طائرات محلية الصنع

شهد قطاع الطيران قفزة نوعية مع الثورة الصناعية التي رافقت الحرب العالمية الأولى . وفي فترة ما بعد الحرب، احتاج المصنّعون إلى إيجاد أسواق جديدة، فطرحوا نماذج مصممة خصيصاً للسياحة. إلا أن هذه الطائرات لم تكن في متناول سوى الأثرياء.

اعتبرت هيئة الطيران المدني الأمريكية (آنذاك) العديد من الطائرات الأمريكية التي صُممت وسُجلت في عشرينيات القرن الماضي وما بعدها "تجريبية"، وهو نفس نظام التسجيل الذي تُصدر بموجبه شهادات صلاحية الطيران الخاصة للطائرات المصنعة منزليًا الحديثة . كان العديد منها نماذج أولية، لكن تصاميم مثل تصميم برنارد بيتنبول الأول عام 1923 كانت من أوائل الطائرات المصنعة منزليًا. في عام 1928، نشر هنري مينيه مخططات طائرته HM-8 Pou-du-Ciel ، كما فعل بيتنبول مع طائرته Air Camper . أنشأ بيتنبول لاحقًا مصنعًا، وفي عام 1933 بدأ في إنتاج وبيع مجموعات بناء الطائرات غير المكتملة. ^{[ 2 ]}

في عام 1936، تأسست في فرنسا جمعية لهواة الطيران. وبدأت أنواع عديدة من الطائرات المخصصة للهواة بالظهور، وفي عام 1938 عُدّل التشريع ليُصدر شهادة تشغيل مقيدة للطائرات ( CNRA ) . وشهد عام 1946 تأسيس جمعية الطائرات الخفيفة للغاية، والتي أصبحت في عام 1952 جمعية الطيران الشعبي في المملكة المتحدة ، تلتها في عام 1953 جمعية الطائرات التجريبية (EAA) في الولايات المتحدة ، وجمعية الطائرات الرياضية في أستراليا .

انتشر مصطلح "بناء الطائرات منزليًا" في منتصف خمسينيات القرن العشرين، عندما كتب بول بوبيرزني، مؤسس جمعية الطائرات التجريبية (EAA) ، سلسلة مقالات لمجلة "ميكانيكس إليستريتد" شرح فيها كيفية شراء مجموعة من المخططات وبناء طائرة منزلية. وفي عام ١٩٥٥، شارك بوبيرزني مع روبرت د. بلاكر في تأسيس أول برنامج توعية شبابي تابع لجمعية الطائرات التجريبية، وهو " مشروع سكول فلايت "، الذي أدخل مفهوم "بناء الطائرات منزليًا" إلى مناهج الفنون الصناعية في المدارس الثانوية في جميع أنحاء الولايات المتحدة. وحظيت مقالات بوبيرزني في "ميكانيكس إليستريتد" بإشادة عالمية، وانطلق مفهوم بناء الطائرات منزليًا. ^{[ ٨ ] [ ٩ ] [ ١٠ ]}

حتى أواخر الخمسينيات، اقتصرت تصاميم بناة الطائرات المنزلية في الغالب على استخدام الخشب والقماش أو الأنابيب الفولاذية والقماش. وبفضل غياب القيود التنظيمية التي واجهتها شركات تصنيع الطائرات الإنتاجية، ابتكر هواة بناء الطائرات تصاميم وتقنيات بناء جديدة. وقدّم بيرت روتان تصميم الكانارد لعالم بناء الطائرات المنزلية، وكان رائدًا في استخدام المواد المركبة. وارتقى ريتشارد فانغرونسفن بالبناء المعدني في الطائرات المجمعة إلى مستوى جديد في سلسلة طائراته RV . ومع تحسّن جودة هذه المجموعات، أصبحت مكونات مثل الطيار الآلي وأجهزة الملاحة الأكثر تطورًا شائعة. ^{[ 1 ] [ 2 ]}

تسببت الدعاوى القضائية خلال سبعينيات وثمانينيات القرن الماضي في ركود سوق الطائرات الصغيرة، مما أجبر الشركات المتبقية على التمسك بتصاميم قديمة مجربة. وفي السنوات الأخيرة، سمحت اللوائح الأقل تقييدًا للطائرات المصنعة منزليًا لعدد من المصنّعين بتطوير تصاميم جديدة ومبتكرة؛ ويتفوق أداء العديد منها على أداء الطائرات الإنتاجية المعتمدة في فئتها.

