الأجنحة المدمجة: تعرّف على "طائرة الخيال العلمي" التي قد تسافر على متنها يوماً ما

مفهوم الطائرات ذات الأجنحة المدمجة - حيث يتشكَّل جسم الطائرة والأجنحة في بنية انسيابية واحدة - ليس جديداً. لكن هذا التصميم الثوري قد يُصبح قريباً مفهوماً موثوقاً به لطائرات الركاب.

في مارس/ آذار 2025، أقلعت طائرة صغيرة على شكل حرف V، تعمل بالتحكم عن بُعد، لأول مرة من ميدان تجارب "بيندلتون" للطائرات بدون طيار، في شرق ولاية أوريغون الأمريكية. سُمّيت الطائرة بدون طيار "ستيف" (اختصار للكلمات الإنجليزية التي تعني مركبة الاختبار المُصغرة)، وحلقت لمدة 16 ثانية فقط في رحلتها الأولى، لكن ذلك لم يُحدث فرقاً.

كانت رحلة الطائرة "ستيف" الأولى والرحلات اللاحقة بمثابة الخطوات الأولى، على طريق مسعى شركة Outbound Aerospace (أوت باونك إيروسبيس)، مُبتكرة الطائرة، إلى أن يؤدي ذلك إلى إطلاق طائرة ركاب جديدة وثورية ذات أجنحة مدمجة، تتسع لنحو ما بين 200 إلى 250 مقعداً في ثلاثينيات القرن الحادي والعشرين. بجناحين يبلغ طولهما 52 متراً، أي ما يعادل ثمانية أضعاف طول جناحي ستيف، وهي طائرة سُميت بالفعل "أولمبيك".

تعود فكرة دمج أجنحة وجسم الطائرة بسلاسة، دون أي خط فاصل واضح، بهدف زيادة الكفاءة الديناميكية الهوائية (تقليل مقاومة الهواء لجسم الطائرة أثناء الطيران)، إلى أكثر من 100 عام. في عام 1924، قامت أول طائرة مُسجلة بأجنحة مُدمجة برحلتها الأولى، ثم تحطمت.

ومنذ ذلك الحين، تُركت مهمة تطوير تقنية الأجنحة المُدمجة في المقام الأول في يد الجيش الأمريكي لتطويرها لقاذفاته. والآن، قد تعني الحاجة المُلحة من قبل صناعة الطيران لخفض الانبعاثات أن الوقت قد حان لظهور أول طائرة ركاب تجارية بأجنحة مُدمجة. ولكن هل تستطيع الشركات الناشئة مثل Outbound Aerospace "أوت باوند إيروسبيس" التغلب على التحديات الجسيمة المتبقية؟.

تهدف رحلات الطائرة ستيف إلى إظهار أعمال تصميم الطائرات المدمجة المبتكرة - التي تقدمها الشركة الناشئة، ومقرها في مدينة سياتل الأمريكية -، وأن تقنية التصنيع "المبتكرة" التي تقدمها الشركة قادرة على إنتاج هذا النوع الجديد من طائرات الركاب متوسطة الحجم، بشكل أسرع وأرخص من شركات صناعة الطائرات الكبرى الحالية، مثل إيرباص وبوينغ.

يقول جيك أرمينتا، مهندس سابق في بوينغ، والمؤسس المشارك والرئيس التنفيذي للتكنولوجيا في شركة أوت باوند إيروسبيس: "لقد انتقلنا من تصميم جديد كلياً إلى نموذج تجريبي في حوالي 12 شهراً".

ويعتقد أرمينتا أن فريقه أثبت قدرته على اختصار المدة، التي قد تستغرقها عملية تطوير طائرة تجارية، التي تتراوح بين 5 و10 سنوات أو أكثر. ويضيف: "حلّقت الطائرة لأول مرة بعد تسعة أشهر بالضبط، من اليوم الذي افتتحنا فيه أبواب مصنعنا لأول مرة".

