برنامه آزمایشی HEXAFLY-INT: در راه رسیدن به یک لاینر مافوق صوت
لازم به یادآوری است که پروژه هواپیمای مسافربری کنکورد به دلیل پیچیدگی زیاد، زمانی به طور مشترک توسط صنایع بریتانیا و فرانسه توسعه یافت. تمایل به دستیابی به بالاترین عملکرد در چارچوب پروژه جدید منجر به این واقعیت شده است که برنامه امیدوار کننده HEXAFLY-INT نیز توسط تعداد زیادی شرکت از تعدادی از کشورها اجرا می شود. ده ها سازمان علمی و طراحی از هشت کشور در این پروژه مشارکت داشتند. بخش قابل توجهی از کار توسط سازمان های اروپایی انجام می شود. علاوه بر این، دانشمندان روسی و استرالیایی نیز در این برنامه مشارکت دارند.
علم روسیه در برنامه HEXAFLY-INT توسط مؤسسه مرکزی آیرودینامیک، مؤسسه مرکزی موتورهای هوانوردی، مؤسسه آزمایش پرواز و مؤسسه فیزیک و فناوری مسکو ارائه می شود. همه این سازمان ها تجربه زیادی در ایجاد فناوری هوانوردی دارند و علاوه بر این، دارای تعداد زیادی امکانات تحقیقاتی و آزمایشی هستند.
اهداف پروژه جدید در عنوان آن منعکس شده است. HEXAFLY-INT مخفف عبارت High-Speed Experimental Fly Vehicles - International ("High-Speed Experimental Fly Vehicle, International") است. همانطور که از این نام بر می آید، در حالی که هدف دانشمندان و طراحان ایجاد یک ماشین آزمایشی است که بتواند بالاترین عملکرد را نشان دهد و با مثال خود چشم انداز واقعی ایده های اصلی پروژه را تأیید کند. در آینده می توان بر اساس ایده ها و راه حل های جدید، لاینرهای مافوق صوت و مافوق صوت تمام عیار مناسب برای عملیات در خطوط هوایی ایجاد کرد.
کار در سال 2014 آغاز شد. 5 سال برای تحقیقات، کارهای طراحی و تعدادی آزمایش مورد نیاز در نظر گرفته شد. بنابراین، نتایج واقعی برنامه در سال 2019 به دست خواهد آمد. تا آنجا که مشخص است، در حال حاضر بخشی از کار مورد نیاز تکمیل شده است و به شما امکان می دهد طراحی نمونه های اولیه پرواز آینده را ادامه دهید.
پروژه HEXAFLY-INT بر اساس تمایل سازمان های هوانوردی برای ایجاد یک هواپیمای مسافربری امیدوارکننده است که قادر به حل مشکلات حمل و نقل مسافر با حداکثر کارایی و کارایی بالا باشد. بنابراین، هدف نهایی این برنامه دستیابی به سرعت کروز حداقل 5000-6000 کیلومتر در ساعت یا بالاتر است. لاینر با داشتن چنین ویژگی هایی قادر خواهد بود طولانی ترین مسیر را در کوتاه ترین زمان ممکن طی کند. به عنوان مثال، از بروکسل به سیدنی (بیش از 18,7 هزار کیلومتر)، چنین هواپیما در حدود سه ساعت خواهد رسید. پرواز از بروکسل به توکیو بیش از دو ساعت طول خواهد کشید.
هواپیما مدل HEXAFLY-INT. عکس TsAGI / tsagi.ru
بدیهی است که به دست آوردن چنین مشخصات پروازی کار بسیار دشواری است. با این وجود، تا به امروز، صنعت هوانوردی جهانی از پایگاه علمی و فنی کافی حداقل برای نزدیک شدن به پارامترهای مورد نظر برخوردار است. به عنوان بخشی از برنامه HEXAFLY-INT، انجام مقدار زیادی کار تحقیقاتی پیشنهاد شد که نتایج آن باید ظاهر یک هواپیمای آزمایشی را تعیین کند. دومی بعداً میتواند به «پدر» خطهای تمام عیار طراحی شده برای حمل و نقل افراد یا کالاها تبدیل شود. به دلایل واضح، در ابتدا چندین سال برای انجام تمام تحقیقات، طراحی و آزمایش مهلت داده شد.
در واقع، هدف اصلی پروژه HEXAFLY-INT ایجاد یک پلت فرم آزمایش نمایشگر فناوری است که تجهیزات مختلف، رویکردهای امیدوارکننده و غیره را آزمایش خواهد کرد. در مرحله مطالعه تئوری و تجربی، برنامه ریزی شده است تا شش موضوع اصلی تأثیرگذار بر جنبه های مختلف یک هواپیمای امیدوارکننده بررسی شود.
قبل از هر چیز لازم است کارایی و عملکرد کلی هواپیما ارزیابی شود. در این زمینه، پارامترهای کلی آیرودینامیکی، راندمان سوخت، استحکام سازه تحت بارهای مکانیکی و حرارتی و سایر موارد کلی باید مورد مطالعه قرار گیرد. جهت دوم تحقیق، توسعه یک شکل آیرودینامیکی بهینه با عملکرد بالا است. کسب بالاترین کیفیت آیرودینامیکی ممکن با قابلیت مانور و پایداری بالا ضروری است.
در ارتباط با الزامات موجود برای سرعت پرواز، بررسی مشکلات نیروگاه و تمامی اجزای مربوطه ضروری است. هواپیما باید دارای پیکربندی خاصی از ورودیهای هوا و مجرای هوا باشد، مجهز به موتورهای جت در کلاس مورد نیاز، قابلیت کار در تمام سرعتهای پرواز و مجهز به دستگاه نازل مناسب باشد. همچنین نیروگاه باید حداقل تاثیری بر محیط زیست داشته باشد. بارهای آیرودینامیکی و حرارتی نیز منجر به تقاضاهای ویژه در مورد استحکام بدنه هواپیما می شود. دومی باید با قدرت کافی و منبع بالا متمایز شود.
طرح پیشنهادی یک هواپیمای آزمایشی شکل Researchgate.net
سرعت پرواز بالا اجازه نمی دهد هواپیما فقط توسط خدمه کنترل شود و به همین دلیل نیاز به کنترل خودکار دارد. آنها باید برای نظارت بر وضعیت سیستم های سواری، ناوبری و غیره استفاده شوند.
در مرحله اول برنامه HEXAFLY-INT، قرار بود شش موضوع اصلی بررسی شود، راه حل های بهینه برای این مشکلات بیابد و آنها را در طراحی اولیه هواپیما ترکیب کند. در عین حال، سازمانهای شرکتکننده از چندین کشور باید از دانش و تجربه موجود استفاده میکردند و برنامههای تحقیقاتی جدیدی را انجام میدادند. پس از همه این کارها، توسعه و ساخت مدل هایی برای انجام تحقیقات در تونل های باد ضروری بود. سپس پروژه می تواند به مرحله مونتاژ و آزمایش مدل پروازی منتقل شود.
جالب اینجاست که در مرحله خاصی، نویسندگان پروژه امیدوارکننده موفق شدند برخی از الزامات مدل ها و نمونه های اولیه را کاهش دهند. با توجه به محدودیت های تحمیل شده توسط اندازه مجتمع های تحقیقاتی اروپایی، مدل آزمایش های آیرودینامیکی در ابتدا نمی توانست طولی بیش از 1,5 متر داشته باشد. به لطف مشارکت در کار TsAGI روسیه، این پارامتر دو برابر شد. در نتیجه، حجم های اضافی ظاهر شد، مناسب برای قرار دادن دستگاه های خاص. در آینده، هنگام ایجاد یک نمونه اولیه پرواز تمام عیار، افزایش اضافی در طول دستگاه تا 4,5-5 متر امکان پذیر است.
تا به امروز، دانشمندان چندین کشور توانستهاند طراحی بدنه بهینهای را بیابند که ویژگیهای پروازی مورد نظر را ارائه میدهد و برای استفاده در پروژه هواپیمای مسافربری مناسب است. مطابق با این ایده ها، چند سال پیش طرح های مختلفی ساخته شد. برخی از این محصولات برای آزمایش های اولیه در نظر گرفته شده بودند، در حالی که برخی دیگر به طور انحصاری برای نمایش در نمایشگاه ها مونتاژ شدند. علاوه بر طرح، مواد تبلیغاتی متعددی در مورد پروژه به متخصصان و عموم مردم نشان داده می شود.
در حال حاضر، برنامه HEXAFLY-INT شامل ساخت یک هواپیما با ظاهر غیر معمول است. این باید دارای یک بدنه کششی بزرگ باشد که با ابعاد عرضی کوچک مشخص می شود. برای تعامل مناسب با هوا در سرعت های بالا، پیشنهاد می شود از یک دماغه صاف و کمی گرد استفاده کنید که پشت آن یک محفظه فیرینگ بینی بلند وجود دارد. یکی از ویژگی های بارز طرح بدنه عدم وجود قسمت بالایی محکم از مخروط بینی است. یک برش مثلثی وجود دارد که به عنوان ورودی هوا عمل می کند. در واقع دماغه دستگاه به صورت سینی ساخته شده است که هوای جوی را به کانال موتور می رساند.
قسمت اصلی بدنه باید قسمتی نزدیک به مستطیل، اما با گوشه های گرد داشته باشد. در قسمت دم بدنه، پیشنهاد میشود که کیلهای جارو بزرگ را نصب کنید که با یک کامبر بزرگ به سمت بیرون قرار میگیرند. برای کنترل مسیر، باید از سکانهایی استفاده شود که به شکل بخشهای بزرگ عقب کیل ساخته شدهاند.
این پروژه شامل استفاده از یک بال دلتا با کشیدگی کوچک است که قسمت ریشه آن تقریباً تمام قسمت بدنه را اشغال می کند. سطوح کنترل باید در لبه انتهایی بال قرار گیرند. به دلیل عدم امکان استفاده از تثبیت کننده های طرح سنتی، تجهیزات با تجربه ایلوون هایی را دریافت می کنند که قادر به انجام عملکردهای رول و ارتفاع سکان هستند.
بر اساس گزارش ها، در اولین مراحل تحقیق، نمونه اولیه طرحی ساده شده دریافت خواهد کرد. به ویژه، ورودی هوای بینی با یک فیرینگ پوشانده می شود. حجم های داخلی بدنه برای نصب انواع تجهیزات الکترونیکی برای مقاصد مختلف داده خواهد شد. چنین تجهیزات سواری در طول پرواز پارامترهای مختلف را کنترل می کند و همچنین داده ها را ضبط یا به زمین ارسال می کند. یکی از ویژگی های مهم نمونه اولیه عدم وجود نیروگاه اختصاصی آن خواهد بود. در اولین مراحل آزمایش، قرار است فقط با یک سیستم اورکلاک انجام شود.
یک سیستم ماژول سرویس آزمایشی ("ماژول سرویس آزمایشی") به بدنه عقب وصل خواهد شد. این دستگاه یک واحد با بدنه مخروطی شکل و مجموعه ای از قفسه ها برای اتصال با هواپیما می باشد. تجهیزات مختلفی در داخل بدنه قرار خواهد گرفت، از جمله سکان های گاز. ماژول ESM برای کنترل هواپیما در مراحل خاصی از پرواز طراحی شده است.
برای پراکنده کردن مدل پرواز، قرار است از یک موشک مخصوص استفاده شود. باید از محدوده زمین شروع شود، به مسیر مورد نیاز برسد و تا سرعت مورد نظر شتاب بگیرد. سپس HEXAFLY-INT با تجربه ریست می شود. پرواز در امتداد یک مسیر مشخص مطابق با یک برنامه از پیش بارگذاری شده انجام خواهد شد. بخشی از پرواز با استفاده از سیستم ESM انجام می شود و پس از آن ریست می شود. سپس، با از دست دادن انرژی جنبشی، نمونه اولیه باید در یک منطقه از پیش تعیین شده از اقیانوس ها، در فاصله نسبتاً زیادی از نقطه شروع، پاشیده شود. در طول پرواز، قرار است با استفاده از ایستگاه های رادار زمینی، کشتی یا هواپیما، آن را ردیابی کنند.
بر اساس داده های منتشر شده قبلی، نویسندگان پروژه HEXAFLY-INT چندین سایت احتمالی را برای آزمایش های آینده در نظر گرفتند. بنابراین، در مرحله اولیه برنامه، سایت تست آندویا در نروژ راحت ترین به نظر می رسید. این سایت دارای تعدادی امکانات و مجموعه ای از تجهیزات مناسب برای کار با راکت و سایر تجهیزات ویژه می باشد. علاوه بر این، به دلیل موقعیت مکانی خود، امکان پرتاب هواپیماهای پرسرعت به مناطق دورافتاده اقیانوس جهانی را فراهم می کند که باعث کاهش خطرات و تأثیر منفی بر تأسیسات زمینی، اقتصاد ملی و غیره می شود.
یک برنامه تحقیقاتی امیدوارکننده هنوز مرحله تحقیقات نظری را ترک نکرده است، اما شرکت کنندگان آن در حال حاضر در حال تعیین ویژگی های تقریبی ظاهر یک هواپیمای مافوق صوت آینده مناسب برای عملیات خطوط هوایی هستند. قابل ذکر است که با توجه به پیچیدگی پروژه، اجرای کلیه طرح های موجود در دو مرحله انجام خواهد شد. در نتیجه، تنها دومین هواپیما از خانواده جدید با بالاترین ویژگی های پرواز و سرعت مافوق صوت متمایز خواهد شد.
نمودار پرواز آزمایشی شکل Researchgate.net
مشخص است که یک هواپیمای امیدوار کننده "مرحله اول" که بر اساس پیشرفت های تحت برنامه HEXAFLY-INT ایجاد شده است، می تواند با سرعت حدود 2000 کیلومتر در ساعت پرواز کند. برد پرواز به 8600 کیلومتر خواهد رسید. قرار است از کابین های مسافری با پیکربندی های مختلف استفاده شود که از نظر تعداد مکان برای افراد و بار متفاوت است. برای به دست آوردن راندمان سوخت مورد نیاز در ترکیب با پارامترهای مورد نظر رانش و ایمنی محیطی، می توان هواپیما را به موتورهای جت پیشرفته با استفاده از هیدروژن مایع مجهز کرد.
نسخه دوم یک هواپیمای امیدوار کننده، طبق برآوردهای مختلف، باید تفاوت های خاصی با مدل قبلی خود داشته باشد که با سایر الزامات فنی مرتبط است. در این پروژه است که قرار است مشکل اصلی دستیابی به سرعت پرواز مافوق صوت را حل کند که امکان رسیدن به قاره های دیگر را در عرض چند ساعت فراهم می کند. به دلایل واضح، ظاهر دقیق چنین هواپیمایی هنوز مشخص نیست. تنها با نتایج برنامه فعلی قابل تعیین است.
پنج سال برای اجرای پروژه HEXAFLY-INT که از سال 2014 آغاز شده است، در نظر گرفته شده است. در طول این مدت، قرار است کل محدوده تحقیقات نظری، آزمایش مدلهای هواپیما در تونلهای باد انجام شود و سپس آزمایش کامل مدل پرواز انجام شود. پس از دریافت نتایج مثبت چنین کاری، پروژه های زیر راه اندازی خواهد شد که باید منجر به ظهور هواپیماهای جدید شود.
آثار مختلف در چارچوب یک پروژه بزرگ بین سازمان های مختلف از همه کشورهای شرکت کننده توزیع می شود. متخصصان به طور مداوم به تبادل اطلاعات می پردازند و علاوه بر این، جلسات کاری برگزار می کنند و در طی آن آخرین دستاوردها و راه های توسعه بیشتر پروژه را مورد بحث قرار می دهند. آخرین رویداد از این دست در حال حاضر در پایان ماه مه بر اساس موسسه مرکزی آیرودینامیک روسیه رخ داد. در این جلسه نمایندگان تمامی سازمان های درگیر در برنامه حضور داشتند. نشست کاری بعدی پروژه HEXAFLY-INT پاییز امسال برگزار خواهد شد. این بار همکاران میزبان دانشمندان فرانسوی خواهند بود.
مدل های احتمالی تجهیزات هوانوردی که قادر به نشان دادن بالاترین ویژگی های پروازی و عملیاتی هستند مورد توجه بسیاری از کشورها هستند، اما همه آنها قادر به ایجاد چنین پروژه هایی به طور مستقل نیستند. با توجه به پیچیدگی زیاد کار لازم، تصمیم گرفته شد با هم اقدام کنیم. هشت کشور به نمایندگی از 15 سازمان تحقیقاتی و طراحی به طور همزمان در برنامه HEXAFLY-INT شرکت می کنند.
کمی بیش از سه سال از راه اندازی این برنامه می گذرد. در طول این مدت، دانشمندان چندین کشور الزامات کلی این پروژه را تشکیل داده اند و همچنین تحقیقات قابل توجهی را انجام داده اند. اکنون مقدمات ساخت و آزمایش یک مدل پروازی تمام عیار در حال انجام است. طبق برنامه زمانی موجود، این محصول تا سال 2019 تست می شود. آزمایش های نمونه اولیه به شما امکان می دهد چشم اندازهای واقعی برنامه اصلی را تعیین کنید و پس از به دست آوردن نتایج مورد نظر، توسعه هواپیماهای مسافربری جدید را آغاز کنید.
به دلایل واضح، زمان ظهور خطوط مسافربری ساخته شده با استفاده از پیشرفت های تحت برنامه HEXAFLY-INT هنوز نامشخص است و بعید است در آینده نزدیک مشخص شود. علاوه بر این، تحت شرایط خاص، یک گروه بینالمللی از شرکتها ممکن است چنین طرحهایی را به دلیل پیچیدگی بسیار زیاد و نداشتن چشمانداز واقعی کنار بگذارند.
با این حال، برای تعیین چشم اندازهای واقعی برای یک جهت امیدوارکننده، لازم است برنامه فعلی تکمیل شود. با کمک تعداد زیادی از دانشمندان از چندین کشور، پروژه HEXAFLY-INT در حال پیشرفت است و در حال حاضر نتایجی را ارائه می دهد، البته فقط ماهیت نظری دارد. کار ادامه دارد و به جالب ترین مرحله نزدیک می شود. اولین پرواز نمونه اولیه باید در سال های آینده انجام شود. این آزمایشات نتیجه اصلی برنامه فعلی خواهد بود و علاوه بر آن این امکان وجود دارد که شروع استفاده از فناوری مافوق صوت در حوزه حمل و نقل هوایی را نیز به همراه داشته باشد.
به نقل از وب سایت ها:
http://esa.int/
http://tsagi.ru/
http://ciam.ru/
https://researchgate.net/
http://cira.it/
اطلاعات