من الأمثلة على تصميم الطائرات المنزلية عالية الجودة شركة لانكير ، التي طورت عددًا من مجموعات التجميع عالية الأداء. وأقواها طائرة لانكير بروبجيت ، وهي طائرة رباعية المقاعد مزودة بنظام ضغط المقصورة ومحرك توربيني ، وتطير على ارتفاع 7300 متر (24000 قدم) وبسرعة 690 كيلومترًا في الساعة (370 عقدة ) . على الرغم من أن هذه الطائرات تُعتبر "منزلية الصنع" لأسباب قانونية، إلا أنها تُصنع عادةً في المصنع بمساعدة المشتري. وهذا يُتيح للشركة التي تبيع مجموعة التجميع تجنب عملية الاعتماد الطويلة والمكلفة، لأنها تظل تُصنف كطائرة منزلية الصنع وفقًا للوائح. يُشار إلى أحد المصطلحات المستخدمة في هذا المفهوم باسم "قاعدة 51%"، والتي تشترط على المُصنِّعين القيام بمعظم أعمال التصنيع والتجميع للحصول على شهادة صلاحية الطيران كطائرة منزلية الصنع. ^{[ 11 ]}   

تم بناء عدد قليل من الطائرات النفاثة المجمعة من مجموعات التجميع منذ سبعينيات القرن الماضي، بما في ذلك طائرة Bede Aircraft BD-5J الصغيرة . ^{[ 2 ]}

سُئل ديك فانغرونسفن، رئيس جمعية صناعة الطائرات ومجموعات الطائرات (AKIA) ، عن مستقبل صناعة الطائرات التي تُصنع من مجموعات الطائرات في مقابلة شاملة أجريت معه في مجلة KitPlanes في ديسمبر 2012:

لا أتوقع حدوث تغييرات جذرية في صناعة الطيران خلال السنوات الخمس القادمة. أما العشر سنوات القادمة، فالأمر غير مؤكد ، إذ يعتمد بشكل كبير على أسعار الوقود وسياسات إدارة الطيران الفيدرالية، وغيرها. عمومًا، أعتقد أن صناعتنا ستواصل النضج، لا سيما مع نجاح جمعية مصنعي الطائرات اليابانية (AKIA) في النمو وتأثيرها الإيجابي على احترافية أعضائها وعلى مصنعي وطياري منتجاتها. مع تزايد المخاوف بشأن أسعار الوقود، قد نشهد توجهًا نحو الطائرات ذات القدرة المنخفضة والمخصصة أكثر للطيران الرياضي، بدلًا من التوجه نحو طائرات الرحلات الطويلة، الذي كان سائدًا خلال الثلاثين عامًا الماضية. أتوقع أنه مع نهاية تلك الفترة، قد تظهر بعض المشاريع التصميمية للطائرات الكهربائية، ولكن فقط في حال تحسنت تقنية البطاريات بشكل ملحوظ. قد نشهد أيضًا المزيد من الطائرات الشراعية ذات المحركات المصنعة منزليًا، والمرتبطة بارتفاع أسعار الوقود وظهور تقنيات الدفع الكهربائي. 

