נסיעות על -קוליות על סף קאמבק - הנה הסיבה

עיצובים של מטוסים חדשים יגבילו את הרעש שיוצרים בומים על -קוניים, ויצביעו על עידן חדש של טיסה על -קולית.

נסיעות על -קוליות על סף קאמבק - הנה הסיבה

טיסה מהירה יותר ממהירות הקול עדיין נשמעת עתידנית עבור אנשים רגילים, יותר מ -15 שנה לאחר שהסתיימו הטיסות העל -קוליות המסחריות האחרונות. המטוסים שעשו את המסעות הללו, 14 המטוסים הידועים ביחד הקונקורד , טס משנת 1976 עד 2003 . זה נסע פי 3 מהר יותר ממטוסי נוסעים רגילים , אבל חברות התעופה שהטיסו אותה לא הצליחה להרוויח בנסיעותיה .



הסיבה שהקונקורד לא היה רווחי הייתה למעשה תופעת לוואי של המהירות שלה. כשהמטוס עבר במהירות של מהירות הקול - כ -760 קמ'ש - הוא יצר גלי הלם באוויר שיפגעו בקרקע בחבטה חזקה ופתאומית: בום קולי. זה כל כך מדאיג לאנשים בשטח איסור התקנות הפדרליות בארה'ב כל המטוסים המסחריים טסים מהר יותר ממהירות הקול על היבשה.

כללים אלה, וכמות הדלק שהמטוס יכול לשאת, הגבילו למעשה את הקונקורד לטיסות טרנס -אטלנטיות. הפעלת המטוס עדיין הייתה כה יקרה שא כרטיס בכיוון אחד בין לונדון לניו יורק יכול לעלות מעל 5,000 $. והקונקורד טס לעתים קרובות כשחצי המושבים שלו ריקים.



היתרון העיקרי בנסיעות על -קוליות הוא צמצום זמן הטיסה. טיסה של שלוש שעות מעבר לאוקיינוס ​​האטלנטי יכולה לאפשר טיול של יום מארה'ב ללונדון או לפריז, ובעצם לחסוך יום עבודה שלם. בתור מהנדס תעופה וחלל לומד כלי רכב מהירים , אני מאמין שההתקדמות האחרונה בתחום הטכנולוגיה ומגמות חדשות בתחום הטיסה המסחרית עלולות להפוך את הטיסה לקולית לכדאית כלכלית. אבל התקנות יצטרכו להשתנות לפני שאזרחים יוכלו להסתובב בשמיים מהר יותר מהקול.



כאשר מטוס מאיץ, הוא בונה חזית של לחץ אוויר על ידי דחיפת אוויר לפניו. כאשר הוא עובר את מהירות הקול, הלחץ נגרר מאחור כמו סירה, ויוצר גל הלם קולי. [צילום: Chabacano/ Wiki Commons ]

היכו את הבום

כאשר מטוס עף באוויר, הוא יוצר גלי הפרעות לחץ הנעים במהירות הקול. כאשר המטוס עצמו טס מהר יותר מהקול, ההפרעות נדחסות יחד להפרעה חזקה יותר הנקראת גל הלם. לאחרונה צולמו דפוסי גל הלם סביב מטוסים על קוליות ניסויים של נאס'א . כאשר מטוס על קולי טס מעל, חלק מגלי ההלם עשויים להגיע לקרקע. זה בום על - קולי , אשר נחווה כחבטה מדהימה.

טיסות מסחריות מוסדרות בארה'ב על ידי מנהל התעופה הפדרלי. כדי להגן על הציבור מפני בומים קוליים, תקנות ה- FAA הנוכחיות אוסרות על טיסה על פני כל מטוס מסחרי במהירות על -קולית.



עם זאת, נאס'א פועלת לצמצום משמעותי של הבום הקולי שלה תוכנית X-59 . על ידי עיצוב זהיר של המטוס, המטרה היא להחליש את גלי ההלם או למנוע מהם להגיע לקרקע.

עם הפגנות טיסה המתוכננות להתחיל בשנת 2021, הצלחה בפרויקט של נאס'א עשויה להסיר מחסום חשוב אחד לטיסה על -קולית.

גם רועש על הקרקע

אבי לקח אותי לראות את הקונקורד ממריא בתחילת שנות השבעים, ומה שאני זוכר אחרי כל השנים האלה הוא הרעש. כיום, אני מזהה שרעשי נחיתה והמראה בשדות תעופה מהווים חסם שני למטוסים על -קוניים. רעשי שדות התעופה מוסדרים גם בארה'ב על ידי ה- FAA, והחוקים הנוכחיים מחייבים כי כלי טיס קולי יעמדו באותם תקני רעש שדות תעופה כמו מטוסים תת -קוליים. עם זאת, הקונקורד היה כה חזק עד שצריך לתת לו חריגה מהחוקים האלה.



תרשים של זרימת אוויר דרך מנוע סילון. [צילום: ג'ף דאל/ Wiki Commons ]

המטוסים הסאבסוניים האחרונים משתמשים במנועי סילון גדולים מאוד המספקים יעילות דלק גבוהה. מנועים אלה גם מפחיתים מאוד את רעשי שדות התעופה על ידי האצת נפח אוויר גדול יותר למהירות נמוכה יותר מאשר מנועים קטנים יותר. המנועים החדשים כה שקטים עד שהרגולטורים הצליחו פעמיים להפחית את כמות מטוסי הרעש מותר לעשות מאז שהקונקורד הפסיק לטוס.

