طائرات الركاب الفضائية بحلول عام 2050: أسطورة أم حقيقة
الطائرات ذات الأجنحة الطائرة ، والطائرات الصاروخية ، والطائرات التي تعمل بالطاقة الكهربائية ، عندما يتعلق الأمر بطائرات المستقبل ، لا يبخل المصنعون عادةً بمجموعة متنوعة من التصميمات الغريبة. ومع ذلك ، من الناحية العملية ، فإنهم ، أولاً وقبل كل شيء ، يشاركون في تحديث النماذج الحالية ، لأن المخاطر المرتبطة بالثورة التقنية الحقيقية تبدو دائمًا كبيرة جدًا. في الوقت نفسه ، ينمو سوق النقل الجوي باستمرار. حتى الآن ، يتضاعف السوق كل 15 عامًا ، ويبدو أن هذا الاتجاه سيستمر لمدة 20 عامًا أخرى على الأقل. بادئ ذي بدء ، بفضل التنمية الاقتصادية للبلدان التي تمر اقتصاداتها بمرحلة انتقالية ، بما في ذلك الصين.
عاجلاً أم آجلاً ، يجب استبدال المسار التطوري للتطور في مجال النقل الجوي بمسار ثوري ، ويكلف تحديث الطائرات الحالية مصنعيها أكثر فأكثر. تقترب فعالية تحديث الطائرات الحالية من الحد المادي ، كما يتفق مع هذا البيان رولف هينكه رئيس قسم النقل الجوي في مركز الفضاء الألماني (DLR). أصبحت الطائرات الحديثة صعبة للغاية للتحسين. في ضوء ذلك ، تظهر مشكلتان: قد تظهر جميع المشاريع التجريبية الجديدة في وقت تنفيذها نتيجة أسوأ ، مقارنة بالمشاريع القديمة التي أثبتت جدواها ؛ ومع ذلك ، لا يزال لدى الشركات المصنعة حافزًا ضئيلًا لبدء تحويل مفاهيمهم المذهلة إلى حقيقة واقعة.
الأفكار المذهلة مطلوبة حاليًا للعلاقات العامة فقط. لذلك ، على سبيل المثال ، يعرض موظفو مركز الفضاء الألماني مشروعهم الجديد SpaceLiner. أطلق هذا الاسم على مشروع طائرة صاروخية تزود بالوقود بالأكسجين والهيدروجين وقادرة على نقل الركاب من أستراليا إلى أوروبا في 90 دقيقة. ولكن حتى على المدى المتوسط ، من غير المرجح أن تلعب مثل هذه المشاريع الاستثنائية أي دور مهم في النقل الجوي للبضائع والركاب. يعترف هينك ، رئيس مركز الطيران والفضاء الألماني ، بأن الطائرات الأسرع من الصوت الرائعة ليست على الأرجح الحل لمشاكل المستقبل.
على الرغم من ذلك ، يواصل معهد أنظمة الفضاء التابع لمركز الفضاء الألماني الترويج لمفهومه الخاص لطائرة ركاب تفوق سرعتها سرعة الصوت. أكمل علماء من عدد من الدول الأوروبية ، بما في ذلك ألمانيا والنمسا وبلجيكا وإسبانيا وإيطاليا وهولندا وفرنسا والسويد ، المرحلة التالية من البحث بهدف تطوير نقل عالي السرعة في المستقبل تم إنشاؤه في إطار مشروع Fast20XX. يجب أن تتجسد نتائج هذا المشروع في برنامجين لإنشاء طائرة تفوق سرعتها سرعة الصوت SpaceLiner DLR و ALPHA Innovation GmbH. قبل عام 2 ، من غير المرجح أن تحلق مثل هذه الطائرات في السماء ، لكن التقنيات اللازمة لإنشائها قيد الإنشاء بالفعل.
