hotchpotch/wikipedia-multilingual-ir-pairs huggingface dataset:
آلات طيران مبكرة البدايات الأولية
في عام 1282، وصف المستكشف الأوروبي ماركو بولو التقنيات الصينية التي كانت سائدة آنذاك وعلق على المخاطر والقسوة التي تنطوي عليها. للتنبؤ بما إذا كان يجب على سفينة أن تبحر، كان يتم ربط رجل بطائرة ورقية ذات إطار شبكي مستطيل، ثم يُستخدم نمط الطيران اللاحق للتنبؤ بالمستقبل.
يعود استخدام الدوّار للطيران العمودي إلى القرن الرابع الميلادي في شكل مروحية الخيزران، وهي لعبة صينية قديمة. يتم تدوير مروحية الخيزران عن طريق لف عصا متصلة بدوّار. يُولِّد هذا الدوران قوة رفع، فتطير اللعبة عند إطلاقها. يصف كتاب الفيلسوف غي هونغ، باوبوزي (السيد الذي يعتنق البساطة)، المكتوب حوالي عام 317، استخدامًا مُختلقًا لدوّار محتمل في الطائرات
ظهرت لعبة مشابهة تُعرف بـ "moulinet à noix" (دوّار على جوزة)، بالإضافة إلى ألعاب تُسحب بخيط ولها أربع شفرات، في أوروبا في القرن الرابع عشر.
أدرك الصينيون منذ العصور القديمة أن الهواء الساخن يرتفع، وطبقوا هذا المبدأ على نوع من مناطيد الهواء الساخن الصغيرة يُسمى فانوس السماء. يتكون فانوس السماء من بالون ورقي يُوضع تحته أو بداخله مصباح صغير. تُطلق فوانيس السماء تقليديًا للترفيه وأثناء المهرجانات. وفقًا لـجوزيف نيدام، كانت هذه الفوانيس معروفة في الصين منذ القرن الثالث قبل الميلاد. ويُنسب استخدامها العسكري إلى الجنرال تشوغ ليانغ، الذي يُقال إنه استخدمها لإخافة قوات العدو.
هناك أدلة تشير إلى أن الصينيين «حلّوا مشكلة الملاحة الجوية» باستخدام المناطيد، وذلك قبل مئات السنين من القرن الثامن عشر.
آلات طيران مبكرة عصر النهضة
في نهاية المطاف، بدأ بعض الباحثين في اكتشاف وتحديد بعض أساسيات التصميم العلمي للطائرات. كانت التصاميم المزودة بالطاقة إما لا تزال تُدفَع بقوة الإنسان أو تستخدم زنبركًا معدنيًا. في كتابه الصادر عام 1250 بعنوان De mirabili potestate artis et naturae (أسرار الفن والطبيعة)، تنبأ الإنجليزي روجر بيكون بتصاميم مستقبلية لمنطاد مملوء بمادة أثيرية غير محددة، وكذلك بـطائرة أورنيثوبتر تعمل بالطاقة البشرية، زاعمًا أنه يعرف شخصًا قد اخترع الأخيرة.
آلات طيران مبكرة عصر النهضة
درس ليوناردو دا فينشي طيران الطيور لسنوات عديدة، وحلله بعقلانية وتوقع العديد من مبادئ الديناميكا الهوائية. لقد أدرك أن «الجسم يقدم مقاومة للهواء بقدر ما يقدم الهواء مقاومة للجسم»، متوقعًا بذلك قانون نيوتن الثالث للحركة (الذي نُشر عام 1687). ابتداءً من السنوات الأخيرة للقرن الخامس عشر فصاعدًا، كتب ليوناردو ورسم العديد من التصاميم لآلات الطيران وآلياتها، بما في ذلك الأورنيثوبترات، والطائرات الشراعية ثابتة الأجنحة، والمروحيات، والمظلات. كانت تصاميمه المبكرة نماذج تعمل بالطاقة البشرية، بما في ذلك المروحيات والأورنيثوبترات (محسنًا اقتراح بيكون بإضافة ذيل لتحقيق الاستقرار). أدرك في النهاية عدم جدوى هذه التصاميم عمليًا وتحول إلى الطيران الشراعي المتحكم فيه، كما رسم بعض التصاميم التي تعمل بزنبرك.
