مروحة (علم الطيران)
تقوم مروحة مركبة جوية بتحويل الحركة الدورانية من المحرك أو أي مصدر طاقة ميكانيكى آخر، لتوفير القوة الدافعة، وتتضمن محور دوار يرتبط به إطار من شفرات الأجنحة (ريش المروحة)، وتدور تلك التجميعة بالكامل حول المحور الطولي. ويمكن التحكم في درجة ميل شفرات المروحة بالتغيير يدويا، أو بالتغيير أوتوماتيكيا، وضع «السرعة الثابتة».
وتتصل مروحة الدفع بناقل الحركة مباشرة، أو من خلال تقليل النقل أو السرعة، وخاصة في تصاميم الطائرات الكبيرة. في البداية، نحتت معظم مراوح الطائرات باليد من الخشب الصلب أو المغلف بصفائح، في حين أصبحت الإنشاءات المعدنية في وقت لاحق أكثر شعبية، وفي الآونة الأخيرة أستخدمت المواد المركبة بشكل متزايد.
تتناسب المراوح مع السرعات التي تحت مستوى سرعة الصوت والتي تصل إلى حوالي 480 ميلا في الساعة (770 كم / ساعة)، حيث إذا زادت السرعة عن ذلك تتخطى أطراف شفرات المروحة سرعة الصوت، ويحتمل وجود صدمات تسبب السحب العالية ومشاكل ميكانيكية أخرى.

التاريخ 
جاءت أولى المراجع عن الطيران العمودي من الصين.منذ حوالي 400 سنة قبل الميلاد، بينما كان الأطفال الصينيين يلعبون بلُعب الطائرة المصنوعة من الخيزران. والفكرة كانت بمسك عصا وإدارتها بين الأيدي. تلك العصا بها مروحة، وعند إطلاقها ترتفع لأعلى. وفي القرن الرابع بين جى هونج في كتابه الطاوي باوبوزي (والذى اعتنق مبدأ البساطة) بعض الأفكار المرتبطة لخلق وصنع طائرة بجناح دوار.
 
ظهرت تصاميم مماثلة إلى لعبة هليكوبتر الصينية في لوحات عصر النهضة وغيرها من الأعمال.

وحتى أوائل 1480، عندما اخترع ليوناردو دا فينشي تصميم لآلة يمكن وصفها بأنها «اللولب الجوي»، وحيث كان أي تقدم محرز في اتجاه الطيران العمودي. وأشارت مذكراته أنه بنى نماذج طيران صغيرة، ولكن لم تكن هناك مؤشرات على أي تدابير لوقف الدوار من جعل المركبة تدور. وكلما زادت المعرفة العلمية وأصبحت أكثر قبولا، تواصلت متابعة فكرة الطيران العمودي. كثيرا من تلك النماذج والآلات في وقت لاحق كانت أكثر شبها للخيزران الطيار القديم مع أجنحة الغزل، بدلا من لولب ليوناردو.
وفي يوليو 1754، اخترع الروسي ميخائيل لومونوسوف نموذج محوري بعد الصينيين ولكنه كان يدفع بأداة دفع الهواء  وشرحه وقدمه للأكاديمية الروسية للعلوم. كان يعمل بنفخ الهواء، واقترح كوسيلة لرفع أدوات الأرصاد الجوية. في 1783، قام كريستيان دى لاونواى ومهندسهه بينفينو بعمل نموذج على خلفية الرأس الصينية ذات المحور المركزي وتكونت شفرات مروحته الدوارة من ريش ديك رومي. وفي 1784، أوضحهه للأكاديمية الفرنسية للعلوم. وتم تقديم نموذج للمنطاد ذو محرك من قبل جون بابتيست في 1783. بينت الرسومات طوله حيث كان 260 قدم (79 متر) ومغطى بشكل انسيابي وملحق ببالونات هوائية داخلية تنظم حركة الصعود. صمم ذلك المنطاد للتحرك بثلاث مراوح دافعة. سنة 1784، قام جان بيير بلانشار بتركيب مروحة تعمل بالطاقة اليدوية للبالون، وهي أول وسيلة سجلت لدفع المنطاد عاليا. تأثر جورج جايلاي بسحر الطفولة في الرأس الصينية الطائرة، لذلك وضع نموذجا من الريش مشابه لنموذج لاونواى وبينفينو ولكن مدعوم بأربطة المطاطية. وبحلول نهاية القرن، كان قد تقدم لاستخدام شراع من القصدير للشفرات الدوارة ومنفاخ هواء كمصدر للطاقة. كما أن كتاباته عن تجاربه ونماذجه أصبحت مؤثرة على رواد الطيران في المستقبل.
أرسل ويليام بلاند تصاميم لمنطاده الأوتوماتيكى إلى معرض مملوك في لندن، حيث عرض ذلك النموذج. وكان بالون ممدود بمحرك بخار وبزوج من المراوح تعلق تحته. وفي سنة 1870 صمم ألفونس بينود نموذج للعبة هيلكوبتر ذو محور مركزي دوار ومدعومة بأربطة مطاطية. في عام 1872 أطلق دوبوي دي لومي بالون كبير للملاحة، حيث إمتلك مروحة كبيرة تدفع من قبل ثمانية رجال. قام حيرم ماكسيم ببناء مركبة تزن 3.5 طن، ويصل طول أجنحتها ل 110 قدم (34 متر) ويقوم بدفعها زوج من المراوح والتي يشغلها زوج من المحركات البخارية بقوة 360 حصان (270 ك وات) وفي عام 1894 تم اختبار جهازه مع القضبان العلوية لمنعها من الارتفاع. وأظهر الاختبار أن لديه ما يكفي من الرفع للإقلاع. إحدى ألعاب بينوود، أعطت إليهم كهدية من أبيهم وكانت إلهام الأخوين رايت لملاحقة حلم الطيران. وقدم الأخوان رايت ما يسمى بالأجنحة الملتوية وهي شكل لمروحة طائرة. وفي الوقت الذي كان فيه مهندسون سابقون يحاولون تصميم المراوح الجوية على أساس المراوح البحرية، أدرك الأخوان رايت أن المروحة مهمة تماما كالجناح، وكانوا قادرين على استخدام بيانات تجارب النفق الهوائي على الأجنحة السابقة، لعمل التواء على طول شفرات المروحة. وكات كفاءة شفرات مروحتهم الأصلية حوالى 82% ، مقارنة بنسبة ال90% للمراوح الحديثة.

