بسم الله الرحمن الرحيم
انواع الارتفاعات المستخدمة في الطيران ( الجزء الرابع )
لم اشأ ادخل عداد الارتفاع الذي ساتحدث عنه في هذا الجزء ضمن عدادات الارتفاع التي تكلمت عنها في الاجزاء السابقة رغم انه يعتبر ضمن العدادات البارومترية والسبب يعود لاحتوائه ضمنا على مكونات عداد ثاني بياناته ذات مضمون آخر رغم انها تعتمد على تغير الارتفاع بصورة غير مباشرة . اظن لقد اصبح واضحا لديكم اعزائي ان الذي اقصده وساتناول الحديث عنه هو :
عداد ارتفاع الكابينة وفرق الضغط :
وهو عبارة عن عداد مزدوج تم تخصيص جزء من شاشته لبيان ارتفاع مقصورة الطائرة والغرف المحكمة والجزء الاخر لبيان فرق الضغط فيها , وقد دمج الاثنان في عداد واحد لاهمية تمكين طاقم الطيائرة من معرفة ومراقبة ارتفاع الكابينة وفرق الضغط فيها في آن واحد لارتباط محدوديات كل منهما بالاخر. وبذلك يمكننا اضافة نوع اخر لانواع الارتفاعات التي ذكرتها في الجزء الاول من سلسلة الدروس الخاصة بهذا الموضوع الا وهو ارتفاع الكابينة ( او ارتفاع المقصورة ) . ويسمى كذلك بــ ( الارتفاع الافتراضي ) فما هو هذا الارتفاع وما هي اسباب البحث في خصوصيته ؟
ارتفاع الكابينةHcabin :
وهو ارتفاع افتراضي لا يتساوى مع الارتفاع الحقيقي للطيران بل يختلف عنه بمقدار الاختلاف بين قيم الضغط الستاتيكي للكابينة المضغوطة ( Pst CABIN ) وبين الضغط الستاتيكي الخارجي ( Pst ) المحيط بالطائرة عند الارتفاع الذي تحلق فيه ويتم قياسه بواسطة عداد بارومتري يعتبر كباروميتر لقياس تغيرات الضغط الستاتيكي في الكابينة و يتم تدريجه ضمن حدود ( 0 ـــ 35 ) الف قدم , و تعتمد قيمته على مقدار الضغط الستاتيكي في الكابينات المحكمة للطائرة اثناء الطيران , وكلما قل الفرق بين الضغطين اقتربت قيم ارتفاع الكابينة مع الارتفاع الحقيقي للطيران من بعضهما .
H CABIN )= f ( Pst CABIN )
HT - H CABIN = Pst - Pst CABIN
( Pst CABIN ) ـــ الضغط الستاتيكي في الكابينة
( Pst ) ـــ الضغط الستاتيكي المحيط بالطائرة اثناء الارتفاع
H cabin ـــ ارتفاع الكابينة
H T ـــ الارتفاع الحقيقي للطائرة
فكلما اقتربت قيمة ( Pst - Pst CABIN ) من الصفر اقتربت قيم ( HT) و ( H CABIN ) من بعضهما وهذا يحدث كلما انخفظنا في الطيران حتى يتساوى كلا الارتفاعين في الارتفاعات التي تقل عن ( 9000 ) قدم في حالة تهريب الضغط من الكابينة أي )تفريغ الاحكامية ( تتساوى قراءة عداد ارتفاع الكابينة مع الارتفاع الحقيقي ( H T= H cabin ) .
بعد ان عرفنا ما هو ارتفاع الكابينة فما اسباب البحث في خصوصيات هذا الارتفاع :
ساشرح بشكل مبسط الاسباب التي دعت علماء الطيران لمعالجة حالة واقعية تحدث اثناء الطيران في الارتفاعات العالية اساسها حصول تغيرات كبيرة في الضغط الجوي ونسب الاوكسجين مقارنة بما موجود على سطح الارض والتي تعادل ( 21 في المئة / O2 وضغط قريب من 760 مام . عمود . زئبق ) وتنخفض هذه النسب تدريجيا كلما ارتفعنا في السماء حتى ينعدم الاوكسجين كليا على علو ( 67 ) ميلا وان ذلك سيؤدي لا محالة الى نقص معدل مرور الهواء عبر الحويصلات الرئوية الى الدم كما يتسبب ايضا في تمدد غازات المعدة والامعاء ( بسبب الانخفاض الحاد في الضغط الجوي ) التي تدفع الحجاب الحاجز الى الاعلى فيضغط على الرئتين ويعيق تمددهما .