آلات طيران مبكرة عصر النهضة
في عام 1488، رسم ليوناردو تصميمًا لطائرة شراعية معلقة تكون فيه الأجزاء الداخلية للأجنحة ثابتة، مع توفير بعض أسطح التحكم بالقرب من الأطراف (كما هو الحال في طيران الطيور الشراعي). رسوماته بقيت وتعتبر صالحة للطيران من حيث المبدأ، لكنه هو نفسه لم يطر أبدًا بمثل هذه المركبة. في مقال بعنوان Sul volo («عن الطيران»)، يصف آلة طيران سماها «الطائر» بناها من الكتان المنشّى، ومفاصل جلدية، وأربطة من الحرير الخام. وفي مخطوطة أتلانتيكس، كتب: «صباح الغد، في اليوم الثاني من يناير 1496، سأصنع الرباط وأقوم بالمحاولة». بعض تصاميم ليوناردو الأخرى، مثل لولبه الجوي[الإنجليزية] الذي يتسع لأربعة أشخاص والمشابه للمروحية، بها عيوب جسيمة. لقد رسم وكتب عن تصميم لطائرة أورنيثوبتر حوالي عام 1490. ظلت أعمال ليوناردو غير معروفة حتى عام 1797، وبالتالي لم يكن لها أي تأثير على التطورات خلال القرون الثلاثة التالية.
آلات طيران مبكرة عصر النهضة
في عام 1496، كسر رجل يدعى سيتشيو كلتا ذراعيه في نورنبرغ أثناء محاولته الطيران. وفي عام 1507، قام جون داميان[الإنجليزية] بربط أجنحة مغطاة بريش الدجاج بنفسه وقفز من أسوار قلعة ستيرلينغ في اسكتلندا، مما أدى إلى كسر فخذه؛ وقد ألقى باللوم لاحقًا على عدم استخدامه لريش النسور.
يعود أقدم تقرير عن محاولة طيران نفاث إلى الدولة العثمانية. ففي عام 1633، يُروى أن الطيار لاغاري حسن جلبي استخدم صاروخًا مخروطي الشكل للقيام بأول محاولة طيران نفاث.
كان لاقتراح فرانسيس ويلوبي، الذي نُشر عام 1676، بأن أرجل الإنسان أقوى مقارنة بأجنحة الطيور من أذرعه، تأثيرٌ عرضي. في 15 مايو 1793، قفز المخترع الإسباني دييغو مارين أغويليرا بـطائرته الشراعية من أعلى جزء في قلعة كورونيا ديل كوندي، ووصل إلى ارتفاع يتراوح بين 5 و 6 أمتار تقريبًا، وانزلق لمسافة 360 مترًا تقريبًا. وفي وقت متأخر يعود إلى عام 1811، قام ألبرشت بيربلنغر ببناء طائرة أورنيثوبتر وقفز بها في نهر الدونة بمدينة أولم.
آلات طيران مبكرة عصر النهضة
بدأ العصر الحديث للطيران الأخف من الهواء في أوائل القرن السابع عشر مع تجارب غاليليو غاليلي التي أظهر فيها أن للهواء وزنًا. حوالي عام 1650، كتب سيرانو دي برجراك بعض الروايات الخيالية وصف فيها مبدأ الصعود باستخدام مادة (الندى) افترض أنها أخف من الهواء، والنزول عن طريق إطلاق كمية محكومة من المادة. قام فرانشيسكو لانا دي تيرزي بقياس ضغط الهواء عند مستوى سطح البحر واقترح في عام 1670 أول وسيلة رفع ذات مصداقية علمية على شكل كرات معدنية مجوفة تم تفريغ كل الهواء منها. ستكون هذه الكرات أخف من الهواء المزاح وقادرة على رفع منطاد. لا تزال أساليبه المقترحة للتحكم في الارتفاع مستخدمة حتى اليوم: حمل صابورة يمكن إسقاطها لزيادة الارتفاع، وتنفيس حاويات الرفع لفقدان الارتفاع. عمليًا، كانت كرات دي تيرزي ستنهار تحت ضغط الهواء، وكان على التطورات الإضافية انتظار غازات رفع أكثر عملية.
آلات طيران مبكرة عصر النهضة
كانت أول رحلة منطاد موثقة في أوروبا لنموذج صنعه الكاهن البرتغالي المولود في البرازيل بارتولوميو دي غوسماو. في 8 أغسطس 1709، في لشبونة، صنع منطادًا صغيرًا من الورق يعمل بالهواء الساخن مع نار مشتعلة تحته، ورفعه حوالي 4 متر (13 قدم) أمام الملك جواو الخامس والبلاط البرتغالي.
في منتصف القرن الثامن عشر، بدأ الأخوين مونغولفييه تجاربهم بالمظلات والمناطيد في فرنسا. كانت مناطيدهم مصنوعة من الورق، وكانت التجارب المبكرة باستخدام البخار كغاز رفع قصيرة الأمد بسبب تأثيره على الورق عند تكثفه. ولظنهم خطأً أن الدخان هو نوع من البخار، بدأوا في ملء مناطيدهم بالهواء الساخن المليء بالدخان وأطلقوا عليه اسم «الدخان الكهربائي». على الرغم من عدم فهمهم الكامل للمبادئ العاملة، قاموا ببعض عمليات الإطلاق الناجحة، وفي ديسمبر 1782، أطلقوا منطادًا بحجم 20 متر مكعب (710 قدم3) إلى ارتفاع 300 م (980 قدم). وسرعان ما دعتهم الأكاديمية الفرنسية للعلوم إلى باريس لتقديم عرض توضيحي.
آلات طيران مبكرة عصر النهضة
في هذه الأثناء، أدى اكتشاف الهيدروجين بـجوزيف بلاك إلى اقتراح استخدامه كغاز رفع حوالي عام 1780، على الرغم من أن التطبيق العملي انتظر توفر مادة بالون مانعة لتسرب الغاز. عند سماع دعوة الأخوين مونغولفييه، عرض عضو الأكاديمية الفرنسية جاك شارل تقديم عرض توضيحي مماثل لمنطاد هيدروجين وتم قبول ذلك. قام شارل واثنان من الحرفيين، وهما الأخوان روبرت، بتطوير مادة مانعة لتسرب الغاز من الحرير المطاطي وبدأوا العمل.
كان عام 1783 عامًا فاصلاً في تاريخ المناطيد. بين 4 يونيو و 1 ديسمبر، حققت خمسة مناطيد فرنسية منفصلة إنجازات أولى مهمة في مجال الطيران:
19 أكتوبر: أطلق الأخوان مونغولفييه أول رحلة مأهولة، بمنطاد مربوط وعلى متنه بشر، في فولي تيتون بباريس. كان الطيارون هم العالم بيلاتر دي روزييه، ومدير التصنيع جان باتيست ريفيون، وجيرو دي فيليت.
آلات طيران مبكرة عصر النهضة
21 نوفمبر: أطلق الأخوان مونغولفييه أول منطاد حر وعلى متنه ركاب بشر. كان الملك لويس السادس عشر قد أصدر مرسومًا في الأصل بأن يكون المجرمون المدانون هم الطيارين الأوائل، لكن روزييه، مع فرانسوا لوران دي أرلوند، نجحا في تقديم التماس للحصول على هذا الشرف. انطلقوا لمسافة 8 كـم (5.0 ميل) في منطاد يعمل بنار الخشب. قطعوا مسافة 9 كيلومتر (5.6 ميل) في 25 دقيقة.
1 ديسمبر: أطلق جاك شارل ونيكولا لويس روبرت منطاد هيدروجين مأهول من حديقة التويلري في باريس. صعدوا إلى ارتفاع حوالي 1,800 قدم (550 م) وهبطوا عند غروب الشمس في نيل لافالي بعد رحلة استغرقت ساعتين و 5 دقائق، قاطعين مسافة 22 ميل (35 كـم). بعد نزول روبرت، قرر شارل الصعود بمفرده. هذه المرة صعد بسرعة إلى ارتفاع حوالي 3,000 متر (9,800 قدم)، حيث رأى الشمس مرة أخرى ولكنه عانى أيضًا من ألم شديد في أذنيه.
آلات طيران مبكرة عصر النهضة
كانت تصاميم مونغولفييه تعاني من عدة عيوب، ليس أقلها الحاجة إلى طقس جاف وميل الشرارات المتطايرة من النار إلى إشعال البالون الورقي. كان التصميم المأهول يحتوي على شرفة حول قاعدة المنطاد بدلاً من السلة المعلقة في التصميم الأول غير المأهول، مما جعل الورق أقرب إلى النار. في رحلتهم الحرة، أخذ دي روزييه ودي أرلوند دلاء ماء وإسفنج لإخماد هذه الحرائق عند نشوبها. من ناحية أخرى، كان تصميم شارل المأهول حديثًا بشكل أساسي. نتيجة لهذه الإنجازات، أصبح منطاد الهواء الساخن يُعرف بنوع مونغولفييه ومنطاد الغاز بنوع شارليير.
كان المنطاد التالي لشارل والأخوين روبرت من نوع شارليير واتبع اقتراحات جان باتيست مونييه لمنطاد قابل للتوجيه ومطول، وكان ملحوظًا لاحتوائه على غلاف خارجي مع وجود الغاز في بالونيت داخلي ثانٍ. في 19 سبتمبر 1784، أكمل أول رحلة لمسافة تزيد عن 100 كيلومتر (62 ميل)، بين باريس وبوفري، على الرغم من أن أجهزة الدفع التي تعمل بالطاقة البشرية أثبتت عدم جدواها.
آلات طيران مبكرة عصر النهضة
في يناير من العام التالي، عبر جان بيير بلانشار وجون جيفريز القناة الإنجليزية من دوفر إلى غابة فيلموريس في منطاد شارليير. لكن محاولة مماثلة في الاتجاه المعاكس انتهت بمأساة. في محاولة لتوفير كل من القدرة على التحمل والتحكم، طور دي روزييه منطادًا يحتوي على أكياس غاز للهواء الساخن والهيدروجين معًا، وهو تصميم سرعان ما سمي باسمه روزيير. كانت فكرته هي استخدام قسم الهيدروجين للرفع المستمر والتنقل عموديًا عن طريق تسخين وتبريد قسم الهواء الساخن، من أجل التقاط الرياح الأكثر ملاءمة على أي ارتفاع كانت تهب فيه. صُنع غلاف المنطاد من جلد الأمعاء. بعد وقت قصير من بدء الرحلة، شوهد دي روزييه وهو يقوم بتنفيس الهيدروجين عندما اشتعل بفعل شرارة واشتعلت النيران في المنطاد، مما أسفر عن مقتل من كانوا على متنه. مصدر الشرارة غير معروف، لكن الاقتراحات تشمل الكهرباء الساكنة أو موقد قسم الهواء الساخن.
