סיקור מקיף

נפנוף כנפי המזל"ט – מחקר ישראלי מנסה לרתום את עקרונות התעופה של ציפורי שיר לפיתוח מטוסים

נפנוף הכנפיים הוא ההבדל העיקרי בין שיטת התעופה של עופות וחרקים לבין המטוסים המוכרים לנו

ד"ר יוסי אלימלך, חוקר הנדסת אווירונאוטיקה מהטכניון ואנשי צוותו. צילום: איתי נבו
ד"ר יוסי אלימלך, חוקר הנדסת אווירונאוטיקה מהטכניון ואנשי צוותו. צילום: איתי נבו

יונק הדבש – Hummingbird – הוא ציפור שיר קטנה, הידועה בין השאר בזכות כישורי התעופה שלה. היא מסוגלת לטוס ישר במהירות גבוהה, לתמרן בזריזות רבה וכן לרחף במקום, בעודה מוצצת צוף מתוך פרחים. היכולות המרשימות האלה לא נעלמו גם מעיניהם של מהנדסי תעופה, המבקשים לרתום את הידע שנרכש במיליוני שנות אבולוציה, לטובת פיתוח כלי טיס יעילים יותר. "אנחנו מנסים ללמוד עד כמה שונים מנפנפים מהטבע לעומת כלי טיס שאנו מכירים ומתכננים כל יום", אומר ד"ר יוסי אלימלך, חוקר הנדסת אווירונאוטיקה מהטכניון. "הרצון הוא לתכנן כלי טיס זעירים מתקדמים של הדור הבא, שיהיו זעירים הרבה יותר מהמזל"טים (מטוסים זעירים ללא טייס) הקיימים כיום, ומהטבע אנו רואים שציפורים עושות את זה תוך נפנוף הכנפיים שלהן".

תרגול רטוב

נפנוף הכנפיים הוא ההבדל העיקרי בין שיטת התעופה של עופות וחרקים לבין המטוסים המוכרים לנו. אלימלך בנה דגמים של כנפי הציפורים, ומתקן מיוחד לבחינתם: זרוע רובטית המניעה את הכנף בתוך מכל מים. השיטה מאפשרת לעקוב אחר הזרמים שיוצרת תנועת הכנף, ולסות להבין את הכוחות המופעלים עליה בכל נקודה ונקודה. השימוש בסביבה מימית, במקום באוויר, מאפשר לעקוב אחרי תנועה איטית יחסית של הכנף, ולבחון את הזרמים שהיא מייצרת בתווך שסביבה. החוקרים משתמשים בכנף המשחררת סילוני דיו אל המים, או במים ההמכילים חלקיקי צבע זעירים. צילום וידאו משוכלל מאפשר לבחון את הזרמים ולנתח אותם מתמטית. "המחקר התחיל לפני כשלוש שנים בחקר בסיסי של שדה הזרימה סביב כנף קבועה של יונק דבש", מספר אלימלך. "לאחר מכן חקרנו מה קורה סביב כנף סובבת, לבחון עד כמה זה דומה למדחף של מסוק. הדבר המסובך ביותר הוא אנליזה של שדה הזרימה סביב כנף מנפנפת – האצה, האטה, סיבוב של הכנף בסוף המהלך ושוב האצה מחדש. זה נעשה מתוך רצון להבין כיצד מתקבלים כוח העילוי הגבוה והיעילות הגבוהה בתעופה של יונקי הדבש".

עניין בטחוני

החוקרים מקווים כי הידע שייאסף על הפיסיקה של תנועות הכנפיים אצל יונקי הדבש, יאפשר לתכנן מטוס זעיר, שיוכל ליישם את העקרונות האלה ליעילות טיסה גבוהה. עם זה, המטוס חייב להיות בגודל דומה לזה של הציפור – כמה סנטימטרים – כדי שיוכל לתפקד ביעילות דומה. מטוס גדול יותר יחוש בצמיגות גבוהה בהרבה של האוויר, ולכן צריכת האנרגיה שלו תהיה גדולה מדי. אלימלך עצמו לא יעסוק כנראה בפיתוח מטוסים, לפחות בשנים הקרובות, והוא מעדיף להתמקד לעת עתה בידע הטהור. בשלב הבא של המחקר הוא צפוי לבחון את התנועה של כנף העטלף, בעלת מאפיינים יחודיים. "עטלפים אינם מנפנפים בכנף כמו יונק הדבש, אבל הם ניחנים בכושר תמרון חזק מאוד", הוא מסביר. "אנו רוצים לדעת עד כמה העובדה שהכנף שלהם היא ממברנית – כלומר בנויה בעיקר מקרום דק – תורמת לביצועי התעופה המשודרגים שלהם לעומת כנפיים שאנו מכירים מן היום-יום. אנחנו רוצים לדמות כלי טיס שהם דמויי עטלף".

