على دافئة صباح الصيف في جامعة برينستون ، كان مهندس الفضاء Aerospace إيمي ويسا في جامعة هيلايباد ، يستعد لطيران طائرة يتم التحكم فيها عن بُعد. ولكن هذا لم يكن مجرد أي طائرة نموذجية. عبر الجزء العلوي من أجنحتها ، قامت Wissa وفريقها بعناية بربط ثلاثة صفوف من اللوحات البلاستيكية الرقيقة المرنة ، يتوقف على الشريط.
تسترشد طائرة Mini Flight مرة واحدة في الهواء ، حيث أجرت الطائرة التي تبلغ مساحتها 1.5 متر مرارًا وتكرارًا مناورة اختبار-تُعقد أنفها إلى أعلى حتى فقدت المصعد وأصبحت غير مستقرة ، وهي حالة تعرف باسم المماطلة. مع تدفق البيانات من مستشعرات الطائرة على متن الطائرة ، لاحظت Wissa أنه بمساعدة هذه اللوحات ، حدث المماطلة بشكل تدريجي وفقط عندما كان أنف الطائرة بزاوية أعلى. كانت اللوحات تمنع الانخفاض المفاجئ في الرفع وتحسين الاستقرار العام.
جاء مصدر إلهام هذه التجربة من الماجستير الأصليين للهواء: الطيور. قبل سنوات ، في فصل دراسات عليا في برينستون ، تعثرت ويسا على شريط فيديو عن جانيت يطير عبر الرياح العاصفة. لاحظت ريشًا صغيرًا تحت أجنحة الطائر التي ظهرت بطرق غير عادية. على عكس ريش الطيران الأكبر والرحلة التي تنطق جسم الطائر ، فإن هذه الريش السرية أصغر وأكثر ليونة ومرتبة في طبقات ، مثل القوباء المنطقية المتداخلة على السطح. يميلون إلى البقاء مسطحًا أثناء الرحلة العادية ، ولكن عندما يؤدي الطيور إلى المنعطفات أو الهبوط السريع ، فإن هذه الريش السرية ترفع قليلاً ، مما يساعد على الاضطراب في السيطرة على الطيور.
يقول Girguis Sedky ، أحد طلاب Wissa السابقين ، الذين يعملون الآن كمهندس الفضاء الجوي في Aportion ، وهي شركة استشارية هندسية في كاليفورنيا: “بدأنا التفكير إذا كان بإمكاننا استخدام نفس العناصر التي تجعل طيران الطيور مرنًا وقابلًا للمناورة لتحسين أنظمتنا الهندسية”. في حين أن حوادث الهواء الناجمة عن المماطلة أو فقدان السيطرة نادرة نسبيًا ، خاصة في الطيران التجاري ، فقد تكون كارثية. يمكن أن تتسبب الخطأ التجريبي ، والمشكلات الميكانيكية ، والاضطرابات ، إلى توقف الطائرة أو تفقد السيطرة وتغرق من السماء.
من خلال التحقيق في كيفية عمل صفوف متعددة من الريش السرية ، ثم تكرار تأثيرها باستخدام اللوحات البلاستيكية الصغيرة والمرنة ، فقد أثبتت Wissa وفريقها أن تصميمها الحيوي يمكن أن يحسن استقرار الطائرات ، مما يضع الأساس لتوسيع نطاق هذه التصميمات على نطاق واسع في المستقبل. على عكس flaperons التقليدية على أجنحة الطائرات ، والتي يتم التحكم فيها ميكانيكيا ، فإن اللوحات التي يتمتع بها الفريق تسير على طول طول الجناحين وتتحرك بحرية استجابة لتدفق الهواء بدون أجهزة استشعار أو محركات ، مثل الريش السري على جناح الطائر. في طائرة نموذج Wissa ، عندما واجهت الاضطرابات أو زوايا الهجوم العالية ، تم رفع اللوحات تلقائيًا ، وضبط تدفق الهواء بمهارة لتعزيز الاستقرار والرفع.
يعتمد عمل الفريق على تقليد غني ولكنه نائم في أخذ إلهام الطيران من الطيور. في أواخر القرن الخامس عشر ، بدأ ليوناردو دافنشي في رسم آلات الطيران المستوحاة من حركات جناح الطيور. شهد أواخر القرن التاسع عشر علماء مثل أوتو ليلينتال يبني الشراعات المستندة إلى أشكال جناح الطيور. كتب ليلينتال أيضًا دراسات حالة مفصلة حول كيفية ترجمة رحلة الطيور إلى صناعة الطيران ، مما يؤثر بشكل كبير على المهندسين اللاحقين ، بما في ذلك الأخوان رايت. كان من الواضح لماذا كان هؤلاء الرواد الأوائل مفتونين بالطيور. يقول ديفيد لينينك ، عالم الأحياء التجريبي في جامعة جرونينجن ، هولندا ، الذي لم يشارك في الدراسة: “كإنسان ، كيف تعتقد أنه يمكنك الطيران إذا لم ترى حتى أي شيء يطير”.
ومع ذلك ، بمرور الوقت ، بدأ مهندسو الفضاء في التفكير في أنهم تجاوزوا الحاجة إلى النظر إلى الطبيعة على الإطلاق. هناك ملايين من الحشرات الطيران ، وأكثر من 1400 نوع من الخفافيش ، وأكثر من 10000 نوع من الطيور ، ومع ذلك لم تتم دراسة معظم الأنواع الطيران. يقول لينك: “قد نعرف أسمائهم أو البيض الذي يضعونه أو موائلهم ، لكننا لا نعرف كيف يطيرون”. إنه فرصة ضائعة كبيرة ، كما يعتقد ، لأن دراسة الرحلات الجوية الحيوانية تمكن الباحثين من التفكير خارج الصندوق. يمكن أن يجلب وجهات نظر جديدة حول كيفية مواجهة الحيوانات والتكيف مع ظروف مادية جديدة أثناء الرحلة.
اكتشاف المزيد من مدونة الواحة
اشترك للحصول على أحدث التدوينات المرسلة إلى بريدك الإلكتروني.
