليساندر كانت مزودة بجناح رئيسي مناسب، فكرت ويستلاند في إضافة جناح خلفي من نوع ديلان لدعم وزن البرج. وبحلول ذلك الوقت، كانت الأعمال العدائية قد بدأت، لكن فرنسا لم تكن قد سقطت بعد. سافر كبير المصممين، دبليو إي دبليو "تيدي" بيتر ، وكبير طياري الاختبار، هارالد بنروز، إلى باريس، حيث قاد بنروز إحدى طائرات 20-T وأشاد بأدائها. ^{[ 9 ]} لم يكتمل تصميم ليساندر المزدوجة حتى عام 1941، عندما بدأ بنروز رحلات الاختبار. وعلى الرغم من أدائها الممتاز - فقد كتب أن "هذا نموذج عسكري أولي لا يحتاج إلى أي تعديل" - إلا أنه لم يُطلب إنتاجها. ^{[ 10 ]}

شاهد جورج مايلز طائرة ليساندر ذات الجناحين المتتاليين في قاعدة بوسكومب داون التابعة لسلاح الجو الملكي البريطاني، وأدرك إمكاناتها كمقاتلة بحرية قصيرة المدى والإقلاع. اختلفت طائرة مايلز التجريبية M.35 ليبيلولا، التي طُورت لاحقًا ، عن تصميم ديلان في امتلاكها جناحين متساويين تقريبًا في المدى، مع جناح خلفي أطول وترًا ومائل للخلف. ورغم رفض التصميم، إلا أنه حقق أداءً جيدًا شجع على تطوير الطائرة الأكبر حجمًا M.39B ، وهي طائرة تجريبية مصغرة للقاذفة عالية السرعة المقترحة M.39، وذلك لتلبية المواصفات B.11/41. في هذه المرة، كان الجناح الأمامي أصغر حجمًا ومثبتًا في مستوى منخفض، بينما كان الجناح الخلفي المائل مثبتًا في مستوى عالٍ مع وجود حاضنتين للمحركين أسفله. حققت الطائرة أداءً جيدًا في عام 1943، ولكن تم إلغاء متطلبات القاذفة لاحقًا.

بعد الحرب العالمية الثانية، عاد الاهتمام بمفهوم الجناح الأمامي المائل لطائرة "البرغوث الطائر"، ومع فهم ومعالجة أسوأ مخاطرها، واصل المصممون تطوير الفكرة، وعادة ما لا يزال ذلك لأغراض بناء المنازل. ^{[ 1 ]}

مثّلت طائرة كورتيس-رايت X-19 التي طُرحت عام 1963 دخول تصميم الجناح المزدوج إلى مجال الطائرات ذات الإقلاع والهبوط العمودي، كطائرة رباعية المراوح قابلة للتحويل، مزودة بمراوح كبيرة قابلة للإمالة مثبتة على طرف كل جناح. وقد أثبتت هذه الطائرة أنها معقدة للغاية وغير موثوقة بالنسبة لتكنولوجيا ذلك الوقت.

طُويت صفحة العديد من المناهج التتابعية الأخرى، مثل ديلان، إلى أن ابتكر ديفيد لوكسبايزر طائرته المخصصة لتطوير الأراضي، وهي طائرة نقل متعددة الأغراض منخفضة التكلفة. كان من المقرر أن تستخدم ثلاثة أجزاء جناح قابلة للتبديل؛ جزء علوي لكل من الجناحين الخلفيين الأيمن والأيسر، وجناح أمامي ثالث مثبت في المنتصف أسفل مقدمة الطائرة. حلّق نموذجه الأولي LDA-01 عام 1971، وحقق نجاحًا كافيًا لتطويره للإنتاج، لكن المشروع توقف قبل إمكانية تعديله.

