ומה אם חלום התעופה שהתחיל בתחילת המאה העשרים בצפון קרולינה יסתיים בגג הבית שלך?

הכל התחיל משני אחים בחנות אופניים

הסיפור של האחים וילבור ואורוויל רייט מתחיל בחנות אופניים באוהיו, ארה"ב. החלום של האחים רייט היה לעוף והם המציאו ובנו מכונות משונות מחלקי אופניים ישנים וחלקים נוספים שיצרו בעצמם.

ההצלחות הראשונות שלהם היו עם דאונים – הם אמנם הצליחו לדאות, אך דאיה תלויה בחסדי הרוח ומזג האוויר, ולאחים זה לא הספיק. הם חלמו על כלי טיס שהם יוכלו לשלוט בו, לכוון אותו באוויר ולעבור מרחקים גדולים. האתגר הבא שלהם היה כלי תעופה ממונע, אך הם לא מצאו מנוע מתאים – אף יצרן מנועים באותה תקופה לא ידע לייצר מנוע חזק מספיק וקל דיו. לאחים לא נותרה ברירה, אלא לבנות מנוע כזה בעצמם.

ב-17 בדצמבר 1903 המריא אורוויל רייט בפעם הראשונה באוויר במכונה מוזרה שאנחנו היום קוראים לה מטוס. הטיסה הראשונה נמשכה 59 שניות בלבד למרחק של 260 מ' ונרשמה בהיסטוריה כטיסה הראשונה במטוס מאויש וממונע.

בשנים שלאחר מכן, המשיכו האחים רייט לפתח דורות חדשים ומתקדמים יותר של מטוסים. הם לא פרסמו את הצלחותיהם עד שעלה בידם לרשום פטנטים ולהשיג חוזים מסחריים. בשנת 1908 האחים נסעו לצרפת לחשוף את ההמצאה שלהם וזו יצרה התרגשות כבירה ברחבי העולם. שנה לאחר מכן, פנה אליהם הצבא האמריקאי כדי שייצרו עבורו מטוסים מיוחדים, ו"האחים המעופפים" הקימו את חברת רייט לייצור ולשיווק כלי תעופה. השאר, כמו שאומרים, הוא היסטוריה.

מאז ועד היום, מגיעים בכל שנה ב-17 בדצמבר חובבי תעופה לחוף הים בעיירת kitty Hawk שבצפון קרולינה בארה"ב, ממנו המריאו האחים רייט בטיסתם הראשונה, כדי לציין את יום השנה לאותה טיסה היסטורית. השנה מציינים בעולם 112 שנים לתחילת עידן התעופה המודרנית, אז ניצלנו את ההזדמנות לשוחח עם פרופ' אבי זייפרט, ראש המעבדה לאווירודינמיקה מבית הספר להנדסה מכנית של אוניברסיטת תל אביב.

מציאת שיטות להקטנת צריכת הדלק

פרופ' זייפרט עומד בראש קבוצת מחקר המנסה לפתח שיטות לבקרת זרימה פעילה active flow control)) המשתמשות במפעלי זרימה חדשניים, אשר יחד עם מערך חיישנים ומערכות בקרה מסוגלים לשנות את מאפייני שדה הזרימה - שכבתית (תנועה בשכבות מקבילות ללא הפרעה בין השכבות) וערבולית (זרימת נוזל באופן לא מסודר). לכל השיטות האלו מטרה משותפת  - לשפר את האווירודינמיקה של זרימת הנוזל סביב ובתוך גופים, וכך לשפר את היעילות ולהקטין את התצרוכת האנרגטית (הדלק הנצרך להנעה) של כלי רכב שונים.

אז מה השתנה בעולם התעופה מאז טיסתם הראשונה של האחים רייט?

"אין ספק שהיום תעופה זה משהו יומיומי. המטוסים היום מהירים וגדולים יותר, נוחים, שקטים ובעיקר ממוכשרים, חשמליים וממוחשבים יותר," אומר פרופ' זייפרט. " יעילות מערכות ההנעה גדלה באופן משמעותי וזיהום האוויר הנפלט ממערכות ההנעה הופחת גם הוא – החלקיקי, הכימי והאקוסטי."

האם נכון לומר שהיתה התקדמות הדרגתית, אך לא מהפכות בתחום?

