מדוע אין מקרים של עקיפות או מרוצים בפזיזות?

טיסה של כלי טיס מעבר לתקנים טכניים או מגבלות בטיחות אסורה בהחלט בתעשיית התעופה ועלולה להיות לה השלכות הרות אסון.

ב-14 במאי, סרטון בו נראה שלושה מטוסים מופיעים בו זמנית בשמיים הפך ויראלי ברשתות החברתיות. הסרטון פורסם בדויין על ידי נוסע בטיסת ספרינג איירליינס.

בתיאור, האדם ציין כי המטוס שמתחת שייך לחברת התעופה צ'נגדו איירליינס, בעוד שהמטוס שעוקף אותו נמוך שייך לחברת התעופה שאנדונג איירליינס, חברת תעופה הידועה בכינוייה "Lightning Airlines" או "Shandong Speed".

עם זאת, התופעה המכונה "שאנדונג אקספרס" של חברת תעופה זו אינה נובעת ממהירות. בשל תקנות תעופה מחמירות, כמעט בלתי אפשרי לטייסים לטוס מהר יותר מהמהירות המותרת.

בסיס אווירודינמי

הסיבה המוחלטת המונעת ממטוס מסחרי להגדיל את מהירותו באופן שרירותי באוויר נובעת מחוקי דינמיקת הזורמים, ובמיוחד מהתנהגות זרימת האוויר המתקרבת למהירות הקול בגבהים גבוהים.

סרטון בו נראה שלושה מטוסים מופיעים בו זמנית בשמיים, כאשר שאנדונג איירליינס עוקפת את צ'נגדו איירליינס, הפך ויראלי ברשתות החברתיות. צילום: דויין.

מטוסים מסחריים מודרניים, ממטוסים קומפקטיים צרי גוף ועד מטוסים ענקיים רחבי גוף, פועלים בדרך כלל במצב תת-קולי, עם טווח מהירויות סחרור אופטימלי בין מאך 0.78 למאך 0.85 (78-85% ממהירות הקול באוויר).

המהירות בפועל של כלי טיס נמדדת במספרי מאך, המוגדרים כיחס בין מהירות העצם למהירות הקול באותו תווך נוזלי שמסביב.

למרות שהמטוס עצמו נע במהירות נמוכה יותר ממהירות הקול (מתחת למאך 1), העיצוב המעוקל של המשטח העליון של הכנף מאלץ את זרימת האוויר מעליו להאיץ באופן מקומי, ויוצר עילוי לפי עקרון ברנולי.

אם טייס לוחץ במכוון על המצערת כדי להאיץ את המטוס מעבר למספר מאך המרבי שלו, במטרה לעקוף או "להתחרות" עם מטוס אחר, יתרחשו תופעות פיזיקליות קיצוניות.

בנקודה זו, גלי הלם, הגבול הבלתי נראה של לחץ וטמפרטורה גואה, ייווצרו ויצרו הפרעה חמורה בזרימת האוויר. התוצאה הישירה היא התפרקות גבולות, שבה זרימת האוויר אינה נצמדת עוד למשטח האווירודינמי של הכנף אלא נקרעת מאחוריה, ויוצרת מערבולות סוערות.

מלבד מגבלות התנגדות האוויר, מטוסים מסחריים הפועלים בגבהים גבוהים מתמודדים גם עם מרחב תפעול צפוף ביותר, אותו מדענים בחלל והחלל מכנים "פינת הארון".

זווית הארון מתרחשת כאשר המטוס נע מהר מספיק וגבוהה מספיק כדי שהלחץ יתחיל להתאזן בין החלק התחתון לחלק העליון של הכנף, מה שגורם לעילוי להיעלם בהדרגה.

ככל שמטוס עולה לגובה, האוויר הופך דליל יותר, עם פחות מולקולות אוויר, בעוד ששטח הכנף נשאר ללא שינוי. זה מאלץ את המטוס לטוס מהר יותר כדי לייצר מספיק עילוי לכנפיים.

אם כלי טיס נע לאט מדי, הוא יתרסק מכיוון שאין לו עוד מספיק כוח עילוי כדי לנטרל את הכוחות הפועלים עליו, כגון כוח המשיכה של כדור הארץ או כוח הצנטריפטלי. כאשר העילוי קטן מכוח המשיכה, כלי הטיס חווה הזדקרות - הגורם הרוצח הבלתי נראה באוויר.

האיור מתאר את הקונספט של פינת ארון קבורה. צילום: PilotMall.

עם זאת, באזור מכסה הארון, אם יטוס במהירות, המטוס יגיע למאך תת-קולי. זרימת האוויר מעל הכנפיים מגיעה למהירויות קרובות למהירות הקול או גבוהה ממנה, בעוד שהמטוס עדיין נע מתחת למהירות הקול.

במהירויות גבוהות מדי, גלי הלם הנוצרים כתוצאה מהתנגשות זרימת האוויר עם פני הכנף נוטים לדחוף את חרטום המטוס לכיוון הקרקע.

זה הופך את הטיסה ליד פינת הארון לדומה לעיניים מכוסות ואיזון על חבל דק. שינוי קטן במהירות או בגובה יכול להוביל לאובדן עילוי או למהירות יתר, שניהם עלולים להיות קטסטרופליים.

בעיה כלכלית

אפילו ללא מגבלות בטיחותיות ופיזיות, "מרוץ המהירות" של מטוסים מסחריים עדיין יהיה מוגבל על ידי המבנה הבסיסי של כלכלת התעופה.

בשנת 1957, המטוס הראשון מדגם בואינג 707 המריא. הוא הגיע למהירות שיוט של מאך 0.78. בשנת 2009, בואינג השיקה את ה-787 דרימליינר. למטוס זה מהירות שיוט של מאך 0.85.

שני מטוסים, שניהם יוצרו בהפרש של 52 שנים, מהירים יותר רק ב-8%. עם התקדמות כה מרשימה במדע ובטכנולוגיה, מדוע מטוסים לא יכולים לטוס מהר יותר?

הסיבה לכך היא שתעשיית התחבורה האווירית היא אחד המגזרים בעלי שולי רווח דלים ביותר. עלויות הדלק מהוות את החלק הגדול והתנודתי ביותר מסך עלויות התפעול הישירות של חברת תעופה.

עד כה, קונקורד הוא המטוס היחיד המופעל באופן מסחרי שהגיע למהירויות על-קוליות. הוא יכול היה לטוס במהירות של מאך 2.02, מה שיאפשר טיסה מניו יורק ללונדון בכ-3 שעות ו-30 דקות.

זהו מספר מרשים, אך רק 14 מטוסי קונקורד הוצאו לשירות אי פעם, והם שירתו רק שני קווים עבור שתי חברות תעופה: בריטיש איירווייס ואייר פראנס. טיסתה המסחרית הראשונה של הקונקורד הייתה בשנת 1976, וטיסתה האחרונה הסתיימה בשנת 2003.

נכון להיום, קונקורד נותרה כלי הטיס היחיד המופעל באופן מסחרי שהגיע למהירויות על-קוליות. צילום: CNN.

כדי לטוס על-קולי, כלי טיס צריך להיות אווירודינמי מאוד, כלומר עליו להיות בעל עיצוב צר, ובכך להגביל את מספר הנוסעים. משמעות הדבר היא שהקונקורד יכל לשאת רק כ-100 נוסעים, מספר צנוע בהשוואה ל-330 הנוסעים שמטוס הבואינג 787-10 יכול לשאת.

יתר על כן, עלויות התפעול הגבוהות, המפוזרות על פני מספר קטן יחסית של נוסעים, לא היוו מודל כלכלי בר-קיימא. בסוף שנות ה-90, כרטיס בכיוון אחד בקונקורד עלה עד 6,000 דולר , מחיר גבוה משמעותית מכרטיס טיסה רגיל.

במקום מהירות, חברות תעופה פועלות על סמך הרווח המופק מהפעלת טיסות. לכן, טכנולוגיית התעופה המסחרית מתמקדת כיום אך ורק בהגברת היעילות.

קחו לדוגמה את בואינג 707 ובואינג 787. למרות שיש להם מהירויות שיוט דומות, הבואינג 787 הוא אופציה הרבה יותר משתלמת.

באופן ספציפי, הבואינג 787 צורך רק כ-5 טון דלק לשעה ויכול לשאת כ-140 נוסעים נוספים. לשם השוואה, הבואינג 707 צורך כ-6.8 טון דלק לשעה. מטוסים מודרניים מתמקדים בהבאת מספר הנוסעים הרב ביותר ליעדם בעלויות הדלק והתפעול הנמוכות ביותר האפשריות.

מטוסים חייבים לטוס במהירות גבוהה מספיק כדי להשיג יעילות גבוהה, אך אסור שגרר וצריכת דלק יפחיתו את ההכנסות. לכן, מהירות הטיסה של מטוסים מסחריים כיום היא למעשה המהירות האופטימלית בין יעילות להכנסות.

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