ملاقات با نخستین جت مافوق صوت جهان

این هواپیما که در شرکت لاک هید مارتین افسانه‌ای در حال سپری کردن مراحل ساخت و اختراعی خود است بسیار گران و بیشتر از هر چیزی سریع خواهد بود. بله، سریع‌تر از هر هواپیمای خصوصی‌ای که در حال حاضر موجود است و حتی سریع‌تر از بسیاری از جت‌های نظامی. در حقیقت، این جت بازرگانی جدید نزدیک به سرعت کنکورد افسانه‌ای پرواز می‌کند و عنوان نخستین جت مافوق صوت دنیا را که فردی می‌تواند مالکش باشد از آن خود خواهد نمود. قیمت درخواستی این سوپرجت مافوق صوت تجاری 100 میلیون دلار تخمین زده می‌شود. تاریخ تحویل آن هنوز مشخص نشده است؛ زیرا آشیانه ساخت آن به وسیله شرکت سازنده در مکانی کاملا مخفیانه و امنیتی از نظرها پنهان نگه داشته شده است.

با این حال دانیل نیپل، سخنگوی گروه سازنده معتقد است: <تمام چیزی که می‌توانیم بگوییم این است که ما به فناوری خنثی‌کننده مافوق صوت دست یافته‌ایم که می‌تواند در قراردادهای دولتی یا تجاری به‌کار برده شود <این در حالی است که دیگر فعالان صنعت هوانوردی نیز درباره اجرایی ساختن طرح‌‌های جت مافوق صوت خودشان اعلام آمادگی کرده‌اند. مثلا گروه برنامه‌های فناوری برتر شرکت جنرال الکتریک که در بخش حمل و نقل و مهندسی پیشرفته فعال است نیز از داشتن فناوری لازم برای تولید یک جت مافوق صوت بازرگانی خبر می‌دهد. شماری از منابع صنعتی نیز برنامه‌ای محرمانه با هدف ساخت حداقل یک هواپیمای آزمایشی تحت پروژه‌ای موسوم به Initiative 10 Super را تایید کرده‌اند. در واقع جنرال الکتریک، ناسا و تمامی‌کارخانجات عمده سازنده اسکلت هواپیما و نیروی محرکه از جمله گروه لاک هید مارتین درگیر این پروژه برتر هستند.

حق ثبت اختراعی که سکوت را می‌شکند

توانایی لاک هید مارتین برای حفظ اسرار پرنده‌های آهنینش به چند دهه می‌رسد: این گروه جنگنده شکاری مخوف استیلت 117F- و هواپیمای شناسایی با سرعت 3 ماخ(3670 کیلومتر بر ساعت) موسوم به پرنده سیاه 71SR- را توسعه بخشید که تبدیل به ستاره جنگ سرد شد. ولی بالاخره سکوت کمپانی در مورد طرح جت مافوق صوت تجاری‌اش در سال 2004 شکست، و آن زمانی بود که اداره ثبت اختراع و علائم تجاری آمریکا به مورگنشترن، مهندس شرکت حق امتیازی دایر بر ثبت هواپیمایی با بال و دم مهار شده و پیکربندی مخصوص برای دستیابی به برد زیاد مافوق صوت و شکست دیوار صوتی کم‌صدا اعطا کرد.

مقررات محیطی علیه شکست دیوار صوتی مانع عمده‌ای بر سر راه ساخت هر گونه طرح جدید هواپیما با سرعتی سریع‌تر از سرعت صوت بوده است. مورگنشترن از معدود مهندسانی بوده است که در چند سال گذشته راه‌حل‌هایی برای این مشکل کشف کردند. وی در کنفرانسی فنی تشریح کرد که تحقیق پیرامون کم کردن سروصدای شکست دیوار صوتی برای هواپیمای نظامی‌ چگونه می‌تواند ساخت یک جت مافوق صوت تجاری بی‌صداتر را امکان‌پذیر کند.

