هواپیماهای مسافربری آینده چگونه خواهند بود

اگر مسافران زمان از سال 1968 امروز خود را در فرودگاه بیابند، تغییرات زیادی را مشاهده می کنند که آنها را شگفت زده می کند. اما هواپیماها به طرز شگفت آوری آشنا به نظر می رسیدند. علیرغم پیشرفت های قابل توجهی در مواد، موتورها و تجهیزات اویونیک که در سال 2017 ایجاد شد امن ترین سال در تاریخ هوانوردیهواپیماهای تجاری از نظر ساختاری مشابه هواپیماهای دهه 1960 هستند. در واقع، بوئینگ 737، یکی از پرفروش‌ترین هواپیماهای مسافربری تاریخ در نسخه‌های متعدد خود، اولین بار در سال 1967 به پرواز درآمد.

دلیل این امر این است که حمل و نقل هوایی تجاری ایمنی را در اولویت قرار می دهد و راه حل های اثبات شده را ترجیح می دهد، و به این دلیل که پیشرفت های دیگر - به عنوان مثال در مواد و موتورها - به این معنی است که طراحی سنتی همچنان مرتبط است. با این حال، از آنجایی که صنعت به شدت به دنبال راه هایی برای کاهش انتشار کربن است، با چالش کمی جدی تری نسبت به سایر صنایع مواجه است، دقیقاً به این دلیل که کنار گذاشتن فناوری های اصلی آن بسیار دشوار است. شاید وقت آن رسیده که چیز جدیدی را امتحان کنید. بنابراین سفر هوایی 50 سال دیگر چگونه خواهد بود؟

همچنین بخوانید: سلاح های پیروزی اوکراین: هلیکوپترهای Westland Sea King

آینده هواپیماهای مسافربری

در طول سال ها، تلاش های متعددی برای تغییر پارادایم طراحی هواپیما صورت گرفته است. دهه 1970 نوید آینده ای از سفرهای مافوق صوت را می داد که به جز پروازهای محدود کنکورد هرگز محقق نشد. ایده یک هواپیمای "بال ترکیبی"، شبیه به بمب افکن رادارگریز نورث روپ B-2، در مواردی مطرح شده است، اما تاکنون موفقیت چندانی نداشته است.

ترکیبی از دلایل فنی و مالی، صنعت هواپیماسازی را مجبور کرد که این پیشنهادات نسبتاً عجیب را کنار بگذارد و روی طرح‌های متعارف‌تری که امروزه معمول هستند، تمرکز کند. آیا 50 سال آینده مسیر آرام و پیوسته نیم قرن گذشته را ادامه خواهد داد؟ آیا ما دوباره شاهد پیشرفت سریع فناوری خواهیم بود که مشخصه هوانوردی بین پایان جنگ جهانی اول و فرود بر ماه بود؟ آپولو? فریب فقدان آشکار پیشرفت های دیدنی را نخورید. برخی از تغییرات بزرگ در گوشه و کنار هستند.

همچنین بخوانید: سلاح های پیروزی اوکراین: موشک های کروز سایه طوفان / SCALP-EG

هواپیماهای برقی

اکثر پروازهای کوتاه مسافت طی چند دهه آینده احتمالاً برقی خواهند شد و این طرز فکر ما را در مورد سفر هوایی تغییر خواهد داد. موتورهای الکتریکی کوچکتر نیروی رانش توزیع شده مشابه آنچه در نمونه اولیه X-57 ناسا استفاده شده است را امکان پذیر می کند. سطح سر و صدای کمتر و هزینه های عملیاتی کمتر به هواپیماهای برقی اجازه می دهد تا به مکان هایی که مردم در آن زندگی و کار می کنند بسیار نزدیک تر پرواز کنند.

در واقع، چندین پروژه پیشرفته هواپیماهای برقی نه تنها جایگزین حمل و نقل زمینی بین شهرها، همانطور که مفاهیم Zunum و Eviation با ظرفیت 9 تا 12 سرنشین قصد دارند انجام دهند، بلکه در داخل آنها نیز انجام می شود. تاکسی های پرنده خیلی زود به واقعیت تبدیل خواهند شد، اما باید دید که آیا کانسپت های آینده نگرانه Vahana و CityAirbus واقعا آینده را نشان می دهند یا خیر. در هر صورت، پروازهای درب به خانه در انحصار هواپیماهای برقی نیست.

اگرچه مفهوم جدیدی نیست، اما استفاده از پروانه‌های چرخشی، یعنی هواپیماهایی که می‌توانند از یک بالابر عمودی به پیکربندی بال ثابت تبدیل شوند، تا کنون تا حد زیادی به ارتش ایالات متحده محدود شده است.

