دور ثورست في تطوير تكنولوجيات الطائرات الصامتة

دور ثورست في تطوير تكنولوجيات الطائرات الصامتة

إن السعي إلى صمت الطائرة يمثل أحد أكثر أهداف هندسة الفضاء الجوي طموحا، فمع توسع حركة الطيران في المناطق الحضرية، وتطالب المجتمعات المحلية بمزلاجات أكثر هدوءا، فإن دور الدافع - القوة ذاتها التي تدفع طائرة إلى الأمام - قد أصبح محوريا لاستراتيجيات الحد من الضوضاء، ولا يقتصر أثرا على مقياس قوة المحرك، بل هو المصدر الغالب للطاقة الصوتية في معظم الطائرات، ولا سيما أثناء الإقلاع والتسلق.

أساسيات توليد الصدأ والنواة

وينتج هذا التسارع من خلال تسارع كتلة من الغازات الهوائية أو الغازات العائمة في الاتجاه المعاكس للحركة المرغوبة، كما ينص على ذلك القانون الثالث لمدينة نيوتن، وفي محركات الطائرات، يحدث هذا التسارع من خلال حرق الوقود وطرد الغازات العالية السرعة؛ وفي نظم الدفع، يتحقق من خلال الثرثرة الدوارة التي تولد ضوضاء على الهواء المحيط.

نبع النفاية

وتولد الضوضاء الهجينة من طبقة الغطس المرتفع السرعة بين عمود العادم والهواء المحيط، وتزيد كثافة مقياس الضجيج النفاثة مع القوة الثامنة لسرعة الطائرات بسرعة عالية، مما يجعل من التخفيضات الصغيرة في سرعة العادم مفيدة للغاية، ولهذا السبب فإن محركات التربفان العالية التجويف، التي تحرك حجما كبيرا من الضجيج عند أقل سرعة، تنتج في جوهرها أقل من سرعة.

ضوئي وضغطي

ومن ثم فإن الضجيج الدقيق هو عنصرين أساسيين )من الترددات المملة( وعناصر النطاق العريض )من التفاعلات المضطربة( ومن ثم فإن تصميم شفرات الخيال والتسارع بين الروتينات والمواضع، واستخدام أجهزة الصوت المتقدمة في الناتشيل عوامل حاسمة، ويؤثر الطلب على الترددات المباشرة على سرعة الدوارة وتحميل الضوضاء الصارخة - يزيد من تقلبات الضغط التي تولدها.

الرقم الخاص بالإطار الجوي

ورغم أن ضوضاء الطائرات لا تتصل مباشرة بتوليد الدفع، فإنها تصبح بارزة أثناء الاقتراب من المحركات، حيث أن معدات الهبوط والرفوف والرفوف تؤدي إلى تدفق مضطرب يسهم في الضوضاء الشاملة، إلا أنه لا يزال يتعين توفير الزخم اللازم للحفاظ على سرعة النهج، ويمكن للمحركات العاملة في الطاقة المنخفضة أن تظهر ضوضاء متزايدة من المعجبين بسبب زوايا غير الآلية التي تُحدث ضوضاء في الهواء.

معايير الصخور والنواحي

وقد دفعت الأطر التنظيمية إلى تحقيق الكثير من الابتكار في الطائرات الصامتة، إذ تضع منظمة الطيران المدني الدولي معايير لإصدار شهادات إصدار الضوضاء بموجب المرفق 16، المجلد الأول. وقد أصبحت هذه المعايير أكثر صرامة تدريجيا، وتوجت بالفصل 14 (اعتبارا من عام 2017 بالنسبة لأنواع جديدة من الطائرات)، الذي يفرض تخفيضا تراكميا في الضوضاء قدره 7 علامات قياسية ضوضاء فعلية مرئية مقارنة بالحد الأقصى للفصل 4 السابق.

For more details on ILO noise standards, visit the ICAO noise pages].

التصميمات الهندسية المتقدمة على الوجه الأمثل لـ (ثراست)

توربفان عاليا وزربان مُحَرَّبة

الانتقال من القفز المنخفض إلى التربوفينات العالية تمثل أهم انخفاض في ضوضاء الطائرات حتى الآن، عن طريق نقل كتلة أكبر من الهواء في أقل سرعة، تنتج هذه المحركات نفس الدافع مع ضوضاء طائرة منخفضة الحد بشكل كبير، والقفزة التالية هي التربفان الموجه، مثل مجموعة برات وويتني PW1000G الضوضاء المنخفضة السرعة.

