اللجنة الاستشارية الوطنية للملاحة الجوية

كانت اللجنة الاستشارية الوطنية للملاحة الجوية ( NACA ) وكالةً فيدراليةً أمريكيةً تأسست في 3 مارس 1915، بهدف إجراء البحوث في مجال الطيران وتعزيزها وترسيخها مؤسسيًا. ^{[ 1 ]} وفي 1 أكتوبر 1958، تم حلّ الوكالة ونُقلت أصولها وموظفوها إلى وكالة ناسا ( الإدارة الوطنية للملاحة الجوية والفضاء ) التي أُنشئت حديثًا. NACA اختصارٌ يُنطق كل حرفٍ على حدة، ^{[ 2 ]} كما كان الحال مع ناسا في السنوات الأولى بعد تأسيسها. ^{[ 3 ]}

ومن بين التطورات الأخرى، أنتجت أبحاث وتطوير NACA قناة NACA ، وهي نوع من مداخل الهواء المستخدمة في تطبيقات السيارات الحديثة، وغطاء NACA ، والعديد من سلاسل أجنحة NACA ، ^{[ 4 ]} والتي لا تزال تستخدم في صناعة الطائرات.

خلال الحرب العالمية الثانية، وُصفت اللجنة الاستشارية الوطنية للملاحة الجوية (NACA) بأنها "القوة الدافعة وراء تفوقنا الجوي" نظراً لدورها المحوري في إنتاج شواحن توربينية عاملة لقاذفات القنابل التي تحلق على ارتفاعات عالية، وفي إنتاج تصميمات الأجنحة الانسيابية لطائرة نورث أمريكان P-51 موستانج . ^{[ 5 ]} كما ساهمت اللجنة في تطوير قاعدة المساحة المستخدمة في جميع الطائرات الحديثة الأسرع من الصوت ، وأجرت أبحاثاً أساسية حول الانضغاطية مكّنت طائرة بيل إكس-1 من اختراق حاجز الصوت.

تأسست اللجنة الاستشارية الوطنية للملاحة الجوية (NACA) في 13 مارس 1915، بموجب تشريع حكومي اتحادي كإجراء طارئ خلال الحرب العالمية الأولى، بهدف تعزيز التنسيق بين الصناعة والأوساط الأكاديمية والحكومة في المشاريع المتعلقة بالحرب. وقد استُلهم تصميمها من وكالات وطنية مماثلة في أوروبا، مثل: المؤسسة الفرنسية المركزية للملاحة الجوية العسكرية في مودون (التي تُعرف الآن باسم المكتب الوطني للدراسات والبحوث الفضائية )، والمختبر الألماني للديناميكا الهوائية التابع لجامعة غوتنغن ، والمعهد الروسي للديناميكا الهوائية في كوتشينو (الذي استُبدل عام 1918 بالمعهد المركزي للديناميكا الهوائية المائية (TsAGI)، والذي لا يزال قائمًا حتى اليوم). وكانت اللجنة الاستشارية البريطانية للملاحة الجوية هي الوكالة الأكثر تأثيرًا التي استندت إليها اللجنة الاستشارية الوطنية للملاحة الجوية .

في ديسمبر 1912، عيّن الرئيس ويليام هوارد تافت لجنةً وطنيةً للمختبرات الديناميكية الهوائية برئاسة روبرت س. وودوارد ، رئيس مؤسسة كارنيجي في واشنطن . وقُدِّم مشروع قانون إلى مجلسي الكونغرس في أوائل يناير 1913 للموافقة على اللجنة، ولكن عند طرحه للتصويت، رُفِضَ مشروع القانون.

