أورنيثوبتر

📅 آخر تحديث: ١٨ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ١٨ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 7 صور
الموسوعة الحرة
طائرة بتريكس سكايبيرد ذات التحكم اللاسلكي

الطائرة ذات الأجنحة المتحركة ( من اليونانية القديمة ὄρνις ( órnis ) وتعني " طائر "، و πτερόν ( pterón ) وتعني " جناح " ) هي طائرة تطير عن طريق رفرفة أجنحتها . سعى المصممون إلى محاكاة طيران الطيور والخفافيش والحشرات بأجنحة ترفرف. يشمل هذا المصطلح نطاقًا واسعًا من التصاميم الممكنة. تُبنى الطائرات ذات الأجنحة المتحركة عادةً بحجم الحيوانات التي تحاكيها، إلا أن الطائرات الأكبر حجمًا والمأهولة حققت نجاحًا تجريبيًا أيضًا. تُزود الطائرات ذات الأجنحة المتحركة المأهولة بالطاقة عمومًا إما بواسطة محركات أو بواسطة الطيار .  

التاريخ المبكر

ربما كانت بعض المحاولات البدائية المبكرة للطيران تهدف إلى تحقيق الطيران بأجنحة خافقة، ولكن على الأرجح لم يتحقق سوى الانزلاق. ومن بين هذه المحاولات، رحلات يُزعم أنها قام بها الراهب الكاثوليكي إيلمر من مالمسبري في القرن الحادي عشر (وسُجلت في القرن الثاني عشر)، والشاعر عباس بن فرناس في القرن التاسع (وسُجلت في القرن السابع عشر). [ 1 ] وكان روجر بيكون ، الذي كتب عام 1260، من أوائل من فكروا في وسيلة تقنية للطيران. وفي عام 1485، بدأ ليوناردو دافنشي بدراسة طيران الطيور. وأدرك أن البشر أثقل وزنًا وأقل قوة من أن يطيروا باستخدام أجنحة مثبتة ببساطة على أذرعهم. ولذلك، رسم جهازًا يستلقي فيه الطيار على لوح خشبي ويُحرك جناحين غشائيين كبيرين باستخدام رافعات يدوية ودواسات قدم ونظام بكرات.

تصميم الأورنيثوبتر لليوناردو دا فينشي

بُني أول نموذج ناجح لطائرة أورنيثوبتر على يد النبيل البولندي والعالم من أصل إيطالي، تيتوس ليفيوش بوراتيني . في عام 1648، بنى نموذجًا أوليًا يعمل بنابض، تمكن من رفع قطة خلال رحلة تجريبية. خطط تيتوس بوراتيني لبناء نسخة مأهولة أطلق عليها اسم "التنين الطائر". تضمن المشروع أنظمة إنقاذ متعددة، بما في ذلك مظلة . وكان من المفترض أن يكون الجزء السفلي من جسم الطائرة قادرًا على الطفو على الماء في حالة وقوع حادث فوق البحر أو البحيرة. ولتنفيذ المشروع، تقدم بطلب تمويل بحثي من الملك فلاديسلاف الرابع فاسا ، لكن طلبه باء بالفشل . [ 2 ]

في عام 1841، حاول مانوجلو، وهو حداد مبتدئ قدم إلى بلغراد من فويفودينا ، [ 3 ] الطيران بجهاز يُوصف بأنه طائرة ذات أجنحة متحركة تشبه أجنحة الطيور. وبعد أن رفضت السلطات منحه تصريحًا بالإقلاع من برج أجراس كاتدرائية القديس ميخائيل ، تسلق سرًا إلى سطح مبنى دومروخانا (مقر ضريبة الاستيراد) وأقلع، وهبط في كومة من الثلج، ونجا. [ 4 ]

صُنعت أولى الطائرات ذات الأجنحة المتحركة القادرة على الطيران في فرنسا. ففي عام 1871، استخدم جوبير شريطًا مطاطيًا لتشغيل نموذج طائر صغير. كما صنع كل من ألفونس بينو ، وآبل هورو دي فيلنوف ، وفيكتور تاتان طائرات مماثلة تعمل بالمطاط خلال سبعينيات القرن التاسع عشر. [ 5 ] ولعل طائرة تاتان كانت الأولى التي تستخدم الالتواء النشط للأجنحة، ويبدو أنها شكلت أساسًا للعبة تجارية عرضتها شركة بيشانكور حوالي عام 1889. وكان غوستاف تروفي أول من استخدم الاحتراق الداخلي، وقد طار نموذجه الذي صنعه عام 1890 لمسافة 80 مترًا في عرضٍ أمام الأكاديمية الفرنسية للعلوم. وكانت الأجنحة تُحرك بواسطة شحنات البارود التي تُفعّل أنبوب بوردون .

ابتداءً من عام 1884، قام لورانس هارجريف ببناء العشرات من الطائرات ذات الأجنحة المتحركة التي تعمل بالأربطة المطاطية أو النوابض أو البخار أو الهواء المضغوط . [ 6 ] وقد أدخل استخدام الأجنحة الصغيرة الخفاقة التي توفر قوة الدفع لجناح ثابت أكبر؛ وقد أدى هذا الابتكار إلى إلغاء الحاجة إلى تخفيض التروس، مما أدى إلى تبسيط عملية البناء.

