- إنضم
- 2 سبتمبر 2013
- المشاركات
- 26
- التفاعل
ينشغل فريق من جامعة ليهاي الأمريكية بالإعداد لمركبة جوية كبيرة بدون طيار مخصصة لعمليات مستمرة في الجو. وإذا ما عدنا قليلاً إلى الوراء فإننا سنرى بأن جون ستروت الحائز على جائزة نوبل للسلام والعالم الفيزيائي بارون رايلي اقترحا فكرة خارقة عام 1883، فمن خلال دراسة آلية تحليق الطيور وخاصة طيور البجعة، طرح جون ستروت افتراضاً مفاده بأن الطيور كانت تحصل على الطاقة من خلال الفارق في سرعة الرياح بين طبقات الغلاف الجوي، وهذا ما سمح لهم التحليق في السماء دون أن يرفرفوا أجنحتهم. ووفقاً لهذه النظرية يمكن للطائرات على الأقل نظرياً أن تطير دون استخدام الوقود لعدة اسابيع أو شهور وربما لعدة سنوات بفضل تطبيق هذه التقنية التي أصبحت تعرف بالتحليق الديناميكي
يطلق على التحليق الديناميكي، بأنه طريقة الارتفاع التي يتم فيها الحفاظ على مستوى علو الطيران بفضل التغير المستمر لطبقات الهواء وتغير السرعات الأفقية المتباينة. علماً أن المناطق التي تتباين فيها مجالات سرعة الرياح يمكن أن تصادف أثناء حدوث خلل في حركة تدفق الهواء أو بالقرب من سطح الأرض، وهذا الأسلوب كثيرا ما تستخدمه الطيور، وفي معظم الأحيان يتم استخدامه من قبل الطيور البحرية التي تحوم فوق أمواج المحيط وأشهرها طائر القطرس، الذي بمساعدة عامل التحليق الديناميكي يمكن أن يطير لآلاف الكيلومترات. مع العلم أن طياري الطائرات الشراعية، نادراً ما تعثر على تدرجات طبقات الهواء على علو شاهق.
التحليق الديناميكي يعتمد على حقيقة أن سرعة الرياح في كل طبقة لاحقة هي أعلى من الطابقة السابقة. فعلى سبيل المثال، سرعة الرياح العالية على ارتفاع 1 متر هو 10 م/ثا، ولكن إذا كنت انتقلنا إلى ارتفاع 10 أمتار، فإن سرعة الرياح تزداد بنسبة 1.5 مرة. هذه الظاهرة تستخدم بشكل ملحوظ ولاسيما على سطح الماء، من قبل الطيور الكبيرة البحرية منها طيور المحيطات. في البداية ترتفع نحو الطبقات العلوية لتخزين مستوى معين من الركود اللازم، ثم تقوم بالدوران حلقة عائدة أدراجها مرة أخرى وبسرعة عالية إلى طبقات الجو السفلى.
لم يكن هناك تقدماً ملحوظاً في مجال تطوير عامل التحليق الديناميكي على مدى عقود من الزمن. يذكر أن مشغلي الطائرات الشراعية ذات التحكم الآلي استخدموا مزايا هذه التكنولوجيا من أجل زيادة مدى تحليق الطائرات، ولكن العلماء لم يكونوا على علم ما إذا كان يمكن تطبيق هذه المعرفة لطائرات أكبر حجماً. على الرغم من هذا، ففي عام 2006 قام فريق من المهندسين، والذي يتألف من أعضاء لوكالة ناسا وسلاح الجو الامريكي برحلة طويلة على متن طائرة شراعية معدلة من طراز L-23 Blanik فوق قاعدة إدواردز الجوية العسكرية، وهذه كانت من الممارسات العملية التي أثبتت أن الطائرات الكبيرة جدا قادرة على تطبيق هذه تقنية التحليق الديناميكي.
وتجدر الإشارة إلى أن الطائرات الشراعية الحديثة في كثير من الأحيان استخدمت لفترة طويلة تقنيات الطيور في عملية زيادة السرعة والتحليق إلى مسافات أعلى. فعلى سبيل المثال ففي عام 2005 أطلق مركز ناسا لبحوث الطيران طائرة شراعية مع طيار آلي الذي كان قادراً على البقاء في السماء لمدة ساعة أطول من المعتاد، وذلك بفضل تمكن الطائرة من التقاط طبقات الهواء الحارة "أو ما يسمى بالتحليق الساكن ". وفي عام 2009 تمكنت طائرة صغيرة نسبياً ذات تحكم آلي أن تزيد من سرعتها قبل الإقلاع حتى 630 كم/ساعة بفضل استخدام طريقة التحليق الديناميكي.