اذن نحن امام ظاهرتين علميتين :
الاولى :حصول تغير هائل في الضغط الجوي عند التصاعد السريع في السماء .
الثانية : انخفاض كمية الاوكسجين كلما ارتفعنا الى الاعلى .
كلا الحالتين تؤديان الى ضيق في الصدر وحرجا ( أي صعوبة في التنفس ) .
في عام 1845 م اثبت العالم المشهور بليز باسكال ان ضغط الهواء يقل كلما ارتفعنا عن مستوى سطح البحر
وجاء في الموسوعة العالمية (encyclopidia international voloume two pag 167 ) ما ترجمته ان الكتلة العظيمة للجو غير موزعة بشكل متساو بالاتجاه العمودي بل ان ( 50 في المئة ) من كتلة الجو تقع ما بين سطح الارض وارتفاع ( 20000 ) قدم فوق مستوى البحر و ( 90 في المئة ) منها يقع ما بين سطح الارض وارتفاع ( 60000 ) قدم عن سطح البحر وعليه فان كثافة الهواء تتناقص بسرعة شديدة كلما ارتفعنا بشكل عمودي حتى اذا بلغنا ارتفاعات عالية جدا وصلت كثافة الهواء الى حد قليل جدا وجاء في (Americana voloume one pag 394 encyclopidia ) ما ترجمته : ( يجب على الطائرة اذا كانت على علو شديد الارتفاع ان تحافظ على مستوا معينا من الضغط الداخلي لحماية الركاب لان الضغط الجوي في تلك الارتفاعات يكون ادنى بكثير من الحد المطلوب لتامين الاوكسجين الكافي لبقاء الركاب على قيد الحياة كما ان التغير السريع في الضغط الجوي الناتج عن تغير الارتفاع يؤدي الى انزعاج جسدي حاد ) . هذا الانزعاج الحاد ( الضيق في الصدر والحرج اي تنامي الشعور بالصعوبة في التنفس ) سببها ارتفاع نسبة النيتروجين في الدم عند حصول انخفاض سريع في الضغط الجوي وهذا يؤدي الى احتمال تفجر شرايين الانسان عند الارتفاعات الشاهقة وصدق الله العظيم حين قال ( ومن يرد الله ان يهديه يشرح صدره للاسلام ومن يرد ان يظله يجعل صدره ضيقا حرجا كأنما يصعد في السماء ) حيث تشير الاية الكريمة صراحة الى ان صدر الانسان يضيق اذا تصاعد في السماء وان هذا الضيق يشتد كلما ازداد الانسان في الارتفاع الى ان يصل الى اشد الضيق وهو معنى الحرج في الاية كما فسر ذلك علماء لغتنا الجميلة وقد عبرت الاية عن هذا المعنى في ابلغ تعبير في قوله تعالى ( كأنما يصعد / بتشديد الصاد ) اذ ان اصلها ( يتصعد ) قلبت ( التاء ) الى ( صادا ) ثم ادغمت في الصاد فصارت ( يصعد ) ومعناه يفعل صعودا بعد صعود ... فالاية لم تتكلم عن مجرد الضيق الذي يلاقيه الانسان في الجو المتصاعد في السماء فقط وانما تكلمت ايضا عن ازدياد هذا الضيق الى ان يبلغ اشده وهي درجة ( الحرج ) . وسبحان الله الذي علم الانسان مالم يعلم وحرك عقله لايجاد اسباب الحياة اينما ومتى ما احتاج اليها . وهذا ما دعا العلماء لايجاد مخرج ومعالجات علمية لكل ما يحدث في الطيران ومنها موضوعنا الذي نتحدث عنه الان . فلغرض تامين الضروف الفيزياوية الطبيعية لافراد طواقم الطائرات عند ما يكون طيرانها في ارتفاعات عالية تم تزويد الطائرات الحديثة بمقصورات ( كابينات ) محكمة وفي الطائرات المقاتلة تم تزويد الطيارين ببدلات ضغط خاصة يرتدونها عند تنفيذ واجبات طيران في اجواء يزيد الارتفاع فيها عن ( 20 ) كم او مايزيد عن ( 60 ) ألف قدم وخصوصا في الطائرات المقاتلة الاسرع من الصوت , ويتم السيطرة والتحكم والمحافظة على مقدار فارق الضغط بين الكابينة ( او بدلة الضغط للطيارين ) وبين الضغط الجوي الخارجي( المحيط بالطائرة ) بواسطة منظومات تحكم بالضغط خاصة وضمن حدود ضغط تتراوح بين ( 0,04 ـــ الى 0,6 + ) كغم / سم2.