طائرة أورنيثوبتر من تصميم إي بي فروست عام 1902

بدأ إي بي فروست بصنع الطائرات ذات الأجنحة المتحركة في سبعينيات القرن التاسع عشر؛ وكانت النماذج الأولى تعمل بمحركات بخارية، ثم في القرن العشرين، تم بناء مركبة تعمل بمحرك احتراق داخلي كبيرة بما يكفي لشخص واحد، على الرغم من أنها لم تكن قادرة على الطيران. [ 7 ]

في ثلاثينيات القرن العشرين، قام ألكسندر ليبش وفيلق الطيارين الاشتراكيين الوطنيين في ألمانيا النازية ببناء سلسلة من الطائرات ذات المحركات الاحتراق الداخلي، وقاموا بنجاح بتحليقها، باستخدام مفهوم هارجريف للأجنحة الصغيرة الخفاقة، ولكن مع تحسينات ديناميكية هوائية ناتجة عن الدراسة المنهجية.

حقق إريك فون هولست ، الذي عمل أيضاً في ثلاثينيات القرن العشرين، كفاءةً وواقعيةً عاليتين في عمله على الطائرات ذات الأجنحة المتحركة التي تعمل بالأربطة المطاطية. ولعله حقق أول نجاح في تصميم طائرة ذات جناح قابل للانحناء، بهدف محاكاة حركة طي أجنحة الطيور بشكل أدق، على الرغم من أنها لم تكن جناحاً متغير الامتداد حقيقياً مثل أجنحة الطيور. [ 8 ]

في حوالي عام 1960، نجح بيرسيفال سبنسر في تحليق سلسلة من الطائرات ذات الأجنحة المتحركة غير المأهولة، والتي تستخدم محركات احتراق داخلي تتراوح سعتها بين 0.020 و0.80 بوصة مكعبة (0.33 إلى 13.11 سم مكعب ) ، ويبلغ طول جناحيها 8 أقدام (2.4 متر) . [ 9 ] وفي عام 1961، قام بيرسيفال سبنسر وجاك ستيفنسون بتحليق أول طائرة ذات أجنحة متحركة تعمل بمحرك ويتم التحكم بها عن بُعد بنجاح، والمعروفة باسم سبنسر أورنيبلاين. [ 10 ] بلغ طول جناحي الأورنيبلاين 90.7 بوصة (2300 ملم) ، ووزنها 7.5 رطل (3.4 كجم) ، وكانت تعمل بمحرك ثنائي الأشواط بسعة 0.35 بوصة مكعبة (5.7 سم مكعب ) . وكانت ذات تصميم ثنائي السطح، لتقليل تذبذب جسم الطائرة. [ 11 ]     

رحلة مأهولة

أوتو ليلينتال في 16 أغسطس 1894، مع زميله Schlagflügelapparat
طائرة أورنيثوبتر من طراز شميد 1942

تنقسم الطائرات ذات الأجنحة المأهولة إلى فئتين عامتين: تلك التي تعمل بالجهد العضلي للطيار (الطائرات ذات الأجنحة التي تعمل بالطاقة البشرية)، وتلك التي تعمل بمحرك.

كان الهولندي فينسنت دي غروف أحد أوائل المجربين في ستينيات وسبعينيات القرن التاسع عشر.

في حوالي عام 1894، اشتهر أوتو ليلينتال ، رائد الطيران، في ألمانيا بفضل رحلاته الناجحة بالطائرات الشراعية التي حظيت بتغطية إعلامية واسعة. كما درس ليلينتال طيران الطيور وأجرى بعض التجارب ذات الصلة. وقد صنع طائرة شراعية ذات أجنحة متحركة، إلا أن وفاته المفاجئة في 9 أغسطس 1896 في حادث تحطم طائرة شراعية حالت دون إتمام تطويرها.

في عام ١٩٢٩، حلّقت طائرة أورنيثوبتر تعمل بقوة الإنسان، من تصميم ألكسندر ليبش (مصمم طائرة ميسرشميت مي ١٦٣ كوميت )، لمسافة تتراوح بين ٢٥٠ و٣٠٠ متر (٨٠٠-١٠٠٠ قدم) بعد إطلاقها بواسطة السحب. ونظرًا لاستخدام السحب في الإطلاق، فقد تساءل البعض عما إذا كانت الطائرة قادرة على الطيران بمفردها. أكد ليبش أن الطائرة كانت تحلق بالفعل، لا أنها كانت تقوم بانزلاق طويل. (يتطلب حل هذه المسألة قياسًا دقيقًا للارتفاع والسرعة مع مرور الوقت). وبالمثل، استخدمت معظم طائرات الأورنيثوبتر اللاحقة التي تعمل بقوة الإنسان السحب في الإطلاق، وكانت رحلاتها قصيرة ببساطة لأن قوة العضلات البشرية تتضاءل بسرعة مع مرور الوقت.  

في عام 1942، قام أدالبرت شميد برحلة أطول بكثير لطائرة أورنيثوبتر تعمل بالطاقة البشرية في ميونيخ-لايم. قطعت الطائرة مسافة 900 متر (3000 قدم) ، وحافظت على ارتفاع 20 مترًا (65 قدمًا) طوال معظم الرحلة. لاحقًا، زُوّدت الطائرة نفسها بمحرك دراجة نارية من نوع ساكس بقوة 3 أحصنة (2.2 كيلوواط) . وبفضل هذا المحرك، تمكنت من الطيران لمدة تصل إلى 15 دقيقة. بعد ذلك، بنى شميد طائرة أورنيثوبتر أخرى بقوة 10 أحصنة (7.5 كيلوواط) ، استنادًا إلى الطائرة الشراعية غروناو-بيبي IIa ، والتي حلّقت في عام 1947. تميزت الطائرة الثانية بأجنحة خارجية قابلة للرفرفة. [ 12 ]    