من أهم القضايا في إنشاء مثل هذه المركبات تبريد الهيكل. بعد التسارع ، بسبب الاحتكاك مع الغلاف الجوي للكوكب ، سيتعرض جسم SpaceLiner لسخونة تصل إلى +1800 درجة مئوية. لتبريد الحافة الأمامية للأجنحة والأنف للطائرة التي تفوق سرعتها سرعة الصوت ، يقترح المهندسون الألمان استخدام التبريد النشط المعتمد على مواد خزفية مسامية مع تدوير الماء بداخلها. من المقرر تغطية الأجزاء المتبقية من جسم الطائرة بمزيد من المواد التقليدية.
اليوم ، تم بالفعل اختبار السيراميك المسامي وكذلك نظام التبريد التبخيري بنجاح في نفق البلازما الموجود في مختبر DLR في كولونيا. بالإضافة إلى ذلك ، يجري العمل على نمذجة الكمبيوتر لتدفقات الهواء بالقرب من الطائرة. هذا العمل مهم للغاية ، حيث سيصل SpaceLiner إلى ارتفاعات طيران عالية جدًا ، حيث يكون الضغط الجوي منخفضًا للغاية وهناك ظروف مختلفة تمامًا عن تلك التي تواجهها طائرات الركاب التقليدية دون سرعة الصوت.
بدوره ، يتميز مشروع ALPHA ببرنامج SpaceLiner وهو نظام نقل يجب أن يشتمل على طائرة حاملة من طراز Airbus A330 ، بالإضافة إلى مركبة تفوق سرعتها سرعة الصوت تنطلق منها. يجب فصل جهاز صغير به طيار وراكبان على متنه عن الطائرة الحاملة على ارتفاع 14 كم ، وبعد ذلك سيصعد بشكل مستقل إلى 100 كيلومتر. وبالتالي ، فإن ALPHA هي في الأساس وسيلة للرحلات العلمية والسياحية شبه المدارية.
سيتمكن SpaceLiner من نقل ما يصل إلى 50 راكبًا من أستراليا إلى أوروبا في 90 دقيقة أو 100 راكب من أوروبا إلى كاليفورنيا في 60 دقيقة. من أجل تلبية هذا الإطار الزمني ، يجب أن تطير الطائرة بسرعة M = 24 أو 25 كم / ساعة ، بينما تتم الرحلة على ارتفاعات تصل إلى 200 كم. مارتن زيبل ، منسق المشروع في المركز الألماني طيران والملاحة الفضائية (DLR) ، أن SpaceLiner هو نوع من المجيء الثاني لمكوك الفضاء ، ولكن مع مهمة مختلفة اختلافًا جذريًا. وتجدر الإشارة إلى أن المقارنة مع المكوكات ، التي لم تكن تعتبر المشروع الأكثر نجاحًا حتى خلال فترة التطوير ، تشير إلى ثقة الألمان في تنفيذ خططهم.
حاليًا ، هناك معلومات تفيد بأن SpaceLiner سيستخدم الإقلاع العمودي ، باستخدام محركات الصواريخ ذات الدورة المغلقة من الأكسجين والهيدروجين السائل لهذا الغرض. من المتوقع أن يبلغ طوله حوالي 70 مترًا ، وجناحيه - 40 مترًا ، وأقصى وزن إقلاع في المنطقة 1250 طنًا. يقدر مدى الطيران الأقصى بـ 16 كم. من حيث الأرقام ، لدينا مشروع ألماني نموذجي: مكلف وسريع وفي نفس الوقت مكلف مرة أخرى. إذا عدت ، فسيخرج في مكان ما من 500 إلى 12,5 طنًا من وزن الطائرة لكل راكب واحد. ومع ذلك ، فإن مبتكري سفينة الفضاء لا يخفون حقيقة أنهم لن ينقلوا زوارًا عاديين إلى مؤسسات توزع حساءًا مجانيًا. مشروع بناء هذه الطائرة تجاري ، حسب رأيهم ، في السنوات العشر القادمة ، سيتمكن المركز الألماني للطيران والفضاء من إيجاد شركاء تجاريين لتنفيذ خططهم.
