ในขณะที่ใครก็ตามที่กลัวการบินจะบอกคุณการบินเป็นเรื่องลึกลับ
ความจริงที่ว่าเครื่องบินหนักที่เต็มไปด้วยผู้คนสามารถทำได้อยู่ให้สูงขึ้นเป็นเรื่องเหลือเชื่อ แม้แต่ผู้เชี่ยวชาญก็ยอมรับว่ามีหลายสิ่งที่เราไม่รู้เกี่ยวกับเที่ยวบินรวมถึงสาเหตุที่สัตว์ทำดีกว่าเครื่องบินที่ดีที่สุดของเรา
ตัวอย่างบางส่วน:
- เครื่องบินไอพ่นแบล็กเบิร์ดที่บินได้เกือบ 2,000 ไมล์ต่อชั่วโมงครอบคลุมความยาวของร่างกาย 32 ต่อวินาที แต่นกพิราบทั่วไปครอบคลุม 75 ของร่างกายยาวต่อวินาที
- อัตราการหมุนของระนาบ A-4 Skyhawk แอโรบิกอยู่ที่ประมาณ 720 องศาต่อวินาที อัตราการม้วนของการกลืนโรงนามากกว่า 5,000 องศาต่อวินาที
- เครื่องบินทหารบางลำสามารถทนต่อแรงโน้มถ่วงของ 8-10 กรัม (แรงโน้มถ่วงของโลกเท่ากับ 1 กรัม) นกหลายตัวมีประสบการณ์ G-forces มากกว่า 10 กรัมและสูงถึง 14 กรัม
เมื่อพูดถึงความยืดหยุ่นและประสิทธิภาพในอากาศนกค้างคาวและแมลงที่มีประสิทธิภาพสูงกว่าเครื่องบินได้อย่างง่ายดาย นักวิจัยหวังว่าการศึกษาสัตว์อย่างใกล้ชิดอาจเปิดเผยบางส่วนของความลับที่อยู่เบื้องหลังเที่ยวบิน-
สัตว์เลียนแบบ
สัตว์ในอากาศเกือบทั้งหมดใช้ปีกกระพือปีก
เมื่อมนุษย์ใฝ่ฝันที่จะบินเป็นครั้งแรกผู้คนจำนวนมากคิดว่าจะเลียนแบบนกและสร้างปีกที่ไม่สามารถปรับได้
ใน 13ไทยศตวรรษนักปรัชญาและ Franciscan Friar Roger Bacon เสนอแนวคิดของยานพาหนะปีกกระพือปีกและใน 15ไทยศตวรรษที่ Leonardo Davinciร่างเครื่องบินด้วยปีกกระพือ
แต่พยายามก่อนบินเหมือนสัตว์แบนราบ สำหรับยานพาหนะที่มีน้ำหนักของมนุษย์ความเร็วในการกระพือที่จำเป็นในการสร้างการยกและแรงขับที่จำเป็นนั้นเป็นอุปสรรคที่ผ่านไม่ได้ มันไม่ได้จนกว่าผู้คนจะพยายามใช้ปีกที่มั่นคงซึ่งอากาศพลศาสตร์มีความซับซ้อนน้อยกว่ามากซึ่งพวกเขาสามารถลงจากพื้นได้
เที่ยวบินของมนุษย์ครั้งแรกที่เกี่ยวข้องกับเครื่องร่อนและมีชื่อเสียงเป็นเรือเหาะที่ขับเคลื่อนด้วยไอน้ำขนาดใหญ่ในปี 1852
ในปี 1903 พี่น้อง Wright ได้ทำการควบคุมเที่ยวบินของมนุษย์ที่หนักกว่าอย่างต่อเนื่องเป็นครั้งแรกโดยใช้การคุมกำเนิดด้วยปีกที่ได้รับการแก้ไข ตั้งแต่ความสำเร็จของพวกเขาเครื่องบินที่มีมนุษย์ส่วนใหญ่ตามหลังชุดสูทด้วยปีกคงที่
