لئونارد گرین ، ایرودینامیکست آمریکایی ، طراحی هواپیمای مافوق صوت بی صدا را ثبت کرد. این خبر در بین متخصصان جلوه ای شبیه بمب ایجاد کرد. مهندسان مدتهاست که با سر و صدا دست و پنجه نرم می کنند. این فقط در قرون XV-XVII است. سر و صدای زیاد و حتی غوغای ایجاد شده توسط دستگاه با قدرت آن همراه بود. امروزه ، کارشناسان سعی می کنند هر موتور ، ماشین ، هواپیما را تا حد ممکن بی صدا کنند و کار زیادی را برای طراحی و تولید انواع صدا خفه کن صرف کنند.
هواپیمای مسافربری جدید که توسط لئونارد گرین پیشنهاد شده است ، بدون ایجاد سر و صدایی مانند غرش کنکورد ، قادر است در 90 دقیقه با سرعتی سه برابر سرعت انتشار صدا در هوا از کل خاک آمریکا عبور کند. گرین معتقد است چنین هواپیماهایی به سرعت هواپیماهای معمولی را از مسیرهای طولانی دور می کند ، زیرا مدت زمان پروازها را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد. با این حال ، مخترع هنوز یک کلمه در مورد نحوه موفقیت خود در انجام وظیفه خود نگفته است.
چگونه می توانید صدای موتور جت را کاهش دهید؟
سر و صدای موتورهای جت هواپیما عمدتا به دلیل طراحی چند مدار آنها کاهش می یابد. به جای یک کمپرسور - پر سر و صدا ترین واحد - چندین دستگاه در موتور توربوجت نصب شده است. علاوه بر این ، حالت های عملکرد آنها به گونه ای انتخاب می شود که سر و صدا از مکانیسم ها تا حدی جبران می شود و یکدیگر را تقویت نمی کند. به نظر می رسد چنین چیزی در فناوری وجود داشته باشد - سر و صدا سر و صدا را مهار می کند.
همچنین به اصطلاح سیستم های کاهش نویز فعال وجود دارد. اصل آنها را می توان به شرح زیر توضیح داد. میکروفون در خروجی یک واحد کار و بر این اساس پر سر و صدا قرار می گیرد. صداهای ثبت شده توسط وی تحت پردازش خاصی قرار می گیرند. کل طیف به اجزای سینوسی تجزیه می شود ، که هر یک از آنها به گونه ای تغییر می کند که وقتی روی اجزای نویز اصلی قرار می گیرد ، "قوز" هر منحنی روی هم قرار گرفته در محل "شیب" اصلی قرار می گیرد. یکی مطابق قوانین فیزیک ، تداخل امواج صوتی و لغو متقابل آنها باید رخ دهد. بنابراین نظریه پیش می رود. با این حال ، در عمل ، کافی است یک اشتباه کوچک با روکش انجام دهید ، و صداها به جای خاموش کردن یکدیگر ، فقط باعث افزایش کل صدا می شود. تا کنون ، هیچ کس نتوانسته است آنالیز کننده های دقیق و با سرعت بالایی ایجاد کند که بتواند ترکیب فوق العاده ای از اجزای سینوسی روی هم ایجاد کند. بنابراین حتی سرکوب نسبی سر و صدا با تأثیر متقابل می تواند در حال حاضر یک دستاورد تلقی شود.
