طراحي بال هاي پرنده، انقلاب بال هاي ناپايدار



نویسنده: آرمان

وقتی نام هواپیما به میان می آید، در ذهن اکثر ما پرنده ای دارای دو بال و یک دم شامل سکان عمودی و افقی شکل می گیرد که از طرحی معمولی برخوردار است، مانند اکثر هواپیما هایی که شاید روزانه آن ها را زیاد ببینیم. اما «بال پرنده» چیزی فراتر آن است که ما معمولاً تصور می کنیم:





هواپیمای XB-35، طراحی آقای نورث روپ از طرح بال های پرنده



هواپیما هایی که با عنوان بال پرنده از آن ها یاد می شود، نتیجه سال ها تلاش و طراحی های مستمر دانشمندان علوم مختلف هواپیماییست. هر کسی که هواپیمای بمب افکن بی نظیر B-2 ملقب به روح را دیده باشد، احتمالاً طرح بال پرنده برای وی بسیار آشناست. سال ها پیش، یعنی در حدود دهه 1920 میلادی، بنیان گذار شرکت مشهور نورث روپ گرومن یعنی آقای جک نورث روپ، طرح بال های پرنده را برای نخستین بار در سطحی وسیع معرفی کرد. هواپیمای از طرح بال پرنده استفاده کند، در حقیقت هواپیماییست از نظر ما غیر متعارف و نا آشنا، چرا که در این هواپیما، شما چیزی به نام دم، سکان عمودی و یا افقی پیدا نمی کنید! این هواپیما، تنها از یک بال تشکیل شده و هر قسمت جانبی دیگر چون بدنه و موتور ها، در درون همین بال شکل گرفته اند. این نوع طراحی، به خوبی در هواپیمای B-2 مشهود است. هواپیمایی که تماماً فقط یک بال باشد، قادر است که سیستم ها و تسلیحات بسیاری را تا فاصله های بسیار دور حمل نماید، چرا که به دلیل حذف کلی قسمت دم هواپیما، از تولید مقادیر زیادی از نیروی پسا جلوگیری شده است. در این طرح، وزن کلی هواپیما نیز به همین دلیل، تا مقدار قابل توجهی کاهش یافته و عامل بالقوه دیگری در افزایش برد هواپیما می تواند به شمار آید.





هواپیمای YB-49، همان نمونه قبلی اما با موتورهای جت و سکان های عمودی کوچک



اما بزرگترین مشکل در بال های پرنده، ناپایداری شدید در پرواز عادیست که به علت فقدان سکان عمودی و به طور کلی سازه دم به وجود آمده است. در چنین شرایطی، Yaw کردن یا چرخش حول محور عمودی به طور کلی غیر ممکن بوده و هواپیما نیز میل به بر هم زدن تعادل ایجاد شده دارد. حال، بشنویم از آزمایش های آقای جک نورث روپ، طراح و مبتکر افسانه ای هواپیمایی. در دهه چهل میلادی، آقای نورث روپ آزمایش هایی را بر روی هواپیما هایی با نام XB-35 و YB-49 آغاز کرد که در حقیقت، نمونه های اولیه ای از بمب افکن های آینده، با استفاده از طرح بال های پرنده بودند. XB-35 هواپیمایی با چهار موتور پیستونی بود که ملخ موتورها در قسمت عقب بال ها واقع شده بودند. این هواپیما بردی معادل 8.000 کیلومتر و توانایی حمل 4.000 کیلوگرم تسلیحات مختلف را داشت. این طرح جالب، توجه نیروی هوایی آمریکا را به خود جلب کرد، به طوری که این نیرو 15 فروند از این هواپیما را به عنوان نمونه های اولیه سفارش داد.





هواپیمای YB-49 با موتورهای جت قبل از پرواز



اما پس چند آزمایش دیگر، نیروی هوایی ریسک به کارگیری هواپیمایی با مشکلات ناشناخته را نپذیرفته و سرانجام هواپیمای B-36 به عنوان بمب افکن مطبوع نیروی هوایی آمریکا پذیرفته شد. از 15 فروند XB-35، تنها 3 فروند آن ها پرواز کردند. چند سال بعد، نمونه هایی از این هواپیما که دارای موتورهای جت و سکان های عمودی کوچکی در قسمت انتهایی بال هایشان بودند، با نام YB-49 طراحی و پرواز کردند. علی رغم طراحی رادیکال و متفاوت این هواپیما که بیشتر شبیه به یک پیکان نوک تیز بود، YB-49 دارای مشکلات عدیده ای در پایداری در پرواز بود، به طوری که بسیار مشکل می شد این هواپیما را هدایت و کنترل کرد. سرانجام در سال 1948، آقای گلن ادواردز که پایگاه مشهور ادواردز به نام او شده است و پنج نفر خدمه دیگر، در حادثه سقوط یک YB-49 کشته شدند. با وقوع این حادثه، می شد گفت که تقریباً پرونده بال های پرنده به دلیل مشکلات فراوان آن بسته شد و تنها تجربه ی تلخی برای آقای نورث روپ به جا گذاشت، به طوری که آقای نورث روپ همیشه از اینکه با وی و طرحش بی انصافانه رفتار شده است، شکایت داشت.





هواپیمای B-2 بال پرنده در حال سوخت گیری

اما مشهورترین و موفقترین هواپیمای بال پرنده، همان هواپیمای B-2 Spirit خفاکار است که ساخت آن در سال 1989 به پایان رسید اما به دلیل همان مشکلات بال های پرنده، هواپیما تا یک دهه بعد، یعنی زمان جنگ یوگسلاوی پرواز نکرد. برای حل این مشکل اساسی، یعنی ناپایداری هواپیما های بال پرنده، از سیستم های کنترلی بسیار پیچیده کامپیوتری در هواپیمای B-2 استفاده شده است که در هر ثانیه قریب به 60 بار وضعیت هواپیما را بررسی و کنترل می نماید. همچنین با عرضه مقاطع بال Reflexed یا « مقطع برعکس» این مشکلات تا حدود زیادی بر طرف شده است. طراحان هواپیما در نظر دارند که آینده جنگنده ها را نیز بر اساس همین طرح بال های پرنده برنامه ریزی کنند، البته با استفاده از چنین فناوری پیشرفته ای، بسیار دور از واقعیت نیست.