“ เนื่องจากธรรมชาติของเที่ยวบินกระพือนั้นซับซ้อนมากจึงเป็นเรื่องยากที่จะคัดลอก” Sergey Shkarayev ศาสตราจารย์ด้านการบินและอวกาศและวิศวกรรมเครื่องกลของมหาวิทยาลัยแอริโซนากล่าว "ผู้คนรู้ว่ามันง่ายกว่ามากที่จะจัดการกับปีกที่คงที่เช่นเดียวกับนกเมื่อพวกเขาทะยาน แต่คุณยังต้องการใบพัดนกไม่มีสิ่งประดิษฐ์ที่สำคัญเช่นนี้เช่นล้อหรือใบพัด
เครื่องบินขนาดเล็ก
ในขณะที่ 747s ของเราให้บริการเราค่อนข้างดีมีข้อ จำกัด ในการบินปีกคงที่
"กับปีกกระพือเราคาดหวังว่าพวกเขาจะมีคุณสมบัติบางอย่างที่ปีกคงที่ไม่มีเช่นความสามารถในการซ้อมรบที่คมชัดเช่นนกฮัมมิงเบิร์ด "Shkarayev กล่าว
ปีกกระพือยังช่วยให้ใบปลิวลอยอยู่ในตำแหน่งเดียวบินด้วยความเร็วที่ช้ามากและตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพแวดล้อมเช่นความปั่นป่วนลมฝนและหิมะ ความยืดหยุ่นดังกล่าวยังช่วยให้นกและแมลงสามารถบินด้วยปีกหัก
Shkarayev ออกแบบเครื่องบินขนาดเล็กปีกกระพือปีกเรียกว่ายานพาหนะไมโครแอร์ (MAVS) ใบปลิวของเขามีปีก 5 ถึง 8 นิ้วและสามารถควบคุมได้จากระยะไกล
เครื่องจักรเหล่านี้เป็นที่ต้องการอย่างมากจากกองทัพและอาจมีการใช้งานทางวิทยาศาสตร์และเชิงพาณิชย์
“ มีความสนใจอย่างมากในเทคโนโลยีขนาดเล็ก” Wei Shyy ประธานแผนกวิศวกรรมการบินและอวกาศที่มหาวิทยาลัยมิชิแกนกล่าวซึ่งยังออกแบบยานพาหนะปีกเล็ก ๆ "ตัวอย่างเช่นคุณสามารถส่งหนึ่งในใบปลิวเหล่านี้เพื่อเฝ้าระวังในอัฟกานิสถานหรืออิรักพวกเขาสามารถส่งพวกเขาออกไปตรวจสอบสถานการณ์ถ่ายวิดีโอและดูว่าเกิดอะไรขึ้นในสนามจริง ๆ หรือคุณสามารถส่งสิ่งเหล่านี้ไปยังพื้นที่ภัยพิบัตินิวเคลียร์เมื่อคุณไม่ต้องการส่งมนุษย์"
เพื่อให้ดีขึ้นวิศวกรเครื่องบินของเขาถ่ายภาพนกและออกแบบแบบจำลองการคำนวณเพื่อพยายามทำความเข้าใจกับอากาศพลศาสตร์ของพวกเขา
ฟิสิกส์ปีก
เมื่อนกและแมลงบินปีกของพวกเขาจะเปลี่ยนรูปร่างอย่างต่อเนื่องเพื่อรองรับสภาพแวดล้อม แต่ฟิสิกส์ของปีกที่เปลี่ยนแปลงเหล่านี้มีความซับซ้อน
“ ความยืดหยุ่นเป็นที่ต้องการมากแค่ไหนถ้าคุณมีความยืดหยุ่นมากเกินไปคุณอาจเลอะเทอะอาจจะแย่กว่าไม่มีความยืดหยุ่น” เขากล่าว "นั่นเป็นคำถามใหญ่"
Peter Ifju เป็นศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมเครื่องกลและการบินและอวกาศที่ University of Florida ซึ่งร่วมมือกับ Wei Shyy