آلات طيران مبكرة عصر النهضة
سرعان ما أصبح التحليق بالمناطيد «هوسًا» كبيرًا في أوروبا في أواخر القرن الثامن عشر، مما وفر أول فهم مفصل للعلاقة بين الارتفاع والغلاف الجوي. بحلول أوائل القرن العشرين، كان التحليق بالمناطيد رياضة شائعة في بريطانيا. كانت هذه المناطيد المملوكة للقطاع الخاص تستخدم عادةً غاز الفحم كغاز رفع. يمتلك هذا الغاز حوالي نصف قوة رفع الهيدروجين، لذا كان يجب أن تكون المناطيد أكبر حجمًا؛ ومع ذلك، كان غاز الفحم متاحًا بسهولة أكبر، وكانت مصانع الغاز المحلية توفر أحيانًا تركيبة خفيفة الوزن خاصة لمناسبات التحليق بالمناطيد.
استُخدِمت المناطيد المربوطة خلال الحرب الأهلية الأمريكية من قبل فيلق المناطيد بجيش الاتحاد. في عام 1863، قام الشاب فرديناند فون زبلين، الذي كان يعمل كمراقب عسكري مع جيش بوتوماك التابع للاتحاد، بأول رحلة له كراكب منطاد في منطاد كان في الخدمة مع جيش الاتحاد. لاحقًا في ذلك القرن، استخدم الجيش البريطاني مناطيد المراقبة خلال حرب البوير.
استمر العمل على تطوير منطاد قابل للتوجيه، يُعرف في الوقت الحاضر باسم سفينة هوائية، بشكل متقطع طوال القرن التاسع عشر. يُعتقد أن أول رحلة طيران مستمرة ومدعومة بالطاقة ومُتحكم بها في التاريخ قد حدثت في 24 سبتمبر 1852 عندما طار هنري جيفارد لمسافة 17 ميل (27 كـم) تقريبًا في فرنسا من باريس إلى تراب باستخدام منطاد جيفارد، وهي سفينة هوائية غير صلبة مملوءة بالهيدروجين ومدعومة بـمحرك بخاري بقوة 3 حصان (2.2 كـو) يُشغِّل مروحة دافعة ثلاثية الشفرات.[بحاجة لمصدر]
في عام 1863، قام سولومون أندروس بتحليق تصميمه المسمى أيريون[الإنجليزية]، وهو منطاد قابل للتوجيه وغير مدعوم بالطاقة. وقام بتحليق تصميم لاحق في عام 1866 حول مدينة نيويورك ووصل حتى أويستر باي، نيويورك. تعتمد تقنيته في الانزلاق تحت تأثير الجاذبية على تغيير قوة الرفع لتوفير قوة دفع مع ارتفاع وهبوط السفينة الهوائية بالتناوب، وبالتالي لا تحتاج إلى محرك.
تحقق تقدم إضافي في 9 أغسطس 1884، عندما قام شارل رينار وآرثر كونستانتين كريبس بأول رحلة حرة يمكن التحكم فيها بالكامل في سفينة هوائية تابعة للجيش الفرنسي تعمل بالطاقة الكهربائية، وسُميت لا فرانس.[بحاجة لمصدر] قطعت السفينة الهوائية التي يبلغ طولها 170-قدم (52 م) وحجمها 66,000-قدم-مكعب (1,900 م3) مسافة 8 كـم (5 ميل) في 23 دقيقة بمساعدة محرك كهربائي بقوة 8.5 حصان (6.3 كـو)، عائدةً إلى نقطة انطلاقها. كانت هذه أول رحلة تتم في مسار مغلق.
لم تكن هذه المركبات الجوية عملية. فإلى جانب كونها هشة بشكل عام وقصيرة العمر، كانت غير صلبة أو شبه صلبة في أحسن الأحوال. وبالتالي، كان من الصعب جعلها كبيرة بما يكفي لحمل حمولة تجارية.
أدرك الكونت فرديناند فون زبلين أن إطارًا خارجيًا صلبًا سيسمح بصنع سفينة هوائية أكبر بكثير. أسس شركة زبلين، التي حلقت سفينتها الهوائية الصلبة زبلين إل زيد 1 (LZ 1) لأول مرة من بحيرة كونستانس على الحدود السويسرية في 2 يوليو 1900. استغرقت الرحلة 18 دقيقة. الرحلتان الثانية والثالثة، في أكتوبر 1900 وفي 24 أكتوبر 1900 على التوالي، حطمتا الرقم القياسي للسرعة البالغ 6 م/ث (13 ميل/س) الذي سجلته السفينة الهوائية الفرنسية لا فرانس بفارق 3 م/ث (7 ميل/س).