تولى تشارلز د. والكوت ، أمين مؤسسة سميثسونيان من عام 1907 إلى عام 1927، زمام المبادرة، وفي يناير 1915، قدم السيناتور بنجامين ر. تيلمان والنائب إرنست و. روبرتس قرارين متطابقين يوصيان بإنشاء لجنة استشارية وفقًا لما حدده والكوت. وكان الغرض من اللجنة هو "الإشراف على الدراسة العلمية لمشاكل الطيران وتوجيهها بهدف إيجاد حلول عملية لها، وتحديد المشاكل التي ينبغي معالجتها تجريبيًا، ومناقشة حلولها وتطبيقها على المسائل العملية". وكتب مساعد وزير البحرية فرانكلين د. روزفلت أنه "يؤيد بشدة المبدأ" الذي استند إليه التشريع. واقترح والكوت إضافة القرار إلى مشروع قانون مخصصات البحرية. ^{[ 6 ]}

بحسب أحد المصادر، "مرر التشريع التمكيني للجنة الاستشارية الوطنية للبحرية الأمريكية (NACA) دون أن يلاحظه أحد تقريبًا كملحق ملحق بقانون الاعتمادات البحرية، في 3 مارس 1915." ^{[ 7 ]} تم تخصيص ميزانية قدرها 5000 دولار سنويًا للجنة المكونة من 12 شخصًا، جميعهم بدون أجر.

وقع الرئيس وودرو ويلسون القانون في نفس اليوم، وبذلك أنشأ رسمياً اللجنة الاستشارية للملاحة الجوية، كما أطلق عليها في التشريع، في اليوم الأخير من الكونغرس الثالث والستين .

ينص قانون الكونغرس الذي أنشأ اللجنة الاستشارية الوطنية للملاحة الجوية (NACA)، والذي تمت الموافقة عليه في 3 مارس 1915، على ما يلي: "...تتمثل مهمة اللجنة الاستشارية للملاحة الجوية في الإشراف على الدراسة العلمية لمشاكل الطيران وتوجيهها بهدف إيجاد حلول عملية لها. ... " ^{[ 8 ]}

في 29 يناير 1920، عيّن الرئيس ويلسون الطيار الرائد ومهندس الطيران أورفيل رايت في مجلس إدارة اللجنة الاستشارية الوطنية للملاحة الجوية (NACA). وبحلول أوائل عشرينيات القرن الماضي، تبنّت اللجنة مهمة جديدة أكثر طموحًا: تعزيز الطيران العسكري والمدني من خلال البحوث التطبيقية التي تتجاوز الاحتياجات الحالية. وسعى باحثو اللجنة إلى تحقيق هذه المهمة من خلال مجموعة رائعة من أنفاق الرياح الداخلية، ومحطات اختبار المحركات، ومرافق اختبار الطيران التابعة للوكالة. كما سُمح للعملاء التجاريين والعسكريين باستخدام مرافق اللجنة بموجب عقود.

مرافق

• مختبر لانغلي التذكاري للملاحة الجوية ( هامبتون، فيرجينيا )
• مختبر أميس للملاحة الجوية ( مطار موفيت )
• مختبر أبحاث محركات الطائرات ( مركز لويس للأبحاث )
• وحدة اختبار الطيران موروك ( قاعدة إدواردز الجوية )

في عام 1922، كان لدى وكالة ناسا 100 موظف. وبحلول عام 1938، وصل عددهم إلى 426. وإلى جانب المهام الرسمية، شُجِّع الموظفون على إجراء أبحاث غير رسمية، شريطة ألا تكون غريبة للغاية. وقد أسفر ذلك عن سلسلة طويلة من الإنجازات الأساسية، بما في ذلك " نظرية الجنيح الرقيق " (عشرينات القرن العشرين)، و" غطاء محرك ناسا " (ثلاثينات القرن العشرين)، وسلسلة " جنيحات ناسا " (أربعينات القرن العشرين)، و" قاعدة المساحة " للطائرات الأسرع من الصوت (خمسينات القرن العشرين). من ناحية أخرى، تسبب رفض ناسا في عام 1941 زيادة سرعة الهواء في أنفاق الرياح الخاصة بها في تأخير شركة لوكهيد لمدة عام في سعيها لحل مشكلة الانضغاطية التي واجهتها في الغطسات عالية السرعة التي قامت بها طائرة لوكهيد بي-38 لايتنينغ . ^{[ 9 ]}