در بیشتر موارد ، طراحان هواپیما باید با سیستم های سنتی سر و صدا مقابله کنند. آنها صدا خفه کن را بر روی دیفیوزر و نازل موتور قرار می دهند ، از واشرها و روکش های مهار کننده سر و صدا و روکش برای ناولهای موتور استفاده می کنند. با این حال ، این به قیمت کاهش کل رانش است. بنابراین حتی اگر فرض کنیم که لئونارد گرین واقعاً موفق به طراحی صدا خفه کن شده است که صددرصد صدا را حذف می کند ، این بدان معناست که رانش چنین موتوری عملاً صفر است! و چه کسی به او چنین احتیاج دارد؟
پس راز یک هواپیمای خاموش چیست؟
برای متخصصان آیرودینامیک ، هواپیمای بدون سر و صدا چیز جدیدی نیست. نظریه پردازان مدتها پیش امکان اساسی وجود آن را نشان داده اند. برای انجام این کار ، فقط باید موج ضربه را صاف کنید ، اجازه ندهید که از بدنه هواپیما خارج شود. تصویر فیزیکی این پدیده به این شکل است. هر جسمی که به سرعت در حال پرواز است ، صدایی از خود ساطع می کند.گلوله ها و پرتابه ها در حال سوت زدن هستند ، سنگی که از یک سوت زنجیر شلیک می شود … دلیل این امر امواج صوتی یا تراکم میکروسکوپی هوا است که توسط جسمی به سرعت در حال حرکت تولید می شود. به نظر می رسد در حرکت به جلو ، مولکول های هوا را کنار می زند و آنها با اکراه تسلیم می شوند و به طرفین واگرا می شوند ، مانند "سبیل" قایقی که به سرعت روی آب راه می رود.
هرگونه فشردگی صوتی با سرعت صوت در جو منتشر می شود. و در حالی که بدن با سرعت زیر صوت در حال پرواز است ، اختلالات محیط هوا ناشی از آن از آن عبور کرده و به تدریج در جو پراکنده می شود. اما سرعت جسم افزایش یافت ، صدا را فرا گرفت. در این لحظه ، همه مهرهای کوچک با هم ادغام می شوند و در یک جبهه یکپارچه قرار می گیرند - آنها زمان فرار از منبع آشفتگی و پراکندگی را ندارند. به چنین جبهه ای (دیوار هوای فشرده) موج ضربه گفته می شود.
هرگونه تلاشی برای عبور از این دیوار ، پرش از دیوار صوتی ، به طور معمول ، با یک غرش وحشتناک همراه است. موج ضربه ای با چنان نیرویی به زمین برخورد می کند که وقتی هواپیما بر مانع صوت در ارتفاع کم غلبه می کند ، سقف خانه ها را منفجر می کند و افراد را از پای در می آورد. با افزایش بیشتر سرعت ، هواپیما از صدا پیشی می گیرد و می تواند مانند یک شبح خاموش بر فراز سر پرواز کند. اما این فقط بدان معناست که تندر چند لحظه بعد بر سر شما می افتد.
با این وجود ، در اصل می توان موج ضربه را رام کرد. برای انجام این کار ، لازم است شکل آیرودینامیکی هواپیما را انتخاب کنید تا به همان سادگی که سوزن از یک بافت نازک عبور می کند ، مانع صدا را سوراخ کند. علاوه بر این ، قیاس خیاطی در اینجا عمیق تر از آن است که در نگاه اول به نظر می رسد. توجه داشته باشید که بسیاری از هواپیماهای مافوق صوت دارای بینی های سوزنی مانند و بال های تیغ دار هستند. بنابراین برای آنها "سوراخ کردن" مانع صدا آسان تر است. اما با تجربه ؛ خیاط می داند: هنگام دوختن یک پارچه خاص ، چرخ خیاطی باید تنظیم شود - در غیر این صورت آرد وجود خواهد داشت ، نه کار. "تنظیم" هواپیما در یک حالت پرواز خاص دشوارتر است ، اما هنوز هم ممکن است - در این حالت ، مخروط صدا صاف می شود ، موج ضربه آنقدر تیز و در نتیجه بلند نخواهد بود. با این حال ، آکوستیک یک چیز ظریف است. به عنوان مثال ، یک نوازنده ویولن قبل از هر اجرا مجبور می شود ساز خود را دوباره تنظیم کند و آن را ، از جمله موارد دیگر ، با ویژگی های سالن معین ، با شرایط جوی خاص تطبیق دهد.
چگونه می توان هواپیما را "تنظیم" کرد؟
هندسه بال متغیر ، ورودی هوای قابل تنظیم و نازل های ثابت تنها بخشی از محلول هستند. به گفته متخصصان ، ترکیب آکوستیک و آیرودینامیک آنقدر دمدمی مزاج است که لئونارد گرین تنها با برخی از حالت های پرواز دقیق می تواند به بی صدا یا به عبارت بهتر صدای کم دست یابد. و شیوه طراحی خاص نشان می دهد که راه حل آن چقدر موفق است.