كان خشب الماهوجانى هو المفضل لعمل المراوح خلال الحرب العالمية الأولى، ولكن نقص المواد في وقت الحرب شجعت استخدام خشب الجوز والبلوط، والكرز، والرماد. وكان ألبرتو سانتوس ديمونت رائد آخر سابق، له تصميم مروحة لطائرته قبل الأخوين رايت (ولو لم يكن بنفس الكفاءة). لقد طبق المعرفة التي حصلها من خبراته مع الطائرات لعمل مروحة بعمود أو ناقل من الصلب وشفرات ألومنيوم لطائرته ذات الجناحين بيس 14 سنة 1906. بعض تصاميمه استخدمت ورقة من الألومنيوم للشفرات، وبالتالي خلق شكل الجنيح. كان به تحدب خطير بالإضافة إلى عدم وجود تطور طولي جعلها أقل كفاءة من مراوح رايت. ومع ذلك، ربما كان هذا أول استخدام للألومنيوم في بناء الطائرات. وأصلا، الجنيح الدوار وراء الطائرة، والذي يدفعها، كان يسمى المروحة، في حين سمي الذي يسحبها من الأمام جرار. مؤخرا أصبح ما يسمى بالدافع منصب في نهاية الطائرة على عكس الجرار المركب بالأمام وكلاهما يعتبر مروحة.وأكتملت تماما الديناميكيات الهوائية لمروحة السرعة المنخفضة في 1920، ولاحقا، أصبحت مشكلة الحصول على طاقة أكبر وبحيز قطرى أقل أكثر تعقيدا.

نظرية وتصميم مراوح الطائرات 
صممت المروحة تصميما جيدا وبشكل نموذجي تصل كفاءتها إلى حوالي 80٪ عندما تعمل في أفضل نظام. وتتأثر كفاءة المروحة من زاوية الهجوم (ألفا (حرف)).ويعرف ذلك على أنه ألفا (حرف) = فاي (حرف) – ثيتا، حيث θ هي الزاوية الحلزونية (الزاوية بين محصلة السرعة النسبية واتجاه دوران الشفرة) و Φ هي زاوية ميل شفة المروحة. الميل الصغير جدا والزاوية الحلزونية يعطيان أداء جيد ضد المقاومة لكن يوفران دفع قليل، بينما الزوايا الأكبر لها تأثير معاكس. وتعتبر أفضل زاوية حلزونية عندما تعمل الشفرات كأجنحة تنتج ارتفاعا أكثر من السحب.وتعتبر زاوية الهجوم مشابهة لنسبة التقدم بالنسبة للمراوح.
يتم تحديد كفاءة المروحة كالآتي:

المراوح المستخدمة في قسم الجنيح مشابهة لجناح السحب المنخفض وعموما تكون منخفضة في كفاءة عملها إذا كانت في وضع غير زاوية الهجوم المثلى.ولذلك تستخدم بعض المراوح آلية الميل المتنوع بحيث تتغير زاوية ميل الشفرات مع تغير سرعة المحرك أو الطائرة.
مروحة الشفرات الثلاث للطائرة الخفيفة: الناقلة أر في-7أ
وهناك اعتبار آخر هو عدد وشكل الشفرات (ريش) المستخدمة.فزيادة نسبة حجم الريش يقلل السحب ولكن كمية الدفع المنتجة تعتمد على منطقة الشفرات، ولذلك استخدام شفرات ذات حجم عالي تؤدى لإفراط في قطر المروحة.وتوازن آخر حيث استخدام عدد أقل من الريش يقلل من آثار التدخل بينها، ولكن لكى نمتلك منطقة شفرات كافية لنقل الطاقة المتاحة في قطر محدد يعني أننا بحاجة إلى حل وسط.وزيادة عدد الشفرات يقلل مسحة العمل التي تحتاجها كل شفرة، مما يحد من عدد ماخ المحلي –حد أداء عالي للمراوح.
يعانى أداء المروحة كلما إقتربت سرعة الشفرات من سرعة الصوت.ولأن سرعة الهواء النسبية في أي قسم من المروحة هي حاصل جمع سرعة الطائرة وسرعة الانحراف بسبب الدوران، فإن أطراف شفرات المروحة ستصل لسرعة الصوت قبل الطائرة نفسها.عندما يصل الهواء المتدفق حول طرف الشفرات إلى سرعته الحرجة، تزداد مقاومة عزم الدوران والسحب بشكل كبير وتباعا تزداد موجات التصادمات بشدة.ولذلك لا تطير الطائرات ذات المروحة التقليدية أوسع من ماخ 0.6 رغم وجود طائرة مروحية وصلت لسرعة ماخ 0.8 لكن بالطبع عدم كفاءة المروحة عند تلك السرعة يجعل من النادر حدوثها.
وقد كانت هناك جهود لتطوير مراوح الطائرات بسرعات عالية. «الإصلاح» هو مشابه لتصميم الجناح الأسرع من الصوت.حيث تظل السرعة النسبية العظمى أقل بقدر الإمكان بالتحكم الحذر بالميل للسماح للشفرات بالحصول على زوايا لولبية أكبر، ثم تستخدم أقسام شفرة رقيقة فتعيد الشفرات مرة أخرى في شكل السيف (مروحة بحد سيفى)، يتم استخدام عدد أكبر من الشفرات لتقليل عمل الشفرة وكذلك تقليل طول الدورة، ويستخدم الدوران المرتد.والمراوح المصممة أكثر كفاءة من مراوح التربو وسرعتها الصاروخية (ماخ 0.7 -0.85) مناسبة لطياران الخطوط الجوية، ولكن الضوضاء المتولدة منها هائلة (أنتونوف أن -70 وتوبوليف تى -95)

القوى العاملة (المؤثرة) على المروحة 
تعمل قوى خمس على ريش مراوح الطائرات في وضعية الحركة. بعض من هذه القوى يمكن ترتيبها لتتصرف فيما بينها، وبالتالى الحد من الضغوط الميكانيكية الشاملة المفروضة.