كرّس المهندس الفرنسي رينيه ريو نفسه لثلاثة عقود لتحقيق حلم الطائرات ذات الأجنحة الخفاقة. في عام 1905، ابتكر نماذجه الأولى. وفي عام 1909، فاز بالميدالية الذهبية في مسابقة ليبين عن نموذج مصغر. وفي عام 1913، عمل على تطوير نموذج طلبه طيار، وهو دوبوا-ريو. توقفت الاختبارات في عام 1916. وفي عام 1937، أنجز ريو طائرة ريو 102T أليريون ، التي تُعدّ بلا شك أنجح طائرة ذات أجنحة خفاقة يقودها طيار حتى العقد الثاني من القرن الحادي والعشرين. في نهاية المطاف، لم تكن نتائج اختبارات نفق الرياح مواتية لاستمرار المشروع. [ 13 ] [ 14 ]

ريوت 102T أليريون من تصميم رينيه ريوت، فرنسا 1937

في عام 2005، مُنح إيف روسو دبلوم بول تيساندييه ، الذي يمنحه الاتحاد الدولي للطيران (FAI) تقديرًا لإسهاماته في مجال الطيران. وقد حاول روسو الطيران لأول مرة باستخدام قوة العضلات البشرية بأجنحة متحركة في عام 1995. وفي 20 أبريل 2006، وفي محاولته رقم 212، نجح في الطيران لمسافة 64 مترًا (210 قدمًا) ، بحضور مسؤولين من نادي الطيران الفرنسي. وفي محاولته رقم 213، تسببت عاصفة هوائية في تحطم أحد الأجنحة، مما أدى إلى إصابة الطيار بجروح خطيرة وإصابته بالشلل النصفي . [ 15 ] 

عمل فريقٌ في معهد دراسات الفضاء الجوي بجامعة تورنتو ، برئاسة البروفيسور جيمس ديلورييه ، لسنواتٍ عديدة على تطوير طائرةٍ مجنحةٍ تعمل بمحركٍ نفاثٍ ويقودها طيار. في يوليو/تموز 2006، في مطار بومباردييه في داونزفيو بارك بتورنتو ، قامت طائرة البروفيسور ديلورييه، UTIAS Ornithopter No.1 ، بالإقلاع بمساعدة محركٍ نفاثٍ وحلّق لمدة 14 ثانية. ووفقًا لديلورييه، [ 16 ] كان المحرك النفاث ضروريًا للطيران المستدام، لكن الأجنحة الخفاقة قامت بمعظم العمل. [ 17 ]

في الثاني من أغسطس/آب 2010، قاد تود رايخارت، من نفس المؤسسة، طائرةً مجنحةً تعمل بالطاقة البشرية تُدعى "سنوبيرد" . يبلغ طول جناحيها 32 مترًا (105 أقدام) ، ووزنها 42 كيلوغرامًا (93 رطلًا)، وقد صُنعت من ألياف الكربون وخشب البلسا والفوم. جلس الطيار في قمرة قيادة صغيرة معلقة أسفل الجناحين، وكان يضغط بقدميه على قضيب لتشغيل نظام أسلاك يُحرك الجناحين لأعلى ولأسفل. سُحبت الطائرة بواسطة سيارة حتى ارتفعت في الجو، ثم استمرت في الطيران لمدة 20 ثانية تقريبًا. قطعت مسافة 145 مترًا (476 قدمًا) بسرعة متوسطة قدرها 25.6 كيلومترًا في الساعة (15.9 ميلًا في الساعة) . [ 18 ] أُجريت رحلات مماثلة باستخدام السحب في الماضي، ولكن تحسين جمع البيانات أكد أن الطائرة المجنحة قادرة على الطيران الذاتي بمجرد ارتفاعها في الجو. [ 19 ]     

تطبيقات الطائرات ذات الأجنحة المتحركة غير المأهولة

نظراً لإمكانية تصميم الطائرات ذات الأجنحة المتحركة لتشبه الطيور أو الحشرات، يُمكن استخدامها في تطبيقات عسكرية، مثل الاستطلاع الجوي، دون تنبيه الأعداء بأنها مراقبة. وقد تم تجربة العديد من هذه الطائرات مزودة بكاميرات فيديو، بعضها قادر على التحليق والمناورة في المساحات الضيقة. وفي عام ٢٠١١، عرضت شركة "أيروفايرونمنت" طائرة ذات أجنحة متحركة يتم التحكم بها عن بُعد، تشبه طائر الطنان الكبير، لاستخدامها في مهام تجسس محتملة.

بقيادة بول ب. ماكريدي (صاحب شهرة طائر القطرس الشفاف )، طورت شركة أيروفايرونمنت نموذجًا لاسلكيًا بنصف الحجم للطائر العملاق كيتزالكواتلوس نورثروبي ، لصالح مؤسسة سميثسونيان في منتصف ثمانينيات القرن الماضي. صُمم هذا النموذج خصيصًا لفيلم آيماكس " على الجناح" . بلغ طول جناحي النموذج 5.5 متر (18 قدمًا) ، وتميز بنظام تحكم آلي محوسب معقد، تمامًا كما يعتمد الطائر الحقيقي على جهازه العصبي العضلي لإجراء تعديلات مستمرة أثناء الطيران. [ 20 ] [ 21 ] [ 22 ] 

يأمل الباحثون في الاستغناء عن المحركات والتروس في التصاميم الحالية من خلال محاكاة عضلات الطيران لدى الحيوانات بشكل أدق. ويعمل روبرت سي. ميكلسون ، من معهد جورجيا للتكنولوجيا للأبحاث ، على تطوير عضلة كيميائية ترددية لاستخدامها في الطائرات الصغيرة ذات الأجنحة الخفاقة. ويستخدم ميكلسون مصطلح " إنتوموبتر " لوصف هذا النوع من الطائرات. [ 23 ] كما يعمل معهد SRI الدولي على تطوير عضلات اصطناعية بوليمرية يمكن استخدامها أيضاً في الطيران ذي الأجنحة الخفاقة.

