الهام از طبیعت در هوافضا و پایه ریزی علم بیونیک...

احتمالاً آغاز الهام گرفتن از طبیعت که بعدها منتهی به پایه ریزی علم بیونیک شد، طرح هنرمند سرشناس لئونارد داوینچی باشد که در نقاشی ماشین پرنده طرحی از بال های خفاش را می توان دید. او برای ساختار حرکتی وسیله­ ی خود بال های خفاش را انتخاب کرده بود زیرا در نظر داشت که با پارچه ای که به واسطه ی تیر های چوبی مستحکم می شود حرکتی به سان بال این پرنده خوش پرواز را شبیه سازی کرد.

هرچند که هواپیماهای امروزی شباهت چندانی به طرح داوینچی ندارند اما کار او موجب شد تا دیگران برای راه حل های مسائل فنی به طبیعت رجوع کنند. در تعریف علم بیونیک آمده است که الگوگیری از ساختار و رفتار موجودات زنده برای پدیدآوردن فناوری و یا حل یک مسئله مهندسی است. این بهره گیری از طبیعت امروزه در مسائل مختلف علمی و مهندسی در صنعت هوافضا و معماری بیشترین کاربرد را داشته اما باید در نظر داشت که الگوبرداری در طبیعت حد و مرزی نخواهد داشت.

برای مکانیزم حرکت زیردریایی از بدن دلفین الهام گرفته می شود تا بتوان با کمترین نیرو، بازدهی بالایی ارائه داد و همچنین دانشمندان برای ساخت بدنه ی آن از فیزیک اسفنجی پوست دلفین که سبب کاهش اصطکاک می شود بهره میبرند همچنین در معماری نیز سازه های بسیاری وجود دارد که برای استحکام خود از ساختار تارهای عنکبوت که قدرت فراوانی دارد استفاده شده و یا برج Turning Torso که برای پیچش ساختمان از ستون فقرات انسان الهام گرفته شده و بسیار دیگر از این نمونه ها اما صنعت هوافضا نیز گاه فارغ از پیچیدگی های موجود برای حل مسائل دست به دامان طبیعت شده است. در زیر قصد داریم گریزی به علم بیونیک در هوافضا بزنیم و مشکلات و راهکارهای الهام گرفته را بررسی کنیم

مکانیزم کنترل هواپیما یکی از ابتدایی ترین و در عین حال پیچیده ترین سیستم هایی بوده است که در ابتدا مهندسان با آن درگیر بوده اند نگاه به حرکت آرام و پایدار پرنده های کوچک و بزرگ این موضوع را در ذهن طراحان ایجاد می کرد که برای کنترل و پایداری هواپیما نیاز است در انتهای بال هواپیما بالک هایی اضافه شود تا بتوان بر روی جریان گذرا کنترل بیشتری داشت خروجی این نگاه به طبیعت سبب شد تا فلپ و الرون(شهپر) در انتهای بال نصب شود تا هواپیما به هنگام بلند شدن از زمین و همچنین نشست از این ابزار برای کنترل سرعت خود استفاده کند.


یکی دیگر از الهام های تاثیرگذار در صنعت هوانوردی به کارگیری winglet در انتهای بال های هواپما است. ایجاد جریان­های گردابه ای در انتهای بال هواپیما سبب ایجاد نیروی رو به پایین می شود که هرگز مورد پسند مهندسان هوافضا نبوده است. پرنده هایی که از جثه ی بزرگ برخورد دارند یا پرنده های مهاجر برای شناوری هرچه بیشتر در آسمان هنگام پرواز مستقیم زاویه پرهای انتهایی خود را تغییر می دهند. این پرندگان به طور غریزی قبل از تمامی مهندسان به راه حلی برای عدم تشکیل جریان های مزاحم دست پیدا کرده بودند. نمونه از winglet را در تصویر بالا مشاهده می­کنید.

جغد پرنده ای است که به دلیل قدرت بینایی و پرواز بی صدای خود لقب شکارچی شب را به دوش می کشد. آیرودینامیک بی نظیر بدن این پرنده باعث می شود تا با کمترین صدایی سراغ شکار خود برود. یکی از مشکلات موجود در طراحی landing gear (ارابه فرود) هواپیمای A340 صدای بسیار زیاد آن هنگام باز شدن بود جایی که مهندسان را وادار کرد تا سراغ طبیعت بروند. مشاهده پاهای جغد که بر روی آن پرهایی وجود دارد تا از ایجاد صدا جلوگیری میکند سبب شد جرقه ی طرحی خلاقانه، برای کاهش صدای مزاحم در ذهن مهندسان زده شود.

سراغ بمب افکن محبوب ایالت متحده آمریکا می رویم پرنده ای با ویژگی های بی نظیر که می تواند با سوخت گیری اولیه مسافتی بیش از 11هزار کیلومتر را طی کند. B2 Spirit که به دلیل رادار گریزی لقب شبح را به خود گرفته توانایی حمل 80 بمب 230 کیلویی و یا 16 بمب هسته ای 1100 کیلویی را دارد. ماموریت تعریف شده برای این بمب افکن و همچنین پرواز در ارتفاع 50000 پایی بر آیرودینامیک این پرنده بسیار تاثیرگذار بوده. وقتی به دنبال مداومت پروازی بسیار بالا هستیم شکل ظاهری اهمیتی چندین برابر پیدا می کند زیرا هر مقدار کاهش نیروی درگ و افزایش نیروی لیفت در پرواز بلند مدت تاثیر به سزایی در مصرف سوخت و نهایتا کیفیت ماموریت دارد. طراحی B2 برگرفته از شاهین است، پرنده ای که علاوه بر قدرت شناوری بالا مانورهایی بی نظیری دارد.