تقاطع الأهداف المتعلقة بتصميم الأجهزة العالية الارتحال وكفاءة استخدام الوقود في الطيران المستدام

علوم المواد وتصميم الهياكل الأساسية

ويأتي الحد من الوزن هدفا دائما في تصميم الطائرات، كما أن نظم رفع الطائرات العالية تتيح فرصا كبيرة، إذ تبنى هياكل الشعلة والنباتات التقليدية من السبيكات الألومنيوم التي لها أجزاء متعددة متحركة، وتحمل آثار مضافة، وتزيد من سرعة تجهيز المركبات - البوليمرات المعززة بالكربون بوجه خاص - وتزيد من وزنها بنسبة تتراوح بين 15 و 25 في المائة بالنسبة لقوامها المكافئ.

وفيما عدا المركبين، يستكشف المصممون مسارات الذاكرة الشكلية لمكونات التكوين، ويمكن أن تتغير أجهزة التصنيف الذاتي استجابةً لدرجات الحرارة أو الحفز الكهربائي، بحيث تستبدل المحركات السائلة وصناديق التروس بعناصر بسيطة خفيفة الوزن، وفي حين أن المحركات الحالية لأجهزة التصوير الذاتي ذات التأثيرات العالية قد تكون محدودة في الحياة وحياة الدهون، فإن البحث الجاري يرمي إلى نشرها في حركات وقود ثانوية أو ثلاثية.

مسارات التنظيم والتصديق

ويتطلب جلب تكنولوجيات جديدة عالية للرفع إلى الأسواق نقل مشهد معقد لإصدار الشهادات، وتطالب سلطات الطيران بأن أي تغيير في ضوابط الطيران - بما في ذلك قياسات جديدة للثغرات أو أساليب الاختراع - يفي بمعايير السلامة الصارمة لتصميم السلامة الفشل، وحماية الإضراب، ورفوف الجليد.() وبالنسبة لأسطح الدفن، فإن التصديق يشكل تحدياً خاصاً لأن السلوك الهيكلي تحت الحمولة يجب أن يكون قابلاً للتنبؤ به في جميع الأشكال الممكنة لتكييف الوقود والبيئة.

وبالنسبة للمشغلين، تشمل البيئة التنظيمية أيضا متطلبات الإبلاغ عن الاستدامة، ويقتضي نظام تحديد وخفض عرض الكربون للطيران الدولي ونظام الاتحاد الأوروبي لتداول الانبعاثات أن تبلغ شركات الطيران عن استهلاك الوقود وانبعاثاتها على مستوى السلع الأساسية، وتنتج الاستثمارات في التحسينات العالية في كفاءة رفع الانبعاثات تخفيضات مؤكدة في كثافة الانبعاثات يمكن استخدامها في الامتثال أو التجارة كأرصدة للكربون، ومع تشديد معايير الإبلاغ، ستحتاج شركات الطيران إلى بيانات دقيقة عن مدى تأثيرها على إدارة عقود الكربون.

التطبيقات العالمية الحقيقية ودراسات الحالات الإفرادية

وقد حققت طائرات عديدة بالفعل فوائد التصميم العالي الحديث، وعلى الرغم من حجمها، أداء منخفض السرعة يتسم بالكفاءة بصورة مفاجئة من خلال نظامها الرائد المتطور والمتقدم، مما أسهم في انخفاض حروق الوقود لكل مقعد بنسبة ١٢ في المائة بالمقارنة مع الطائرات الأربع المحركات السابقة، وتزيد نسبة الجناح المتغير الذي يمتد إلى ٧٨٧ درجة من الارتفاع المفاجئ في حافة الارتفاع بدلا من أن تؤدي إلى حدوث انفجارات في بعض نظم النقل المركبة ذات السرعة الارتفاعية.

وبالنسبة للأساطيل القائمة، توفر برامج إعادة التشكيل مسارا أسرع نحو تحقيق وفورات، بينما تقوم أسر بوينغ ٧٣٧ نيغا و٣٢٠سيو بتتبع عمليات تحديث نظام تحديد مواعيده، وبرامجيات إعادة تحديد مواعيدها، وتقليص عدد المحركات التي تقوم بها الوكالة والتي تقلل من مستوى الموافقة على السحب بنسبة ١ إلى ٢ في المائة دون تغييرات هيكلية رئيسية، وتعود هذه التعديلات عادة إلى وفورات الوقود في غضون ١٢ إلى ١٨ شهرا في أسعار الوقود الحالية)٧(.

الاتجاهات المستقبلية

وتشمل الحدود التالية لتصميم أجهزة رفع عالية دمج الأسطح الهوائية بنظم الدفع، حيث تتجه أجنحة متفجرة إلى ارتفاع عدد طائرات العجلات أو الهواء النازيف إلى ارتفاع عدد المحركات، وقد تُثبت على متن طائرات تجريبية ويمكن أن تخفض مساحة الجناح المطلوبة بنسبة 10-15 في المائة، ويمكن أن تؤدي مراقبة التدفق النشط - باستخدام طائرات صغيرة أو محركات اصطناعية إلى زيادة الطوابق.

إن التقلبات الكهربائية الكاملة تمثل اتجاها آخر له آثار على الاستدامة، إذ أن إصلاح النظم الهيدروليكية يزيل التسرب ويخفض الوزن ويسهل الصيانة، والأهم من ذلك أن النظم الكهربائية يمكن أن تتحكم بدقة في نشر أسطح ذات الحد الأدنى من الجر، وفي الأجل الطويل، يجب أن تستلزم تشكيلات أجنحة مختلطة مفاهيم عالية الارتفاع، نظرا لأن عدم وجود نظام تقليدي وحجم الجسم الواسع يخلقان مختلفا للتصميمات الهوائية.

مسار متناسق

ويمثل تقاطع تصميم أجهزة رفع عالية وأهداف كفاءة الوقود المستدام للطيران أحد أكثر السبل واعدة وعملية لإلغاء الكربون في النقل الجوي، وخلافاً لعمليات الانطلاق أو الاختراق في الحاسوب الجوي التي تتطلب دورات إنمائية طويلة الأمد، يمكن تنفيذ العديد من عمليات رفع الانبعاثات على نحو تدريجي، عبر الأسطول الحالي، مع حدوث انتكاسات سريعة، وقد أحرزت الأوساط الهندسية تقدماً ملحوظاً في فهم أوجه التقدم في مجال استهلاك الوقود والتلاعب بها.

إن تحقيق كامل إمكانات هذه التكنولوجيات يتطلب تعاونا متواصلا بين أجهزة تنظيم الرحلات الجوية، وموردي النظم، والخطوط الجوية، والمنظمين، وينبغي تنظيم الاستثمارات البحثية والإنمائية في هياكل الدفن، والمحاضرين المتقدمين، والمنطق المتكامل لمراقبة الرحلات الجوية، من أجل الاعتراف بالفوائد التراكمية للتحسينات الجوية.

وبالنسبة لمخططي الأسطول الجوي وموظفي الاستدامة، فإن الرسالة واضحة: فالارتقاء بأجهزة رفع عالية ليس من الشواغل الهندسية المتخصصة بل الأدوات الأساسية اللازمة للوفاء بأهداف خفض الكربون في الأجل القريب، وعندما يقترن ذلك بمشتريات القوات المسلحة السودانية، وبعمليات الطيران المثلى، وبحيازات الجيل القادم من الطائرات، فإنها تشكل مسارا متماسكا يمكن تحقيقه لصناعة الطيران الأكثر خضراء، والعمل الذي يجري اليوم على ضخ المحركات، والتحكم فيها.