والآن، يُستخدم منتجهم التكنولوجي كطائرة شحن بدون طيار، إذ "أثبتت الطائرة ستيف جدارتها بجذب اهتمام وزارة الدفاع الأمريكية، وغيرها من العملاء المدنيين، بفضل مساحة الشحن الواسعة التي توفرها، وكونها أقل تكلفة من التصاميم التقليدية. لذا، فهي أول منتج نطرحه في السوق حالياً".

يضيف آرون بويسن، مدير تطوير الأعمال في أوت باوند: "نعتقد أنه بإمكاننا خفض الوقت وتكاليف رأس المال لتطوير هذه الطائرات بشكل كبير، إلا أن التكلفة ستظل باهظة. علينا تحقيق إيرادات قبل مرور عشر سنوات من الآن".

على الرغم من تشكيك المستثمرين في جدوى خططهم، تمكنت شركة أوت باوند من جمع حوالي مليون دولار كتمويل تمهيدي حتى الآن. ويُعد هذا التمويل أول استثمار تتلقاه شركة ناشئة لتحويل أفكارها إلى واقع ملموس، ما سمح لها بتوظيف خمسة موظفين بدوام كامل ومتعاقدين وموظفين بدوام جزئي حسب الحاجة.

أوت باوند ليست الشركة الوحيدة التي تسلك هذا الطريق. فهناك شركتان ناشئتان أخريان على الأقل في سباق بناء أول طائرة ركاب بأجنحة مدمجة، وهو ما كان "هدفاً طويل الأمد لدرجة أن البعض يقول إنه أصبح الكأس المقدسة (الجائزة الكبرى) في عالم الطيران'"، كما يقول المحلل والمعلق بيل سويتمان.

تبدو الصور الحاسوبية اللامعة، التي تُصوّر كيف قد تبدو الطائرة "أولمبيك" في ثلاثينيات القرن الحادي والعشرين، مختلفة تماماً عن طائرات الركاب ذات الأنبوب والأجنحة التي تنتجها بوينغ وإيرباص حالياً. تُسمى هذه الطائرات غالباً بالأجنحة الطائرة، وهي أكثر كفاءةً من الناحية الديناميكية الهوائية من الطائرات التقليدية.

إذا نجحت شركة في تصميم جناح مُدمج بشكل صحيح، فإنهم يجادلون بأن أبحاث وكالة الفضاء الأمريكية (ناسا) تُشير إلى أنها قد تُقلل استهلاك الوقود بنسبة تصل إلى 50 في المئة باستخدام أحدث التقنيات، وتُقلل الانبعاثات بنسبة مُماثلة، وتُقلل الضوضاء بنسبة كبيرة، وتُحقق ذلك بمقصورات قد تكون أكبر بنسبة 40 في المئة، ونتيجة لذلك، قد يكون من الممكن فتح طرق جوية جديدة.

وبينما ستكون المقاعد القريبة من النوافذ محدودة، فقد تكون هناك مساحة كافية لأبواب كبيرة جداً تُغني عن طوابير الانتظار البطيئة للصعود، بالإضافة إلى توفير مقصورات مُنفصلة لركاب الدرجة الأولى ورجال الأعمال والدرجة السياحية.

لدى بعض دعاة إعادة النظر الجذرية في الطائرات التجارية طموحات أكبر. إنهم يأملون أن تفتح شركات ناشئة مثل أوت باوند ومنافسيها مثل JetZero وNautilus سوق الطائرات لتصاميم جديدة، غير تلك الصادرة عن إيرباص أو بوينغ، ملقيين باللوم على هذا الاحتكار الثنائي في خنق الأفكار الجديدة في هذه الصناعة.

يبدو أن JetZero "جيت زيرو" تتمتع بأحد أعلى المراكز، بين جميع الشركات الناشئة، في السباق لتطوير أول طائرة ركاب تجارية كاملة الحجم ذات أجنحة مدمجة من نموذج تكنولوجي تجريبي صغير الحجم.

