البحث عن السفر الجوي الذي تفوق سرعته سرعة الصوت والهيدروجين
في حين أن الطيران هو المساهم الرئيسي في أزمة المناخ، فإن العلماء يصممون وراء الكواليس طائرات أنظف وأسرع.
تعتمد طائرات الركاب اليوم على تصميمات كانت هي نفسها في الأساس لعقود. هذا يعني أن مواعيد الرحلات قد تغيرت قليلاً أيضًا.
ولكن ماذا لو استطاع الناس الانتقال من باريس إلى نيويورك في أقل من ساعة واحدة؟
طموحات عالية
هذا ما اقترحه مشروع STRATOFLY: طائرة Mach 8 – طائرة تفوق سرعتها سرعة الصوت يمكن أن تقطع على الأقل 9500 كيلومتر في الساعة، أو حوالي ثمانية أضعاف سرعة الصوت.
قالت نيكول فيولا، التي نسقت ستراتوفلي وهي أستاذة في جامعة البوليتكنيك في تورين بإيطاليا، “سيكون هذا تحديًا حقيقيًا”
. “ربما لسنا مستعدين بعد لـ Mach 8 في الوقت الحالي. لكنني متأكد من أنني سأرى طائرة ركاب تفوق سرعتها سرعة الصوت في حياتي.”
مبادرة مدتها ثلاث سنوات بدأت في عام 2018، صممت STRATOFLY نموذجًا أوليًا لطائرة تفوق سرعة الصوت تعمل بالهيدروجين وقادرة على حمل 300 راكب.
أفكار طموحة مثل هذه تدخل عالم الطيران المدني مرة أخرى. يتم استكشاف تصميمات وتقنيات وأنواع وقود جديدة لجعل الطائرات تطير بشكل أسرع وترتفع إلى أعلى ولها أثر بيئي أصغر.
في حين أن هذه التقنيات قد تستغرق عقودًا لدخول الخدمة، فمن المهم أن نحلم بأحلام كبيرة الآن، وفقًا للعلماء.
ليس بهذه السرعة
جاء تصميم STRATOFLY مع الكثير من التحديات التكنولوجية. لكن واحدة من أكبر النقاط الشائكة لم تكن إنشاء طائرة يمكنها الطيران بسرعة ولكن بدلاً من ذلك تصميم طائرة يمكنها أيضًا الطيران ببطء.
قالت فيولا: “التحدي ليس في المرحلة التي تفوق سرعتها سرعة الصوت”.
إن الطائرة التي تفوق سرعتها سرعة الصوت التي حلمت بها فيولا وزملاؤها لن تحتاج فقط إلى الطيران بسرعات عالية، ولكن أيضًا للإقلاع والهبوط بسرعات أقل بكثير.
ينتج عن هذا تحديات في التصميم. المحرك القادر على سرعات تفوق سرعة الصوت، على سبيل المثال، ليس الخيار الأفضل للسرعات المنخفضة.
يحتاج المحرك الذي تفوق سرعته سرعة الصوت أيضًا إلى مدخل ضخم “لاستنشاق” الهواء الذي يختلط بالهيدروجين.
قالت فيولا: “مع زيادة السرعة، ينمو المدخل أيضًا”.
ولكن عند السرعة المنخفضة، يحتاج المحرك لامتصاص هواء أقل. هذا يتطلب من العلماء تقديم حل وسط في التصميم.
تحتوي الطائرة التي يبلغ طولها 94 متراً على مدخل ضخم في المقدمة، مع أبواب منزلقة لتنظيم دخول الهواء.
من الإقلاع إلى سرعة حوالي 5000 كيلومتر في الساعة، تقوم ست محركات أصغر بكل العمل. فوق تلك السرعة، يدفع محرك ضخم يمتد على طول الذيل الطائرة إلى الأمام.
العودة إلى المستقبل
اقتراح STRATOFLY هو مجرد مفهوم مصمم لإظهار الشكل الذي يمكن أن تبدو عليه طائرة تفوق سرعة الصوت. يسمح للباحثين باختبار التقنيات الجديدة التي قد يستغرق بناؤها بنجاح والتفكير فيها عقودًا.
اليوم، ومع ذلك، ربما تعود صناعة الطيران إلى الطائرات الأسرع من الصوت مثل كونكورد الشهيرة، التي كانت في الخدمة لأكثر من 30 عامًا قبل تقاعدها في عام 2003.
استخدمتها الخطوط الجوية الفرنسية والخطوط الجوية البالبريطانية،شتهرت كونكورد بباريس- تتميز طرق نيويورك ولندن-نيويورك بأوقات سفر في اتجاه واحد تتراوح من ثلاث إلى ثلاث ساعات ونصف.