أصبح البرازيلي ألبرتو سانتوس دومون مشهورًا بتصميم وبناء وتحليق المناطيد القابلة للتوجيه. لقد بنى وحلّق بأول منطاد عملي بالكامل قادر على الطيران الروتيني والمُتحكم فيه. بمنطاده رقم 6، فاز بجائزة دويتش دي لا ميرت في 19 أكتوبر 1901 برحلة انطلقت من سان كلو، ودارت حول برج إيفل وعادت إلى نقطة انطلاقها. عند هذه النقطة، كانت السفينة الهوائية قد ترسخت كأول شكل عملي للسفر الجوي.
آلات طيران مبكرة الطائرات الشراعية
ظل تصميم ليوناردو دا فينشي لـمظلة هرمية الشكل غير منشور لقرون. أول تصميم منشور كان للكرواتي فاوستو فيرانزيو باسم هومو فولانس (الرجل الطائر) والذي ظهر في كتابه Machinae novae (آلات جديدة) عام 1595. استنادًا إلى شراع السفينة، كان يتألف من قطعة قماش مربعة مشدودة على إطار مربع ومثبتة بحبال. وكان المظلي معلقًا بحبال من كل زاوية من الزوايا الأربع.
يُعتبر لويس سيباستيان لينورماند أول إنسان يقوم بهبوط مُشاهَد بمظلة. في 26 ديسمبر 1783، قفز من برج مرصد مونبلييه في فرنسا، أمام حشد ضم جوزيف مونغولفييه، مستخدمًا مظلة بقطر 14 قدم (4.3 م) ذات إطار خشبي صلب.
بين عامي 1853 و 1854، طور لويس شارل لوتور[الإنجليزية] طائرة شراعية-مظلة تتكون من مظلة تشبه الشمسية مع أجنحة مثلثية أصغر وذيل عمودي تحتها. توفي لوتور بعد تحطمها عام 1854.
تبرز الطائرات الورقية بشكل خاص في تاريخ الطيران الحديث لقدرتها على حمل الإنسان، على الرغم من أهميتها في مجالات أخرى مثل علم الأرصاد الجوية.
آلات طيران مبكرة الطائرات الشراعية
طور الفرنسي غاستون بيوت طائرة ورقية حاملة للإنسان عام 1868. لاحقًا، في عام 1880، عرض بيوت أمام الجمعية الفرنسية للملاحة الجوية طائرة ورقية تعتمد على مخروط مفتوح الطرفين، مشابه لـكم الريح ولكن مثبت على سطح مستو.[بحاجة لمصدر] تم تطوير الطائرة الورقية الحاملة للإنسان مرحلة أخرى في عام 1894 على يد الكابتن بادن بادن باول، شقيق اللورد بادن باول، الذي ربط سلسلة من الطائرات الورقية سداسية الشكل على خيط واحد. جاء تطور مهم في عام 1893 عندما اخترع الأسترالي لورانس هارغريف الطائرة الورقية الصندوقية وتم إجراء بعض تجارب حمل الإنسان في أستراليا والولايات المتحدة. في 27 ديسمبر 1905، تم رفع نيل ماكديرميد جوًا في باديك، نوفا سكوشا، كندا بواسطة طائرة ورقية صندوقية كبيرة تسمى «ملك الصقيع»، صممها ألكسندر غراهام بيل.
آلات طيران مبكرة الطائرات الشراعية
كانت المناطيد تُستخدم آنذاك في الأرصاد الجوية والمراقبة العسكرية. لا يمكن استخدام المناطيد إلا في الرياح الخفيفة، بينما لا يمكن استخدام الطائرات الورقية إلا في الرياح القوية. أدرك الأمريكي صمويل فرانكلين كودي، الذي كان يعمل في إنجلترا، أن هذين النوعين من المركبات يسمحان بالتشغيل معًا في نطاق واسع من الظروف الجوية. قام بتطوير تصميم هارغريف الأساسي، مضيفًا أسطح رفع إضافية لإنشاء أنظمة قوية لحمل الإنسان باستخدام طائرات ورقية متعددة على خيط واحد. قام كودي بالعديد من العروض التوضيحية لنظامه وباع لاحقًا أربعة من أنظمة «الطائرات الورقية الحربية» الخاصة به للبحرية الملكية. وجدت طائراته الورقية أيضًا استخدامًا في حمل أدوات الأرصاد الجوية إلى الأعلى وأصبح زميلًا في الجمعية الملكية للأرصاد الجوية. في عام 1905، تم رفع الجندي مورتون من قسم المناطيد بالجيش البريطاني إلى ارتفاع 2,600 قدم (790 م) بواسطة طائرة ورقية في ألدرشوت تحت إشراف كودي. في عام 1906، عُين كودي كبير المدربين في مجال الطائرات الورقية في مدرسة المناطيد التابعة للجيش في ألدرشوت. وسرعان ما انضم أيضًا إلى مصنع المناطيد التابع للجيش الذي أُنشئ حديثًا في فارنبرة وواصل تطوير طائراته الورقية الحربية للجيش البريطاني. وفي وقت فراغه، طور «طائرة ورقية شراعية» مأهولة يتم إطلاقها مربوطة بحبل مثل الطائرة الورقية ثم تُحرر لتنزلق بحرية. في عام 1907، قام كودي بعد ذلك بتركيب محرك طائرة على «طائرة ورقية مزودة بمحرك» غير مأهولة ومعدلة، وهي سلف طائراته اللاحقة، وحلق بها داخل سقيفة المناطيد، على طول سلك معلق من أعمدة، أمام أمير وأميرة ويلز. اعتمد الجيش البريطاني رسميًا طائراته الورقية الحربية لسرايا المناطيد التابعة له في عام 1908.