تاریخ هوانوردی جهان هرگز چنین هواپیمای مسافربری را نشناخته است
متخصصان انگلیسی و آمریکایی - تیمی متشکل از 40 نفر از دانشگاه کمبریج و موسسه فناوری ماساچوست - پس از سه سال توسعه ، پروژه ای برای هواپیمای مسافربری جدید SAX -40 ارائه کردند. برای افرادی که از رمز و رازهای آیرودینامیک دور هستند ، آستر قبل از هر چیز با اشکال خود شگفت انگیز می شود. این مفهوم به طور رسمی با نام Blended Wing Body شناخته می شود. شکل بدون دم خودروی جدید در ظاهر شبیه خفاش است. در همان زمان ، صدای منتشر شده در پرواز ، به گفته رویترز ، بلندتر از صدای ماشین لباسشویی نخواهد بود.
گلایدر بدون دم - ایده ای مناسب نه تنها برای هواپیماهای مسافربری ، بلکه برای هواپیماهای مداری
آکادمی آکادمی فضانوردی روسیه به نام N. I. N. E. Tsiolkovsky ، متخصص در زمینه آیرودینامیک هواپیما Valentin Belokon. - در ابتدا ، یک ماشین 150 تنی با سرعتی در حدود 900 کیلومتر در ساعت پرواز می کند و 215 مسافر را حمل می کند. این چیز خاصی نیست. درست است ، برد مناسب است - حدود 9500 کیلومتر."
بنابراین ، در واقع ماهیت انقلابی پروژه جدید چیست؟
اول از همه ، SAX-40 در مقایسه با بهترین هواپیماهای موجود 35 درصد در مصرف سوخت صرفه جویی می کند. حتی در حال حاضر ، این واقعیت باعث می شود در مورد خودروی جدید به عنوان نجات دهنده هوانوردی غیرنظامی از مالیات "سبز" احتمالی گازهای گلخانه ای که توسط هواپیما به جو منتشر می شوند ، صحبت کنیم.
والنتین بلوکن تأکید می کند: "بدون شک ، چنین کارآیی منحصر به فردی به شیوه ای بی اهمیت به دست آمد." - این اولین هواپیمای مسافربری است که بر اساس ادغام بال با بدنه طراحی شده است. در حمل و نقل هوایی ، چنین چیزهایی با تلاش های بسیار نامشخص و بسیار جدی به دست می آیند. و من تردیدی ندارم که پیشرفت فوق العاده در استفاده از ابر رایانه ها به کوتاه شدن زمان طراحی SAX-40 نیز کمک کرده است. هواپیما با استفاده از فرمول های آماده طراحی نشده است ، اما از بسیاری جهات یک امر هنری است که در قدرت آزمایش کامپیوتری ضرب می شود ، مانند این مورد."
اما این در واقع یک نتیجه بی اهمیت است: کارایی غیر معمول بالا (یک سوم بالاتر از مقرون به صرفه ترین بوئینگ 787 ، که البته هنوز پرواز نمی کند) تنها در سه سال توسعه به دست آمد. کنکورد مسافری مافوق صوت برای حدود هفت سال طراحی شد ، ایرباس A-380 با ظاهر استاندارد-به مدت 13 سال. والنتین بلوکون مطمئن است: "یک فتنه در اینجا وجود دارد." - این دستگاه همزیستی دو ایدئولوژی است: یک بال داسی شکل ، که در سال 1944 توسط شرکت آلمانی ARADO پیشنهاد شد. و جنگنده های ما از کلاس Su-27-Su-34 ، که گام مهمی در ادغام بال با بدنه بودند (در 1969-1981 توسعه یافت). SAX-40 اقتباس ماهرانه ای از این راه حل ها است. بنابراین ، بسیار واضح تر می شود که چگونه در سه سال یک تیم نسبتا متشکل از تنها 40 نفر چنین هواپیمای انقلابی را طراحی کردند."