جاء الإنجاز التالي في مجال التصنيع من جديد في سوق الطائرات المصنّعة منزليًا. كان المصمم الصاعد والمبدع بيرت روتان يعمل على طائرة منخفضة الطاقة ولكنها عالية الكفاءة للتصنيع المنزلي. وفّر التصميم الترادفي تركيبًا لعجلات هبوط ثابتة ذات مقاومة منخفضة، وذلك بوضع العجلات الرئيسية في تجاويف عند أطراف الجناح الأمامي وتطبيق زاوية سفلية لرفع جسم الطائرة بما يكفي لتركيب مروحة. أما الجناح الخلفي المرتفع فكان مزودًا بزاوية ثنائية تعويضية. حلّقت طائرة "كويكي" لأول مرة عام 1977، وفي العام التالي فازت بجائزة التصميم الجديد المتميز من جمعية الطائرات التجريبية (EAA) في معرض أوشكوش. لاقت الطائرة رواجًا كبيرًا، وظهرت لاحقًا عدة نسخ منها.

قام روتان بتأسيس شركة Scaled Composites ، وكانت بعض تصميمات الشركة اللاحقة عبارة عن دراجات ترادفية.

تستخدم العديد من رتب الحشرات الطائرة أجنحة مزدوجة، ولكل منها تشريحها المميز وأنماط طيرانها الخاصة.

تشمل الحشرات ذات الأجنحة المزدوجة الخفقان رتبة اليعسوبيات ( الزنبوريات والزنبوريات المائية )، ورتبة الفراشات والعث ، وبعض أنواع التربس . تتميز أنواع اليعسوبيات عادةً بأجنحة طويلة ورفيعة، وتستطيع مزامنة رفرفة الأجنحة الأمامية والخلفية بأنماط مختلفة، مما يمنحها سرعة عالية وقدرة فائقة على المناورة. في المقابل، تمتلك الفراشات أجنحة أعرض ترفرف بتزامن، وقد تتداخل أجنحتها أثناء الطيران، مما يجعلها أكثر ملاءمة للطيران لمسافات طويلة. أما التربس، فهي حشرات أصغر حجماً، وتتميز أنواعها الطائرة بأجنحة صلبة نسبياً. ونظراً لصغر حجمها، فإنها تولد قوة الرفع عن طريق الرفرفة المتقطعة بدلاً من توليد الدوامات الهوائية المعتادة في معظم الحشرات.

تمتلك العديد من الخنافس الطائرة، مثل الدعسوقة ، أغطية جناح أمامية تنفتح أثناء الطيران ولكنها لا ترفرف بشكل ملحوظ. فعلى الأرض، تحمي هذه الأغطية الأجنحة الخلفية الرئيسية الرقيقة، بينما في الجو، قد تُستخدم لتعديل ديناميكية الهواء للجناح الرئيسي المرفرف. ^{[ 14 ]}

تمتلك الأسماك الطائرة زعانف صدرية متضخمة ، وهي قادرة على الطيران الانزلاقي، وإن لم تكن قادرة على الطيران الخافق الحقيقي. كما تمتلك بعض الأنواع، مثل سمكة "باند وينغ"، زعانف حوضية متضخمة بما يكفي ، تقع في الجزء الخلفي من أجسامها، لتشكيل زعانف مزدوجة.

كان الميكرورابتور جنسًا من الديناصورات ذات الأجنحة المزدوجة ، وربما كان نوعًا واحدًا فقط. لا يُعرف عنه إلا من خلال السجل الأحفوري، وخاصة في الصين. كانت أطرافه الأمامية والخلفية مغطاة بريش الطيران، ويُعتقد أنه كان قادرًا على الطيران بالخفقان الحقيقي بالإضافة إلى الانزلاق. أما طريقة طيرانه فغير معروفة.

• Bottomley, JW (1977). "الطائرات ذات الأجنحة المترادفة"، الفضاء الجوي ، المجلد 4، أكتوبر 1977، الصفحات  12-20.
• مايلز، جورج هـ. (1944). "الطائرة أحادية السطح المزدوجة" . مجلة فلايت . 27 أبريل 1944. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 5 مارس 2016.
• بولسن، سي إم (1943). "الطائرة أحادية السطح ذات الجناحين المتتاليين: هل لا يزال لها مستقبل؟ استذكار بعض التجارب السابقة"، مجلة فلايت ، 12 أغسطس 1943، ص  167-168. (الأرشيف: الصفحة 1 الصفحة 2 )