(أفتحوا (الروتو) و (فان إنجينز

محركات الدوار المفتوحة (المعروفة أيضاً بالمعجبين غير المختطفين) تقدم كفاءة دافعية أعلى بإزالة الناتشيل، مما يقلل من الجرّة ويتيح لوحات أكبر، لكن عدم وجود قناة يعني أنّ الطلقات الصارخة والتحميل غير المُستقطع تنتج ضوضاءً بدنية بارزة، فالبحث الحديث يركز على الثرثرة المضادة مع مسح أمثل وتسارع في وضع برنامج للضوضاءة

الكهرباء والإنجاب الهجين - الكهربائي

إن أنظمة الدفع الكهربائي تُعدّ بضوضاء أقلّ تحركاً وتزيل ضوضاء الاحتراق، ويمكن توزيع محركات الكهرباء على طول الجناح أو النسيج، مما يسمح بأكبر عدد من المدافع الصغيرة، وكلها تنتج ضوضاء أقل على حدة، وعدم وجود جهاز تربوي يحدّ من الضوضاء النهائية العالية التردد، غير أن ضوضاء الدفع على سرعة منخفضة يمكن أن تكون كبيرة،

درع الضباب والدمج

إن التوجه الصدأ بالنسبة للطائرات يمكن أن يؤثر تأثيراً كبيراً على الضوضاء المتصورة، حيث وضع محركات فوق الجناح أو الصمامات، يعمل الحاسوب الجوي كحاجز يعكس وينشر موجات الصوت فوق الأرض، بعيداً عن الأرض، وكان مفهوم الطائرة الصامتة من طراز NASA/SAX-40 يستخدم جهازاً مختلطاً من الطائرات ذات المحركات المحتوية على محركات مثبتة وجهاز من طراز كاميرات من طراز سائل متحركة

محرك الصدأ لإدارة النواة

إنّها مُتعلقة بشكل عام بالمُناورة في الطائرات المقاتلة، لكنّها أيضاً لديها تطبيقات ضوضاء، من خلال استئصال العادم أثناء الإقلاع، فإنّ الطائرة الكبيرة ذات السرعة العالية يمكن أن تُوجّه بعيداً عن الأرض، مع تقليل تأثير الضجيج على المجتمعات المحلية الأفقية، وعلى العكس من ذلك، فإنّ الإرتفاع الرأسي أثناء النهضة، يمكن أن يقلل من الضجيج.

إدارة صدع العمليات من أجل الحد من الأنقاض

ولا تقتصر الضوضاء على وظيفة تصميم المحرك فحسب بل أيضا على كيفية استخدام القوة في الطيران، وتقوم الخطوط الجوية والمطارات بتنفيذ إجراءات لخفض الضوضاء التي تعدل مستويات الدفع في مختلف المراحل.

خفضت عملية إزالة صدأ

ويُعدّ التحلل أو خفض عمليات الإقلاع من حيث الدفع معيارا في المطارات التي تفرض قيودا على الضوضاء، ويختار الطيار مستوى للدفع أقل من الحد الأقصى المتاح، وغالبا ما يستند إلى ظروف عمل كمين وطول مجرى، مما يقلل سرعة المحرك وسرعة العادم، ويخفض مباشرة من سرعة الطائرات وضوضاء المروحات، بينما تقوم نظم إدارة الرحلات الحديثة بحساب الحد الأمثل من الرسوب، مع الحفاظ على هوامش الأمان.

النهج المستمر للنسب

وأثناء الهبوط، يتطلب النهج التقليدي التدريجي قطعا من الرحلات الجوية ذات المستوى المزودة بمحركات ذات طاقة منخفضة، مما يمكن أن يزيد من ضوضاء المعجبين، وتستخدم وكالة مكافحة المخدرات التابعة للبحر الأسود هبوطا سطحيا ثابتا من ارتفاعات الرحلات السياحية إلى المدرج، مع حجب المحركات أو في أدنى درجة، مما يقلل من ضوضاء المحرك والضوضاء على الحاسوب الجوي، حيث يمكن نشر أجهزة الهبوط في وقت لاحق.

قطع الطريق خلال كليمب

وبعد الإقلاع، تخفض الطائرات عادةً من الدافع إلى التسلق على ارتفاع معين (مثلاً، 000 1 قدم)، وهذا التراجع يقلل كثيراً من الضوضاء بالنسبة للمجتمعات المحلية البعيدة عن المطار، وتضع شركات التصنيع المحرك جداول زمنية تقلل من الضوضاء وتؤمن درجة تسلق ملائمة، وتستخدم بعض المحركات الحديثة سمات متغيرة لدورة أخرى لزيادة الحد من الضجيج عند قوة الإيقاف، مثل تحويل الشاحنات إلى كتيارات أو تعديل سرعة النسيج.

