یک هواپیمای بدون سرنشین آمریکایی موفق شده است از دیوار صوتی عبور کند؛ اتفاقی که می تواند مسیر توسعه نسل تازه هواپیماهای پرسرعت را تغییر دهد. جت آزمایشی Quarterhorse Mk 2.1 متعلق به شرکت هرمس در یکی از پروازهای آزمایشی خود به سرعت 1.21 ماخ رسید و عنوان نخستین جت بدون سرنشین مافوق صوت با توسعه خصوصی را به دست آورد. این پرواز بیش از آنکه یک رکورد نمایشی باشد، آزمایشی برای سنجش فناوری هایی است که احتمالا در سال های آینده در صنعت هوانوردی سریع و حتی پروازهای هایپرسونیک نقش خواهند داشت.
برای مجموعه ای مانند دنیاگردی که فعالیت آن با سفرهای خارجی، پروازهای بین المللی و تغییرات صنعت گردشگری ارتباط مستقیم دارد، چنین تحولی فقط یک خبر تکنولوژیک نیست. کاهش زمان پرواز در مسیرهای طولانی یکی از موضوعاتی است که سال ها ذهن شرکت های هوافضا، ایرلاین ها و فعالان گردشگری را درگیر کرده است و اکنون نسل تازه هواپیماهای پرسرعت دوباره این موضوع را به مرکز توجه آورده است.
اگرچه Quarterhorse یک هواپیمای مسافربری نیست و در مرحله آزمایشی قرار دارد، پیشرفت فناوری های مرتبط با پرواز مافوق صوت می تواند در بلندمدت بر صنعت سفر نیز اثر بگذارد. برای نمونه، در مسیرهای طولانی آسیایی که مسافران هنگام بررسی قیمت تور تایلند علاوه بر هزینه، مدت زمان پرواز و کیفیت مسیر را هم در نظر می گیرند، کاهش محسوس زمان سفر می تواند تعریف تازه ای از تورهای دوربرد ایجاد کند.
Quarterhorse Mk 2.1 چگونه دیوار صوتی را شکست؟
Quarterhorse Mk 2.1 یک جت بدون سرنشین آزمایشی است که شرکت هوافضایی Hermeus آن را برای توسعه فناوری پروازهای بسیار سریع ساخته است. این هواپیما در جریان آزمایش پروازی خود توانست به سرعت 1.21 ماخ برسد؛ یعنی سرعت آن از سرعت صوت بیشتر شد.
پرواز آزمایشی در ایالت نیومکزیکوی آمریکا و در محدوده هوایی مرتبط با White Sands Missile Range انجام شد. این منطقه به دلیل فضای کنترل شده و امکان اجرای آزمایش های خاص هوانوردی، محل مناسبی برای تست هواپیماهای پرسرعت محسوب می شود.
نکته قابل توجه این است که Quarterhorse Mk 2.1 در مدت زمانی نسبتا کوتاه از نخستین پرواز خود به مرحله عبور از دیوار صوتی رسید. سرعت توسعه این پروژه برای صنعت هوانوردی اهمیت زیادی دارد، زیرا ساخت و آزمایش هواپیماهای جدید معمولا فرایندی طولانی، پیچیده و بسیار پرهزینه است.
رکورد 1.21 ماخ دقیقا یعنی چه؟
ماخ واحدی برای مقایسه سرعت یک جسم با سرعت صوت است. وقتی می گوییم یک هواپیما با سرعت یک ماخ حرکت می کند، یعنی سرعت آن تقریبا برابر سرعت صوت در شرایط محیطی همان ارتفاع است. سرعت صوت ثابت نیست و با دما و ارتفاع تغییر می کند.
Quarterhorse Mk 2.1 در آزمایش خود به سرعت 1.21 ماخ رسید. بنابراین این هواپیما حدود 21 درصد سریع تر از سرعت صوت حرکت کرده است.
برای درک بهتر موضوع می توان مشخصات اصلی این پرواز را در جدول زیر مشاهده کرد:
| مشخصه | اطلاعات |
|---|---|
| نام هواپیما | Quarterhorse Mk 2.1 |
| سازنده | Hermeus |
| نوع هواپیما | جت آزمایشی بدون سرنشین |
| بیشترین سرعت ثبت شده | 1.21 ماخ |
| محل آزمایش | نیومکزیکو، آمریکا |
| وضعیت پروژه | آزمایشی و در حال توسعه |
| نوع هدایت | بدون حضور خلبان داخل هواپیما |
| هدف اصلی | توسعه فناوری پروازهای پرسرعت |
رسیدن به 1.21 ماخ برای هواپیمایی در این کلاس، یک مرحله مهم در آزمایش های پروازی محسوب می شود؛ اما مسیر توسعه هرمس در همین نقطه متوقف نمی شود.
