Proč je tak těžké postavit okřídlené letadlo?Flapping Flying Machine

Human Birdwings

Když muž představující se jako Jarno Smeets nahrál na YouTube video, na kterém zřejmě létá s podomácku vyrobeným mávajícím křídlem, okamžitě se stalo virálním a spustilo vlnu radosti a údivu: Umí létat jako pták! Stejně rychle následovala vlna posměchu. Pochybovači prohlásili, že je to nemožné – je to podvod. A skutečně, některé hlubší zprávy a analýzy pravost videa vážně zpochybnily. Nakonec přiznal, že jde o podvod.

Na nějakou dobu však tato možnost přetrvávala:

Jedním z těch, kdo klip sledovali se zvláštním zájmem, byl Todd Reichert, čerstvý doktor z Institutu leteckých studií Torontské univerzity. Reichert vedl tým z této univerzity, který sestrojil ornitoptéru poháněnou lidskou silou – letadlo, které se pohání máváním křídel jako pták nebo netopýr. V roce 2010 Reichert nasedl do letadla Snowbird a pilotoval ho při rekordním letu. Je nejvzácnějším imitátorem ptáků: pilotem ornitoptéry, který skutečně mával křídly.

Když Reichert sledoval Smeetsovo video, jeho první dojem byl, že vypadá víceméně věrohodně. Křídla byla trochu moc krátká, pomyslel si, a pohonná jednotka v batohu byla trochu moc malá – ale ne nijak závratně. Pak přišel vzlet, okamžik, kdy se pilotovy nohy odlepí od země a plavidlo strmě stoupá do vzduchu. V tu chvíli si podle Reicherta uvědomil, že nahrávka je falešná. „Prostě na první pohled to není ani zdaleka ono,“ říká.“

Těm z nás, kteří nejsou piloty ornitoptér, nemusí být hned jasné, proč tomu tak je. Ptáci přece mohou stoupat ještě strměji než Smeets. Stejně tak netopýři a hmyz. Ve skutečnosti je let s křídly tak snadný, že se v živočišné říši vyvinul nezávisle na sobě nejméně čtyřikrát. „Křídlo vám může poskytnout lepší hnací účinnost než vrtule,“ říká Reichert.

Způsob, jakým létá pták, se však velmi liší od způsobu, jakým létá mechanická ornitoptéra. Reichert si to dobře uvědomuje, protože předmětem jeho doktorské práce bylo porovnání dynamiky letu zvířat s dynamikou letu umělých plavidel. Ukázalo se, že ptáci jsou, pokud jde o mávání křídly, o světelné roky před námi lidmi. „Pták za letu neustále mění tvar křídla, při letu nahoru je skládá dovnitř a při letu dolů je zase rozkládá,“ říká. (Skvělý příklad najdete v tomto videu, které zachycuje orla mořského při letu rychlostí 1000 snímků za sekundu.) „Také pohybuje křídlem rychleji při tahu dolů než nahoru. Takže vidíte, jak dělají všechny tyto složité pohyby navíc, a s každou další vrstvou složitosti je pták stále efektivnější. Křídlo ornitoptéry naproti tomu jen mává nahoru a dolů.“

Proto bylo Reichertovo vlastní představení ornitoptéry mnohem méně působivé než video Smeets, kterým se tento týden nechal unést internet. (I když Reichertovo vystoupení získává bonusové body za to, že je, však víte, skutečné.) Při rekordním letu jeho tým vytáhl Snowbirda do vzduchu do výšky několika metrů a pak se mu podařilo udržet ve vzduchu necelou minutu, kdy mával, držel si výšku, ale postupně ztrácel rychlost. Podle měřítek konvenčního letectví to možná není stodolový výkon, přesto se řadí k dosud nejpůsobivějším letům s mávajícími křídly poháněnými lidskou silou.

Reichertovo křídlo by podle něj mohlo být účinnější, kdyby se jeho tým pokusil napodobit složitost ptačího křídla. „Problém je, že v inženýrství to není správná cesta,“ říká. „Nechcete říct: ‚Aha, přidejme složitost, abychom dosáhli efektivity‘. „

Jedním zřejmým způsobem, jak zvýšit výkon, je samozřejmě přidat motor. (Smeetsův výmysl měl údajně obsahovat baterii a elektrické pohony.) Historie pilotovaných ornitoptér sahá až do roku 1942, kdy německý inženýr Adalbert Schmid údajně sestrojil ornitoptéru poháněnou motorem o výkonu 6 koní, která dokázala vzlétnout vlastním pohonem a letět 15 minut. Nathan Chronister, který na svých webových stránkách The Ornithopter Zone už léta dokumentuje romantiku okřídleného letu, tvrdí, že teoreticky není důvod, proč by někdo nemohl dokázat to, co tvrdil Smeets. „Dá se to udělat,“ říká.

Ale říká, že skutečné funkční plavidlo „by nevypadalo úplně jako .“. Křídlo by muselo být delší a pevnější, aby bylo efektivnější, a potřebovalo by nějaké stabilizační prostředky, aby nespadlo z oblohy. A říká, že by se nejednalo o připoutané křídlo – „tato konfigurace se ukázala jako extrémně nebezpečná“ – ale o plavidlo, do kterého by se pilot mohl připoutat.

Reichert souhlasí, že něco takového, jako je Smeetsovo zařízení, by mohlo být proveditelné. „Někdo by to mohl udělat,“ říká. „Ale výzva je to obrovská. Není to něco, co by se dalo zvládnout při práci na dvorku za pár měsíců.“

Jednou by tedy někdo mohl tento sen skutečně uskutečnit. Jarno Smeets jen náhodou nebyl tím, kdo by ho uskutečnil.

Jeff Wise je redaktorem časopisu Popular Mechanics a autorem knihy Extreme Fear: The Science of Your Mind in Danger. Pro každodenní dávku extrémního strachu se podívejte na jeho blog.

.