في عام ٢٠٠٢، قام كريستر وولف وبيتر نوردين من جامعة تشالمرز للتكنولوجيا في السويد ببناء روبوت ذي أجنحة خافقة يتعلم تقنيات الطيران. [ ٢٤ ] اعتمد تصميم الروبوت المصنوع من خشب البلسا على تقنية برمجيات التعلم الآلي المعروفة باسم خوارزمية التطور الخطي في الحالة المستقرة . مستوحى من التطور الطبيعي ، يتطور البرنامج استجابةً للتقييمات حول مدى كفاءته في أداء مهمة معينة. على الرغم من اقتصار التجربة على جهاز مختبري، فقد طور الروبوت سلوكه لتحقيق أقصى قوة رفع مستدامة وحركة أفقية. [ ٢٥ ]

منذ عام 2002، يعمل البروفيسور ثيو فان هولتن على تطوير طائرة ذات أجنحة متحركة مصممة على غرار المروحية . يُطلق على هذا الجهاز اسم "أورنيكوبتر" [ 26 ] ، وقد صُمم عن طريق بناء الدوار الرئيسي بحيث لا يكون له عزم رد فعل.

في عام ٢٠٠٨، بدأ مطار سخيبول بأمستردام باستخدام صقر آلي واقعي المظهر صممه الصقار روبرت ماسترز. يُستخدم هذا الطائر الآلي الذي يتم التحكم فيه عن بُعد لإبعاد الطيور التي قد تُلحق الضرر بمحركات الطائرات. [ ٢٧ ] [ ٢٨ ]

في عام 2012، بدأت شركة RoBird (المعروفة سابقًا باسم Clear Flight Solutions)، وهي شركة منبثقة عن جامعة توينتي، بتصنيع طيور جارحة اصطناعية (تسمى RoBird®) للمطارات والقطاعات الزراعية وإدارة النفايات. [ 29 ] [ 30 ]

أسس أدريان توماس وأليكس كاتشيا شركة "أنيمال داينامكس" المحدودة عام 2015، بهدف تطوير نموذج ميكانيكي لليعسوب يُستخدم كطائرة بدون طيار تتفوق على الطائرات الرباعية المراوح. ويُموّل هذا العمل من قِبل مختبر علوم وتكنولوجيا الدفاع، وهو الذراع البحثي لوزارة الدفاع البريطانية، والقوات الجوية الأمريكية. [ 31 ]

هواية

طائر التجسس سكايونمي

يقوم الهواة ببناء طائراتهم المجنحة وتحليقها بأنفسهم. وتتراوح هذه الطائرات من نماذج خفيفة الوزن تعمل بالأربطة المطاطية، إلى نماذج أكبر مزودة بجهاز تحكم لاسلكي.

يمكن أن يكون تصميم وبناء النموذج الذي يعمل بالمطاط بسيطًا نسبيًا. ويتنافس الهواة على تحقيق أطول مدة طيران باستخدام هذه النماذج. قد يكون النموذج التمهيدي بسيطًا في تصميمه وبنائه، لكن تصاميم المنافسات المتقدمة بالغة الدقة والتحدي. يحمل روي وايت الرقم القياسي الوطني الأمريكي للطائرات المطاطية الداخلية، بزمن طيران بلغ 21 دقيقة و44 ثانية .

لطالما كانت الطائرات الورقية ذات الأجنحة المطاطية التي تعمل بالطاقة الحرة متاحة تجارياً. تم بيع أول طائرة من هذا النوع تحت اسم "تيم بيرد" في باريس عام 1879. [ 32 ] كما تم بيع نماذج لاحقة تحت اسم "تيم بيرد" (من صنع شركة جي دي رويمبيك، فرنسا، منذ عام 1969).

تستمد التصاميم التجارية للطائرات اللاسلكية المُسيّرة أصولها من طائرات "سيغول" التي تعمل بمحرك، والتي ابتكرها بيرسيفال سبنسر حوالي عام ١٩٥٨، ومن أعمال شون كينكيد في أواخر التسعينيات وحتى يومنا هذا. عادةً ما تُحرّك الأجنحة بمحرك كهربائي. يستمتع العديد من الهواة بتجربة تصاميمهم وآلياتهم الخاصة للأجنحة. كما تُضفي فرصة التفاعل مع الطيور الحقيقية في بيئتها الطبيعية متعةً كبيرةً على هذه الهواية. غالبًا ما تكون الطيور فضولية، فتُتابع أو تُراقب الطائرة أثناء تحليقها. في بعض الحالات، تعرّضت هذه الطائرات لهجمات من الطيور الجارحة والغربان وحتى القطط. وقد ساهمت النماذج الأحدث والأرخص، مثل طائرة "دراغون فلاي " من شركة "واو وي"، في توسيع نطاق السوق من مجرد هواة متخصصين إلى سوق الألعاب بشكل عام.

تتضمن بعض الموارد المفيدة للهواة كتاب "دليل تصميم الطائرات ذات الأجنحة المتحركة" الذي كتبه ناثان كرونيستر، وموقع "منطقة الطائرات ذات الأجنحة المتحركة" على الإنترنت، والذي يتضمن كمية كبيرة من المعلومات حول بناء هذه النماذج وتحليقها.

