من طرف الكاتب: العميد المهندس / عماد المشهداني
تعتمد معايير ومبادئ سلامة الطيران على مدى مستوى فهم واستيعاب الأسس الفنية المرتبطة بهذا المجال من قبل كافة العناصر البشرية سواء مهندسين أو فننين أو طيارين ، ولذلك فإن الفهم الدقيق لطبيعة العمل على الطائرة يسهم بشكل كبير في رفع مستوى السلامة وتفادي الحوادث الطيرانية ، ومهما اختلفت طبيعة مهام الكادر البشري فإن الإلمام بالمعلومات الشاملة عن الطائرة وجميع العوامل المتعلقة بتحقيق رحلة طيران ناجحة يساعد في تعزيز ورفع المستوى العلمي والمهني وصولاً إلى الغاية المثلى في تنفيذ المهام الطيرانية.
في هذا المقال نتطرق إلى أنواع الارتفاعات المستخدمة في الطيران وآلية قياسها....
يختلف مفهوم الارتفاع الذي نعرفه في حياتنا العامة عن مفهوم ارتفاع الطيران والذي يتوسع ليشمل ثلاثة أنواع من الارتفاعات المستخدمة وهي :
الارتفاع المطلق
وهو ارتفاع الطائرة نسبة إلى مستوى سطح البحر بعد تثبيت الضغط الجوي بواسطة قبضة تثبيت الضغط الموجودة في العداد على ضغط مقداره ( 760 ) ملم عمود زئبق ،و يستخدم عادة هذا النوع من الارتفاعات أثناء اختبار صلاحية الطائرات أو أثناء الطيران الاعتيادي في الجو لمسافات طويلة لغرض الالتزام بمستويات الممرات الجوية المحددة من قبل السيطرات الجوية المحلية والدولية .
الارتفاع النسبي
هو ارتفاع الطائرة نسبة إلى نقطة معينة على الأرض كأن تكون نسبة إلى المطار الذي أقلعت منه الطائرة أو نسبة إلى المطار الذي ستهبط فيه أو نسبة لأية نقطة معلومة على الأرض إذا علمت مقادير الضغوط الجوية فيها ، يستخدم عادة هذا النوع من الارتفاعات أثناء هبوط وإقلاع الطائرات من المطارات .
الارتفاع الحقيقي
هو ارتفاع الطائرة نسبة إلى النقطة أو المكان الذي تحلق من فوقه الطائرة ويتم قياس هذا النوع من الارتفاعات بواسطة عداد الارتفاع الراديوي (عداد الارتفاع اللاسلكي ) ، يستخدم عادة هذا النوع من الارتفاعات أثناء عمليات الهبوط والتقرب من مدرج المطار قبل ملامسة الطائرة معه
مبدأ قياسات الارتفاع
الأساس الذي تعتمد عليه جميع عدادات الارتفاع الميكانيكية والكهروميكانيكية في قياس الارتفاع هو التحسس لتغيرات الضغط الستاتيكي المنقول لها من مستقبلات هذا الضغط وتحويله إلى بيانات ارتفاع أمام الطيار بواسطة شاشات هذه العدادات، وقبل الدخول في تفاصيل آلية عمل الطرق التي يتم فيها قياس ارتفاع الطيران نتطرق الى عنصر مهم وهو معرفة أنواع الضغط الذي يشكل عاملا رئيسيا في حساب ارتفاع الطائرة وعمل العدادات المستخدمة لذلك:
الضغط المطلق PO
ومقداره 760 ملم / عمود زئبق عند مستوى سطح البحر وعند درجة حرارة 15 درجة مئوية .
الضغط النسبي
وهو الضغط الجوي عند نقطة ما على سطح الأرض كأن يكون مطار الإقلاع أو مطار الهبوط أو أي نقطة أخرى.
الضغط الكلي РD
ونحصل عليه عند طيران الطائرة وأثناء وجود سرعة مع نقصان في الارتفاع والضغط الكلي ناتج من جمع الضغطين الستاتيكي والديناميكي
الضغط الديناميكي dynamic pressure
الضغط الديناميكي PD وهو عبارة عن تيارات الهواء المضغوط المصطدم من الأمام بمقدمة الطائرة ، وهو يتناسب طردياً مع سرعة اصطدام الطائرة بالهواء ويعتبر من البارامترات الرئيسية الداخلة في عمل عدادات قياس سرعة الطائرة، وتستخدم الكبسولات المانومترية لقياس الضغط الديناميكي ،وسمي الضغط الديناميكي المؤثر على الطائرةdynamic pressure ) )هذا الضغط بهذا الاسم لأنه يعتمد على ثلاثة متغيرات هي :
• سرعة اصطدام مقدمة الطائرة بالتيارات الهوائية .
• سرعة التيارات الهوائية نفسها .
• اتجاه هذه التيارات الهوائية والتي قد تكون مواجهة لمقدمة الطائرة أو قد يكون تأثيرها جانبياً أو يكون اتجاهها مع اتجاه طيران الطائرة ولكل من هذه الاتجاهات تأثيره عل محصلة الضغط الديناميكي المؤثر على الطائرة .
فالتيارات الهوائية المصطدمة بمقدمة الطائرة ( أي بمقدمة مستقبل الضغط ) والتي تقع في منطقة دوامات هوائية ذات ضغط عالِ تسمى منطقة الضغط الديناميكي dinamic pressure - منطقة الضغط المتحرك - ومقداره يعتمد على العوامل الثلاثة التي ورد ذكرها أعلاه .
الضغط الستاتيكي static pressure
هو ذلك الضغط الذي يتناقص بالطريقة القانونية حيث انه كلما زاد الارتفاع قل الضغط وعادة يقاس الضغط الستاتيكي نسبة إلى الضغط الجوي عند مستوى سطح البحر المقدر ب ( 760 ) ملم عمود زئبق ، وهو عبارة عن ضغط ساكن يؤخذ من منطقة ضغط ميت لا توجد فيها تيارات هوائية حيث أن التيارات الهوائية المصطدمة بمقدمة الطائرة ( بمقدمة مستقبل الضغط ) تنحرف يمين وشمال الطائرة ( يمين وشمال مستقبل الضغط ) وبما أن هذه التيارات تصطدم بالطائرة بسرعة عالية فالمنطقة الملاصقة لمحيط مقدمة الطائرة ، وكذلك محيط مقدمة مستقبل الضغط ستكون منطقة تخلخل للضغط ويكون الضغط فيها ساكنا لا تعتمد قيمته على سرعة اصطدام التيارات الهوائية كما هو بالنسبة للضغط الديناميكي بل تعتمد قيمته على عامل واحد هو الارتفاع الذي تحلق عنده الطائرة فكلما زاد ارتفاع الطائرة كلما قل الضغط الستاتيكي، أي الضغط الموجود في منطقة التخلخل ولذلك تكون هذه المنطقة قليلة الضغط والمستهلكات التي تتغذى بالضغط الستاتيكي ستمتص الضغط أي سيدخل إلى مواسير نقل هذا الضغط في حالة شفط وليس دفع كما هو حاصل في مواسير نقل الضغط الديناميكي حيث سيدخل إلى مستهلكات الضغط الديناميكي في حالة دفع داخل الأنابيب لأنه سيدخل تحت تأثير الضغط العالي للتيارات الهوائية المصطدمة بالطائرة .