قد يعكس ما نقوم به في شركة فانز بعض الأفكار المذكورة أعلاه. مع الأسف، لا أرى إمكانات النمو التي كانت موجودة في ثمانينيات وتسعينيات القرن الماضي. يبدو أن قاعدة الطيارين تتقلص، مما يحدّ من فرص استقطاب الراغبين في بناء الطائرات. إضافةً إلى ذلك، ومع التغيرات الديموغرافية، ربما يتضاءل الاهتمام ببناء الطائرات كهواية، أو القدرة على ممارسته. نأمل أن تُسهم مبادرات جمعية الطائرات التجريبية (EAA) وجمعية مالكي الطائرات والطيارين (AOPA) في تشجيع المزيد من الناس على تعلم الطيران، مما يُساعد في خلق سوق أكبر لطائراتنا.

يمكن للأسواق الناشئة مثل الصين والهند أن تعزز الطلب على منتجاتنا، ولكن سيتعين إنشاء بنى تحتية كاملة قبل أن تتمكن الشركات الصغيرة مثلنا من الاستفادة. ^{[ 12 ]}

هذا هو التصميم الأقدم، الذي ظهر في أولى الطائرات، ولذا فهو الأكثر شهرة. ولهذا السبب، تضم جمعيات الطائرات التي يصنعها الهواة عددًا أكبر من المتخصصين في هذا النوع من الطائرات مقارنةً بأنواع أخرى. ^{[ 1 ] [ 2 ]}

أكثر أنواع الأخشاب استخدامًا هي خشب التنوب سيتكا وخشب التنوب دوغلاس ، لما يتميزان به من نسبة قوة إلى وزن ممتازة. تُربط العناصر الإنشائية الخشبية بمادة لاصقة، عادةً ما تكون إيبوكسي . على عكس تقنيات البناء الخشبي المستخدمة في تطبيقات أخرى، فإن جميع الوصلات الخشبية تقريبًا في الطائرات هي وصلات بسيطة ، مع دعامات من الخشب الرقائقي . صُممت هذه الوصلات لتكون أقوى من العناصر نفسها. بعد اكتمال الهيكل، تُغطى الطائرة بنسيج خاص بالطائرات (عادةً ما يكون بوليسترًا عالي الجودة ). تتميز هذه الطريقة في البناء بأنها لا تتطلب أدوات ومعدات معقدة، بل تستخدم أدوات شائعة مثل المنشار، والمسحاج، والمبرد، وورق الصنفرة، والمشابك. ^{[ 1 ] [ 2 ]}

تتضمن أمثلة التصاميم الخشبية والقماشية التي يصنعها الهواة ما يلي:

• بيتنبول إير كامبر الكلاسيكية ، وهي عربة تخييم منزلية الصنع تم بناؤها منذ عشرينيات القرن الماضي.
• طائرة Bowers Fly Baby ، وهي طائرة أحادية السطح ذات جناح منخفض، تحظى بشعبية منذ الستينيات.
• آيسون ميني ماكس

يتجه التوجه الحديث نحو استخدام المواد المركبة الخشبية في صناعة الطائرات. لا تزال المادة الأساسية الحاملة للأحمال هي الخشب، ولكنها تُدمج مع الرغوة (على سبيل المثال، لزيادة مقاومة الانبعاج لألواح الخشب الرقائقي الحاملة للأحمال) ومواد اصطناعية أخرى مثل الألياف الزجاجية وألياف الكربون (لزيادة معامل المرونة موضعيًا للهياكل الحاملة للأحمال مثل أغطية الصواري). ^{[ 1 ] [ 2 ]}

تتضمن أمثلة التصاميم المصنوعة من الخشب المركب ما يلي:

• مشروع طائرة إيبيس التجريبية، من تصميم روجر جونكوا
• سلسلة KR من الطائرات المصنعة منزلياً من تصميم كين راند
• تم تصميم PIK-26 بواسطة كاي ميلين

