اختراعات واكتشافات

قصة اختراع طائرة الهيلوكبتر

قصة اختراع طائرة الهيلوكبتر

ما هي قصة اختراع طائرة الهيلوكبتر؟

إحدى السمات المهمة لتاريخ الطيران العمودي هي الاهتمام البشري السائد بالموضوع، قَبِل المخترعون في العديد من البلدان التحدي على مر السنين، وحققوا درجات متفاوتة من النجاح، بدأ تاريخ الطيران العمودي على الأقل منذ حوالي 400م، هناك إشارات تاريخية إلى طائرة ورقية صينية تستخدم جناحًا دوارًا كمصدر للرفع، عُرِفت بالألعاب التي تستخدم مبدأ الهليكوبتر، وهي شفرة دوارة تدور بواسطة سحب خيط، خلال العصور الوسطى.

خلال القرن الخامس عشر، رسم ليوناردو دافنشي رسومات لطائرة هليكوبتر تستخدم لولبًا جويًا، تمّ تقديم طائرة هليكوبتر وكانت كلعبة تستخدم دوارات مصنوعة من ريش الطيور، إلى الأكاديمية الفرنسية للعلوم في عام 1784م، من قبل اثنين من الحرفيين، لونوي وبيينفينو، تتنبأ هذه اللعبة بنموذج أكثر نجاحًا تمّ إنشاؤه عام 1870م، بواسطة ألفونس بينود في فرنسا، جاء أول عرض علمي للمبادئ التي أدت في النهاية إلى نجاح المروحية (الهليكوبتر) في عام 1843م من السير جورج كايلي، الذي يعتبره الكثيرون بأنّه أب الطيران الثابت الأجنحة.

من تلك النقطة فصاعدًا تمّ إنتاج مجموعة حقيقية من أفكار الهليكوبتر من قبل العديد من المخترعين، تقريبًا بالكامل في شكل نموذج أو رسم، كان العديد منها طريقًا مسدودًا تقنيًا، لكن البعض الآخر ساهم بجزء من الحل النهائي، في عام 1907م كانت هناك خطوتان مهمتان إلى الأمام، في 29 سبتمبر قام الأخوان بريجيت، لويس وجاك، بتوجيه من الفيزيولوجي ورائد الطيران تشارلز ريتشي، برحلة قصيرة على متن الطائرة رقم (1)، التي تعمل بمحرك بقوة 45 حصانًا، رفعت الطائرة الموجهة من الأرض إلى ارتفاع حوالي قدمين، لكنها كانت مقيدة.

أصبح بريجيه اسمًا مشهورًا في الطيران الفرنسي في طائرات الهليكوبتر، وفي الوقت المناسب عاد لويس للعمل الناجح في طائرات الهليكوبتر، في وقت لاحق في تشرين الثاني (نوفمبر) 1907م، حقق مواطنهم بول كورنو، الذي كان صانع دراجات مثل الأخوين رايت، رحلة طيران مجانية بواسطة الهليكوبتر مدتها حوالي 20 ثانية، تميزت السنوات الخمس والعشرون التالية بوجود اتجاهين رئيسيين في الطيران العمودي، الأول هو الانتشار الواسع للنجاحات الطفيفة مع طائرات الهليكوبتر، والثاني هو المظهر والنجاح الظاهر لـ (autogiro) (الطائرة ذات الأجنحة الدوارة).

التطور الكبير لطائرة الهليوكبتر:

شهدت المروحية (الهليكوبتر) نجاحًا متزايدًا في العديد من البلدان، في عام 1912م قام المخترع الدنماركي جاكوب إليهامر بقفزات قصيرة في طائرة هليكوبتر تتميز بدوارات متناقضة وتحكم دوري في درجة الصوت، كان هذا يعتبر فكرة مهمة عن مشكلة التحكم، في 18 ديسمبر 1922م، انطلقت طائرة هليكوبتر معقدة صممّها جورج دي بوثزات للقوات الجوية للجيش الأمريكي، في فرنسا قام المخترع الأرجنتيني راؤول باتيراس بيسكارا بتصميم عدة طائرات هليكوبتر في عشرينيات وثلاثينيات القرن الماضي وطبق التحكم الدوري في درجة الصوت.

عام 1924م، في فرنسا حقق إتيان أوهميتشن رقمًا قياسيًا للمسافة لطائرات الهليكوبتر من خلال الطيران في دائرة طولها كيلومتر واحد، في إسبانيا في العام السابق، في 9 يناير 1923م، قام “خوان دي لا سيرفا” بأول رحلة ناجحة لطائرة أوتوجيرو، تمّ تحسين طائرة (Autogiros) بسرعة وتمّ تصنيعها في العديد من البلدان، على ما يبدو لملء مثل هذا المكانة المفيدة التي طغت عليها مؤقتًا المروحية (طائرة الهليكوبتر)، ومن المفارقات أنّ تقنية رأس الدوار وشفرة الدوار التي تمّ تطويرها لطائرة (autogiro) ساهمت بشكل كبير في تطوير المروحية (طائرة الهليكوبتر) الناجحة، والتي جعلت في الوقت المناسب طائرة (autogiro) عفا عليها الزمن.