העבודה של אלימלך ועמיתיו על כנפיים קבועות – שאינן מנפנפות – כבר הניבה כמה תובנות חשובות בדבר זרימת האוויר סביב הכנף והיווצרות מערבולות אוויר, תובנות שיש להן קשר ישיר לצריכת הדלק והאנרגיה של מטוסים. אם מחקריו יובילו גם לבניית מטוס זעיר שיוכל לנופף בכנפיו כמו ציפור, הדבר ישדרג את תחום המטוסים הזעירים. מטוסונים כאלה יוכלו לשמש כלי חשוב בסריקת אזורים מסוכנים, בצילום ובאיסוף מידע. אין פלא שהמחקר מושך גם את תשומת לבה של מערכת הביטחון, שאף משתתפת במימונו.

שיתוף ב print
שיתוף ב email
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב twitter
שיתוף ב facebook

11 תגובות

  1. הרעיון הינו ליצור כלי טייס על זעיר ומתוחכם על בסיס אותה ציפור שיר,Hummingbird יותר מהיר מאוד אשר בעזרת כנפיו שיהיו אלסטיות, ויופעלו ע"י מנגנון מנוע לכל צד, מה שיאפשר את תעופתו למעלה והשארותו שם לצורך צילומים וכדומה + מנוע רקטי שברגע שמגיעים לגובה מסויים פעולת הכנפיים מפסיקה, ומתחיל הדחף הרקטי לטיסה ומקדימה יהיו חיישנים וקולטי חום. כל גודל כלי הטייס הינו גודל של ציפור שיר ותוכל לשמש לורכי צילום שהאוייב לא יוכל לגלותה במהרה. זה מה שאני חושב אולי?

  2. קמילה יקירתי,

    תודה על הפירוט, השתכנעתי. לא מאמין בשום קונספירציות כמובן. לכל היותר השתעשעתי במחשבה שאולי הלבישו את הטכנולוגיה הזו ואת כושר התמרון הפוטנציאלי הטמון בה על איזושהי פצצה חכמה במקום דחף/היגוי באמצעים המקובלים. אז לא…:)

  3. ככה מתחילות (יותר נכון ממשיכות) תיאוריות קונספירציה של ביקורי חייזרים…

    א.כ., חשבת שאתה מדמיין וגם צדקת, אכן דמיינת. נראה שמדובר בשני טילים (ולא בפצצות חכמות כי יש רשף אחורי שנראה היטב) שפוגעים במטרה אחד אחרי השני. השינויים בצורת הטיל והרסיסים נובעים מפליטת אור לא אחידה (גם אם תצלם נר תקבל תופעה דומה של "הבהובים"). הן הטילים והן הרסיסים נעים באופן מתבקש, הטילים שומרים כמעט על קו ישר לחלוטין ואילו מסלולי הרסיסים נראים בדיוק כמו שמסלולים בליסטיים ייראו במרחב תלת מימדי. שינוי הכיוון הוא הנקודה בה הרכיב האנכי כלפי מעלה מתאפס והרסיס מתחיל לצנוח למטה. גם ההשתהות לשבריר שנייה היא בדיוק מה שאמור לקרות במעבר זה. אם אתה מוכן להשקיע קצת זמן ולבדוק זאת באופן ניסויי אתה מוזמן לצלם חבר שזורק כדור לכל מיני גבהים ובכל מני זוויות ואז תוכל לראות שאתה מקבל התנהגות דומה.