قوة انحناء الدفع 
تعمل قوة الدفع المحملة على شفرات (ريش) المروحة كرد فعل للهواء المعاكس لاتجاهها على ثنى الشفرات، لذا غالبا ما تميل الشفرات للأمام، ولذلك نجد أن القوة الطاردة المركزية الظاهرية للدوران تعمل على انحناء الشفرات للخلف، وبالتالي تحقيق التوازن بين آثار الانحناء.

قوى الالتواء الديناميكى الهوائى والطرد المركزية 
تم اختبار قوى التواء الطرد المركزية بالدوران السريع غير المتماثل.وفي المروحة، فإنها تعمل على التواء الشفرات لميل مناسب.ولذلك يترتب مركز الديناميكية الهوائية للضغط ليكون إلى الأمام قليلا من المنتصف الميكانيكي، وخلق لحظة التواء نحو الميل الخشن والتصدي للحظة الطرد المركزي .ومع ذلك في حالة الهبوط السريع من الممكن أن تتغير قوة الطرد المركزية بشكل كبير ما يعمل على اختلاف الحظات .

قوة الطرد المركزية 
تشعر القوة بعمل الشفرات وتقوم بسحبها بعيدا عن المحور عند الدوران .وتترتب بشكل يعمل على إبطال قوة انحناء الدفع، كما الموضح أعلاه .

قوة انحناء عزم الدوران 
مقاومة الهواء التي تعمل ضد الريش، والمصحوبة بآثار القصور الذاتي تسبب انحناء ريش المروحة بعيدا عن اتجاه الدوران .

شفرات المروحة المنحنية 
منذ 1940، فالمراوح ذات الأطراف المرتدة للخلف أو الشفرات المنحنية (شكل سيفى) تم دراستها تحت تطبيقات السرعة العالية لتأخر الصدمات الموجية، مشابهة لطريقة الجناح المكسح الخلفية، حيث تقترب أطراف الشفرات من سرعة الصوت .و توقع من طائرة النقل أ400م أن توفر المثال الأول: لاحظ أنها ليست مروحة بالفعل لأن المراوح ليست منصبة على ناقل المحرك مباشرة وإنما تدفع من خلال تقليل النقل أو السرعة .

تغير الميل 
الغرض من اختلاف زاوية الميل هو الحفاظ على أفضل زاوية للهجوم لشفرات المروحة، وإعطاء أقصى قدر من الكفاءة في جميع أنحاء نظام الرحلة .

الميل المتغير 
ومشهد الصورة لمروحة هاميلتون المعيارية . وقد استخدم هذا النوع من مروحة السرعة الثابتة على العديد من المقاتلات الاميركية وقاذفات القنابل وطائرات النقل من الحرب العالمية الثانية.
وتم تشغيل تجريبي لإعدادات التحكم في الميل في وقت مبكر، إما مع عدد قليل من مواقع محددة مسبقا أو متغير باستمرار .
في أعقاب الحرب العالمية الأولى، وضعت المراوح التلقائية للحفاظ على الزاوية الأمثل للهجوم . وقد تم ذلك من خلال تحقيق التوازن لحظة التواء الجاذبية على الشفرات ومجموعة من الأثقال ضد قوى الديناميكية الهوائية والانطلاق على الشفرات .وكان للمروحة التلقائية ميزة كونها بسيطة، خفيفة الوزن، والتي لا تتطلب السيطرة الخارجية، ولكن كان أداء المروحة صعبا لتتناسب مع طاقة الطائرة الموضوعة .
قد تمتلك الطائرات الحديثة الخفيفة والطائرات المصنوعة محليا ميلا متغيرا (م م) للمروحة .وقد يتحول الأمر إلى التشغيل الكهربائى والتحكم اليدوى أو بالكمبيوتر.فالمروحة ستعمل ذاتيا وتكون مستقلة .
وهناك نموذج مبسط لمروحة في بى ذات السرعتين (الانطلاق للإقلاع)، والتى ضبطت لتلائم الإقلاع ثم أعدت للتحرك بسرعة بشكل صاروخى، وتظل المروحة تدور طوال باقى الرحلة .كما وجد نموذج أكثر بساطة وهو المروحة الأرض القابلة للتعديل، والتي يمكن تعديلها على الأرض .

السرعة الثابتة 
 
والسرعة الثابتة هو تحسين أضفى على النوع الأوتوماتيك الذاتى .حيث يقوم هذا النوع بمعادلة ميل الشفرات مع سرعة المحرك، وبالتالي الحفاظ على سرعة المحرك ثابتة لأي تحكم يدوي قائم .ref name="beaumont" /> تسمح المراوح ثابتة السرعة للطيار بضبط سرعة الدوران وفقا للحاجة للحصول على أقصى قوة للمحرك أو أقصى قدر من الكفاءة، ويعمل حاكم المروحة كوحدة تحكم لحلقة مغلقة حيث تغير من زاوية ميل المروحة بالشكل الذي يحافظ على سرعة المحرك المحددة .ومثل هذا النظام يكون هيدرولكيا في معظم الطائرات، باستخدام زيت المحرك كما هو التدفق الهيدروليكى . ومع ذلك، طورت مراوح التحكم كهربائيا خلال الحرب العالمية الثانية وشهد استخدام واسع النطاق على الطائرات العسكرية وقد شهدت مؤخرا نهضة في الاستخدام على الطائرات المدنية.

الريش 
المروحة الريشية الخارجية ت ب 400 توربينية الدفع المركبة بطائرة نقل الركاب أ400 م
في بعض المراوح ذات الميل المتغير، يمكن أن تدور الشفرات بشكل مواز لتدفق الهواء لتقليل التحرك في حالة فشل المحرك .وهذا ما يسمى بالريش، وهو مصطلح مأخوذ من التجديف.وفي حالة الطائرة بمحرك واحد سواء كانت شراعية أو توربينية فالتأثير يزيد من مسافة الانزلاق .وفي الطائرة متعددة المحركات، تدوير ريش المروحة على محرك به عطل يساعد على الحفاظ على الطائرة على ارتفاعها في ظل انخفاض طاقة المحركات الباقية .
معظم أنظمة ريش المروحة لمحركات ترددية بمعنى عند الانخفاض في ضغط الزيت تحرك الشفرات تجاه موضع الريش، وتتطلب من الطيار بالتحكم بالمروحة وإرجاعها لتوقيف الميل الكبير قبل وصول المحرك لعطل لحظى . عادة ما تستخدم أنظمة التحكم في الدفع التوربيني جهاز استشعار عزم الدوران السلبي في علبة التروس للحد الذي يحرك الشفرات نحو الريش عندما لا يستطيع المحرك توفير الطاقة للمروحة . واعتمادا على التصميم، يستطيع الطيار أن يهيمن على توقفات الميل العالي بالضفط على ذر ويكمل عملية الريش، ربما تكون عملية الريش أتوماتيكية كليا .