وتجدر الإشارة إلى أن مصممي الطائرات قد اختاروا مواقع مستقبلات الضغط الستاتيكي على جانبي مقدمة أو وسط أو منتصف هياكل الطائرات بحسب نوع الطائرة والمواصفات الايروديناميكية لهيكلها والذي يعتمد بشكل أساس على المهام التي تؤديها كل طائرة والغرض الذي صممت من أجله.
بقي أن أقول في الطائرات التي تطير بمجال سرعات كبيرة تفوق سرعة الصوت فان تغذية المستهلكات التي تتغذى بالضغط الستاتيكي في اللحظة التي تتجاوز سرعة الطائرة لسرعة الصوت تتحول تغذية المستهلكات من مستقبلات ضغط ستاتيكي تقع في مقدمة الطائرة إلى مستقبلات ضغط ستاتيكي تقع إلى الخلف قليلا عنها من مقدمة الطائرة والسبب يعود إلى اختلاف المواصفات الايروديناميكية لهياكل الطائرات أثناء طيرانها بسرعات تفوق سرعة الصوت ،وكذلك عند حصول أعطال في مستقبلات الضغط الديناميكي والستاتيكي يتم تحويل التغذية بالضغوط إلى مستقبلات الضغط الاحتياطية .
طرق قياس ارتفاع الطيران:
طرق إيجاد ارتفاع الطيران تتم بالأجهزة التي بواسطتها يتم قياس ارتفاع الطائرة وتسمى بعدادات الارتفاع. وان أهم وأوسع الطرق المستخدمة في تحديد وقياس ارتفاعات الطيران هما طريقتان الطريقة البارومترية و الطريقة الراديوية ،وتعتمد الطريقة البارومترية في قياس الارتفاع على العلاقة التي يتغير بها الضغط الجوي مع تغير الارتفاع وقياس الارتفاع بهذه الطريقة يعتمد على قياس الضغط الجوي المطلق بواسطة الباروميتر ، أما الطريقة الراديوية ( اللاسلكية ) في قياس الارتفاع فتعتمد على قياس الزمن المستغرق لمرور الأشعة اللاسلكية المنبعثة من الطائرة إلى سطح الأرض ( إلى النقطة التي تمر من فوقها الطائرة ) وعودة هذه الأشعة إلى الطائرة ، ويمكن تصنيف عدادات قياس الارتفاع المستخدمة في الطائرات إلى أربعة أنواع وهي العدادات الميكانيكية - العدادات البارومترية -، والعدادات الكهروميكانيكية والعدادات الراديوية و العدادات الالكترونية . وقد اعتمدت تصنيفها بهذا الشكل على أساس طريقة نقل وتحويل وعرض تغيرات قيم الضغط الستاتيكي إلى بيانات ارتفاع تظهر في شاشات العرض الخاصة بكل نوع أمام قائد الطائرة .
سنبدأ أولا بالتعرف على بعض أنواع العدادات الميكانيكية ونشرح تركيبها ومبدأ عملها وطريقة استخدامها من قبل الطيار واهم الأعطال التي تتعرض لها وكيفية معالجتها .
العدادات الميكانيكية
تسمى العدادات الميكانيكية كذلك بالعدادات البارومترية لاحتوائها على الكبسولات البارومترية وتشترك في جميع أنواعها من حيث التركيب بمواصفات رئيسية واحدة أهمها أن مديات قياس الارتفاع تتراوح بين ( 0 ــــ 100 ألف قدم ) كما أنها جميعا تعتمد على الطريقة البارومترية في قياس الارتفاع التي تعتمد بالأساس على استخدام الكبسولات البارومترية المغلقة كعناصر تحسس لتغيرات الضغط الستاتيكي والتي يكون الضغط الجوي محكما في داخلها وذو قيمة ثابتة مقداره 760 ملم/ عمود زئبق، لان تجويفها الداخلي معزول بشكل محكم عن المحيط الخارجي للطائرة ، وقد سميت ميكانيكية لان عملية التحسس لتغيرات الضغط الستاتيكي المؤثر على الطائرة يتم تحويلها إلى بيانات ارتفاع بطريقة ميكانيكية بالكامل ابتداء من لحظة استقبال متغيرات الضغط الستاتيكي وتحويلها إلى بيانات ارتفاع تتناسب مع تغيرات هذا الضغط والذي يعتمد بالأساس على ارتفاع الطائرة في الجو فكلما ارتفعت الطائرة في الجو انخفض الضغط الجوي الستاتيكي وبالعكس والمنحنى أدناه يوضح العلاقة بين الضغط الستاتيكي وارتفاع الطائرة
كما هو واضح من المنحني أعلاه فانه كلما زاد ارتفاع الطائرة كلما قل الضغط الستاتيكي ( Pc )
والعكس صحيح أي انها علاقة عكسية .
الجدول أدناه يوضح مقادير الضغط الستاتيكي بالــ ( inches of mercury)و ( millimeters of mercury ) وما يقابلها من ارتفاعات بالأمتار والأقدام ويلاحظ فيه انخفاض مقادير الضغط الساتيكي كلما زاد الارتفاع ، تستخدم مثل هذه الجداول أثناء إجراء عمليات الصيانة والفحوصات الضرورية للمنظومات والأجهزة البارومترية .
كما هو واضح من الشكل(3 ) فان التركيب الداخلي لعداد الارتفاع يتألف من عنصر التحسس 8وهو عبارة عن كبسولتين بارومتريتين مغلقتين مربوطتين على محور واحد لزيادة حساسية الجهاز لتغيرات الضغط الجوي في مختلف الارتفاعات ، هذه الكبسولة البارومترية موضوعة داخل غلاف الجهاز المحكم 7 المفتوح من جهة واحدة والمتصل بأنبوب استقبال الضغط الستاتيكي 6 المثبت على الهيكل الخارجي للطائرة لغرض نقل تغيرات الضغط الستاتيكي المحيط بالطائرة بحسب ارتفاع الطائرة ونقله بواسطة الأنبوب 5 إلى داخل غلاف العداد .وكلما زاد ارتفاع الطائرة قل الضغط الجوي الستاتيكي داخل الحجرة 7 مما يجعل الكبسولة البارومترية تتمدد تنتفخ لان الضغط الجوي الموجود بداخلها يبقى ثابتا ومقداره 760 ملم/ زئبق لأنها مغلقة بشكل محكم وهذا يؤدي بالآلية الميكانيكية4 لنقل الحركة بتدوير المحور المسنن3 الذي ينقل بدوره هذه الحركة إلى الأنبوب المعدني الاسطواني المتصل بسهم العداد 1 . عندئذ سيتحرك السهم 1 نسبة إلى القرص الثابت الذي تم تدريجه بوحدات الارتفاع - بالأمتار والكيلومترات أو بالقدم - وهذا ما سيظهر على الشاشة الأمامية للعداد أمام الطيار .