حالياً يعمل فريق من جامعة ليهاي برئاسة البروفيسور يواكيم غرينتشيد على تحسين مفهوم التحليق الديناميكي، كمحاولة منهم لتصنيع مركبة جوية كبيرة بدون طيار. فلقد تمكنوا الانتهاء من تصميم جناح يصل طوله 7م مصنوع من ألياف الكربون ومصمم للتحليق في طبقات الهواء على ارتفاع أكثر من 6 كيلومترات. على أن يتحمل هذا النموذج ضغط يصل حتى 20 G ، "التحليق الديناميكي يسبب ضغطاً على جناح الطائرة"، وسرعة تصل إلى 480 كم/ساعة.
ومن المقرر أن يجري هذا الفريق في وقت لاحق من عام 2013 اختبارات لهذه التكنولوجيا مع طائرة شراعية على ارتفاع منخفض . وفي حال نجحت هذه التجارب، سوف يقوم الفريق بإطلاق طائرة خاصة بهم يطلق عليها اسم "جيت ستريمير" في وسط من الرياح تصل سرعتها إلى 320 كم/ساعة. وبمجرد أن يتمكن المهندسون التخلص من عبء الوقود وآلية الطاقة يمكن أن يتحول التحليق في السماء إلى شيء جديد تماماً.
وبهذا يمكن أن تصبح الطائرات ذات التحليق الديناميكي في المستقبل البعيد عبارة عن منصات رصد من شأنها أن تكون قادرة على مراقبة الحيوانات البرية والبشر أو حالة الطقس. كما يمكن أن تكون هذه الطائرات بمثابة أجهزة إرسال واستقبال للإشارات الخلوية أو التلفزيونية، وبالإضافة إلى ذلك سوف يمكن لهذه الطائرات السفر بسرعات عالية جدا ولمسافات طويلة.
يعتمد مبدأ عمل التحليق الديناميكي على الفرق في سرعة الرياح:
1. ترتفع الطائرة متجاوزة طبقات الجو الهادئة على علو منخفض إلى طبقات أعلى من الهواء المضطرب بحيث تكون مقدمة الطائرة نحو الريح.
2. تحافظ الطائرة خلال عبورها حدود طبقات الهواء، على سرعتها التي وصلت إليها وهي على الأرض. في هذه الأثناء تمنح الرياح العكسية الطائرة سرعة عالية وتولد قوة رفع أكبر بشكل يتناسب مع حركة الريح المقابلة للأجنحة.
3. بعد أن تقوم الطائرة بدورة كاملة تطير نحو الأسفل قاطعة بذلك مسافة كبيرة.
4. بعد خروج الطائرة من طبقات الرياح تعود مرة أخرى لتكرر مناورتها.وطالما هناك اختلاف في سرعة الرياح يمكن للطائرة أن تنفذ هذه الدورة بعدد غير محدد من المرات.
"بالصور: الأمريكيون يصممون طائرة "السمامة: صوت روسيا
يطلق على التحليق الديناميكي، بأنه طريقة الارتفاع التي يتم فيها الحفاظ على مستوى علو الطيران بفضل التغير المستمر لطبقات الهواء وتغير السرعات الأفقية المتباينة. علماً أن المناطق التي تتباين فيها مجالات سرعة الرياح يمكن أن تصادف أثناء حدوث خلل في حركة تدفق الهواء أو بالقرب من سطح الأرض، وهذا الأسلوب كثيرا ما تستخدمه الطيور، وفي معظم الأحيان يتم استخدامه من قبل الطيور البحرية التي تحوم فوق أمواج المحيط وأشهرها طائر القطرس، الذي بمساعدة عامل التحليق الديناميكي يمكن أن يطير لآلاف الكيلومترات. مع العلم أن طياري الطائرات الشراعية، نادراً ما تعثر على تدرجات طبقات الهواء على علو شاهق.
التحليق الديناميكي يعتمد على حقيقة أن سرعة الرياح في كل طبقة لاحقة هي أعلى من الطابقة السابقة. فعلى سبيل المثال، سرعة الرياح العالية على ارتفاع 1 متر هو 10 م/ثا، ولكن إذا كنت انتقلنا إلى ارتفاع 10 أمتار، فإن سرعة الرياح تزداد بنسبة 1.5 مرة. هذه الظاهرة تستخدم بشكل ملحوظ ولاسيما على سطح الماء، من قبل الطيور الكبيرة البحرية منها طيور المحيطات. في البداية ترتفع نحو الطبقات العلوية لتخزين مستوى معين من الركود اللازم، ثم تقوم بالدوران حلقة عائدة أدراجها مرة أخرى وبسرعة عالية إلى طبقات الجو السفلى.