الميل العكسى 
في بعض الطائرات، مثل سى -130 هيركليز، يمكن للطيار تجاوز يدويا آلية السرعة الثابتة لعكس اتجاه زاوية الميل للشفرة، وبالتالي قوة الدفع للمحرك (على الرغم من دوران المحرك نفسه لا يعكس). وتستخدم هذه للمساعدة في ابطاء الطائرة بعد هبوطها من أجل إنقاذ الرداء على المكابح والإطارات، ولكن في بعض الحالات يسمح للطائرات أن ترجع من نفسها - وهذا مفيد وبشكل خاص عند إخراج الطائرات العائمة من الأحواض أو الأرصفة المغلقة .

مراوح عكس الدوران 
تستخدم مراوح عكس الدوران أحيانا مع الطائرات التي تدفع بمحرك زوجى أو متعددة المحركات .فالمراوح المركبة على محركات الأجنحة تدور في اتجاهين متعاكسين .وبصفة عامة، المراوح على كلا محركين الطائرات ذوالمحركين تدور مع عقارب الساعة (كما يرى من خلف الطائرة).وبالنسبة للمراوح عاكسة الدوران فإنها تدور مع عقارب الساعة في المحرك على اليسار، وتدور عكس عقارب الساعة في المحرك على اليمين . ميزة مراوح عكس الدوران هي لتحقيق التوازن في آثار عزم دوران طاقة كبس المحرك العالية، فضلا عن آثار السبق التوازني (عامل السبق) خلال مناورات الطيران، والقضاء على مشكلة المحرك الحرجة . ويشار إلى هذه أحيانا باسم مراوح «التسلم»، منذ وجود نماذج لليد اليسرى واليد اليمنى لكل مروحة .

المروحة المضادة للدوران 
تقوم المروحة مضادة للدوران بوضع اثنين من المراوح المعاكسة على ناقل حركة مركزي بحيث تعطل أحدهم الآخر .ما يوفر فوائد مروحة الدوران المعاكس لطائرة ذات مولد طاقة وحيد .وتوفر المروحة اللاحقة غالبية الدفع، بينما تقوم مروحة المؤخرة بتعويض فقد الطاقة من حركة الدوامة الناتجة عن مروحة إزاحة الهواء .كما تعمل المضادة للدوران على زيادة قدرة المروحة لامتصاص الطاقة من المحرك الموجود، وبدون زيادة في قطر المروحة .ونستطيع القول أن التكلفة المضافة مستحقة ولها قيمتها مقابلة مع الضوضاء ووزن النظام السابق، كما أنها الطريقة الوحيدة المستخدمة للطائرات عالية الأداء حيث الأداء المثالى أهم من الكفاءة .

مراوح الطائرات 
الفانة أو المروحة المقصودة هنا هي مروحة لها عدد كبير من الريش (الشفرات).ولذلك الفانة أو تلك المروحة توفر دفع أكبر بكثير لنفس قطر المروحة إلا أن المسافات القريبة بين الريش تولد تدفق هوائى أشد حولها .تلك التداخلات ستكون نافعة لو أن التدفقات فوق سرعة الصوت وتكبس من خلال موجات تصادمية متتالية . عن طريق وضع مروحة داخل شكل أنبوبى، فأن أنماط تدفق محددة يمكن أن تنشأ اعتمادا على سرعة الطيران وأداء المحرك . وكلما يدخل الهواء القناة، يتم تقليل سرعته في حين يزداد الضغط ودرجة الحرارة. وإذا كانت السرعة دون سرعة الصوت التي تسير بها الطائرة عالية فهذا يخلق ميزتان: الهواء يدخل المروحة بسرعة ماخ أقل، وارتفاع درجة الحرارة يزيد من سرعة الصوت المحلية .وفي الوقت الذي يحدث فيه فقد في الكفاءة بسبب أن المروحة تعمل في مساحة صغيرة من المجرى الحر وبالتالى تستخدم هواء أقل، يتوازن مع ذلك احتفاظ المروحة الأنبوبية بالكفاءة في السرعات العالية حيث لا تستطيع المراوح التقليدية فعل ذلك .كما أن المروحة الأنبوبية لها فوائدها مع السرعات الأقل ولكن لابد من تغير شكل الأنبوب عن شكل السرعات العالية ما يسهل عملها .وفي تلك الحالة تسحب كمية أكبر من الهواء وكفائتها تتساوى مع المراوح التقليدية الغير الأنبوبية .كما تقل الضوضاء مع المراوح الأنبوبية، كما أن فصل المروحة عن الأنبوب يعمل على احتواء المخاطر .ومع ذلك علينا معرفة أن المراوح الأنبوبية تزيد الوزن، والتكلفة، والتعقيد، والسحب

انظر أيضا 
 دوار المروحية
 قائمة الطائرات المدنية
 طائرة عسكرية
 ميخائيل لومونوسوف
 ليوناردو دا فينشي

مصادر

وصلات خارجية 
 Experimental Aircraft Propellers
 Smithsonian National Air and Space Museum's How Things Fly website