آلات طيران مبكرة الطائرات الشراعية
أُعيد اكتشاف إدراك دا فينشي بأن القوة البشرية وحدها غير كافية للطيران المستمر بشكل مستقل في القرن السابع عشر على يد جوفاني بورلي وروبرت هوك. أدرك هوك أن شكلاً من أشكال المحركات سيكون ضروريًا، وفي عام 1655 صنع نموذج أورنيثوبتر يعمل بطاقة نابض بدا أنه قادر على الطيران.
بدأت محاولات تصميم أو بناء آلة طيران حقيقية، تتألف عادةً من جندول مع مظلة داعمة وأجنحة خافقة تعمل بالطاقة الزنبركية أو البشرية للدفع. من بين الأوائل كان هوتش وبوراتيني (1648). وشمل آخرون «باسارولا» لدي غوسماو (1709 فصاعدًا)، وسويدنبورغ (1716)، وديسفورج (1772)، وباور (1764)، وميروين (1781)، وبلانشار (1781) الذي سيحقق نجاحًا أكبر لاحقًا مع المناطيد. كما ظهرت المروحيات ذات الأجنحة الدوارة، لا سيما من لومونوسوف (1754) وبوكتون. نجحت بعض نماذج الطائرات الشراعية في الطيران على الرغم من أن بعض الادعاءات محل خلاف، ولكن على أي حال لم تنجح أي مركبة بالحجم الكامل.
آلات طيران مبكرة الطائرات الشراعية
قام المخترع الإيطالي تيتو ليفيو بوراتيني، الذي دعاه الملك البولندي فواديسواف الرابع فاسا إلى بلاطه في وارسو، ببناء نموذج طائرة بأربعة أجنحة شراعية ثابتة في عام 1647. وُصفت بأنها «أربعة أزواج من الأجنحة متصلة بـ'تنين' متقن»، وقيل إنها نجحت في رفع قطة في عام 1648 ولكن ليس بوراتيني نفسه. ووعد بأن «إصابات طفيفة فقط» ستنجم عن هبوط المركبة. يعتبر «تنينه الطائر» «أكثر الطائرات تفصيلاً وتطورًا التي بُنيت قبل القرن التاسع عشر».
آلات طيران مبكرة الطائرات الشراعية
كانت «باسارولا» لبارتولوميو دي غوسماو طائرة شراعية مجوفة، غامضة الشكل تشبه الطيور، ذات مفهوم مماثل ولكن بجناحين. في عام 1709، قدم التماسًا إلى الملك جواو الخامس ملك البرتغال، طالبًا الدعم لاختراعه «سفينة هوائية»، أعرب فيها عن ثقته الكبرى. لم يتم الاختبار العام للآلة، الذي كان مقررًا في 24 يونيو 1709. ومع ذلك، وفقًا للتقارير المعاصرة، يبدو أن غوسماو قد أجرى عدة تجارب أقل طموحًا بهذه الآلة، هابطًا من أماكن مرتفعة. من المؤكد أن غوسماو كان يعمل على هذا المبدأ في العرض العام الذي قدمه أمام البلاط في 8 أغسطس 1709، في قاعة كاسا دا إنديا في لشبونة، عندما دفع كرة إلى السقف عن طريق الاحتراق. كما عرض نموذجًا صغيرًا لسفينة هوائية أمام البلاط البرتغالي، لكنه لم ينجح أبدًا بنموذج بالحجم الكامل.