تستخدم الطائرات المصنوعة من المعدن تقنيات مشابهة لتلك المستخدمة في الطائرات التقليدية المصنعة في المصانع. وقد يكون بناؤها أكثر صعوبة، إذ يتطلب قطع المعدن وتشكيله وتثبيته بالمسامير إذا تم بناؤها وفقًا للرسومات. تتوفر مجموعات "التجميع السريع" التي تتضمن معظم عمليات القطع والتشكيل وحفر الثقوب، ولا تتطلب سوى التشطيب والتجميع. كما تتوفر هذه المجموعات لأنواع أخرى من بناء الطائرات، وخاصة الطائرات المصنوعة من المواد المركبة. ^{[ 1 ] [ 2 ]}

توجد ثلاثة أنواع رئيسية من الهياكل المعدنية: صفائح الألمنيوم ، وأنابيب الألمنيوم، وأنابيب الصلب الملحومة . وتُغطى هياكل الأنابيب بنسيج الطائرات ، تمامًا كما هو الحال في الطائرات الخشبية.

من أمثلة الطائرات الهواة المصنوعة من المعادن ما يلي:

• طائرات مورفي موس ، وريبل ، وسوبر ريبل ، ومافريك ، من إنتاج شركة مورفي للطائرات
• تُعد طائرات Vans RV-4 و RV-8 و RV-10 وغيرها من الطرازات التي تنتجها شركة Van's Aircraft ، من أكثر الطائرات المعدنية المصنعة منزليًا شيوعًا
• عائلة طائرات زينيث CH601 زودياك وزينيث STOL CH701 ذات المقعدين، من تصميم كريس هاينتز.
• تتميز مركبة ARV Super2 بأجنحة وهيكل وذيل تقليديين، لكن قمرة القيادة عبارة عن هيكل أحادي من سبيكة "Supral" فائقة اللدونة

تُصنع الهياكل المصنوعة من المواد المركبة من قماش ذي قوة شد عالية (عادةً من الألياف الزجاجية أو ألياف الكربون ، أو أحيانًا من الكيفلار ) ممزوجًا ببلاستيك هيكلي (عادةً من الإيبوكسي ، على الرغم من استخدام الفينيل إستر في بعض الطائرات). يُشبع القماش بالبلاستيك الهيكلي في صورة سائلة؛ وعندما يتصلب البلاستيك، يحتفظ الجزء بشكله مع احتفاظه بخصائص قوة القماش. ^{[ 1 ] [ 2 ]}

النوعان الرئيسيان للطائرات المركبة هما: الطائرات المركبة المقولبة، حيث تُصنع الهياكل الرئيسية مثل أجنحة الطائرة ونصفَي جسمها وتُعالج في قوالب، والطائرات المركبة غير المقولبة، حيث تُنحت الأشكال من الرغوة ثم تُغطى بالألياف الزجاجية أو ألياف الكربون. ^{[ 1 ] [ 2 ]}

تشمل مزايا هذا النوع من البناء الأسطح الملساء (دون مقاومة المسامير)، وإمكانية إنشاء منحنيات مركبة، والقدرة على وضع الألياف الزجاجية أو ألياف الكربون في المواضع والاتجاهات والكميات المثلى. أما عيوبه فتتمثل في الحاجة إلى التعامل مع مواد كيميائية، بالإضافة إلى ضعف القوة في الاتجاهات العمودية على الألياف. توفر المواد المركبة قوة فائقة مقارنة بوزنها. وتسمح صلابة المادة، التي تعتمد على الاتجاه (على عكس تساويها في جميع الاتجاهات كما هو الحال مع المعادن)، بتعديل مرن متقدم لأجزاء المواد المركبة. ^{[ 1 ] [ 2 ]}

من أمثلة الحرف اليدوية التي يصنعها الهواة من مواد مركبة ما يلي:

• تصاميم كانارد مثل VariEze و Long EZ التي صممها بيرت روتان
• المروحة الدافعة Cirrus VK-30 من تصميم جيف فيكين والأخوين كلابماير
• عائلة طائرات يوروبا إكس إس البريطانية أحادية السطح ذات المقعدين ، من تصميم إيفان شو
• سلسلة Glasair I و II و III من الطائرات المنزلية الصنع عالية الأداء التي صممها توم هاميلتون