هندسة الطيران والفضاء الجوي
مكونات دفع الطائرات
تقوم مروحة مركبة جوية ب تحويل الحركة الدورانية من المحرك أو أي مصدر طاقة ميكانيكى آخر ، ل توفير القوة الدافعة ، و تتضمن محور دوار يرتبط ب ه إطار من شفرات الأجنحة ( ريش المروحة ) ، و تدور تلك التجميعة ب الكامل حول المحور الطولي . و يمكن التحكم في درجة ميل شفرات المروحة ب التغيير يدويا ، أو ب التغيير أوتوماتيكيا ، وضع « السرعة الثابتة » . وتتصل مروحة الدفع بناقل الحركة مباشرة ، أو من خلال تقليل النقل أو السرعة ، و خاصة في تصاميم الطائرات الكبيرة . في البداية ، نحتت معظم مراوح الطائرات باليد من الخشب الصلب أو المغلف بصفائح ، في حين أصبحت ا الإنشاءات المعدنية في وقت لاحق أكثر شعبية ، و في الآونة الأخيرة أستخدمت المواد المركبة ب شكل متزايد . تتناسب المراوح مع السرعات التي تحت مستوى سرعة الصوت و التي تصل إلى حواليميلا في الساعةكم / ساعة ) ، حيث إذا زادت السرعة عن ذلك تتخطى أطراف شفرات المروحة سرعة الصوت ، ويحتمل وجود صدمات تسبب السحب العالية و مشاكل ميكانيكية أخرى . التاريخ جاءت أولى المراجع عن الطيران العمودي من الصين . منذ حواليسنة قبل الميلاد ، بينما كان الأطفال الصينيين يلعبون بلُعب الطائرة المصنوعة من الخيزران . و الفكرة كانت بمسك عصا وإدارة ها بين ال أيدي . تلك العصا ب ها مروحة ، و عند إطلاق ها ترتفع لأعلى . و في القرن الرابع بين جى هونج في كتاب ه الطاوي باوبوزي ( و الذي اعتنق مبدأ البساطة ) بعض الأفكار المرتبطة ل خلق وصنع طائرة بجناح دوار . ظهرت تصاميم مماثلة إلى لعبة هليكوبتر الصينية في لوحات عصر النهضة و غير ها من الأعمال . و حتى أوائل عندما اخترع ليوناردو دا فينشي تصميم لآلة يمكن وصف ها ب أن ها « اللولب الجوي » ، و حيث كان أي تقدم محرز في اتجاه الطيران العمودي . و أشارت مذكرات ه أن ه بنى نماذج طيران صغيرة ، و لٰكن لم تكن هناك مؤشرات على أي تدابير ل وقف الدوار من جعل المركبة تدور . و كلما زادت المعرفة العلمية و أصبحت أكثر قبولا ، تواصلت متابعة فكرة الطيران العمودي . كثيرا من تلك النماذج و الآلات في وقت لاحق كانت أكثر شب ها للخيزران الطيار القديم مع أجنحة الغزل ، بدلا من لولب ليوناردو . و في يوليو اخترع الروسي ميخائيل لومونو سوف نموذج محوري بعد الصينيين و لٰكن ه كان يدفع ب أداة دفع الهواء وشرح ه وقدم ه ل الأكاديمية الروسية ل العلوم . كان يعمل بنفخ الهواء ، و اقترح ك وسيلة ل رفع أدوات الأرصاد الجوية . في قام كريستيان دى لاونواى ومهندسه ه بينفينو بعمل نموذج على خلفية الرأس الصينية ذات المحور المركزي و تكونت شفرات مروحت ه الدوارة من ريش ديك رومي . و في أوضحه ه ل الأكاديمية الفرنسية ل العلوم . و تم تقديم نموذج للمنطاد ذو محرك من قبل جون بابتيست في بينت ال رسومات طول ه حيث كانقدممتر ) وم غطى ب شكل انسيابي وملحق ببالونات هوائية داخلية تنظم حركة الصعود . صمم ذلك المنطاد ل التحرك بثلاث مراوح دافعة . سنة قام جان بيير بلانشار بتركيب مروحة تعمل ب الطاقة اليدوية للبالون ، و هي أول وسيلة سجلت ل دفع المنطاد عاليا . تأثر جورج جايلاي ب سحر الطفولة في الرأس الصينية الطائرة ، ل ذٰلك وضع نموذجا من الريش مشاب ه لنموذج لاونواى وبينفينو و لٰكن مدعوم بأربطة المطاطية . و ب حلول نهاية القرن ، كان قد تقدم ل استخدام شراع من القصدير للشفرات الدوارة ومنفاخ هواء ك مصدر ل الطاقة . كما أن كتابات ه عن تجاربه ونماذجه أصبحت مؤثرة على رواد الطيران في المستقبل . أرسل ويليام بلاند تصاميم لمنطاد ه الأوتوماتيكى إلى معرض مملوك في لندن ، حيث عرض ذلك النموذج . و كان بالون ممدود بمحرك بخار وبزوج من المراوح تعلق تحت ه . و في سنةصمم ألفونس بينود نموذج ل اللعبة هيلكوبتر ذو محور مركزي دوار ومدعومة بأربطة مطاطية . في عام أطلق دوبوي دي لومي بالون كبير للملاحة ، حيث إمتلك مروحة كبيرة تدفع من قبل ثمانية رجال . قام حيرم ماكسيم ب بناء مركبة تزن 5 طن ، و يصل طول أجنحت ها لقدممتر ) و يقوم بدفع ها زوج من المراوح و التي يشغل ها زوج من المحركات البخارية بقوةحصان ك وات ) و في عامتم اختبار جهازه مع القضبان العلوية لمنع ها من الارتفاع . وأظهر ال اختبار أن لدي ه ما يكفي من الرفع للإقلاع . إحدى ألعاب بينوود ، أعطت إلي هم كهدية من أبي هم و كانت إلهام الأخوين رايت ل ملاحقة حلم الطيران . و قدم الأخوان رايت ما يسمى بالأجنحة الملتوية و هي شكل لمروحة طائرة . و في الوقت الذي كان في ه مهندسون سابقون يحاولون تصميم المراوح الجوية على أساس المراوح البحرية ، أدرك الأخوان رايت أن المروحة مهمة تماما ك الجناح ، و كانوا قادرين على استخدام بيانات تجارب النفق الهوائي على الأجنحة السابقة ، ل عمل التواء على طول شفرات المروحة . وكات كفاءة شفرات مروحتهم الأصلية حوالى ، مقارنة ب نسبة ال 90 % للمراوح الحديثة . كان خشب الماهوجانى هو المفضل ل عمل المراوح خلال الحرب العالمية الأولى ، و لٰكن نقص المواد في وقت الحرب شجعت استخدام خشب الجوز والبلوط ، والكرز ، والرماد . و كان ألبرتو سانتوس ديمونت رائد آخر سابق ، ل ه تصميم مروحة لطائرته قبل الأخوين رايت ( و لو لم يكن ب نفس الكفاءة ) . لقد طبق المعرفة التي حصل ها من خبرات ه مع الطائرات ل عمل مروحة بعمود أو ناقل من الصلب وشفرات ألومنيوم لطائرته ذات الجناحين بيسسنة بعض تصاميم ه استخدمت ورقة من الألومنيوم للشفرات ، و ب التالي خلق شكل الجنيح . كان ب ه تحدب خطير ب الإضافة إلى عدم وجود تطور طولي جعل ها أقل كفاءة من مراوح رايت . و مع ذلك ، ربما كان هذا أول استخدام للألومنيوم في بناء الطائرات . وأصلا ، الجنيح الدوار وراء الطائرة ، و الذي يدفع ها ، كان يسمى المروحة ، في حين سمي الذي يسحب ها من الأمام جرار . مؤخرا أصبح ما يسمى بالدافع منصب في نهاية الطائرة على عكس الجرار المركب بالأمام و كلا هما يعتبر مروحة . وأكتملت تماما الديناميكيات الهوائية لمروحة السرعة المنخفضة في ولاحقا ، أصبحت مشكلة الحصول على طاقة أكبر وبحيز قطرى أقل أكثر تعقيدا . نظرية و تصميم مراوح الطائرات صممت المروحة تصميما جيدا و ب شكل نموذجي تصل كفاءة ها إلى حوالي عندما تعمل في أفضل نظام . و تتأثر كفاءة المروحة من زاوية الهجوم ( ألفا ( حرف ) ) . و يعرف ذلك على أن ه ألفا ( حرف ) = فاي ( حرف ) – ثيتا ، حيث θ هي الزاوية الحلزونية ( الزاوية بين محصلة السرعة النسبية واتجاه دوران الشفرة ) و Φ هي زاوية ميل شفة المروحة . الميل الصغير جدا والزاوية الحلزونية يعطيان أداء جيد ضد المقاومة لكن يوفران دفع قليل ، بينما الزوايا الأكبر ل ها تأثير معاكس . و تعتبر أفضل زاوية حلزونية عندما تعمل الشفرات كأجنحة تنتج ارتفاعا أكثر من السحب . و تعتبر زاوية الهجوم مشابهة ل نسبة التقدم ب النسبة للمراوح . يتم تحديد كفاءة المروحة ك الآتي : المراوح المستخدمة في قسم الجنيح مشابهة لجناح السحب المنخفض وعموما تكون منخفضة في كفاءة عمل ها إذا كانت في وضع غير زاوية الهجوم المثلى . و لذٰلك تستخدم بعض المراوح آلية الميل المتنوع ب حيث تتغير زاوية ميل الشفرات مع تغير سرعة المحرك أو الطائرة . مروحة الشفرات الثلاث ل الطائرة الخفيفة : الناقلة أر في - 7أ و هناك اعتبار آخر هو عدد و شكل الشفرات ( ريش ) المستخدمة . فزيادة نسبة حجم الريش يقلل السحب و لٰكن كمية الدفع المنتجة تعتمد على منطقة الشفرات ، و لذٰلك استخدام شفرات ذات حجم عالي تؤدى لإفراط في قطر المروحة . وتوازن آخر حيث استخدام عدد أقل من الريش يقلل من آثار التدخل بين ها ، و لٰكن لكى نمتلك منطقة شفرات كافية ل نقل الطاقة المتاحة في قطر محدد يعني أن نا ب حاجة إلى حل وسط . و زيادة عدد الشفرات يقلل مسحة العمل التي تحتاج ها كل شفرة ، مما يحد من عدد ماخ المحلي – حد أداء عالي للمراوح . يعانى أداء المروحة كلما إقتربت سرعة الشفرات من سرعة الصوت . و لأن سرعة الهواء النسبية في أي قسم من المروحة هي حاصل جمع سرعة الطائرة و سرعة الانحراف ب سبب ال دوران ، ف إن أطراف شفرات المروحة س تصل ل سرعة الصوت قبل الطائرة نفس ها . عندما يصل الهواء المتدفق حول طرف الشفرات إلى سرعت ه الحرجة ، تزداد مقاومة عزم ال دوران والسحب ب شكل كبير وتباعا تزداد موجات التصادمات ب شدة . و لذٰلك لا تطير الطائرات ذات المروحة التقليدية أوسع من ماخ 6 رغم وجود طائرة مروحية وصلت ل سرعة ماخ 8 لكن ب الطبع عدم كفاءة المروحة عند تلك السرعة يجعل من النادر حدوث ها . و قد كانت هناك جهود ل تطوير مراوح الطائرات بسرعات عالية . « الإصلاح » هو مشاب ه لتصميم الجناح ال أسرع من الصوت . حيث تظل السرعة النسبية العظمى أقل ب قدر ال إمكان بالتحكم الحذر بالميل ل السماح للشفرات ب الحصول على زوايا لولبية أكبر ، ثم تستخدم أقسام شفرة رقيقة فتعيد الشفرات مرة أخرى في شكل السيف ( مروحة ب حد سيفى ) ، يتم استخدام عدد أكبر من الشفرات ل تقليل عمل الشفرة و كذٰلك تقليل طول الدورة ، و يستخدم ال دوران المرتد . و المراوح المصممة أكثر كفاءة من مراوح التربو وسرعة ها الصاروخية ( ماخ 785 ) مناسبة لطياران الخطوط الجوية ، و لٰكن الضوضاء المتولدة من ها هائلة ( أنتونوف أنوتوبوليف تى القوى العاملة ( المؤثرة ) على المروحة تعمل قوى خمس على ريش مراوح الطائرات في وضعية الحركة . بعض من هذه القوى يمكن ترتيب ها لتتصرف فيما بين ها ، وبالتالى الحد من الضغوط الميكانيكية الشاملة المفروضة . قوة انحناء الدفع تعمل قوة الدفع المحملة على شفرات ( ريش ) المروحة ك رد فعل للهواء المعاكس لاتجاه ها على ثنى الشفرات ، لذا غالبا ما تميل الشفرات للأمام ، و لذٰلك نجد أن القوة الطاردة المركزية الظاهرية لل دوران تعمل على انحناء الشفرات للخلف ، و ب التالي تحقيق التوازن بين آثار الانحناء . قوى الالتواء الديناميكى الهوائى والطرد المركزية تم اختبار قوى التواء الطرد المركزية ب الدوران السريع غير المتماثل . و في المروحة ، ف إن ها تعمل على التواء الشفرات لميل مناسب . و لذٰلك يترتب مركز الديناميكية الهوائية ل الضغط ل يكون إلى الأمام قليلا من المنتصف الميكانيكي ، و خلق لحظة التواء نحو الميل الخشن والتصدي للحظة الطرد المركزي \ . و مع ذلك في حالة ال هبوط السريع من الممكن أن تتغير قوة الطرد المركزية ب شكل كبير ما يعمل على اختلاف الحظات \ . قوة الطرد المركزية تشعر القوة بعمل الشفرات و تقوم بسحب ها بعيدا عن المحور عند ال دوران \ . وتترتب ب شكل يعمل على إبطال قوة انحناء الدفع ، كما الموضح أعلا ه \ . قوة انحناء عزم ال دوران مقاومة الهواء التي تعمل ضد الريش ، والمصحوبة بآثار القصور الذاتي تسبب انحناء ريش المروحة بعيدا عن اتجاه الدوران\ . شفرات المروحة المنحنية منذ ف المراوح ذات الأطراف المرتدة للخلف أو الشفرات المنحنية ( شكل سيفى ) تم دراسة ها تحت تطبيقات السرعة العالية لتأخر الصدمات الموجية ، مشابهة ل طريقة الجناح المكسح الخلفية ، حيث تقترب أطراف الشفرات من سرعة الصوت \.و توقع من طائرة النقل أ400م أن توفر المثال الأول : لاحظ أن ها ليست مروحة ب الفعل لأن المراوح ليست منصبة على ناقل المحرك مباشرة و إنما تدفع من خلال تقليل النقل أو السرعة \ . تغير الميل الغرض من اختلاف زاوية الميل هو الحفاظ على أفضل زاوية ل الهجوم لشفرات المروحة ، و إعطاء أقصى قدر من الكفاءة في جميع أنحاء نظام الرحلة \ . الميل المتغير ومشهد الصورة لمروحة هاميلتون المعيارية \ . و قد استخدم هذا النوع من مروحة السرعة الثابتة على العديد من المقاتلات الاميركية وقاذفات القنابل وطائرات النقل من الحرب العالمية الثانية . و تم تشغيل تجريبي لإعدادات التحكم في الميل في وقت مبكر ، إما مع عدد قليل من مواقع محددة مسبقا أو متغير باستمرار\ . في أعقاب الحرب العالمية الأولى ، وضعت المراوح التلقائية ل الحفاظ على الزاوية الأمثل ل الهجوم \ . و قد تم ذلك من خلال تحقيق التوازن لحظة التواء الجاذبية على الشفرات و مجموعة من الأثقال ضد قوى الديناميكية الهوائية والانطلاق على الشفرات \ . و كان للمروحة التلقائية ميزة كون ها بسيطة ، خفيفة الوزن ، و التي لا تتطلب السيطرة الخارجية ، و لٰكن كان أداء المروحة صعبا لتتناسب مع طاقة الطائرة الموضوعة \ . قد تمتلك الطائرات الحديثة الخفيفة و الطائرات المصنوعة محليا ميلا متغيرا ( م م ) للمروحة \ . و قد يتحول الأمر إلى التشغيل الكهربائى والتحكم اليدوى أو بالكمبيوتر . فالمروحة س تعمل ذاتيا و تكون مستقلة \ . و هناك نموذج مبسط لمروحة في بى ذات السرعتين ( الانطلاق للإقلاع ) ، و التي ضبطت لتلائم الإقلاع ثم أعدت ل التحرك ب سرعة ب شكل صاروخى ، و تظل المروحة تدور طوال باقى الرحلة \ . كما وجد نموذج أكثر بساطة و هو المروحة الأرض القابلة للتعديل ، و التي يمكن تعديل ها على الأرض\ . السرعة الثابتة والسرعة الثابتة هو تحسين أضفى على النوع الأوتوماتيك الذاتى \ . حيث يقوم هذا النوع بمعادلة ميل الشفرات مع سرعة المحرك ، و ب التالي الحفاظ على سرعة المحرك ثابتة ل أي تحكم يدوي قائم \ . ref name = " beaumont " / > تسمح المراوح ثابتة السرعة للطيار ب ضبط سرعة ال دوران وفقا للحاجة ل الحصول على أقصى قوة للمحرك أو أقصى قدر من الكفاءة ، و يعمل حاكم المروحة كوحدة تحكم لحلقة مغلقة حيث تغير من زاوية ميل المروحة ب الشكل الذي يحافظ على سرعة المحرك المحددة \ . و مثل هذا النظام يكون هيدرولكيا في معظم الطائرات ، ب استخدام زيت المحرك كما هو التدفق الهيدروليكى \ . و مع ذلك ، طورت مراوح التحكم كهربائيا خلال الحرب العالمية الثانية و شهد استخدام واسع النطاق على الطائرات العسكرية و قد شهدت مؤخرا نهضة في الاستخدام على الطائرات المدنية . الريش المروحة الريشية الخارجية ت بتوربينية الدفع المركبة بطائرة نقل الركاب أ400 م في بعض المراوح ذات الميل المتغير ، يمكن أن تدور الشفرات ب شكل مواز لتدفق الهواء ل تقليل التحرك في حالة فشل المحرك \ . و هٰذا ما يسمى بالريش ، و هو مصطلح مأخوذ من التجديف . و في حالة الطائرة بمحرك واحد سواء كانت شراعية أو توربينية ف التأثير يزيد من مسافة الانزلاق \ . و في الطائرة متعددة المحركات ، تدوير ريش المروحة على محرك ب ه عطل يساعد على الحفاظ على الطائرة على ارتفاع ها في ظل انخفاض طاقة