با این حال، سازنده هلیکوپتر ایتالیایی لئوناردو در حال حاضر یک مدل غیرنظامی را برای پرتاب تجاری آماده می کند AW609که در صورت موفقیت می تواند به طور بالقوه هوانوردی اجرایی و منطقه ای را متحول کند. AW609 ترکیبی از عناصر طراحی هواپیما و هلیکوپتر است.

بسیاری از شرکت‌ها در حال توسعه سیستم‌های نیروی محرکه الکتریکی برای تاکسی‌های هوایی، هواپیماهای مسافربری و وسایل نقلیه عمودی برخاست و فرود (eVTOL) هستند که بسیاری از آنها مستقل هستند. به عنوان مثال، سازنده موتورهای الکتریکی MagniX با تامین کننده باتری H55 برای تبدیل هواپیمای اپراتور هواپیمای دریایی مستقر در ونکوور به ناوگان تمام الکتریکی کار می کند. و شرکت اسرائیلی Eviation آلیس را توسعه داده است، اولین هواپیمای مسافربری تمام الکتریکی جهان با فناوری باتری مانند تلفن همراه و برد پروازی حدود 800 کیلومتر.

انرژی هیبریدی راه دیگری است. در سال 2020، مارماهی هیبریدی-الکتریکی استارتاپ آمریکایی Ampaire یک پرواز آزمایشی 550 کیلومتری را با یک موتور الکتریکی در دماغه و یک موتور احتراقی معمولی در پشت انجام داد. و سپس هیدروژن وجود دارد که اگر بتوان آن را از منابع کم کربن به جای سوخت های فسیلی تولید کرد، پتانسیل بالایی دارد. ایرباس سرمایه گذاری زیادی روی فناوری مورد نیاز برای تأمین انرژی هواپیماها با هیدروژن تولید شده از منابع انرژی تجدیدپذیر انجام می دهد و امیدوار است روزی از آن برای تأمین انرژی جت های غول پیکری که مسافت های طولانی را بدون انتشار CO2 طی می کنند، استفاده کند. بوئینگ همچنین در حال آزمایش هواپیمای هیدروژنی خود است.

همچنین بخوانید: Saab JAS 39 Gripen - به عنوان گزینه ای برای نیروی هوایی اوکراین: ما متوجه می شویم که چه نوع هواپیمایی است

در تعقیب سرعت

یک حوزه وجود دارد که به نظر می رسد هوانوردی تجاری به عقب رفته است، نه به جلو. زمانی امکان پرواز مافوق صوت بر فراز اقیانوس اطلس وجود داشت، اما امروزه حتی کسانی که عمیق ترین جیب ها را دارند، مجبور هستند به سرعت های مافوق صوت رضایت دهند. برخی از استارت آپ ها برای رفع آن تلاش می کنند.

Boom Supersonic، استارت آپی که سرمایه گذاران آن شامل انکوباتور سیلیکون ولی Y Combinator و ژاپن ایرلاینز هستند، در حال توسعه یک جت تجاری است که انتظار می رود با سرعت 2,2 ماخ پرواز کند و هزینه کمتری نسبت به کنکورد داشته باشد.

Aerion AS2 یکی دیگر از پروژه های هواپیمای مافوق صوت غیرنظامی است که هدف آن بازار خدمات اجرایی است. اگرچه هنوز در مرحله توسعه است، اما در حال حاضر سفارش 2,4 میلیارد دلاری از اپراتور جت کسری فلکس جت برای 20 فروند از هواپیمای AS2 1,5 ماخ خود دارد. اما حتی این سرعت ها در کنار سرعت های مافوق صوت پیش بینی شده توسط برخی برنامه های تحقیقاتی جاه طلبانه کم رنگ می شوند.

Spaceliner، پروژه ای به رهبری DLR، موسسه تحقیقات هوافضای آلمان، به لبه فضا سفر می کند تا 25 برابر سریعتر از سرعت صوت پرواز کند. به این ترتیب، پرواز از لندن به استرالیا در حدود 90 دقیقه امکان پذیر خواهد بود.

رولف هنکه، عضو هیئت اجرایی تحقیقات هوافضا در DLR، موسسه تحقیقات هوافضای آلمان، می‌گوید: «اغلب در صنعت هوافضا، چالش فناوری نیست، بلکه مالی یا عملیاتی است. در دهه 1920 در مورد بالهای مختلط صحبت شده است و از دهه 1930 درباره پروازهای مافوق صوت صحبت شده است، اما شما به فردی نیاز دارید که حاضر باشد ریسک کند و مبالغ هنگفتی را سرمایه گذاری کند.

