ناسا وبوينج يختبران أجنحة مرنة جديدة لتوفير الوقود فيديو

ناسا بالتعاون مع بوينغ تجربة طويلة بشكل غير عادي وأجنحة رفيعة للطائرات تعد بتحسين الديناميكا الهوائية وتقليل استهلاك الوقود وجعل الرحلات الجوية أكثر سلاسة. ومع ذلك، فإن هذه الأجنحة مرنة للغاية، مما يخلق تحديات هندسية جديدة.

أوضحت جنيفر بينكرتون، مهندسة ناسا من مركز لانغلي في هامبتون، فيرجينيا: “عندما يصبح الجناح مرنًا للغاية، فإنه يبدأ في التأرجح أو الاهتزاز كثيرًا. يمكن أن تؤدي هبوب الرياح والمناورات الحادة وضغط المنعطفات إلى زيادة هذه الاهتزازات. نحن نبحث عن طريقة للاستفادة من الجناح الطويل دون التعرض لخطر الاهتزاز المفرط”.

لماذا يعتبر الجناح الطويل أكثر واعدة؟

تعمل الأجنحة الأطول والأضيق على تقليل السحب وتجعل الطائرة أكثر كفاءة في سرعة الطيران. ومن الناحية المثالية، ينبغي أن يؤدي ذلك إلى تقليل استهلاك الوقود، وهو أمر مهم بشكل خاص لشركات الطيران التجارية. لكن كلما كان الجناح أرق وأطول، كلما زاد انحناءه وأصبح عرضة لظاهرة تعرف باسم الرفرفة.

وأوضح بينكرتون: “تحدث الرفرفة عندما يتسبب تدفق الهواء في اهتزاز الجناح في الوقت المناسب مع الترددات الطبيعية للهيكل. ويمكن أن تتراكم هذه الاهتزازات، وفي الحالات القصوى، تدمر الجناح. ومهمتنا هي فهم كيفية التحكم في هذه الاهتزازات بحيث لا تتداخل مع الطيران”.

اختبارات على النموذج الديناميكي الهوائي

من المستحيل اختبار مثل هذه الأجنحة على طائرة حقيقية – فلا يوجد نفق رياح واحد يمكنه استيعاب طائرة ركاب كاملة الحجم. يوجد في لانجلي نفق رياح بمساحة 4.9 × 4.9 متر حيث يمكن للمهندسين اختبار النماذج الكبيرة. قامت Boeing، بالتعاون مع NextGen Aeronautics، بإنشاء طائرة نصف نموذجية بجناح يبلغ طوله حوالي 4 أمتار، ومجهزة بأسطح تحكم نشطة.

كان النموذج بمثابة تحسن كبير مقارنة بمشروع SUGAR السابق، والذي استخدم سطحين للتحكم فقط.

وقال باتريك إس هيني، الباحث الرئيسي في ناسا: “يوجد الآن عشرة منهم. لقد أضفنا المزيد من التعقيد والتحكم إلى الجناح”.

مرحلتين من الاختبار

قدمت المرحلة الأولى من الاختبار في عام 2024 بيانات أساسية عن سلوك الجناح، والتي تمت مقارنتها بنتائج النمذجة الحاسوبية. وبناءً على هذه البيانات، قام المهندسون بتعديل خوارزميات التحكم وأعدوا المرحلة الثانية في ديسمبر 2025. واختبرت تكوينات جديدة بأسطح إضافية وقاموا بمحاكاة مناورات مختلفة وهبوب الرياح لمعرفة كيفية تفاعل الجناح مع الأحمال الحقيقية.

وقال هيني: “نحن لا نختبر الديناميكا الهوائية فحسب، بل نختبر أيضًا الاستجابات الهيكلية للجناح. والهدف هو التأكد من أن الجناح يتصرف بأمان حتى في ظروف الطيران الصعبة”.

المشاكل والآفاق

يوفر الجناح الطويل العديد من المزايا: سحب أقل، واقتصاد أفضل في استهلاك الوقود، ورحلة أكثر سلاسة. لكن المرونة العالية تجعل الهيكل حساسًا لعدم الاستقرار الهوائي، بما في ذلك الرفرفة، وكذلك هبوب الرياح والاضطرابات.

وأضاف بينكرتون: “إن التحكم في اهتزازات الجناح أمر بالغ الأهمية. وأي تناقض يمكن أن يتسبب في اهتزاز الطائرة وحتى التسبب في أضرار هيكلية”.

ويؤكد الخبراء أن التوازن بين المرونة والاستقرار هو الذي يحدد كفاءة الطائرات المستقبلية.

إذا نجح المشروع، فإن الأجنحة الجديدة ستسمح بإنشاء طائرات أكثر اقتصادا وراحة. وهذا مهم بشكل خاص للطيران لأنه يسعى إلى تقليل انبعاثات الكربون وزيادة المدى. ويثق مهندسو ناسا وبوينغ في أن الاختبارات التفصيلية، وهي مزيج من الاختبارات الديناميكية الهوائية والمحاكاة الحاسوبية، ستساعد في إدخال هذه التكنولوجيا بأمان إلى الطائرات التجارية في المستقبل.