لماذا لا توجد حالات لطائرات تتجاوز بتهور أو تتسابق؟

يُحظر منعاً باتاً في صناعة الطيران تحليق الطائرات بما يتجاوز المعايير الفنية أو حدود السلامة، وقد تكون له عواقب وخيمة.

في الرابع عشر من مايو، انتشر مقطع فيديو على مواقع التواصل الاجتماعي يُظهر ثلاث طائرات تظهر في السماء في وقت واحد. وقد نشر الفيديو أحد ركاب رحلة تابعة لشركة طيران سبرينغ على منصة دويين.

في الوصف، ذكر الشخص أن الطائرة التي في الأسفل تابعة لشركة طيران تشنغدو، بينما الطائرة المنخفضة التي تتجاوزها تابعة لشركة طيران شاندونغ، وهي شركة طيران معروفة بألقابها "خطوط البرق" أو "سرعة شاندونغ".

لكن ظاهرة "قطار شاندونغ السريع" لهذه الخطوط الجوية لا تنبع من السرعة. فبسبب لوائح الطيران الصارمة، يكاد يكون من المستحيل على الطيارين الطيران بسرعة تتجاوز الحد المسموح به.

الأساس الديناميكي الهوائي

إن السبب المطلق الذي يمنع الطائرة التجارية من زيادة سرعتها بشكل تعسفي في الجو ينبع من قوانين ديناميكا الموائع، وخاصة سلوك تدفق الهواء الذي يقترب من سرعة الصوت على ارتفاعات عالية.

انتشر على مواقع التواصل الاجتماعي مقطع فيديو يُظهر ثلاث طائرات تظهر في وقت واحد في السماء، حيث تجاوزت طائرات تابعة لشركة شاندونغ إيرلاينز طائرات تابعة لشركة تشنغدو إيرلاينز. الصورة: دويين.

تعمل الطائرات التجارية الحديثة، من الطائرات الضيقة الجسم المدمجة إلى الطائرات العملاقة عريضة الجسم، عادةً في وضع دون سرعة الصوت، مع نطاق سرعة إعادة تدوير مثالي من 0.78 ماخ إلى 0.85 ماخ (78-85% من سرعة الصوت في الهواء).

تُقاس السرعة الفعلية للطائرة بأرقام ماخ، والتي تُعرف بأنها نسبة سرعة الجسم إلى سرعة الصوت في نفس الوسط السائل المحيط.

على الرغم من أن الطائرة نفسها تتحرك بسرعة أبطأ من سرعة الصوت (أقل من ماخ 1)، فإن التصميم المنحني للسطح العلوي للجناح يجبر تدفق الهواء فوقه على التسارع محليًا، مما يولد قوة رفع وفقًا لمبدأ برنولي.

إذا قام الطيار عمداً بالضغط على دواسة الوقود لتسريع الطائرة إلى ما بعد أقصى سرعة لها (رقم ماخ)، بهدف التجاوز أو "التسابق" مع طائرة أخرى، فستحدث ظواهر فيزيائية متطرفة.

عند هذه النقطة، تتشكل موجات الصدمة، وهي الحدود غير المرئية للضغط ودرجة الحرارة المتصاعدة، مما يُحدث اضطرابًا خطيرًا في تدفق الهواء. والنتيجة المباشرة لذلك هي انفصال الطبقات، حيث لا يعود تدفق الهواء ملتصقًا بإحكام بالسطح الديناميكي الهوائي للجناح، بل يتمزق خلفه، مُحدثًا دوامات مضطربة.

إلى جانب قيود مقاومة الهواء، تواجه الطائرات التجارية التي تعمل على ارتفاعات عالية أيضًا مساحة تشغيل ضيقة للغاية، والتي يطلق عليها علماء الفضاء اسم "زاوية التابوت".

تحدث زاوية التابوت عندما تتحرك الطائرة بسرعة كافية وعلى ارتفاع كافٍ ليبدأ الضغط في التساوي بين الجانب السفلي والعلوي للجناح، مما يتسبب في اختفاء الرفع تدريجياً.

مع ازدياد ارتفاع الطائرة، يصبح الهواء أقل كثافة، ويقل عدد جزيئاته، بينما تبقى مساحة الجناح ثابتة. وهذا يُجبر الطائرة على الطيران بسرعة أكبر لتوليد قوة رفع كافية للأجنحة.

إذا تحركت الطائرة ببطء شديد، فسوف تتحطم لأنها تفقد قوة الرفع الكافية لمقاومة القوى المؤثرة عليها، مثل قوة جاذبية الأرض أو القوة المركزية. عندما تكون قوة الرفع أقل من قوة الجاذبية، تتعرض الطائرة لظاهرة التوقف المفاجئ - وهي الخطر الخفي الذي يهددها في الجو.

يُصوّر الرسم التوضيحي مفهوم ركن التابوت. الصورة: بايلوت مول.

مع ذلك، في منطقة غطاء التابوت، إذا حلقت الطائرة بسرعة عالية، فستصل إلى سرعة ماخ دون سرعة الصوت. يصل تدفق الهواء فوق الأجنحة إلى سرعات قريبة من سرعة الصوت أو أعلى منها، بينما لا تزال الطائرة تتحرك بسرعة أقل من سرعة الصوت.

عند السرعات العالية للغاية، تميل موجات الصدمة المتكونة نتيجة اصطدام تدفق الهواء بسطح الجناح إلى دفع مقدمة الطائرة نحو الأرض.

هذا يجعل الطيران بالقرب من حافة الخطر أشبه بالمشي على حبل مشدود معصوب العينين. أي تغيير طفيف في السرعة أو الارتفاع قد يؤدي إلى فقدان قوة الرفع أو تجاوز السرعة المحددة، وكلاهما قد يكون كارثيًا.

مشكلة اقتصادية

حتى بدون قيود السلامة والقيود المادية، فإن "سباق السرعة" للطائرات التجارية سيظل مقيدًا بالهيكل الأساسي لاقتصاد الطيران.

في عام 1957، حلّقت أول طائرة بوينغ 707، محققةً سرعة طيران بلغت 0.78 ماخ. وفي عام 2009، أطلقت بوينغ طائرة 787 دريملاينر، التي تبلغ سرعة طيرانها 0.85 ماخ.

طائرتان، صُنعتا بفارق 52 عامًا، أسرع بنسبة 8% فقط. مع هذا التقدم الملحوظ في العلوم والتكنولوجيا، لماذا لا تستطيع الطائرات الطيران بسرعة أكبر؟

والسبب في ذلك هو أن صناعة النقل الجوي من القطاعات ذات هوامش الربح الضئيلة للغاية. وتمثل تكاليف الوقود النسبة الأكبر والأكثر تقلباً من إجمالي تكاليف التشغيل المباشرة لشركات الطيران.

حتى الآن، تُعدّ طائرة الكونكورد الطائرة التجارية الوحيدة التي حققت سرعات تفوق سرعة الصوت. إذ يمكنها الطيران بسرعة 2.02 ماخ، مما يسمح بالسفر من نيويورك إلى لندن في حوالي 3 ساعات و30 دقيقة.

هذا عددٌ مثيرٌ للإعجاب، لكن لم يدخل الخدمة سوى 14 طائرة كونكورد، وخدمت مسارين فقط لشركتي طيران: الخطوط الجوية البريطانية والخطوط الجوية الفرنسية. كانت أول رحلة تجارية للكونكورد عام 1976، وانتهت رحلتها الأخيرة عام 2003.

حتى الآن، لا تزال طائرة الكونكورد الطائرة التجارية الوحيدة التي حققت سرعات تفوق سرعة الصوت. الصورة: سي إن إن.

لتحليق الطائرة بسرعة تفوق سرعة الصوت، يجب أن تتمتع بديناميكية هوائية عالية، أي أن يكون تصميمها ضيقًا، مما يحد من عدد الركاب. هذا يعني أن طائرة الكونكورد لم تكن قادرة على حمل سوى حوالي 100 راكب، وهو عدد ضئيل مقارنةً بـ 330 راكبًا تستطيع طائرة بوينغ 787-10 حملهم.

علاوة على ذلك، لم يكن نموذج التشغيل المرتفع، الموزع على عدد قليل نسبياً من الركاب، نموذجاً اقتصادياً قابلاً للتطبيق. وبحلول أواخر التسعينيات، بلغت تكلفة تذكرة الذهاب فقط على متن طائرة الكونكورد 6000 دولار ، وهو سعر أعلى بكثير من سعر تذكرة الطائرة العادية.

بدلاً من التركيز على السرعة، تعتمد شركات الطيران في عملياتها على الربح الناتج عن تشغيل الرحلات. ولذلك، تركز تكنولوجيا الطيران التجاري حالياً بشكل حصري على زيادة الكفاءة.

لنأخذ طائرتي بوينغ 707 وبوينغ 787 كمثالين. على الرغم من تشابه سرعاتهما أثناء الطيران، إلا أن طائرة بوينغ 787 تُعد خيارًا أكثر فعالية من حيث التكلفة.

على وجه التحديد، تستهلك طائرة بوينغ 787 حوالي 5 أطنان فقط من الوقود في الساعة، ويمكنها نقل ما يقارب 140 راكبًا إضافيًا. وللمقارنة، تستهلك طائرة بوينغ 707 حوالي 6.8 أطنان من الوقود في الساعة. تركز الطائرات الحديثة على نقل أكبر عدد ممكن من الركاب إلى وجهتهم بأقل تكلفة ممكنة من حيث استهلاك الوقود وتكاليف التشغيل.

يجب أن تحلق الطائرات بسرعة كافية لتحقيق كفاءة عالية، ولكن يجب ألا يؤدي السحب واستهلاك الوقود إلى انخفاض الإيرادات. لذلك، فإن سرعة طيران الطائرات التجارية اليوم هي في الأساس السرعة المثلى التي توازن بين الكفاءة والإيرادات.

المصدر: https://znews.vn/vi-sao-khong-co-chuyen-may-bay-vuot-au-dua-toc-do-post1652089.html