wing

در ابتدا دانشمندان و طراحان برای یافتن سوال‌های خود چاره‌ای جز جست و جو در طبیعت نداشتند اما با پیشترفت علم و تکنولوژی و انتشار آن در سراسر دنیا شاید فکر کنید این موضوع کمرنگ‌تر شده باشد در صورتی که هنوز هم پیچیده ترین طراحی‌ها که توسط شرکت های بزرگ دنیا انجام می‌شود با الهام از رفتار طبیعت و موجودات می باشد. در این مقاله قصد داریم به بررسی چند نمونه هوافضایی از این موضوع بپردازیم.

تعریف بایومیمیکری

هرگونه طراحی و یا محصول که جنس، ساختار و یا بخشی از سیستم آن برگرفته از رفتار طبیعت باشد بایومیمیکری (Biomimicry) می‌گویند. الهام گرفتن از طبیعت در بسیاری از صنعت ها بکار گرفته می‌شود از جمله معماری، هوافضا، صنایع دفاعی و … . استفاده از سیستم ها و مکانیزهای موجود در طبیعت باعث می‌شود که مهندسان و دانشمندان در زمان کمتری جواب مسئله خود را پیدا کنند. از دیگر مزیت‌هایی که یافتن پاسخ در طبیعت دارد این است که عموما این جواب­ها بهترین و بهینه­ترین حالت هستند و همواره امکان پیاده‌سازی آن وجود دارد.

برای آنکه انسان بتواند به بزرگترین آرزوی خود یعنی پرواز برسد تلاش زیادی انجام داد تا با تقلید از طبیعت این کار را انجام دهد این موضوع را می‌توان در طرح هنرمند سرشناس لئوناردو داوینچی مشاهده کرد که در نخستین طرح خود به دنبال ساخت ماشین پرنده­ای بود که با تیرهای نازک چوبی و پارچه، مکانیزمی شبیه به بال پرندگان را طراحی کرد. در طول زمان طراحی های بسیاری بر اساس طبیعت انجام شده است در زیر به تعدادی از آن ها اشاره می شود.

تارهای عنکبوت باتوجه به ضخامت کم و استحکام بالایی که دارند همواره مورد توجه مهندسین عمران بوده است و از ساختار هندسی آن به منظور استجکام بخشی به سازه‌های به کار گرفته­اند. در مورد دیگر می‌توان به ساخت زیردریایی‌هایی اشاره کرد که بر اساس ساختار بدنه دلفین‌ها طراحی شده‌است تا با اصطکاک کمتر بازدهی بالاتری داشته باشند. در علم هوافضا نیز این از این دست الهامات فراوان یافت می‌شود، طراحی آیرودینامیک بدنه بمب افکن B2 و طراحی winglet نمونه‌ای از آن‌ها می‌باشد که در ادامه به جزیئیات آن می­پردازیم.

در قسمت انتهایی بال‌های هواپیماهای امروزی بالک‌هایی وجود دارد که از نوع ثابت و یا متحرک می‌باشد. در دو سر انتهایی بال جریان‌های گردابه‌ای وجود دارد که از میزان نیروی برآ می‌کاهد؛ وظیفه این بالک‌ها از بین بردن این جریان‌های گردابه ای می­باشد تا برآیند نیرو برآ افزایش پیدا کند و به دنبال آن مصرف سوخت کاهش پیدا کند. این پدیده عینا در پرواز پرنده‌ها رخ می‌دهد و پرنده به صورت غریزی با تغییر زاویه پرهای انتهایی بال خود با از بین بردن جریان­های مزاحم نسبت پرواز بدون بال زدن (گلاید) خود را افزایش می‌دهد. پژوهش بر روی وینگلت توسط ناسا آغاز شد و از سال 2008 بر روی هواپیماهای تجاری به کار گرفته شد به طوری که استفاده از این بالک ها در هواپیمای بوئینگ 737 مکس علاوه بر کاهش وزن و بهبود عملکرد بال، موجب کاهش 5/1 درصدی مصرف سوخت گردیده است.

موضوع دیگری از الهام از طبیعت در صنعت هوافضا که به وضوح قابل مشاهده است، ساختار کلی هواپیما می‌باشد، این ساختار متدوال بال و بدنه که بسیار شبیه به اندام یک پرنده می‌باشد سالیان درازی است که در صنعت هوافضا به کار گرفته می­شود و به مروز زمان به ساختار یک پرنده در حال نزدیک شدن است، این اتفاق در صنعت نظامی زودتر رخ داده است و در بمب افکن B2 آمریکا بسیار مشهود است. بدنه این هواپیما بسیار شبیه به پرنده شاهین می‌باشد. حذف سکان عمودی و جایگزینی یک سیستم کنترلی پیچیده مهم‌ترین تغییر ساختاری است که فرم کلی این بمب­افکن را مشابه پرنده شاهین کرده‌است.

اگر بخواهیم نگاهی به طرح­های آینده شرکت‌های بزرگ این صنعت بیاندازیم، موضوع الهام از طبیعت در ایده‌های آن‌ها قابل مشاهده خواهد‌بود. در طرح‌های هواپیماهای مسافربری نسل آینده ساختار متداول بال بدنه تغییرات زیادی خواهد کرد به طوری که ضخامت بال و بدنه به هم نزدیک خواهد شد و امکان قرارگیری مسافر در بال به وجود خواهدآمد. همچنین با پیشترفت سیستم­های کنترلی، ساختار سطوح کنترلی تغییر خواهد کرد تا پرنده شباهت بیشتری به ظاهر پرنده‌های شکاری داشته باشد. همچنین ساختار رایج در بدنه هواپیما که شامل بالکهِد، فُرمِر و پوسته است در آینده شامل این تغییرات خواهد شد. بر اساس ساختارهای موجود در طبیعت و با کمک تکنولوژی پرینترهای سه‌بعدی سازه‌هایی به مراتب سبک­تر و مقاوم­تر ساخته می‌شود که جایگزین این ساختارهای قدیمی می‌شود. بخشی از هواپیما ایرباس A350 بر این اساس ساخته شده‌است و در آینده‌ای نزدیک شاهد کاربرد آن در سایر هواپیماهای تجاری خواهیم بود.

0 پاسخ

دیدگاه خود را ثبت کنید

تمایل دارید در گفتگوها شرکت کنید؟
در گفتگو ها شرکت کنید.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *