الطيران بدون محرك

الطيران بدون محرك هو القدرة على البقاء في الجو لفترة من الزمن دون استخدام أي مصدر طاقة. وهناك أنواع عديدة من الطيران بدون محرك، بعضها استغلته الطبيعة، وبعضها الآخر استغله الإنسان، وبعضها الآخر استغله كلاهما.

الطائرات غير المزودة بمحركات هي مركبات جوية يمكنها الطيران بدون أي آلية دفع.

تطورت القدرة على الطيران لمسافات قصيرة أو طويلة دون استخدام الطاقة مرات عديدة في الطبيعة. فالعديد من الكائنات القادرة على الطيران المستمر باستخدام الأجنحة تحلق أيضاً دون استخدام الطاقة في معظم الأوقات التي تكون فيها في الجو.

الطيران بدون طاقة

تصنيف أساليب الطيران

يقسم بينيكويك [ 1 ] طيران الحيوانات إلى ثلاثة أنواع: القفز بالمظلات، والانزلاق، والطيران المدفوع. إلا أنه يلاحظ أن هذه الأنواع لا تفصل بينها حدود فاصلة واضحة. فعلى سبيل المثال، يرى في مرحلة ما أن القفز بالمظلات غير مدفوع، وأنه شكل بدائي من أشكال التحليق، بينما يرى أن التحليق نفسه مدفوع بحركة الهواء (الرياح). أما الطرق الأخرى، مثل الطيران باستخدام أجسام أخف من الهواء، فهي حكر على الإنسان.

تُقدم هذه المقالة الفروقات التالية بين أنواع أو أساليب الطيران غير المزود بمحركات، بناءً على خصائصها:

  • أخف من الهواء - طيران مستدام، مدعوم بكثافة أقل من كثافة الهواء دون الحاجة إلى حركة أمامية،
  • الانجراف - طيران حر مستمر بسبب بطء معدل الهبوط مقارنة بسرعة التيار الصاعد،
  • القفز بالمظلات - هبوط عمودي يتباطأ بسبب مقاومة الهواء العالية، وإن كان من الممكن أن يكون مصحوبًا بحركة أفقية طفيفة (أو يُعرَّف أحيانًا بأنه طيران بزاوية انزلاق أكبر من 45 درجة).
  • الانزلاق - الطيران الأمامي مع تدفق هواء سلس (أو يُعرف أحيانًا بأنه الطيران بزاوية انزلاق أقل من 45 درجة)،
  • التحليق - طيران انزلاقي حر مستدام، يستمد الطاقة من الهواء الصاعد.
  • رياضة الطائرات الورقية - الطيران المربوط باستخدام طائرة مائلة لخلق قوة صاعدة من الرياح.

تم تلخيص هذه النقاط في الجدول التالي:

خصائص وأساليب الطيران
 وضع الطيران
مدة قصيرةطيران حر مستداممربوط
الحركة الأمامية عبر الهواءلا أحدغير مصنفة كرحلةأخف من الهواء ينجرفأخف من الهواء
أبطأ من الحركة الهابطةالقفز بالمظلاتالقفز بالمظلاتغير مصنفة كرحلة
أسرع من الحركة الهابطةمزلقالتحليقرياضة ركوب الطائرات الورقية

أساليب الطيران والاستخدام

بعض الأمثلة على الاستخدام موضحة في الجدول التالي:

أساليب الطيران مقابل الاستخدام
 الطائراتالحيواناتالنباتات والفطريات
أخف من الهواءبالون
الانجرافحشرات صغيرةأبواغ، بذور الأوركيد
القفز بالمظلاتمظلةطائرة ورقية عنكبوتيةأجنحة دوارة (القيقب، الجميز) شعيرات (الهندباء)
مزلقطائرة شراعيةالسنجاب الطائرالبذور المجنحة ( Alsomitra macrocarpa )
التحليقطائرة شراعيةالقطرس
رياضة ركوب الطائرات الورقيةطائرة ورقية دوارة

أخف من الهواء

لا يُستخدم الطيران الأخف من الهواء إلا من قِبل الإنسان. وتُسمى المركبة غير المزودة بمحرك، والأخف من الهواء، بالونًا.

البالونات

البالون عبارة عن كيس مملوء بغاز ذي كثافة أقل من كثافة الهواء المحيط لتوفير قوة الطفو . قد يكون هذا الغاز هواءً ساخناً، أو هيدروجيناً ، أو هيليوماً ، أو غاز الفحم في الماضي . ولا يُعرف استخدام الغازات الطافية في الطبيعة.

يمكن ربط البالون بحبل كطائرة ورقية أو تركه ينجرف مع الريح في طيرانه الحر. يستطيع الطيار التحكم في ارتفاع البالون أثناء طيرانه الحر، إما بتسخين الغاز أو بتخفيف وزن الثقل. غالبًا ما يتغير اتجاه الرياح مع الارتفاع، مما يتيح درجة من التحكم في الاتجاه.

الانجراف

لا يمكن لجسم يسقط سقوطًا حرًا دون أي تكيف للطيران أن يستمر في الطيران إلا إذا كان خفيفًا جدًا ويسقط بسرعة أقل من سرعة الرياح التي تدفعه للأعلى. ويمكن لجسم خفيف بما فيه الكفاية أن يستفيد من التيارات الهوائية الصاعدة وينجرف مع الرياح لفترات طويلة.

العديد من جراثيم العفن والبكتيريا ، وحتى البكتيريا الحية، صغيرة بما يكفي لتنجرف لمسافات طويلة وإلى ارتفاعات شاهقة بفعل الرياح.

تستخدم بعض النباتات الرياح أيضاً لنشر بذورها بهذه الطريقة. بذور الأوركيد صغيرة جداً وتشبه الغبار.