في الطائرات الحديثة ولغرض زيادة الدقة في قياس الارتفاع تم استخدام عدادات الارتفاع ذات السهم المزدوج كما في الشكلين ( 4 , 5 احد هذه الأسهم يكون صغيرا والأخر يكون كبيرا . السهم الكبير يدور دورة واحدة كلما تسلقت الطائرة ارتفاعا مقداره 1000 متر أو ما يعادله بالقدم وهو مخصص لتحديد الارتفاع بشكل دقيق أما السهم الصغير فهو يتابع حركة السهم الكبير ولكنه سيتحرك بمقدار خطا واحدا على تدريج الارتفاعات بالكيلومترات -بالأميال أو بالقدم وهو مخصص للقراءات غير الدقيقة للارتفاعات .
التركيب الداخلي لهذا النوع من العدادات موضح بالشكل ( 5 ) ، وكما هو واضح من الشكل فانه يشابه بدرجة كبيرة التركيب الداخلي لعداد الارتفاع الأول الموضح بالشكل 2 . وكذلك فإنهما يتشابهان من حيث مبدأ العمل في قياس ارتفاع الطيران .
عداد ارتفاع الكابينة وفرق الضغط
وهو عبارة عن عداد مزدوج تم تخصيص جزء من شاشته لبيان ارتفاع مقصورة الطائرة والغرف المحكمة والجزء الأخر لبيان فرق الضغط فيها , وقد دمج الاثنان في عداد واحد لأهمية تمكين طاقم الطائرة من معرفة ومراقبة ارتفاع الكابينة وفرق الضغط فيها في آن واحد لارتباط محدوديات كل منهما بالآخر. وبذلك يمكننا إضافة نوع آخر لأنواع الارتفاعات التي ذكرتها في الجزء الأول من سلسلة الدروس الخاصة بهذا الموضوع إلا وهو ارتفاع الكابينة ( أو ارتفاع المقصورة ) . ويسمى كذلك بــ ( الارتفاع الافتراضي ) فما هو هذا الارتفاع وما هي أسباب البحث في خصوصيته ؟
سأشرح بشكل مبسط الأسباب التي دعت علماء الطيران لمعالجة حالة واقعية تحدث أثناء الطيران في الارتفاعات العالية أساسها حصول تغيرات كبيرة في الضغط الجوي ونسب الأوكسجين مقارنة بما موجود على سطح الأرض والتي تعادل ( 21 في المائة / O2 وضغط قريب من 760 ملم زئبق ) وتنخفض هذه النسب تدريجيا كلما ارتفعنا في السماء حتى ينعدم الأوكسجين كليا على علو ( 67 ) ميلا وان ذلك سيؤدي لا محالة إلى نقص معدل مرور الهواء عبر الحويصلات الرئوية إلى الدم كما يتسبب أيضا في تمدد غازات المعدة والأمعاء بسبب الانخفاض الحاد في الضغط الجوي التي تدفع الحجاب الحاجز إلى الأعلى فيضغط على الرئتين ويعيق تمددهما .
إذاً نحن أمام ظاهرتين علميتين
الأولى هي حصول تغير هائل في الضغط الجوي عند التصاعد السريع في السماء و الثانية انخفاض كمية الأوكسجين كلما ارتفعنا إلى الأعلى ، وكلا الحالتين تؤديان إلى ضيق في الصدر وحرجاً ( أي صعوبة في التنفس ) .
في عام 1845 م اثبت العالم المشهور بليز باسكال أن ضغط الهواء يقل كلما ارتفعنا عن مستوى سطح البحر وجاء في الموسوعة العالمية (ensyclupidea international volume tow page 167 ) ما ترجمته أن الكتلة العظيمة للجو غير موزعة بشكل متساو بالاتجاه العمودي بل إن ( 50 في المائة ) من كتلة الجو تقع ما بين سطح الأرض وارتفاع ( 20000 ) قدم فوق مستوى البحر و ( 90 في المائة ) منها يقع ما بين سطح الأرض وارتفاع ( 60000 ) قدم عن سطح البحر وعليه فان كثافة الهواء تتناقص بسرعة شديدة كلما ارتفعنا بشكل عمودي حتى إذا بلغنا ارتفاعات عالية جدا وصلت كثافة الهواء إلى حد قليل جدا وجاء في ( ensaclupidea Amerecana volume one pag 394 ) ما ترجمته : ( يجب على الطائرة إذا كانت على علو شديد الارتفاع أن تحافظ على مستوىً معيناً من الضغط الداخلي لحماية الركاب لان الضغط الجوي في تلك الارتفاعات يكون أدنى بكثير من الحد المطلوب لتامين الأوكسجين الكافي لبقاء الركاب على قيد الحياة كما إن التغير السريع في الضغط الجوي الناتج عن تغير الارتفاع يؤدي إلى انزعاج جسدي حاد ).
هذا الانزعاج الحاد ، الضيق في الصدر والحرج أي تنامي الشعور بالصعوبة في التنفس ، سببها ارتفاع نسبة النيتروجين في الدم عند حصول انخفاض سريع في الضغط الجوي وهذا يؤدي إلى احتمال تفجر شرايين الإنسان عند الارتفاعات الشاهقة وصدق الله العظيم حين قال ( ومن يرد الله أن يهديه يشرح صدره للإسلام ومن يرد أن يظله يجعل صدره ضيقا حرجا كأنما يصعد في السماء ) حيث تشير الآية الكريمة صراحة إلى أن صدر الإنسان يضيق إذا تصاعد في السماء وان هذا الضيق يشتد كلما ازداد الإنسان في الارتفاع إلى أن يصل إلى اشد الضيق وهو معنى الحرج في الآية كما فسر ذلك علماء لغتنا الجميلة وقد عبرت الآية عن هذا المعنى في ابلغ تعبير في قوله تعالى ( كأنما يصعد / بتشديد الصاد ) ومعناه يفعل صعودا بعد صعود ،فالآية لم تتكلم عن مجرد الضيق الذي يلاقيه الإنسان في الجو المتصاعد في السماء فقط وإنما تكلمت أيضا عن ازدياد هذا الضيق إلى أن يبلغ أشده وهي درجة ( الحرج ) ، وسبحان الله الذي علم الإنسان ما لم يعلم وحرك عقله لإيجاد أسباب الحياة أينما ومتى ما احتاج إليها ،وهذا ما دعا العلماء لإيجاد مخرج ومعالجات علمية لكل ما يحدث في الطيران ومنها موضوعنا الذي نتحدث عنه الآن .
فلغرض تأمين الضروف الفيزيائية الطبيعية لأفراد أطقم 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 أجواء يزيد الارتفاع فيها عن ( 20 ) كم أو ما يزيد عن( 60 ) ألف قدم وخصوصا في الطائرات المقاتلة الأسرع من الصوت , ويتم السيطرة والتحكم والمحافظة على مقدار فارق الضغط بين الكابينة ( أو بدلة الضغط للطيارين ) وبين الضغط الجوي الخارجي( المحيط بالطائرة) بواسطة منظومات تحكم بالضغط خاصة وضمن حدود ضغط تتراوح بين ( 0,04 ـــ إلى 0,6 + ) كغم / سم2.
