الطائرات التي تعمل بالطاقة البشرية

في عام 1904، نشرت مجلة ساينتفك أمريكان مقالاً وصورة لطائرة دراجة هوائية بناها ستيوارد وينسلو من ريباريا ، واشنطن . ^{[ 2 ]} حاول وينسلو تحليق طائرته في 30 يوليو 1904، لكن إحدى عجلاتها تعطلت. ^{[ 3 ]}

كانت طائرة جيرهاردت سايكلبلاين من أوائل الطائرات التي تعمل بالطاقة البشرية ، وقد طورها دبليو فريدريك جيرهاردت في مطار ماكوك في دايتون، أوهايو عام 1923. وكان إقلاعها الوحيد الذي يعمل بالطاقة البشرية عبارة عن قفزة قصيرة لمسافة 6 أمتار (20 قدمًا) حيث ارتفعت المركبة 60 سنتيمترًا ( قدمين) . ^{[ 4 ]}  

في عام 1934، أنجز إنجلبرت زاشكا من ألمانيا طائرة كبيرة تعمل بالطاقة البشرية، أطلق عليها اسم طائرة زاشكا للطاقة البشرية . وفي 11 يوليو/تموز 1934، حلّقت طائرة زاشكا-HPA على ارتفاع حوالي 20 متراً (70 قدماً) فوق مطار تمبلهوف في برلين ؛ وقد أقلعت الطائرة دون مساعدة على الإقلاع . ^{[ 5 ] [ 6 ]} 

حلّقت مركبة تُدعى HV-1 Mufli ( Muskelkraft-Flugzeug )، من تصميم هيلموت هاسلر وفرانز فيلينغر ، لأول مرة في 30 أغسطس 1935، قاطعةً مسافة 235 مترًا (771 قدمًا) في هاله آن دير زاله . أُجري ما مجموعه 120 رحلة، وكانت أطولها 712 مترًا (2336 قدمًا) في عام 1937. ومع ذلك، فقد أُطلقت باستخدام كابل مشدود ، وبالتالي لم تكن تعمل بقوة بشرية بالمعنى الدقيق للكلمة. ^{[ 7 ]}  

في مارس 1937، واجه فريقٌ مؤلفٌ من إينيا بوسي (المصمم)، وفيتوريو بونومي (الباني)، وإميليو كاسكو (الطيار) تحديًا من الحكومة الإيطالية لرحلةٍ جويةٍ لمسافة كيلومترٍ واحد (3300 قدم) باستخدام طائرتهم "بيداليانتي" . ويبدو أن الطائرة حلّقت لمسافاتٍ قصيرةٍ بقوةٍ بشريةٍ كاملة، لكن هذه المسافات لم تكن كافيةً للفوز بجائزة المسابقة. علاوةً على ذلك، ثمة جدلٌ واسعٌ حول ما إذا كانت الطائرة قد أقلعت بالفعل بقوة دواسة الطيار وحده، لا سيما لعدم وجود أي سجلٍ رسميٍّ يُثبت قيامها بذلك. ^{[ 8 ]} وقدّم كيث شيروين (1976) بعض الحجج المؤيدة والمعارضة لادعاء بوسي بذلك. ^{[ 9 ]} في ذلك الوقت، اعتُبرت الرحلات الجوية التي تعتمد كليًا على القوة البشرية نتيجةً لقوة الطيار وقدرته على التحمل، وأنها في نهاية المطاف غير قابلةٍ للتحقيق من قِبل الإنسان العادي. وكما هو الحال مع طائرة "إتش في-1 مفلي" ، بُذلت محاولاتٌ إضافيةٌ باستخدام نظام المنجنيق. بفضل قذفها إلى ارتفاع 9 أمتار (30 قدمًا) ، استوفت الطائرة شرط المسافة البالغ كيلومترًا واحدًا، لكنها رُفضت من الجائزة بسبب طريقة الإطلاق. ^{[ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]}  

أُجريت أول عملية إقلاع وهبوط موثقة رسميًا لطائرة تعمل بالطاقة البشرية (قادرة على الإقلاع بمحرك، على عكس الطائرة الشراعية ) في 9 نوفمبر 1961 على يد ديريك بيجوت في طائرة جامعة ساوثهامبتون التي تعمل بالطاقة البشرية ( SUMPAC ) في مطار لاشام . ^{[ 13 ] [ 14 ]} وكانت أفضل رحلة من بين 40 محاولة هي 650 مترًا (2100 قدم) . ^{[ 15 ]} أُعيد بناء طائرة SUMPAC بشكل كبير من قبل إمبريال كوليدج مع نظام نقل جديد، لكنها تعرضت لأضرار بالغة في نوفمبر 1965. 

حلّقت طائرة هاتفييلد بافن لأول مرة في 16 نوفمبر 1961، بعد أسبوع من مؤتمر سومباك. تأسس نادي هاتفييلد للطائرات التي تعمل بالطاقة البشرية من موظفي شركة دي هافيلاند للطائرات، وكان بإمكانه الحصول على دعم الشركة. بلغت أفضل مسافة طيران لها 908 أمتار (2980 قدمًا) . ^{[ 16 ]} أعرب جون ويمبيني عن سعادته البالغة بأداء طائرة بافن، التي تميزت بسهولة التحكم بها أثناء الطيران. ^{[ 17 ]} وظل رقمه القياسي صامدًا لمدة عشر سنوات. 

كانت طائرة بافن 2 عبارة عن هيكل وجناح جديدين مُصممين حول ناقل الحركة المُستعاد من طائرة بافن الأصلية. حلّقت الطائرة في 27 أغسطس 1965، وقامت بعدة رحلات جوية على ارتفاع يزيد عن 800 متر (2600 قدم) ، بما في ذلك صعودها إلى ارتفاع 5.2 متر (17 قدمًا) . بعد تعرض بافن 2 لأضرار، سُلّمت إلى جامعة ليفربول التي استخدمتها لبناء طائرة ليفربول بافن .  

بعد هذا التاريخ، حلّقت عدة طائرات أقل نجاحًا، حتى عام 1972 عندما حلّقت طائرة جوبيتر التابعة لمجموعة وودفورد إسيكس للطائرات ، والتي صممها وبناها كريس روبر، وقادها جون بوتر، على ارتفاع 1070 مترًا (3510 قدمًا) و 1239 مترًا (4065 قدمًا) في يونيو 1972. ونظرًا لتدهور صحة روبر، استُكمل المشروع لاحقًا في قاعدة هالتون الجوية الملكية - وكان بوتر ضابطًا في سلاح الجو الملكي البريطاني آنذاك. ^{[ 18 ]}  

تأسست "مجموعة الطائرات التي تعمل بالطاقة البشرية" التابعة للجمعية الملكية للملاحة الجوية عام 1959 على يد أعضاء مجموعة الطائرات التي تعمل بالطاقة البشرية التابعة لكلية الطيران في كرانفيلد ، وذلك بعد دعوتهم للانضمام إلى الجمعية. (تم تغيير اسمها من "الإنسان" إلى "البشري" عام 1988 نظراً للعديد من الرحلات الناجحة التي قامت بها الطيارات ) .

برعاية الجمعية ، قدّم الصناعي هنري كريمر في عام 1959 جوائز كريمر الأولى بقيمة 5000 جنيه إسترليني لأول طائرة تعمل بالطاقة البشرية تحلق على شكل الرقم ثمانية حول علامتين تفصل بينهما مسافة نصف ميل. وكان الشرط أن يكون المصمم والطيار المشارك ومكان البناء والطيران جميعهم بريطانيين. ^{[ 19 ]}

في عام 1973، ضاعف كريمر قيمة جائزته عشرة أضعاف لتصل إلى 50 ألف جنيه إسترليني. في ذلك الوقت، كانت الطائرات التي تعمل بالطاقة البشرية تحلق فقط في مسارات مستقيمة (أو شبه مستقيمة)، ولم يسبق لأحد أن حاول حتى مساره الأكثر تحديًا على شكل الرقم ثمانية، والذي يتطلب طائرة قابلة للتحكم الكامل. كما فتح كريمر باب المشاركة في المسابقة لجميع الجنسيات؛ إذ كانت مقتصرة سابقًا على المشاركات البريطانية فقط.