شکل بدون دم خودروی جدید در ظاهر شبیه خفاش است. 1 - قاب هواپیما ؛ 2 - موتورها ؛ 3 - نازل ؛ 4 - شاسی ؛ 5 - لبه پشتی بال ؛ 6 - لبه پیشرو بال
چنین ادغام پیچیده بدنه هواپیما با بال - مشخص نیست که بال کجا پایان می یابد و بدنه خود شروع می شود - به نظر کارشناس ما ، امکان دستیابی به کیفیت آیرودینامیکی منحصر به فرد هواپیما (نسبت بلند کردن به جلو) "برای Concorde و Tu-144 ما ، این مقدار به 7 ، 5 می رسد. بلوکون تأکید می کند که بوئینگ 747-787 حدود 20. SAX -40 دارای 25-27 است. "قبل از او ، تنها یک هواپیمای سریالی با کیفیت آیرودینامیکی مشابه در سراسر جهان پرواز می کرد - هواپیمای شناسایی استراتژیک ما M -55 (Geofizika ، دفتر طراحی میاسیشچف): کیفیت آیرودینامیک آن حدود 25 بود".
گفتگوی ما توضیح می دهد که در واقع هم Concorde و هم Tu -144 از قبل بدون دم بوده اند - آنها فقط یک دیگ بسیار نزدیک به بالها داشتند. اما تثبیت کننده ها از بین رفتند. در پروژه هواپیمای SAX-40 ، کویل ها ، به طور معمول ، چنگال شده و به انتهای بال منتقل می شوند.
اجازه دهید دوباره تأکید کنیم: تاریخ هوانوردی جهان هنوز چنین هواپیمای مسافربری را نشناخته است.
طول بال SAX-40 67.5 متر است. این برای هواپیماهای نسبتاً کوچک بسیار زیاد به نظر می رسد ، تقریباً مانند هواپیمای بوئینگ 747 400 تنی. اما این به معنی افزایش سطح بال است. سه موتور نوآورانه در پشت بال متصل شده اند که دارای موتورهای جت قابل تنظیم هستند.
بسیاری از راه حل های دیگر. به عنوان مثال ، هنگام فرود ، وسایل فرود درها را ترک می کنند ، اما خود آنها مجهز به فنری هستند که هم کشش و هم سر و صدا را کاهش می دهد. با نزدیک شدن به زمین با سرعت 350-400 کیلومتر در ساعت ، هواپیما بینی خود را به شدت بالا می آورد. یک هواپیمای معمولی مدرن دارای اصطلاحاً تخت است که باعث افزایش چشمگیر ارتفاع می شود. در این هواپیما برشی وجود ندارد ، اما یک پروفایل خاص - که با منقار آن خم شده است - به شما امکان می دهد سرعت را بدون تخته به سطح نسبتاً ایمن کاهش دهید.
واضح است که هدف اصلی تمام تلاش های دانشمندان و طراحان اصلاً میل به تحت تاثیر قرار دادن تخیل مسافران بالقوه نبود. والنتین بلوکون می گوید: "این شکل هواپیما یک دستاورد درخشان در آیرودینامیک است."یونیفرم دو هدف را دنبال می کند: سفر دریایی ، پرواز بسیار مقرون به صرفه و فرود ایمن خوب."
خود سازندگان هواپیما تأکید می کنند که حتی اگر سازندگان طراحی جدید را تأیید کنند ، ما در بهترین حالت در سال 2025–2030 در SAX-40 سوار می شویم: انتشار هواپیمای کاملاً جدید یک لذت بسیار گران قیمت و نسبتاً خطرناک است. علاوه بر این ، این فرایند مستلزم احداث تاسیسات جدید تولید است.
والنتین بلوکون ، آکادمی آکادمی فضانوردی روسیه می گوید: "با این وجود ، 2025 یک برآورد محافظه کارانه است." - وقتی مسائل اساسی حل شود ، البته همه چیز بستگی به یارانه ها دارد. من پیش بینی می کنم که مهلت ممکن است تا 2015 کوتاه شود. علاوه بر این ، من شک ندارم که توسعه دهندگان SAX-40 هنوز همه کارت ها را ارائه نکرده اند. مطمئناً آنها یک کلاس هواپیما را طراحی کرده اند یا در حال طراحی فعالانه آن هستند-با سبک ترین ، SAX-40 از 150 تن ، حداقل تا 1000 تن هواپیمای مسافربری."
