قدرة التحويم

احسب القدرة المستحثة اللازمة للتحويم من نظرية الزخم: P = T × vi، حيث T قوة الدفع (الرفع) بالنيوتن و vi السرعة المستحثة عبر قرص الدوار بالمتر/ثانية. تُخرج الحاسبة القدرة بالكيلوواط (القسم على 1000) مع قيمتها بالواط وبالحصان الميكانيكي، وتعرض الكتلة التي يعادل وزنها قوة الدفع (T/9.81). في التحويم يساوي الدفع وزنَ الطائرة، وتُحسب vi نظريًا من √(T/(2ρA)). هذه قدرة مستحثة مثالية تهمل قدرة الذيل والخسائر.

خطوات الاستخدام

الخطوة الأولى: فهم المعادلة الأساسية لقدرة التحويم. تعبر المعادلة P = T × vi عن القدرة اللازمة لتحويم المروحية، حيث T هي قوة الدفع (بالنيوتن) الناتجة عن دوران الريش، و vi هي السرعة المستحثة (بالمتر/ثانية) للهواء المار عبر قرص الدوار. هذه السرعة ناتجة عن فرق الضغط بين أعلى وأسفل الدوار، وهي أساسية في نظرية زخم الدوار.

الخطوة الثانية: حساب قوة الدفع T. في حالة التحويم، يجب أن تساوي قوة الدفع وزن المروحية تماماً (T = mg) لتحقيق التوازن. لذا أدخل وزن المروحية بالكيلوجرام واضربه في تسارع الجاذبية (9.81 م/ث²) للحصول على T بالنيوتن.

الخطوة الثالثة: حساب السرعة المستحثة vi. تعطى vi من نظرية زخم الدوار البسيطة: vi = √(T / (2ρA))، حيث ρ كثافة الهواء (كجم/م³) و A مساحة قرص الدوار (م²) = π (D/2)²، و D قطر الدوار. أدخل كثافة الهواء وقطر الدوار لحساب vi، ثم استخدمها في المعادلة.

الأسئلة الشائعة

قدرة التحويم هي القدرة اللازمة لإبقاء المروحية ثابتة في الهواء بدون حركة أفقية، بينما قدرة الطيران الأفقي تتضمن أيضاً القدرة للتغلب على السحب الأمامي وفي بعض المناطق تكون أقل بسبب ظاهرة 'ترجيع القدرة' (power recovery) حيث يحصل الدوار على تدفق هواء إضافي من الحركة الأمامية. في التحويم، الدوار يسحب الهواء من السكون ويستحث سرعة عبر القرص فقط، مما يتطلب طاقة أكبر لكل وحدة دفع. كما أن الطيران الأمامي يقلل من الزاوية الهجومية اللازمة للريش وبالتالي يخفض السحب المستحث. لذا فإن معظم المروحيات تحتاج إلى قدرة أعلى في التحويم، خاصة في الأجواء الحارة أو على ارتفاعات عالية.

قطر الدوار يؤثر مباشرة على مساحة قرص الدوار A التي تظهر في معادلة السرعة المستحثة: vi = √(T / (2ρA)). بزيادة القطر، تزداد A، مما يقلل vi حيث أن T ثابت (الوزن). وبالتالي تنخفض القدرة P = T × vi. رياضياً، القدرة تتناسب عكسياً مع الجذر التربيعي للمساحة (أو القطر). على سبيل المثال، مضاعفة القطر يؤدي إلى زيادة المساحة 4 مرات، مما يخفض vi إلى النصف، ويخفض القدرة إلى النصف أيضاً. هذا يفسر لماذا المروحيات الثقيلة تحتاج دوارات كبيرة لتقليل القدرة المطلوبة. لكن هناك حدود عملية بسبب الوزن والهيكل.

تأثير الأرض (Ground Effect) يحدث عندما تحوم المروحية على ارتفاع أقل من قطر الدوار تقريباً. في هذه الحالة، يتداخل تدفق الهواء النازل من الدوار مع الأرض، مما يخلق وسادة هوائية تقلل من السرعة المستحثة vi. وفقاً لنظرية زخم الدوار، تقل vi بنسبة تصل إلى 30-40% بالقرب من الأرض، مما يقلل القدرة المطلوبة بشكل ملحوظ. أما خارج تأثير الأرض، فلا يوجد هذا الدعم، وتكون vi بالقيمة النظرية الكاملة. لذا، عند الإقلاع أو الهبوط حيث يكون التحويم منخفضاً، يحتاج الطيار إلى قوة أقل. هذه الظاهرة مهمة لتصميم المروحيات وحساب أدائها في المهام المختلفة.

في نظرية الزخم المثالية (تدفق منتظم ودوار شفاف) تُحسب السرعة المستحثة من vi = √(T / (2ρA))، وتُعرَّف معاملات لا بُعدية للمقارنة بين الدوارات: معامل الدفع CT = T / (ρA(ΩR)²) ومعامل القدرة CP = P / (ρA(ΩR)³)، حيث Ω سرعة الدوران بالراديان/ثانية وR نصف قطر الدوار. لكن القدرة الفعلية أعلى من المثالية، ويُؤخذ ذلك بعين الاعتبار عبر «شكل الجودة» (Figure of Merit) بحيث P_real = T·vi ÷ FM، وعادةً FM بين 0.7 و 0.8 للدوارات الحديثة في التحويم، أي أن القدرة الواقعية تزيد على المثالية بنحو 25–40%. هذه الحاسبة تُعطي القدرة المستحثة المثالية P = T×vi مباشرةً؛ وللحصول على تقدير واقعي اقسمها على شكل الجودة المناسب لدوارك. أما نظرية عنصر الريش (Blade Element Theory) فتتكامل قوى الرفع والسحب على مقاطع الريش لعدد محدود من الشفرات وتحلّ التوزيع الفعلي للحمل وهي أدق لكنها خارج نطاق هذه الحاسبة.

قدرة التحويم

أدخل القيم

خطوات الاستخدام

أمثلة محلولة

أمثلة محسوبة

الأسئلة الشائعة

أدخل القيم

خطوات الاستخدام

حاسبات ذات صلة

1مثال 1: مروحية وزنها 5000 كجم، قطر الدوار 10 أمتار، كثافة الهواء 1.225 كجم/م³ عند مستوى سطح البحر. احسب قدرة التحويم.

2مثال 2: نفس المروحية لكن على ارتفاع 3000 متر حيث كثافة الهواء 0.909 كجم/م³. احسب قدرة التحويم الجديدة.

أمثلة محسوبة

الأسئلة الشائعة