في 23 أغسطس 1977، حلّقت طائرة غوسامر كوندور 2 لأول مرة على شكل الرقم ثمانية، قاطعةً مسافة 2.172  كيلومترًا، وفازت بجائزة كريمر الأولى. صمّمها الدكتور بول ب. ماكريدي ، وقادها هاوي ركوب الدراجات والطيران الشراعي برايان ألين . ورغم بطئها، إذ لم تتجاوز سرعتها 18 كيلومترًا في الساعة (11 ميلًا في الساعة) ، فقد حققت هذه السرعة بقوة 260 واط فقط (0.35 حصان) . ^{[ 20 ]}    

فاز بول ماكريدي بالجائزة الثانية لكريمر وقدرها 100 ألف جنيه إسترليني في 12 يونيو 1979، عندما قاد برايان ألين طائرة ماكريدي من طراز غوسامير ألباتروس من إنجلترا إلى فرنسا : مسافة مستقيمة تبلغ 35.82 كم (22.26 ميل) في ساعتين و49 دقيقة.    

بعد أسبوع من رحلة Gossamer Albatross عبر القناة، والتي استخدمت مروحة صممها فريق معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، ^{[ 21 ]} حقق فريق بقيادة الطلاب في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا أول رحلة طيران على متن طائرتهم Chrysalis ، ^{[ 22 ]} والتي أظهرت إمكانية التحكم الكاملة وقام بقيادتها 44 طيارًا مختلفًا، ^{[ 21 ]} بما في ذلك الطيارات الإناث.

في 11 مايو 1984، فاز فريق تصميم معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا بالجائزة الثالثة لكريمر وقيمتها 20,000 جنيه إسترليني للسرعة، وذلك لتحليقهم بطائرتهم "مونارك-بي" ^{[ 23 ]} على مسار مثلث الشكل بطول 1.5 كيلومتر (0.93 ميل) في أقل من ثلاث دقائق (بمتوسط ​​سرعة 32 كيلومترًا في الساعة أو 20 ميلًا في الساعة ): وكان الطيار فرانك سكارابينو. وتُمنح جوائز إضافية بقيمة 5,000 جنيه إسترليني لكل مشارك لاحق يُحسّن السرعة بنسبة 5% على الأقل.    

على مدى السنوات الأربع التالية، واصل فريق معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا تطوير تصاميمه، حيث أعقب طائرتي مونارك ومونارك-ب ثلاثة تصاميم لاحقة، هي لايت إيجل وطائرتان من طراز ديدالوس من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، وهما ديدالوس-87 وديدالوس-88. وقد سُجّل الرقم القياسي الحالي للمسافة، المُعترف به من قِبل الاتحاد الدولي للطيران ، في 23 أبريل 1988 من هيراكليون في جزيرة كريت إلى سانتوريني على متن طائرة ديدالوس 88 من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا بقيادة كانيلوس كانيلوبولوس : مسافة مستقيمة بلغت 115.11 كيلومترًا (71.53 ميلًا) . ^{[ 24 ]}  

حدثت أول رحلة ركاب تعمل بالطاقة البشرية في 1 أكتوبر 1984 عندما حمل هولجر روشيلت أخته كاترين في طائرة Musculair 1 .

تم بناء هذه الآلات وتحليقها في اليابان وألمانيا واليونان وفرنسا وأستراليا ونيوزيلندا وجنوب إفريقيا والنمسا وكندا وسنغافورة والولايات المتحدة والمملكة المتحدة، ويقترب عددها الإجمالي من مائة.