وقعت شركة Boom Aerospace الأمريكية بالفعل عقودًا على تصميم أسرع من الصوت مع يونايتد إيرلاينز وأمريكان إيرلاينز.
وتجذب الرحلات التي تفوق سرعتها سرعة الصوت الانتباه إلى ما هو أبعد من الطيران المدني.
تتطلع صناعة الفضاء إلى التكنولوجيا لبناء حرفة يمكن أن تقلع مثل االطائرة،وهو تطور يمكن أن يقلل الحاجة إلى إطلاق صواريخ باهظة الثمن.
قالت فيولا: “إن فرط الصوت يقع في مكان ما بين الطيران والفضاء”. “لذا، في النهاية، سنرى أحد هذه المجالات يستخدم التكنولوجيا.”
تنقية الهواء
إذا أصبح هذا الطيران عالي السرعة ممكنًا في النهاية، فإن الهدف ذي الصلة هو الحد من التأثير البيئي. اليوم،
يمثل الطيران حوالي 2.5 ٪ من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون العالمية، وهي نسبة تخاطر بالارتفاع مع الرحلات الجوية الأسرع.
قد يكون الهيدروجين هو الحل هنا، وفقًا للبروفيسور بوبي سيثي من جامعة كرانفيلد في المملكة المتحدة
قال سيثي: “لقد بحثنا عن الهيدروجين للطيران لفترة طويلة”. “ومع ذلك، فقد أدت التكاليف إلى إضعاف الحماس لفترة طويلة. لكن إدخالها هو مسألة متى وليس ما إذا”.
قام بتنسيق مشروع ENABLEH2، الذي فحص إمكانات الهيدروجين في الطيران على مدار أربع سنوات حتى نوفمبر الماضي.
وفقًا لسيثي ، هناك الكثير مما يعجبك بشأن الهيدروجين.
إنه أحد أكثر العناصر وفرة على الأرض، وإذا تم إنشاؤه باستخدام الطاقة المتجددة، فإنه لا ينبعث منه ثاني أكسيد الكربون.
بالإضافة إلى ذلك، أظهر بحث ENABLEH2 أن أنظمة احتراق الهيدروجين ستوفر انبعاثات أقل من أكسيد النيتروجين، وهو غاز دفيئة آخر، من الكيروسين.
علاوة على ذلك، يمكن للطائرات التي تعمل بالهيدروجين أن تطير مسافات أطول من الطائرات المكهربة، والتي من المحتمل أن تستخدم فقط في الرحلات القصيرة إلى المتوسطة المدى.
طرق الانتقال
ولكن بعد ذلك هناك التكاليف. يتصرف الهيدروجين بشكل مختلف عن وقود الطائرات العادي، لذا فإن الطائرات وبعض المطارات ستحتاج إلى إعادة تصميم بالكامل – وهو انتقال قد يستغرق حوالي 20 إلى 30 عامًا، وفقًا لسيتي.
وقال “يمكننا من الناحية الفنية إعادة تصميم طائرة موجودة بالفعل، مثل طائرة إيرباص A380، لاستخدام الهيدروجين”. “لكنك ستحتاج إلى تركيب خزانات الهيدروجين في الطائرة.
لا يمكننا فقط تخزين الوقود في الأجنحة كما هو الحال الآن، مما يجعل النموذج غير قادر على المنافسة مع الوقود العادي أو وقود الطائرات المستدام.”
هذا هو السبب في أن معظم التنبؤات تتوقع فترة وسيطة تستخدم فيها الصناعة أنواع وقود طيران مستدام بديل (SAF)، والتي تُصنع عمومًا من مصادر مثل الكتلة الحيوية أو النفايات وتنتج دورة حياة أقل لثاني أكسيد الكربون مقارنة بوقود الطائرات العادي.
وفقًا لسيثي ، قد لا يكون هذا هو الطريق الصحيح للذهاب. ويقول إن القوات المسلحة السودانية يمكن أن تؤخر الاستثمارات في الهيدروجين.
سيكون من الأفضل، حسب قوله، التركيز على احتجاز الكربون لانبعاثات الطيران في الفترة الوسيطة و “الاستثمار بقوة في الهيدروجين لتقليل وقت الانتقال”.
بغض النظر عن المسار المتبع، فإن مفتاح Sethi هو مستقبل طويل الأجل ومستدام لهذه الصناعة.
وقال “للطيران فوائد اجتماعية واقتصادية هائلة”. “لقد خفضت أوقات النقل في جميع أنحاء العالم بشكل كبير وكان محركًا للنمو الاقتصادي من خلال، على سبيل المثال، السياحة. لا يمكننا السماح بتدمير ذلك.”
المصدر: techxplore
قد يهمك:
