De ce este atât de greu să construiești o aeronavă înaripată cu motor umanFlapping Flying Machine

Când un bărbat care se identifică drept Jarno Smeets a încărcat pe YouTube un videoclip în care aparent își ia zborul cu o aripă cu bătaie făcută în casă, a devenit imediat viral și a declanșat un val de bucurie și uimire: El poate zbura ca o pasăre! La fel de repede, a urmat o reacție de derută. Imposibil, au declarat scepticii – este o farsă. Și, într-adevăr, unele rapoarte și analize mai profunde au pus serios la îndoială autenticitatea videoclipului. În cele din urmă, a recunoscut că este o farsă.

Dar pentru o vreme, posibilitatea a persistat: Aspirația umanității de a deveni o creatură a aerului, un vis chiar mai vechi decât Icar, devenise în sfârșit realitate.

O persoană care a urmărit clipul cu un interes deosebit a fost Todd Reichert, un proaspăt doctorand al Institutului de Studii Aeronautice al Universității din Toronto. Reichert a condus o echipă de la universitate care a construit un ornithopter cu propulsie umană – o aeronavă care se propulsează bătând din aripi ca o pasăre sau un liliac. În 2010, Reichert s-a urcat în aeronava, Snowbird, și a pilotat-o într-un zbor record. El este cel mai rar imitator de păsări: un pilot veteran de ornithopter care și-a făcut cu adevărat drum prin aer fluturând din aripi.

În timp ce Reichert urmărea videoclipul lui Smeets, prima sa impresie a fost că părea mai mult sau mai puțin plauzibil. Aripile erau un pic prea scurte, s-a gândit el, iar unitatea de propulsie a rucsacului era un pic prea mică – dar nu exagerat de mare. Apoi a venit decolarea, momentul în care picioarele pilotului părăsesc pământul și aeronava urcă brusc în aer. În acel moment, spune Reichert, și-a dat seama că înregistrarea era un fals. „Doar la prima vedere, nici măcar nu seamănă”, spune el.

Pentru aceia dintre noi care nu sunt piloți de ornithoptere, s-ar putea să nu fie imediat evident de ce este așa. La urma urmei, păsările pot urca chiar mai abrupt decât a făcut-o Smeets. La fel pot face și liliecii și insectele. De fapt, zborul înaripat este atât de ușor încât a evoluat independent în regnul animal de cel puțin patru ori. „O aripă vă poate oferi o eficiență de propulsie mai bună decât o elice”, spune Reichert.

Dar modul în care zboară o pasăre este foarte diferit de modul în care o face un ornithopter mecanic. Reichert este foarte conștient de acest lucru, deoarece subiectul tezei sale de doctorat a fost compararea dinamicii de zbor a animalelor cu cea a ambarcațiunilor artificiale. S-a dovedit că păsările sunt cu ani lumină înaintea noastră, a oamenilor, atunci când vine vorba de bătaia aripilor. „O pasăre își schimbă în mod constant forma aripii în timp ce zboară, pliind-o în sus și înapoi în jos”, spune el. (Pentru un exemplu excelent, urmăriți acest videoclip cu o bufniță de vultur în zbor la 1000 de cadre pe secundă). „De asemenea, mișcă aripa mai repede în timpul cursei descendente decât în timpul cursei ascendente. Așadar, le vedeți făcând toate aceste mișcări suplimentare complicate și, cu fiecare strat de complexitate, pasărea devine din ce în ce mai eficientă. O aripă de ornithopter, în schimb, bate doar în sus și în jos.”

De aceea, performanța propriului ornithopter al lui Reichert a fost mult mai puțin impresionantă decât videoclipul cu Smeets de care internetul s-a îndrăgostit în această săptămână. (Deși performanța lui Reichert primește puncte bonus pentru că este, știți voi, reală.) Pentru zborul său record, echipa sa a remorcat Snowbird în aer până la o altitudine de câțiva metri, apoi a reușit să se mențină în aer timp de mai puțin de un minut în timp ce flutura, menținându-și altitudinea, dar pierzând treptat din viteză. Poate că nu este o performanță care să ardă ca un hambar după standardele aviației convenționale, dar, cu toate acestea, rămâne cel mai impresionant zbor cu aripi batante cu propulsie umană de până acum.

Reichert ar fi putut fi mai eficient, spune el, dacă echipa sa ar fi încercat să imite complexitatea aripii unei păsări. „Problema este că, în inginerie, aceasta nu este calea de urmat”, spune el. „Nu vrei să spui: „Oh, hai să adăugăm complexitate pentru a obține eficiență”. „

O modalitate evidentă de a crește performanța, bineînțeles, este de a adăuga un motor. (Se presupune că invenția lui Smeets includea un pachet de baterii și actuatoare electrice). Istoria ornithopterelor motorizate cu echipaj uman datează din 1942, când un inginer german pe nume Adalbert Schmid ar fi construit unul propulsat de un motor de 6 CP care a fost capabil să decoleze cu propria putere și să zboare timp de 15 minute. Nathan Chronister, care documentează de ani de zile romantismul zborului înaripat pe site-ul său, The Ornithopter Zone, spune că, teoretic, nu există niciun motiv pentru care cineva nu ar putea reuși ceea ce Smeets a pretins că a realizat. „Se poate face”, spune el.

Dar, spune el, o ambarcațiune funcțională reală „nu ar arăta chiar ca .” Aripa ar trebui să fie mai lungă și mai rigidă pentru eficiență și ar avea nevoie de un mijloc de stabilizare pentru a nu se prăbuși de pe cer. Și, spune el, nu ar fi o aripă cu curea – „această configurație s-a dovedit a fi extrem de periculoasă” – ci o aeronavă în care pilotul să se poată lega.

Reichert este de acord că ceva de genul invenției lui Smeets ar putea fi fezabil. „Cineva ar putea face acest lucru”, spune el. „Dar provocarea este atât de mare. Nu este ceva ce ai putea realiza lucrând în curtea ta timp de câteva luni.”

Într-o bună zi, atunci, cineva ar putea chiar să dea viață acestui vis. Doar că Jarno Smeets nu s-a întâmplat să fie cel care să-l realizeze.

Jeff Wise este editor colaborator la Popular Mechanics și autorul cărții Extreme Fear: The Science of Your Mind in Danger. Pentru o doză zilnică de frică extremă, consultați blogul său.

.