چرا این پرواز در صنعت هوانوردی مهم است؟
در تاریخ هوانوردی هواپیماهای مافوق صوت متعددی ساخته شده اند و عبور یک هواپیما از سرعت صوت به خودی خود اتفاق تازه ای نیست. آنچه Quarterhorse Mk 2.1 را متفاوت می کند، ترکیب سه ویژگی است: توسعه توسط یک شرکت خصوصی، بدون سرنشین بودن و دستیابی عملی به سرعت مافوق صوت.
برنامه های هوافضایی پیشرفته در گذشته اغلب در اختیار دولت ها، ارتش ها یا مجموعه های بسیار بزرگ صنعتی قرار داشتند. ورود شرکت های خصوصی به این حوزه می تواند سرعت توسعه فناوری و شیوه انجام آزمایش های پروازی را تغییر دهد.
نمونه مشابه این تغییر را پیش از این در صنعت فضایی دیده ایم؛ جایی که شرکت های خصوصی بخشی از فعالیت هایی را که زمانی تقریبا کاملا دولتی بود، بر عهده گرفتند. اکنون ممکن است روند مشابهی در بخش هواپیماهای فوق سریع نیز شکل بگیرد.
مشخصات مهم جت مافوق صوت هرمس
Quarterhorse Mk 2.1 از نظر ابعاد، یک پهپاد کوچک معمولی نیست. این هواپیما ابعادی نزدیک به برخی جنگنده های نظامی دارد و برای رسیدن به سرعت های بالا طراحی شده است.
مهم ترین ویژگی های این هواپیما عبارتند از:
- هواپیمای آزمایشی بدون سرنشین با قابلیت کنترل از راه دور
- استفاده از موتور توربوفن Pratt & Whitney F100
- دستیابی به حداکثر سرعت 1.21 ماخ در آزمایش مافوق صوت
- ابعاد قابل مقایسه با یک هواپیمای جنگنده
- طراحی شده برای آزمایش فناوری های مرتبط با پرواز سریع
- توسعه مرحله ای برای حرکت به سمت سرعت های بالاتر
- انجام آزمایش ها در فضای هوایی کنترل شده نیومکزیکو
نصب موتور F100 نیز موضوع جالبی است. خانواده این موتور سال ها در برخی جنگنده های آمریکایی مورد استفاده قرار گرفته و فناوری آن در صنعت هوانوردی کاملا شناخته شده است. استفاده از یک موتور موجود به تیم هرمس اجازه می دهد بخش بیشتری از تمرکز خود را روی طراحی هواپیما، کنترل پرواز و آزمایش های سرعت بالا قرار دهد.
آیا Quarterhorse کاملا خودکار پرواز می کند؟
اصطلاح «بدون سرنشین» ممکن است این تصور را ایجاد کند که هواپیما بدون دخالت انسان پرواز می کند، اما این برداشت همیشه درست نیست.
Quarterhorse Mk 2.1 خلبانی داخل کابین ندارد و هدایت آن از سامانه های زمینی انجام می شود. در نخستین مراحل آزمایش نیز هواپیما به صورت کنترل از راه دور به پرواز درآمده بود. بنابراین بهتر است آن را یک هواپیمای بدون سرنشین آزمایشی بدانیم، نه الزاما هواپیمایی که در تمام مراحل پرواز کاملا مستقل تصمیم می گیرد.
این تفاوت از نظر فنی مهم است، زیرا فناوری پرواز بدون سرنشین طیف گسترده ای از کنترل کامل توسط اپراتور زمینی تا سیستم های پیشرفته خودکار را شامل می شود.
شرکت هرمس دقیقا چه هدفی دارد؟
Hermeus یک شرکت آمریکایی فعال در حوزه هواپیماهای پرسرعت است که فعالیت خود را در سال 2018 آغاز کرد. هدف این شرکت توسعه هواپیماهایی است که بتوانند در سرعت های بسیار بالا پرواز کنند.
Quarterhorse را می توان سکوی آزمایش فناوری دانست. شرکت هرمس قصد دارد از اطلاعات به دست آمده در این پروژه برای ساخت نسل های بعدی هواپیماهای خود استفاده کند.
در برنامه های توسعه این شرکت، رسیدن به سرعت های بیشتر از مافوق صوت معمولی مورد توجه قرار دارد. اصطلاح High-Mach برای محدوده هایی استفاده می شود که هواپیما با چند برابر سرعت صوت حرکت می کند و رسیدن به چنین سرعت هایی چالش های فنی بسیار پیچیده تری ایجاد می کند.