انقلاب هواپیماهای مافوق صوت چقدر واقعی است؟ آیا به نقطه ای خواهیم رسید که آخرین فناوری ها در کنار هم وجود داشته باشند؟

همچنین بخوانید: 6 موشک بالستیک قاره پیما (ICBM) که می توانند به جهان پایان دهند

مفهوم "بال مختلط"

یکی از پیشنهادات مهندسان «بدنه بال ترکیبی» است که قبلاً چندین بار به آن اشاره کردم. این شکل کاملا جدید هواپیما شبیه به طرح "بال پرواز" است که در هواپیماهای نظامی مانند نماد بمب افکن B-2اما بال مختلط در قسمت میانی حجم بیشتری دارد. هر دو بوئینگ و ایرباس و شرکت سوم، JetZero مستقر در کالیفرنیا، روی این ایده کار می کنند، که هدف بلندپروازانه ای برای خود قرار داده است که یک هواپیمای بال ترکیبی را در اوایل سال 2030 به خدمت بگیرد.

تام اولری، یکی از بنیانگذاران و مدیرعامل JetZero، گفت: "ما در مورد مسیر صفر شدن آلاینده ها در هواپیماهای بزرگ بسیار جدی هستیم و یک بدنه هواپیما با بال ترکیبی می تواند 50٪ سوخت کمتری را ایجاد کند." "این یک جهش فوق العاده به جلو نسبت به آنچه صنعت به آن عادت کرده است."

این بال ترکیبی که نوعی ترکیبی بین یک بال پرنده و یک "لوله و بال" سنتی است، به کل هواپیما اجازه می دهد تا در عین به حداقل رساندن نیروی پسا، بالابر ایجاد کند. ناسا بیان می‌کند که این شکل "به افزایش مصرف سوخت کمک می‌کند و فضای محموله بزرگ‌تری (محموله یا مسافر) در قسمت مرکزی بدنه هواپیما ایجاد می‌کند. آژانس آن را روی یکی از هواپیماهای آزمایشی خود آزمایش کرد. X-48. طی حدود 120 پرواز آزمایشی بین سال‌های 2007 و 2012، دو هواپیمای بدون سرنشین X-48 کنترل از راه دور، قابلیت حیات این مفهوم را نشان دادند.

به گفته اولری، یک مشکل فنی بزرگ وجود دارد که تولیدکنندگان را عقب نگه می دارد. او می‌گوید: «این فشار در بدنه غیر استوانه‌ای است» و به این واقعیت اشاره می‌کند که یک هواپیمای لوله‌ای شکل بهتر می‌تواند چرخه‌های ثابت انبساط و انقباض را که در طول هر پرواز اتفاق می‌افتد مدیریت کند. "اگر به "لوله و بال" فکر کنید، بار را تقسیم می کند - لوله بار را از فشار تحمل می کند و بال ها بار را از خم شدن تحمل می کنند. اما بال ترکیبی اساساً آنها را به هم نزدیک می کند. فقط اکنون می‌توانیم این کار را با مواد کامپوزیتی که هم سبک و هم قوی هستند، انجام دهیم.» این شکل کاملاً جدید باعث ایجاد فضای داخلی هواپیما می شود که ظاهر و احساس کاملاً متفاوت با هواپیماهای پهن پیکر امروزی دارد. JetZero امیدوار است تا سال 2030 هواپیماهای خود را به خدمت بگیرد.

همچنین بخوانید: TOP-5 مدرن ترین زیردریایی های هسته ای

پروازهای مافوق صوت

تقریباً نیم دوجین شرکت در رقابت برای اولین‌هایی هستند که سفرهای مافوق صوت را به عموم مردم ارائه می‌کنند، یک علاقه جالب در زمانی که بیشتر سرمایه‌گذاری و نوآوری در حمل‌ونقل بر روی توسعه گزینه‌های پاک‌تر و سازگار با آب و هوا متمرکز شده است که سوخت کمتری مصرف می‌کنند یا فن آوری های جایگزین رانش، مانند باتری یا هیدروژن.

Boom Supersonic مستقر در دنور قصد دارد جت مسافربری مافوق صوت خود به نام Overture را در سال 2029 معرفی کند. به گفته بلیک شول، مدیرعامل این شرکت، انتظار می‌رود این هواپیما بین 64 تا 80 مسافر را در خود جای دهد. سرعت آن 1,7 ماخ است که 1,7 برابر سرعت صوت است – بیش از دو برابر سریعتر از یک جت مسافربری معمولی.