كان نفق الرياح في لانغلي، بكامل حجمه (9.1 متر × 18.3 متر) ، يعمل بسرعة لا تتجاوز 160 كم/ساعة (87 عقدة ) ، بينما لم تتجاوز سرعة أنفاق موفيت ، التي كانت حديثة آنذاك (2.1 متر × 3.0 متر) ، 220 كم/ساعة ( 250 ميل/ساعة) . اعتبر مهندسو لوكهيد هذه السرعات غير مجدية لأغراضهم. تولى الجنرال هنري هـ. أرنولد الأمر، ورفض اعتراضات اللجنة الاستشارية الوطنية للملاحة الجوية (NACA) على السرعات العالية. قامت اللجنة ببناء عدد قليل من أنفاق الرياح الجديدة عالية السرعة، وتم الوصول إلى سرعة 0.75 ماخ ( 917 كم/ساعة ، 570 ميل/ساعة ، 495 عقدة) في نفق الرياح بموفيت (4.9 متر) في أواخر عام 1942. ^{[ 10 ] [ 11 ]}                

في السنوات التي سبقت الحرب العالمية الثانية مباشرةً، شاركت اللجنة الاستشارية الوطنية للملاحة الجوية (NACA) في تطوير العديد من التصاميم التي لعبت أدوارًا محورية في المجهود الحربي. عندما واجه مهندسو إحدى كبرى شركات تصنيع المحركات صعوبات في إنتاج شواحن توربينية تسمح لقاذفة بوينغ بي-17 فلاينغ فورتريس بالحفاظ على قوتها على ارتفاعات عالية، قام فريق من مهندسي NACA بحل هذه المشكلات ووضع المعايير وأساليب الاختبار المستخدمة في إنتاج شواحن توربينية فعالة في المستقبل. وقد مكّن هذا من استخدام بي-17 كطائرة رئيسية في المجهود الحربي. استُخدمت التصاميم والمعلومات التي جُمعت من أبحاث NACA على بي-17 في جميع محطات توليد الطاقة العسكرية الأمريكية الرئيسية تقريبًا خلال الحرب العالمية الثانية. استخدمت جميع الطائرات تقريبًا شكلًا من أشكال الشحن التوربيني الذي اعتمد على المعلومات التي طورتها NACA. ونتيجةً لذلك، تمتعت الطائرات الأمريكية بميزة قوة كبيرة على ارتفاعات تزيد عن 15000 قدم، وهي ميزة لم تتمكن قوات المحور من مواجهتها بالكامل. ^{[ 13 ] [ 14 ]}

بعد اندلاع الحرب، أرسلت الحكومة البريطانية طلبًا إلى شركة نورث أمريكان للطيران لتزويدها بمقاتلة جديدة. ونظرًا لأن مقاتلات P-40 توماهوك المعروضة اعتُبرت قديمة الطراز وغير عملية في الخطوط الأمامية وفقًا للمعايير الأوروبية، فقد بدأت نورث أمريكان بتطوير طائرة جديدة. واختارت الحكومة البريطانية تصميمًا انسيابيًا طورته اللجنة الاستشارية الوطنية للملاحة الجوية (NACA) لهذه المقاتلة، مما مكّنها من تحقيق أداء أفضل بكثير من الطرازات السابقة. وأصبحت هذه الطائرة تُعرف باسم P-51 موستانج . ^{[ 5 ]}

