أكملت وكالة ناسا اختبارات الأداء الحاسمة على محركات الطائرة التجريبية X-59، لتقترب من التحقق من أن الرحلات الجوية الأسرع من الصوت فوق الأرض يمكن أن تكون عملية وصامتة. تم تصميم الطائرة التي يبلغ طولها 99 قدمًا، بتصميم إبرة ديناميكية هوائية، لعبور حاجز الصوت دون إنتاج دوي مدوٍ أعاق على مدى عقود السفر التجاري عالي السرعة.
تمثل الطائرة X-59 تحولًا جذريًا في مفهوم الطيران فائق السرعة. تسمح هندستها الفريدة بتشتيت موجة الصدمة، التي تنتج عادةً ضوضاء متفجرة أعلى من 1 ماخ (حوالي 1234 كم/ساعة)، بطريقة يمكن التحكم فيها، مما يقلل بشكل كبير من تأثير الصوت على المناطق المأهولة.
الطفرة الصوتية: العقبة التي شلت الطيران التجاري
لأكثر من خمسين عاما، كان هناك حاجز تنظيمي واحد أدى إلى إيقاف تطور الرحلات الجوية المدنية الأسرع من الصوت. عندما تتجاوز سرعة الطائرة 1 ماخ، فإنها تضغط موجات الهواء، مما يولد انفجارًا صوتيًا قادرًا على إتلاف الهياكل والإضرار بالمجتمعات الموجودة أسفل مسارها. أدى الحظر الذي فرضته إدارة الطيران الفيدرالية (FAA) في عام 1973 إلى القضاء فعليًا على الطرق التجارية الأسرع من الصوت فوق الأراضي الأمريكية.
وكانت طائرة الكونكورد، التي عملت بين عامي 1976 و2003، تعمل حصريًا فوق المحيط الأطلسي. لقد أوضح توقفها أن الجدوى الاقتصادية والقبول الاجتماعي يعتمدان على الحل التكنولوجي للضوضاء. وُلدت X-59 على وجه التحديد من هذه الحاجة الماسة.
الهندسة المبتكرة تقلل من التأثير الصوتي
تصميم الطائرة ليس من قبيل الصدفة. تم حساب كل منحنى وكل سطح للتحكم في انتشار موجات الصدمة. بدلاً من دوي انفجار مدمر واحد، تقوم الطائرة X-59 بتجزئة الموجة إلى نبضات متعددة أصغر، مما يقلل من إدراك الضوضاء على الأرض إلى مستويات مماثلة لتلك التي تحدثها الطائرات التقليدية عند الاقتراب.
أثبتت اختبارات المحرك التي تم الانتهاء منها مؤخرًا أن أنظمة الدفع يمكنها الحفاظ على هذه الكفاءة الصوتية الجوية في ظل ظروف التشغيل الحقيقية. وهذا يعني أن ناسا مستعدة للخطوات التالية: رحلات تجريبية فوق المناطق الحضرية وجمع بيانات الضوضاء لتقديمها إلى السلطات التنظيمية.
المراحل القادمة من البرنامج
تتضمن خريطة طريق ناسا ما يلي:
- رحلات توضيحية فوق المدن الأمريكية لقياس الطفرة الصوتية التي يلاحظها السكان
- تحليل البيانات الصوتية لوضع حدود تنظيمية جديدة قائمة على العلم
- التعاون مع إدارة الطيران الفيدرالية (FAA) والسلطات الدولية لمراجعة قيود عام 1973
- تقييم الجدوى التجارية بالشراكة مع الشركات المصنعة للطائرات
- نطاق الطيران واختبارات استهلاك الوقود على ارتفاعات التحليق
وأكدت اختبارات المحرك أن وحدة الطاقة تستجيب كما تم تصميمها في أنظمة طيران مختلفة، بدءًا من التسارع العابر للصوت وحتى الطيران المستمر بسرعة تفوق سرعة الصوت. قام المهندسون بمراقبة المعلمات الحرجة لدرجة الحرارة والضغط والأداء الهيكلي.
السياق الجيوسياسي والصناعي
إن عودة الطيران الأسرع من الصوت ليست مجرد مسألة فنية. وتعمل شركات الطيران الخاصة مثل Boom Supersonic وHermeus أيضًا على مشاريع مماثلة، مما يشير إلى الاهتمام التجاري المتجدد. يمكن لسوق رحلات الأعمال الأسرع من الصوت أن تقلل أوقات السفر عبر القارات من 15 ساعة إلى 5 أو 6 ساعات.
إن الآثار الاقتصادية كبيرة: الحد من اضطراب الرحلات الجوية الطويلة بالنسبة للمديرين التنفيذيين، وتوسيع الطرق الصالحة للاستخدام عبر القارات، وتنشيط سلاسل التوريد في مجال الطيران. ومن المرجح أن يؤثر القرار التنظيمي في الولايات المتحدة على السياسات في أوروبا وآسيا والشرق الأوسط.
التحديات المتبقية
على الرغم من التقدم، لا تزال المشكلات الفنية والتنظيمية قائمة:
- لا يزال استهلاك الوقود في الرحلات الأسرع من الصوت مرتفعًا
- لا تزال شهادة صلاحية الطيران في التشغيل التجاري بعيدة المنال لسنوات
- سيعتمد القبول العام على ضمانات الحد من الضوضاء الملموسة
- تتطلب البنية التحتية للهبوط والإقلاع في المطارات الحضرية تعديلات
وتعد تقنية X-59 ملكية فكرية طورتها وكالة ناسا بالشراكة مع شركة لوكهيد مارتن المسؤولة عن هندسة وبناء الطائرة. تستخدم المحركات توربينات مروحية في المرحلة الأخيرة، تم تكييفها للحفاظ على الكفاءة الصوتية حتى في النظام الأسرع من الصوت.
يدعي المهندسون أن اختبارات المحرك أثبتت صحة 98% من مواصفات الأداء المتوقعة. كانت هناك حاجة إلى تعديلات طفيفة على أنظمة تبريد مدخل الهواء، وقد تم حلها الآن. وتشمل المرحلة التالية اختبارات على ارتفاعات، في البداية في نطاقات الطيران الخاضعة للرقابة دون ركاب.