الجناح الطائر
تاريخ > البحث المبكر

لقد تم تجربة الطائرات التي لايوجد لها طيار منذ المحاولات الأولى للطيران. كان البريطاني جون وليام دن رائدًا مبكرًا، فقد أظهرت تصميماته ذات الجناحين المكسورين والطائرة أحادية السطح استقرارًا متأصلًا في وقت مبكر من عام 1910. أثر عمله بشكل مباشر على العديد من المصممين الآخرين، بما في ذلك جيفري تيرينس رولاند هيل، الذين طوروا سلسلة من تصميمات الطائرات التجريبية الخالية من الذيل، والمعروفة مجتمعة باسم ويستلاند هيل Pterodactyls، خلال عشرينيات وأوائل ثلاثينيات القرن العشرين. على الرغم من المحاولات لمتابعة أوامر من وزارة الطيران، تم إلغاء برنامج الزاحف المجنح في نهاية المطاف خلال منتصف ثلاثينيات القرن الماضي قبل أي طلب لـ Mk. صدر السادس.
حصل هوجو يونكرز الألماني على براءة اختراع لمفهوم النقل الجوي الخاص به في الجناح فقط في عام 1910، حيث رأى أنه حل طبيعي لمشكلة بناء طائرة كبيرة بما يكفي لتحمل حمولة معقولة من الركاب ووقودًا كافيًا لعبور المحيط الأطلسي في الخدمة المنتظمة. كان يعتقد أن الحجم الداخلي الكبير المحتمل للجناح الطائر والسحب المنخفض جعله تصميمًا واضحًا لهذا الدور. تم دمج جناحه أحادي السطح ذو الوتر العميق في طائرة يونكرز J 1 التقليدية في ديسمبر 1915. في عام 1919، بدأ العمل في تصميمه «العملاق» (JG1)، الذي يهدف إلى جلوس الركاب داخل جناح سميك، ولكن بعد ذلك بعامين أمرت لجنة التحكم في طيران الحلفاء بتدمير طائرة (JG1) غير المكتملة لتجاوز حدود حجم الطائرات الألمانية بعد الحرب. ابتكر يونكرز أجنحة طيران مستقبلية لما يصل إلى 1000 راكب؛ كان أقرب ما يمكن إدراكه هو طائرة ركاب يونكرز جي 38 التي تتسع لـ 34 مقعدًا عام 1931، والتي تضمنت جناحًا كثيفًا كبيرًا يوفر مساحة للوقود والمحركات وكابينتين للركاب. ومع ذلك، فإنه لا يزال يتطلب جسمًا قصيرًا لإيواء الطاقم والركاب الإضافيين.
بدأ السوفيتي بوريس إيفانوفيتش تشيرانوفسكي في اختبار الطائرات الشراعية ذات الأجنحة الطائرة وعديمة الذيل في عام 1924. بعد عشرينيات القرن الماضي، عمل المصممون السوفييت مثل تشيرانوفسكي بشكل مستقل وسري تحت حكم ستالين. مع اختراق كبير في المواد وطرق البناء، أصبحت الطائرات مثلBICh-3،  BICh-14، BICh-7 ممكنة. ظهر رجال مثل تشيزيفسكي وأنتونوف أيضًا في دائرة الضوء لدى الحزب الشيوعي من خلال تصميم طائرات مثل (BOK-5) عديمة الذيل (تشيزيفسكيج) و (OKA-33) (الأولى على الإطلاق التي بناها أنتونوف) والتي تم تصنيفها على أنها «مزودة بمحركات الطائرات الشراعية» نظرًا لتشابهها مع الطائرات الشراعية الشعبية في ذلك الوقت. تنافست (BICh-11)، التي طورها تشيرانوفسكي في عام 1932، مع الأخوين هورتن H1 وأدولف غالاند في منافسات (Ninth Glider) في عام 1933، ولكن لم يتم عرضها في دورة الألعاب الأولمبية الصيفية لعام 1936 في برلين.
في الولايات المتحدة، منذ ثلاثينيات القرن الماضي، عمل جاك نورثروب وتشيستون إل إيشلمان بشكل مستقل على تصميماتهما الخاصة. طار نورثروب إن-1 إم، وهو نموذج أولي لمقاتلة بعيدة المدى، لأول مرة في عام 1940. كان إيشلمان (FW-5)، والذي كان يشار إليه عادة باسم «الجناح» (The Wing)، عبارة عن مقصورة تجريبية أحادية السطح. أمثلة أخرى من ثلاثينيات القرن العشرين للأجنحة الطائرة الحقيقية تشمل طائرة شراعية AV3 للفرنسي تشارلز فوفيل عام 1933 والطائرة الشراعية الأمريكية (Freel Flying Wing) التي تم إطلاقها في عام 1937. تتميز بجناح هوائي مستقر ذاتيًا على جناح مستقيم.
