هواپیماهای آینده چه ویژگی‌هایی دارند؟
۱۳۹۲ شهریور ۱۹, سه‌شنبه
هواپیماهای امروزی تقریبا همه شبیه به هم به نظر می‌رسند؛ بدنه‌ای لوله‌شکل دارند که بال‌ها روی آن سوار شده و زیر بال‌ها هم موتورها نصب شده‌اند. روی دم هواپیما هم بخشی از سامانه هدایت تعبیه شده است.
این شکل ظاهری به هواپیما ثبات می‌بخشد و آن را فرمان‌پذیر می‌کند.
هواپیماها از زمان اختراع تاکنون دائما از نظر بازدهی بهبود یافته‌اند. البته هنوز می‌توان هواپیماهایی ساخت که سوخت کمتری مصرف می‌کنند.
یکی از ایده‌ها برای کاهش بیشتر مصرف سوخت هواپیما حذف بدنه است. پرنده باقی‌مانده در این صورت "بال" نام دارد و نه هواپیما. اما مسافران کجا می‌نشینند؟ مبتکران این ایده می‌گویند می‌توان بدنه‌ای پهن طراحی کرد که هر چه به سمت طرفین می‌رود شکل بال به خود می‌گیرد.
الگویی به نام گلایدر
اگر بال‌ها درازتر و باریک‌تر باشند، ویژگی‌های ایرودینامیکی یک هواپیما بهتر است. این موضوع در هواپیماهای بدون موتور هم دیده می‌شود. اما بال‌های بلندتر سنگین‌ترند و مصرف سوخت را افزایش می‌دهند. افزون بر این، فرودگاه‌های کنونی فضای لازم برای حرکت بدون خطر هواپیماهایی با چنین ابعاد را ندارند.
یک راه‌حل طراحی هواپیماهای دوباله مدرن است که در آن‌ها انتهای بال بالا و پایین به هم متصل شده باشند.
شاید هم مهندسان هوافضا موفق شوند بال‌های دراز تاشو طراحی کنند. در این شرایط خلبان می‌تواند پس از نشستن روی زمین بخشی از بال‌ها را به بالا جمع کند تا برای حرکت پرنده در فرودگاه‌های موجود مشکلی پیش نیاید.
ملخ‌های غول‌آسا
موتورهای پیشرفته‌تر هم می‌توانند هواپیماها را از نظر اقتصادی بیشتر مقرون به صرفه کنند. توربین‌های باز یکی از انواع موتورهای پیشرفته مورد نظر مخترعان هستند. موتورهای این چنینی از نظر ظاهری با موتورهای جت امروزی کاملا متفاوت خواهند بود. این موتورها گویی ملخ‌های غول‌آسایی هستند که چند متر قطر دارند.
توربین‌های باز وزن هواپیما را تا ۲۰ درصد کاهش می‌دهند؛ اما ۱۰ درصد نسبت به موتورهای جت امروزی کندتر هستند و هواپیماهای مجهز به آن‌ها تنها در صورت پرواز در مسافت‌های کوتاه و متوسط تأخیر زمانی مهمی با هواپیماهای کنونی نخواهند داشت. علاوه بر این، توربین‌های باز بسیار پرصداتر از جت‌های مدرن امروزی هستند.
به همین دلیل طراحان همچنان بر روی بهسازی موتورهای رایج کنونی متمرکز هستند. بسته به پیشرفت علم و در دست بودن مواد اولیه مختلف، نتایج متفاوت است. استفاده از قطعات سرامیکی یکی از راه‌حل‌هایی است که طراحان امیدوارند با استفاده از آن‌ها بتوانند دمای احتراق و کارایی موتور را افزایش دهند.
پرواز با برق؟
بهبود ویژگی‌های ایرودینامیکی بدنه یا طراحی موتورهای بهتر تنها تا حد مشخصی می‌توانند میزان دی‌اکسید کربن خروجی از موتور هواپیماها را کاهش دهند. برای رسیدن به نتیجه بهتر می‌توان از سوخت‌های فسیلی فاصله گرفت و به‌عنوان مثال به سراغ سوخت‌های زیستی از گیاهان رفت.
به اعتقاد مدیر بخش پژوهش یک مؤسسه فعال حوزه هوافضا در شهر مونیخ آلمان، اما بهتر است از همین ابتدا به سراغ انرژی الکتریکی رفت. او می‌گوید باید برای پرواز در مسافت‌های کوتاه و متوسط از هواپیماهای برقی استفاده کرد زیرا ۳۸ درصد از کل آلودگی حاصل از پرواز هواپیماها در این مسافت‌ها تولید می‌شوند.
مشکل اما این‌جاست که ظرفیت باطری‌های امروزی پاسخگوی این نیاز نیست. گذشته از این باطری‌های تولیدشده با فناوری کنونی بسیار سنگین هستند. کارشناسان اما بر این عقیده‌اند که تکنولوژی ساخت باطری در آینده به جایی خواهد رسید که می‌توان دست‌کم تأمین انرژی پروازهای کوتاه و متوسط را به باطری‌ها سپرد.
البته یک هواپیمای برقی به یک موتور برقی بسیار سبک و بسیار پربازده هم نیاز دارد که باید از ابررسانه‌ها ساخته شده باشد تا انرژی تلف نشود. برای انتقال برق بدون اتلاف انرژی، باید دمای موتور تا منفی ۱۹۰ درجه سانتی‌گراد کاهش یابد.
راه‌حل دیگر استفاده از موتورهای هیبریدی (برق و سوخت فسیلی) در هواپیماست. چنین هواپیمایی برای پیمودن مسیرهای طولانی هم مناسب خواهند بود.