یک شکست دیوار صوتی، هوای آزاد معادل جریان‌های حلقوی اطراف هواپیما یا خط حرکت وسیله است و اساسا هر دو به یک روش ایجاد می‌شوند. همچنان که قایقی در میان آب به جلو پیش می‌رود، شعاع امواجی که ایجاد می‌کند به تمام جهات پیرامون آن به حرکت درمی‌آید. جنبش ناشی از حرکت قایق امواج را در جلوی کمان آن به هم فشرده می‌کند. زمانی که قایق به همان سرعت حرکت این امواج می‌رسد، امواج به یک رد یا شیار حرکت تبدیل می‌شوند.

پشت پرده این افسانه

در سال 1943 وزارت دفاع آمریکا از کارگر سابق اسکله و نابغه فعلی صنعت هوانوردی کلارنس کلی جانسون طراحی یک جت جنگنده شکاری را تقاضا کرد، وی نیز واحد عملیاتی طرح‌‌های توسعه پیشرفته فوق سری لاک هید خود را در چادر سیرکی در کالیفرنیا برپا کرد. تیم کلی مدل اولیه <تیر شهاب پی 80> را تنها در عرض 143 روز تحویل داد. بعدها گروه عملیاتی وی شهرت و اعتبار پارک هوانوردی را به‌دست آورد. هواپیماهای شگفت‌انگیز گروه لاک هید مارتین از جمله پرنده سیاه اس‌آر71 هواپیمای جاسوسی فوق سری اس آر 7 با قابلیت رسیدن به سرعت3 ماخ (3670 کیلومتر بر ساعت) از مشهورترین طرح‌های گروه به شمار می‌روند.

در اصل همان فرآیند شکل‌دهنده جریان‌های حلقوی یا شیار خط سیر کشتی‌ها باعث حرکت رو به جلوی یک هواپیما می‌شود. زمانی که چاک یگر ضمن پرواز با هواپیمای راکت بل ایکس خود در ارتفاع 12000 متری به سرعت 1065 کیلومتر بر ساعت رسید، شکاف خط سیر مشابهی در آسمان ایجاد کرد و دنیا برای نخستین بار غرش شکستن دیوار صوتی را شنید. مثل تندر که همراه با آذرخش است، یک فرآیند غرش شکست دیوار صوتی به‌وسیله فشرده‌سازی بیش از حد ناگهانی هوا ایجاد می‌شود. بسته به میزان این فرایند فشردگی بیش از حد که بر حسب پوند بر فوت مربع سنجیده می‌شود و تحت تاثیر عواملی از جمله فاصله است، شخصی که روی زمین قرار دارد موقع پرواز هواپیمایی مافوق صوت برفراز سرش صدای تندر دوری را می‌شنود یا صفحات برق‌آسایی را می‌بیند. به اعتقاد مورگنشترن بر اساس یافته مهمی ‌حاصل از تحقیقات شکست دیوار صوتی، واکنش‌هایی نظیر یکه خوردن، ترسیدن، به لرزه افتادن و لرزش‌های ساختمان از جمله عناصر کلیدی در تعیین واکنش و پاسخ افراد به شکستن دیوار صوتی به شمار می‌رود. بیشتر داده‌های مربوط به واکنش افراد و ساختمان‌ها به غرش‌های صوتی با فشردگی بیشتر از یک واحد هستند. وی معتقد است طراحی هواپیمایی که موج فشار غرش صوتی معادل 3/0 واحد تولید کند، امکان پرواز با سرعت‌های مافوق صوت را فراهم می‌کند، بدون این که موجب تاثیراتی مثل به‌هم خوردن دندان‌ها شود که برنامه ترابری مافوق صوت را در دهه 70 محکوم به فنا کرد.