في حالات حدوث تغير سريع جدا في ارتفاع الطائرة ( عند دخولها في مناطق تخلخل ضغط عال أو إجراء انخفاض سريع في الارتفاع أو لأي أسباب أخرى أثناء 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 إلى تجاوز محدوديات الحد الأقصى المسموح لفارق الضغط بين الكابينة وبين الضغط الجوي الخارجي المحيط بالطائرة مما يسبب حصول تشوهات في كابينة الطائرة أو تجاويفها غير المحكمة وربما إلى تحطمها بالكامل أو حصول تلف أو انفجار بدلة الضغط أو اقتلاع أغطية مقصورات الطائرات المقاتلة ، إضافة إلى التأثيرات السلبية على أفراد الطاقم والمسافرين ومنعهم من ممارسة حياتهم الطبيعية ، و كل ذلك يستدعي من طاقم الطائرة ملاحظة عدم بلوغ وتجاوز محوديات فارق الضغط الأقصى المسموح للطائرة وهذا ما تحدده المواصفات الفنية لهياكل الطائرات كل حسب تصميمها والغرض الذي صمت من أجله،
ويضاف إلى ذلك على طاقم الطائرة معرفة مقدار الضغط داخل الكابينة ( أي ارتفاع الكابينة أو ما يسمى بالارتفاع الافتراضي ) وكذلك داخل بدلة الضغط التي يرتديها الطيار والتي عندها لا يمكن الاستمرار بالطيران دون استخدام معدات التغذية بالأوكسجين ، ولغرض مراقبة فارق ضغط الكابينة وارتفاعها ( وكذلك في بدلة الضغط ) يتم استخدام منظومة خاصة تسمى منظومة فرق الضغط والتي يتم بواسطتها التحكم والتنظيم الأوتوماتيكي بمقدار ضغط الكابينة وارتفاعها وذلك باستخدام مجموعة صمامات لتنظيم الضغط والتحكم به
عمل عداد ارتفاع المقصورة وفارق الضغط فيها
وهو عبارة عن جهاز مركب يتكون من جزئين احدهما يتألف من عداد ارتفاع يقوم على أساس قياس الارتفاع ويحتوي على آلية ميكانيكية تعتبر مقياسا للضغط الجوي barometer تستشعر تغيرات الضغط الجوي الموجود داخل كابينة الطائرة والغرف المحكمة فيها , والجزء الآخر 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 الآخر .
يقوم عداد قياس ارتفاع الكابينة بقياس مقدار الضغط الستاتيكي في كابينة القيادة والغرف المحكمة ( وفي بدلات الضغط لطواقم الطائرات المقاتلة ) بواسطة الكبسولة البارومترية ( 2 ) ، أما فرق الضغط بين الكابينة ( بدلة الضغط ) وبين الأجواء الخارجية المحيطة بالطائرة فيتم قياسه بواسطة الكبسولة المانومترية ( 9 ) ، كلا الكبسولتين والآليات الميكانيكية المرتبطة بهما تقع داخل هيكل العداد ( 4 ) والذي يكون تجويفه الداخلي ( وكذلك تجويف بدلة الضغط ) مفتوحاً على جو الكابينة أي أنهما يتأثران بتغيرات الضغط الستاتيكي في كابينة الطائرة ( ولا يكون مرتبطا بمنظومة الضغط الستاتيكي الرئيسية أو الاحتياطية للطائرة المرتبطة بمستقبلات الضغط الستاتيكي ) ويتم ذلك من خلال فتحة استقبال الضغط الستاتيكي ( 5 ) المتصلة بكابينة الطائرة ، أما تجويف الكبسولة المانومترية ( 9 ) فهو متصل بمستقبل منظومة الضغط الستاتيكي الرئيسي ( الاحتياطي ) للطائرة من خلال الفتحة ( 6 ) والانبوب ( 7 ) .
في حال تغير ( الضغط الستاتيكي )وتبعاً لذلك ( الارتفاع ) في الكابينة ( وفي بدلة الضغط ) سيتم التحسس لهذا التغير بواسطة الكبسولة البارومترية وينقل إلى السهم ( 10 ) عبر الآليات 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 إلى الكبسولة المانومترية ( 9 ) سيتم التحسس لهذا الفرق في الضغط ( أي حصول Differential Pressure ) وينقل عبر الآليات الميكانكية المرتبطة معها إلى السهم( 10 ) الخاص ببيان مقدار فرق الضغط في الكابينة . في بعض العدادات يتم بيان أن كان فرق الضغط في الكابينة موجباً أم سالباً .
العوامل المتعلقة بعدادات ارتفاع وفارق ضغط
بقي أن أقول أن جميع عدادات ارتفاع وفارق ضغط المقصورة تعمل وفق مجموعة قوانين ومنحنيات تنظم أشكالها ومحدودياتها مجموعة العوامل التالية :
نوع الطائرة مدنية كانت أم عسكرية . وإذا كانت عسكرية قابليتها على تحمل التفريغ السريع للضغط من المقصورات المحكمة عند الاضطرار أو التعرض لإصابة جوية .
هل أنها طائرة نقل ركاب أم أنها مخصصة لشحن الحمولات فحسب , أم أنها ذات قابلية لإلقاء الحمولات من الجو .
حجم الطائرة وعدد المقصورات المحكمة وغير المحكمة فيها ومديات تحمل فارق الضغط والارتفاع في كل منها ( داخل الطائرة الواحدة ) .
مستويات الارتفاع وسرع الطيران التي تصل إليها الطائرة ومواصفاتها الفنية وقابليتها التقنية
طبيعة تصميم هياكل الطائرات ومديات تحملها للاجتهادات بكل الاتجاهات الطولية والعرضية والعمودية .
كيفية استخدام عدادت الارتفاع من قبل الفنيين والطيارين
يمكن للطيار أو المهندس أن يستخدم عدادات الارتفاع الواحد للحصول على جميع أنواع الارتفاعات وذلك بحسب نوع الضغط الجوي المثبت بواسطة قبضة تثبيت الضغط الجوي الستاتيكي بحسب الحاجة من قبل الطيار أو المهندسين أو الفنيين ،وقد حصرت بالجدول الموضح أدناه نوع المعلومة المستخرجة من العداد بحسب نوع الضغط الجوي المثبت والحالة المطلوبة وقد وردت في الجدول في حقل ( متى يستخدم ) وفي كلا الحالتين التي يستخدم فيها عدادات الارتفاع أن كان ذلك على الأرض ( من قبل المهندسين والفنيين ) او من قبل ( الطيارين أو المختصين الآخرين ضمن الطاقم الجوي ) أثناء الطيران .
تعتمد معايير ومبادئ سلامة الطيران على مدى مستوى فهم واستيعاب الأسس الفنية المرتبطة بهذا المجال من قبل كافة العناصر البشرية سواء مهندسين أو فننين أو طيارين ، ولذلك فإن الفهم الدقيق لطبيعة العمل على الطائرة يسهم بشكل كبير في رفع مستوى السلامة وتفادي الحوادث الطيرانية ، ومهما اختلفت طبيعة مهام الكادر البشري فإن الإلمام بالمعلومات الشاملة عن الطائرة وجميع العوامل المتعلقة بتحقيق رحلة طيران ناجحة يساعد في تعزيز ورفع المستوى العلمي والمهني وصولاً إلى الغاية المثلى في تنفيذ المهام الطيرانية.
في هذا المقال نتطرق إلى أنواع الارتفاعات المستخدمة في الطيران وآلية قياسها....
يختلف مفهوم الارتفاع الذي نعرفه في حياتنا العامة عن مفهوم ارتفاع الطيران والذي يتوسع ليشمل ثلاثة أنواع من الارتفاعات المستخدمة وهي :
الارتفاع المطلق
وهو ارتفاع الطائرة نسبة إلى مستوى سطح البحر بعد تثبيت الضغط الجوي بواسطة قبضة تثبيت الضغط الموجودة في العداد على ضغط مقداره ( 760 ) ملم عمود زئبق ،و يستخدم عادة هذا النوع من الارتفاعات أثناء اختبار صلاحية الطائرات أو أثناء الطيران الاعتيادي في الجو لمسافات طويلة لغرض الالتزام بمستويات الممرات الجوية المحددة من قبل السيطرات الجوية المحلية والدولية .
الارتفاع النسبي
هو ارتفاع الطائرة نسبة إلى نقطة معينة على الأرض كأن تكون نسبة إلى المطار الذي أقلعت منه الطائرة أو نسبة إلى المطار الذي ستهبط فيه أو نسبة لأية نقطة معلومة على الأرض إذا علمت مقادير الضغوط الجوية فيها ، يستخدم عادة هذا النوع من الارتفاعات أثناء هبوط وإقلاع الطائرات من المطارات .
الارتفاع الحقيقي
هو ارتفاع الطائرة نسبة إلى النقطة أو المكان الذي تحلق من فوقه الطائرة ويتم قياس هذا النوع من الارتفاعات بواسطة عداد الارتفاع الراديوي (عداد الارتفاع اللاسلكي ) ، يستخدم عادة هذا النوع من الارتفاعات أثناء عمليات الهبوط والتقرب من مدرج المطار قبل ملامسة الطائرة معه
مبدأ قياسات الارتفاع
الأساس الذي تعتمد عليه جميع عدادات الارتفاع الميكانيكية والكهروميكانيكية في قياس الارتفاع هو التحسس لتغيرات الضغط الستاتيكي المنقول لها من مستقبلات هذا الضغط وتحويله إلى بيانات ارتفاع أمام الطيار بواسطة شاشات هذه العدادات، وقبل الدخول في تفاصيل آلية عمل الطرق التي يتم فيها قياس ارتفاع الطيران نتطرق الى عنصر مهم وهو معرفة أنواع الضغط الذي يشكل عاملا رئيسيا في حساب ارتفاع الطائرة وعمل العدادات المستخدمة لذلك:
الضغط المطلق PO
ومقداره 760 ملم / عمود زئبق عند مستوى سطح البحر وعند درجة حرارة 15 درجة مئوية .
الضغط النسبي
وهو الضغط الجوي عند نقطة ما على سطح الأرض كأن يكون مطار الإقلاع أو مطار الهبوط أو أي نقطة أخرى.
الضغط الكلي РD
ونحصل عليه عند طيران الطائرة وأثناء وجود سرعة مع نقصان في الارتفاع والضغط الكلي ناتج من جمع الضغطين الستاتيكي والديناميكي
الضغط الديناميكي dynamic pressure
الضغط الديناميكي PD وهو عبارة عن تيارات الهواء المضغوط المصطدم من الأمام بمقدمة الطائرة ، وهو يتناسب طردياً مع سرعة اصطدام الطائرة بالهواء ويعتبر من البارامترات الرئيسية الداخلة في عمل عدادات قياس سرعة الطائرة، وتستخدم الكبسولات المانومترية لقياس الضغط الديناميكي ،وسمي الضغط الديناميكي المؤثر على الطائرةdynamic pressure ) )هذا الضغط بهذا الاسم لأنه يعتمد على ثلاثة متغيرات هي :
• سرعة اصطدام مقدمة الطائرة بالتيارات الهوائية .
• سرعة التيارات الهوائية نفسها .
• اتجاه هذه التيارات الهوائية والتي قد تكون مواجهة لمقدمة الطائرة أو قد يكون تأثيرها جانبياً أو يكون اتجاهها مع اتجاه طيران الطائرة ولكل من هذه الاتجاهات تأثيره عل محصلة الضغط الديناميكي المؤثر على الطائرة .
فالتيارات الهوائية المصطدمة بمقدمة الطائرة ( أي بمقدمة مستقبل الضغط ) والتي تقع في منطقة دوامات هوائية ذات ضغط عالِ تسمى منطقة الضغط الديناميكي dinamic pressure - منطقة الضغط المتحرك - ومقداره يعتمد على العوامل الثلاثة التي ورد ذكرها أعلاه .
الضغط الستاتيكي static pressure
هو ذلك الضغط الذي يتناقص بالطريقة القانونية حيث انه كلما زاد الارتفاع قل الضغط وعادة يقاس الضغط الستاتيكي نسبة إلى الضغط الجوي عند مستوى سطح البحر المقدر ب ( 760 ) ملم عمود زئبق ، وهو عبارة عن ضغط ساكن يؤخذ من منطقة ضغط ميت لا توجد فيها تيارات هوائية حيث أن التيارات الهوائية المصطدمة بمقدمة الطائرة ( بمقدمة مستقبل الضغط ) تنحرف يمين وشمال الطائرة ( يمين وشمال مستقبل الضغط ) وبما أن هذه التيارات تصطدم بالطائرة بسرعة عالية فالمنطقة الملاصقة لمحيط مقدمة الطائرة ، وكذلك محيط مقدمة مستقبل الضغط ستكون منطقة تخلخل للضغط ويكون الضغط فيها ساكنا لا تعتمد قيمته على سرعة اصطدام التيارات الهوائية كما هو بالنسبة للضغط الديناميكي بل تعتمد قيمته على عامل واحد هو الارتفاع الذي تحلق عنده الطائرة فكلما زاد ارتفاع الطائرة كلما قل الضغط الستاتيكي، أي الضغط الموجود في منطقة التخلخل ولذلك تكون هذه المنطقة قليلة الضغط والمستهلكات التي تتغذى بالضغط الستاتيكي ستمتص الضغط أي سيدخل إلى مواسير نقل هذا الضغط في حالة شفط وليس دفع كما هو حاصل في مواسير نقل الضغط الديناميكي حيث سيدخل إلى مستهلكات الضغط الديناميكي في حالة دفع داخل الأنابيب لأنه سيدخل تحت تأثير الضغط العالي للتيارات الهوائية المصطدمة بالطائرة .
وتجدر الإشارة إلى أن مصممي الطائرات قد اختاروا مواقع مستقبلات الضغط الستاتيكي على جانبي مقدمة أو وسط أو منتصف هياكل الطائرات بحسب نوع الطائرة والمواصفات الايروديناميكية لهيكلها والذي يعتمد بشكل أساس على المهام التي تؤديها كل طائرة والغرض الذي صممت من أجله.