خلال الحرب العالمية الثانية، أصبحت القضايا الديناميكية الهوائية مفهومة بشكل كافٍ لبدء العمل على مجموعة من النماذج الأولية التمثيلية للإنتاج. في ألمانيا النازية، كان الأخوان هورتن من المؤيدين المتحمسين لتكوين الجناح الطائر، وقاموا بتطوير تصميماتهم الخاصة حوله - بشكل فريد في ذلك الوقت باستخدام «توزيع الرفع على شكل جرس» في برانتل. إحدى هذه الطائرات التي أنتجوها كانت طائرة شراعية هورتن (H.IV)، والتي تم إنتاجها بأعداد منخفضة بين عامي 1941 و 1943. استندت العديد من التصميمات العسكرية الألمانية الأخرى في أواخر الحرب إلى مفهوم الجناح الطائر، أو أشكال مختلفة منه، كحل مقترح لتوسيع نطاق الطائرات قصيرة المدى التي تعمل بمحركات نفاثة مبكرة.
طار النموذج الأولي لطائرة هورتن هو 229 النفاثة النفاثة لأول مرة في عام 1944. لقد جمعت بين تصميم الجناح الطائر، أو نورفلوغل، مع زوج من محركات يونكرز جومو 004 النفاثة في هيكلها الثاني، أو نموذج "V2" (V لـ Versuch)؛ على هذا النحو، كان أول جناح طائر نقي في العالم يتم تشغيله بواسطة محركات نفاثة مزدوجة، ويقال إنه تم إطلاقه لأول مرة في مارس 1944. قام إروين زيلر بقيادة محرك V2، الذي قُتل عندما أدى الاشتعال في أحد محركاته إلى تحطم الطائرة. تم وضع الخطط لإنتاج النوع مثل (Gotha Go 229) خلال المراحل الأخيرة من الصراع. على الرغم من النوايا لتطوير (Go 229) و (Go P.60) المحسّن للعديد من الأدوار، بما في ذلك كمقاتل ليلي، لم يتم الانتهاء من بناء (Go 229) أو (Go P.60) من Gotha. تم الاستيلاء على النموذج الأولي الثالث "V3" أو النموذج الأولي الثالث الذي لم يتم تطويقه أو اكتماله تقريبًا من قبل القوات الأمريكية وأعيد للدراسة؛ انتهى به الأمر في المخزن في مؤسسة سميثسونيان.
قام الحلفاء أيضًا بالعديد من التطورات ذات الصلة في هذا المجال باستخدام توزيع رفع بيضاوي تقليدي مع أسطح ذيل عمودية. خلال شهر كانون الأول (ديسمبر) 1942، طارت شركة نورثروب إن-9 إم، وهي طائرة تطوير ذات نطاق الثلث لطائرة قاذفة بعيدة المدى مقترحة؛ تم إنتاج العديد منها، تم إلغاؤها جميعًا باستثناء واحدة بعد إنهاء برنامج القاذفة. في بريطانيا، تم إطلاق طائرة باينز بات الشراعية خلال زمن الحرب. كانت طائرة تجريبية بحجم الثلث تهدف إلى اختبار التكوين من أجل تحويل محتمل للدبابات إلى طائرات شراعية مؤقتة.
كانت الطائرة البريطانية أرمسترونغ ويتوورث AW52 G عام 1944 عبارة عن سرير اختبار شراعي لطائرة ركاب كبيرة ذات أجنحة طيران كبيرة قادرة على خدمة الطرق عبر المحيط الأطلسي. تم اتباع AW52G لاحقًا بواسطة آرمسترونغ ويتوورث AW52، وهو نموذج يعمل بالطاقة النفاثة من المعدن بالكامل وقادر على سرعات عالية للعصر؛ تم إيلاء اهتمام كبير للتدفق الصفحي. تم إطلاق الطائرة (AW52) لأول مرة في 13 نوفمبر 1947، وقد أسفرت عن نتائج مخيبة للآمال؛ تحطم النموذج الأولي الأول دون خسائر في الأرواح في 30 مايو 1949، وكانت المناسبة أول استخدام طارئ لمقعد طرد من قبل طيار بريطاني. ظلت الطائرة (AW52) الثانية تحلق مع مؤسسة الطائرات الملكية حتى عام 1954.
استمرت المشاريع في فحص الجناح الطائر خلال فترة ما بعد الحرب. أدى العمل في نورثروب إن-1 إم إلى قاذفة بعيدة المدى YB-35، حيث كانت آلات ما قبل الإنتاج تحلق في عام 1946. تم استبدال هذا في العام التالي بتحويل النوع إلى طاقة نفاثة مثل واي بي-49 لعام 1947. لم يقدم التصميم ميزة كبيرة في النطاق، وقدم عددًا من المشكلات الفنية ولم يدخل الإنتاج. في الاتحاد السوفيتي، أصبحت BICh-26 واحدة من أولى المحاولات لإنتاج طائرة نفاثة أسرع من الصوت تحلق بأجنحة في عام 1948؛ أشار مؤلف الطيران بيل جونستون إلى أن BICh-26 كانت سابقة لعصرها. ومع ذلك، لم يتم قبول الطائرة من قبل الجيش السوفيتي وتوفي التصميم مع تشيرانوفسكي.