حصلت شركة "جيت زيرو"، ومقرها في مدينة لونغ بيتش في ولاية كاليفورنيا، على تمويل بقيمة 235 مليون دولار من القوات الجوية الأمريكية، بالإضافة إلى استثمارات إضافية من شركتي يونايتد إيرلاينز وألاسكا إيرلاينز لتمويل تطوير طائرتها Z4. بالإضافة إلى ذلك، لدى شركة يونايتد إيرلاينز فرصة لطلب شراء ما يصل إلى 200 طائرة Z4، إذا استوفت تلك الطائرة متطلبات شركات الطيران.

كما تعاونت شركة "جيت زيرو" مع شركات طيران بارزة، بما في ذلك BAE وNorthrup Grumman وشركة تصنيع محركات الطائرات Pratt & Whitney، لتطوير طائرة Z4.

وقد حلقت بالفعل بطائرتها التجريبية الصغيرة Pathfinder I، وأكملت مراجعة التصميم النهائية. تُعدّ هذه المراجعة تقييماً رسمياً للتصميم النهائي لتقييم جاهزيته للتصنيع.

قُبيل انطلاق معرض باريس الجوي في يونيو/ حزيران 2025، أعلنت "جيت زيرو" اختيارها موقع مصنعها لبناء طائرة Z4. يقع المصنع في مدينة غرينزبورو، بولاية كارولاينا الشمالية في الولايات المتحدة، بجوار المصنع الذي تبني فيه شركة Boom، وهي شركة ناشئة أخرى في مجال الطيران، طائرتها الأسرع من الصوت، والتي تخطط شركة يونايتد لطلبها إذا استوفت متطلباتها. تخطط "جيت زيرو" بطموح لبدء رحلاتها بطائرة تجريبية كاملة الحجم في أوائل عام 2027.

لا ينزعج بويسن، من شركة أوت باوند أيروسبيس، من التقدم الواضح لمنافسيه. يقول: "إن الدعاية حول "جيت زيرو" وطلبات الشراء المسبقة لمنتجها تُفيدنا جميعاً، لأنها تُدخل هياكل الطائرات ذات الأجنحة المُدمجة في نقاشات شركات الطيران والصناعة. هذا يعني أنهم سيواجهون تكاليف باهظة للتصديق والقبول العام قبلنا، ولن نضطر إلى تحمل هذه التكاليف الباهظة كما فعلوا".

لطالما كانت تصاميم الأجنحة المُدمجة طموحاً للعديد من مصممي الطائرات منذ بدايات عصر الطيران. يقول بيل سويتمان: "هناك اهتمام كبير الآن، بسبب حماس المستثمرين المغامرين وخبراء التكنولوجيا للتطوير، وتغيير أكبر عدد ممكن من الصناعات القديمة المُملة، والطيران هو الهدف التالي".

ويضيف: "لقد ساهمت المواد المتقدمة، والتصميم بمساعدة الحاسوب (CAD) والديناميكا الهوائية ثلاثية الأبعاد، جميعها في تعزيز هذا الاهتمام الجديد بهياكل الطائرات ذات الأجنحة المدمجة... هناك من يرغبون في رؤية منافس جديد لشركتي إيرباص وبوينغ... تكمن المشكلة في التكلفة الباهظة لبدء إنتاج هذا الشيء، وتأسيس شركة جديدة لتصنيع الطائرات التجارية مهمة شاقة للغاية".

لكنه يشكك في جدوى دعم شركات الطيران لهذه المشاريع، على الرغم من التمويل المُعلن عنه حتى الآن. ويضيف سويتمان: "الأموال التي تخاطر بها شركات الطيران حالياً لا قيمة لها (محدودة للغاية). فالطلبيات التي أعلنت عنها مشروطة بقدرة هذه الشركات الناشئة على تقديم ما تريده شركات الطيران. هذا أشبه بتأثير الهالة الخضراء (التصور الإيجابي عن منتج ما)، إنه يتعلق أكثر بشركات الطيران التي تُعلن عن أفكارها الجديدة".

