Why It’s So Hard to Build a Wing-Flapping Flying Machine

Amikor egy magát Jarno Smeetsként azonosító férfi feltöltött egy videót a YouTube-ra, amelyen látszólag egy házilag készített csapkodó szárnnyal repül, azonnal vírusként terjedt el, és az öröm és a csodálkozás hullámát indította el: Tud repülni, mint egy madár! Ugyanilyen gyorsan következett a gúnyolódás ellencsapása. Lehetetlen, jelentették ki a kétkedők – ez egy átverés. És valóban, néhány alaposabb beszámoló és elemzés komoly kétségeket vetett fel a videó hitelességét illetően. Végül beismerte, hogy átverés volt.

De egy ideig még fennállt a lehetőség:

Az emberiség azon törekvése, hogy a levegő teremtményévé váljon, egy Ikarusnál is régebbi álom, végre valósággá vált.

Aki különös érdeklődéssel figyelte a klipet, az Todd Reichert, a Torontói Egyetem Repüléstudományi Intézetének frissen végzett doktora volt. Reichert vezette az egyetem egy csapatát, amely egy emberi erővel hajtott ornithoptert épített – egy olyan repülőgépet, amely szárnycsapkodással hajtja magát, mint egy madár vagy denevér. Reichert 2010-ben beült a Snowbird nevű járműbe, és rekordrepülést hajtott végre vele. Ő a legritkább madárutánzó: egy veterán ornitopterpilóta, aki valóban csapkodott a levegőben.

Amint Reichert megnézte a Smeets-videót, az első benyomása az volt, hogy többé-kevésbé hihetőnek tűnik. A szárnyak egy kicsit túl rövidek voltak, gondolta, és a hátizsákos hajtómű egy kicsit túl kicsi volt – de nem kirívóan kicsi. Aztán jött a felszállás, az a pillanat, amikor a pilóta lába elhagyja a talajt, és a jármű meredeken emelkedik a levegőbe. Reichert azt mondja, ebben a pillanatban jött rá, hogy a szalag hamisítvány. “Csak első pillantásra nem is hasonlít” – mondja.

Azoknak, akik nem ornitopterpilóták, talán nem lesz azonnal nyilvánvaló, hogy miért van ez így. Hiszen a madarak még meredekebben is tudnak emelkedni, mint Smeets. Ahogy a denevérek és a rovarok is. Valójában a szárnyas repülés olyan egyszerű, hogy az állatvilágban legalább négyszer fejlődött ki egymástól függetlenül. “Egy szárny jobb meghajtási hatékonyságot biztosíthat, mint egy propeller” – mondja Reichert.”

Az, ahogyan egy madár repül, nagyon különbözik attól, ahogyan egy mechanikus ornitopter repül. Reichert ezzel tisztában van, hiszen doktori disszertációjának témája az állatok és az ember alkotta légi járművek repülési dinamikájának összehasonlítása volt. Kiderült, hogy a madarak fényévekkel előttünk, emberek előtt járnak, ha a szárnycsapkodásról van szó. “Egy madár repülés közben folyamatosan változtatja a szárnya alakját, felfelé hajtja be a szárnyát, lefelé pedig visszahajtja” – mondja. (Kiváló példa erre ez a videó, amelyen egy uhu repül 1000 képkocka/másodperc sebességgel). “A szárnyat is gyorsabban mozgatja lefelé, mint felfelé. Tehát láthatjuk, hogy ezeket a bonyolult extra mozdulatokat végzik, és a bonyolultság minden egyes rétegével a madár egyre hatékonyabbá válik. Egy ornitopter szárnya ezzel szemben csak fel-le csapkod.”

Ez az oka annak, hogy Reichert saját ornitopteres teljesítménye sokkal kevésbé volt lenyűgöző, mint Smeets videója, amelytől az internet a héten elvarázsolódott. (Bár Reichert teljesítménye bónuszpontokat kap azért, mert, tudják, valódi.) A rekordot jelentő repüléshez csapata a Snowbirdöt néhány méteres magasságba vontatta a levegőbe, majd kevesebb mint egy percig sikerült a levegőben tartania, miközben csapkodott, tartotta a magasságát, de fokozatosan veszített a sebességéből. A hagyományos repülés mércéjével mérve talán nem egy pajtaégető teljesítmény, mégis ez az eddigi leglenyűgözőbb emberi erővel hajtott csapkodószárnyas repülésnek számít.

Reichert szerint a szárny hatékonyabb lehetett volna, ha csapata megpróbálta volna utánozni a madarak szárnyának összetettségét. “A probléma az, hogy a mérnöki tudományban nem ez a helyes út” – mondja. “Nem akarjuk azt mondani, hogy ‘Ó, tegyük bonyolultabbá a szárnyat a hatékonyság érdekében’. “

A teljesítmény növelésének egyik nyilvánvaló módja természetesen a motor hozzáadása. (Smeets szerkentyűje állítólag tartalmazott egy akkumulátorcsomagot és elektromos meghajtókat.) A motoros, emberes ornitopterek története 1942-ig nyúlik vissza, amikor egy Adalbert Schmid nevű német mérnök állítólag épített egy 6 lóerős motorral hajtott gépet, amely képes volt saját erejéből felszállni és 15 percig repülni. Nathan Chronister, aki évek óta dokumentálja a szárnyas repülés romantikáját a The Ornithopter Zone című weboldalán, azt mondja, hogy elméletileg nincs ok arra, hogy valaki ne érhetné el azt, amit Schmid állítólag elért. “Meg lehet csinálni” – mondja.

De szerinte egy ténylegesen működő jármű “nem egészen így nézne ki”. A szárnynak hosszabbnak és merevebbnek kellene lennie a hatékonyság érdekében, és szükség lenne valamilyen stabilizációs eszközre, hogy ne bukjon ki az égből. És azt mondja, hogy ez nem egy felcsatolható szárny lenne – “ez a konfiguráció rendkívül veszélyesnek bizonyult” -, hanem egy olyan jármű, amelybe a pilóta be tudná kötni magát.

Reichert egyetért azzal, hogy valami olyasmi, mint Smeets szerkezete, megvalósítható lenne. “Valaki meg tudná csinálni” – mondja. “De a kihívás olyan hatalmas. Ez nem olyasmi, amit néhány hónapig a hátsó kertedben dolgozva meg tudsz csinálni.”

Egy napon tehát valaki valóban valóra válthatja az álmot. Jarno Smeets csak történetesen nem ő volt az, aki megvalósította.”

Jeff Wise a Popular Mechanics szerkesztője és az Extreme Fear: The Science of Your Mind in Danger című könyv szerzője. Az extrém félelem napi adagjáért látogasson el a blogjára.

oldalon.