تاريخيا ، تطور نوعان من الطيران الديناميكي الهوائي - الطائرة والمروحية - في العالم. في نفس الوقت ، يحل كل منهم مشكلته الخاصة - توفر الطائرة مؤشرات اقتصادية جيدة للنقل لمسافات طويلة ، وتسمح لك المروحية بتوصيل البضائع إلى الأماكن التي لا تستطيع الطائرة الهبوط فيها.
أقترح عليك التكهن بتصاميم الطائرات الحالية من وجهة نظر حرجة. من وجهة النظر التي لا تحب الطائرات العارية وطياري طائرات الهليكوبتر التحدث.
لنبدأ بالطائرة.
يجب أن يكون لأي اختراع متحرك أداتان للحركة - المحرك (تحويل الطاقة المتراكمة للمادة إلى إشعاع) والمحرك (الذي يحول هذه الطاقة إلى حركة). وبالنظر إلى الطائرة من هذا الموقف ، نجد أنفسنا في طريق مسدود منطقي صغير. بالإضافة إلى المحرك والدفع ، تحتاج الطائرة أيضًا إلى جناح ، مما يسمح لها باستخدام الهواء كدعم. لكن المشكلة هي أن استخدام الهواء كدعم ممكن فقط بسرعة ، وهنا تكمن المشكلة - علينا سحب هذه الطائرة معنا من أجل الحفاظ على أنفسنا في الهواء. قامت الطبيعة بحل هذا السؤال ببساطة - فهي لم تجعل الجناح حاملًا فحسب ، بل أيضًا محركًا. لم يستطع الإنسان تنفيذ مثل هذا الحل الأنيق وذهب في طريق الفصل بين هذه الوظائف. ودفع لذلك من حيث أن كفاءة تحويل طاقة الوقود إلى حركة ليست عالية بسبب الكفاءة المنخفضة للمروحة ، بينما يصبح الجناح صابورة مشروطة ويخلق معظم المقاومة - كل هذا يؤثر على الكفاءة. لقد وصلنا بالفعل إلى حد تطوير هذا الحل - لا يمكن زيادة السرعة إلا بشكل أكبر (لقد قمنا بالفعل ببناء أكبر الطائرات عالية الجودة والأكثر بناءًا: A380 و Boing 787).
في طائرة هليكوبتر ، يتم حل مهمة الجمع بين الدفع والدعم ، ولكن يتم حلها بشكل رهيب! لتبسيط التصميم ، أجبر المهندسون شفرة الجناح على الدوران. من وجهة نظر التحويم - هذا هو الحل الأكثر فعالية. ولكن من المفيد جعل المروحية تطير إلى الأمام - وهذا شكل من أشكال تهور الطاقة. تطير إحدى الشفرات لمواجهة التيار ، بينما تهرب الأخرى منه وعلى دلتا قوات الرفع وتطير طائرة هليكوبتر. يتم التعبير عن هذا الخزي في عدم الكفاءة القصوى للطائرات العمودية في النقل لمسافات طويلة. في المتوسط ، تنفق المروحية وقودًا من أربعة إلى خمسة أضعاف الوقود لكل طن في الكيلومتر مقارنة بالطائرة!
هل من الممكن حل هذه المشكلة بشكل مختلف؟
منذ 13 عامًا ، أقوم بتطوير مكائن (ornithopter) من الأجهزة التي يمكن أن تكون قادرة على حل التناقضات التي تكمن وراء النقل الجوي التقليدي.
للوهلة الأولى ، تبدو فكرة الطيران مثل الطائر قديمة وغير قابلة للحياة ، ولكن هل هذا صحيح؟
لا جدوى من النظرية حول هذا الموضوع ، لأنه ببساطة لا يوجد ديناميكا هوائية للجناح المتخبط كتوجيه للعلم. لذلك ، تتطلب هذه المهمة قاعدة تجريبية وبحثًا كبيرًا ، وهو ما أقوم به بالفعل.
في عام 2013 ، قمنا ببناء أكبر آلة طيران في العالم بوزن إقلاع 30 كجم. يبدو الجهاز سخيفًا ، لكنه سمح لنا بإعطاء إجابات على بعض الأسئلة المهمة جدًا.
الجواب الرئيسي هو أنه يمكنك الطيران بموجة من الأجنحة!
لكن المزيد من الألغاز أصبحت أكبر. البيانات التي تلقيناها عن الديناميكا الهوائية وديناميكيات الجهاز لا تتناسب مع النماذج الديناميكية الهوائية التي بنيناها على أساس القوانين الديناميكية الهوائية العامة. هناك اختلافات كبيرة صعودا. على سبيل المثال على الرغم من الرهيبة ، للوهلة الأولى ، الديناميكا الهوائية ، فإن الجودة الديناميكية الهوائية للجهاز هي 12 نفس الطائرة. هذا أمر غير معتاد.
ما هي الخطوة التالية؟
يبقى السؤال الأكبر مسألة الحجم. على سبيل المثال هل من الممكن بناء حذافة كبيرة؟ والحقيقة هي أن حجم الماهوجني محدود بقوانين الفيزياء. تنمو لحظة الجمود في الجناح في الدرجة الرابعة من الحجم الخطي ، والقوة في الثانية ، أي هناك نقطة لا يمكن للماكول وجودها بعد ذلك. كل شيء عن محرك الأقراص - محرك كرنك فظيع! ومن وجهة نظر التصميم ومن وجهة نظر التنفيذ - فهي غير مناسبة على الإطلاق للجبهات. الحد الأقصى لكتلة الإقلاع من الماهوجني مع محرك كرنك هو في حدود 40 كجم.
استغرق الأمر مني عامين للعثور على الإجابة حول كيفية جعل المجلة أكثر من هذه الكتلة النهائية.
والآن نحن نبني جهازًا جديدًا لا تتمثل مهمته فقط في إثبات إمكانية تحريك آلة بجناح رفرفة ، ولكن أيضًا لإظهار فعاليتها مقارنة بطائرة وطائرة هليكوبتر.
أراهن على أن الحذافات قد تكون منافسة للطائرات متعددة المروحيات بسبب كفاءتها العالية ، وكذلك الضوضاء المنخفضة (الفيديو ليس مؤشرا ، لم يكن هناك كاتم للصوت على المحرك).
في حالة نجاح تجربتنا الجديدة ، سيكون من الممكن بناء حذافات من أي بُعد معقول تقريبًا ، لكني شخصياً مهتم في قطاع التاكسي الجوي مع إمكانية الإقلاع والهبوط العمودي - وهو خيار مثير للاهتمام للنقل الحضري للمستقبل.