ومع ذلك، قد يكون البدء بطائرة تجريبية صغيرة الحجم والانتقال إلى طائرة تجريبية كاملة الحجم فكرة جيدة. "سيبني ذلك ثقة كبيرة. لكن لا يُمكن بناء خط إنتاج لهذه الأشياء ودخولها الخدمة، بمجرد إجراء القليل من الاختبارات عليها حالياً".

أول طائرة مُسجلة ذات أجنحة مُدمجة حلقت في الجو هي "ويستلاند دريدنوت" عام 1924. بناءً على أفكار التصميم المُستقبلية للمخترع الروسي، نيكولاس وويفودسكي، تحطمت طائرة دريدنوت التي تتسع لثمانية ركاب في أول رحلة لها، بسبب عدم الاستقرار وفقدان السيطرة، ما أدى إلى إصابة طيارها بجروح بالغة، وتم التخلي عنها.

ومنذ ذلك الحين، أدى تعقيد تصميم الأجنحة المُدمجة إلى ترك هذا التصور للجيش ليُطوره، مع تصاميم ناجحة مثل Rockwell B1-B Lancer وB-21 Raider.

يقول سويتمان: "من الصعب جداً الحصول على التصميم الصحيح، بسبب تدفق الهواء المُعقد حول الطائرات ذات الأجنحة المُدمجة... لكن من السهل نسبياً القيام بذلك عند تصميم قاذفة قنابل، لأنها لا تحتوي على مساحات كبيرة مضغوطة في داخلها. وينطبق الأمر نفسه على الناقلات المستخدمة في التزود بالوقود جواً".

على مدار الثلاثين عاماً الماضية، استكشفت ناسا، وبوينغ، وإيرباص، وشركة تصنيع الطائرات الصينية كوماك، وحتى شركة بومباردييه الكندية لتصنيع طائرات رجال الأعمال، تصميمات الأجنحة المدمجة للطيران التجاري. وكثيراً ما قامت فرق البحث التابعة لها بذلك من خلال بناء طائرات اختبار صغيرة الحجم مثل ستيف، واختبارها في أنفاق الرياح، ثم إطلاقها في العالم الحقيقي.

ينبع جزء كبير من موجة التصاميم الحالية من دعوة ناسا عام 1988 إلى تصميمات طائرات ثورية. ومن بين الفرق التي استجابت فريق يضم الدكتور روبرت ليباك، الذي أصبح لاحقاً مطوراً مشاركاً ومدير مشروع لبرامج الأجنحة المدمجة في بوينغ. وقد أدى عملهم على طائرة ركاب مستقبلية ذات أجنحة مدمجة في النهاية إلى طائرة يتم التحكم فيها عن بُعد، وهي بوينغ/ناسا إكس-48، والتي اختارتها مجلة تايم كواحدة من أفضل الاختراعات لعام 2007. ربما كانت إكس-48 صغيرة الحجم، لكنها صُممت لتطير كطائرة كاملة الحجم.

شرعت طائرتا إكس-48، اللتان بُنيتا بعد ذلك، في سلسلة رائعة من 120 رحلة على مدار ست سنوات. اختبرت هذه الرحلات كيفية استجابة الطائرات ذات الأجنحة المدمجة لمشاكل، مثل تعطل المحركات أو توقفها، بالإضافة إلى استكشاف طرق لتقليل استهلاك الوقود ومستويات الضوضاء.

ورغم ذلك، فإن الثورة التي وعدت بها طائرة X-48 لم تنطلق بعد.

يقول سويتمان: "في الماضي، كان بوب ليبيك (عالم ديناميكا هوائية أمريكي) يحاول بجهد كبير التغلب على المشاكل العملية للطائرات ذات الأجنحة المدمجة. ولعل أكبر هذه المشاكل هو الحاجة إلى تركيب مقصورة ركاب مضغوطة فيها".

ويضيف: "تميل الأوعية المضغوطة إلى أن تكون ذات مقاطع عرضية دائرية، لأن الأسطح المستوية تتعرض لأحمال عالية جداً تحت الضغط، ما يتسبب في تعقيدات هيكلية لأي تصميم يشبه الصندوق. ثم شكلت محاولة صياغة هذا التصميم حول مقصورة جذابة تحدياً إضافياً".

ويقول: "بعد استحواذ شركة بوينغ على منافستها، شركة ماكدونيل دوغلاس، بدأ ليبيك يفكر في أن طائرة بوينغ التالية يجب أن تكون بتصميم أجنحة مُدمجة بدلاً من طائرة 787. ثم جاءت لجنة تحقيق من سياتل لوضع حد لهذه البدعة".

طائرة ستيف المصنعة من قِبل شركة أوت باوند مُصممة بنفس حجم وأبعاد طائرة X-48 عمداً. يقول بويسن: "أثبت برنامج X-48 أن أنظمة التحكم الحديثة في الطيران قادرة على إدارة تصميم أجنحة مُدمجة بفعالية. لكن تصنيعها كان لا يزال مكلفاً بسبب التعقيدات".

يقول جيك أرمينتا، الرئيس التنفيذي للتكنولوجيا في شركة أوت باوند: "تمكنا من بناء طائرة ستيف وإطلاقها، وهي طائرة تُضاهي طائرة إكس-48، ولكن بجزء بسيط من ميزانية البرنامج وفي تسعة أشهر فقط".

ويعترف بأنه شعر "بهجوم" من بعض المستثمرين، عند عرض خطط شركة أوت باوند الثورية عليهم. لكن آرون بويسن، مدير تطوير الأعمال في الشركة ذاتها يقول إن الفريق "يؤمن إيماناً راسخاً" بأن الطريقة الوحيدة لتطوير وإطلاق طائرة ركاب ثورية جديدة، مثل أولمبيك، بنجاح، ليست بأن تصبح مثل بوينغ 2.0 أو إيرباص 2.0.

ويضيف: "نحن نشكك في هذا الوضع الراهن. لقد قررنا أننا لكي ننجح في بناء طائرة جديدة تماماً، نحتاج إلى النظر في ما نستعين به من مصادر خارجية وما ندخله في صناعتها".

ولتحقيق هذه الغاية، استخدموا الطباعة ثلاثية الأبعاد المتقدمة لصنع أدواتهم الخاصة، و"إثبات" قدرتهم على بناء طائرة قابلة للطيران من ألياف الكربون، وكان نموذجهم التجريبي "أرخص بكثير من أي شركة أخرى"، كما يقول أرمينتا.

ويقول سويتمان: "أعتقد أن هذه مشاريع مُخلصة وجديرة بالثناء. لكن ما أراه في الكثير من هذه المشاريع الجديدة هو نوع من التهويل، وكأنهم يقولون لك: بإمكاننا تحقيق ذلك، نحن جيل جديد. توقف عن السلبية يا جدِّي".

ويضيف: "بالتأكيد، يمكنك أن تكون متفائلاً، لكن عليك أن تنظر إلى العقبات التي تواجهك، وكم من المال سيتطلب الأمر للحصول على منتج يمكنك تقديمه لشركة طيران، وكيفية تقديمه، ثم كم ستكسب من بيعه".

تعمل شركة "أوت باوند" الآن على تحويل "ستيف" إلى طائرة بدون طيار من طراز "غيت واي" يمكنها بيعها في هذه الأثناء.

بعد ذلك، لديها خطط لإصدار نسخة مطورة بطول جناحين مضاعف، وطائرة أعمال طويلة المدى للغاية، والطائرة "أولمبيك"، بالإضافة إلى طائرة ركاب أكبر حجماً مخطط لها في أربعينيات القرن الحادي والعشرين. لكن ستكون هناك تحديات كثيرة يجب التغلب عليها قبل ذلك.

يقول بويسن: "هناك مجموعة كبيرة من مهندسي الطيران والمديرين والقادة الموهوبين هنا في سياتل (أحد مراكز صناعة الطائرات في الولايات المتحدة)، وهم، بصراحة، متعطشون لكل ما هو جديد، ولهذا السبب نحن هنا".