حظيت الطائرات ذات الأجنحة المتحركة باهتمام كبير، إذ كانت موضوعًا لإحدى فعاليات أولمبياد العلوم الأمريكي . تضمنت فعالية "الطائر الطائر" بناء طائرة ذاتية الدفع وفقًا لمواصفات دقيقة، مع منح نقاط بناءً على مدة الطيران الطويلة والوزن الخفيف. كما مُنحت نقاط إضافية إذا كانت الطائرة تشبه طائرًا حقيقيًا.

الديناميكا الهوائية

كما يتضح من الطيور، توفر الأجنحة الخفاقة مزايا محتملة في القدرة على المناورة وتوفير الطاقة مقارنةً بالطائرات ذات الأجنحة الثابتة، فضلاً عن إمكانية الإقلاع والهبوط العمودي. وقد أشير إلى أن هذه المزايا تكون في أقصى حالاتها عند الأحجام الصغيرة وسرعات الطيران المنخفضة، [ 33 ] إلا أن تطوير نظرية ديناميكية هوائية شاملة للأجنحة الخفاقة لا يزال يمثل مشكلة عويصة نظراً للطبيعة غير الخطية المعقدة لهذه التدفقات المنفصلة غير المستقرة. [ 34 ]

على عكس الطائرات والمروحيات، تتميز الأجنحة الدافعة للطائرة ذات الأجنحة المتحركة بحركة خفقان أو تذبذب، بدلاً من الدوران. وكما هو الحال في المروحيات، عادةً ما تؤدي الأجنحة وظيفة مزدوجة تتمثل في توفير كلٍ من الرفع والدفع. نظرياً، يمكن ضبط زاوية هجوم الجناح الخفاق على الصفر أثناء حركة الرفع، مما يسهل اختراقه للهواء. وبما أن الأجنحة الخفاقة عادةً ما تولد كلاً من الرفع والدفع، يتم تقليل الهياكل المسببة للسحب إلى الحد الأدنى. هاتان الميزتان تسمحان بدرجة عالية من الكفاءة.

تصميم الجناح

إذا ما تحولت الطائرات المجنحة الآلية المأهولة في المستقبل من مجرد طائرات "غريبة" أو خيالية وغير واقعية إلى طائرات تخدم البشر كأفراد ثانويين في عائلة الطائرات، فسيتعين على المصممين والمهندسين حل ليس فقط مشاكل تصميم الأجنحة، بل العديد من المشاكل الأخرى المتعلقة بجعلها طائرات آمنة وموثوقة. بعض هذه المشاكل، مثل الاستقرار والتحكم والمتانة، ضرورية لجميع الطائرات. وستظهر مشاكل أخرى خاصة بالطائرات المجنحة؛ ويُعد تحسين تصميم الأجنحة الخفاقة أحدها فقط.

يجب أن تمتلك الطائرة ذات الأجنحة المتحركة الفعالة أجنحة قادرة على توليد كل من قوة الدفع ، وهي القوة التي تدفع الطائرة للأمام، وقوة الرفع ، وهي القوة (العمودية على اتجاه الطيران) التي تُبقي الطائرة محلقة في الهواء. يجب أن تكون هاتان القوتان قويتين بما يكفي لمقاومة تأثيرات السحب ووزن الطائرة.

استلهم ليوناردو تصاميمه للطائرات ذات الأجنحة المتحركة من دراسته للطيور، وتصور استخدام حركة الخفقان لتوليد قوة الدفع وتوفير الحركة الأمامية اللازمة للرفع الديناميكي الهوائي. مع ذلك، وباستخدام المواد المتاحة آنذاك، كانت الطائرة ستكون ثقيلة للغاية وتتطلب طاقة كبيرة لتوليد قوة رفع أو دفع كافية للطيران. في عام 1874، طرح ألفونس بينو فكرة الطائرة ذات الأجنحة المتحركة المزودة بمحرك. كان تصميمه محدود الطاقة وغير قابل للتحكم، مما أدى إلى تحويله إلى لعبة للأطفال. [ 35 ] أما المركبات الأحدث، مثل الطائرات ذات الأجنحة المتحركة التي تعمل بالطاقة البشرية من تصميم ليبش (1929) وإيميل هارتمان (1959)، فكانت طائرات شراعية قادرة على العمل بمحرك، لكنها كانت تتطلب مركبة سحب للإقلاع، وربما لم تكن قادرة على توليد قوة رفع كافية للطيران المستدام. افتقرت طائرة هارتمان ذات الأجنحة المتحركة إلى الخلفية النظرية التي استندت إليها نماذج أخرى مبنية على دراسة الطيران المجنح، لكنها جسّدت فكرة الطائرة ذات الأجنحة المتحركة كآلة شبيهة بالطيور، لا كآلة تحاكي طريقة طيرانها بشكل مباشر. [ 36 ] [ 37 ] شهدت ستينيات القرن العشرين ظهور طائرات ذات أجنحة متحركة تعمل بمحركات، بأحجام مختلفة، قادرة على الطيران المستدام، مما وفر أمثلة واقعية قيّمة على الطيران المجنح الميكانيكي. في عام 1991، حلّق هاريس وديلورييه بنجاح بأول طائرة ذات أجنحة متحركة تعمل بمحرك وتُقاد عن بُعد في تورنتو، كندا. وفي عام 1999، حلّقت طائرة ذات أجنحة متحركة مأهولة، مبنية على هذا التصميم، قادرة على الإقلاع من أرض مستوية والطيران المستدام. [ 36 ]

