اختبرت الصين بنجاح طائرة نفاثة تفوق سرعتها سرعة الصوت ، الأمر الذي يمكن أن يقلل من وقت السفر بنحو سبع.
الصين لقد صممت واختبرت طائرة فائقة السرعة يمكنها تحقيق ذلك فرصوتى فرطصوتي سرعات تتراوح بين 5 ماخ إلى 7 ماخ، أي حوالي 3,800 إلى 5,370 ميلاً في الساعة. السرعات التي تفوق سرعتها سرعة الصوت هي سرعة تفوق سرعة الصوت (وهي 1 ماخ وما فوق). الباحثين من الأكاديمية الصينية للعلوم، نجحت بكين في اختبار "الطائرة I" (التي تشبه الحرف الكبير "I" عند النظر إليها من الأمام ولديها أيضًا ظل على شكل حرف "I" عندما تطير) داخل نفق هوائي بهذه السرعات و يذكرون أن مثل هذا تفوق سرعتها سرعة الصوت طائرة لن تحتاج سوى "ساعتين" للسفر من بكين إلى نيويورك عندما تستغرق رحلة طيران تجارية حاليًا 14 ساعة على الأقل لتغطية هذه المسافة البالغة 6,824 ميلاً. عند مقارنتها بالطائرة الحالية ، Boeing 737 ، كان رفع I Plane حوالي 25 بالمائة ، أي إذا كانت طائرة 737 لديها القدرة على حمل ما يصل إلى 20 طنًا ، أو 200 راكب ، فإن الطائرة I من نفس الحجم يمكن أن تحمل 5 أطنان أو تقريبًا 50 راكبًا: كانت فكرة استخدام طائرة تفوق سرعتها سرعة الصوت كطائرة تجارية موجودة منذ فترة طويلة ، وقد بدأ بالفعل السباق ليكون أول من يستخدمها.
تم نشر هذا البحث في العلوم الصين الفيزياء والميكانيكا علم الفلك، أعاد موضوع الطائرات التي تفوق سرعتها سرعة الصوت إلى دائرة الضوء. وأثناء الاختبارات والتقييمات والتجارب الديناميكية الهوائية، قام الباحثون بتصغير حجم نموذج الطائرة داخل نفق رياح مصمم خصيصًا. وقد لوحظ أن أجنحة الطائرة I تعمل معًا بشكل جيد لتقليل الاضطراب والسحب مع تعزيز قدرة الرفع الإجمالية للطائرة بشكل مستمر. يُشار إلى الرفع في مصطلحات الطائرة إلى القوة الديناميكية الهوائية الميكانيكية التي تعارض بشكل مباشر الوزن الإجمالي للطائرة وبالتالي تحمل الطائرة في الهواء. يتم إنشاء هذا الرفع بواسطة كل جزء من أجزاء الطائرة، على سبيل المثال في معظم الطائرات التجارية يتم إنشاء هذا الرفع فقط بواسطة أجنحتها. إن قدرة رفع الطائرة مهمة جدًا للحفاظ على ثباتها في الهواء. والسحب والاضطراب (الناجم عن الحرارة، والتيار النفاث، طيران فوق الجبال وما إلى ذلك) هي في الأساس القوى الديناميكية الهوائية التي تعارض حركة الطائرات في الهواء. لذا ، فإن الفكرة المركزية هي الحفاظ على رفع مرتفع وثابت وتقليل السحب وآثار الاضطراب. دفع المؤلفون خطة النموذج إلى سبعة أضعاف سرعة الصوت (343 مترًا في الثانية ، أو 767 ميلًا في الساعة) ، ومن دواعي سرورهم أنها قدمت أداءً ثابتًا ، مع رفع عالٍ وسحب منخفض. تضمن تصميم الطائرة أجنحة سفلية تمتد من منتصف جسم الطائرة مثل زوج من الأذرع المحتضنة. ويمتد جناح ثالث مسطح على شكل خفاش فوق الجزء الخلفي من الطائرة. وبالتالي ، وبسبب هذا التصميم ، تعمل الطبقة المزدوجة من الأجنحة معًا لتقليل الاضطراب والسحب عند السرعات العالية للغاية مع زيادة قدرة الرفع الإجمالية للطائرة.
كما أن الدول الكبرى، بما في ذلك الصين والولايات المتحدة، في طور التنمية فرصوتى فرطصوتي أسلحة ومركبة تفوق سرعتها سرعة الصوت والتي يمكن أن يقاضيها الجيش كنظام دفاعي. هذا أمر سري للغاية ولا يعني أنه قابل للنقاش إلى حد كبير بسبب الحدود غير المتوقعة التي يمكن أن تحققها مثل هذه الأجهزة التي تفوق سرعتها سرعة الصوت. وتهدف الصين أيضًا إلى إنشاء طائرة تفوق سرعتها سرعة الصوت في المستقبل والتي ستتضمن نفقًا للرياح يمكنه إنتاج سرعات تصل إلى 36 ماخ، مما يجعلها الأسرع أبدًا. يمكن أن يغير هذا قواعد اللعبة، وكل هذه التطورات تهز الأمور في مجتمع الأبحاث التي تفوق سرعتها سرعة الصوت.
التحديات التكنولوجية
نجحت هذه الدراسة ، من خلال تصميمها الديناميكي الهوائي ، في معالجة المشكلات التي واجهتها نماذج الطائرات التي تفوق سرعتها سرعة الصوت السابقة ، ولكن النجاح الحقيقي سيتحقق من خلال الانتقال بها من المرحلة المفاهيمية إلى المرحلة الحقيقية. لقد علقت جميع أنحاء العالم في المرحلة التجريبية بسبب التحديات التكنولوجية المختلفة التي كانت موجودة ولا تزال موجودة في الواقع. على سبيل المثال ، ستولد أي طائرة تسير بسرعة تفوق سرعة الصوت حرارة هائلة (ربما تتجاوز 1,000 درجة مئوية) وستحتاج هذه الحرارة إما إلى عزلها أو تشتيتها بكفاءة أو قد تكون قاتلة للآلة وناقلاتها. تمت معالجة هذه المشكلة بشكل مناسب عدة مرات على سبيل المثال باستخدام مواد مقاومة للحرارة وأيضًا نظام تبريد سائل يحمل في ثناياه عوامل لطرد الحرارة - ولكن كل هذا تم إثباته تقنيًا فقط في المرحلة التجريبية. تحتاج هذه الاختبارات إلى الانتقال من نفق الرياح إلى مجال مفتوح (أي الإعداد التجريبي لبيئة حقيقية). ومع ذلك ، فهذه دراسة مبهجة ويمكن أن تمهد الطريق لمستقبل تكنولوجيا تفوق سرعة الصوت.
***
{يمكنك قراءة ورقة البحث الأصلية عن طريق النقر فوق ارتباط DOI الوارد أدناه في قائمة المصدر (المصادر) المذكورة}
المصدر (ق)
كوي وآخرون. 2018. تكوينات هوائية على شكل I تفوق سرعة الصوت. علوم الصين والفيزياء والميكانيكا وعلم الفلك. 61 (2). https://doi.org/10.1007/s11433-017-9117-8