اختارت العديد من الدول الأخرى أيضًا تنفيذ مشاريع أجنحة الطيران. كانت تركيا واحدة من هذه الدول، حيث أنتجت ترك هافا كورومو أوشاك فابريكاسي الطائرة الشراعية (THK-13) التي لم تزل خلال عام 1948. استكشف العديد من المصنّعين البريطانيين المفهوم أيضًا في هذا الوقت. المقترحات المبكرة لـ أفرو فولكان، قاذفة استراتيجية مسلحة نوويًا صممها روي تشادويك، استكشفت أيضًا العديد من ترتيبات الجناح الطائر، على الرغم من أن التصميم النهائي كان له جسم الطائرة.
كان هناك اهتمام مستمر بالجناح الطائر لأدوار النقل الكبيرة للبضائع أو الركاب. قامت بوينغ وماكدونيل دوغلاس وأرمسترونغ ويتوورث بدراسات التصميم على الطائرات ذات الأجنحة الطائرة. ومع ذلك، لم يتم بناء مثل هذه الطائرات حتى الآن.
بعد وصول الطائرات الأسرع من الصوت خلال الخمسينيات من القرن الماضي، تم تقليص الاهتمام العسكري بالجناح الطائر بسرعة، حيث يتعارض مفهوم تبني جناح سميك يستوعب الطاقم والمعدات بشكل مباشر مع الجناح الرقيق الأمثل للرحلة الأسرع من الصوت.
تجدد الاهتمام بالأجنحة الطائرة في الثمانينيات بسبب المقاطع العرضية المنخفضة المحتملة لانعكاس الرادار. تعتمد تقنية التخفي على الأشكال التي تعكس موجات الرادار في اتجاهات معينة فقط، مما يجعل من الصعب اكتشاف الطائرة ما لم يكن مستقبل الرادار في موضع معين بالنسبة للطائرة - وهو موضع يتغير باستمرار أثناء تحرك الطائرة. أدى هذا النهج في النهاية إلى نورثروب غرومان بي 2 سبيرت، وهي قاذفة خفية ذات جناح طائر. في هذه الحالة، المزايا الديناميكية الهوائية للجناح الطائر ليست الأسباب الرئيسية لاعتماد التصميم. ومع ذلك، فإن أنظمة الطيران عن طريق الأسلاك الحديثة التي يتم التحكم فيها بواسطة الكمبيوتر تسمح بتقليل العديد من العيوب الديناميكية الهوائية للجناح الطائر، مما يجعل قاذفة بعيدة المدى فعالة ومستقرة بشكل فعال.
نظرًا للحاجة العملية إلى وجود جناح عميق، فقد تم اعتماد مفهوم الجناح الطائر في الغالب للطائرات دون سرعة الصوت. كان هناك اهتمام مستمر باستخدامه في دور النقل الكبير حيث يكون الجناح عميقًا بما يكفي لحمل البضائع أو الركاب. قام عدد من الشركات، بما في ذلك بوينغ وماكدونل دوغلاس وآرمسترونغ ويتوورث، بإجراء دراسات التصميم على الطائرات ذات الأجنحة الطائرة حتى الآن؛ ومع ذلك، لم يتم بناء مثل هذه الطائرات حتى عام 2020.
الجناح الطائر ثنائي الاتجاه هو مفهوم هندسي متغير يشتمل على جناح طويل دون سرعة الصوت وجناح أسرع من الصوت قصير المدى، متصل على شكل صليب غير متكافئ. المقترح في عام 2011، سيكون للجناح منخفض السرعة جنيح سميك ومستدير قادر على احتواء الحمولة الصافية وامتداد طويل لتحقيق كفاءة عالية، في حين أن الجناح عالي السرعة سيكون له جناح رفيع وحاد الحواف وامتداد أقصر للأداء المنخفض اسحب بسرعة تفوق سرعة الصوت. ستقلع المركبة وتهبط مع الجناح منخفض السرعة عبر تدفق الهواء، ثم تدور ربع دورة بحيث يواجه الجناح عالي السرعة تدفق الهواء من أجل السفر الأسرع من الصوت. قامت وكالة ناسا بتمويل دراسة لهذا الاقتراح. يُزعم أن التصميم يوفر مقاومة منخفضة للموجة وكفاءة عالية دون سرعة الصوت وتقليل حاجز الصوت.
منذ نهاية الحرب الباردة، تم إنتاج العديد من الطائرات بدون طيار (UAVs) التي تتميز بالجناح الطائر. وقد استخدمت الدول عادة مثل هذه المنصات للاستطلاع الجوي؛ وتشمل هذه الطائرات بدون طيار لوكيهيد مارتن آر كيو-170 سنتينال  ونورثروب غرومان تيرن وجناح Nanning Huishi Flying. جربت الشركات المدنية أيضًا الطائرات بدون طيار، مثل فيسبوك أكويلا، كأقمار صناعية في الغلاف الجوي. تم إنتاج نماذج أولية مختلفة من المركبات الجوية القتالية غير المأهولة (UCAVs)، بما في ذلك داسو نيرون، سوخوي إس-70 أوخوتنيك-بي، وبي إيه سيستمز تارانيس.