حاليًا ، هناك القليل جدًا من التفاصيل حول هذا المشروع. فقط القليل من التفاصيل معروفة على وجه الخصوص ، تم الإبلاغ عن أنه بعد التسارع - الجزء النشط من المسار وبدء التخطيط ، سيكون الوضع مع إمكانية التحكم في السفينة أفضل من حالة المكوكات بسبب تنفيذ جودة هوائية أعلى للجهاز . بالنسبة للبعض ، فإن الأنف المدبب للبطانة التي تفوق سرعتها سرعة الصوت يسبب أيضًا الحيرة. من المعروف منذ فترة طويلة أنه في السرعات التي تزيد عن M = 5 لا تقدم أي مزايا مهمة على السرعة المستديرة.
ومع ذلك ، فإن المطورين الألمان يتفاؤلون: الشكل النهائي للطائرة الجديدة لم يتم تحديده بعد ويمكن تعديله بشكل كبير. في الوقت نفسه ، سيضمن الألمان تجاوز منافسيهم من البلدان الأخرى التي ستستخدم محركات تفوق سرعتها سرعة الصوت ذات الدورة المفتوحة والتي تأخذ الهواء من الغلاف الجوي للأرض. صحيح أن مثل هذه الطائرات تحتاج إلى كمية أقل من الوقود ، وهذا يقلل من تكلفة مثل هذه المشاريع ، لكن DLR تفضل التزام الصمت حيال مثل هذه التفاهات. في الوقت نفسه ، تكون الدورة المغلقة هي الأنسب لسرعات الطيران العالية وقد تم تطويرها جيدًا بالفعل ، وليست هناك حاجة لإنشاء تقنيات جديدة بشكل أساسي. يؤكد المطورون أنهم لن يزيدوا من كفاءة المحرك ، وفضلوا تركيز جهودهم على إعادة استخدامه.
المرحلة الأولى من SpaceLiner التي تفوق سرعة الصوت ، بعد استنفاد الوقود ، ستنزل إلى الأرض بمظلة ليست بعيدة عن موقع الإطلاق (بسبب الإقلاع العمودي للمركبة). على الأرض ، يمكن على الفور الاستعداد لإعادة إطلاق المسرح. يعد تعدد ألوان المرحلة الأولى من الجهاز شرطًا لا غنى عنه للمشروع الألماني. لن توفر المحركات المدمجة للمركبة الفضائية سوى سرعة ثابتة موجودة بالفعل في جزء مرتفع من المسار.
بناءً على المعلومات المتاحة ، يثير هذا المشروع الكثير من الأسئلة. عند سرعات الطيران هذه ، يُستبعد الإقلاع والهبوط فوق المناطق المكتظة بالسكان: ستسعى المرحلة الأولى الهابطة إلى الوقوع في الاتجاه الخاطئ ، ولن يُسمح لها بالتغلب على حاجز الصوت. اتضح أن المطارات الفضائية الفرعية ستحتاج إلى البناء في منطقة صحراوية. في هذا الصدد ، فإن المطورين ، بالطبع ، خمنوا حقًا في أستراليا وكاليفورنيا ، لكنهم سيجدون مثل هذا المكان في أوروبا. إذا قمت ببناء موانئ فضائية في البحر ، فكم من الوقت سيستغرق الوصول إليها ، ألن يكون من الأسهل بعد ذلك إحياء طائرات الكونكورد القديمة؟
المظهر الديناميكي الهوائي للجهاز ، والذي يمكن تسميته في الوقت الحالي تقليديًا ، غير واضح أيضًا. منذ أن تم تصميم المكوكات ، مرت عقود ، والآن أصبح من الواضح بالفعل أن شكلها لم يكن هو الحل الأمثل. في هذه الأثناء ، أصبح SpaceLiner الآن قريبًا منهم بشكل واضح. قد يكرر الألمان تاريخ مع المقاتلة Me-262. آلة بالسرعة والمحركات لعصر جديد وتصميم الديناميكي الهوائي للعصر السابق. حتى الآن ، تبدو احتمالات إطلاق مشروع سبيس لاينر بحلول عام 2050 غامضة إلى حد ما.
