جناح حامل

تأريخ

وعلى صعيد آخر، أما نظرية الجناح الحامل الحديثة فتعود لعام 1905 عندما قام عالم ديناميك السوائل الروسي ن.ي. جوكوفسكي بتطوير نظرية للدوران لحساب الرفع لجناح حامل ذو تقعر وسماكة لا على التعيين. بفضل تلك النظرية والاضافات عليها من كل من براندل وكارمان، يمكن اليوم تصميم جناح حامل لسرعات بطيئة تتناسب مع متطلبات محددة لتوزع الضغط على سطح الجناح.

ومن ناحية أخرى، قامت كل من أوروبا والولايات المتحدة منذ أوائل القرن العشرين بتطوير تصاميم الأجنحة لاستخدامها في الطائرات وتحسين أدائها. قامت اللجنة الوطنية للفضاء في ذلك الوقت NACA بإصدار تصنيفات للأجنحة الحاملة ضمن عائلات من التصاميم مع خصائص الرفع والدفع لكل طراز.

من جانب آخر، تصاميم الجناح الحامل الأولى كانت رقيقة السماكة محاكية لأجنحة الطيور. أجرى المهندس الألماني أوتو ليلينتال تجاربه على صفائح مسطحة ومقعرة موصولة بذراع قابل للدوران، ونجح مع أخيه غوستاف بتطوير أول طائرة انزلاقية بالتاريخ في عام 1891. أما هوراتيو فريدريك فيليبس فقد بنى أول نفق ريحي في العام 1884 وقام بقياس قوى الرفع والدفع للريش المقعرة. أول نظرية لقوة الرفع تم اقتراحها من قبل فريدريك لانكستر لاحقًا بفترة وجيزة.

نظرية الأجنحة الحاملة الرقيقة

وعلى صعيد آخر، ميل خط دالة معامل الرفع التابع لزاوية المواجهة هو لكل راديان أي:

من جانب آخر، في الأجنحة الحاملة المقعرة، يقع المركز الايروديناميكي للجناح على بعد ربع طول وتر عن الحافة الأمامية للجناح.

وعلى صعيد آخر، نظرية الأجنحة الحاملة الرقيقة هي نظرية مبسطة تربط بين زاوية المواجهة (أو زاوية الورود أو زاوية الهبوب) ومعامل الرفع لجريان سائل غير قابل للانضغاط وغير لزج حول الجناح الحامل. تم تأسيس النظرية من قبل الرياضي الأمريكي-الألماني ماكس مونك وطورها عالم الديناميك الهوائي البريطاني وآخرون في عشرينيات القرن العشرين. تبسّط النظرية جريان السوائل حول الأجنحة الحاملة وتعاملها كجريان ثنائي الأبعاد حول جناح مهمل السماكة ولا متناهي الطول (باتجاه الباع). كانت لهذه النظرية أهمية بالغة، على بساطتها، لأنها قدمت أساسا نظريا هاما لخصائص الأجنحة الحاملة التالية في الجريان ثنائي الأبعاد:

في الأجنحة المتناظرة حيث:

من جانب آخر، في الأجنحة الحاملة المتناظرة، تقع نقطتا مركز الضغط و المركز الايروديناميكي على بعد ربع طول الوتر عن الحافة الأمامية للجناح.

في الاجنحة المقعرة حيث

وفي هذا الصدد، جدير بالذكر أن نظرية الأجنحة الحاملة الرقيقة لا تأخذ بعين الاعتبار ظاهرة انهيار الرفع .

وفي السياق ذاته، هي قيمة معامل الرفع عندما تكون زاوية المواجهة مساوية للصفر في الجناح المقعر.

هو معامل الرفع

هي زاوية المواجهة مقاسة بالنسبة لخط الوتر (راديان)

توصيفات واصطلاحات الجناح الحامل

من جانب آخر، في حال لم يكن خط وتر الجناح هو نفسه خط التناظر للجناح يعتبر حينها الجناح مقعراً ويكون:

في هذا الإطار، يتم توصيف الجناح الحامل بالمحددات التالية الموضحة على الشكل المرفق:

ومن جهة أخرى، سماكة الجناح: وهي السماكة القصوى على طول وتر الجناح الحامل ويرمز لها بـ t

من جانب آخر، خط التقعر الوسطي: هو الخط المنحني الذي يتوسط المسافة بين السطح العلوي والسطح السفلي للجناح الحامل ويصل ما بين الطرف الأمامي والطرف الخلفي.

ومن ناحية أخرى، الطرف الأمامي: وهو طرف الجناح الحامل المواجه للتيار الحر ويكون عادة ذو شكل مدوّر.

كذلك، وتر الجناح: وهو الخط المستقيم الواصل بين الطرف الأمامي والطرف الخلفي لمقطع الجناح ويرمز لطول الوتر بـ c

ومن ناحية أخرى، الطرف الخلفي: هو الطرف المعاكس للطرف الأمامي ويكون حاد الشكل.

وعلى صعيد آخر، زاوية الورود (زاوية المواجهة) α : هي الزاوية ما بين متجه الجريان الحر للسائل المحيط بالجناح و خط الوتر للجناح الحامل.