في عام 1936م، قامت ألمانيا بتطوير طائرات الهليكوبتر مع (Focke Achgelis Fa 61)، التي كانت تحتوي على دوَّارين ثلاثي الشفرات مثبتين على أذرع مدعومة ويعملان بمحرك شعاعي، كان لدى (Fa 61) درجة دورية يمكن التحكم فيها وسجلت العديد من الأرقام القياسية، بما في ذلك في عام 1938م والتي كانت رحلة على ارتفاع 11243 قدمًا ورحلة عبر البلاد بطول 143 ميلًا، في عام 1938م، أصبحت الطيارة الألمانية هانا ريتش أول امرأة تقود طائرة هليكوبتر في العالم من خلال تحليق (Fa 61) في برلين، واصلت ألمانيا تطوير طائرات الهليكوبتر خلال الحرب العالمية الثانية وكانت أول من وضع طائرة هليكوبتر، (Flettner Kolibri)، في الإنتاج الضخم.

في الولايات المتحدة، بعد العديد من النجاحات التي حققتها قوارب الطيران التجارية، حوّل إيغور سيكورسكي انتباهه إلى طائرات الهليكوبتر مرة أخرى، وبعد فترة طويلة من التطوير قام بسلسلة ناجحة من الرحلات التجريبية لطائرته (VS-300) في (1939م – 1941م) كانت الطائرة (VS-300) في الأساس طائرة اختبار مصممة للتعديل السهل والسريع، وكانت صغيرة (تزن 1.092 رطلاً) وكانت مدعومة بمحرك (Lycoming) ومع ذلك فقد امتلكت الميزات التي تميز معظم طائرات الهليكوبتر الحديثة، وهي دوار رئيسي واحد ثلاثي الشفرات، ودوار خلفي.

على الرغم من نجاح طائرة (VS-300) فقد أظهر أيضًا بوضوح الصعوبات التي ستواجهها جميع طائرات الهليكوبتر اللاحقة في عملية التطوير، لسنوات عديدة مقارنةً بالطائرات التقليدية كانت المروحيات ضعيفة القوة، ويصعب التحكم فيها، وتخضع لضغوط ديناميكية أعلى بكثير تسببت في أعطال المواد والمعدات، ومع ذلك أدّت طائرة (VS-300) إلى ظهور سلسلة طويلة من طائرات الهليكوبتر (Sikorsky)، وأثرّ على تطورها في عدد من البلدان، بما في ذلك فرنسا وإنجلترا وألمانيا واليابان.

بعد الحرب العالمية الثانية، تطور الاستخدام التجاري لطائرات الهليكوبتر بسرعة في العديد من الأدوار، بما في ذلك مكافحة الحرائق، وعمل الشرطة، ورش المحاصيل الزراعية، ومكافحة البعوض، والإخلاء الطبي، ونقل البريد والركاب، جلبت السوق الآخذة في الاتساع منافسين إضافيين إلى الميدان، ولكل منهم مقاربات مختلفة لمشكلة الطيران العمودي، بدأت شركة (Bell Aircraft Corporation)، بقيادة آرثر يونغ، تاريخها الطويل والمتميز لطائرات الهليكوبتر بسلسلة من النماذج الأولية التي أدّت إلى طراز (Bell 47)، وهي واحدة من أهم طائرات الهليكوبتر في كل العصور، والتي تضمنت دوار ذو شفرتين ومثبت الدوران.

أنشأ فرانك بياسيكي شركة (Piasecki Helicopter Corporation)؛ تميزت تصميماتها بمفهوم الدوار الترادفي، مكّن استخدام الدوارات المزدوجة الترادفية طائرات الهليكوبتر من النمو إلى ضعف حجمها السابق تقريبًا دون صعوبة إنشاء شفرات دوارة كبيرة جدًا، بالإضافة إلى ذلك وفرّ وضع الدوارات المزدوجة مركزًا كبيرًا لنطاق الجاذبية، كانت المنافسة دولية مع إحراز تقدم سريع في الاتحاد السوفياتي والمملكة المتحدة وفرنسا وإيطاليا وأماكن أخرى، إلى حد أكبر من الطائرات ذات الأجنحة الثابتة، كان تطوير طائرات الهليكوبتر مقيدًا بقوة المحرك، كانت المحركات الترددية ثقيلة وصاخبة وأقل كفاءة على ارتفاعات عالية.

