صمّم باحثون من جامعة خليفة للعلوم والتكنولوجيا مادة مطاطية جديدة مُعزَّزَة بألياف الكربون لاستخدامها في تصنيع أجنحة الطائرات، ليحققوا بذلك تقدمًا في تكنولوجيات تطوير أجنحة مرنة للطائرات وإمكانية الاستفادة منها في مجال الطيران والفضاء. وتمكن الفريق البحثي، من خلال الدمج بين ألياف الكربون ومادة مرنة متخصّصة، من تطوير سطح طائرة قابل للتمدد بنسبة تصل إلى 200% دون أن يقل سمكه، ما يعزز كفاءة الطائرات وقدرتها على المناورة وأدائها بصفة عامة.
نُشِرَت الدراسة التي أجراها الفريق في ورقة بحثية بعنوان "هياكل مُبتَكَرَة لأسطح الطائرات: التصنيع وتحليل الفراغ ونمذجة التباطؤ لأسطح طائرات بنسبة بواسون تبلغ صفرًا لتطوير أجنحة مرنة للطائرات" في المجلة العلمية "ذي إنترناشونال جورنال أُف أبلايد مِكانِكس"، المعنيّة بالميكانيكا التطبيقية. وشملت قائمة الباحثين المشاركين في الدراسة الدكتور ديلشاد أحمد، باحث الدكتوراه في مركز الابتكار والبحوث المتقدمة في قسم هندسة الطيران والفضاء في جامعة خليفة، وسانكالب غور وديباك كومار من قسم الهندسة الميكانيكية في معهد مولانا أزاد الوطني للتكنولوجيا في مدينة بوبال الهندية، إضافة للدكتور رفيق عجاج، أستاذ مشارك في قسم هندسة الطيران والفضاء في جامعة خليفة، والدكتور يحيى الزويري، مدير مركز الابتكار والبحوث المتقدمة.
تركز الدراسة على تطوير هياكل لأسطح الطائرات تتميز بأنها مطاطية ولزجة مشتقة من البوليمرات المرنة والمتطورة بنسبة بواسون تساوي صفرًا بهدف تحسين الكفاءة والقابلية للتأقلم في مجال هندسة الطيران والفضاء. وتتمثل الميزة الرئيسة لسطح طائرة بنسبة بواسون تساوي صفرًا، في قدرة هذا السطح على التمدد العرضي بشكل كبير (تصل نسبته إلى 200%) دون أن تقل سماكته، على عكس العديد من المواد التي يتضاءل سمكها عند تمددها. ومن خلال تقليل نسبة بواسون، يمكن استخدام المادة الجديدة في تصنيع أجنحة الطائرات التي تحتاج إلى تغيير شكلها أثناء الرحلات، إضافة إلى استخدامها في تصنيع الروبوتات الناعمة وغيرها من التطبيقات التي القائمة على تكنولوجيات متطورة.
وتضمنت الدراسة استخدام تقنيات متطورة في التصوير، كتقنية التصوير المقطعي المحوسب الدقيق وتقنية التصوير المقطعي باستخدام الأشعة السينية للتأكد من حصول المادة الممزوجة مع ألياف الكربون على القدرة على التمدد في اتجاه واحد دون تغير شكلها. وتشمل الدراسة أيضًا إجراء عملية تفريغ مزدوج للغازات، سواءً قبل أو بعد إدخال ألياف الكربون، للتخلص من أي فقاعات هوائية عالقة، ما يضمن إنتاج سطح مطاطي عالي الجودة قابل للتحول في شكله في الطائرة.
وطورت الدراسة أيضًا جناحاً لطائرة ذاتية التحكم يمكنه مضاعفة طوله عند تعرضه لاختبارات أنفاق الرياح بسرعات وزوايا متنوعة، ليبرز انحناء السطح بمسافة أقل من 0.5 ملليمتر. وأظهر جزء آخر من الدراسة أن استخدام مواد خاصة خفيفة الوزن يمكنه أن يعزز قدرة الجناح على التحليق بنسبة تصل إلى 21%.
سيد صالح
أخصائي ترجمة وتعريب