    מעבר לכך, זה פשוט לא הגיוני שמה שרואים שם הוא כלי טיס חדשני שמבוסס על טכנולוגיה כמתואר בכתבה וזאת מכמה סיבות:
    א) זה עדיין בשלבי פיתוח מוקדמים.
    ב) בגלל מגבלות טכניות שהוזכרו בכתבה הגודל של כלי טיס כאלה צפוי להיות של כמה סנטימטרים, מה שרואים בצילום הוא הרבה הרבה יותר גדול ובכל מקרה כלי טיס של כמה סנטימטרים לא יוכל לשאת די חומר נפץ כדי לעשות עבודה מסוג זה.
    ג) מה שרואים בסרטון נע מאוד מאוד מהר והצילום מוקרן בהילוך איטי לפי התגובתיות של הרסיסים שאכן נעים לאט מהצפוי (אבל כן נראה שנעים לפי המסלולים הנכונים לפי חוקי הפיזיקה). אני לא בטוחה שכלי הטיס המוזכרים בכתבה יוכלו לנוע במהירות כזו. תעופה מבוססת כנפיים נעות מחייבת מנגנוני בקרה עדינים שאינם מיועדים למהירויות גבוהות, למעשה במהירות גבוהה הכנפיים הופכות להיות נטל ועופות דורסים שמגיעים למהירויות גבוהות נוטים לכנס את הכנפיים ולהצמידן ככל האפשר אל הגוף כאשר הם צוללים מטה כדי להשיג מהירות גבוהה (והפתעה) וגם אז הם לא מתקרבים להשיג מהירות שמתקרבת למהירות של טילים.
    ד) רואים בבירור שישנו רשף אחורי לטילים, כלומר הנעה רקטית שתאפשר את המהירות של הטילים. כל הרעיון בכלי טיס מנפנף הוא לייתר את הצורך במנוע מבוסס בעירה שהוא מאוד כבד (בגלל המנגנון והדלק).
    ה) זה קצת טפשי להשתמש בפיתוח כל כך מיוחד ויקר כמו כלי טיס מנפנף כדי להחליף טכנולוגיה שעושה את העבודה שרואים בסרטון בצורה מעולה וזולה יחסית (טילים).

    בטח יש עוד כמה וכמה סיבות טובות למה זה ממש לא הגיוני שהעצמים שרואים בסרטון הם כלי טיס מרפרפים, אני בטוחה שאם תפעיל מעט חשיבה ביקורתית תמצא עוד כמה אפילו בלי ידע מיוחד בפיזיקה, עיבוד תמונה וכד'.

  4. בוודאות מדובר באשלייה, שים לב שכל הרסיסים שעפים לאחר הפיצוץ נראים כמו ציפורים….

    מה שנראה לך כמו "עומדים באוויר לשבריר שנייה רגע לפני שהם שוברים כיוון חזק", זה בסך הכל הרגע בו הרסיסים מגיעים לשיא הגובה ואז מתחילים ליפול חזרה למטה, כמו שבטח למדת בשיעורי פיסיקה, כל גוף שנזרק לאוויר בזווית מסויימת יוצר מסלול של פרבולה, וזה בדיוק מה שרואים בסרטון.

  5. הסתכלתי שוב ושוב על הקטע הזה. המעוף של מה שזה לא יהיה נראה לי "מסודר" מדי. הם גם עומדים באוויר לשבריר שנייה רגע לפני שהם שוברים כיוון חזק באופן תזזיתי ביותר, מה שלא כל כך מסתדר לי עם רסיסים או עם אשליה אופטית/עיבודית כזו או אחרת.

    מעניין מה אחרים חושבים על זה.

  6. א.כ. גם אני הבחנתי בזה, אך מדובר בסך הכל באשלייה הקשורה לעיבוד תמונה. שים לב ששתי הפצצות שנופלות על המטרה, ולאחר מכן כל הרסיסים הגדולים שעפים לכל הכיוונים (גם מצד ימין וגם מצד שמאל) נראים כמו ציפורים עם כנפיים מנפנפות.

    כאמור זו רק אשלייה.

  7. בסרטון של אחד הסיכולים ממבצע עמוד ענן רואים בזה אחר זה שני כלי טייס כאלו (החל משנייה 20 לערך), כשראיתי את הסרטון לראשונה חשבתי שאני מדמיין, אבל כנראה שלא…

    קישור לסרטון:
    http://www.youtube.com/watch?v=2ofg-glgT2k

    מה דעתכם?

  8. תיקון קטן:
    Hummingbird הוא השם העממי שניתן למש' הקוליברי ממרכז אמריקה,
    "יונק הדבש" הוא תרגום מגרמנית לשמה של משפחת הצופיות מאסיה ואפריקה
    שבעברית נקראת צופית ,
    יש מש' אפריקאית אחרת שבעברית נקראת יונקי דבש ותעופתם דומה לעופות גדולים ,
    הקוליברים והצופיות עפים באופן דומה אבל אינם קרובים
    לכן ראוי לדייק ,
    יש להניח כי מאחר והחוקרים הם ישראלים הנסיון הוא לדמות
    תעופה של צופית ,
    מאחר ויש הבדלים בצורת התעופה בין מש' שונות ראוי לדייק

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

לוגו אתר הידען
דילוג לתוכן