Hvorfor det er så svært at bygge et bevinget fly – Jarno SmeetsFlapping Flying Machine

Human Birdwings

Da en mand, der identificerede sig selv som Jarno Smeets, uploadede en video til YouTube af sig selv, hvor han tilsyneladende tog en flyvetur med en hjemmelavet flapping wing, gik den straks viralt og udløste en flodbølge af glæde og forundring: Han kan flyve som en fugl! Lige så hurtigt fulgte en reaktion af latterliggørelse. Umuligt, erklærede tvivlerne – det er en skrøne. Og faktisk har nogle dybere rapporter og analyser rejst alvorlig tvivl om videoens ægthed. Til sidst indrømmede han, at det var et fupnummer.

Men i et stykke tid var der stadig en mulighed: Menneskehedens ønske om at blive et væsen i luften, en drøm, der var endnu ældre end Ikaros, var endelig blevet til virkelighed.

En person, der så klippet med særlig interesse, var Todd Reichert, en nyuddannet ph.d. fra University of Toronto Institute for Aeronautical Studies. Reichert stod i spidsen for et hold fra universitetet, der byggede en menneskeligt drevet ornithopter – et fly, der fremdriver sig selv ved at slå med vingerne som en fugl eller en flagermus. I 2010 klatrede Reichert op i fartøjet, Snowbird, og styrede det på en rekordflyvning. Han er den sjældneste af fugleimitatorer: en erfaren ornithopterpilot, der rent faktisk har flappet sig vej gennem luften.

Da Reichert så Smeets video, var hans første indtryk, at det virkede mere eller mindre plausibelt. Vingerne var lidt for korte, syntes han, og rygsækkens kraftenhed var lidt for lille – men ikke voldsomt lille. Så kom starten, det øjeblik, hvor pilotens fødder forlader jorden, og fartøjet stiger stejlt op i luften. Det var i det øjeblik, siger Reichert, at det gik op for ham, at båndet var en forfalskning. “Bare ved første øjekast er det ikke engang tæt på,” siger han.

For dem af os, der ikke er ornithopterpiloter, er det måske ikke umiddelbart indlysende, hvorfor dette er tilfældet. Fugle kan trods alt stige endnu stejlere, end Smeets gjorde. Det kan flagermus og insekter også. Faktisk er vingeflyvning så let, at den har udviklet sig uafhængigt af hinanden i dyreriget mindst fire gange. “En vinge kan give dig en bedre fremdriftseffektivitet end en propel”, siger Reichert.

Men den måde, en fugl flyver på, er meget forskellig fra den måde, en mekanisk ornithopter gør det på. Det er Reichert udmærket klar over, for emnet for hans doktordisputats var at sammenligne dyrenes flyvedynamik med menneskeskabte fartøjers. Det viser sig, at fugle er lysår foran os mennesker, når det gælder om at slå med vingerne. “En fugl ændrer hele tiden vingens form, mens den flyver, idet den folder den indad på opadgående slag og udad igen på nedadgående slag”, siger han. (For et glimrende eksempel kan du se denne video af en ugle i flugt med 1000 billeder pr. sekund). “Den bevæger også vingen hurtigere i nedadgående slag end i opadgående slag. Så man ser dem lave alle disse komplicerede ekstra bevægelser, og med hvert lag af kompleksitet bliver fuglen mere og mere effektiv. En ornithoptervinge derimod slår bare op og ned.”

Det er derfor, at Reicherts egen ornithopterpræstation var langt mindre imponerende end den video af Smeets, som internettet blev forelsket i denne uge. (Selvom Reicherts præstation får bonuspoint for at være, du ved, ægte.) Til sin rekordflyvning slæbte hans hold Snowbird op i luften til en højde på få meter og formåede derefter at holde sig i luften i mindre end et minut, mens den flappede videre, holdt sin højde, men tabte gradvist fart. Det er måske ikke en fantastisk præstation i forhold til konventionel luftfart, men det er alligevel den hidtil mest imponerende menneskeskabte klapvinge-flyvning.

Reicherts vinge kunne have været mere effektiv, siger han, hvis hans hold havde forsøgt at efterligne kompleksiteten af en fuglevinge. “Problemet er, at det ikke er den rigtige vej at gå inden for ingeniørvidenskab”, siger han. “Man ønsker ikke at sige: ‘Åh, lad os tilføje kompleksitet for at opnå effektivitet’. “

En indlysende måde at øge ydeevnen på er naturligvis at tilføje en motor. (Smeets’ anordning skulle angiveligt indeholde en batteripakke og elektriske aktuatorer). Historien om bemandede ornithoptere med motor går tilbage til 1942, hvor en tysk ingeniør ved navn Adalbert Schmid angiveligt byggede en med en motor på 6 hk, som kunne lette ved egen kraft og flyve i 15 minutter. Nathan Chronister, som i årevis har dokumenteret romantikken omkring vingeflyvning på sit websted The Ornithopter Zone, siger, at der teoretisk set ikke er nogen grund til, at nogen ikke kunne gøre det, som Smeets påstod at opnå. “Det kan lade sig gøre,” siger han.

Men, siger han, et faktisk fungerende fartøj “ville ikke se helt ud som .” Vingen ville være nødt til at være længere og mere stiv af hensyn til effektiviteten, og den ville have brug for en eller anden form for stabilisering for ikke at vælte ud af himlen. Og, siger han, det ville ikke være en vinge, der kan fastspændes – “den konfiguration har vist sig at være ekstremt farlig” – men i stedet et fartøj, som piloten kan spænde sig fast i.

Reichert er enig i, at noget som Smeets’ konstruktion kunne være gennemførligt. “Nogen kunne gøre det,” siger han. “Men udfordringen er så stor. Det er ikke noget, man kan lave i sin baghave i et par måneder.”

En skønne dag vil nogen måske faktisk føre drømmen ud i livet. Jarno Smeets var bare ikke tilfældigvis den, der kunne realisere det.

Jeff Wise er medarbejdende redaktør for Popular Mechanics og forfatter til Extreme Fear: The Science of Your Mind in Danger (Ekstrem frygt: Videnskaben om dit sind i fare). For en daglig dosis ekstrem frygt kan du tjekke hans blog.