Aerion AS2 آینده ی هواپیماهای مسافربری مافوق صوت

تصور کنید که بتوانید صبحانه را در شهر لندن و چند ساعت بعد ناهار را در نیویورک بخورید، این ایده‌ای است که بر اساس آن ساخت جت مسافربری مافوق صوت پس از شکست پروژه کنکورد دوباره شکل گرفت.

بسیاری از افراد مانند تجار و سیاستمداران نیاز دارند در مدتی کوتاه مسیرهای بین قاره‌ای را طی کنند، برای همین طی چند سال اخیر چندین شرکت مختلف مانند بوئینگ طرح ساخت دوباره هواپیمای مافوق صوت مسافربری را پیگیری کرده‌اند که بیشتر این طرح‌ها به دلایلی مانند امنیت پرواز، مصرف بالای سوخت، نداشتن صرفه اقتصادی کافی، تولید صدای بیشتر از حد استاندارد و قیمت بالای هواپیما کنار گذاشته شدند تا بالاخره شرکت اریون Aerion با همکاری ایرباس توانست یک هواپیمای مسافربری را طراحی کند که می‌تواند به سرعتی بیش از یک و نیم برابر سرعت صوت دست پیدا کند.

کمپانی اریون امیدوار است تا سال ۲۰۲۱ مراحل پروازهای آزمایشی را طی کرده و در سال ۲۰۲۳ به طور عمومی جت‌های خود را به بازار عرضه کند.

با استفاده از این جت که AS2 نام گرفته حدود 3 ساعت در مسیرهای بین اروپا و آمریکا و تا 6 ساعت در مسیرهای به مقصد استرالیا و آسیای شرقی طول پرواز کاهش می‌یابد. به عنوان مثال:

البته مسافران این هواپیما حدود ۱۲ نفر و قیمت آن در حدود 120 میلیون دلار یعنی نزدیک به قیمت یک بوئینگ ۷۳۷ با ظرفیت حمل مسافر بالای صد نفر است.

سرعت در AS2

این هواپیما دارای برد مافوق صوتی به طول 4.750 مایل دریایی (nautical miles) است. این به این معناست که AS2 می تواند فاصله بین سانفرانسیسکو تا لندن را با سرعت صوت طی کند. در صورتی که از سرعت زیر صوت (0.95 ماخ) استفاده شود برد پرواز مداوم به 5300 مایل دریایی افزایش پیدا می کند و این هواپیما می تواند فاصله بین سانفرانسیسکو تا مسکو را بدون سوختگیری طی کند.

اریون عنوان کرده است که هواپیمای مافوق صوتش با سرعت 1.4 ماخ می تواند در مدت زمان 3 ساعت عرض اقیانوس اطلس و در پروازی 6 ساعته عرض اقیانوس آرام را طی کند.

Aerion AS2 چه تفاوتی با کنکورد دارد و کنکورد چرا شکست خورد؟

کنکورد برای اولین بار در سال ۱۹۶۹ به پرواز درآمد و در سال ۲۰۰۳ بازنشسته شد. این هواپیما در کنار توپولف ۱۴۴ دو هواپیمای مافوق صوت مسافربری بودند که به دلایل مختلف کنار گذاشته شدند.

کنکوردکه محصول مشترک دو کشور فرانسه و بریتانیا بود می‌توانست با سرعتی حدود دو برابر سرعت صوت پرواز کند. هواپیمای کنکورد با بهره‌گیری از چهار موتور توربوجت با پس‌سوز قادر به پرواز در سرعت‌های مافوق صوت بود. این موتورهای بسیار قدرتمند مصرف سوخت بالایی داشتند. بال‌های کنکورد به دلیل توانایی غلبه بر جریان شدید هوا در سرعت مافوق صوت مثلثی‌شکل طراحی شده بودند.

پس از حادثه سقوطی که در سال ۲۰۰۰ میلادی در پاریس رخ داد و به مرگ تمام سرنشینان این هواپیما منجر شد، مهندسان مشکل فنی ای را در طراحی موتور این هواپیما یافتند که برطرف کردن آن از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نبود و در نتیجه در سال ۲۰۰۳ این هواپیما بازنشسته اعلام شد. پس از کنکورد به مدت بیش از ده سال به دلایل مشکلات فنی و هزینه زیاد برای طراحی هواپیماهای مافوق صوت، طرح‌های مختلف شکست خورد.

اما چرا طراحی هواپیمایی با سرعت بالای صوت این قدر هزینه‌بر و از نظر فنی مشکل است؟

به بیان ساده، سیالاتی مانند هوا که قابل فشرده شدن هستند با امواج صوتی از مسیر جریان آگاه می‌شوند و خود را با آن مطابقت می‌دهند. حال اگر سرعت به بالای سرعت صوت برسد، پیش از آن که هوا بتواند خود را با جریان هماهنگ کند برخورد بین هواپیما و هوا رخ می‌دهد. این برخورد سبب به وجود آمدن موج‌های ضربه‌ای می‌شود که معمولا به شکسته شدت سرعت صوت (دیوار صوتی) معروف است. برخلاف تصور اشتباه رایج، شکست دیوار صوتی فقط زمانی که سرعت هواپیما از سرعت صوت بیشتر شود روی نمی‌دهد، چون هواپیما مادامی که با سرعت‌های مافوق صوت در حال پرواز است چنین موج‌های فشاری را که باعث بروز صدای انفجارمانند می‌شود ایجاد می‌کند.

از طرفی سرعت جسم که به بالای سرعت صوت برسد، بسیاری از قوانین فیزیک سیالات وارونه عمل می‌کنند. به دلیل چنین شرایطی طراحی بال و بدنه در هواپیماهایی که سرعت بالای صوت دارند با هواپیماهای عادی متفاوت است، به دلیل شکل گرفتن موج‌های ضربه‌ای در سرعت بالای سرعت صوت، احتیاج به تقویت بدنه و مهندسی بهتر در سازه هواپیما است و مصرف سوخت هم به دلیل موج‌های ضربه‌ای به شدت افزایش پیدا می‌کند.

هم اکنون به دلیل تولید صدای بالا، بیشتر کشورها به هواپیماهای مسافربری با سرعت بالای سرعت صوت اجازه تردد نمی‌دهند. به عنوان نمونه مقرارت در آمریکا، پرواز با سرعت صوت را ممنوع می‌کند. در مورد کنکورد، پرواز آن در نقاطی انجام می‌گرفت که مقرارت مربوط به سرعت صوت وجود نداشت و به همین دلیل بیشتر مسیرهای پروازی آن روی اقیانوس‌ها بود.

برای حل این مشکل بسیاری از شرکت‌های هوا و فضا در حال انجام آزمایشات گوناگون هستند. مثلا ناسا اقدام به انجام آزمایش‌های پروازی با یک بدنه اصلاح شده کرده که به میزان زیادی صدای انفجاری ناشی از صوت را کاهش می‌دهد.

شرکت اریون هم اعلام کرده است که با طراحی نوک، بدنه هواپیما، ورودی‌های موتور و بال‌ها توانسته است صدای بالای هواپیماهای فراصوت را کاهش دهد. بال این هواپیما به صورت دوگانه طراحی شده است. حدود ۳۰ درصد بال شبیه هواپیماهای عادی و ۷۰ درصد باقی بال شبیه هواپیماهای جنگنده، اما با هندسه‌ای جدید طراحی شده است. نوک تیز و انحنای میانی و کشیده بودن بدنه هم می‌تواند در شکاف هوا و کاهش موج‌های صوتی موثر باشد.

برای رسیدن هواپیما به سرعت بالای صوت سه موتور در نظر گرفته شده، ولی استفاده از سه موتور می‌تواند مصرف سوخت را افزایش دهد. از دیگر نقاط ضعف هواپیما احتیاج به باند بلند برای فرود است و این هواپیما در هر فرودگاهی امکان فرود ندارد. با این که این هواپیما تنها توانایی حمل ۱۲ مسافر را دارد، طول آن مشابه هواپیماهایی با ظرفیت حمل حدود ۲۵۰ مسافر است.

البته درباره مصرف سوخت مهندسان این شرکت ادعا کرده‌اند که با روش لایه مرزی و طراحی ویژه بدنه تا حدی مصرف بالای سوخت کاهش یافته است.

مهندسان شرکت اریون برای طراحی و ساخت چنین هواپیمایی نمونه‌ای را ارائه داده‌اند که در گذشته انجام آن برای طراحان هواپیما کاری دشوار بود، به این گونه که بین اتمسفر و بدنه هواپیما یک لایه نازک از هوا به نام لایه مرزی به وجود آمده است. هنگامی که هیچ گونه آشفتگی در این لایه وجود نداشته باشد و جریان آرامی از هوا اطراف آن در حال عبور باشد مصرف سوخت هم کاهش می‌یابد.

با این همه اگر قوانین اصلاح نشود، این هواپیما تنها با پرواز بر فراز اقیانوس‌ها می‌تواند با سرعت بیش از ۱.۵ برابر سرعت صوت پرواز کند، اما روی مناطق خشک باید سرعتش را به زیر سرعت صوت کاهش دهد.

ویژگی های کابین

هواپیمای مافوق صوت AS2 قابل تجهیز به کابینی با ظرفیت بین 8 تا 12 نفر است. Aerion شرکت سازنده این هواپیما مدعی شده است که کابین این هواپیما بنا به سفارش مشتریان قابل شخصی سازی بوده و در ساخت دکوراسیون داخلی و تجهیزات کابین از بهترین و با کیفیت ترین مواد استفاده می شود که در نهایت نتیجه بینظیری را ارائه می کند.

طول بال کوتاه در برابر طول بدنه بلند

AS2 از طول بال های کوتاه برای کاهش اصطحکاک هواپیما با هوا بهره می برد. همچنین بدنه پیشرفته این هواپیما اثر تصادم هوا در سرعت های بالاتر از سرعت صوت را کاهش می دهد.

نوع همکاری Aerion و Airbus برای ساخت AS2

همانطور که گفته شد هواپیمای سوپرسونیک AS2 توسط دو شرکت اریون و گروه ایرباس فرانسه ساخته خواهد شد. طبق شنیده ها Aerion نرم افزارها و طرح پروژه را ارائه می کند و Airbus کارهای مهندسی، پیش تولید، مدیریت زنجیره خدمات و پشتیبانی، برنامه ریزی تدارکات و مدیریت برنامه ساخت و روابط اداری و دولتی پروژه را بر عهده دارد.

بیشتر بخشهای بدنه AS2 از فیبرکربن که مقاومت بالا و وزن بسیار سبکی دارد ساخته می شود.