بعد تجارب مبكرة أجرتها شركة أوبل راك باستخدام الدفع الصاروخي، والتي أدت إلى أول رحلة تجريبية لطائرة صاروخية، وهي أوبل راك 1 ، عام 1929، وبرامج عسكرية لاحقة في شركتي هاينكل وميسرشميت من قبل ألمانيا النازية في ثلاثينيات وأربعينيات القرن العشرين، دخلت الولايات المتحدة سباق الطائرات الأسرع من الصوت والرحلات الفضائية في أربعينيات القرن العشرين. ورغم أن طائرة بيل إكس-1 طُورت بتكليف من القوات الجوية الأمريكية وقادها طيار الاختبار تشاك ييغر ، إلا أنه عندما تجاوزت سرعة ماخ 1، تولت اللجنة الاستشارية الوطنية للملاحة الجوية (NACA) رسميًا مسؤولية اختبار وتطوير الطائرة. ^{[ 15 ]} أجرت NACA التجارب وجمعت البيانات، وجاء الجزء الأكبر من الأبحاث المستخدمة في تطوير الطائرة من مهندس NACA جون ستاك ، رئيس قسم الانضغاطية في NACA. ^{[ 5 ]} الانضغاطية هي مشكلة رئيسية عندما تقترب الطائرات من سرعة ماخ 1، وقد اعتمد البحث في حل المشكلة بشكل كبير على المعلومات التي تم جمعها أثناء اختبارات نفق الرياح السابقة لـ NACA لمساعدة شركة لوكهيد في طائرة P-38 Lightning.

بدأ التفكير في برنامج X-1 نتيجةً للتحديات التقنية التي واجهها مصممو الطائرات في أواخر الثلاثينيات وأوائل الأربعينيات. إذ بدأت الطائرات تعاني من تدفق هواء دون صوتي وفوق صوتي فوق أجنحتها، مما أدى إلى ظهور مجموعة من الخصائص غير المرغوب فيها. وتأثرت أنفاق الرياح بنفس المشاكل الديناميكية الهوائية، ما جعل بياناتها غير موثوقة. أدرك بعض الأفراد - جون ستاك من اللجنة الاستشارية الوطنية للملاحة الجوية (NACA)، وإزرا كوتشنر من القوات الجوية للجيش، ووالتر ديل من البحرية - أن طائرة بحثية متخصصة يمكن أن توفر أفضل وسيلة للحصول على بيانات ملاحية فوق صوتية. ^{[ 16 ]} في 16 مارس 1945، منحت قيادة الخدمات الفنية الجوية للجيش شركة بيل للطائرات عقدًا لتطوير ثلاث طائرات بحثية عابرة للصوت وفوق صوتية تحت مسمى المشروع MX-653. ^{[ 17 ]} جاءت غالبية الأبحاث من قسم أبحاث الانضغاطية التابع للجنة الاستشارية الوطنية للملاحة الجوية، والذي كان يعمل منذ أكثر من عام عندما بدأت شركة بيل في وضع التصاميم المفاهيمية. كما حظي قسم أبحاث الانضغاطية بسنوات من الأبحاث والبيانات الإضافية للاستعانة بها، إذ كان كبير مهندسيه، جون ستاك، رئيسًا سابقًا لقسم نفق الرياح عالي السرعة، الذي كان يمتلك بدوره بيانات اختبارات عالية السرعة لما يقرب من عقد من الزمان في ذلك الوقت. ^{[ 18 ]} ونظرًا لأهمية مشاركة اللجنة الاستشارية الوطنية للملاحة الجوية (NACA)، مُنح ستاك شخصيًا جائزة كولير إلى جانب مالك شركة بيل للطائرات وطيار الاختبار تشاك ييغر. ^{[ 19 ] [ 20 ]}

في عام ١٩٥١، وضع المهندس ريتشارد ويتكومب، من اللجنة الاستشارية الوطنية للملاحة الجوية (NACA)، قاعدة المساحة التي تفسر تدفق الهواء فوق الصوتي فوق الطائرة. استُخدمت هذه النظرية لأول مرة في مشروعَي كونفير إف-١٠٢ وإف -١١ إف تايجر . كان من المفترض أن تكون إف-١٠٢ طائرة اعتراضية أسرع من الصوت، لكنها لم تتمكن من تجاوز سرعة الصوت، على الرغم من الجهود الحثيثة التي بذلها مهندسو كونفير. كان إنتاج إف-١٠٢ قد بدأ بالفعل عندما اكتُشف هذا الخلل، لذا أُرسل مهندسو NACA لحل المشكلة بسرعة. كان لا بد من تعديل خط الإنتاج للسماح بتعديل طائرات إف-١٠٢ الموجودة بالفعل في خط الإنتاج لتطبيق قاعدة المساحة عليها. (عُرفت الطائرات المُعدّلة بهذه الطريقة باسم طائرات "قاعدة المساحة"). سمحت التعديلات التصميمية للطائرة بتجاوز سرعة ماخ ١، ولكن بفارق ضئيل، لأن تصميم كونفير لم يكن مُحسّنًا لهذا الغرض. وبما أن إف-١١ إف كانت أول تصميم يُدمج هذه القاعدة خلال مرحلة التصميم الأولية، فقد تمكنت من اختراق حاجز الصوت دون الحاجة إلى استخدام الحارق اللاحق. ^{[ 21 ]}

نظراً لأن قاعدة المنطقة كانت سرية في البداية، فقد استغرق الأمر عدة سنوات حتى تم تقدير إنجاز ويتكومب. في عام 1955، مُنح جائزة كولير لعمله على كل من طائرة تايجر وطائرة إف-102. ^{[ 22 ]}

كان تصميم قاذفة القنابل بي-58 هاستلر ، التي كانت قيد التطوير آنذاك، أهم تصميم ناتج عن قاعدة المساحة . أُعيد تصميمها لتطبيق هذه القاعدة، مما أدى إلى تحسين أدائها بشكل كبير. ^{[ 23 ]} كانت هذه أول قاذفة قنابل أمريكية أسرع من الصوت، وبلغت سرعتها ضعف سرعة الصوت (ماخ 2) في وقت لم تكن فيه المقاتلات السوفيتية قد وصلت إلى هذه السرعة إلا قبل أشهر قليلة. ^{[ 24 ]} يُستخدم مفهوم قاعدة المساحة الآن في تصميم جميع الطائرات التي تتجاوز سرعة الصوت والطائرات الأسرع من الصوت.

لقد وفرت تجربة NACA نموذجًا لأبحاث الحرب العالمية الثانية ، ومختبرات الحكومة في فترة ما بعد الحرب، وخليفة NACA، وهي الإدارة الوطنية للملاحة الجوية والفضاء (NASA).

شاركت اللجنة الاستشارية الوطنية للملاحة الجوية (NACA) أيضاً في تطوير أول طائرة تحلق إلى "حافة الفضاء"، وهي طائرة نورث أمريكان X-15 . ولا تزال أجنحة NACA تُستخدم في الطائرات الحديثة.

• مايكل إتش. جورن، توسيع النطاق: أبحاث الطيران في NACA و NASA .
• جيمس هانسن. المهندس المسؤول: تاريخ مختبر لانغلي للملاحة الجوية، 1917-1958 .
• جون هنري وآخرون. مراتب الحجم: تاريخ NACA و NASA، 1915-1990 مؤرشف في 8 أبريل 2021، في Wayback Machine .
• أليكس رولاند. أبحاث النماذج: اللجنة الاستشارية الوطنية للملاحة الجوية، 1915-1958 .

• لجنة الاحتفال بالذكرى المئوية للطيران في الولايات المتحدة: اللجنة الاستشارية الوطنية للملاحة الجوية (NACA)
• يوفر خادم التقارير الفنية التابع لناسا إمكانية الوصول إلى مجموعة من 14469 وثيقة تابعة للجنة الاستشارية الوطنية للملاحة الجوية (NACA) يعود تاريخها إلى عام 1917.
• كما يتم استضافة التقارير الرقمية التاريخية لهيئة NACA من مشروع TRAIL على موقع TRAIL.
• Aerospaceweb.org: معلومات عن سلسلة أجنحة NACA
• Nasa.gov: "من العلوم الهندسية إلى العلوم الكبيرة" - الفائزون بمشروع أبحاث جائزة كولير تروفي من NACA و NASA ، حررته باميلا إي. ماك.