How do airplanes actually fly? - Raymond Adkins

المترجم: Hani Eldalees المدقّق: Zain Al Amir Bourak

By 1917, Albert Einstein had explained the relationship between space and time.

بحلول عام 1917 ،ألبرت أينشتاين قد شرح العلاقة بين المكان والزمان.

But, that year, he designed a flawed airplane wing.

لكنه في ذلك العام صمم جناح طائرة به عيوب.

His attempt was based on an incomplete theory of flight.

استندت محاولته إلى نظرية غير مكتملة للطيران.

Indeed, insufficient and inaccurate explanations still circulate today.

في الواقع، لا تزال التفسيرات غير الكافية وغير الدقيقة منتشرة حتى اليوم.

So, where did Einstein go wrong?

إذا، أين أخطأ أينشتاين؟

And how do planes fly?

وكيف تحلق الطائرات؟

Though we don’t always think of it this way, air is a fluid medium—

على الرغم من أننا لا نفكر دائمًا في الأمر بهذه الطريقة، فإن الهواء هو وسيط مائع—

it’s just less dense than liquids like water.

فهو فقط أقل كثافة من السوائل مثل الماء.

Things that are lighter than air are buoyant within it,

الأشياء الأخف من الهواء تطفو بداخله،

while heavier objects require an upward force, called lift, to stay aloft.

بينما تتطلب الأجسام الأثقل قوة صاعدة، تسمى قوة الرفع، للبقاء عالياً.

For planes, this force is mostly generated by the wings.

بالنسبة للطائرات، يتم إنشاء هذه القوة في الغالب بواسطة الأجنحة.

One especially pervasive false description of lift

وصف واحد خاطئ واسع الانتشار لقوة الرفع

is the “Longer Path” or “Equal Transit Time” explanation.

هو تفسير “المسار الأطول” أو “وقت العبور المتساوي“.

It states that air molecules traveling over the top of a curved wing

تنص على أن جزيئات الهواء تنتقل فوق الجزء العلوي من الجناح المنحني

cover a longer distance than those traveling underneath.

تقطع مسافة أطول من تلك التي تحتها.

For the air molecules above to reach the wing’s trailing edge

حتى تصل جزيئات الهواء أعلاه إلى الحافة الخلفية للجناح

in the same instance as those that split off and went below,

في نفس الوقت مثل تلك التي انفصلت وذهبت إلى الأسفل،

air must travel faster above,

يجب أن يسافر الهواء أسرع في الأعلى،

creating a pocket of lower pressure that lifts the plane.

مما يخلق جيبًا للضغط المنخفض مما يرفع الطائرة.

This explanation has been thoroughly debunked.

تم ابطال هذا التفسير بشكل مستفيض.

Air molecules floating above and below the wing don't need to meet back up.

لا تحتاج جزيئات الهواء العائمة فوق وتحت الجناح إلى الالتقاء مرة أخرى.

In reality, the air traveling above reaches the wing’s trailing edge

في الواقع، يصل الهواء الذي يسافر فوقه إلى الحافة الخلفية للجناح

much faster than the air beneath.

أسرع بكثير من الهواء الموجود تحته.

To get a sense of how lift is actually generated,

للتعرف على الكيفية التي يتم بها إنشاء قوة الرفع بالفعل،

let's simulate an airplane wing in motion.

دعنا نحاكي جناح الطائرة وهو يتحرك.

As it moves forward, the wing affects the movement of the air around it.

مع تحركه للأمام، يؤثر الجناح على حركة الهواء المحيط به.

As air meets the wing’s solid surface, a thin layer sticks to the wing.

عندما يلتقي الهواء بسطح الجناح الصلب، تلتصق طبقة رقيقة بالجناح.

This layer pulls the surrounding air with it.

هذه الطبقة تسحب معها الهواء المحيط.

The air splits into pathways above and below the wing,

ينقسم الهواء إلى ممرات فوق الجناح وتحته،

following the wing’s contour.

باتباع محيط الجناح.

As the air that’s routed above makes its way around the nose of the wing,

بينما يشق الهواء الموجه أعلاه طريقه حول أنف الجناح،

it experiences centripetal acceleration,

إنه يواجه تسارعًا مركزيًا،

the force you also feel in a sharply turning car.

القوة التي تشعر بها أيضًا في السيارة المنعطفة بحدة.

The air above therefore gathers more speed than the air traveling below.

وبالتالي، فالهواء في أعلى الجناح يكتسب سرعة أكبر من سرعة الهواء في الأسفل.

This increased speed is coupled with a decrease in pressure above the wing,

تقترن هذه السرعة المتزايدة بانخفاض الضغط فوق الجناح،

which pulls even more air across the wing’s upper surface.

مما يسحب المزيد من الهواء عبر السطح العلوي للجناح.

The air flowing across the lower surface, meanwhile,

في هذه الأثناء، يتدفق الهواء عبر السطح السفلي

experiences less of a change in direction and speed.

يواجه تغييراً أقل في الاتجاه والسرعة.

