انقلابی در طراحی هواپیماها؛ بال‌های بلندتر و مدل‌های Flying-V در راهند!

ظاهر هواپیماهای مسافربری برای دهه‌ها تغییر چندانی نداشته است. برای مثال، بوئینگ ۷۳۷ که اولین مدل آن در سال ۱۹۶۷ معرفی شد، هنوز هم در جدیدترین نسخه‌اش (۷۳۷ مکس) به همان شکل کلی باقی مانده است. اما به نظر می‌رسد این روند در حال تغییر است، چرا که تولیدکنندگان در حال بررسی نوآوری‌هایی هستند که می‌توانند آینده‌ی هوانوردی را متحول کنند.

چرا تغییر در طراحی هواپیما ضروری است؟

صنعت هوانوردی تحت فشار است تا انتشار کربن را کاهش دهد. هواپیماها ۲.۵٪ از کل انتشار گازهای گلخانه‌ای را به خود اختصاص می‌دهند و تأثیر آن‌ها بر گرمایش جهانی ۴٪ است. در حالی که سوخت‌های پایدار (SAF) هنوز به تولید انبوه نرسیده‌اند، باتری‌ها به اندازه‌ی کافی چگال نیستند و هیدروژن هنوز به پیشرفت اساسی دست نیافته است، تولیدکنندگان به دنبال بهینه‌سازی مصرف سوخت هستند. این تغییرات می‌تواند نه‌تنها هزینه‌ی سفرهای هوایی را کاهش دهد، بلکه به شرکت‌ها فرصتی دهد تا سیاست‌گذاران را نیز راضی نگه دارند.

بوئینگ و پروژه‌ی بال‌های فوق باریک

بوئینگ که پس از بحران مدل ۷۳۷ مکس تحت فشار است، به دنبال یک طراحی انقلابی است. این شرکت با همکاری ناسا، پروژه‌ی بال‌های باریک و بلند با تکیه‌گاه (“transonic truss-braced wing”) را توسعه می‌دهد. در این طراحی، یک بال باریک و بلند به کمک یک تکیه‌گاه (truss) تقویت می‌شود و می‌تواند در نزدیکی سرعت صوت پرواز کند.

آزمایش‌های اولیه نشان داده که این طراحی باعث کاهش ۹٪ مصرف سوخت می‌شود. بوئینگ امیدوار است که با ترکیب این فناوری با سایر نوآوری‌ها، این کاهش را به ۳۰٪ برساند. اولین نمونه‌ی آزمایشی این مدل قرار است در سال ۲۰۲۸ پرواز کند و اگر همه‌چیز طبق برنامه پیش برود، هواپیمای نهایی بین سال‌های ۲۰۳۰ تا ۲۰۳۵ وارد خدمت خواهد شد.

ایرباس و تمرکز روی فناوری بال‌ها

در کارخانه‌ای در بریستول انگلستان که در گذشته بمب‌افکن‌های جنگ جهانی دوم را تولید می‌کرد، ایرباس در حال توسعه‌ی نسل جدید بال‌ها است. سو پارتریج، مدیر بخش هوانوردی تجاری ایرباس در بریتانیا، اعلام کرده که “فیزیک به ما می‌گوید که بال‌ها باید بلندتر و باریک‌تر باشند تا بتوانند با نیروی کمتر، لیفت بیشتری ایجاد کنند.”

علاوه بر این، ایرباس در حال بررسی طراحی‌های رادیکالی مانند “بدنه‌ی یکپارچه با بال” است که در آن بدنه‌ی هواپیما بخشی از سطح بالابرنده می‌شود. این طراحی نه‌تنها می‌تواند مصرف سوخت را کاهش دهد، بلکه پایداری بیشتری را در طول پرواز فراهم می‌کند.

استارتاپ JetZero و مدل Flying-V

استارتاپ آمریکایی JetZero مدعی است که طراحی “بدنه‌ی یکپارچه با بال” می‌تواند مصرف سوخت را به نصف کاهش دهد. دانشگاه صنعتی دلفت هلند نیز نمونه‌ای از هواپیمای Flying-V را توسعه داده است که در آن، بدنه و بال‌ها کاملاً در هم ادغام شده‌اند.

این طراحی می‌تواند برای پروازهای طولانی‌تر مناسب باشد، اما چالش‌هایی نیز دارد. یکی از مشکلات این است که مسافران در یک فضای وسیع‌تر پراکنده خواهند شد و بسیاری از آن‌ها به پنجره دسترسی نخواهند داشت. همچنین، مسافرانی که در لبه‌های این هواپیما قرار دارند، ممکن است حرکات شدیدی را هنگام چرخش احساس کنند.

بازگشت پروانه‌های بدون پوشش در موتورهای آینده؟

علاوه بر تغییرات در طراحی بدنه، موتورهای جدید نیز در حال توسعه هستند. یکی از مهم‌ترین تغییرات، بازگشت پروانه‌های بدون پوشش است. این طراحی، که به حذف “ناسل” (پوشش موتور) می‌پردازد، اجازه می‌دهد که فن‌های بزرگ‌تر با نیروی پیشران بیشتر کار کنند.

کنسرسیوم CFM، که حاصل همکاری GE آمریکا و Safran فرانسه است، مدل جدیدی از این موتور با نام “RISE” را معرفی کرده که می‌تواند مصرف سوخت و انتشار کربن را ۲۰٪ کاهش دهد. در حالی که نسخه‌ی مشابه این طراحی در دهه‌ی ۱۹۸۰ به دلیل تولید صدای زیاد کنار گذاشته شد، CFM ادعا می‌کند که این مشکل را برطرف کرده است.

الهام از طبیعت؛ درس‌هایی از پرندگان

طراحان هوانوردی همواره از طبیعت الهام گرفته‌اند. بال‌های پرندگان که در طول میلیون‌ها سال تکامل یافته‌اند، الهام‌بخش طراحی “وینگلت”‌ها (نوک‌های منحنی بال‌ها) در دهه‌ی ۱۹۷۰ بودند. ایرباس اکنون در حال آزمایش حسگرهای جریان هوا در قسمت جلوی هواپیما است تا همانند پرندگان، در هنگام آشفتگی‌های جوی، تنظیمات خودکار برای حفظ پایداری انجام دهد.

آیا هواپیماهای آینده کاملاً متفاوت خواهند بود؟

آخرین هواپیمای مسافربری که طراحی کاملاً متفاوتی داشت، هواپیمای مافوق صوت کنکورد بود که در سال ۲۰۰۳ بازنشسته شد. شرکت Boom Supersonic در حال توسعه‌ی یک جایگزین مدرن برای کنکورد است، اما این مدل تنها برای پروازهای لوکس طراحی شده است.

اما در آینده‌ی نه‌چندان دور، ممکن است بوئینگ و ایرباس مسیرهای طراحی کاملاً متفاوتی را در پیش بگیرند. اگر این اتفاق بیفتد، مسافران ممکن است برای اولین بار به شکل ظاهری هواپیماهای خود توجه ویژه‌ای داشته باشند.

به قول یکی از تحلیل‌گران صنعت هوانوردی:

تا به حال پیش نیامده که مردم به یک هواپیما نگاه کنند و بگویند: ‘این کاملاً متفاوت است’، اما شاید این اتفاق به زودی رخ دهد!