تحلیلگران صنعت می گویند که سرمایه گذاری خطرپذیر و این ایده که هواپیماهای مافوق صوت تجاری ایده خوبی به نظر می رسند تا حد زیادی به احیای این پروژه کمک کرده است.

این شرکت ها می گویند نسل جدید هواپیماهای مافوق صوت آنها ردپای کربن کمتری خواهند داشت، عمدتاً به این دلیل که سوخت آنها از سوخت جت سازگار با محیط زیست تامین می شود. این سوخت از محصولات کشاورزی از جمله سویا و چربی های حیوانی تهیه می شود. اما منتقدان می گویند این وعده برخی واقعیت های مهم را نادیده می گیرد. به عنوان مثال، سوخت هوانوردی سازگار با محیط زیست به اندازه کافی برای هواپیماهای امروزی وجود ندارد. و آنچه وجود دارد گران‌تر است – بر اساس برخی برآوردها دو تا چهار برابر گران‌تر از سوخت‌های فسیلی است.

و سوخت هرچه که باشد، واقعیت این است که هواپیماهای مافوق صوت همیشه بیشتر از آن استفاده خواهند کرد. بر اساس مطالعه شورای بین المللی حمل و نقل پاک، تا سال 2022، هواپیماهای مافوق صوت می توانند هفت تا نه برابر بیشتر از هواپیماهای تجاری معمولی سوخت مصرف کنند و در عین حال مسافران کمتری را حمل کنند. اما ناسا می گوید که سفرهای مافوق صوت، حداقل در ابتدا، بخش بسیار کمی از انتشار کل CO2 و بخش بسیار کوچکی از هوانوردی تجاری را تشکیل می دهند. با این حال، با توجه به اینکه خطوط هوایی متعهد شده اند تا سال 2050 به انتشار خالص کربن صفر برسند، برخی می گویند دشوار است که ببینیم هواپیماهای مافوق صوت چگونه در این چارچوب قرار می گیرند.

با این حال، تحلیلگران، با توجه به اینکه چقدر برای خطوط هوایی تجاری دشوار است که سرپا بمانند، تردید دارند. هواپیماهای مافوق صوت مسافران کمتری را حمل می کنند و سوخت بیشتری مصرف می کنند. اگر این سوخت سوخت جت سازگار با محیط زیست باشد، هزینه ها حتی بیشتر می شود.

هرمئوس مستقر در آتلانتا تنها یکی از شرکت هایی است که امکان ساخت یک جت مسافربری تجاری حتی سریع تر و مافوق صوت را بررسی می کند. در حالی که هواپیماهای مافوق صوت سریعتر از سرعت صوت حرکت می کنند، هواپیماهای مافوق صوت با سرعت پنج یا بیشتر از این سرعت حرکت می کنند.

جت Halcyon این شرکت با سرعت 5 ماخ یا پنج برابر سرعت صوت حرکت خواهد کرد. اما این شرکت در مورد چالش های تکنولوژیکی که در توسعه چنین هواپیمای سریعی با آن مواجه است، باز است. امروز، به گفته سخنگوی آن، شانس انتقال هلسیون در هوا کمتر از 50٪ است، اما آنها انتظار دارند که این شانس در طول زمان بهبود یابد.

اما حتی پس از آن، هرمئوس - و همه استارت‌آپ‌ها - باید مردم را متقاعد کنند که پروژه خود را باور کنند و با نگرانی‌های فزاینده در مورد اثرات زیست‌محیطی سفرهای هوایی مقابله کنند. این می تواند یک کار دشوار باشد.

خوش بینی و هیجان احاطه مجدد سفرهای مافوق صوت را احاطه کرده است و فناوری همچنان به پیشرفت خود ادامه می دهد. پرواز مافوق صوت فرصت های بی پایانی را برای تحقیق و نوآوری باز می کند و عصر جدیدی از سفرهای هوایی را آغاز می کند.

ویزوفکی

بنابراین در حالی که ممکن است برای پرواز هواپیماهای آینده نگرانه فردا کمی بیشتر صبر کنیم، اما همچنان می‌توانیم روی مواد و فرآیندهایی تمرکز کنیم که هواپیماهای کربن زدایی شده امروزی را قادر می‌سازند. کمربندهای ایمنی خود را ببندید، سفر تازه شروع شده است.

همچنین بخوانید:

• مبارزان نسل 5 و 6: تفاوت در چیست و حد آن کجاست؟
• آنچه باید قبل از راه اندازی یک وب سایت بدانید