انعطاف واستواء (موشر)

Turn and bank (indicator-) - Indicateur de virage

الانعطاف والاستواء (مؤشر-)

موفق تقي الدين

مؤشر الانعطاف والاستواء  turn and bank indicator جهاز يُثبَّت في الطائرة قبالة قائدها مباشرة ليزوّده بدلالات مهمة عن وضعية الطائرة في الهواء. يتحكم الطيار في الطائرة يدوياً، فيجعلها أفقيةً من دون انزلاق جانبي استناداً إلى معطيات هذا المؤشر، أو تُنقل المعلومات إلى حاسوب الطيران الآلي ليتحكم في وضعية الطائرة، وخاصةً عندما يفقد الطيار إمكانية الاستعانة بخط الأفق في الليل أو في بعض الأحوال الجوية التي تصعب فيها الرؤية المباشرة.

يتكون هذا الجهاز من مقياسين مستقلين بنيةً ودلالةً وفيزيائيةً، ولكلٍّ منهما مؤشر خاص به، ولا يمكن فهم دلالة أحدهما من دون الآخر في عملية التحكم بوضعية استواء الطائرة في أثناء الانعطاف.

للمقياس الأول مؤشر ميكانيكي (إبرة needle يمكن أن تكون على هيئة طائرة)، ويعتمد في عمله على مِدوار (جيروسكوب) gyroscope يدور في مستوٍ عمودي على خط الأفق، وينحرف المؤشر يميناً أو يساراً ليدل على زاوية ميل المحور العرضي للطائرة بالنسبة إلى المستوي الأفقي. أمّا المقياس الثاني فله كرة مُصْمتة، تتحرك في أثناء انعطاف الطائرة بتأثير القوة النابذة ضمن سائل يملأ أنبوباً زجاجياً منحنياً قليلاً وموازياً للمحور العرضي للطائرة ، كما هو مبيَّن بالشكل(1).

الشكل(1) ثلاث وضعيات لمؤشر جهاز الانعطاف والاستواء. R يمين، L يسار.

من أجل ميل جانبي محدَّد للطائرة؛ يزداد قطر الدائرة التي ترسمها في أثناء الدوران بزيادة سرعتها، وبذلك تستغرق زمناً أطول لإنجاز دورة كاملة (360 درجة). وفي طائرات الركاب يُفضّل أن تبقى الطائرة أفقية في أثناء الدوران، إذ تتسبب زيادة السرعة أو نقصانها بانزلاق للطائرة جانبياً بفعل القوة النابذة.

تُزوَّد طائرات الركاب التي تصل سرعاتها إلى 350 عقدة؛ بمؤشر انعطاف ذي معدَّل دوران معياري؛ أي أنه مدرَّج ليشير بوضوح إلى دوران مقداره ثلاث درجات في الثانية. ومن ثمَّ تُتِم الطائرة دورتها كاملة خلال دقيقتين، ويمكن للطيار التحكم في اتجاه الطائرة بضبط زمن الدوران، كأن يستغرق 30 ثانية لينعطف بالطائرة بمقدار 90 درجة. ويكون معدل الدوران المعياري للطائرات السريعة أربع دقائق لدوران 360 درجة، أمّا الطائرات المنخفضة السرعة فتُزوَّد - عادةً - بمؤشر ذي معدل دوران 6 درجات لكل ثانية.

يبيَّن الشكل (1) ثلاث دلالات لمؤشر الانعطاف والاستواء، تدل جميعها على وضعيات طيران غير معيارية، وتحتاج إلى استجابة من الطيار لتصحيح وضع الطائرة حتى تعود الكرة الواقعة في أنبوبة مؤشر الانعطاف لتتوضع بين الخطين المحدَّدين في منتصف الأنبوب.

يدل مؤشر الاستواء في الشكل (1-أ) على أن الطائرة تميل جانباً نحو اليسار في أثناء دورانها، في حين تدل الكرة على أن الطائرة تنزلق نحو الأرض لعدم كفاية سرعة الطائرة لهذا الانعطاف. في حين يدل المؤشر في الشكل (1-ب) على ميل الطائرة أيضاً نحو اليسار، ولكنها تنزلق نحو اليمين فيزداد قطر دورانها ويزداد ارتفاعها. وأخيراً يدل المؤشر في الشكل (1-ج) على أن الطائرة أفقية، لكن الكرة تدل على أن الطائرة تنزلق بفعل القوة النابذة نحو اليمين.

يبيَّن الشكل (2) حالة الدوران المعياري بالسرعة المناسبة لتصميم الطائرة حيث تنجز الطائرة دورة كاملة خلال دقيقتين من دون أن يميل محورها العرضي نسبةً إلى الأفق، ومن دون أن تنزلق الطائرة يميناً أو يساراً على مسارها.

الشكل (2) مؤشر الانعطاف والاستواء في حالة دوران معياري

تتباين مؤشرات الانعطاف والاستواء بعضها عن بعض من حيث دقة قياسها، والتي ترتبط مباشرة بثبات وضعية المدوار داخلها، وبثبات سرعة دورانه التي قد تتغير بسبب احتكاك محاور ارتكاز المدوار، كما تتأثر بتغير كثافة الهواء باختلاف ارتفاع الطائرة إذا كان المدوار يعمل بنفث الهواء.

تتوفر في الطائرة مؤشرات أخرى تعتمد في عملها أيضاً على المدوار، لتدل على زاوية الدوران ومعدل زاوية الدوران نسبة إلى الزمن حول المحور الشاقولي للطائرة، أو تدل على ميل المحور الطولي للطائرة نسبة إلى المستوي الأفقي.

طوَّر العالم الأمريكي إلمر أميروز سبيري E.A. Sperry في أوائل القرن العشرين أول منظومة قيادة آلية للطائرات باستخدام المدوار، وأجريت تطويرات عديدة على تصميم المدوار، ورافق ذلك تحسين مؤشر الانعطاف والاستواء، فبعد استخدام المدوار الميكانيكي ذي درجات الحرية الثلاث في أجهزة الأفق الصنعي artificial horizon في الطائرات إبان الحرب العالمية الثانية، ساد استعمال المدوار الكهربائي. ثم اختُرع في ستينيات القرن العشرين المدوار الليزري وحيد درجة الحرية، وهو عالي الدقة والموثوقية، فجرى تطوير مؤشر الانعطاف والاستواء باستخدام ثلاثة مدوارات ليزرية على المحاور x-y-z، وزُوِّدت به طائرات الركاب منذ عام 1978 ليعطي صورة دقيقة لوضعية الطائرة على شاشة رقمية واضحة.

يُستعمل أيضاً مؤشر الانعطاف والاستواء في توجيه المركبات الفضائية والسفن والغواصات وغيرها وقيادتها؛ فهو يقيس انحراف المركبة عن وضعها المرجعي، ومعدل ذلك الانحراف، وهذا يسمح بإصدار أوامر تصحيحية يدوية أو مؤتمتة محوسبة إلى أجهزة التوجيه والقيادة لإعادة الجسم إلى وضعه المطلوب.