הנדסת אווירונוטיקה וחלל: איך נולד ההיגיון מאחורי המטוס?
מזה שלושת אלפים שנה רצו אנשים לעוף, ולקח זמן להבין שלנפנף כמו ציפור לא יעבוד; ניצן סדן, בעל טור "הקברניט" שמתפרסם בכלכליסט, מביא הצצה להיסטוריה של המטוס.
איך נולד המטוס? איך הוחלט שצריך שתי כנפיים כמו של ציפור ולא ארבע כמו של פרפר, ושכל העסק לא צריך לנפנף כדי להמריא? הראשונים שבנו והטיסו מטוס אמיתי היו קלמנט אדר בצרפת והאחים רייט בארה"ב, אבל למרות ניסויים וחישובים מורכבים שעשו בעצמם – גם הם נשענו על ידע של מישהו אחר.
היום נדבר קצת על ההיגיון שמאחורי הטיסה, ואיך האנושות צברה אותו, עיבדה, והפכה לתורה בשם הנדסת אווירונוטיקה וחלל. הדקו חגורות, זו טיסה ארוכה: אנחנו חוזרים 3,000 שנה לאחור.
משחר ההיסטוריה הביט האדם בלהט אל יצורים מעופפים; לבעלי כנף יוחסו כוחות מיסטיים, ותרבויות רבות קידשו את העיט האצילי (בעודן אוכלות את התרנגולת הקצת-פחות אצילית). לפני 2600 שנה התחלפה ההערצה בסקרנות: אם הציפור יכולה, אולי נצליח גם אנחנו? אז במאה החמישית לפנה"ס הופיעו בסין העתיקה ההתקנים המעופפים הראשונים: עפיפונים. במאה הרביעית לספירה בא ארכיטס מטרנטום, ממציא יווני חריף, ופיתח התקן מכני מעץ ונייר שמסוגל לנפנף בכנפיו כציפור באמצעות קפיץ. מאות שנים חשבו כל הגדולים שכדי לעוף, צריך רק לבנות כנפיים מתאימות ולנופף בהן חזק מספיק.
במאה ה-16 הגיע לאונרדו דה וינצ'י, שהיה הראשון להסתכל לא רק על הציפור שאחרים מנסים לחקות – אלא על האוויר. הוא ניסה לנתח מערבולות אוויר עוד לפני שהיה להן שם, והבין ששליטה בתעופה תגיע באמצעות תנועה שתשנה את הזרימה שלו. דה וינצ'י טען שציפור היא "מכשיר שעובד על חוק מתמטי", ואם תשאלו אותי – זו הנקודה בה נולדה הנדסת תעופה וחלל בתור דיסציפלינה, בתור עולם מדעי: בהבנה שצריך למדוד ולהתעמק, ואין מה לחקות את הטבע לפני שבאמת מבינים את החוקיות שמאחוריו.
הקפיצה הבאה הגיעה אחרי 300 שנה באנגליה, כשסר ג'ורג' קיילי עשה לטיסה מה שניוטון עשה לפיזיקה: קבע את החוקים. הוא הבין שהיחסים בין כוחות העילוי, הגרר, המשקל והדחף הם שיקבעו אם משהו ימריא ויטוס; ושזה יחייב כנף שלא מנפנפת, זנב שמשמר יציבות, מערכת הנעה – שהם שלושה רכיבים נפרדים.
בסוף המאה ה-19 באו גם אוטו ליליאנטל הגרמני שביצע אלפיים טיסות בדאון כדי ללמוד לשפר כנפיים ואת השליטה באוויר, ובצרפת בנה מיודענו קלמנט אדר מטוס עם מנוע קיטור. בתחילת המאה
העשרים הגיעו האחים רייט ולקחו את כל הידע והפיתוחים הקיימים לשלב הבא: הם בנו מערכת היגוי ושליטה שמאפשרת טיסה ממושכת, יציבה ומעשית – ועל כן נחשבים כממציאי המטוס. הם לא הצליחו בטעות: חלק משמעותי ממידע הנדסת התעופה שלהם נבנה עצמאית – הם בנו מנהרת רוח, טבלאות לחישוב עילוי, ובחנו עוד ועוד עיצובי מדחפים עד שבחרו את המתאים מכולם. באותה התקופה הציג מר לודוויג פרנטל את תורת שכבת הגבול שהסבירה את התנהגות זרימת האוויר ואיפשרה לעצב כנפיים, זנבות ומדחפים לפי היגיון ולא רק עוד ועוד ניסוי וטעיה. משם עלו עוד ועוד חדשנים ושיפרו את המנועים, חומרי הגוף והעיצובים שלו, עברו מעץ מצופה בד לאלומיניום, ובהמשך הופיעו מטוסי הסילון. מאז הגענו בטיסה לכל פינה על פני כדור הארץ, יצאנו לחלל בטילים ושלחנו חלליות אל מעבר למערכת השמש שלנו.
אבל למרות שהדרך נראית ארוכה ו-3,000 שנה לא הולך ברגל – דעו שאנחנו רק בהתחלה. הנדסת אווירונוטיקה וחלל היא סיפור בהתהוות, ואתם חיים בפרק מאוד מרגש: קיים ידע אדיר לעמוד עליו, מערכות לפיתוח עיצובים מקוריים, כלים לבדיקה מיידית שלהם, וביקוש אדיר לחידושי תעופה – ממטוסים, דרך שוק הרחפנים ועד למסחור החלל.
אז אם אתם רוצים להשאיר חותם, כל הכלים והידע מחכים לכם בפקולטה להנדסת אווירונוטיקה וחלל בטכניון; לימודי תואר ראשון בהנדסת תעופה וחלל או תארים מתקדמים – שיהיו חוויה מיוחדת עם פוטנציאל לקריירה יוצאת דופן ומשפיעה. השמיים הם הגבול רק למי שלא הקשיב בשיעור. טיסה נעימה!