صُممت أجنحة الطائرة ذات الأجنحة الخفاقة وحركتها في الهواء لزيادة قوة الرفع إلى أقصى حد ضمن حدود الوزن وقوة المادة والتعقيد الميكانيكي. يمكن لمادة الجناح المرنة أن تزيد الكفاءة مع الحفاظ على بساطة آلية الحركة. في تصميمات الأجنحة التي يكون فيها العارضة الأمامية متقدمة بما يكفي عن سطح الجناح بحيث يكون المركز الديناميكي الهوائي خلف المحور المرن للجناح، يتسبب التشوه المرن الهوائي في تحرك الجناح بطريقة قريبة من كفاءته المثالية (حيث تتأخر زوايا الميل عن الإزاحات الغطسية بحوالي 90 درجة). [ 38 ] تزيد الأجنحة الخفاقة من مقاومة الهواء، وهي ليست بكفاءة الطائرات ذات المحركات المروحية. تحقق بعض التصميمات كفاءة متزايدة من خلال تطبيق قوة أكبر على شوط الهبوط مقارنةً بشوط الصعود، كما هو الحال في معظم الطيور. [ 35 ]

لتحقيق المرونة المطلوبة والحد الأدنى من الوزن، أجرى المهندسون والباحثون تجارب على أجنحة تتطلب استخدام ألياف الكربون والخشب الرقائقي والقماش والأضلاع، مع حافة خلفية صلبة وقوية. [ 39 ] أي كتلة تقع خلف الذيل تقلل من أداء الجناح، لذا تُستخدم مواد خفيفة الوزن وفراغات كلما أمكن. ولتقليل السحب والحفاظ على الشكل المطلوب، يُعد اختيار مادة سطح الجناح أمرًا بالغ الأهمية. في تجارب ديلورييه، كان السطح الانسيابي الأملس ذو المقطع العرضي المزدوج أكثر كفاءة في توليد قوة الرفع من المقطع العرضي الأحادي.

لا تتصرف الطائرات ذات الأجنحة المتحركة بالضرورة مثل الطيور أو الخفافيش أثناء الطيران. عادةً ما تمتلك الطيور والخفافيش أجنحة رقيقة ومقوسة لتوليد قوة الرفع والدفع. تتميز الطائرات ذات الأجنحة المتحركة الرقيقة بزاوية هجوم محدودة، لكنها توفر أداءً مثاليًا بأقل مقاومة ممكنة لمعامل رفع واحد. [ 40 ]

على الرغم من أن الطيور الطنانة تطير بأجنحة ممدودة بالكامل، إلا أن هذا النوع من الطيران غير ممكن بالنسبة للطائر ذي الأجنحة المتحركة. فلو امتد جناح هذا الطائر بالكامل والتفّ ورفرف بحركات صغيرة، لأدى ذلك إلى توقفه عن الطيران، ولو التفّ ورفرف بحركات كبيرة جدًا، لأصبح كطاحونة هوائية، مما يُسبب طيرانًا غير فعال. [ 41 ]

ابتكر فريق من المهندسين والباحثين يُدعى "فول وينغ" طائرة ذات أجنحة متحركة (أورنيثوبتر) تتميز بمتوسط ​​قوة رفع يزيد عن 8 أرطال، ومتوسط ​​قوة دفع يبلغ 0.88 رطل، وكفاءة دفع تصل إلى 54%. [ 42 ] وقد تم اختبار الأجنحة في نفق هوائي منخفض السرعة لقياس الأداء الديناميكي الهوائي، مما أظهر أنه كلما زاد تردد رفرفة الجناح، زاد متوسط ​​قوة دفع الطائرة.

في الخيال

تم تصوير الطائرات ذات الأجنحة المتحركة في الأعمال الخيالية عدة مرات، بما في ذلك سلسلة روايات " ديون" لفرانك هربرت ، حيث كانت هي الشكل الرئيسي للنقل الجوي الذي استخدمه آل أترايدس في المناخ الصحراوي لكوكب أراكيس . [ 43 ] [ 44 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ وايت، لين. "إيلمر من مالمسبوري، طيار من القرن الحادي عشر: دراسة حالة للابتكار التكنولوجي وسياقه وتقاليده." التكنولوجيا والثقافة ، المجلد 2، العدد 2، 1961، ص 97-111 (97-99 على التوالي 100-101).
  2. ↑ Bondaryk P.، Gruszczyński J.، Kłosowski M.، Kopański T. j.، Matusiak W.، Ruchała P.، Rusiecki M.، Witkowski R.، Historia lotnictwa w Polsce، Carta Blanca، Warsaw 2011.
  3. ^ معلومات، صربيا (17 نوفمبر 2014). "إيدا ستربين هو مفاجأة دي ليت: هذا هو ثمن إيكارو الرائع ، كالفي مانويليو" . СРБИН.ИНФО .
  4. ^ "Vremeplov: 100 godina avijacije u Srbiji" . فيستي على الانترنت .
  5. ↑ شانوت، أكتوبر 1894، أعيد طبعه عام 1998. التقدم في آلات الطيران. دوفر، رقم ISBN 0-486-29981-3
  6. ↑ دبليو. هدسون شو وأولاف روهن. 1977. لورانس هارجريف: مستكشف ومخترع ومجرب في مجال الطيران . كاسيل أستراليا المحدودة. الصفحات 53-160.
  7. ↑ كيلي، موريس. 2006. البخار في الهواء . دار بن آند سورد للنشر. الصفحات 49-55 تتحدث عن فروست.
  8. ↑ طائرات أورنيثوبتر تعمل بشريط مطاطي على موقع Ornithopter Zone الإلكتروني
  9. ↑ الكتاب الكامل للطائرات النموذجية والمركبات الفضائية والصواريخ - بقلم لويس هـ. هيرتز، كتب بونانزا، 1968.
  10. ↑ الفيديو مقدم من جاك ستيفنسون: https://www.youtube.com/watch?v=vS4Yz-VcNes
  11. ↑ تاريخ الطائرات المُسيّرة يعود إلى الحياة: طائرة سبنسر ذات الأجنحة المتحركة، بقلم فاي ستيلي، فبراير 1999، أخبار الطائرات النموذجية
  12. ^ برونو لانج، Typenhandbuch der deutschen Luftfahrttechnik، كوبلنز، 1986. أرشفة 2007-02-22 في آلة Wayback.
  13. ↑ فيليب ريكو، « أليريون ريوت »، مجلة الطيران الفرنسية، ديسمبر 2005، ص. 4-11
  14. ↑ بيرس، ويليام (2017-11-20). "Riout 102T Alérion Ornithopter" . دار النشر Old Machine Press . تاريخ الاسترجاع: 2024-03-15 .
  15. ↑ موقع الاتحاد الدولي للطيران. مؤرشف في 7 يوليو 2007، على موقع Wayback Machine
  16. ↑ تقرير الدكتور جيمس ديلورييه عن رحلة الفتاة العصرية (Flapper's Flight) مؤرشف بتاريخ 13 أغسطس 2007 في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine) بتاريخ 8 يوليو 2006
  17. ↑ إقلاع طائرة جامعة تورنتو ذات الأجنحة المتحركة في 31 يوليو 2006
  18. ↑ طيران أورنيثوبتر بقوة الإنسان في أجنحة خافقة: نشرة منطقة أورنيثوبتر، خريف 2010.
  19. ↑ "أخبار فريق مشروع الطائرات ذات الأجنحة المتحركة التي تعمل بالطاقة البشرية - " . hpo.ornithopter.net . مؤرشف من الأصل بتاريخ 13 أبريل 2016. تم الاطلاع عليه بتاريخ 25 سبتمبر 2010 .
  20. ↑ أندرسون، إيان (10 أكتوبر 1985)، "سحلية مجنحة تحلق في سماء كاليفورنيا" ، مجلة نيو ساينتست (1477): 31 ، تم الاطلاع عليه في 20 أكتوبر 2010
  21. ↑ ماك كريدي، بول (نوفمبر 1985)، "مشروع التيروداكتيل العظيم" (ملف PDF) ، الهندسة والعلوم : 18-24 ، تم الاطلاع عليه في 20 أكتوبر 2010
  22. ↑ شيفتير، جيم (مارس 1986)، "انظر! في السماء! إنه طائر، إنها طائرة، إنه بتيروداكتيل" ، العلوم الشعبية : 78-79 ، 124 ، تم الاطلاع عليه في 20 أكتوبر 2010
  23. ↑ "حول مشروع المركبة الجوية الصغيرة "Entomopter" لروبرت سي. ميكلسون" . angel-strike.com .
  24. ↑ روبوت مجنح يتعلم الطيران، مجلة نيو ساينتست، أغسطس 2002
  25. ↑ ابتكار روبوت طائر قادر على التعلم باستخدام التطور. في وقائع مؤتمر الحوسبة الجينية والتطورية، GECCO 2002 (ص 1279-1285). نيويورك، 9-13 يوليو 2002. مورغان كوفمان. حائز على جائزة "أفضل ورقة بحثية في مجال الروبوتات التطورية" في مؤتمر GECCO 2002.
  26. ↑ مشروع أورنيكوبتَر، مؤرشف بتاريخ 25 مايو 2006 في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine) .
  27. ↑ مقال في صحيفة "ترو" الهولندية ، ترجمة جزئية: "..."يُعدّ ما يُسمى بـ"هورك"، وهو طائر كهربائي قابل للتحكم، أحدث وسيلة لإخافة الطيور، لأنها قد تُلحق أضرارًا جسيمة بالطائرات. (...) ...وهو من تصميم روبرت ماسترز، وهو صقار من مدينة إنسخيده ."
  28. ↑ صورة مؤرشفة بتاريخ 14 يونيو 2009 في موقع Wayback Machine للطائر مع وصف باللغة الإنجليزية
  29. ↑ "مكافحة الطيور بفعالية - حلول الطيران الواضح" . clearflightsolutions.com . 
  30. ^ "تحدي هانوفر ميسي" . جامعة تفينتي .
  31. ↑ "موقع ديناميكيات الحيوان" . مؤرشف من الأصل في 7 نوفمبر 2017. تم الاطلاع عليه في 7 نوفمبر 2017 .
  32. ↑ "التحليق عالياً: رجل الطائر" . أرشيف مجلة ساينتفك أمريكان فرونتيرز . مؤرشف من الأصل بتاريخ 10 فبراير 2007. تم الاطلاع عليه بتاريخ 26 أكتوبر 2007 .
  33. ↑ تي جيه مولر وجيه دي ديلورييه، "نظرة عامة على ديناميكا الهواء للمركبات الجوية الصغيرة"، ديناميكا الهواء للأجنحة الثابتة والمتحركة لتطبيقات المركبات الجوية الصغيرة، بول زارشان، رئيس التحرير، المجلد 195، AIAA، 2001
  34. ↑ بوخنر، أ. ج.؛ هونري، د.؛ سوريا، ج. (2017). "استقرار وتطور ثلاثي الأبعاد لدوامة التوقف الديناميكي الانتقالي". مجلة ميكانيكا الموائع . 823 : 166-197 . Bibcode : 2017JFM...823..166B . doi : 10.1017/jfm.2017.305 . S2CID 125937677 . 
  35. 1 2 " تصميم جناح طائرة أورنيثوبتر " ديلورييه، جيمس د. (1994)، 10-18 (تم الاطلاع عليه في 30 نوفمبر 2010)
  36. 1 2 " التصميم المرن الهوائي وتصنيع جناح طائرة أورنيثوبتر فعال مؤرشف في 2011-03-04 في آلة Wayback " بنديكت، موبل. 3-4.
  37. ↑ "مشروع أورنيثوبتر - التاريخ" . www.ornithopter.net .
  38. ↑ " تطوير جناح فعال للطائرة ذات الأجنحة المتحركة " DeLaurier, JD (1993)، 152-162 (تم الاطلاع عليه في 27 مايو 2014)
  39. ↑ " تطوير جناح فعال للطائرة ذات الأجنحة المتحركة " DeLaurier, JD (1993)، 152-162، (تم الاطلاع عليه في 27 مايو 2014)
  40. ↑ واريك، دوغلاس، بريت توبالسكي، دونالد باورز، ومايكل ديكنسون. " ديناميكا الهواء في طيران الطائر الطنان ". مؤرشف في 20 يوليو 2011 على موقع Wayback Machine . المعهد الأمريكي للملاحة الجوية والفضائية، 1-5. موقع إلكتروني. 30 نوفمبر 2010.
  41. ↑ ليجر، ماثيو، نيك بورنسين-سيريراك، يو-تشونغ تاي، ستيف هو، وتشيه-مينغ هو. " أغشية ذات صمامات كهروستاتيكية واسعة المساحة للتحكم التكيفي في التدفق على أجنحة الطائرات ذات الأجنحة المتحركة. مؤرشف في 19 مارس 2006 في Wayback Machine " (2002): 247-250. 30 نوفمبر 2010.
  42. ↑ ديلورييه، جيمس د. " تصميم جناح أورنيثوبتر " 40. 1 (1994)، 10-18، (تم الاطلاع عليه في 30 نوفمبر 2010)
  43. ↑ هربرت، فرانك (1977). كثيب ( طبعة بيركلي ميداليون). نيويورك. ISBN  0-425-03698-7. OCLC 3582161 . {{cite book}}: CS1 maint: موقع الناشر مفقود ( رابط )
  44. ↑ كروغمان، بول (26 أكتوبر 2021). "رأي | فيلم 'Dune' هو الفيلم الذي لطالما تمنيناه" . صحيفة نيويورك تايمز . ISSN 0362-4331 . تاريخ الاسترجاع: 9 يناير 2022. لا أستطيع القول إن فيلم 'Dune' هذا يطابق الصورة التي كانت لديّ عند قراءة الكتاب. إنه أفضل. المشاهد تفوق خيالي - تلك الطائرات ذات الأجنحة المتحركة! 