مصادر المعلومات:
http://science.compulenta.ru/733409/
http://rnd.cnews.ru/tech/news/line/index_science.shtml?2012/12/17/512942
http://www.profile.ru/article/vitat-v-nebesakh-72360
عاجلاً أم آجلاً ، يجب استبدال المسار التطوري للتطور في مجال النقل الجوي بمسار ثوري ، ويكلف تحديث الطائرات الحالية مصنعيها أكثر فأكثر. تقترب فعالية تحديث الطائرات الحالية من الحد المادي ، كما يتفق مع هذا البيان رولف هينكه رئيس قسم النقل الجوي في مركز الفضاء الألماني (DLR). أصبحت الطائرات الحديثة صعبة للغاية للتحسين. في ضوء ذلك ، تظهر مشكلتان: قد تظهر جميع المشاريع التجريبية الجديدة في وقت تنفيذها نتيجة أسوأ ، مقارنة بالمشاريع القديمة التي أثبتت جدواها ؛ ومع ذلك ، لا يزال لدى الشركات المصنعة حافزًا ضئيلًا لبدء تحويل مفاهيمهم المذهلة إلى حقيقة واقعة.
الأفكار المذهلة مطلوبة حاليًا للعلاقات العامة فقط. لذلك ، على سبيل المثال ، يعرض موظفو مركز الفضاء الألماني مشروعهم الجديد SpaceLiner. أطلق هذا الاسم على مشروع طائرة صاروخية تزود بالوقود بالأكسجين والهيدروجين وقادرة على نقل الركاب من أستراليا إلى أوروبا في 90 دقيقة. ولكن حتى على المدى المتوسط ، من غير المرجح أن تلعب مثل هذه المشاريع الاستثنائية أي دور مهم في النقل الجوي للبضائع والركاب. يعترف هينك ، رئيس مركز الطيران والفضاء الألماني ، بأن الطائرات الأسرع من الصوت الرائعة ليست على الأرجح الحل لمشاكل المستقبل.
على الرغم من ذلك ، يواصل معهد أنظمة الفضاء التابع لمركز الفضاء الألماني الترويج لمفهومه الخاص لطائرة ركاب تفوق سرعتها سرعة الصوت. أكمل علماء من عدد من الدول الأوروبية ، بما في ذلك ألمانيا والنمسا وبلجيكا وإسبانيا وإيطاليا وهولندا وفرنسا والسويد ، المرحلة التالية من البحث بهدف تطوير نقل عالي السرعة في المستقبل تم إنشاؤه في إطار مشروع Fast20XX. يجب أن تتجسد نتائج هذا المشروع في برنامجين لإنشاء طائرة تفوق سرعتها سرعة الصوت SpaceLiner DLR و ALPHA Innovation GmbH. قبل عام 2 ، من غير المرجح أن تحلق مثل هذه الطائرات في السماء ، لكن التقنيات اللازمة لإنشائها قيد الإنشاء بالفعل.
من أهم القضايا في إنشاء مثل هذه المركبات تبريد الهيكل. بعد التسارع ، بسبب الاحتكاك مع الغلاف الجوي للكوكب ، سيتعرض جسم SpaceLiner لسخونة تصل إلى +1800 درجة مئوية. لتبريد الحافة الأمامية للأجنحة والأنف للطائرة التي تفوق سرعتها سرعة الصوت ، يقترح المهندسون الألمان استخدام التبريد النشط المعتمد على مواد خزفية مسامية مع تدوير الماء بداخلها. من المقرر تغطية الأجزاء المتبقية من جسم الطائرة بمزيد من المواد التقليدية.