وبتمويل إضافي من الراحل هنري كريمر، أعلنت الجمعية الملكية للملاحة الجوية عن أربع جوائز جديدة: ^{[ 25 ]}

• 50,000 جنيه إسترليني لمسابقة ماراثون كريمر الدولية لرحلة طيران حول مسار محدد يبلغ طوله ستة وعشرين ميلاً ( ماراثون )، في زمن أقل من ساعة واحدة؛
• 100 ألف جنيه إسترليني لمسابقة كريمر الدولية للطائرات الرياضية لطائرة رياضية قادرة على العمل في الظروف الجوية العادية، كما هو الحال في المملكة المتحدة؛
• ألف جنيه إسترليني لمسابقة المدارس؛
• 500 جنيه إسترليني لمسابقة روبرت غراهام للطلاب في مجال البحث التجريبي أو التصميم الهندسي.

بُذلت محاولات للفوز بجائزة كريمر الرياضية البالغة قيمتها 100 ألف جنيه إسترليني. صمّم طلاب من معهد فرجينيا للفنون التطبيقية طائرة كجزء من مقررهم الدراسي AE4065/6. وصمّم فريق من جامعة ولاية بنسلفانيا طائرة PSU Zephyrus . كما صمّم فريق من طلاب هندسة الطيران والفضاء من جامعة ساوثهامبتون طائرة SUHPA وقاموا ببنائها. ^{[ 26 ]}

في عام ٢٠١٢، أطلقت الجمعية الملكية للملاحة الجوية كأس إيكاروس ^{[ ٢٧ ]} للطيران البشري. فازت طائرة "إيرغلو" ، التي صممها جون ومارك ماكنتاير، بالكأس الأولى. يختلف كأس إيكاروس عن جائزة كريمر في أنه لا يهدف فقط إلى تحطيم أرقام السرعة والمسافة القياسية، بل إلى جعل الطيران البشري رياضة شعبية. ولذلك، تتضمن المسابقة تحديات مثل مسار متعرج، ومهمة انطلاق بدون مساعدة، واختبار دقة الهبوط. يُقام كأس إيكاروس سنويًا في مطار لاشام ، بريطانيا العظمى، وهو موقع أول رحلة طيران بشرية.

في عام 2017، أكمل يوتا واتانابي، قائد طائرة بيردمان هاوس إيغا، رحلة ذهابًا وإيابًا لمسافة 40 كيلومترًا (25 ميلًا) . وفي عام 2019، نجح في تحقيق رحلة لمسافة 60 كيلومترًا (37 ميلًا) خلال فعالية بيردمان الدولية في اليابان فوق بحيرة بيوا . ^{[ 28 ]}    

ابتكر المخترعون مناطيد تعمل بالطاقة البشرية ، من بينها منطاد سنوبي عام 1979 ومنطاد وايت دوارف عام 1984. وبفضل الاعتماد على قوة الطفو بدلاً من تدفق الهواء حول جناح الطائرة ، تقل الحاجة إلى بذل جهد كبير لتشغيلها. ^{[ 29 ] [ 30 ] [ 31 ] [ 32 ]}

في الثاني من أغسطس/آب 2010، قاد تود رايخارت، من معهد دراسات الفضاء الجوي بجامعة تورنتو، طائرةً مجنحةً تعمل بالطاقة البشرية تُدعى "سنوبيرد" . صُنعت الطائرة، التي يبلغ طول جناحيها 32 مترًا (105 أقدام) وكتلتها 42 كيلوغرامًا (93 رطلًا) ، من ألياف الكربون وخشب البلسا والفوم. جلس الطيار في قمرة قيادة صغيرة معلقة أسفل الجناحين، وحرّك قضيبًا بقدميه لتشغيل نظام أسلاك يُحرّك الجناحين لأعلى ولأسفل. سُحبت الطائرة بواسطة سيارة حتى ارتفعت في الجو، ثم حلّقت لمدة 20 ثانية تقريبًا. قطعت مسافة 145 مترًا (476 قدمًا) بسرعة متوسطة قدرها 25.6 كيلومترًا في الساعة (15.9 ميلًا في الساعة) . ^{[ 33 ]} أُجريت رحلات مماثلة باستخدام السحب في الماضي، لكن تحسين جمع البيانات أكّد قدرة الطائرة المجنحة على الطيران الذاتي بمجرد ارتفاعها. ^{[ 34 ] [ 35 ] [ 36 ]}