للمزيد من القراءة

  • كرونيستر، ناثان. (1999). دليل تصميم الطائرات ذات الأجنحة المتحركة . منشورات منطقة الطائرات ذات الأجنحة المتحركة .
  • مولر، توماس ج. (2001). "ديناميكا الهواء للأجنحة الثابتة والمتحركة لتطبيقات المركبات الجوية الصغيرة". فرجينيا: المعهد الأمريكي للملاحة الجوية والفضائية. ISBN 1-56347-517-0
  • أزوما، أكيرا (2006). “الحركية الحيوية للطيران والسباحة”. فرجينيا: المعهد الأمريكي للملاحة الجوية والفضائية الطبعة الثانية. رقم ISBN 1-56347-781-5.
  • ديلورييه، جيمس د. " تطوير واختبار طائرة أورنيثوبتر كاملة الحجم يقودها طيار. " المجلة الكندية للملاحة الجوية والفضاء . 45. 2 (1999)، 72-82. (تم الاطلاع عليه في 30 نوفمبر 2010).
  • واريك، دوغلاس، بريت توبالسكي، دونالد باورز، ومايكل ديكنسون. " ديناميكا الهواء في طيران الطائر الطنان ". المعهد الأمريكي للملاحة الجوية والفضائية، 1-5. موقع إلكتروني. 30 نوفمبر 2010.
  • كراوتش، توم د. طائرات المتحف الوطني للطيران والفضاء. الطبعة الرابعة. طائرة ليليانثال ستاندرد الشراعية. مؤسسة سميثسونيان، 1991.
  • بيلستين، روجر إي. الطيران في أمريكا 1900-1983. الطبعة الأولى. الطائرات الشراعية والطائرات. بالتيمور، ماريلاند: مطبعة جامعة جونز هوبكنز، 1984. (الصفحات 8-9)
  • كراوتش، توم د. أجنحة. تاريخ الطيران من الطائرات الورقية إلى عصر الفضاء. الطبعة الأولى. نيويورك: دبليو دبليو نورتون وشركاه، 2003. (الصفحات 44-53)
  • أندرسون، جون د. تاريخ الديناميكا الهوائية وتأثيرها على الآلات الطائرة. كامبريدج: المملكة المتحدة، 1997.
  • SKYBIRD على يوتيوب ، رحلة مدتها دقيقتان لطائرة أورنيثوبتر يتم التحكم فيها عن بعد بطول ثمانية أقدام