مسافرت‌های هوایی در ۲۰۷۵

هواپیماهای تجاری آینده، در شرایط طراحی اولیه قرار دارند و قرار است از نظر برد پرواز، آیرودینامیک، سرعت‌های مافوق‌صوت و ... پیشرفته‌تر از امروز باشند. به نظر شما آینده مسافرت‌های هوایی چگونه خواهد بود؟

ادغام اجزا: نمونه آزمایشی هواپیمای بوئینگ X-48B که بدنه و بال‌های آن به نرمی با یکدیگر ترکیب شده‌اند، طراحی منحصر به فرد خود را به رخ می‌کشد. بر اساس گزارش جدید انجمن مهندسان مکانیک انگلستان (IMechE)، بدنه بال ترکیبی X-48B می‌تواند به دلیل پتانسیل آن در صرفه‌جویی مصرف سوخت، الگویی متداول برای هواپیماهای مسافری تجاری در دهه آینده باشد. این گزارش با عنوان «هواپیمای 2075: پرواز به سوی یک آینده روشن؟» مفاهیمی را که می‌تواند شکل مسافرت‌های هوایی را تغییر دهد، تشریح می‌کند.

فیلیپا اولدهام، رئیس بخش حمل و نقل IMechE و سرپرست نویسندگان گزارش مذکور می‌گوید: «برای مثال، طراحی بدنه بال ترکیبی، بدنه هواپیما، بال‌ها و موتور هواپیما را در یک سطح منفرد ادغام می‌کند. این بدان معناست که شما تنها یک سطح برای بلند شدن دارید که بازدهی آیرودینامیکی هواپیما را افزایش می‌دهد. ساختار لوله‌ای فعلی به همراه طراحی بال که دارای مساحت سطح بیشتری است، منجر به افزایش نیروی پسا می‌شود و بنابراین هواپیما از نظر آیرودینامیکی کارایی کمتری دارد».

کنکورد بعدی؟: با شکلی شبیه یک دارت عظیم، ماشین سبز مافوق صوت لاکهید مارتین که در اینجا به تصویر کشیده شده است، قادر خواهد بود با سرعتی بالغ بر 1.6 ماخ (هر ماخ برابر سرعت صوت در هوا است) در هوا حرکت کند.

اگر این هواپیما ساخته شود، ماشین سبز مافوق صوت جانشین خلف هواپیمای کنکورد، اولین و تنها هواپیمای مسافربری مافوق صوت دنیا (تاکنون) خواهد بود. اما کنکورد به دلیل هزینه تعمیر و نگهداری بالا و قیمت زیاد بلیت آن که بالغ بر چند هزار دلار می‌شد، به یک شکست تجاری تبدیل شد. به لطف پیشرفت‌های مهندسی، امروزه می‌توان هواپیمای مافوق صوت بهتر و ارزان‌تری ساخت. اولدهام می‌گوید: «از نظر طراحی موتور و مصالح مورد استفاده، کنکورد جلوتر از زمان خودش بود. من فکر می‌کنم که اکنون می‌توان آن را از نظر مالی قابل دستیابی‌تر ساخت».

همچنین به گفته دیوید گیلن، متخصص سیاست حمل و نقل در دانشگاه بریتیش کلمبیا کانادا، اقتصاد جهانی رو به رشد ممکن است ایده هواپیماهای مافوق صوت را دوباره محبوب سازد. وی می‌گوید: «اگر شما به رشد بازارهای هند، چین و برزیل نگاه کنید، آنها به درجه‌ای از ارتباطات نیاز دارند که مسافرت‌های سریع‌تر می‌تواند آن را فراهم کند».

در جستجوی انرژی: یک موتور اسکرم‌جت SJX61-2 در حال گذراندن آزمایشات خود در تونل بادی است که شرایط پرواز در سرعت 5 ماخ (پنج برابر سرعت صوت) را شبیه‌سازی می‌کند. موتورهای اسکرم‌جت هیچ قطعه متحرکی ندارند و در عوض به سادگی، تمام اکسیژن مورد نیاز خود را از هوا بیرون می‌کشد تا سوخت هیدروژن را بسوزاند. با این وجود، برای جمع‌آوری هوایی که بتوان با فشرده‌سازی و داغ کردن کافی آن احتراق را ایجاد کرد، موتورهای اسکرم‌جت تنها در سرعت‌های بالا (5 ماخ یا بیشتر) کار می‌کنند.

به دلیل موانع فنی عظیمی که هنوز باید بر آنها غلبه کرد، گیلن انتظار ندارد که هواپیماهای تجاری با نیروی اسکرم‌جت به زودی به بازار بیایند. وی می‌گوید: «ما حتی این نوع موتورها را، لااقل به صورت واضح و آشکار، در صنایع نظامی نیز ندیده‌ایم».

