طيات الأجنحة المستوحاة من الريش يمكن أن تعزز رفع الطائرات وأدائها، حسب دراسة جديدة

قد تكون اللوحات الجناحية المستوحاة من الطيور هي مستقبل الطيران، حيث توفر دفعة لأداء الطيران من خلال تحسين الرفع وتقليل السحب. وفي دراسة حديثة، بحث المهندسون في كيفية محاكاة “الريش الخفي” – الريش المتعدد الطبقات والمتداخل على أجنحة الطيور – على أجنحة الطائرات لتحسين القدرة على المناورة والاستقرار. وفقا لدراسة، فإن تركيب اللوحات السلبية خفيفة الوزن عبر أسطح أجنحة الطائرة يمكن أن يوفر مزايا ديناميكية هوائية كبيرة، مما يمكّن الطائرات من تحقيق رفع معزز وتقليل السحب.

نهج جديد لتصميم رفرف الطائرات

حسب الأبحاث نشرت في 28 أكتوبر في وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم، تستخدم أجنحة الطائرات التقليدية عادةً اللوحات والمفسدات، التي يتم التحكم فيها بواسطة أنظمة ميكانيكية لإدارة تدفق الهواء أثناء الرحلة. ومع ذلك، يهدف هذا النهج المستوحى من الطبيعة إلى استبدال عناصر التحكم المعقدة بتصميم سلبي يتم تنشيطه فقط من خلال تغيرات ضغط الهواء عند زوايا الهجوم العالية – وهو الموضع الذي تلتقي فيه الأجنحة بتدفق الهواء الوارد وجهاً لوجه. وأوضح المهندس إيمي ويسا، من جامعة برينستون، أنه على عكس المكونات التقليدية، فإن هذه اللوحات “لا يتم التحكم فيها بواسطة محركات أو مشغلات” ولكنها تستجيب بشكل طبيعي لتدفق الهواء، مما يوفر البساطة والتغطية عبر سطح الجناح بأكمله.

تكشف اختبارات نفق الرياح عن تعزيز الثبات والرفع

وفي اختبارات نفق الرياح، قام الباحثون بفحص تأثير هذه اللوحات الشبيهة بالريش على نماذج الجنيح. اللوحات الموضوعة في مقدمة الجناح توجه تدفق الهواء بشكل أكثر فعالية، مما يحسن الرفع ويقلل السحب. أدت صفوف إضافية من اللوحات إلى تكثيف هذا التأثير، في حين عملت اللوحات الموضوعة في الخلف على تثبيت ضغط الهواء عن طريق منعه من التدفق للأمام، وهو جانب مهم للحفاظ على الرفع. ووجدت الدراسة أن التصميم الذي يحتوي على خمسة صفوف من اللوحات أدى إلى زيادة الرفع بنسبة 45% وتقليل السحب بنسبة 31%، مما يسلط الضوء على قدرة هذه اللوحات على تحسين الديناميكيات الهوائية دون استخدام الآلات المعقدة.

الفوائد المحتملة للطيران الحديث

عند اختبارها على طائرات يتم التحكم فيها عن بعد، ساعدت اللوحات التي تشبه الريش أيضًا في توسيع نطاق زوايا الطيران الآمنة بنسبة تسعة بالمائة، مما يقلل من احتمالية التوقف – وهو فقدان مفاجئ للرفع غالبًا ما يحدث أثناء الصعود الحاد أو المنعطفات الحادة. يمكن أن يؤدي نطاق زاوية الهجوم المتزايد هذا إلى جعل الرحلات الجوية أكثر أمانًا، خاصة في الظروف المضطربة أو أثناء الهبوط على المدرج القصير. وكما لاحظ ويسا، يمكن لللوحات السلبية أن تدعم نطاقًا أوسع من المناورات، مما يوفر مزايا لمختلف تطبيقات الطيران بدءًا من الطائرات التجارية وحتى الطائرات بدون طيار.