آلات طيران مبكرة الطائرات الشراعية
كان الفهم ومصدر الطاقة لا يزالان مفقودين. أدرك ذلك إمانول سفيدنبوري في «رسم تخطيطي لآلة للطيران في الهواء» (1716). تألفت آلته الطائرة من إطار خفيف مغطى بقماش قوي ومزود بمجدافين كبيرين أو أجنحة تتحرك على محور أفقي، مرتبة بحيث لا تلقى الضربة الصاعدة أي مقاومة بينما توفر الضربة الهابطة قوة رفع. عرف سويدنبورغ أن الآلة لن تطير، لكنه اقترحها كبداية وكان واثقًا من أن المشكلة ستحل. كتب: «يبدو الحديث عن مثل هذه الآلة أسهل من وضعها موضع التنفيذ، لأنها تتطلب قوة أكبر ووزنًا أقل مما هو موجود في جسم الإنسان. قد يقترح علم الميكانيكا وسيلة، وهي زنبرك حلزوني قوي. إذا لوحظت هذه المزايا والمتطلبات، فربما في وقت لاحق قد يعرف شخص ما كيف يستفيد بشكل أفضل من رسمنا التخطيطي ويضيف إليه شيئًا لإنجاز ما لا يمكننا إلا اقتراحه». كتب محرر مجلة الجمعية الملكية للطيران في عام 1910 أن تصميم سويدنبورغ كان «...أول اقتراح منطقي لآلة طيران من النوع الأثقل من الهواء...»
آلات طيران مبكرة الطائرات الشراعية
في هذه الأثناء، لم تُنسَ المروحيات تمامًا. في يوليو 1754، عرض ميخائيل لومونوسوف نظام دوار مزدوج متحد المحور صغير، يعمل بزنبرك، أمام الأكاديمية الروسية للعلوم. كانت الدوارات مرتبة فوق بعضها البعض وتدور في اتجاهين متعاكسين، وهي مبادئ لا تزال مستخدمة في تصاميم الدوارات المزدوجة الحديثة. في نظريته Théorie de la vis d'Archimède (نظرية لولب أرخميدس) عام 1768، اقترح ألكسيس جان بيير بوكتون استخدام مروحة لولبية للرفع وأخرى للدفع، وهو ما يسمى في الوقت الحاضر جايروداين. في عام 1784، عرض لونوا وبيانفينو نموذجًا طائرًا بدوارات متحدة المحور تدور عكسيًا، تعمل بزنبرك بسيط يشبه منشار القوس، وهو مقبول الآن كأول مروحية تعمل بالطاقة.
آلات طيران مبكرة الطائرات الشراعية
استمرت محاولات الطيران بقوة الإنسان. كانت مروحية بوكتون تعمل بالطاقة البشرية، بينما كان نهج آخر، درسه ليوناردو في الأصل أيضًا، هو استخدام صمامات رفرفية[الإنجليزية]. الصمام الرفرافي هو رفرف بسيط مفصلي فوق فتحة في الجناح. في اتجاه واحد يفتح للسماح بمرور الهواء وفي الاتجاه الآخر يغلق للسماح بزيادة فرق الضغط. صمم باور مثالًا مبكرًا في عام 1764. لاحقًا في عام 1808، بنى جاكوب ديغن[الإنجليزية] أورنيثوبتر بصمامات رفرفية، يقف فيه الطيار على إطار صلب ويحرك الأجنحة بقضيب أفقي متحرك. فشلت محاولته للطيران عام 1809، فأضاف منطاد هيدروجين صغيرًا وحقق المزيج بعض القفزات القصيرة. صورت الرسوم التوضيحية الشائعة في ذلك الوقت آلته بدون المنطاد، مما أدى إلى ارتباك حول ما الذي طار بالفعل. في عام 1811، بنى ألبرشت بيربلنغر أورنيثوبتر بناءً على تصميم ديغن ولكنه حذف المنطاد، ليغرق بدلاً من ذلك في نهر الدونة. كان لهذا الفشل جانب إيجابي: فقد حفز جورج كايلي، الذي خدعته الرسوم التوضيحية أيضًا، على نشر نتائجه حتى ذلك التاريخ «من أجل إعطاء القليل من الكرامة لموضوع يلامس السخرية في نظر الجمهور»، وهكذا وُلد عصر الطيران الحديث.
آلات طيران مبكرة الطائرات الشراعية
خلال القرن التاسع عشر، تراجعت شعبية القفز من الأبراج لتحل محلها محاولات القفز من المناطيد، والتي كانت بدورها محفوفة بالمخاطر القاتلة. استمرت هذه المحاولات كدليلٍ على عدم جدوى الاعتماد على القوة البشرية والأجنحة الخافقة للطيران. وفي الوقت نفسه، انطلقت الدراسة العلمية لطيران أثقل من الهواء بشكل جادّ.
أُطلق على السير جورج كايلي لأول مرة لقب «أبو الطائرة» في عام 1846. خلال السنوات الأخيرة من القرن السابق، كان قد بدأ أول دراسة دقيقة لـفيزياء الطيران وسيصمم لاحقًا أول مركبة حديثة أثقل من الهواء. من بين إنجازاته العديدة، تشمل أهم مساهماته في علم الطيران ما يلي:
منذ سن العاشرة، بدأ كايلي دراسة فيزياء طيران الطيور واحتوت دفاتره المدرسية على رسومات كان يطور فيها أفكاره حول نظريات الطيران. وقد زُعِم أن هذه الرسومات تُظهر أن كايلي قد وضع نموذجًا لمبادئ السطح المائل المُوَلِّد للرفع في وقت مبكر يعود إلى 1792 أو 1793.
