جیمز وومزلی، یوتیوبر بریتانیایی و سازنده کانال ProjectAir، هواپیما با بال حلقهای ساخته است که پس از چندین بازطراحی و دو سقوط، سرانجام توانست پروازی کنترلشده و پایدار انجام دهد.
ایده ساخت این هواپیما از یک هواپیمای کاغذی حلقهای شکل گرفت که وومزلی در دوران کودکی با آن بازی میکرد. او حدود یک ماه برای توسعه این پروژه وقت صرف کرد تا بررسی کند که آیا بالهای حلقهای میتوانند در مقایسه با بالهای مستقیم معمولی، عملکرد مناسبی داشته باشند یا خیر.
وومزلی کار خود را با ساخت نمونهای کوچک از چوب بالسا آغاز کرد. این هواپیما دو بال دایرهای داشت و آزمایش پیکربندیهای مختلف نشان داد که قرار دادن حلقه بزرگ در جلو برای تولید نیروی بالابر و حلقه کوچکتر در عقب برای ایجاد پایداری، بهترین نتیجه را به همراه دارد.
بال حلقهای نیز بر اساس همان اصل کلی بالهای معمولی نیروی بالابر ایجاد میکنند. زمانی که حلقه با زاویه حمله مشخص در هوا حرکت میکند، اختلاف فشار میان سطح بالایی و پایینی آن باعث تولید نیروی بالابر میشود.
وومزلی برای ارزیابی بهتر این طراحی، یک هواپیمای معمولی با بال مستقیم و مساحت بال مشابه نیز ساخت. هر دو مدل حدود ۱۲ گرم وزن داشتند و موتور کشی آنها پیش از آزمایش ۱۵۰ دور پیچانده شد.
در شرایط وزش باد، مدل دارای بال مستقیم تنها هفت ثانیه در هوا باقی ماند و باد بهشدت مسیر آن را تحت تأثیر قرار داد. مدل مجهز به بالهای دایرهای کمی بیش از ۱۰ ثانیه پرواز کرد و مسافت بیشتری را پیمود. همچنین این هواپیما پس از برهم خوردن تعادل، چندین بار توانست وضعیت خود را اصلاح کند.
دو سقوط در مسیر ساخت هواپیما با بال حلقهای
#نتایج آزمایش نمونه کوچک، وومزلی را به ساخت نسخهای بسیار بزرگتر ترغیب کرد. او این هواپیما را با استفاده از نرمافزار طراحی به کمک کامپیوتر طراحی کرد و قطعات چوب بالسا را به صورت جداگانه با لیزر برش داد. سپس قطعات مانند اجزای یک کیت ساختوساز به یکدیگر متصل شدند.
دو قاب بال پیش از تکمیل در مجموع ۲.۱۳ کیلوگرم وزن داشتند. همچنین وومزلی بدنهای بلند و جعبهایشکل ساخت و بخشهای زیر بالها را تقویت کرد. در پایان نیز سازه با فیلم حرارتی جمعشونده پوشانده شد.
آزمایشهای بدون موتور نشان دادند که بالهای حلقهای میتوانند نیروی بالابر ایجاد کنند، اما هواپیما برای حفظ وضعیت مناسب به وزن بیشتری در دماغه و زاویه حمله بالایی نیاز داشت.
نخستین تلاش برای پرواز با موتور موفق نبود. بال اصلی با زمین برخورد کرد و هر دو تیرک ساختهشده از چوب بالسا شکستند.
وومزلی پس از این حادثه، حلقه کوچکتر را که سالم مانده بود دوباره به کار گرفت. او موتورها را پایینتر آورد و یک دم معمولی نیز به هواپیما اضافه کرد. این تغییرات مشکل را کاملا برطرف نکردند و هواپیما در دومین پرتاب دوباره به سمت پایین متمایل شد. این حادثه بال باقیمانده از جنس بالسا را نیز نابود کرد.
بازطراحی هواپیما سرانجام نتیجه داد
#وومزلی برای ساخت نسخه سوم هواپیما با بال حلقهای، استفاده از چوب بالسا را کنار گذاشت و فوم و لولههای آلومینیومی را جایگزین آن کرد. بال جدید انعطافپذیری بیشتری داشت و توانست نخستین پرواز را بدون شکستن پشت سر بگذارد، اما حلقه هنگام پرواز کشیده شد و شکل اولیه خود را از دست داد.
او برای حل این مشکل، یک پایه مرکزی به حلقه اضافه کرد تا از باز شدن و تغییر شکل آن جلوگیری کند. موتورها نیز به پایههای صلب روی بدنه منتقل شدند تا ساختار هواپیما هنگام پرواز، پایداری بیشتری داشته باشد.
نسخه نهایی پس از این تغییرات با موفقیت از زمین بلند شد و چند دقیقه در اطراف محل آزمایش پرواز کرد. وومزلی گفت که هواپیما هنگام دریافت فرامین، رفتاری مشابه یک هواپیمای رادیوکنترلی معمولی داشت. با وجود این، طراحی حلقهای در محور غلت، پایداری بیشتری ایجاد میکرد و به هواپیما کمک میکرد تا در شرایط وزش باد، عملکرد مناسبی داشته باشد.
پس از کاهش شارژ باتریها، وومزلی هواپیما را به زمین بازگرداند و این بار سازه بدون آسیب جدی فرود آمد.
او پس از پرواز موفق گفت: «فکر میکنم این آزمایش ثابت میکند که بال دایرهای کار میکند.»
آزمایش وومزلی به معنای برتری قطعی بالهای دایرهای بر بالهای معمولی نیست. هرچند، این پروژه نشان داد که هواپیمای دارای بال حلقهای، در صورت برخورداری از سازهای مقاوم و طراحی مناسب، میتواند نیروی بالابر ایجاد کند، کنترلپذیر باقی بماند و حتی در شرایط وزش باد، پایداری قابل توجهی از خود نشان دهد.