اولدهام نیز موافق است که احتمالا هواپیماهای ماوراءصوت هنوز راه زیادی در پیش دارند، اما وی فکر می‌کند که ممکن است طی پانزده سال آینده، یک هواپیمای تجاری با نیروی اسکرم‌جت روانه خطوط هوایی شود. وی می‌گوید: «هر چیزی تمایل دارد که نهایا از بازار نظامی، به بازار هوایی تجاری و غیرنظامی راه یابد».

پیش به سوی آینده: در این تصویر بی‌تاریخ، چهار هواپیمای جت هماهنگ در بالای نیوجرسی آمریکا و نزدیک یکدیگر پرواز می‌کنند. در آینده، در پروازهای دوربرد یا بر فراز اقیانوس‌ها هواپیماها ممکن است در یک آرایش V شکل پرواز کنند تا بر اساس گزارش IMechE، بتوانند تا 12 درصد در مصرف سوخت صرفه‌جویی کنند.

غازها و سایر پرندگان از این استراتژی برای ذخیره‌سازی انرژی در پروازهای طولانی استفاده می‌کنند. زمانی‌که هوا به یک پرنده در حال پرواز برخورد می‌کند، به سمت پایین بال‌های آن می‌رود و گردابه‌هایی به وجود می‌آورد که بر روی پرنده تنها نیروی پسا اعمال می‌کند. زمانی‌که پرواز به صورت پیکربندی شده انجام می‌شود، پرندگان پشتی می‌توانند بالای گردابه‌هایی که توسط پرندگان جلویی ایجاد شده است سوار شوند، و نیروی پسای وارد بر کل پرندگان را کاهش دهند.

مهندسان مدت‌ها است که می‌خواهند پرواز پیکربندی شده (Formation Flying) را برای هواپیماها امتحان کنند، اما اندازه‌گیری فاصله عرضی هواپیماها با دقت مناسب به نحوی که بتوان آنها را با امنیت کافی در چنان فاصله نزدیکی به پرواز در آورد، مشکلی اساسی است. اولدهام فکر می‌کند که فناوری لازم برای پرواز پیکربندی شده تقریبا آماده شده است. وی می‌گوید: «با توجه به پیشرفت‌های فناوری ارتباطات هوایی، هواپیماها تقریبا می‌توانند با استفاده از دوربین‌های فروسرخ هواپیمای جلوی خود را تعقیب کنند».

سوخت‌گیری در آسمان: در این تصویر بمب‌افکن ضدرادار B-2 اسپیریت نیروی هوایی آمریکا، در حال سوختگیری مجدد حین پرواز توسط یک فروند هواپیمای KC-10 Extender بر فراز استرالیا است.

سوختگیری حین پرواز اگرچه برای هواپیماهای نظامی یک تمرین متداول است، اما هنوز به هوانوردی تجاری گسترش نیافته است، که بخشی از آن به دلیل زیرساخت‌های زیادی است که این کار به آنها نیاز دارد. اولدهام می‌گوید: «شما به یک شبکه جهانی تانکرهای سوخت نیاز دارید تا بتوانند برای پروازهای بر فراز اقیانوس، به عنوان ایستگاه‌های سوخت‌گیری خدمت‌رسانی کنند».

یک استدلال برای سوختگیری حین پرواز هواپیماهای تجاری این است که چون هواپیماها دیگر مجبور نیستند با مخازن پر از روی زمین بلند شوند، بازدهی مصرف سوخت آنها بهبود می‌یابد. با این وجود، گیلن با این استدلال مخالف است. وی می‌گوید: «نظر من این است که شما لزوما پولی پس‌انداز نمی‌کنید، چرا که بالاخره باید سوخت را به نحوی به هوا بیاورید. شما هزینه آن را یا در همان هواپیمایی که در آن هستید، یا در هواپیمایی که سوخت را برای شما می‌آورد پرداخت می‌کنید. بنابراین من فکر می‌کنم که تاثیر خالص آن اگر منفی نباشد، صفر است».

حتی اگر بتوان بر مشکلات فنی فائق آمد، مشخص نیست که مسافران با سوختگیری در حین پرواز احساس راحتی کنند. اولدهام می‌گوید: «ما سال‌ها است که این فناوری را در بازارهای نظامی و دفاعی اثبات کرده‌ایم، اما من فکر می‌کنم زمانی که شما در یک هواپیما هستید، خیلی سخت است که هواپیمای سوخت‌رسان را در پیش روی خود ببینید. این فناوری یک واقعیت است، اما آیا ما از نظر روانی برای آن آمادگی داریم؟»