آینده پرواز از راه رسید / موتوری که هواپیما را هایپرسونیک می‌کند!

غزال زیاری: اگر برایتان این سؤال مطرح‌شده که آیا چیزی هست که هیچ قطعه متحرکی نداشته باشد اما بتواند یک وسیله هوایی را با سرعتی فراتر از ۵ ماخ به پرواز درآورد، پاسخ این سؤال مثبت است: “آزمایش جوی سامانه پرتابی با تنفس هوا” یا همان ATLAS که اخیراً با موتور رم‌جت سوخت جامد جدید ساخت GE Aerospace پرواز آزمایشی خود را پشت سر گذاشت.

این موشک‌های هایپرسونیک که قادرند تا با سرعتی بیش از پنج برابر سرعت صوت پرواز کنند، نویدبخش انقلابی در جنگ‌افزارها و صنعت هوانوردی هستند؛ انقلابی شبیه به شکسته شدن دیوار صوتی در سال ۱۹۴۷ میلادی.

بهره‌گیری از این فناوری باعث خواهد شد تا سفر هوایی از لندن به سیدنی، به‌جای ۲۲ ساعت، تنها در چند ساعت انجام شود و درعین‌حال توانایی شناسایی و دفاع‌های هوایی فعلی را بی‌اثر خواهد کرد؛ چرا که این وسیله پرنده پیش از آنکه شناسایی شود، با سرعتی باورنکردنی عبور خواهد کرد.

اما چالش اصلی این است که یک وسیله پرنده چطور می‌تواند وارد محدوده سرعت هایپرسونیک شود تا بتواند تحت نیروی خود پرواز کرده یا مثل یک گلایدر ۵+ ماخ حرکت کند. GE Aerospace جدیدترین فناوری رم‌جت سوخت جامد (SFRJ) را برای برنامه  ATLASارائه کرده که به شکلی جادویی عمل می‌کند.

رم جت چیست و چطور کار می‌کند؟

رم‌جت‌ها در نگاه اول بیشتر شبیه ترفندهای جادوگری به نظر می‌رسند تا فناوری. اگر به داخل موتور رم‌جت نگاه کنید، فقط تنها یک لوله توخالی می‌بینید. روشن کردن آن روی زمین هم تنها به همان لوله خالی منجر می‌شود و هیچ رانشی ایجاد نمی‌کند؛ به این دلیل که رم‌جت بر اساس اصلی متفاوت از موتورهای جت متعارف عمل می‌کند.

موتورهای جت معمولی (آنچه هواپیماهای مسافربری را به حرکت درمی‌آورند) از مجموعه‌ای از فن‌ها و توربین‌ها برای مکش هوا و فشرده‌سازی آن تا رسیدن به محفظه احتراق استفاده می‌کنند؛ در محفظه احتراق سوخت با هوا ترکیب شده و می‌سوزد تا رانش تولید کند.

رم‌جت تقریباً همین کار را انجام می‌دهد؛ با این تفاوت که هیچ قطعه متحرکی ندارد. در عوض، وقتی با سرعت حرکت می‌کند، شتاب خود موتور باعث می‌شود تا هوای ورودی در دهانه موتور، فشرده و داغ شود. این فرآیند به‌قدری مؤثر است که یکی از مشکلات مهندسی کلیدی در طراحی این موتورها، ایجاد ورودی هوایی است که جریان ورودی را قبل از داغ شدن بیش‌ازحد و ذوب کردن موتور، به‌سرعت زیرصوت کاهش دهد.

مزیت رم‌جت در سادگی و سبکی طراحی آن است که برای پروازهای مافوق صوت و هایپرسونیک عالی است. البته گفتن این موضوع که رم‌جت هیچ قطعهٔ متحرکی ندارد، کاملاً دقیق نیست؛ چرا که در مدل‌های متداول، سیستم پمپ و تنظیم سوخت مایع برای محفظهٔ احتراق وجود دارد.

برنامه ATLAS که با سرمایهٔ وزارت دفاع آمریکا پشتیبانی می‌شود، این طراحی را ساده‌تر کرده؛ آن‌ها با حذف سوخت مایع، به‌جای آن، دیواره داخلی موتور را با سوخت جامدی از جنس هیدروکربن (شبیه لاستیک) پوشانده‌اند. این سوخت مثل سوخت جامد موشک نیست که همراه خود اکسیژن داشته باشد. بلکه تنها سوخت است و اکسیژن لازم از هوای ورودی تأمین می‌شود. با سوختن لایه سطحی، لایه تازه‌ای از سوخت در معرض جریان هوا قرار می‌گیرد و فرایند ادامه پیدا می‌کند.

مزایای رم جت

مزیت این طراحی آن است که موتور به دلیل عدم حمل اکسیژن، سبک‌تر و کارآمدتر می‌شود. برای مقایسه، شاخص کارایی سوخت جامد موشک، حدود ۲۴۰ ثانیه است؛ اما شاخص کارایی رم‌جت سوخت جامد می‌تواند به حدود ۱۰۰۰ ثانیه برسد. به‌علاوه، حذف قطعات مکانیکی باعث کاهش هزینه‌ها می‌شود که این نکته مهمی برای موتوری که اساساً یک نیروی محرکه یک‌بارمصرف است، به شمار می‌رود.

برای آزمایش، موتور ATLAS روی یک F-۱۰۴  استارفایتر که به سکوی پروازی ویژه‌ای برای تست تبدیل شده بود، نصب شد و مشخص گردید که این موتور توان رسیدن به‌سرعت ماخ ۲.۲ را دارد. طبق گفته مسئولان این شرکت، انجام پروازهای آزمایشی ضروری بودند؛ چرا که تونل‌های باد نمی‌توانند شرایط پیچیده دنیای واقعی ازجمله ارتعاشات و تنش‌های حرارتی را شبیه‌سازی کنند.

البته در جریان این آزمایش‌ها، موتور روشن نشد؛ چرا که هدف اصلی، مطالعه آیرودینامیک بود. درعین‌حال روشن کردن موتور روی یک جنگندهٔ متصل، فاجعه‌آمیز به نظر می‌رسید و روشن کردن واقعی باید در آزمایش‌های پرواز آزاد آینده انجام می‌گرفت.

مارک رتینگ، معاون و مدیرکل بخش توسعه فناوری و کسب‌وکار Edison Works در GE Aerospace دراین‌باره گفت: «این یک لحظه تاریخی برای ماست، چون برای اولین بار فناوری رم‌جت سوخت جامدمان را در پرواز به نمایش گذاشتیم. آزمایش پروازی با حمل در حالت متصل، امکان انجام تست‌های مکرر در شرایط جوی واقعی را فراهم کرده و به درک بهتر رفتار سامانه کمک خواهد کرد.»

منبع: newatlas

۵۸۳۲۱