اليوم ، تم بالفعل اختبار السيراميك المسامي وكذلك نظام التبريد التبخيري بنجاح في نفق البلازما الموجود في مختبر DLR في كولونيا. بالإضافة إلى ذلك ، يجري العمل على نمذجة الكمبيوتر لتدفقات الهواء بالقرب من الطائرة. هذا العمل مهم للغاية ، حيث سيصل SpaceLiner إلى ارتفاعات طيران عالية جدًا ، حيث يكون الضغط الجوي منخفضًا للغاية وهناك ظروف مختلفة تمامًا عن تلك التي تواجهها طائرات الركاب التقليدية دون سرعة الصوت.
بدوره ، يتميز مشروع ALPHA ببرنامج SpaceLiner وهو نظام نقل يجب أن يشتمل على طائرة حاملة من طراز Airbus A330 ، بالإضافة إلى مركبة تفوق سرعتها سرعة الصوت تنطلق منها. يجب فصل جهاز صغير به طيار وراكبان على متنه عن الطائرة الحاملة على ارتفاع 14 كم ، وبعد ذلك سيصعد بشكل مستقل إلى 100 كيلومتر. وبالتالي ، فإن ALPHA هي في الأساس وسيلة للرحلات العلمية والسياحية شبه المدارية.
سيتمكن SpaceLiner من نقل ما يصل إلى 50 راكبًا من أستراليا إلى أوروبا في 90 دقيقة أو 100 راكب من أوروبا إلى كاليفورنيا في 60 دقيقة. من أجل تلبية هذا الإطار الزمني ، يجب أن تطير الطائرة بسرعة M = 24 أو 25 كم / ساعة ، بينما تتم الرحلة على ارتفاعات تصل إلى 200 كم. مارتن زيبل ، منسق المشروع في المركز الألماني طيران والملاحة الفضائية (DLR) ، أن SpaceLiner هو نوع من المجيء الثاني لمكوك الفضاء ، ولكن مع مهمة مختلفة اختلافًا جذريًا. وتجدر الإشارة إلى أن المقارنة مع المكوكات ، التي لم تكن تعتبر المشروع الأكثر نجاحًا حتى خلال فترة التطوير ، تشير إلى ثقة الألمان في تنفيذ خططهم.
حاليًا ، هناك معلومات تفيد بأن SpaceLiner سيستخدم الإقلاع العمودي ، باستخدام محركات الصواريخ ذات الدورة المغلقة من الأكسجين والهيدروجين السائل لهذا الغرض. من المتوقع أن يبلغ طوله حوالي 70 مترًا ، وجناحيه - 40 مترًا ، وأقصى وزن إقلاع في المنطقة 1250 طنًا. يقدر مدى الطيران الأقصى بـ 16 كم. من حيث الأرقام ، لدينا مشروع ألماني نموذجي: مكلف وسريع وفي نفس الوقت مكلف مرة أخرى. إذا عدت ، فسيخرج في مكان ما من 500 إلى 12,5 طنًا من وزن الطائرة لكل راكب واحد. ومع ذلك ، فإن مبتكري سفينة الفضاء لا يخفون حقيقة أنهم لن ينقلوا زوارًا عاديين إلى مؤسسات توزع حساءًا مجانيًا. مشروع بناء هذه الطائرة تجاري ، حسب رأيهم ، في السنوات العشر القادمة ، سيتمكن المركز الألماني للطيران والفضاء من إيجاد شركاء تجاريين لتنفيذ خططهم.
حاليًا ، هناك القليل جدًا من التفاصيل حول هذا المشروع. فقط القليل من التفاصيل معروفة على وجه الخصوص ، تم الإبلاغ عن أنه بعد التسارع - الجزء النشط من المسار وبدء التخطيط ، سيكون الوضع مع إمكانية التحكم في السفينة أفضل من حالة المكوكات بسبب تنفيذ جودة هوائية أعلى للجهاز . بالنسبة للبعض ، فإن الأنف المدبب للبطانة التي تفوق سرعتها سرعة الصوت يسبب أيضًا الحيرة. من المعروف منذ فترة طويلة أنه في السرعات التي تزيد عن M = 5 لا تقدم أي مزايا مهمة على السرعة المستديرة.
ومع ذلك ، فإن المطورين الألمان يتفاؤلون: الشكل النهائي للطائرة الجديدة لم يتم تحديده بعد ويمكن تعديله بشكل كبير. في الوقت نفسه ، سيضمن الألمان تجاوز منافسيهم من البلدان الأخرى التي ستستخدم محركات تفوق سرعتها سرعة الصوت ذات الدورة المفتوحة والتي تأخذ الهواء من الغلاف الجوي للأرض. صحيح أن مثل هذه الطائرات تحتاج إلى كمية أقل من الوقود ، وهذا يقلل من تكلفة مثل هذه المشاريع ، لكن DLR تفضل التزام الصمت حيال مثل هذه التفاهات. في الوقت نفسه ، تكون الدورة المغلقة هي الأنسب لسرعات الطيران العالية وقد تم تطويرها جيدًا بالفعل ، وليست هناك حاجة لإنشاء تقنيات جديدة بشكل أساسي. يؤكد المطورون أنهم لن يزيدوا من كفاءة المحرك ، وفضلوا تركيز جهودهم على إعادة استخدامه.
SpaceLiner في لحظة الانفصال عن المرحلة الأولى
المرحلة الأولى من SpaceLiner التي تفوق سرعة الصوت ، بعد استنفاد الوقود ، ستنزل إلى الأرض بمظلة ليست بعيدة عن موقع الإطلاق (بسبب الإقلاع العمودي للمركبة). على الأرض ، يمكن على الفور الاستعداد لإعادة إطلاق المسرح. يعد تعدد ألوان المرحلة الأولى من الجهاز شرطًا لا غنى عنه للمشروع الألماني. لن توفر المحركات المدمجة للمركبة الفضائية سوى سرعة ثابتة موجودة بالفعل في جزء مرتفع من المسار.
بناءً على المعلومات المتاحة ، يثير هذا المشروع الكثير من الأسئلة. عند سرعات الطيران هذه ، يُستبعد الإقلاع والهبوط فوق المناطق المكتظة بالسكان: ستسعى المرحلة الأولى الهابطة إلى الوقوع في الاتجاه الخاطئ ، ولن يُسمح لها بالتغلب على حاجز الصوت. اتضح أن المطارات الفضائية الفرعية ستحتاج إلى البناء في منطقة صحراوية. في هذا الصدد ، فإن المطورين ، بالطبع ، خمنوا حقًا في أستراليا وكاليفورنيا ، لكنهم سيجدون مثل هذا المكان في أوروبا. إذا قمت ببناء موانئ فضائية في البحر ، فكم من الوقت سيستغرق الوصول إليها ، ألن يكون من الأسهل بعد ذلك إحياء طائرات الكونكورد القديمة؟
المظهر الديناميكي الهوائي للجهاز ، والذي يمكن تسميته في الوقت الحالي تقليديًا ، غير واضح أيضًا. منذ أن تم تصميم المكوكات ، مرت عقود ، والآن أصبح من الواضح بالفعل أن شكلها لم يكن هو الحل الأمثل. في هذه الأثناء ، أصبح SpaceLiner الآن قريبًا منهم بشكل واضح. قد يكرر الألمان تاريخ مع المقاتلة Me-262. آلة بالسرعة والمحركات لعصر جديد وتصميم الديناميكي الهوائي للعصر السابق. حتى الآن ، تبدو احتمالات إطلاق مشروع سبيس لاينر بحلول عام 2050 غامضة إلى حد ما.
مصادر المعلومات:
http://science.compulenta.ru/733409/
http://rnd.cnews.ru/tech/news/line/index_science.shtml?2012/12/17/512942
http://www.profile.ru/article/vitat-v-nebesakh-72360
معلومات