هواپیمای جدید ناسا: یک گام نزدیکتر به پرواز پرندگان

هواپیمای جدید ناسا: یک گام نزدیکتر به پرواز پرندگان

مهندسان ناسا با ابداع بال تطابق پذیر در طول دهانه (SAW=Spanwise Adaptive Wing) امید دارند به کارامدی پرواز یک پرنده دست یابند. با تغییر زاویه عمودی بخش بیرونی بالهای یک هواپیما موسوم به cant در حین پرواز، پژوهشگران ناسا توانسته اند بازدهی مصرف سوخت و پایداری جانبی (yaw) را افزایش دهند. ممکن است چندان برانگیزاننده بنظر نرسد لیکن گام بزرگی بسوی صرفه جویی بزرگی در انرژی و نزدیک شدن به شیوه پرواز خرامان و پرابهت پرندگان بشمار می آید.

این پروژه ممکن است تغییر سکل بال در حین پرواز را نهایتا عملی سازد. چیزی که در مورد پرندگان قابل توجه است نداشتن دم عمودی است که تقریبا تمامی هواپیماهای ساخته شده تاکنون برای حفظ پایداری و نیز ماور دادن حول محور عمودی (yaw axis) به آن وابسته هستند. دم های هواپیما برای غلبه بر بدترین شرایط مکن طراحی شده اند، لیکن بیشتر اوقات به بخش های اصلی دم نیازی نیست. بخصوص دم عمودی برای بیشتر زمان پرواز بیش از حد بزرگ است.

بدین ترتیب در بیشتر زمان پرواز دم یک وزن مرده بزرگ بشمار می آید که تنها بر مصرف سوخت می افزاید. اما هنوز راهی برای حذف دم عمودی و در عین حال حفظ پایداری پرواز کشف نشده بود. تیم پروژه SAW راه حلی برای این منظور یافته اند.

آنها به این نتیجه دست یافته اند که زاویه 45 درجه بالها به سمت بالا بر yaw افزوده لیکن از پایداری جانبی (lateral) می‌کاهد. از سوی دیگر، زاویه دادن بالها به سمت پایین پایداری جانبی زیادی فراهم کرده اما دوران حول محور عمودی را دشوارتر می سازد. بنابراین بالی که بتواند زاویه بالا و پایین شدن خود را هنگام پرواز تغییر دهد، خواهد توانست هرجا که لازم باشد به گشتاور حول محور عمودی یا پایداری جانبی دست یابد. کانون تمرکز تیم ناسا تلاش در جهت حذف کامل دم عمودی و جایگزین ساختن آن با بالهای متغیر است.

پروژه SAW بواسطه فناوری های نوین مانند آلیاژهای حافظه دار (shape-memory alloys) امکان پذیر شده است که در طی دوران طلایی پرواز در دسترس نبودند. انی آلیاژها وقتی در معرض حرارت بالا قرار می گیرند به شگونه ای قابل پیش بینی شکل خود را تغییر می دهند بنابراین از مکانیسسم های کنترلی بزرگ و سنگین امروزی بسیار ساده تر و سبکتر هستند.

بالهای مصنوعی هرگز ایده آل نبوده اند و در مقایسه با پرندگان، هواپیماها پرنده هایی ناجور و نامتوازن هستند. پرندگان براحتی و با دقت بالهای خود را حرکت داده و تغییر شکل می دهندو آسانی و انعطاف پذیری پرواز آنها موجبات حسادت مهندسین پرواز را فراهم ساخته است. از آنجایی که فلز و فیبر کربن قابلیت تغییر شکل ندارند، بالهای هواپیما نمی تواند تغییر شکل یابد در نتیجه این بالها تنها برای پرواز در ارتفاع بالا و سرعت زیاد مناسب هستند. یک بوئینگ 737 برای بلند شدن از زمین نیاز به صدها متر باند فرود بتنی دارد در حابلیکه یک پرنده می تواند در یک آن از جای خود به هوا خیزد.

Read more at https://www.airspacemag.com/daily-planet/one-step-closer-flying-birds-180970325/#YglD018J0grmtoH1.99