תקנים אלה כיום הרבה יותר קשים עבור מטוסים על -קוליים. הסיבה לכך היא שמטוסים על -קוניים לא יכולים להשתמש במנועים החדשים הגדולים, שמגדילים מאוד את הגרר במהירות גבוהה. זה, בתורו, דורש יותר דלק לשאת על המטוס ולשרוף אותו בטיסה, שהוא כבד ויקר כאחד. בעיקרו של דבר, בעיצוב מטוסים על -קוניים, יש למצוא פשרה בין רעש ליעילות.

התפתחויות חיוביות

עם זאת, כמה חידושים אחרונים להפחתת רעשי שדות התעופה במטוסים תת -קוליים יניבו הפחתות גם לרכבים על -קוניים בהשוואה לקונקורד עיצוב שנות השישים . התקדמות אלה כוללות את השימוש ב- שברונים על חרירי מנוע סילון כדי להפחית את רעשי הסילון על ידי ערבוב יעיל יותר של הגז מהמנוע עם זרימת האוויר החיצונית.

לראיין דגלים אדומים לעובדים

צורות השברון סביב חרירי הפליטה של ​​המנוע מסייעות בהפחתת רעש. [צילום: ג'ון קראולי/ Wiki Commons ]

כמו כן, עם המהירות והדיוק המשופרים של סימולציות מחשב, כעת קל יותר לחקור עיצובים חדשים של מסגרות אוויר.

בנוסף להתקדמות הטכנולוגית מאז פרשת הקונקורד, חלו שינויים חשובים גם בדפוסי הנסיעה האווירית המסחריים. באופן ספציפי, חלה עלייה משמעותית בשימוש במטוסי עסקים מסחריים ובבעלותם על ידי אנשים עשירים. לכן, גישה אחת מבטיחה להחדרת מטוסים מסחריים על -קוניים היא פיתוח מטוסי עסקים קטנים. זוהי הגישה בה נוקטת אייריון.

עדכון החוקים

הטכנולוגיה וכוחות השוק הופכים מטוסים על -קונים למקובלים יותר ובמחיר סביר יותר - אך כללי התעופה הרלוונטיים לא השתנו מאז עידן הקונקורד. ב חוק אישור מחדש משנת 2018 , ה- FAA נדרשת לבדוק את התקנות לגבי מטוסים על קוליים על בום קולי ורעשי שדה תעופה. לאחרונה, הזרם לוס. מִנהָל סימן כי הוא רוצה לתקן את הכללים כדי להקל על טיסה מסחרית על -קולית. חשוב צעד ראשון כרוך ב- FAA לפשט את התהליך לבדיקת מטוסים על קוליות.

לדעתי, האיסור המוחלט הנוכחי על כל טיסה על היבשה במהירות קולית הוא מגביל מדי. מטוסים שטסים במהירויות קוליות נמוכות אינם מייצרים בום משמעותי. ופרויקט נאס'א X-59 עשוי לגרום למטוסים על-קוניים עם בומים חלשים בהרבה. במקום לאסור על בומים לחלוטין, עדיף לקבוע רמות בום מקסימליות, כדי לאזן בין היתרונות של טיסה קולית לבין הפגעים הרועשים.

בנוסף, אני מאמין שחוקי רעש שדות התעופה הנוכחיים, הדורשים כי מטוסים על-קוליים לא יהיו חזקים יותר ממטוסים תת-קוליים, מטילים נטל בלתי סביר על מפתחי מטוסים על-קוניים. ראשית, כפי שהוזכר קודם לכן, הקונקורד מספק תקדים לייצור מארז מיוחד למטוסים על -קוניים. שנית, במשך שנים רבות לאחר החזרתם הראשונית, מספר המטוסים העל -קולי שיוצאים מכל שדה תעופה יהיה חלק קטן מכל התנועה. לדוגמה, מחקר שנערך עבור Aerion הצביע על מכירות פוטנציאליות של 30 כלי טיס קולי בשנה למשך 20 שנה בשוק העסקים הקטנים. התקנות צריכות להכיל הן את מה שטכנולוגיית המטוסים העל -קולית יכולה לספק בצורה סבירה ואת מה שקהילות שדות התעופה יסבלו.

מומנטום נבנית באמצעות שינויים בטכנולוגיה ובשוק שעשויים להחזיר טיסה מסחרית על -קולית, אם התקנות יעמדו בקצב. אמנם בהתחלה זה יכול להיות זול רק למעטים נבחרים, אך הניסיון שנצבר בפיתוח ותפעול מטוסים אלה יוביל בהכרח לחידושים חדשים שיורידו את מחירי הכרטיסים ויפתחו את ההזדמנות לטוס מהר יותר ממהירות הקול לחלק רחב יותר של חֶברָה.


איאן בויד הוא פרופסור להנדסת תעופה וחלל באוניברסיטת מישיגן. פוסט זה הופיע במקור השיחה .