איך ייראו מטוסי הנוסעים של העתיד

אם נוסעים בזמן מ-1968 היו מוצאים את עצמם היום בשדה התעופה, הם היו רואים שינויים רבים שיפתיעו אותם. אבל המטוסים ייראו מוכרים באופן מפתיע. למרות השיפורים המשמעותיים בחומרים, מנועים ואוויוניקה שעשו את 2017 השנה הבטוחה בתולדות התעופה, מטוסים מסחריים נותרו דומים מבחינה מבנית לאלו של שנות ה-1960. למעשה, הבואינג 737, אחד ממטוסי הנוסעים הנמכרים ביותר בהיסטוריה בשלל גרסאותיו, עלה לראשונה לאוויר ב-1967.

הסיבה לכך היא שתעופה מסחרית נותנת עדיפות לבטיחות, בעד פתרונות מוכחים, ומכיוון שפיתוחים אחרים - למשל בחומרים ומנועים - גורמים לכך שהעיצוב המסורתי עדיין רלוונטי. עם זאת, כשהתעשייה מחפשת נואשות אחר דרכים לצמצם את פליטת הפחמן, היא עומדת בפני אתגר קצת יותר רציני מאשר תעשיות אחרות, בדיוק בגלל שקשה כל כך לנטוש את טכנולוגיות הליבה שלה. אולי הגיע הזמן לנסות משהו חדש. אז איך עשויים להיראות נסיעות אוויריות בעוד 50 שנה?

קרא גם: כלי נשק של ניצחון אוקראינה: מסוקי ווסטלנד סי קינג

עתיד מטוסי הנוסעים

במהלך השנים, היו מספר ניסיונות לשנות את הפרדיגמה של עיצוב מטוסים. שנות ה-1970 הבטיחו עתיד של נסיעות על-קוליות שמעולם לא הפכו למציאות, למעט טיסות הקונקורד המוגבלות. הרעיון של מטוס "בלנדד-כנף" הדומה למפציץ החמקן Northrop B-2 הועלה מדי פעם, אך עד כה ללא הצלחה רבה.

שילוב של סיבות טכניות ופיננסיות אילץ את תעשיית המטוסים לנטוש את ההצעות המוזרות האלה ולהתמקד בעיצובים הקנוניים יותר שהם הנורמה כיום. האם 50 השנים הבאות ימשיכו בדרך האיטית והיציבה של חצי המאה האחרונה? האם נראה שוב את פריצת הדרך הטכנולוגית המהירה שאפיינה את התעופה בין תום מלחמת העולם הראשונה לנחיתה על הירח אפולו? אל תלך שולל מהיעדר לכאורה של פריצות דרך מרהיבות. כמה שינויים גדולים ממש מעבר לפינה.

קרא גם: כלי נשק של ניצחון אוקראינה: טילי שיוט מסוג Storm Shadow / SCALP-EG

מטוסים חשמליים

רוב הטיסות לטווח קצר צפויות להפוך לחשמליות בעשורים הקרובים, וזה ישנה את הדרך בה אנו חושבים על נסיעות אוויריות. מנועים חשמליים קטנים יותר יאפשרו דחף מבוזר בדומה לזה המשמש באב הטיפוס X-57 של נאס"א. רמות רעש נמוכות יותר ועלויות תפעול נמוכות יותר יאפשרו למטוסים מונעים חשמליים לטוס הרבה יותר קרוב למקומות שבהם אנשים חיים ועובדים.

למעשה, מספר פרויקטים חדישים של מטוסים חשמליים שואפים לא רק להחליף את התחבורה הקרקעית בין ערים, כפי שמתכננים לעשות המושגים של 9 עד 12 נוסעים זונום ו-Eviation, אלא גם בתוכם. מוניות מעופפות יהפכו למציאות בקרוב מאוד, אך נותר לראות אם הקונספטים של Vahana ו-CityAirbus בעלי המראה העתידני באמת מייצגים את העתיד. בכל מקרה, טיסות מדלת לדלת אינן נחלתם הבלעדית של מטוסים חשמליים.

למרות שזה לא רעיון חדש, השימוש ב-Rotorcraft, כלומר מטוסים שיכולים לעבור מהרמה אנכית לתצורת כנף קבועה, הוגבל עד כה במידה רבה לצבא ארה"ב.

עם זאת, יצרנית המסוקים האיטלקית לאונרדו מכינה בימים אלה דגם אזרחי להשקה מסחרית AW609, שאם תצליח, עשויה לשנות את תעופה מנהלים ואזוריים. ה-AW609 משלב אלמנטים עיצוביים של מטוסים ומסוקים כאחד.

חברות רבות מפתחות מערכות הנעה חשמליות למוניות אוויריות, מטוסי נוסעים ורכבי המראה ונחיתה אנכיים חשמליים (eVTOL), רבים מהם אוטונומיים. לדוגמה, יצרנית המנועים החשמליים MagniX עובדת עם ספקית הסוללות H55 כדי להמיר את המטוסים של מפעילת המטוס הימי, Harbor Air, שבסיסה בוונקובר, לצי חשמלי. וחברת Eviation הישראלית פיתחה את אליס, מטוס הנוסעים הכל-חשמלי הראשון בעולם עם טכנולוגיית סוללה דמוית טלפון סלולרי וטווח טיסה של ~800 ק"מ.

אנרגיה היברידית היא דרך אחרת. בשנת 2020 השלימה הסטארטאפ האמריקאי אמפייר Eel ההיברידית-חשמלית טיסת מבחן של 550 ק"מ עם מנוע חשמלי באף ומנוע בעירה רגיל מאחור. ואז יש מימן, שיש לו פוטנציאל גדול אם ניתן להפיק אותו ממקורות דלי פחמן ולא מדלקים מאובנים. איירבוס משקיעה רבות בטכנולוגיה הדרושה להנעת מטוסים עם מימן המופק ממקורות אנרגיה מתחדשים, בתקווה להשתמש בו יום אחד להפעלת מטוסי ענק הנוסעים למרחקים ארוכים ללא פליטת CO2. בואינג גם בוחנת מטוס משלה המונע במימן.

קרא גם: Saab JAS 39 Gripen - כאופציה עבור חיל האוויר של אוקראינה: אנו מבררים באיזה סוג מטוס מדובר

במרדף אחר מהירות

ישנו תחום אחד שבו נראה שהתעופה המסחרית הלכה אחורה, לא קדימה. פעם היה אפשר לטוס על-קולי מעבר לאוקיינוס ​​האטלנטי, אבל היום גם בעלי הכיסים העמוקים ביותר נאלצים להסתפק במהירויות תת-קוליות. כמה סטארטאפים עובדים כדי לתקן את זה.

Boom Supersonic, סטארט-אפ שהמשקיעים בו כוללים את חממת עמק הסיליקון Y Combinator ו-Japan Airlines, מפתחת מטוס מסחרי שצפוי לטוס ב-2,2 מאך ולעלות פחות מקונקורד.

ה-Aerion AS2 הוא עוד פרויקט מטוסים על-קוליים אזרחיים המיועד לשוק שירותי המנהלים. למרות שעדיין בשלב הפיתוח, היא כבר מתהדרת בהזמנה של 2,4 מיליארד דולר ממפעילת הסילון המשבר Flexjet עבור 20 מטוסי מאך 2 AS1,5 שלה. אבל אפילו המהירויות האלה מחווירות לצד המהירויות ההיפרסוניות שנחזו על ידי כמה תוכניות מחקר שאפתניות.

Spaceliner, פרויקט בראשות DLR, המכון הגרמני לחקר התעופה והחלל, ייסע לקצה החלל כדי לטוס מהר פי 25 ממהירות הקול. בדרך זו ניתן יהיה לטוס מלונדון, נניח, לאוסטרליה תוך כ-90 דקות.

"לעיתים קרובות מאוד בתעשיית התעופה והחלל, האתגר אינו טכנולוגי, אלא פיננסי או תפעולי", אומר רולף הנקה, חבר הדירקטוריון למחקר תעופה וחלל ב-DLR, המכון הגרמני לחקר התעופה והחלל. "כבר דיברו על כנפיים מעורבות בשנות ה-1920, ומאז שנות ה-1930 מדברים על טיסות היפרסוניות, אבל צריך מישהו שמוכן לקחת את הסיכון ולהשקיע סכומי כסף אדירים".

עד כמה אמיתית המהפכה של מטוסים היפרסוניים? האם נגיע לנקודה שבה הטכנולוגיות העדכניות ביותר יתקיימו במקביל?

קרא גם: 6 טילים בליסטיים בין-יבשתיים (ICBMs) שיכולים לשים קץ לעולם

המושג "אגף מעורב"

אחת ההצעות של המהנדסים היא "גוף כנף מעורב", שכבר הזכרתי כמה פעמים. צורת המטוס החדשה לחלוטין הזו דומה לעיצוב "הכנף המעופפת" המשמשת במטוסים צבאיים כמו האייקוני מפציץ B-2, אך לכנף המעורבת יש נפח גדול יותר בחלק האמצעי. גם בואינג וגם איירבוס עובדים על הרעיון, וכך גם שחקן שלישי, JetZero מקליפורניה, ששמה לעצמה יעד שאפתני להכניס מטוס עם כנפיים מעורבות לשירות כבר ב-2030.

"אנחנו רציניים מאוד לגבי הדרך לאפס פליטות במטוסים גדולים, ושלדת כנף מעורבת יכולה לספק 50% פחות שריפת דלק ופליטות", אמר טום או'לירי, מייסד שותף ומנכ"ל JetZero. "זו קפיצת מדרגה אדירה ממה שהתעשייה רגילה אליו".

בהיותה מעין הכלאה בין כנף מעופפת ל"צינור וכנף" מסורתית, הכנף המשולבת מאפשרת לכל המטוס ליצור עילוי תוך מזעור הגרר. נאס"א מצהירה כי צורה זו "עוזרת להגדיל את צריכת הדלק ויוצרת שטח מטען גדול יותר (מטען או נוסעים) בחלק המרכזי של גוף המטוס". הסוכנות בדקה אותו באחד ממטוסי הניסוי שלה, X-48. במהלך כ-120 טיסות ניסוי בין השנים 2007 ל-2012, הדגימו שני מטוסים בלתי מאוישים X-48 בשלט רחוק את כדאיות הרעיון.

לפי או'לירי, יש בעיה טכנית אחת גדולה המעכבת את היצרנים. "זה הלחץ בגוף המטוס הלא גלילי", הוא אומר ומצביע על העובדה שמטוס בצורת צינור מסוגל להתמודד טוב יותר עם מחזורי ההתרחבות וההתכווצות הקבועים המתרחשים בכל טיסה. "אם חושבים על ה"צינור והכנף", אז זה מחלק את העומס - הצינור נושא את העומס מלחץ, והכנפיים נושאות את העומס מהכיפוף. אבל הכנף המשולבת בעצם מפגישה אותם. רק עכשיו אנחנו יכולים לעשות את זה עם חומרים מרוכבים שהם גם קלים וגם חזקים". הצורה החדשה והקיצונית הזו תגרום לפנים מטוס שנראה ומרגיש שונה לחלוטין מזה של המטוסים רחבי הגוף של ימינו. JetZero מקווה שהמטוס שלה יהיה בשירות עד 2030.

קרא גם: TOP-5 הצוללות הגרעיניות המודרניות ביותר

טיסות על קוליות

כמעט חצי תריסר חברות מתחרות להיות הראשונות להציע נסיעות על-קוליות לציבור, עניין מעניין בתקופה שבה חלק גדול מההשקעה והחדשנות בתחבורה מתמקדים בפיתוח אפשרויות נקיות יותר וידידותיות יותר לאקלים שצורכות פחות דלק או טכנולוגיות הנעה חלופיות, כגון סוללות או מימן.

Boom Supersonic מדנבר מתכננת להציג לראשונה את מטוס הנוסעים העל-קולי שלה בשם Overture בשנת 2029. המטוס צפוי להכיל בין 64 ל-80 נוסעים, לדברי בלייק שול, מנכ"ל החברה. הוא ייסע ב-1,7 מאך, שהם פי 1,7 ממהירות הקול - יותר מפי שניים מהר יותר ממטוס נוסעים רגיל.

אנליסטים בתעשייה אומרים כי הון סיכון והרעיון שמטוסים על-קוליים מסחריים נשמעים כמו רעיון טוב תרמו במידה רבה להחייאת הפרויקט.

החברות אומרות שהדור החדש של המטוסים העל-קוליים שלהן תהיה בעלת טביעת רגל פחמנית קטנה יותר, בעיקר בגלל שהם יתדלקו על ידי דלק סילוני ידידותי לסביבה. דלק זה עשוי ממוצרים חקלאיים, לרבות פולי סויה ושומנים מן החי. אבל המבקרים אומרים שההבטחה מתעלמת מכמה מציאויות חשובות. למשל, אין מספיק דלק תעופה ידידותי לסביבה עבור המטוסים הקיימים כיום. ומה שקיים יקר יותר - לפי הערכות מסוימות יקר פי שניים עד ארבעה מדלקים מאובנים.

ולא משנה מה הדלק, המציאות היא שמטוסים על-קוליים תמיד ישתמשו בו יותר. עד שנת 2022, מטוסים על-קוליים יוכלו להשתמש בדלק פי שבעה עד תשעה ממטוסים מסחריים רגילים, תוך שהם נושאים פחות נוסעים, לפי מחקר של המועצה הבינלאומית לתחבורה נקייה. אבל נאס"א אומרת שנסיעות על-קוליות, לפחות בהתחלה, יהוו חלק קטן מאוד מכלל פליטות ה-CO2 וחלק קטן מאוד מהתעופה המסחרית. ובכל זאת, כשחברות תעופה מתחייבות להגיע לאפס פליטת פחמן עד שנת 2050, יש אומרים שקשה לראות כיצד מטוסים על-קוליים משתלבים במסגרת זו.

עם זאת, לאנליסטים יש ספקות, בהתחשב במידת הקושי של חברות תעופה מסחריות להישאר צף. מטוסים על-קוליים ישאו פחות נוסעים ויצרכו יותר דלק. אם הדלק הזה הוא דלק סילוני ידידותי לסביבה, אז העלויות גדלות עוד יותר.

Hermeus שבסיסה באטלנטה היא רק אחת מהחברות שבוחנות את האפשרות לבנות מטוס נוסעים מסחרי היפרסוני מהיר עוד יותר. בעוד שמטוסים על-קוליים נוסעים מהר יותר ממהירות הקול, מטוסים היפרסוניים נוסעים במהירות פי חמישה או יותר.

מטוס Halcyon של החברה ינוע ב-5 מאך - או פי חמישה ממהירות הקול. אבל החברה פתוחה לגבי האתגרים הטכנולוגיים העומדים בפניה בפיתוח מטוס מהיר כל כך. כיום, לפי הדובר שלה, הסיכוי להעלות את Halcyon בטיסה הוא פחות מ-50%, אך הם מצפים שהסיכויים הללו ישתפרו עם הזמן.

אבל גם אז, הרמיוס - וכל הסטארט-אפים - יצטרכו לשכנע את הציבור להאמין בפרויקט שלהם ולהתמודד עם חששות גוברים לגבי ההשפעה הסביבתית של נסיעות אוויריות. זו יכולה להיות משימה קשה.

אופטימיות והתרגשות מקיפות את תחיית הנסיעות העל-קוליות, והטכנולוגיה ממשיכה להתקדם. טיסה על קולית פותחת הזדמנויות אינסופיות למחקר וחדשנות, ופותחת עידן חדש של נסיעות אוויריות.

מסקנות

אז למרות שאולי נצטרך לחכות עוד קצת כדי להטיס את המטוסים העתידניים של מחר, אנחנו עדיין יכולים להתמקד בחומרים ובתהליכים שמאפשרים את המטוסים המופחמים של היום. חגור את חגורות הבטיחות, המסע רק התחיל.

קרא גם:

• לוחמי הדור החמישי והשישי: מה ההבדל ואיפה הגבול?
• מה שאתה צריך לדעת לפני פתיחת אתר אינטרנט