تأثير الأرض

مركبات تأثير الأرض

• معرض صور
• انظر كذلك
• تأثير كواندا
• مراجع

وفي السياق ذاته، تمتلك الكثير من المركبات تصميما يستعمل الجناح في التأثير على الأرض. على الرغم من أن جميع الطائرات تطير تحت تأثير الأرض في مرحلة ما، إلا أن الطائرات المخصصة للقيام بذلك تكون مصممة بطريقة لا يمكن لأجنحتها أن تأخذها بعيدا في الجو خارج تأثير الأرض (الطيران الحر). حيث أن تلك التي لا يمكنها الطيران خارج مجال تأثير الأرض، تكون غالبا التحليق فقط على مسافة قصير من الأرض. بسبب ذلك، يتم غالبا الترخيص لهذه المركبات باعتبارها «سفنا» طائرة بدلا من طائرات. قد تستعمل هذه المركبات المصممة خصيصا أجنحة دلتا أو أجنحة إيكرانوبلاين أو أجنحة ترادفية.

مصادر المراجع

ومن ناحية أخرى، Pilot's Encyclopedia of Aeronautical Knowledge (Federal Aviation Administration). New York: Skyhorse Publishing, 2007. .

وفي السياق ذاته، Dole, Charles Edward. Flight Theory and Aerodynamics. Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons, Inc., 2000.

تأثير الأرض في سيارات السباق

في هذا الإطار، تستعمل سباقات إندي كار في الولايات المتحدة تأثيرات الأرض في الهندسة والتصاميم الخاصة بهم. وبالمثل، فهي تستعمل كذلك في سلسلة سباقات أخرى. ومع ذلك، فإن الفورمولا 1 والكثير من سلاسل السباقات الأخرى، وخاصة في أوروبا، تستعمل أنظمة للحد من فعالية تأثير الأرض لأسباب تتعلق بالسلامة.

إضافةً إلى ذلك، في تصميم السيارات، يشير تأثير الأرض إلى سلسلة من التأثيرات الديناميكية الهوائية التي يتم استغلالها لإنشاء قوة هابطة ، خاصة في سيارات السباق. في هذه الحالة يعمل الهواء الداخل بين الطريق والمركبة على زيادة سرعة هذه الأخيرة سرعته عندما تقل المسافة بين السطحيين. بحيث تتصرف السيارة ككل مثل الجناح المقلوب. ومن وجهة النظر هذه، يلعب الجزء السفلي للسيارة دور الجناح الخلفي، دون الحاجة إلى استخدام ملحقات خارجية أخرى، والتي قد تسبب مقاومة. وبالتالي فإن تأثير الأرض يسمح بقوة التصاق واحتكاك أفضل بين أجزاء الاتصال (كإطارات السيارات).

مبدأ تاثير الأرض

يولد الجناح قوة الرفع عن طريق تحويل تيار الهواء

وفي هذا السياق، الطائرات ذات الأجنحة المنخفضة هي الأكثر تأثرا بظاهرة تأثير الأرض مقارنة بالطائرات ذات الأجنحة العالية.Flight theory and aerodynamics, p. 70

ومن ناحية أخرى، القادم (الريح النسبية) إلى أسفل."Lift from Flow Turning". NASA Glenn Research Center. Retrieved July 7, 2009. يؤدي تدفق الهواء المنحرف أو الهواء الملتف إلى توليد قوة على الجناح في الاتجاه المعاكس (قانون نيوتن الثالث). يتم تعريف القوة الناتجة على أنها قوة رفع. يؤدي الطيران بالقرب من السطح إلى زيادة ضغط الهواء على السطح السفلي للجناح (تأثير «الوسادة»)، الشي يحسن من نسبة الرفع إلى السحب. وهكذا كلما كان الجناح قريبا من الأرض، كلما أصبح تأثير الأرض أكثر وضوحا. بفضل هذه الظاهرة يتطلب الأمر زاوية مواجهة أقل لإنتاج نفس مقدار الرفع. في حالة ما إذا ظلت زاوية المواجهة والسرعة ثابتتين، فإن ذلك يؤدي إلى زيادة معامل الرفع، Dole 2000, pp. 3–8. وهو ما يفسر تأثير «الطفو». يعمل تأثير الأرض كذلك على تغيير قوة الدفع مقابل السرعة، حيث يتطلب السحب الناجم عن السحب أقل قوة من أجل الحفاظ على نفس السرعة.

من جهة ثانية، تستعمل الكثير من الطيور تاثير الأرض عند الطيران بالقرب من الماء. حيث يمكنها استغلال الظاهرة لكي تطير بوجود الريح بجهد أقل (تكون الريح ضعيفة بالقرب سطح الماء). عندما تطير طائرة مثلا على ارتفاع يقارب مستوى الأرض يعادل على وجه التقريب طول باع جناحي الطائرة أو قطرها دوار الهليكوبتر، يحدث تأثير الأرض اعتمادا على الديناميكية الهوئية وتصميم الطائرات. يرجع ذلك إلى توقيق سطح الأرض لتدفق الهواء أعلى وأسفل الأجنحة الذي يكون عادة على شكل دوامات. عندما يكون الجناح قريبا جدا من الأرض، فإن دوامات الجناح تكون غير قادرة على التكون بفعالية بسبب عائق القرب من سطح الأرض. والنتيجة هي انخفاض في السحب المستحث، مما يزيد من سرعة ورفع الطائرة.Aerodynamics for Naval Aviators. RAMESH TAAL, HOSUR, VIC. Australia: Aviation Theory Centre, 2005.Pilot's Encyclopedia of Aeronautical Knowledge 2007, pp. 3-7, 3-8.

تاريخ

كذلك، بوصول عام 1935، قام المهندس الفنلندي توفيو كاريو بتصميم سلسلة من المركبات التي تعمل وفق مبدأ تأثير الأرض يمكنها التنقل بسرعة على الجليد (أيروليدج ). Aerodynamics of a Lifting System in Extreme Ground Effect, Kirill V. Rozhdestvensky, تم بناء بعض من هذه المركبات التجريبية في الدول الاسكندنافية وفنلندا قبل حلول عام 1940. نتيجة لذلك، عرفت سنوات الستينيات تسجيل تقدم كبير في هذا المجال، لا سيما على يد كل من السوفييتي روستيسلاف أليكسيف والألماني ألكسندر ليبيش. هذه الحقبة التي لا يزال تأثيرها ملحوظا حتى يومنا هذا على تصاميم المركبات التي يقوم مبدأ عملها على تأثير الأرض.

وفي هذا السياق، تعرف ظاهرة تأثير الأرض في مجال الطيران منذ سنوات العشرينيات من القرن الماضي. كارل فيسيلسبيرغر بحلول سنة 1921 كان سباقا للتطرق لهذه الظاهرة، حيث قدم شرحا نظريا مفصلا لتأثير الأرض. تلاه فيما بعد الفرنسي موريس لو سوور الذي وصف بدوره الظاهرة بحلول سنة 1934 : L'influence du voisinage du sol sur l'envol et l'atterrissage des avions, Maurice Le Sueur, La science Aérienne, janv-févr 1934 في تقرير تمت ترجمته إلى الإنجليزية من طرف اللجنة التي عرفت سابقا تحت اسم اللجنة الاستشارية الوطنية للملاحة الجوية (NACA).NACA TM 771, Ground Effect on the Takeoff and Landing of Airplanes, 1935.