تفاوت پرواز مافوق صوت و هایپرسونیک چیست؟
هر هواپیمایی که سریع تر از سرعت صوت حرکت کند در محدوده مافوق صوت یا Supersonic قرار می گیرد، اما پرواز هایپرسونیک مرحله بسیار بالاتری از سرعت است.
معمولا سرعت بیش از پنج ماخ را Hypersonic می نامند. در چنین سرعت هایی، مسئله فقط قدرت موتور نیست. دمای سطح هواپیما، رفتار جریان هوا، مقاومت سازه، مواد مورد استفاده و سامانه پیشران همگی باید برای شرایط بسیار سخت طراحی شوند.
Quarterhorse Mk 2.1 هنوز در محدوده 1.21 ماخ قرار دارد، بنابراین نباید آن را یک هواپیمای هایپرسونیک معرفی کرد. اهمیت پروژه در این است که هرمس قصد دارد از این خانواده هواپیماها برای توسعه و آزمایش فناوری هایی استفاده کند که به سرعت های بسیار بالاتر منتهی می شوند.
آیا هواپیماهای مافوق صوت به سفرهای مسافری برمی گردند؟
این پرسش برای صنعت گردشگری از همه جذاب تر است. تجربه پرواز مسافری مافوق صوت پیش از این با کنکورد وجود داشته است. کنکورد می توانست مسیرهای بین قاره ای را بسیار سریع تر از هواپیماهای مسافربری معمولی طی کند، اما هزینه عملیاتی بالا، مصرف سوخت، محدودیت های صوتی و مسائل اقتصادی ادامه فعالیت آن را دشوار کرد.
امروز شرکت های مختلف دوباره به دنبال احیای پروازهای سریع هستند، اما فناوری های جدید باید چند مشکل قدیمی را همزمان حل کنند: مصرف انرژی، هزینه بلیت، صدای انفجار صوتی، ایمنی و مقررات پرواز بر فراز مناطق مسکونی.
Quarterhorse یک پروژه مسافربری نیست، اما آزمایش هایی از این نوع می توانند داده ها و فناوری هایی تولید کنند که در پروژه های آینده مورد استفاده قرار گیرد.
پرواز مافوق صوت چه تاثیری بر گردشگری خواهد داشت؟
اگر هواپیماهای مسافربری مافوق صوت در آینده بتوانند با هزینه اقتصادی مناسب فعالیت کنند، یکی از بزرگ ترین تغییرات صنعت گردشگری کاهش زمان سفرهای طولانی خواهد بود.
تصور کنید مسیری که امروز بیش از ده ساعت زمان می برد، در چند ساعت طی شود. در این شرایط، مقصدهای دوردست برای سفرهای کوتاه مدت هم منطقی تر خواهند شد و ساختار تورهای بین قاره ای می تواند تغییر کند.
در حال حاضر مسافرانی که برای مقاصد آسیایی برنامه ریزی می کنند، معمولا علاوه بر قیمت هتل و تور، مدت پرواز، توقف بین مسیر و ساعت ورود را هم بررسی می کنند. در سفرهایی مانند تور بانکوک زمان پرواز بخش مهمی از تجربه کلی سفر است و کاهش آن در آینده می تواند جذابیت مقصدهای دور را افزایش دهد.
برای مقصدهای ساحلی نیز شرایط مشابهی وجود دارد. مسافری که سفر به پوکت را انتخاب می کند معمولا چندین ساعت از برنامه سفر خود را صرف جابه جایی هوایی می کند. فناوری مافوق صوت، اگر روزی در مقیاس تجاری و اقتصادی وارد خطوط مسافربری شود، می تواند این معادله را تغییر دهد.
آیا مسافران به زودی سوار Quarterhorse خواهند شد؟
خیر. Quarterhorse یک هواپیمای آزمایشی بدون سرنشین است و هیچ برنامه ای برای تبدیل همین مدل به هواپیمای مسافربری اعلام نشده است.
این پروژه باید به عنوان یک سکوی توسعه فناوری دیده شود. بسیاری از فناوری هایی که امروز در هواپیماهای مسافربری استفاده می شوند، ابتدا در پروژه های آزمایشی یا نظامی بررسی شده اند.
بنابراین رابطه Quarterhorse با گردشگری مستقیم نیست؛ بلکه اهمیت آن در مسیری است که صنعت هوافضا برای رسیدن به نسل تازه هواپیماهای بسیار سریع طی می کند.
انفجار صوتی چیست و چرا اهمیت دارد؟
یکی از مهم ترین چالش های پرواز مافوق صوت Sonic Boom یا انفجار صوتی است. وقتی هواپیما از سرعت صوت عبور می کند، امواج فشار ایجاد شده در اطراف آن به شکل یک موج شوک حرکت می کنند و در سطح زمین می توانند صدایی بسیار بلند تولید کنند.
