סין בדקה בהצלחה מטוס סילון היפרסוני שיכול לקצר את זמן הנסיעה בכמעט שביעית.
סין עיצבה ובדקה מטוס מהיר במיוחד שיכול להשיג עַל קוֹלִי מהירויות בטווח של מאך 5 עד מאך 7, שהם בערך מ-3,800 עד 5,370 מייל לשעה. מהירויות היפרסוניות הן מהירות על-קולית 'על' (שהן מאך 1 ומעלה). חוקרים מהאקדמיה הסינית למדעים, בייג'ין בדקו בהצלחה את ה-"I Plane" שלהם (שדומה ל'אני' הבירה במבט מלפנים וגם בעל צל בצורת 'אני' כשהוא טס) בתוך מנהרת רוח במהירויות האלה. הם קובעים כי היפרסוני כזה מטוס יזדקק ל"כמה שעות" בלבד כדי לנסוע מבייג'ין לניו יורק כאשר טיסה של חברת תעופה מסחרית נמשכת כרגע מינימום של 14 שעות כדי לכסות את המרחק הזה של 6,824 מיילים. בהשוואה למטוס הקיים, בואינג 737, הרמה של ה-I Plane הייתה בערך 25 אחוז, כלומר אם למטוס 737 הייתה יכולת לשאת עד 20 טון, או 200 נוסעים, מטוס I באותו גודל יכול לשאת 5 טון או בערך 50 נוסעים. הרעיון של מטוס היפרסוני שישמש ככלי טיס ממוסחר קיים כבר די הרבה זמן והמירוץ להיות הראשון להשתמש בו כבר החל.
מחקר זה, שפורסם ב מדע סין פיזיקה, מכניקה & אסטרונומיה, החזיר את הנושא של מטוסים היפרסוניים לאור הזרקורים. במהלך הבדיקות וההערכות האווירודינמיות והניסויים, החוקרים הקטינו את מודל המטוס בתוך מנהרת רוח שתוכננה במיוחד. ניתן היה לראות שהכנפיים של ה-I Plane פועלות היטב יחד כדי להפחית את המערבולת והגרר תוך חיזוק מתמשך של יכולת ההרמה הכוללת של המטוס. העילוי בטרמינולוגיה של מטוס מתייחס לכוח האווירודינמי המכני שמתנגד ישירות למשקל הכולל של מטוס ובכך מחזיק את המטוס באוויר. עילוי זה נוצר על ידי כל חלק במטוס, לדוגמה ברוב המטוסים המסחריים העילוי הזה נוצר רק על ידי כנפיו. כושר ההרמה של מטוס חשוב מאוד כדי לשמור אותו יציב באוויר. וגרור ומערבולת (הנגרמת על ידי חום, זרם סילון, טיסה מעל הרים וכו') הם בעצם הכוחות האווירודינמיים שמתנגדים לתנועת המטוסים באוויר. לכן, הרעיון המרכזי הוא לשמור על עילוי גבוה ויציב ולהפחית את הגרר ואת השפעות המערבולת. המחברים אפילו דחפו את תוכנית הדגם לפי שבעה ממהירות הקול (343 מטר לשנייה, או 767 מייל לשעה) ולשמחתם היא סיפקה ביצועים עקביים, עם עילוי גבוה וגרר נמוך. עיצוב המטוס כלל כנפיים תחתונות שמגיעות מאמצע גוף המטוס כמו זוג זרועות חובקות. וכנף שטוחה שלישית בצורת עטלף משתרעת בינתיים על גב המטוס. לפיכך, הודות לעיצוב זה, שכבת הכנפיים הכפולה פועלת יחד כדי להפחית את המערבולת והגרר במהירויות גבוהות במיוחד תוך הגדלת יכולת ההרמה הכוללת של המטוס.
מדינות גדולות כולל סין וארצות הברית נמצאות גם הן בתהליך של התפתחות עַל קוֹלִי כלי נשק ורכב היפרסוני שעלול להיתבע על ידי הצבא כמערכת הגנה. זה סודי מאוד ושלא לומר שנוי במחלוקת בגלל המגבלות הבלתי צפויות שמכשירים היפרסוניים כאלה יכולים להשיג. סין מכוונת גם למטוס היפרסוני עתידי שיכלול מנהרת רוח שיכולה לייצר מהירויות של עד 36 מאך, מה שהופך אותו למהיר ביותר אֵיִ פַּעַם. זה יכול להיות מחליף משחק וכל ההתפתחויות האלה באמת מטלטלות את העניינים בקהילת המחקר ההיפרסונית.
אתגרים טכנולוגיים
מחקר זה, באמצעות העיצוב האווירודינמי שלו, טיפל בהצלחה בבעיות שעמדו בפני דגמי מטוסים היפרסוניים קודמים, אולם ההצלחה האמיתית תושג על ידי העברתו קדימה מהשלב הרעיוני לשלב אמיתי. ברחבי העולם נתקעו בשלב הניסוי בגלל האתגרים הטכנולוגיים השונים שהיו קיימים ולמעשה עדיין קיימים. לדוגמה, כל מטוס שנוסע במהירות על-קולית יפיק חום עצום (ייתכן שיעלה על 1,000 מעלות צלזיוס) והחום הזה יצטרך להיות מבודד או לפזר ביעילות או שהוא עלול להתגלות קטלני עבור המכונה והנשאים שלה. בעיה זו טופלה כראוי פעמים רבות, לדוגמה על ידי שימוש בחומרים עמידים בחום וגם מערכת מובנית לקירור נוזלים כדי לדחוף את החום החוצה - אבל כל זה הוכח טכנית רק בשלב הניסוי. הבדיקות האלה צריכות לעבור ממנהרת הרוח לשדה פתוח (כלומר הגדרה נסיונית לסביבה אמיתית). עם זאת, זהו מחקר מרגש והוא עשוי לסלול את הדרך לעתיד הטכנולוגיה ההיפרסונית.
***
{תוכל לקרוא את עבודת המחקר המקורית על ידי לחיצה על קישור ה-DOI המופיע להלן ברשימת המקורות המצוטטים}
מקור (ים)
Cui et al. 2018. תצורות אווירודינמיות בצורת I Hypersonic. מדע סין פיזיקה, מכניקה ואסטרונומיה. 61(2). https://doi.org/10.1007/s11433-017-9117-8
