اختراع «بال‌زن» با نگاه به پرواز خفاش‌ها +تصاویر

اورنیتوپتر یا بال‌زن راه‌حلی بود که پس‌از ابداع ناموفق چسباندن دو بال به بازوها ارائه شد. اورنیتوپتر از دو واژه یونانی اورنیس به‌معنی پرنده و پترون به‌معنی بال برآمده است. اشکال اولیه بال‌زن هم از دو بال تشکیل می‌شد اما به‌جای آنکه بال‌ها مستقیم به بازوها چسبانده شوند روی قاب‌های چوبی قرار می‌گرفتند و انسان دو لبه‌چوب‌ها را همانند پاروهای قایق حرکت می‌داد تا با نیروی بیشتری برای پرواز تلاش کند.

ماشین‌های پروازی لئوناردو داوینچی

یکی از دانشمندان و مهندسانی که شیفته طبیعت بود و با ذهنی تحلیل‌گر و حل‌کننده می‌توانست رشته‌های هنر و علم را با هم ترکیب کند لئوناردو داوینچی بود. این دانشمند و هنرمند فلورانسی فهمید که برای حل مسئله پرواز باید آن را با ریاضیات توصیف کرد و اگر ریاضیات پرواز درست درک شود، می‌توان آن را برای پرواز دادن مردم به‌کار برد.

لئوناردو داوینچی (۱۴۵۳تا ۱۵۱۹) سوالات زیادی درباره چگونگی ساخت وسیله‌ای که به انسان اجازه پرواز می‌داد، مطرح کرد و طرح‌های خلاقانه مختلفی برای پرواز ماشین‌ها از‌جمله بالگرد، گلایدر و حتی چتر نجات ارائه کرد.

اما داوینچی پیش‌از ارائه این طرح‌ها با مطالعه ساختار استخوان‌بندی بال‌های خفاش به طراحی و ساخت بال‌زن  پرداخت. بال‌زن داوینچی طوری طراحی شده بود که شخص می‌توانست خودش را به آن ببندد و از آن استفاده کند و دستگاهی را ترسیم کرد که در آن خلبان روی تخته‌ای دراز می‌کشید و با استفاده از اهرم‌های دستی، پدال‌های پا و سیستم قرقره‌ها، دو بال بزرگ و غشایی را به حرکت در می‌آورد.

او که هنوز در توسکانی بود، اولین آزمایش واقعی‌اش را تحقق بخشید. داوینچی مخفیانه دستگاهی ساخت که به‌کمک آن انسان می‌توانست سازوکاری را به کار ببندد و بال‌ها را با نواخت‌های منظمی حرکت دهد. اما متأسفانه این دستگاه به نتیجه مطلوبی نرسید، زیرا یکی از شاگردانش، بدون اطلاع لئوناردو، سوار این وسیله شد و خودش را از کوهی به پایین پرت کرد. سرنوشت مرد جوان تا به امروز نامشخص است، اما مطمئناً دستگاه هنوز برای آزمایش آماده نشده بود.

اما بال‌زن افقی تنها دستگاهی نبود که داوینچی طراحی کرده بود. او وسیله پرنده دیگری را هم که یک نوع بال‌زن عمودی بود و شباهت بسیاری به بالگردهای امروزی داشت هم در کارنامه داشت. لئوناردو حدود سال ۱۴۸۱ بااستفاده از پیچ ارشمیدس، طرح‌های دقیقی را برای دستگاه بالابر آب ترسیم کرد. پیچ ارشمیدس از کهن‌ترین ماشین‌های هیدرولیکی است که به‌عنوان پمپ، توربین و دستگاه دوکاره پمپ‌توربین استفاده می‌شود. شاید باتوجه به تأثیر این پیچ در سیالات متحرک و دانستن این نکته که هوا همانند سیال سبک رفتار می‌کند، این دانشمند ایتالیایی در سال ۱۴۸۹ بالگرد خودش یا بال‌زن عمودی را طراحی کرد. او برپایه اصل پیچ ارشمیدس در جهت عمودی، «پیچ هوایی» را توسعه داد. قطر این پیچ هوایی تقریباً چهار متر بود. داوینچی پیشنهاد کرد که پیچ باید با قابی از جنس نی ساخته شود که با روکش از جنس کتان موم‌شده با نشاسته و  طناب پشتیبانی می‌شود. او در یادداشت‌هایش توضیح می‌دهد که دستگاه به‌گونه‌ای عمل می‌کند که گویی پیچی است که در هوا نفوذ می‌کند و با چرخش باعث بلند‌شدن وسیله پروازی می‌شود.

و سرانجام پرواز بال‌ز‌ن‌های مدل

سال ۱۸۴۱، یک شاگرد آهنگر صرب که از ویوودینا به بلگراد آمده بود سعی کرد با نوعی بال‌زن پرواز کند. اما مقامات به او اجازه‌ بلند‌شدن از فراز برج ناقوس کلیسای جامع سنت مایکل را به اون ندادند و از این‌رو، او مخفیانه به پشت‌بام اداره کل مالیات واردات رفت با بال‌زن پرید اما این پرواز هم بی‌نتیجه بود و او در انبوهی از برف فرود آمد و بخت همراهش بود که زنده ماند.  

اولین بال‌زن‌های با قابلیت پرواز در فرانسه ساخته شد. ژوبرت در سال ۱۸۷۱ از یک نوار کش به‌عنوان نیرومحرکه یک پرنده مدل کوچک استفاده کرد. ویکتور تاتین هم طی دهه ۱۸۷۰ میلادی از نیروی کش برای حرکت بال‌زن‌هایش که همگی اسبا‌ب‌بازی بودند استفاده می‌کرد. گوستاو ترووه، فیزیکدان و مخترع فرانسوی اولین کسی بود که از احتراق داخلی برای به‌حرکت‌درآوردن وسیله پروازی استفاده کرد. او در سال ۱۸۹۰ میلادی بال‌زن مدلی ساخت که مسافت ۶۰ متر را در نمایشی برای آکادمی علوم فرانسه پرواز کرد. در این بال‌زن مدل، باروت لوله بوردون را فعال می‌کرد و این لوله‌ با انتقال فشار به بال‌ها آنها را به حرکت وا می‌داشت.

باوجود پروازهای موفقیت‌آمیز بال‌زن‌های مدل و بالن‌های هوای گرم سرنشین‌دار در قرن نوزدهم، اما تا پایان این تقریبا تمام پروازهای انسانی بال‌زن‌ها ناموفق بود.

منبع: خبرگزاری علم و فناوری آنا- هدا عربشاهی