“ ฉันคิดว่าเรายังมีหนทางอีกไกลที่จะหาคำถามที่ใหญ่กว่า” เขากล่าว "ร่างกายพวกเขากำลังทำอะไรกับอากาศเพื่อสร้างลิฟท์ที่มีประสิทธิภาพเช่นนี้มีฟิสิกส์การไหลทุกชนิดที่เราไม่เข้าใจเราสามารถเห็นสิ่งที่พวกเขากำลังทำอยู่ แต่เราไม่เข้าใจว่ามันมีปฏิสัมพันธ์กับอากาศอย่างไร"
ในระดับพื้นฐานเขากล่าวว่านกกำลังว่ายน้ำผ่านอากาศเหมือนที่ผู้คนทำผ่านน้ำ เมื่อเราว่ายน้ำเราผลักน้ำออกไปจากเราเพื่อสร้างแรงขับไปข้างหน้าและขึ้นในขณะที่พยายามทำให้เกิดการลากน้อยที่สุดเท่าที่จะทำได้
“ นกมีปรัชญาที่คล้ายกัน” เขากล่าว
สัตว์จะมีอยู่เสมอข้อดีบางประการเหนือเครื่องจักรเช่นความสามารถในการใช้ระบบประสาทของพวกเขาเพื่อรับรู้ถึงรายละเอียดปลีกย่อยเกี่ยวกับสภาพแวดล้อมรอบตัวพวกเขาและเปลี่ยนแปลงเที่ยวบินของพวกเขาตามนั้น
“ เราไม่ได้พยายามคัดลอกธรรมชาติ” Shyy กล่าว "บางสิ่งที่ธรรมชาติทำเราไม่สามารถทำได้เรากำลังพยายามทำความเข้าใจพื้นฐานเกี่ยวกับธรรมชาติจากนั้นใช้ความรู้ทางวิศวกรรม"
ผู้ที่ชื่นชอบ Ornithopter
เที่ยวบินธรรมชาติไม่ได้เป็นที่นิยมสำหรับมันแอปพลิเคชันทหาร- ชุมชนของผู้ที่ชื่นชอบได้ผุดขึ้นมารอบ ๆ Ornithopters-อีกคำหนึ่งสำหรับยานพาหนะปีกกระพือ
“ เหตุผลที่ผู้คนจำนวนมากได้ติดตามความคิดนี้ในช่วงหลายปีที่ผ่านมาไม่ได้มีไว้สำหรับการใช้งานจริง แต่อีกมากที่จะพิสูจน์ว่าสามารถทำได้” นาธานโครนิสเตอร์ผู้ก่อตั้งเว็บไซต์ Ornithopter Zone ซึ่งเป็นศูนย์กลางสำหรับนักเล่นอดิเรกปีกกระพือปีก "ความคิดประเภทนี้เกิดขึ้นเมื่อหลายร้อยปีก่อนก่อนที่เครื่องบินจะถูกประดิษฐ์ขึ้นมามันสมเหตุสมผลผู้คนเฝ้าดูนกที่บินและคิดว่าบางทีเราสามารถทำเช่นนั้นได้เช่นกันมันจบลงด้วยการท้าทายทางเทคนิคมากกว่าเครื่องบิน
Chronister ศึกษาประวัติความเป็นมาของ ornithopters และออกแบบยานพาหนะของเขาเองตั้งแต่ Wingspan จาก 6 นิ้วถึง 5 ฟุต เขามีส่วนร่วมใน Ornithopter Society ซึ่งตีพิมพ์จดหมายข่าวรายไตรมาสพร้อมการอัปเดตเกี่ยวกับการออกแบบ Ornithopter
“ คนที่สนใจ ornithopters มักจะเป็นคนที่สนุกกับการทำงานกับความท้าทายทางเทคนิค” เขากล่าว "มันออกมาจากความชื่นชมสำหรับการบินนกและเพลิดเพลินกับความท้าทายในการพยายามเลียนแบบสิ่งนั้น"
- เครื่องบินบินได้อย่างไร
- วิดีโอ: ค้างคาวบินได้อย่างไร
- วิดีโอ: เครื่องบินสอดแนมส่วนบุคคลเริ่มขึ้น