المحركات الباقية \ . معظم أنظمة ريش المروحة لمحركات ترددية ب معنى عند الانخفاض في ضغط الزيت تحرك الشفرات تجاه موضع الريش ، و تتطلب من الطيار بالتحكم بالمروحة وإرجاع ها لتوقيف الميل الكبير قبل وصول المحرك لعطل لحظى \ . عادة ما تستخدم أنظمة التحكم في الدفع التوربيني جهاز استشعار عزم ال دوران السلبي في علبة التروس ل الحد الذي يحرك الشفرات نحو الريش عندما لا يستطيع المحرك توفير الطاقة للمروحة \ . واعتمادا على التصميم ، يستطيع الطيار أن يهيمن على توقفات الميل العالي بالضفط على ذر ويكمل عملية الريش ، ربما تكون عملية الريش أتوماتيكية كليا\ . الميل العكسى في بعض الطائرات ، مثل سىهيركليز ، يمكن للطيار تجاوز يدويا آلية السرعة الثابتة لعكس اتجاه زاوية الميل للشفرة ، و ب التالي قوة الدفع للمحرك ( على الرغم من دوران المحرك نفس ه لا يعكس ) . و تستخدم هذه ل المساعدة في ابطاء الطائرة بعد هبوط ها من أجل إنقاذ الرداء على المكابح و الإطارات ، و لٰكن في بعض الحالات يسمح ل الطائرات أن ترجع من نفس ها - و هٰذا مفيد و ب شكل خاص عند إخراج الطائرات العائمة من الأحواض أو الأرصفة المغلقة \ . مراوح عكس ال دوران تستخدم مراوح عكس ال دوران أحيانا مع الطائرات التي تدفع بمحرك زوجى أو متعددة المحركات \ . ف المراوح المركبة على محركات الأجنحة تدور في اتجاهين متعاكسين \ . و ب صفة عامة ، المراوح على كلا محركين الطائرات ذوالمحركين تدور مع عقارب الساعة ( كما يرى من خلف الطائرة ) . و ب النسبة للمراوح عاكسة ال دوران ف إن ها تدور مع عقارب الساعة في المحرك على اليسار ، و تدور عكس عقارب الساعة في المحرك على اليمين\ . ميزة مراوح عكس ال دوران هي ل تحقيق التوازن في آثار عزم دوران طاقة كبس المحرك العالية ، فضلا عن آثار السبق التوازني ( عامل السبق ) خلال مناورات الطيران ، و القضاء على مشكلة المحرك الحرجة \ . و يشار إلى هذه أحيانا ب اسم مراوح « التسلم » ، منذ وجود نماذج ل اليد ال يسرى واليد اليمنى ل كل مروحة \ . المروحة المضادة لل دوران تقوم المروحة مضادة لل دوران ب وضع اثنين من المراوح المعاكسة على ناقل حركة مركزي ب حيث تعطل أحد هم الآخر \ . ما يوفر فوائد مروحة ال دوران المعاكس ل طائرة ذات مولد طاقة وحيد \ . و توفر المروحة اللاحقة غالبية الدفع ، بينما تقوم مروحة المؤخرة ب تعويض ف قد الطاقة من حركة الدوامة الناتجة عن مروحة إزاحة الهواء \ . كما تعمل المضادة لل دوران على زيادة قدرة المروحة ل امتصاص الطاقة من المحرك الموجود ، و ب دون زيادة في قطر المروحة \ . ونستطيع القول أن التكلفة المضافة مستحقة و ل ها قيمة ها مقابلة مع الضوضاء ووزن النظام السابق ، كما أن ها الطريقة الوحيدة المستخدمة ل الطائرات عالية الأداء حيث الأداء المثالى أهم من الكفاءة \ . مراوح الطائرات الفانة أو المروحة المقصودة هنا هي مروحة ل ها عدد كبير من الريش ( الشفرات ) . و لذٰلك الفانة أو تلك المروحة توفر دفع أكبر ب كثير ل نفس قطر المروحة إلا أن المسافات القريبة بين الريش تولد تدفق هوائى أشد حول ها \ . تلك التداخلات س تكون نافعة لو أن التدفقات فوق سرعة الصوت وتكبس من خلال موجات تصادمية متتالية \ . عن طريق وضع مروحة داخل شكل أنبوبى ، فأن أنماط تدفق محددة يمكن أن تنشأ اعتمادا على سرعة الطيران و أداء المحرك \ . و كلما يدخل الهواء القناة ، يتم تقليل سرعت ه في حين يزداد الضغط و درجة الحرارة . و إذا كانت السرعة دون سرعة الصوت التي تسير ب ها الطائرة عالية ف هٰذا يخلق ميزتان : الهواء يدخل المروحة ب سرعة ماخ أقل ، و ارتفاع درجة الحرارة يزيد من سرعة الصوت المحلية \ . و في الوقت الذي يحدث في ه ف قد في الكفاءة ب سبب أن المروحة تعمل في مساحة صغيرة من المجرى الحر وبالتالى تستخدم هواء أقل ، يتوازن مع ذلك احتفاظ المروحة الأنبوبية ب الكفاءة في السرعات العالية حيث لا تستطيع المراوح التقليدية فعل ذلك \ . كما أن المروحة الأنبوبية ل ها فوائد ها مع السرعات الأقل و لٰكن لا بد من تغير شكل الأنبوب عن شكل السرعات العالية ما يسهل عمل ها \ . و في تلك الحالة تسحب كمية أكبر من الهواء وكفائة ها تتساوى مع المراوح التقليدية الغير الأنبوبية \ . كما تقل الضوضاء مع المراوح الأنبوبية ، كما أن فصل المروحة عن الأنبوب يعمل على احتواء المخاطر \ . و مع ذلك علي نا معرفة أن المراوح الأنبوبية تزيد الوزن ، والتكلفة ، والتعقيد ، والسحب انظر أيضا دوار المروحية قائمة الطائرات المدنية طائرة عسكرية ميخائيل لومونو سوف ليوناردو دا فينشي مصادر وصلات خارجية Experimental Aircraft Propellers Smithsonian National Air and Space Museu m 's How Things Fly website هندسة الطيران والفضاء الجوي مكونات دفع الطائرات