چگونه هواپیمای XB، 1 با سرعت مافوق صوت پرواز کرد، بدون اینکه صدای شکستن دیوار صوتی شنیده گردد؟ - دروازه پرشیا

این هواپیما که به وسیله شرکت Boom Supersonic ساخته شده، در 28 ژانویه سه بار با موفقیت از سرعت صوت عبور کرد و در 10 فوریه نیز این دستاورد را تکرار کرد. اما نکته حیرت انگیز این بود که هیچ کدام از این پروازها، از روی زمین صدای شکستن دیوار صوتی فراوری نکردند. علت این اتفاق، یک پدیده فیزیکی به نام برش ماخ (Mach Cutoff) است که باعث می گردد موج ضربه ای ناشی از عبور از دیوار صوتی، به جای حرکت به سمت زمین، به بالا منحرف گردد.

چرا پروازهای مافوق صوت صدای شکستن دیوار صوتی ایجاد می نمایند؟

وقتی یک هواپیما در سرعت های زیر صوت حرکت می نماید، امواج صوتی ای که فراوری می نماید به آرامی در هوا پخش می شوند. اما وقتی سرعت آن از ماخ 1 (Mach 1) عبور کند، یعنی از حدود 1224 کیلومتر بر ساعت بیشتر گردد، این امواج فرصت ندارند که از یکدیگر جدا شوند. به همین علت، روی هم جمع شده و به شکل یک موج ضربه ای (Shock Wave) در می آیند. این موج، همان چیزی است که ما در سطح زمین به عنوان صدای مهیب شکستن دیوار صوتی (Sonic Boom) می شنویم.

این صدا چنان بلند و ناهنجار است که باعث شده بسیاری از کشورها پرواز مافوق صوت را بر فراز خشکی ممنوع نمایند. حتی کنکورد (Concorde)، که یکی از پیشرفته ترین هواپیماهای مافوق صوت تجاری بود، به علت همین مشکل در سال 2003 از رده خارج شد. اما حالا، فناوری نو ممکن است این مشکل را حل نماید.

چگونه XB-1 صدای شکستن دیوار صوتی را از بین برد؟

راز موفقیت XB-1 در پدیده ای به نام برش ماخ (Mach Cutoff) نهفته است. در ارتفاعات بالا، سرعت صوت به علت کاهش دما، کمتر از سطح زمین است. این یعنی اگر یک هواپیما در ارتفاع مناسب و شرایط جوی ایده آل از دیوار صوتی عبور کند، امواج صوتی آن قبل از رسیدن به زمین منحرف شده و به سمت بالا بازتاب می شوند.

اما اجرای این فناوری به این سادگی ها نیست. عواملی مانند دمای هوا، فشار و سرعت باد هم بر مسیر امواج صوتی تأثیر می گذارند. به همین علت، خلبانان و مهندسان باید به دقت شرایط جوی را پیش بینی نمایند تا بتوانند برترین ارتفاع و سرعت را برای جلوگیری از شنیده شدن صدای شکستن دیوار صوتی انتخاب نمایند.

برند لیبهارت (Bernd Liebhardt)، کارشناس مرکز هوافضای آلمان (German Aerospace Center) می گوید:بزرگ ترین چالش این است که بتوانیم شرایط دقیق جو را پیش بینی کنیم. وقتی این اطلاعات را داشته باشیم، محاسبه سرعت مناسب برای جلوگیری از شنیده شدن صدای دیوار صوتی، نسبتاً ساده خواهد بود.

XB-1 راه را برای نسل نو سفرهای مافوق صوت باز می نماید

شرکت Boom Supersonic میخواهد از نتایج این آزمایش ها برای ساخت هواپیمای تجاری آینده خود، اوورتور (Overture) استفاده کند. این هواپیما قرار است بتواند با سرعت مافوق صوت بر فراز خشکی پرواز کند، بدون اینکه کسی روی زمین صدای دیوار صوتی را بشنود.

چنین پروازهایی می توانند تا 50 درصد سریع تر از هواپیماهای امروزی باشند. مثلاً، مسیر نیویورک به لس آنجلس می تواند 90 دقیقه کوتاه تر گردد.

بعلاوه، برخلاف تصور عمومی، پرواز مافوق صوت می تواند مصرف سوخت را کاهش دهد. پرواز کردن در سرعتی که کمی کمتر از ماخ 1 است، از نظر آیرودینامیکی بدترین حالت ممکن (Aerodynamically Worst Speed) محسوب می گردد، زیرا هواپیما در این سرعت بیشترین مقاومت هوا را تجربه می نماید. بنابراین، عبور از دیوار صوتی و حرکت در سرعت های بالاتر، در بعضی موارد حتی می تواند سوخت کمتری مصرف کند.

با این حال، لیبهارت می گوید که استفاده از فناوری برش ماخ احتمالاً در ابتدا فقط برای جت های خصوصی و تجاری کوچک (Supersonic Business Jets) سودآور خواهد بود و شاید برای پروازهای تجاری گسترده، هنوز چالش هایی باقی بماند.

آینده سفرهای مافوق صوت بدون صدای دیوار صوتی

تحقیقات درباره پروازهای مافوق صوت بدون صدای مهیب شکستن دیوار صوتی همچنان ادامه دارد. اگر این فناوری بتواند در مقیاس گسترده پیاده سازی گردد، ممکن است در آینده ای نزدیک، پروازهای فوق سریع بدون ایجاد مزاحمت صوتی به واقعیت تبدیل شوند. این پیشرفت می تواند آینده سفرهای هوایی را متحول کند و یک قدم بزرگ برای بازگشت عصر طلایی سفرهای مافوق صوت باشد.