"זה בהחלט נכון. התקדמות התעופה הינה הדרגתית, והיא נובעת מכך שמדובר בתחום בו תלויים חיי אדם," משיב פרופ' זייפרט. "התעשייה הינה מאוד שמרנית גם בגלל העלות הגדולה של פיתוח וייצור של מטוסים. יש סיבה שהיום בעולם יש רק שתי חברות המייצרות מטוסי נוסעים גדולים – איירבאס ובואינג. פרק הזמן שעובר בין תחילת תכנון של מטוס חדש ועד שהוא יוצא לשוק יכול להגיע ל-20-10 שנה. ההשקעה הכלכלית היא עצומה ואין תמריצים בשוק כזה להימורים גדולים. את הטכנולוגיות החדשות והניסיוניות יותר אפשר לראות בכלי טיס צבאיים (שם הצורך בחדשנות מאוד גדול) או במזל"טים ובכלים לא מאוישים אחרים, שבהם טעויות לא עולות בדרך כלל בחיי אדם".

"אך חשוב להבין שבתחום הזה כל שינוי קטן הוא מאוד משמעותי. הפחתה של צריכת הדלק של מטוסים, אפילו באחוזים בודדים, יכולה להוות חסכון של מיליארדים בצריכת הדלק וגם הפחתה משמעותית בזיהום האוויר שיוצר המטוס. הדבר נכון גם לגבי מערכות תחבורה קרקעיות מהירות, כדוגמת כלי רכב כבדים בכביש המהיר וטורבינות רוח גדולות."

צפו בפרופ' אברהם זייפרט מספר על הפטנט הייחודי שפיתח בהנדסת מטוסים ועל יתרונותיו

האתגרים בדרך לכלי רכב פרטי מעופף

ומה האתגרים שנשארו בתחום? "החסם הטכנולוגי המשמעותי ביותר כיום נובע מהתקרבות מהירות הטיסה למהירות הקול. כשטסים במהירויות כאלו נוצרים גלי הלם על כלי הטיס, המגדילים באופן משמעותי ביותר את תצרוכת הדלק. גם אם קיימת טכנולוגיה שיכולה לאפשר טיסה מסחרית מהירה יותר, אין בה הגיון כלכלי. כדי שישתלם לחברות התעופה להשקיע במטוסים מהירים קצת יותר, הן תצטרכנה להכפיל או לשלש את מחיר כרטיסי הטיסה, וברור שזה אינו תמחור ריאלי, גם תמורת הקטנה משמעותית של זמן הטיסה, במיוחד עקב הצורך בבדיקות ביטחוניות ובטיחותיות ממושכות לפני ואחרי כל טיסה."

"אני סבור שבעתיד נראה התפתחויות בתחום של כלי הטיס האישיים – כלי רכב פרטי מעופף, חשמלי ואוטונומי לחלוטין, שיוכל להמריא מגג או חצר הבית שלנו עד ליעד אליו נרצה להגיע. אך הדרך לכלי טיס כאלה עדיין ארוכה. העלות של נסיעה כזאת יקרה בהשתמש בטכנולוגיות נוכחיות בפקטור של עשרות מונים לעומת נסיעה לאותו יעד במכונית, בגלל תצרוכת האנרגיה הגבוהה ועלות הייצור של כלי הטיס עצמו. מעבר לעלות, יש את עניין הבטיחות – איך נמנע תאונות במצב תיאורטי של אלפי כלי רכב מעופפים בנפח אוויר מוגבל? הניהול האוטומטי של המרחב האווירי הינה אחת הבעיות העיקריות."

"הפתרון של בעיות אלו נמצא במחקר אינטנסיבי במרכזים רבים בעולם וגם באוניברסיטת תל אביב, עם ההתפתחות בתחום הבינה המלאכותית וכלי הרכב האוטונומיים. גם עלות הייצור תרד משמעותית. מחויבת ההתקדמות גם בתחום הדפסה תלת-מימדית איכותית וזולה, שימוש בחומרים מרוכבים והמצאת חומרים חדשים וקלים יותר ושיטות מתקדמות של בקרת טיסה וזרימה."

עד שיגיעו המכוניות המעופפות שיחסכו לכולנו את זמן העמידה בפקקים, אפשר להגיד תודה לאחים רייט שהחלום שלהם להגיע לשמיים שינה את העולם שכולנו חיים בו.