في حالات حدوث تغير سريع جدا في ارتفاع الطائرة ( عند دخولها في مناطق تخلخل ضغط عالي او اجراء انخفاض سريع في الارتفاع او لاي اسباب اخرى اثناء الطيران ) فان منظومات المحافظة على الضغط لا تستطيع تامين الاستجابة السريعة للمحافظة على فارق الضغط المناسب المحدد ضمن مجال عمل المنظومة . ونتيجة لعدم الاستجابة في ملاحقة السيطرة على فارق الضغط فان ذلك قد يؤدي الى تجاوز محدوديات الحد الاقصى المسموح لفارق الضغط بين الكابينة وبين الضغط الجوي الخارجي المحيط بالطائرة مما يسبب حصول تشوهات في كابينة الطائرة او تجاويفها غير المحكمة وربما الى تحطمها بالكامل او حصول تلف او انفجار بدلة الضغط او اقتلاع اغطة مقصورات الطائرات المقاتلة . اضافة الى التاثيرات السلبية على افراد الطاقم والمسافرين ومنعهم من ممارسة حياتهم الطبيعية كما شرحنا ذلك في بداية درسنا هذا .
كل ذلك يستدعي من طاقم الطائرة ملاحظة عدم بلوغ وتجاوز محوديات فارق الضغط الاقصى المسموح للطائرة وهذا ما تحدده المواصفات الفنية لهياكل الطائرات كل حسب تصميمها والغرض الذي صمت من اجله . يضاف الى ذلك على طاقم الطائرة معرفة مقدار الضغط داخل الكابينة ( أي ارتفاع الكابينة او ما يسمى بالارتفاع الافتراضي ) وكذلك داخل بدلة الضغط التي يرتديها الطيار والتي عندها لايمكن الاستمرار بالطيران دون استخدام معدات التغذية بالاوكسجين .
لغرض مراقبة فارق ضغط الكابينة وارتفاعها ( وكذلك في بدلة الضغط ) يتم استخدام منظومة خاصة تسمى منظومة فرق الضغط والتي يتم بواسطتها التحكم والتنظيم الاوتوماتيكي بمقدار ضغط الكابينة وارتفاعها وذلك باستخدام مجموعة صمامات لتنظيم الضغط والتحكم به .