القفز بالمظلات

يهبط جندي مظلي بريطاني

القفز بالمظلات هو في جوهره سقوط أو انجراف مع وجود سطح كبح انسيابي. تقلل النسبة العالية بين مساحة السطح والوزن من سرعة هبوط المظلة ، مما يسمح لها بالبقاء في الهواء لفترات أطول. قد يسمح السطح الانسيابي أيضًا بقدر ضئيل من الحركة الأمامية، لكن المظلة تسقط دائمًا بسرعة أكبر من سرعتها الأمامية. عادةً ما يكون تدفق الهواء حول المظلة مضطربًا.

تستطيع الكائنات الصغيرة والبذور التي طورت مظلات أن تحملها الرياح لمسافات طويلة. ومن بين النباتات، تحتوي بذور الهندباء ، والحشيشة اللبنية ، والحور على شعيرات تعمل كمظلات. كما تقوم بعض العناكب بإلقاء مظلات من الخيوط. وعلى الرغم من أن هذا يحدث في الغالب من قبل العناكب الصغيرة، فقد لوحظ أن العناكب البالغة التي يزيد وزنها عن 100  ملليغرام ويصل حجمها إلى 14  مليمترًا تُلقي مظلات بعرض متر واحد في تيارات هوائية صاعدة قوية.

تستخدم الكائنات الأكبر حجماً والبذور أيضاً أسلوب القفز بالمظلات لقطع مسافات أقصر. تمتلك بذور القيقب والصنوبر والجميز جناحاً واحداً أو جناحين يعملان كمظلات للمساعدة في نشر البذور . أما الضفادع الطائرة فتستخدم أقدامها المكففة كمظلات.

مزلق

يتطلب الطيران الانزلاقي إطلاقاً أولياً يمنح الجسم طاقة كافية للطيران.

طائرة شراعية معلقة بعد إطلاقها مباشرة من ساليف ، فرنسا

الرفع الديناميكي الهوائي

تتشابه مبادئ الرفع الديناميكي الهوائي بين الطبيعة والطائرات المصنعة. فعندما يسقط الطيار، تنبسط الأجنحة بزاوية مع اتجاه الهواء، مما يُولّد تدفقًا هوائيًا سريعًا فوق الجناح. يُولّد هذا التدفق قوة رفع ديناميكية هوائية تُبطئ من سرعة الهبوط. والنتيجة هي طيران انزلاقي، على عكس الهبوط البسيط كالمظلة .

إذا كان الهواء يرتفع أسرع من هبوط الجسم، فسوف يُحمل إلى الأعلى. وبهذه الطريقة، يمكن للجسم المنزلق أن يكتسب طاقة كامنة إضافية من مصادر مثل التيارات الحرارية والرفع الناتج عن الحواف الجبلية.

الطائرات الشراعية

تشمل الطائرات الشراعية الطائرات الشراعية المعلقة والطائرات الشراعية المظلية . وتستمد هذه الطائرات طاقتها الحركية الأولية من عملية إطلاق. قد يتم الإطلاق بسحب الطائرة في الهواء بواسطة حبل سحب، أو باستخدام رافعة أرضية أو مركبة، أو بواسطة طائرة سحب آلية. بالنسبة للطائرات التي تُطلق بالقدم، يُمكن أيضًا ببساطة القفز من مكان مرتفع. بمجرد إطلاق الطائرة الشراعية، تُحلّق بحرية.

الحيوانات الطائرة

تشمل المخلوقات القادرة على إطلاق نفسها في الهواء والانزلاق لمسافات قصيرة ما يلي:

التحليق

يمكن تحقيق رحلات جوية بدون محرك لمسافات طويلة ولفترات أطول باستخدام الهواء الصاعد لاكتساب الطاقة. وهذا بدوره قد يقلل من معدل الهبوط أو حتى يزيد الارتفاع، وهو ما يُعرف بالتحليق .

التحليق هو حصول الكائن/الحيوان على طاقة إضافية من الهواء الصاعد دون بذل أي جهد للبقاء محلقًا. ومن الأمثلة على ذلك طائر القطرس ، وهو طائر بحري ضخم مشهور بقدرته على البقاء محلقًا فوق الأمواج لأيام متواصلة. كما أن العديد من الطيور الأخرى، مثل الجوارح واللقالق ، تحلق عمدًا لإطالة مدة بقائها في الجو. غالبًا ما تعلق الحشرات بالهواء الصاعد، وبالتالي يمكن أن ينتشر بواسطته.

تم تصميم العديد من أنواع الطائرات الشراعية للاستفادة من الهواء الصاعد ، وبالتالي يمكنها أيضاً التحليق.

رياضة ركوب الطائرات الورقية

يمكن لتدفق الهواء فوق جسم مربوط أن يرفعه إلى ارتفاع أقصى يتحدد جزئيًا بطول الحبل، ثم يمكّنه من الحفاظ على هذا الارتفاع طالما كان تدفق الهواء كافيًا. يُطلق على هذا الجسم الطائر المربوط اسم الطائرة الورقية.

في حال وجود رياح، يمكن ربط الحبل بنقطة ثابتة. كما يمكن استخدام حركة جسم ما، مثل قارب سريع، لخلق تدفق هواء أو لزيادة قوة الرياح. ويمكن أن يكون الجسم المتحرك طائرة ورقية أخرى. [ 2 ]

تم استخدام الطائرات الورقية المأهولة لأغراض متنوعة.

انظر أيضاً

مراجع

فهرس

  • بينيكويك، سي جيه؛ طيران الحيوانات ، أرنولد (1972).
  • شعار ويكيميديا ​​كومنزالوسائط المتعلقة بالطيران بدون محرك على ويكيميديا ​​كومنز