بقي أن أقول في الطائرات التي تطير بمجال سرعات كبيرة تفوق سرعة الصوت فان تغذية المستهلكات التي تتغذى بالضغط الستاتيكي في اللحظة التي تتجاوز سرعة الطائرة لسرعة الصوت تتحول تغذية المستهلكات من مستقبلات ضغط ستاتيكي تقع في مقدمة الطائرة إلى مستقبلات ضغط ستاتيكي تقع إلى الخلف قليلا عنها من مقدمة الطائرة والسبب يعود إلى اختلاف المواصفات الايروديناميكية لهياكل الطائرات أثناء طيرانها بسرعات تفوق سرعة الصوت ،وكذلك عند حصول أعطال في مستقبلات الضغط الديناميكي والستاتيكي يتم تحويل التغذية بالضغوط إلى مستقبلات الضغط الاحتياطية .
طرق قياس ارتفاع الطيران:
طرق إيجاد ارتفاع الطيران تتم بالأجهزة التي بواسطتها يتم قياس ارتفاع الطائرة وتسمى بعدادات الارتفاع. وان أهم وأوسع الطرق المستخدمة في تحديد وقياس ارتفاعات الطيران هما طريقتان الطريقة البارومترية و الطريقة الراديوية ،وتعتمد الطريقة البارومترية في قياس الارتفاع على العلاقة التي يتغير بها الضغط الجوي مع تغير الارتفاع وقياس الارتفاع بهذه الطريقة يعتمد على قياس الضغط الجوي المطلق بواسطة الباروميتر ، أما الطريقة الراديوية ( اللاسلكية ) في قياس الارتفاع فتعتمد على قياس الزمن المستغرق لمرور الأشعة اللاسلكية المنبعثة من الطائرة إلى سطح الأرض ( إلى النقطة التي تمر من فوقها الطائرة ) وعودة هذه الأشعة إلى الطائرة ، ويمكن تصنيف عدادات قياس الارتفاع المستخدمة في الطائرات إلى أربعة أنواع وهي العدادات الميكانيكية - العدادات البارومترية -، والعدادات الكهروميكانيكية والعدادات الراديوية و العدادات الالكترونية . وقد اعتمدت تصنيفها بهذا الشكل على أساس طريقة نقل وتحويل وعرض تغيرات قيم الضغط الستاتيكي إلى بيانات ارتفاع تظهر في شاشات العرض الخاصة بكل نوع أمام قائد الطائرة .
سنبدأ أولا بالتعرف على بعض أنواع العدادات الميكانيكية ونشرح تركيبها ومبدأ عملها وطريقة استخدامها من قبل الطيار واهم الأعطال التي تتعرض لها وكيفية معالجتها .
العدادات الميكانيكية
تسمى العدادات الميكانيكية كذلك بالعدادات البارومترية لاحتوائها على الكبسولات البارومترية وتشترك في جميع أنواعها من حيث التركيب بمواصفات رئيسية واحدة أهمها أن مديات قياس الارتفاع تتراوح بين ( 0 ــــ 100 ألف قدم ) كما أنها جميعا تعتمد على الطريقة البارومترية في قياس الارتفاع التي تعتمد بالأساس على استخدام الكبسولات البارومترية المغلقة كعناصر تحسس لتغيرات الضغط الستاتيكي والتي يكون الضغط الجوي محكما في داخلها وذو قيمة ثابتة مقداره 760 ملم/ عمود زئبق، لان تجويفها الداخلي معزول بشكل محكم عن المحيط الخارجي للطائرة ، وقد سميت ميكانيكية لان عملية التحسس لتغيرات الضغط الستاتيكي المؤثر على الطائرة يتم تحويلها إلى بيانات ارتفاع بطريقة ميكانيكية بالكامل ابتداء من لحظة استقبال متغيرات الضغط الستاتيكي وتحويلها إلى بيانات ارتفاع تتناسب مع تغيرات هذا الضغط والذي يعتمد بالأساس على ارتفاع الطائرة في الجو فكلما ارتفعت الطائرة في الجو انخفض الضغط الجوي الستاتيكي وبالعكس والمنحنى أدناه يوضح العلاقة بين الضغط الستاتيكي وارتفاع الطائرة
كما هو واضح من المنحني أعلاه فانه كلما زاد ارتفاع الطائرة كلما قل الضغط الستاتيكي ( Pc )
والعكس صحيح أي انها علاقة عكسية .
الجدول أدناه يوضح مقادير الضغط الستاتيكي بالــ ( inches of mercury)و ( millimeters of mercury ) وما يقابلها من ارتفاعات بالأمتار والأقدام ويلاحظ فيه انخفاض مقادير الضغط الساتيكي كلما زاد الارتفاع ، تستخدم مثل هذه الجداول أثناء إجراء عمليات الصيانة والفحوصات الضرورية للمنظومات والأجهزة البارومترية .
كما هو واضح من الشكل(3 ) فان التركيب الداخلي لعداد الارتفاع يتألف من عنصر التحسس 8وهو عبارة عن كبسولتين بارومتريتين مغلقتين مربوطتين على محور واحد لزيادة حساسية الجهاز لتغيرات الضغط الجوي في مختلف الارتفاعات ، هذه الكبسولة البارومترية موضوعة داخل غلاف الجهاز المحكم 7 المفتوح من جهة واحدة والمتصل بأنبوب استقبال الضغط الستاتيكي 6 المثبت على الهيكل الخارجي للطائرة لغرض نقل تغيرات الضغط الستاتيكي المحيط بالطائرة بحسب ارتفاع الطائرة ونقله بواسطة الأنبوب 5 إلى داخل غلاف العداد .وكلما زاد ارتفاع الطائرة قل الضغط الجوي الستاتيكي داخل الحجرة 7 مما يجعل الكبسولة البارومترية تتمدد تنتفخ لان الضغط الجوي الموجود بداخلها يبقى ثابتا ومقداره 760 ملم/ زئبق لأنها مغلقة بشكل محكم وهذا يؤدي بالآلية الميكانيكية4 لنقل الحركة بتدوير المحور المسنن3 الذي ينقل بدوره هذه الحركة إلى الأنبوب المعدني الاسطواني المتصل بسهم العداد 1 . عندئذ سيتحرك السهم 1 نسبة إلى القرص الثابت الذي تم تدريجه بوحدات الارتفاع - بالأمتار والكيلومترات أو بالقدم - وهذا ما سيظهر على الشاشة الأمامية للعداد أمام الطيار .
في الطائرات الحديثة ولغرض زيادة الدقة في قياس الارتفاع تم استخدام عدادات الارتفاع ذات السهم المزدوج كما في الشكلين ( 4 , 5 احد هذه الأسهم يكون صغيرا والأخر يكون كبيرا . السهم الكبير يدور دورة واحدة كلما تسلقت الطائرة ارتفاعا مقداره 1000 متر أو ما يعادله بالقدم وهو مخصص لتحديد الارتفاع بشكل دقيق أما السهم الصغير فهو يتابع حركة السهم الكبير ولكنه سيتحرك بمقدار خطا واحدا على تدريج الارتفاعات بالكيلومترات -بالأميال أو بالقدم وهو مخصص للقراءات غير الدقيقة للارتفاعات .
التركيب الداخلي لهذا النوع من العدادات موضح بالشكل ( 5 ) ، وكما هو واضح من الشكل فانه يشابه بدرجة كبيرة التركيب الداخلي لعداد الارتفاع الأول الموضح بالشكل 2 . وكذلك فإنهما يتشابهان من حيث مبدأ العمل في قياس ارتفاع الطيران .
عداد ارتفاع الكابينة وفرق الضغط
وهو عبارة عن عداد مزدوج تم تخصيص جزء من شاشته لبيان ارتفاع مقصورة الطائرة والغرف المحكمة والجزء الأخر لبيان فرق الضغط فيها , وقد دمج الاثنان في عداد واحد لأهمية تمكين طاقم الطائرة من معرفة ومراقبة ارتفاع الكابينة وفرق الضغط فيها في آن واحد لارتباط محدوديات كل منهما بالآخر. وبذلك يمكننا إضافة نوع آخر لأنواع الارتفاعات التي ذكرتها في الجزء الأول من سلسلة الدروس الخاصة بهذا الموضوع إلا وهو ارتفاع الكابينة ( أو ارتفاع المقصورة ) . ويسمى كذلك بــ ( الارتفاع الافتراضي ) فما هو هذا الارتفاع وما هي أسباب البحث في خصوصيته ؟
سأشرح بشكل مبسط الأسباب التي دعت علماء الطيران لمعالجة حالة واقعية تحدث أثناء الطيران في الارتفاعات العالية أساسها حصول تغيرات كبيرة في الضغط الجوي ونسب الأوكسجين مقارنة بما موجود على سطح الأرض والتي تعادل ( 21 في المائة / O2 وضغط قريب من 760 ملم زئبق ) وتنخفض هذه النسب تدريجيا كلما ارتفعنا في السماء حتى ينعدم الأوكسجين كليا على علو ( 67 ) ميلا وان ذلك سيؤدي لا محالة إلى نقص معدل مرور الهواء عبر الحويصلات الرئوية إلى الدم كما يتسبب أيضا في تمدد غازات المعدة والأمعاء بسبب الانخفاض الحاد في الضغط الجوي التي تدفع الحجاب الحاجز إلى الأعلى فيضغط على الرئتين ويعيق تمددهما .
إذاً نحن أمام ظاهرتين علميتين
الأولى هي حصول تغير هائل في الضغط الجوي عند التصاعد السريع في السماء و الثانية انخفاض كمية الأوكسجين كلما ارتفعنا إلى الأعلى ، وكلا الحالتين تؤديان إلى ضيق في الصدر وحرجاً ( أي صعوبة في التنفس ) .
في عام 1845 م اثبت العالم المشهور بليز باسكال أن ضغط الهواء يقل كلما ارتفعنا عن مستوى سطح البحر وجاء في الموسوعة العالمية (ensyclupidea international volume tow page 167 ) ما ترجمته أن الكتلة العظيمة للجو غير موزعة بشكل متساو بالاتجاه العمودي بل إن ( 50 في المائة ) من كتلة الجو تقع ما بين سطح الأرض وارتفاع ( 20000 ) قدم فوق مستوى البحر و ( 90 في المائة ) منها يقع ما بين سطح الأرض وارتفاع ( 60000 ) قدم عن سطح البحر وعليه فان كثافة الهواء تتناقص بسرعة شديدة كلما ارتفعنا بشكل عمودي حتى إذا بلغنا ارتفاعات عالية جدا وصلت كثافة الهواء إلى حد قليل جدا وجاء في ( ensaclupidea Amerecana volume one pag 394 ) ما ترجمته : ( يجب على الطائرة إذا كانت على علو شديد الارتفاع أن تحافظ على مستوىً معيناً من الضغط الداخلي لحماية الركاب لان الضغط الجوي في تلك الارتفاعات يكون أدنى بكثير من الحد المطلوب لتامين الأوكسجين الكافي لبقاء الركاب على قيد الحياة كما إن التغير السريع في الضغط الجوي الناتج عن تغير الارتفاع يؤدي إلى انزعاج جسدي حاد ).
هذا الانزعاج الحاد ، الضيق في الصدر والحرج أي تنامي الشعور بالصعوبة في التنفس ، سببها ارتفاع نسبة النيتروجين في الدم عند حصول انخفاض سريع في الضغط الجوي وهذا يؤدي إلى احتمال تفجر شرايين الإنسان عند الارتفاعات الشاهقة وصدق الله العظيم حين قال ( ومن يرد الله أن يهديه يشرح صدره للإسلام ومن يرد أن يظله يجعل صدره ضيقا حرجا كأنما يصعد في السماء ) حيث تشير الآية الكريمة صراحة إلى أن صدر الإنسان يضيق إذا تصاعد في السماء وان هذا الضيق يشتد كلما ازداد الإنسان في الارتفاع إلى أن يصل إلى اشد الضيق وهو معنى الحرج في الآية كما فسر ذلك علماء لغتنا الجميلة وقد عبرت الآية عن هذا المعنى في ابلغ تعبير في قوله تعالى ( كأنما يصعد / بتشديد الصاد ) ومعناه يفعل صعودا بعد صعود ،فالآية لم تتكلم عن مجرد الضيق الذي يلاقيه الإنسان في الجو المتصاعد في السماء فقط وإنما تكلمت أيضا عن ازدياد هذا الضيق إلى أن يبلغ أشده وهي درجة ( الحرج ) ، وسبحان الله الذي علم الإنسان ما لم يعلم وحرك عقله لإيجاد أسباب الحياة أينما ومتى ما احتاج إليها ،وهذا ما دعا العلماء لإيجاد مخرج ومعالجات علمية لكل ما يحدث في الطيران ومنها موضوعنا الذي نتحدث عنه الآن .
فلغرض تأمين الضروف الفيزيائية الطبيعية لأفراد أطقم 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 أجواء يزيد الارتفاع فيها عن ( 20 ) كم أو ما يزيد عن( 60 ) ألف قدم وخصوصا في الطائرات المقاتلة الأسرع من الصوت , ويتم السيطرة والتحكم والمحافظة على مقدار فارق الضغط بين الكابينة ( أو بدلة الضغط للطيارين ) وبين الضغط الجوي الخارجي( المحيط بالطائرة) بواسطة منظومات تحكم بالضغط خاصة وضمن حدود ضغط تتراوح بين ( 0,04 ـــ إلى 0,6 + ) كغم / سم2.
في حالات حدوث تغير سريع جدا في ارتفاع الطائرة ( عند دخولها في مناطق تخلخل ضغط عال أو إجراء انخفاض سريع في الارتفاع أو لأي أسباب أخرى أثناء 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 إلى تجاوز محدوديات الحد الأقصى المسموح لفارق الضغط بين الكابينة وبين الضغط الجوي الخارجي المحيط بالطائرة مما يسبب حصول تشوهات في كابينة الطائرة أو تجاويفها غير المحكمة وربما إلى تحطمها بالكامل أو حصول تلف أو انفجار بدلة الضغط أو اقتلاع أغطية مقصورات الطائرات المقاتلة ، إضافة إلى التأثيرات السلبية على أفراد الطاقم والمسافرين ومنعهم من ممارسة حياتهم الطبيعية ، و كل ذلك يستدعي من طاقم الطائرة ملاحظة عدم بلوغ وتجاوز محوديات فارق الضغط الأقصى المسموح للطائرة وهذا ما تحدده المواصفات الفنية لهياكل الطائرات كل حسب تصميمها والغرض الذي صمت من أجله،
ويضاف إلى ذلك على طاقم الطائرة معرفة مقدار الضغط داخل الكابينة ( أي ارتفاع الكابينة أو ما يسمى بالارتفاع الافتراضي ) وكذلك داخل بدلة الضغط التي يرتديها الطيار والتي عندها لا يمكن الاستمرار بالطيران دون استخدام معدات التغذية بالأوكسجين ، ولغرض مراقبة فارق ضغط الكابينة وارتفاعها ( وكذلك في بدلة الضغط ) يتم استخدام منظومة خاصة تسمى منظومة فرق الضغط والتي يتم بواسطتها التحكم والتنظيم الأوتوماتيكي بمقدار ضغط الكابينة وارتفاعها وذلك باستخدام مجموعة صمامات لتنظيم الضغط والتحكم به
عمل عداد ارتفاع المقصورة وفارق الضغط فيها
وهو عبارة عن جهاز مركب يتكون من جزئين احدهما يتألف من عداد ارتفاع يقوم على أساس قياس الارتفاع ويحتوي على آلية ميكانيكية تعتبر مقياسا للضغط الجوي barometer تستشعر تغيرات الضغط الجوي الموجود داخل كابينة الطائرة والغرف المحكمة فيها , والجزء الآخر 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 الآخر .
يقوم عداد قياس ارتفاع الكابينة بقياس مقدار الضغط الستاتيكي في كابينة القيادة والغرف المحكمة ( وفي بدلات الضغط لطواقم الطائرات المقاتلة ) بواسطة الكبسولة البارومترية ( 2 ) ، أما فرق الضغط بين الكابينة ( بدلة الضغط ) وبين الأجواء الخارجية المحيطة بالطائرة فيتم قياسه بواسطة الكبسولة المانومترية ( 9 ) ، كلا الكبسولتين والآليات الميكانيكية المرتبطة بهما تقع داخل هيكل العداد ( 4 ) والذي يكون تجويفه الداخلي ( وكذلك تجويف بدلة الضغط ) مفتوحاً على جو الكابينة أي أنهما يتأثران بتغيرات الضغط الستاتيكي في كابينة الطائرة ( ولا يكون مرتبطا بمنظومة الضغط الستاتيكي الرئيسية أو الاحتياطية للطائرة المرتبطة بمستقبلات الضغط الستاتيكي ) ويتم ذلك من خلال فتحة استقبال الضغط الستاتيكي ( 5 ) المتصلة بكابينة الطائرة ، أما تجويف الكبسولة المانومترية ( 9 ) فهو متصل بمستقبل منظومة الضغط الستاتيكي الرئيسي ( الاحتياطي ) للطائرة من خلال الفتحة ( 6 ) والانبوب ( 7 ) .
في حال تغير ( الضغط الستاتيكي )وتبعاً لذلك ( الارتفاع ) في الكابينة ( وفي بدلة الضغط ) سيتم التحسس لهذا التغير بواسطة الكبسولة البارومترية وينقل إلى السهم ( 10 ) عبر الآليات 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 إلى الكبسولة المانومترية ( 9 ) سيتم التحسس لهذا الفرق في الضغط ( أي حصول Differential Pressure ) وينقل عبر الآليات الميكانكية المرتبطة معها إلى السهم( 10 ) الخاص ببيان مقدار فرق الضغط في الكابينة . في بعض العدادات يتم بيان أن كان فرق الضغط في الكابينة موجباً أم سالباً .
العوامل المتعلقة بعدادات ارتفاع وفارق ضغط
بقي أن أقول أن جميع عدادات ارتفاع وفارق ضغط المقصورة تعمل وفق مجموعة قوانين ومنحنيات تنظم أشكالها ومحدودياتها مجموعة العوامل التالية :
نوع الطائرة مدنية كانت أم عسكرية . وإذا كانت عسكرية قابليتها على تحمل التفريغ السريع للضغط من المقصورات المحكمة عند الاضطرار أو التعرض لإصابة جوية .
هل أنها طائرة نقل ركاب أم أنها مخصصة لشحن الحمولات فحسب , أم أنها ذات قابلية لإلقاء الحمولات من الجو .
حجم الطائرة وعدد المقصورات المحكمة وغير المحكمة فيها ومديات تحمل فارق الضغط والارتفاع في كل منها ( داخل الطائرة الواحدة ) .
مستويات الارتفاع وسرع الطيران التي تصل إليها الطائرة ومواصفاتها الفنية وقابليتها التقنية
طبيعة تصميم هياكل الطائرات ومديات تحملها للاجتهادات بكل الاتجاهات الطولية والعرضية والعمودية .
كيفية استخدام عدادت الارتفاع من قبل الفنيين والطيارين
يمكن للطيار أو المهندس أن يستخدم عدادات الارتفاع الواحد للحصول على جميع أنواع الارتفاعات وذلك بحسب نوع الضغط الجوي المثبت بواسطة قبضة تثبيت الضغط الجوي الستاتيكي بحسب الحاجة من قبل الطيار أو المهندسين أو الفنيين ،وقد حصرت بالجدول الموضح أدناه نوع المعلومة المستخرجة من العداد بحسب نوع الضغط الجوي المثبت والحالة المطلوبة وقد وردت في الجدول في حقل ( متى يستخدم ) وفي كلا الحالتين التي يستخدم فيها عدادات الارتفاع أن كان ذلك على الأرض ( من قبل المهندسين والفنيين ) او من قبل ( الطيارين أو المختصين الآخرين ضمن الطاقم الجوي ) أثناء الطيران .
» الوصول إلى أي مكان في العالم خلال أقل من ساعة هدف أميركي قد يتحقق اليوم
» إسرائيل تبحث شراء وسائل قتالية أميركية مستعملة فى العراق
» كتيبة بنيامين تجدد التأكيد على جهوزية الجيش الإسرائيلي لمواجهات سبتمبر
» قبيل الانسحاب: العراق يتسلّم 22 مروحية مي-17 محدّثة من شركة ARINC الأميركية
» أفغانستان تتسلم 9 مروحيات "مي-17" من روسيا بحلول نهاية العام
» مناورات جوية لقوات دول الاتحاد السوفياتي السابق لمكافحة الإرهاب
» روسيا تطوّر نظامي الدفاع الجوي الجديدين: مارفي و فيتياز
» إختفاء صواريخ مضادة للدروع من معسكر إسرائيلي في الجولان
» إسرائيل تطور طائرة جديدة دون طيار
» إسقاط مروحية تشينوك في أفغانستان يودي بحياة 31 جندياً أميركياً و7 جنود أفغان
» دبابات الجيش السوري تقتحم مدينتي سراقب وقصير
» أحزاب الشيطان من طهران إلى العراق ولبنان
» سوريا وتركيا.. لقاء الوداع؟
» سوريا: تصورات نهاية النظام