استارتاپ آمریکایی از سریع‌ترین هواپیمای مسافربری تاریخ رونمایی کرد

هرمیوس یک استارتاپ آمریکایی با حوزه فعالیتی هوافضا است که مشغول توسعه سریع‌ترین هواپیمای مسافربری تاریخ موسوم به کوارترهورس می‌باشد.

بر طبق اساطیر یونان باستان، هرمیوس – Hermeus نام خدای سرعت در بین دوازده ایزد ساکن المپ است. وی که پسر زئوس بود، صندل‌هایی بالدار داشت که با استفاده از آن‌ها به سرعت سفر می‌کرد. حال یک استارتاپ هوافضای آمریکایی که موسسانش از اعضای پیشین سه کمپانی اسپیس ایکس، بلو اوریجین و جنریشین اوربیت هستند، نام کمپانی جدید خود را از هرمیس الهام گرفته و قصد دارند به این افسانه‌ها رنگ حقیقت ببخشد؛ از این رو مشغول کاری روی هواپیمای مسافربری هایپرسونیک خود هستند.

این هواپیما کوارترهورس – Quarterhorse نام داشته و به تازگی پیش نمونه‌ای در ابعاد واقعی از آن رونمایی شد؛ کوارترهورس نام یک نژاد اسب پرقدرت آمریکایی است که سرعت بسیار بالایی دارد. این هواپیما نیز قرار است بتواند ۲۰ سرنشین با خود حمل کرده و با سرعت هایپرسونیک خود فاصله ۷ ساعته بین نیویورک تا لندن را تنها ظرف مدت ۹۰  دقیقه پرواز کند. ناگفته نماند هایپرسونیک به سرعت بالای ۵ ماخ، یعنی ۵ برابر سریع‌تر از صوت اطلاق می‌شود و برابر با تقریبا ۴۸۳۰ کیلومتر بر ساعت می‌باشد.

پس از آنکه کمپانی هرمیوس طی تلاشی ۹ ماهه موفق به ساخت یک موتور با توان رساندن هواپیما به سرعت ۵ ماخ شد، نیروی هوایی روی پروژه آن سرمایه گذاری کرد. هرمیوس ماه گذشته از دریافت بودجه ۶۰ میلیون دلاری از سوی نیروی هوایی آمریکا خبر داد و اعلام کرد هواپیما تا ۱۸ ماه دیگر نخستین پرواز خود را تجربه خواهد نمود. این استارتاپ پیشتر نیز موفق به جذب سرمایه از سوی یکی بنیانگذاران کمپانی بزرگ سان مایکروسیستمز (از زیرمجموعه‌های اوراکل) شده بود.

موتور طراحی شده توسط هرمیوس

موتور جت این هواپیما یک پیشران با چرخه ترکیبی موسوم به TBCC است و خصوصیات موتور توربوجت و رم جت را در کنار هم دارد. برای سرعت‌های فروصوت تا فراصوت موتور مذکور همچون یک موتور توربوجت عمل کرده و رانش مورد نیاز را تامین می‌کند. در این حالت کمپرسور موتور هوا را در چند مرحله فشرده کرده و  سپس با سوخت ترکیب کرده تا انفجار آن درون محفظه احتراق سبب ایجاد رانش شود. هنگام پرواز با سرعت بالای ۳ ماخ تا سرعت هایپرسونیک بالای ۵ ماخ نیز تغییر حالت و ساختار داده و مانند یک موتور رم جت کار می‌کند. در سرعت بالای ۳ ماخ هوا دیگر نیازی به فشرده سازی ندارد و تنها کافیست هنگام ورود به موتور از سرعت آن کاست تا خود فشرده شود. بدین ترتیب موتور رم جت به دلیل غیبت کمپرسور، ساختار ساده‌تری دارد.

این موتور که سال گذشته با موفقیت آزمایش شد، بر اساس موتور توربوجت GE J85 طراحی و ساخته شده است. J85 همان موتور به کار رفته در جنگنده F-5 تایگر ۲- Tiger II است و کوچکترین موتور جت پس‌سوز دار محسوب می‌شود. این موتور رانش خیلی بالایی تولید نمی‌کند و F-5 به واسطه دو موتوره و ایضا سبک بودنش می‌توانست به سرعت فراصوت برسد. حال مهندسان هرمیوس موفق شده‌اند تا آن را به نحوی تغییر داده و تقویت کنند که کوارترهورس با وجود تک موتور بودن بتواند ۵ برابر سریع‌تر از صوت پرواز کند. پیش از این تنها سه هواگرد در تاریخ به چنین موتورهایی مجهز بودند که شامل هواپیمای شناسایی راهبردی A-12، نمونه ارتقا یافته آن موسوم به SR-71 و همچنین جنگنده ساخته شده بر اساس آن یعنی YF-12 است.

هواپیمای کوارترهورس از هوش مصنوعی بهره برده و خودمختار است. بدان معنا که خلبان ندارد، اما هواپیمای بدون سرنشین محسوب نمی‌شود، زیرا می‌تواند ۲۰ مسافر حمل کند. این هواگرد همچون یک هواپیمای عادی با استفاده از رانشی که موتورش در حالت توربوجت تولید کرده از روی باند برخاسته و پس از رسیدن به سرعت بالای ۳ ماخ، موتور ترکیبی آن به حالت رم جت رفته و به سرعت هایپرسونیک می‌رسد. بد نیست بدانید ورودی هوای این موتور دقیقا در نوک هواپیما قرار دارد.

و اما نمونه رونمایی شده یک پیش نمونه‌ای در ابعاد واقعی است که موتور جت داشته و این پیشران مورد آزمایش قرار گرفت؛ به همین دلیل به جای ارابه فرود، دارای پایه‌هایی برای محکم کردن روی زمین است. با نگاه به هواپیما می‌توان دریافت که هواپیما طراحی بال دلتا (مثلثی) دارد. مهندسان هوافضای آمریکایی پیش‌تر در دو هواپیمای فوق پرسرعت خود، یعنی هواپیمای شناسایی راهبردی SR-71 بلک برد – Blackbird و بمب افکن فراصوت XB-70 ولکری – Valkyrie که هر دو بالای ۳ ماخ سرعت داشتند نیز طرحی مشابه به کار برده بود؛ این دو هواپیما به ترتیب پرسرعت‌ترین هواگردهای سرنشین‌دار تاریخ با موتور جت محسوب می‌شوند. جت مسافربری فراصوت کنکورد ساخت فرانسه و انگلستان و همچنین همتای روسی آن یعنی توپولوف Tu-144 ملقب به کنکوردسکی که هر دو با ۲ ماخ سرعت پرواز می‌کردند نیز مجددا طراحی بال دلتا داشتند.

و اما دلیل استفاده طراحی بال‌ دلتا در هواپیماهای پرسرعت چیست؟ پاسخ را باید در فتار آیرودینامیک آن‌ها جستجو کرد. بدین صورت که در سرعت‌های بالا، طراحی مثلثی مانع تشکیل جریان جانبی پیرامون بال شده و سبب شکل گرفتن یک موج ضربه‌ای پرفشار پشت بال می‌گردد. این موج سبب افزایش چشمگیر نیروی برا (نیرویی که هواپیما را در هوا نگه می‌دارد) شده، بی آن‌ که نیروی درگ (نیروی منفی در پرواز هواپیما) تولید کند.

یک مزیت هرمیوس کوارترهورس در این است که هواپیمایی با قابلیت استفاده مجدد محسوب می‌شود. آمریکایی‌ها در سال ۱۹۵۹ یک هواپیمای سرنشین‌دار با موتور راکتی (و نه موتور جت) به نام X-15 را به پرواز در آوردند که موفق شد با سرعتی بیش از ۶.۷۲ ماخ پرواز کند! با این حال فقط یک هواپیمای آزمایشی با موتور راکتی یک بار مصرف بود که برای پرواز بایستی توسط بمب افکن حمل و پس از رسیدن به ارتفاع بالا، همچون یک موشک شلیک می‌شد؛ به بیانی دیگر خود قادر نبود از زمین بلند شود.

کوارترهورس ممکن است حداقل در نسل نخست خود نتواند به این سرعت برسد، اما ساختاری متفاوت با آن دارد و از این رو می‌توان آن را سریع‌ترین هواپیمای سرنشین‌دار با موتور هواتنفس (جت) نامید که در دست طراحی است. لازم به ذکر است که هواپیماهای بدون‌سرنشین یا همان پهپاد با سرعت بیش از ۵ ماخ طراحی و تولید شده است؛ برای مثال جت X-43 متعلق به ناسا قادر است با سرعت ۱۰ ماخ پرواز کند و سریع‌ترین هواپیمای جت تاریخ محسوب می‌شود که البته بدون سرنشین است.

هر فروند از این هواپیمای هرمیوس قرار است همچون یک جت مسافربری عادی تا مدت‌ها در خدمت بماند؛ هرچند به دلیل پرواز با سرعت هایپرسونیک و فشار بالایی که به سازه وارد می‌شود طبیعتا عمر خدمتی کمتری نسبت به یک جت عادی دارد. انتظار می‌رود این هواپیما با یک بار سوخت گیری پیش از پرواز قادر به پیمودن مسافتی بیش از ۷۴۰۰ کیلومتر باشد؛ مقداری که برای پرواز از شرقی‌ترین نقطه خاک آمریکا به غربی‌ترین نقطه آن، یعنی جزایر هاوایی کافی باشد. پس از فرود در هاوایی و سوخت‌گیری مجدد می‌تواند تا ژاپن یا کره جنوبی پرواز کند. همچنین برد کافی برای پرواز از خاک ایالات متحده آمریکا تا مسکو و همچنین کل قاره اروپا را دارد.

طرحی گرافیکی از ایرفروس وان هایپرسونیک ساخت هرمیوس

همانطور که در ابتدا اشاره شد نیروی هوایی آمریکا سرمایه گذار اصلی این پروژه است و امید دارد در آینده چنین هواپیمایی را به خدمت بگیرد. از اصلی‌ترین اهدافی که نیروی هوایی برای کوارترهورس در نظر دارد، استفاده از آن برای مسافرت‌های رییس جمهور آمریکاست. هواپیمایی که رییس جمهور با آن مسافرت می‌کند ایرفورس وان نام دارد و در حال حاضر یک بوئینگ ۷۴۷ به شدت ارتقا یافته است. با این حال طبق اخبار از پیش منتشر شده قرار است ایرفورس وان بعدی هایپرسونیک باشد.