ثورست ونواة في الحركة الجوية الحضرية الناشئة

وتمثِّل مركبات الإقلاع الرأسي والهبوط (eVTOL) حدوداً جديدة للدفع الصامت، وتعتمد هذه الطائرات على عدة مروحيات أو مراوح محمولة لتوليد الرفع والدفع، وتهيمن على الضوضاء التصاعدية التي تُنشر على الشبكة العالمية، والضوضاء الكلوي، ولكن نظراً لأن المركبات أصغر حجماً وتعمل بسرعة أقل بكثير من الطوابع التجارية.

الاتجاهات المستقبلية في مجال التكنولوجيات والبحوث

بـاء - ابتلاع باوندري لاير

وبإغراق طبقة الحدود المنخفضة الحركة على النسيج، يمكن لمدافعي حركة التحرير البريطانية أن يقللوا من الدافع اللازم لبطولة جوية معينة لأنهم يعيدون تأطير الحوادث، وهذا يقلل من قوة المحرك اللازمة ومن ثم الضجيج، كما أن شركة BLI تقلل من الضوضاء لأن التدفق المزروع أبطأ، مما يقلل من الفارق في سرعة الارتداد.

المحركات المتحركة

ويمكن لمحرك الدورة المتغيرة أن يتحول بين أسلوب توربان عالي الترجيح (الضوضاء المنخفض، والرحلة البحرية الفعالة) وأسلوب التربوي المنخفض (الدفع العالي للرحلة فوق الصوتية) ومحرك " جي أفينتي " الذي اختير لطائرة " آريون أسون " (الملغاة الآن)، الذي يُظهر مبادئ دورة متغيرة، وفي حالة دونسونية، استخدم مروحا أكبر لعملية هادئة؛

Adaptive and Morphing Exhaust Nozzles

ويؤثر شكل ازدحام العجلات على الضجيج، وقد استخدمت الكيمرونات (المتقطبة المتصاعدة) على محركات مثل جي 90 لسنوات عديدة للحد من الضجيج النفاثة عن طريق التشجيع على الخلط، ويمكن للألمات التكييفية الناشئة أن تغير الهندسة في طول الرحلة - مثلاً التوسع إلى نمط القفز على ارتفاع منخفض والانتكاس إلى حد كبير في هذه الضوضاء الدوارة.

الأثر الاجتماعي - الاقتصادي والبيئي للطائرات السليفة

إن تطوير الطائرات الأكثر هدوءا ليس مجرد تحد تقني؛ بل له آثار عميقة على المجتمعات المحلية والمطارات والسياسات المناخية، فالمطارات في جميع أنحاء العالم تواجه حظر التجول، والقيود التشغيلية، وتكاليف كبيرة لتخفيف الضوضاء، ويمكن لتكنولوجيات الطائرات الصامتة أن تتيح عمليات 24 ساعة، وأن تزيد من قدرة المطارات، وأن تقلل من الآثار الصحية مثل اضطراب النوم والإجهاد القلبي - البصري، وتقدر الفوائد الاقتصادية الناجمة عن انخفاض القيود المفروضة على المدرجات ذات الصلة بالضوضاء في بلايين الدولارات في السنة بالنسبة للمراكز الرئيسية.

فالطائرات الصامتة، من الناحية البيئية، كثيرا ما تمضي جنبا إلى جنب مع التحسينات في كفاءة الوقود، ويأتي انخفاض الضوضاء عادة من انخفاض سرعة العادم، مما يقلل أيضا استهلاك الوقود (حيث يكون الدفع متناسبا مع سرعة تدفق الجماهير، وتحسن الكفاءة مع انخفاض السرعة بالنسبة لتوجه صاف معين)، غير أن هناك عقوبات على الوزن والتعقيد، وبالتالي فإن الطريق إلى الطيران الصامت هو تحقيق أفضل من حيث يؤدي الزخم دورا مركزيا.

خاتمة

إن الصرع أكثر بكثير من القوة التي تتغلب على الجر؛ وهو التوقيع الصوتي الأول على طائرة، والرحلة إلى الأمام تميل إلى فهم وتلاعب كيفية توليد القوة وتوجيهها ومراقبتها، ومن التربات العالية التجويف إلى الدفع الكهربائي الموزع، ومن حركات الاختراع إلى الاستغناء عن طبقة الحدود القصوى، تسعى كل ابتكار إلى التوفيق بين الطلب على الدفعات الكافية وضرورة تقلص حجم الطيران.