The pressure across the wing’s lower surface is thus higher

وبالتالي، فإن الضغط عبر السطح السفلي للجناح يكون أعلى

than that above the upper surface.

من ذلك الموجود فوق السطح العلوي.

This pressure difference results in the upwards force of lift.

ينتج عن فرق الضغط هذا قوة الرفع الصاعدة.

The faster the plane travels,

كلما زادت سرعة تحرك الطائرة،

the greater the pressure difference, and the greater that force.

كلما زاد فرق الضغط وزادت هذه القوة.

Once it overcomes the downward force of gravity,

بمجرد أن تتغلب على القوة الهابطة للجاذبية،

the plane takes off.

تقلع الطائرة.

Air flows smoothly around curved wings.

يتدفق الهواء بسلاسة حول الأجنحة المقوسة.

But a wing’s curvature is not the cause of lift.

لكن تقوس الجناح ليس سبب الرفع.

In fact, a flat wing that’s tilted upwards can also create lift—

في الواقع، يمكن للجناح المسطح المائل لأعلى أن يؤدي أيضًا إلى قوة رفع—

as long as the air bends around it,

ما دام الهواء ينحني حوله،

contributing to and reinforcing the pressure difference.

المساهمة في فرق الضغط وتعزيزه.

Meanwhile, having a wing that’s too curved or steeply angled

وفي الوقت نفسه، وجود جناح منحني جدًا أو شديد الانحدار

can be disastrous:

قد يكون كارثيا:

the airflow above may detach from the wing and become turbulent.

تدفق الهواء أعلاه قد ينفصل عن الجناح ويصبح مضطربًا.

This is probably what happened with Einstein’s wing design,

ربما يكون هذا ما حدث مع تصميم جناح أينشتاين،

nicknamed “the cat’s back.”

الملقب ب “ظهر القط.”

By increasing the wing’s curvature,

بزيادة تقوس الجناح،

Einstein thought it would generate more lift.

اعتقد أينشتاين أن ذلك سيولد المزيد من القوة.

But one test pilot reported that the plane wobbled

لكن أحد طيار الاختبار ذكر أن الطائرة اهتزت

like “a pregnant duck” in flight.

مثل “البطة الحامل” أثناء الطيران.

Our explanation is still a simplified description

لا يزال شرحنا وصفًا مبسطًا

of this nuanced, complex process.

لهذه العملية المعقدة الدقيقة.

Other factors, like the air that’s flowing meters beyond the wing’s surface—

عوامل أخرى، مثل الهواء الذي يتدفق على بعد أمتار خارج سطح الجناح—

being swept up, then down—

تتجه للأعلى ثم للأسفل

as well as air vortices formed at the wing’s tips,

وكذلك الدوامات الهوائية المتكونة عند أطراف الجناح،

all influence lift.

جميعها تؤثر على قوة الرفع.

And, while experts agree that the pressure difference generates lift,

وبينما يتفق الخبراء على أن فرق الضغط يولد قوة رفع،

their explanations for how can vary.

تفسيراتهم لكيفية حدوث هذا قد تختلف.

Some might emphasize the air’s behavior at the wing’s surface,

قد يؤكد البعض سلوك الهواء عند سطح الجناح،

others the upward force created as the air is deflected downwards.

البعض الآخر يقول أن القوة الصاعدة نشأت عندما ينحرف الهواء لأسفل.

However, there's no controversy when it comes to the math.

ومع ذلك، ليس هناك جدل عندما يتعلق الأمر بالرياضيات.

Engineers use a set of formulas called the Navier-Stokes equations

يستخدم المهندسون مجموعة من الصيغ تسمى معادلات نافيير ستوكس

to precisely model air’s flow around a wing

لإنشاء نموذج تدفق الهواء بشكل دقيق حول الجناح

and detail how lift is generated.

وشرح بالتفصيل كيف يتم إنشاء قوة الرفع.

More than a century after Einstein’s foray into aeronautics,

بعد مرور أكثر من قرن على دخول أينشتاين في عالم الملاحة الجوية،

lift retains its reputation as a confounding concept.

تحتفظ قوة الرفع بسمعتها كمفهوم محير.

But when it feels like it’s all going to come crashing down, remember:

ولكن عندما تشعر وكأن كل شيء سينهار، تذكر ما يلي:

it’s just the physics of fluid in motion.

إنها مجرد فيزياء الموائع في الحركة.

This video was made possible with support from Marriott Hotels.

تم إنشاء هذا الفيديو بدعم من فنادق ماريوت.

With over 590 hotels and resorts across the globe,

مع أكثر من 590 فندقًا ومنتجعاً حول العالم،

Marriott Hotels celebrates the curiosity that propels us to travel.

تحتفي فنادق ماريوت بالفضول الذي يدفعنا إلى السفر.

Check out some of the exciting ways TED-Ed and Marriott are working together,

تحقق من بعض الطرق المثيرة التي يعمل بها TED-Ed و Marriott معًا،

and book your next journey at Marriott Hotels.

وحجز رحلتك التالية في فنادق ماريوت.