2 . مبدأ عمل عداد ارتفاع المقصورة وفارق الضعط فيها :
وهو عبارة عن جهاز مركب يتكون من جزئين احدهما يتالف من عداد ارتفاع يقوم على اساس قياس الارتفاع ويحتوي على آلية ميكانيكية تعتبر مقياسا للضغط الجويbarometer تستشعر تغيرات الضغط الجوي الموجود داخل كابينة الطائرة والغرف المحكمة فيها , والجزء الاخر آلية لقياس فرق الضغط بين خارج الطائرة وداخل المقصورة والغرف المحكمة في الطائرات وكلا الجزئين يحتويهما غلاف ( هيكل ) عداد واحد ولا يعتمد عمل احدهما على الاخر . الشكل ادناه يوضح التركيب الداخلي لاجزاء هذا العداد المركب :
يقوم عداد قياس ارتفاع الكابينة بقياس مقدار الضغط الستاتيكي في كابينة القيادة والغرف المحكمة ( وفي بدلات الضغط لطواقم الطائرات المقاتلة ) بواسطة الكبسولة البارومترية ( 2 ) , اما فرق الضغط بين الكابينة ( بدلة الضغط ) وبين الاجواء الخارجية المحيطة بالطائرة فيتم قياسه بواسطة الكبسولة المانومترية ( 9 ) . كلا الكبسولتين والاليات الميكانيكية المرتبطة بهما تقع داخل هيكل العداد ( 4 ) والذي يكون تجويفه الداخلي ( وكذلك تجويف بدلة الضغط ) مفتوحا على جو الكابينة أي انهما يتأثران يتغيرات بالضغط الستاتيكي في كابينة الطائرة ( ولا يكون مرتبطا بمنظومة الضغط الستاتيكي الرئيسية او الاحتياطية للطائرة المرتبطة بمستقبلات الضغط الستاتيكي ) ويتم ذلك من خلال فتحة استقبال الضغط الستاتيكي ( 5 ) المتصلة بكابينة الطائرة . اما تجويف الكبسولة المانومترية ( 9 ) فهو متصل بمستقبل منظومة الضغط الستاتيكي الرئيسي ( الاحتياطي ) للطائرة من خلال الفتحة( 6 ) والانبوب ( 7 ) . في حال تغير ( الضغط الستاتيكي )وتبعا لذلك ( الارتفاع ) في الكابينة ( وفي بدلة الضغط ) سيتم التحسس لهذا التغير بواسطة الكبسولة البارومترية وينقل الى السهم ( 10 ) عبر الاليات الميكانيكية لنقل الحركة الى السهم ( 10 ) الخاص ببيان ارتفاع الكابينة . في حال وجود فرق في الضغط الستاتيكي لداخل الكابينة وبين الضغط الستاتيكي المرسل من خارج الطائرة الى الكبسولة المانومترية ( 9 ) سيتم التحسس لهذا الفرق في الضغط ( أي حصول Differentional Pressure ) وينقل عبر الاليات الميكانكية المرتبطة معها الى السهم ( 10 ) الخاص ببيان مقدار فرق الضغط في الكابينة . في بعض العدادات يتم بيان ان كان فرق الضغط في الكابينة موجبا ام سالبا . وهذه نماذج لبعض انواع هذه العدادات :
بقي ان اقول ان جميع عدادات ارتفاع وفارق ضغط المقصورة تعمل وفق مجموعة قوانين ومنحنيات تنظم اشكالها ومحدودياتها مجموعة العوامل التالية :
1 . نوع الطائرة مدنية كانت ام عسكرية . واذا كانت عسكرية قابليتها على تحمل التفريغ السريع للضغط من المقصورات المحكمة عند الاضطرار او التعرض لاصابة جوية .
2 . هل انها طائرة نقل ركاب ام انها مخصصة لشحن الحمولات فحسب , ام انها ذات قابلية لالقاء الحمولات من الجو .
4 . حجم الطائرة وعدد المقصورات المحكمة وغير المحكمة فيها ومديات تحمل فارق الضغط والارتفاع في كل منها ( داخل الطائرة الواحدة ) .
5 . مستويات الارتفاع وسرع الطيران التي تصل اليها الطائرة ومواصفاتها الفنية وقابلياتها التقنية
6 . طبيعة تصميم هياكل الطائرات ومديات تحملها للاجهادات بكل الاتجاهات الطولية والعرضية والعمودية .
اكتفي بهذا القدر من المعلومات في هذا الجزء .
التقيكم على المحبة والخير باذن الله في اجزاء قادمة .
تقبلوا خالص تحياتــــــــــــــــــــــــــــــي ولا تنسونا من صالح دعاءكم
اخوكم
عماد المشـــــــــــــهداني