يكشف الحمام الآلي كيف تطير الطيور بدون زعنفة ذيل عمودية

نجح روبوت مستوحى من الحمام في حل لغز كيفية طيران الطيور بدون زعانف الذيل العمودية التي تعتمد عليها الطائرات التي صممها الإنسان. ويقول صانعوها إن النموذج الأولي يمكن أن يؤدي في النهاية إلى طائرات ركاب ذات مقاومة أقل، مما يقلل من استهلاك الوقود.

تسمح زعانف الذيل، المعروفة أيضًا باسم المثبتات الرأسية، للطائرة بالانتقال من جانب إلى آخر وتساعد على تجنب تغيير الاتجاه عن غير قصد. تم تصميم بعض الطائرات العسكرية، مثل نورثروب بي-2 سبيريت، بدون زعنفة ذيل لأنها تجعلها أقل وضوحًا للرادار. وبدلاً من ذلك، يستخدمون اللوحات التي تخلق سحبًا إضافيًا على جانب واحد فقط عند الحاجة، ولكن هذا حل غير فعال.

ليس للطيور زعنفة عمودية، ولا يبدو أيضًا أنها تخلق سحبًا غير متماثل عمدًا. قام ديفيد لينتينك – من جامعة جرونينجن بهولندا – وزملاؤه بتصميم PigeonBot II (في الصورة أدناه) لدراسة كيفية بقاء الطيور متحكمة دون وجود مثل هذا المثبت.

النموذج السابق للفريق، الذي تم بناؤه عام 2020، طار برفرفة جناحيه وتغيير شكلهما مثل الطائر، لكنه لا يزال يحتفظ بذيل طائرة تقليدي. وقد تم تحديث أحدث تصميم، والذي يتضمن 52 ريشة حمامة حقيقية، ليشمل ذيلًا يشبه ذيل الطائر، وقد نجحت الرحلات التجريبية.

يقول لينتينك إن سر نجاح PigeonBot II يكمن في حركات الذيل الانعكاسية المبرمجة فيه، والمصممة لتقليد تلك الحركات المعروفة بوجودها في الطيور. إذا كنت تحمل حمامة وقمت بإمالتها من جانب إلى آخر أو إلى الخلف وإلى الأمام، فإن ذيلها يتفاعل تلقائيًا ويتحرك بطرق معقدة، كما لو كان يعمل على تثبيت الحيوان أثناء الطيران. وكان يُعتقد منذ فترة طويلة أن هذا هو المفتاح لاستقرار الطيور، ولكن تم إثبات ذلك الآن من خلال النسخة الروبوتية المتماثلة.

قام الباحثون ببرمجة جهاز كمبيوتر للتحكم في المحركات المؤازرة التسعة في Pigeonbot II لتوجيه المركبة باستخدام مراوح على كل جناح، ولكن أيضًا لتحريف الذيل وتهويته تلقائيًا استجابةً لذلك، لتحقيق الاستقرار الذي يأتي عادةً من الزعنفة العمودية. يقول لينتينك إن هذه الحركات الانعكاسية معقدة للغاية لدرجة أنه لا يمكن لأي إنسان أن يطير مباشرة على Pigeonbot II. وبدلاً من ذلك، يصدر المشغل أوامر عالية المستوى للطيار الآلي، ويطلب منه الانعطاف إلى اليسار أو اليمين، ويحدد الكمبيوتر الموجود على متن الطائرة إشارات التحكم المناسبة.

وبعد العديد من الاختبارات غير الناجحة التي تم خلالها تحسين أنظمة التحكم، تمكنت أخيرًا من الإقلاع والتجول والهبوط بأمان.

“الآن نحن نعرف الوصفة لكيفية الطيران بدون ذيل عمودي. الذيول العمودية، حتى بالنسبة لطائرات الركاب، هي مجرد مصدر إزعاج. يقول لينتينك: “إنها تكلف وزنًا، وهو ما يعني استهلاك الوقود، ولكنها أيضًا مقاومة للسحب – إنه مجرد سحب غير ضروري”. “إذا قمت فقط بنسخ حلنا [for a large scale aircraft] سوف تنجح، بالتأكيد. [But] إذا كنت تريد ترجمة هذا إلى شيء أسهل قليلاً في التصنيع، فيجب أن تكون هناك طبقة إضافية من البحث.