آلات طيران مبكرة الطائرات الشراعية
في عام 1796، صنع كايلي نموذج مروحية بالشكل المعروف باسم مروحية الخيزران، دون أن يكون على علم بنموذج لونوا وبيانفينو ذي التصميم المماثل. اعتبر المروحية أفضل تصميم للطيران العمودي البسيط، وفي وقت لاحق من حياته في عام 1854، صنع نموذجًا محسنًا. ونسب الفضل للسيد كوبر كأول شخص حسّن «الهيكل الخشِن للعبة» وأفاد بأن نموذج كوبر ارتفع عشرين أو ثلاثين قدمًا. صنع كايلي نموذجًا، وقام السيد كولسون بصنع نسخة منه، وصفها كايلي بأنها «نموذج جميل جدًا للمروحة اللولبية في الهواء» وقادرة على الطيران لأكثر من تسعين قدمًا ارتفاعًا.
كانت ابتكارات كايلي التالية ذات شقين: اعتماد منصة اختبار الذراع الدوارة، التي اخترعها بنيامين روبنز في القرن السابق للتحقيق في مقاومة الهواء واستخدمها بعد ذلك بفترة وجيزة جون سميتون لقياس القوى على شفرات طاحونة الهواء الدوارة، لاستخدامها في أبحاث الطائرات، بالإضافة إلى استخدام نماذج ديناميكية هوائية على الذراع، بدلاً من محاولة تحليق نموذج لتصميم كامل. استخدم في البداية سطحًا مستويًا بسيطًا مثبتًا على الذراع ومائلًا بزاوية على تدفق الهواء.
آلات طيران مبكرة الطائرات الشراعية
في عام 1799، وضع مفهوم الطائرة الحديثة كآلة طيران ثابتة الجناحين بأنظمة منفصلة للرفع والدفع والتحكم. على قرص فضي صغير مؤرخ بذلك العام، نقش على جانب واحد القوى المؤثرة على طائرة وعلى الجانب الآخر رسمًا تخطيطيًا لتصميم طائرة يتضمن ميزات حديثة مثل جناح محدب، وذيل منفصل يشتمل على سطح توازن أفقي وزعنفة عمودية، وهيكل للطيار معلق أسفل مركز الثقل لتوفير الاستقرار. لم يكن التصميم حديثًا بالكامل بعد، حيث تضمن مجدافين أو خشبتين يشغلهما الطيار يبدو أنهما تعملان كصمامات رفرفية.
واصل أبحاثه، وفي عام 1804، بنى نموذجًا لطائرة شراعية كانت أول آلة طيران حديثة أثقل من الهواء، بتصميم طائرة حديثة تقليدية بجناح مائل نحو الأمام وذيل قابل للتعديل في الخلف مع سطح توازن وزعنفة. كان الجناح مجرد طائرة ورقية لعبة، مسطحة وغير محدبة. سمح وزن متحرك بتعديل مركز ثقل النموذج. كان «من الجميل جدًا رؤيتها» وهي تطير أسفل سفح تل، وكانت حساسة للتعديلات الصغيرة في الذيل.
آلات طيران مبكرة الطائرات الشراعية
بحلول نهاية عام 1809، كان قد بنى أول طائرة شراعية بالحجم الكامل في العالم وحلق بها كطائرة ورقية مربوطة غير مأهولة. في نفس العام، وبدافع من تصرفات معاصريه الهزلية (انظر أعلاه)، بدأ في نشر أطروحة تاريخية من ثلاثة أجزاء بعنوان «عن الملاحة الجوية» (1809-1810). كتب فيها أول بيان علمي للمشكلة: «تكمن المشكلة برمتها ضمن هذه الحدود، وهي: جعل سطح يدعم وزنًا معينًا عن طريق تطبيق قوة على مقاومة الهواء». حدد القوى المتجهة الأربع التي تؤثر على طائرة: دفع، رفع، مقاومة، ووزن وميّز بين الاستقرار والتحكم في تصاميمه. جادل بأن القوة البشرية وحدها غير كافية، وبينما لم يكن مصدر طاقة مناسب متاحًا بعد، ناقش الاحتمالات ووصف حتى مبدأ تشغيل محرك الاحتراق الداخلي باستخدام خليط من الغاز والهواء. ومع ذلك، لم يتمكن أبدًا من صنع محرك عامل وحصر تجاربه الطائرة في الطيران الشراعي. كما حدد ووصف أهمية الجنيح المحدب، وزاوية الجناح المزدوجة، والدعامات القطرية وتقليل المقاومة، وساهم في فهم وتصميم الأورنيثوبترات والمظلات.