لم يكن هناك تقدماً ملحوظاً في مجال تطوير عامل التحليق الديناميكي على مدى عقود من الزمن. يذكر أن مشغلي الطائرات الشراعية ذات التحكم الآلي استخدموا مزايا هذه التكنولوجيا من أجل زيادة مدى تحليق الطائرات، ولكن العلماء لم يكونوا على علم ما إذا كان يمكن تطبيق هذه المعرفة لطائرات أكبر حجماً. على الرغم من هذا، ففي عام 2006 قام فريق من المهندسين، والذي يتألف من أعضاء لوكالة ناسا وسلاح الجو الامريكي برحلة طويلة على متن طائرة شراعية معدلة من طراز L-23 Blanik فوق قاعدة إدواردز الجوية العسكرية، وهذه كانت من الممارسات العملية التي أثبتت أن الطائرات الكبيرة جدا قادرة على تطبيق هذه تقنية التحليق الديناميكي.
وتجدر الإشارة إلى أن الطائرات الشراعية الحديثة في كثير من الأحيان استخدمت لفترة طويلة تقنيات الطيور في عملية زيادة السرعة والتحليق إلى مسافات أعلى. فعلى سبيل المثال ففي عام 2005 أطلق مركز ناسا لبحوث الطيران طائرة شراعية مع طيار آلي الذي كان قادراً على البقاء في السماء لمدة ساعة أطول من المعتاد، وذلك بفضل تمكن الطائرة من التقاط طبقات الهواء الحارة "أو ما يسمى بالتحليق الساكن ". وفي عام 2009 تمكنت طائرة صغيرة نسبياً ذات تحكم آلي أن تزيد من سرعتها قبل الإقلاع حتى 630 كم/ساعة بفضل استخدام طريقة التحليق الديناميكي.
حالياً يعمل فريق من جامعة ليهاي برئاسة البروفيسور يواكيم غرينتشيد على تحسين مفهوم التحليق الديناميكي، كمحاولة منهم لتصنيع مركبة جوية كبيرة بدون طيار. فلقد تمكنوا الانتهاء من تصميم جناح يصل طوله 7م مصنوع من ألياف الكربون ومصمم للتحليق في طبقات الهواء على ارتفاع أكثر من 6 كيلومترات. على أن يتحمل هذا النموذج ضغط يصل حتى 20 G ، "التحليق الديناميكي يسبب ضغطاً على جناح الطائرة"، وسرعة تصل إلى 480 كم/ساعة.
ومن المقرر أن يجري هذا الفريق في وقت لاحق من عام 2013 اختبارات لهذه التكنولوجيا مع طائرة شراعية على ارتفاع منخفض . وفي حال نجحت هذه التجارب، سوف يقوم الفريق بإطلاق طائرة خاصة بهم يطلق عليها اسم "جيت ستريمير" في وسط من الرياح تصل سرعتها إلى 320 كم/ساعة. وبمجرد أن يتمكن المهندسون التخلص من عبء الوقود وآلية الطاقة يمكن أن يتحول التحليق في السماء إلى شيء جديد تماماً.
وبهذا يمكن أن تصبح الطائرات ذات التحليق الديناميكي في المستقبل البعيد عبارة عن منصات رصد من شأنها أن تكون قادرة على مراقبة الحيوانات البرية والبشر أو حالة الطقس. كما يمكن أن تكون هذه الطائرات بمثابة أجهزة إرسال واستقبال للإشارات الخلوية أو التلفزيونية، وبالإضافة إلى ذلك سوف يمكن لهذه الطائرات السفر بسرعات عالية جدا ولمسافات طويلة.
يعتمد مبدأ عمل التحليق الديناميكي على الفرق في سرعة الرياح:
1. ترتفع الطائرة متجاوزة طبقات الجو الهادئة على علو منخفض إلى طبقات أعلى من الهواء المضطرب بحيث تكون مقدمة الطائرة نحو الريح.
2. تحافظ الطائرة خلال عبورها حدود طبقات الهواء، على سرعتها التي وصلت إليها وهي على الأرض. في هذه الأثناء تمنح الرياح العكسية الطائرة سرعة عالية وتولد قوة رفع أكبر بشكل يتناسب مع حركة الريح المقابلة للأجنحة.
3. بعد أن تقوم الطائرة بدورة كاملة تطير نحو الأسفل قاطعة بذلك مسافة كبيرة.
4. بعد خروج الطائرة من طبقات الرياح تعود مرة أخرى لتكرر مناورتها.وطالما هناك اختلاف في سرعة الرياح يمكن للطائرة أن تنفذ هذه الدورة بعدد غير محدد من المرات.
"بالصور: الأمريكيون يصممون طائرة "السمامة: صوت روسيا
التعديل الأخير:
