تُعنى هندسة الطيران بتصميم الآلات الطائرة وبنائها، ويعد هذا المجال من أحدث فروع الهندسة، وقد شهد العالم بدايته في القرن التاسع عشر بأول تجربة طيران تعمل بالطاقة، ومع تقدم التكنولوجيا، ظهر تخصصان آخران: هندسة الملاحة الجوية، التي تتضمن تصميم الطائرات، مثل الطائرات التي تعمل بطاقة أخف من الهواء، والطائرات الشراعية، والطائرات ذات الأجنحة الثابتة والطائرات النفاثة، والطائرات ذاتية القيادة، والمروحيات. وهندسة الملاحة الفضائية، التي تصب اهتمامها على تصميم المركبات الفضائية وتطويرها.
يشارك مهندسو الملاحة الجوية أساسًا في تصميم الطائرات التي تحلق ضمن الغلاف الجوي للأرض، في حين يعمل مهندسو الملاحة الفضائية على تكنولوجيا المركبات الفضائية التي تحلق خارج الغلاف الجوي للأرض، وفقًا لمكتب إحصاءات العمل الأمريكي (BLS).
تاريخ هندسة الطيران
يُعد من أشهر الرواد في هذا المجال روبرت جودارد، الذي شيد وأطلق بنجاح أول صاروخ يعمل بالوقود السائل، وفيرنر فون براون، الذي طور أول صاروخ باليستي، وأصبح أول مدير لمركز مارشال للطيران التابع لناسا، وكونستانتين تسيولكوفسكي، الذي يعد أبو صناعة الصواريخ الروسية.
كان العديد من رواد الفضاء من مهندسي الطيران، مثل كالبانا شاولا، أول امرأة هندية المولد تصعد إلى الفضاء، التي توفيت في كارثة مكوك الفضاء كولومبيا. ونيل أرمسترونغ، أول رجل يهبط على سطح القمر، الذي قال: سأظل للأبد المهندس المنبهر بالعلم.
ومن بين مهندسي الطيران المشهورين بوباك فردوسكي، مدير بعثة ناسا للمركبة الفضائية المريخية، وبيرت روتان، الذي صممت شركته Scaled Composites مركبة الفضاء SpaceShipOne، أول مركبة فضائية مأهولة غير حكومية.
ماذا يفعل مهندس الطيران؟
يصمم مهندسو الطيران الطائرات والمركبات الفضائية والأقمار الصناعية والصواريخ. يختبر المهندسون النماذج الأولية للتحقق من عملها وفقًا للخطط الموضوعة مسبقًا، ويصممون المكونات والأجزاء الدقيقة، وتشمل أجزاء المحركات وهياكل الطائرات والأجنحة ومعدات الهبوط وأنظمة التحكم. يحدد المهندسون مواصفات اختبار القوة والأداء الوظيفي والموثوقية والمتانة طويلة الأمد للطائرات وأجزائها.
من التطورات الحديثة في مجال هندسة الطيران:
- تشق العديد من ابتكارات الفضاء طريقها نحو تكنولوجيا السيارات، مثل المولدات الكهروحرارية، التي تستخدم الحرارة لتوليد الكهرباء، وخلايا وقود الهيدروجين، التي تخلط الأكسجين بالهيدروجين لتوليد كهرباء نظيفة وحرارة وماء.
- طور فريق من المهندسين خوارزمية تحول موجات الدماغ إلى أوامر طيران، على أمل جعل الطائرات التي يتحكم فيها العقل واقعًا.
- يشعل الباحثون النار عمدًا على متن محطة الفضاء الدولية، لدراسة ألسنة اللهب الباردة، ما قد يساهم في تطوير محركات سيارات أكفأ تساهم في الحد من تلوث البيئة.
يعمل مهندسو الطيران اليوم باستخدام المفاهيم الأساسية للديناميكا الهوائية، وهم أيضًا على دراية عملية بمحطات طاقة الطائرات والمحركات المكبسية والدعائم التوربينية والطائرات النفاثة.
يجب أن يستوعب مهندسو الملاحة الفضائية أيضًا مفاهيم إضافية، مثل أنظمة دفع المركبات الفضائية، التي تشمل صواريخ الوقود الصلب والسائل، إضافةً إلى المحركات الأيونية. وتتطلب المهام المأهولة أنظمة دعم الحياة لتوفير الهواء والغذاء والماء والتحكم في درجة الحرارة ومعالجة النفايات، لذلك يجب أن يكون مهندسو الرحلات الفضائية على دراية بهذه المفاهيم.
تتطلب هندسة الطيران مهارات متعمقة وفهمًا للفيزياء والرياضيات والديناميكا الهوائية وعلوم المواد، ويجب أن يكون مهندس الطيران على دراية بالمواد المتقدمة مثل السبائك المعدنية والسيراميك والبوليمرات، ما يسمح له بتوقع أداء تلك التصميمات وظروف فشلها حتى قبل اختبارها.
يعتمد المزيد من مهندسي الطيران على أنظمة التصميم بمساعدة نظام الكمبيوتر (CAD) لصياغة التصاميم وتعديلها بسرعة ويسر، فضلًا عن تصويرها ثلاثي الأبعاد للأجزاء والتركيبات النهائية، وأصبحت عمليات المحاكاة الحاسوبية ضرورية لإجراء اختبار افتراضي للمحركات والأجنحة وأسطح التحكم والطائرات والمركبات الفضائية في ظل جميع الظروف الممكنة التي قد يواجهونها.
للمحاكاة تأثير أكبر في تحديد التصميمات، ويتطلب هذا من مهندسي التصميم تطوير مهارات المحاكاة. قللت المحاكاة الحاسوبية على نحو هائل من مخاطر اختبار الطيارين وتكلفة المهام الفاشلة.
أين يعمل مهندسو الطيران؟
يعمل مهندسو الطيران عمومًا في بيئة مكتبية احترافية، ويزورون بين الحين والآخر مرافق التصنيع والاختبار حيث تتطلب مشكلة أو قطعة من المعدات معاينتهم شخصيًا. يعمل مهندسو الطيران غالبًا في الصناعات التحويلية وفي الحكومة الفيدرالية. إضافةً إلى ذلك، اختير عدد محدود من مهندسي الطيران للعمل في محطة الفضاء الدولية.
تتطلب معظم وظائف هندسة الطيران على الأقل درجة البكالوريوس في الهندسة، ويطلب العديد من أرباب العمل، خاصةً من يقدمون خدمات الاستشارات الهندسية، الحصول على شهادة مهندس محترف، وغالبًا ما تتطلب الترقية إلى الإدارة درجة الماجستير، ويحتاج المهندسون إلى تعليم وتدريب مستمرين لمواكبة التطورات في التكنولوجيا والمواد وأجهزة الكمبيوتر وبرامجه، وتلزم اللوائح الحكومية مهندسي الطيران بالانضمام إلى المعهد الأمريكي للملاحة الجوية والفضائية.
يعمل بعض مهندسي الطيران في مشاريع لها صلة بالدفاع الوطني، ومن ثم يجب عليهم الحصول على تصاريح أمنية.
يتراوح راتب مهندس طيران حديث التخرج بدرجة البكالوريوس من 52,572 إلى 73,535 دولار، ويتراوح راتب المهندس الحاصل على درجة الماجستير بخبرة من 5-10 سنوات من 73,823 إلى 114,990 دولار، أما راتب المهندس الحاصل على درجة الماجستير أو الدكتوراه بخبرة أكثر من 15 عامًا فهو 93,660 إلى 14,7582 دولار، ويحصل العديد من مهندسي الطيران ذوي الخبرة الحاصلين على درجات علمية متقدمة على ترقية إلى مناصب إدارية، ما يمكنهم من كسب المزيد من المال.
مستقبل هندسة الطيران
نما قطاع توظيف مهندسي الطيران بنسبة 7% بين عامي 2012 و2022، وهو معدل نمو قليل مقارنةً بمهن أخرى. مع ذلك، تتوفر العديد من الفرص للمتقدمين المؤهلين تأهيلًا عاليًا، لا سيما من هم على اطلاع بآخر التطورات في التكنولوجيا. يمنح الحصول على درجات عالية من مؤسسة ذات تصنيف عال الباحث عن عمل ميزةً على منافسيه.
اقرأ أيضًا:
إليك المؤهلات التي تحتاج إليها لتنضم إلى دفعة ناسا القادمة من رواد الفضاء!
ناسا تصنع التاريخ: أول مهمة مشي في الفضاء الخارجي تقوم بها نساء فقط
ترجمة: مي مالك
تدقيق: محمد الأسطى