همین موضوع یکی از دلایل محدودیت پروازهای مافوق صوت بر فراز مناطق مسکونی در بسیاری از کشورها بوده است.
اگر نسل آینده هواپیماها بتواند شدت این صدا را کاهش دهد، امکان استفاده گسترده تر از پروازهای مافوق صوت افزایش پیدا می کند. به همین دلیل طراحی آیرودینامیکی بدنه در پروژه های جدید اهمیت بسیار زیادی دارد.
چرا استفاده از هواپیمای بدون سرنشین برای آزمایش منطقی است؟
آزمایش سرعت های بالا همیشه با ریسک همراه است. استفاده از هواپیمای بدون سرنشین باعث می شود خلبان در معرض خطر مستقیم قرار نگیرد و مهندسان بتوانند برخی آزمایش های پرریسک تر را با آزادی بیشتری انجام دهند.
همچنین سامانه های کنترل دیجیتال امکان ثبت حجم زیادی از داده های پروازی را فراهم می کنند. اطلاعات مربوط به فشار، دما، ارتعاش، عملکرد موتور و رفتار بدنه در طول پرواز جمع آوری می شود و برای اصلاح نسخه بعدی هواپیما مورد استفاده قرار می گیرد.
این روش می تواند چرخه طراحی، ساخت، آزمایش و اصلاح را سریع تر کند.
آیا این رکورد به معنی آغاز عصر تازه پرواز است؟
فعلا برای چنین نتیجه گیری بزرگی زود است. یک پرواز موفق آزمایشی با راه اندازی یک شبکه پرواز تجاری فاصله زیادی دارد.
هواپیما باید بارها در شرایط مختلف آزمایش شود، قابلیت اطمینان آن اثبات شود و فناوری های مرتبط با موتور، سازه، هدایت و کنترل تکامل پیدا کنند. در پروژه های مسافربری نیز دریافت گواهینامه های ایمنی و اثبات اقتصادی بودن عملیات مرحله ای بسیار دشوار خواهد بود.
با این حال، پرواز Quarterhorse یک نشانه مهم است: شرکت های خصوصی توانسته اند وارد حوزه ای شوند که توسعه فناوری آن معمولا بسیار پرهزینه و زمان بر بوده است.
قدم بعدی هرمس چیست؟
هرمس توسعه خانواده Quarterhorse را ادامه می دهد و نسخه های بعدی قرار است قابلیت های بیشتری داشته باشند. هدف نهایی فقط ثبت سرعت 1.21 ماخ نیست؛ شرکت به دنبال آزمایش در محدوده های سرعت بالاتر و توسعه سامانه هایی برای پرواز High-Mach است.
نسخه های آینده می توانند برای آزمایش مواد جدید، سامانه های پیشران، حسگرها، تجهیزات ارتباطی و فناوری های مختلف هوافضایی استفاده شوند.
اگر این پروژه مطابق برنامه پیش برود، Quarterhorse بیشتر از آنکه یک هواپیمای منفرد باشد، به یک آزمایشگاه پرنده برای فناوری های نسل بعد تبدیل خواهد شد.
جمع بندی؛ رکوردی کوچک در مسیر یک رقابت بزرگ
عبور Quarterhorse Mk 2.1 از دیوار صوتی را نمی توان صرفا یک رکورد سرعت دانست. این جت بدون سرنشین با رسیدن به سرعت 1.21 ماخ نشان داد یک شرکت خصوصی می تواند در زمانی نسبتا کوتاه هواپیمای آزمایشی مافوق صوت بسازد و آن را وارد مرحله پرواز واقعی کند.
با این حال نباید فاصله میان یک نمونه آزمایشی و هواپیمای مسافربری تجاری را نادیده گرفت. مسیر رسیدن به پروازهای سریع، ایمن، کم صدا و اقتصادی همچنان طولانی است.
برای صنعت گردشگری، مهم ترین بخش ماجرا آینده این فناوری است. اگر شرکت های هوافضایی بتوانند مشکلاتی مانند هزینه، مصرف انرژی و انفجار صوتی را حل کنند، پروازهای مافوق صوت می توانند دوباره وارد حمل و نقل مسافری شوند. در آن صورت، زمان سفر میان قاره ها کاهش خواهد یافت و مفهوم مقصد دوردست برای گردشگران معنای دیگری پیدا خواهد کرد.
Quarterhorse هنوز مسافر حمل نمی کند، اما پرواز 1.21 ماخی آن یادآوری می کند که رقابت برای ساخت نسل بعدی هواپیماهای سریع دوباره جدی شده است.