مورگنشترن از کسانی بود که اعلام کرد می‌تواند با اصلاح و تغییراتی در شکل هواپیما موج فشار ناشی از سرعت‌های بسیار بالا را کاهش دهد. این مفهوم سال گذشته زمانی که شرکت نورثراپ گرومن و آژانس طرح‌‌های تحقیقات پیشرفته دفاعی، برآمدگی شلجمی‌شکلی را زیر شکم یک جت اف5یی نیروی هوایی موجود در انبار متصل کردند، مورد ارزیابی و تایید قانونی قرار گرفت؛ چون که موج فشار شکست صوتی تا 20 درصد تقلیل یافت. اما این جتی نظامی‌ بود و این مفهوم با کاربرد غیرنظامی‌ هنوز ساخته نشده بود.

جت مافوق صوت تجاری پرواز می‌کند؟

تاریخچه پیشنهادهای هواپیمایی پر از نمونه تلاش‌های نافرجام برای ساخت جت مافوق صوت بازرگانی است. سازندگان آمریکایی، روسی و فرانسوی جت تجاری همگی هوای رقیق شده را که در آن جت مافوق صوت تجاری پرواز خواهد کرد، آزمایش کرده‌اند، و خودشان را فاقد مهارت‌های لازم برای ساخت چنین هواپیمایی یا مشتریان لازم برای خریدش یافته‌اند. به اعتقاد شرکت داسال فرانسه، برای به‌تنهایی برداشتن این سنگ بزرگ هیچ کمپانی بزرگی وجود ندارد. البته ظهور لاک هید مارتین به عنوان برنده قهرمان جت مافوق صوت این معادله را تغییر می‌دهد. این گروه با طیفی از خبرگان هوانوردی از هواپیماهای باری گرفته تا هواپیماهای فوق مدرن مشغول ساخت جت مافوق صوت تجاری است که چیزی فراتر از پروازی تجملی و تفننی است.

در حال حاضر در پاسخ به پیشنهادی مبنی بر آوردن جت‌های مافوق صوت به خطوط هوایی مسافربری، تولیدکنندگان صنعت هواپیمایی از جمله گلف استریم و لاک هید مارتین در حال طراحی هواپیماهایی با مشخصه‌هایی نظیر نوک جمع شونده هستند که قرار است این سروصداهای استخوان خردکننده را کاهش دهد. اما در عوض تکیه کردن تنها بر گزینه‌های سخت افزاری،شرکت کوچکی موسوم به آئریون بر روی پدیده‌ای فیزیکی متمرکز شده که خلبانان می‌توانند از آن برای کاستن این غرش‌های صوتی استفاده کنند. سرعت صوت با ارتفاع تغییر می‌یابد و به‌وسیله دما و فشار تحت تاثیر واقع می‌شود. مثلا در حالی که سرعت یک ماخ در سطح دریا در حدود 1223 کیلومتر است، ممکن است در هوای سبک و سرد لایه استراتوسفر تا 1062 کیلومتر کاهش یابد. اگر شرایط جوی میان هواپیما و زمین درست باشد، موج ضربه‌ای ایجاد شده به وسیله هواپیما با انتقال به ارتفاع پایین‌تر تا سرعت زیر صوت تنزل خواهد کرد. یک خلبان با استفاده از داده‌های همزمان درباره دمای هوا و شرایط جوی می‌تواند با سرعتی پرواز کند که تضمین دهد غرش صوتی در ارتفاع حدود 1500 متری به زیر سرعت صوت برسد. البته محدودیت دیگر در پرواز مافوق صوت مصرف سوخت است. هواپیمای کنکورد یکبار در حالی که روی باند حرکت می‌کرد سوخت بنزینش را به اتمام رساند. جت 80 میلیون دلاری آئریون طوری طراحی شده است که ناکارامدی‌های آئرودینامیکی ناشی از حرکت در هر دو سوی دیوار صوتی را کاهش خواهد داد. بال‌های زاویه دار کوتاه آن به هواپیما کمک خواهد کرد تا با سرعت نزدیک به یک ماخ بدون بلعیدن اضافی سوخت پرواز کند.

منبع : popularmechanics
مهریار میرنیا