تمّ إنجاز أول تطبيق لتقنية المحرك النفاث على طائرات الهليكوبتر في عام 1951م من قبل (HTK-1) التابعة لشركة (Kaman (Aircraft Corporation، والتي كان لديها براءة اختراع دوارات ديناميكية هوائية يتم التحكم فيها بواسطة أجهزة (Kaman) في الطائرات التقليدية، تمّ استخدام قوة المحرك النفاث بشكل أساسي لزيادة السرعة، في طائرات الهليكوبتر كان لا بد من التقاط قوة دفع التوربينات النفاثة بواسطة علبة تروس تعمل على تدوير الدوار، كان للمحرك النفاث مزايا عديدة للطائرة الهليكوبتر فهو  أصغر، ووزنه أقل من محرك مكبس ذي قوة مماثلة، واهتزاز أقل بكثير، ويستخدم وقودًا أقل تكلفة.

قامت طائرة (3130 Alouette II) الفرنسية، بأول رحلة لها في 12 مارس 1955م، مدعومة بمحرك توربيني (Turbomeca Artouste II)، سرعان ما أصبحت واحدة من أكثر طائرات الهليكوبتر نفوذاً في العالم وبدأت في اتجاه المروحيات التي تعمل بالطاقة النفاثة في كل مكان، يوجد الآن عدد كبير من أنواع طائرات الهليكوبتر المتاحة في السوق، بدءًا من طائرات الهليكوبتر الخاصة الصغيرة التي تتسع لشخصين، والأنواع الكبيرة التي تنقل الركاب إلى مركبات العمل القادرة على حمل حمولات ضخمة إلى أماكن نائية.

كانت طائرات الهليكوبتر الأولى بدائية للغاية، أصبحت طائرات الهليكوبتر الآن مجهزة تجهيزًا كاملاً مثل الطائرات، مع معدات هبوط قابلة للسحب ومعدات كاملة ومعدات ملاحة، ويتم تزويدها بأي تجهيزات قد تكون ضرورية لإنجاز المهمة المحددة في متناول اليد، على سبيل المثال تعمل بعض طائرات الهليكوبتر في سيارات الإسعاف، وهي مجهزة بشكل خاص بمجموعة كاملة من ملحقات العناية المركزة، ومع أجهزة استشعار ومعدات اتصالات سلكية ولاسلكية مناسبة.

لقد اشتق تصميم وتشغيل طائرات الهليكوبتر من التقدم نفسه من أجهزة الكمبيوتر والمواد المركبة مثل الطائرات الأخرى، يتمثل أحد التحسينات الأكثر أهمية في تبسيط أنظمة التحكم في الطيران، حيث تقوم وحدة تحكم بسيطة في العصا الجانبية بمساعدة أجهزة الكمبيوتر، بأداء وظائف الضوابط الجماعية والدورية، تضمنت تصميمات طائرات الهليكوبتر عددًا من تكوينات الدوار الاختيارية، مثل الدوارات التي تتوقف لتعمل كجناح ثابت للطيران الأمامي؛ والدوارات التي تطوي في اتجاه مجرى الانسيابي لتندمج مع خطوط جسم الطائرة أو يتم تخزينها بداخلها، ودوارات على شكل (X) تدور للإقلاع والهبوط ولكنها مثبتة للرفع أثناء الطيران.

عناصر التحكم في طائرة الهليكوبتر:

  • التحكم الجماعي في درجة الصوت: عادةً ما توجد السيطرة الجماعية على درجة الصوت في يد الطيار اليسرى؛ إنّها رافعة تتحرك لأعلى ولأسفل لتغيير زاوية ميل ريش الدوار الرئيسي.
  • التحكم في دواسة الوقود: يتم استخدام أداة التحكم في الوقود جنبًا إلى جنب مع التحكم الجماعي في درجة الصوت وهي جزء لا يتجزأ من تجميعها.
  • التحكم المضاد للعرض: أدوات التحكم المضادة للعرض هي عبارة عن دواسات مرتبطة بتشغيل آلية تغيير درجة الصوت في علبة تروس دوار الذيل، يؤدي التغيير في موضع الدواسة إلى تغيير زاوية الميل لدوار الذيل لتعويض عزم الدوران.
  • التحكم الدوري في درجة الصوت: التحكم الدوري في درجة الصوت هو عنصر تحكم من نوع العصا على يمين الطيار، في اتجاه الرحلة عن طريق قلب مستوى الدوران في الاتجاه الم
السابق
قصة اختراع محرك الاحتراق الداخلي
التالي
قصة اختراع جهاز قياس الضغط بوردون