يدعو الخبير في هندسة المواد الدكتور جورج ن. ملحم إلى مزيد من التعاون والبحوث المتعلقة بطائرات الركاب الأسرع من الصوت للمساعدة في توفير طائرات أكثر أمانًا وصديقة للبيئة وأكثر اقتصادًا.
لقد عادت طائرات الركاب الأسرع من الصوت إلى الواجهة بعد أكثر من 20 عامًا من سحب آخر طائرة فائقة السرعة من الخدمة.
وكسرت شركة الطيران الأمريكية “بوم سوبرسونيك” مؤخرًا حاجز الصوت في رحلة تجريبية لطائرتها النفاثة “إكس بي-1″، بينما تأمل ناسا وشركة لوكهيد مارتن في إطلاق طائرتها البحثية “إكس-59” في السماء في وقت لاحق من هذا العام.
توقف السفر الجوي التجاري الأسرع من الصوت عن العمل منذ عام 2003 عندما أوقفت الخطوط الجوية الفرنسية والخطوط الجوية البريطانية تشغيل طائرات كونكورد التابعة لها، والتي كانت تحلق على ارتفاع أقصى يبلغ 60 الف قدم أو 18288 مترًا، وبسرعة تفوق ضعف سرعة الصوت، أي حوالي 2336 كيلومترًا في الساعة.
لكن الخبير من جامعة نيو ساوث ويلز الدكتور جورج ن. ملحم يقول إن هناك حاجة إلى مزيد من البحث والتطوير في قطاع الطيران لضمان قدرة الطائرات الأسرع من الصوت في المستقبل على تحمل ضغوط الطيران بسرعات عالية كهذه.
ويُسلّط ملحم، الأستاذ المساعد من كلية علوم وهندسة المواد، الضوء على مشاكل الشقوق التي اكتُشفت في أجنحة طائرة كونكورد أثناء خدمتها، كأحد الأسباب العديدة التي تدعو إلى الدقة في التصميم الآمن لهذه الطائرات.
ويقول: “أعتقد أن هناك هدفين نرغب فيهما في هذا القطاع. الأول هو استعادة هذا السفر السريع الأسرع من الصوت، بالتأكيد. والثاني هو التأكد من سلامته، وامتلاك معلومات كافية عن المواد المستخدمة، لا سيما العمليات الميكانيكية الدقيقة الكامنة فيه”.
تتعرض هذه الطائرات العالية السرعة لدرجات حرارة عالية وإجهادات أكبر من حيث تمدد المواد وتقلصها، وهنا لدي بعض التحفظات. تمدد الهيكل العام لجسم طائرة الكونكورد بمقدار 200 مم أثناء الطيران، مما تسبب في إجهاد زحف مستمر في بعض المواد.
ويشرح د. ملحم “عندما ترغب في قيادة طائرة، وخاصةً بهذه السرعات، يجب أن تكون واثقًا تمامًا من قدرة كل جزء من الطائرة على تحمل الضغط ودرجة الحرارة على الارتفاعات التي تحلق فيها، والاحتكاك المتزايد الناتج عن ذلك.”
دروس كونكورد
يدعو البروفيسور ملحم إلى زيادة إمكانية الوصول إلى أنفاق الرياح عالية المستوى لاختبار أنواع المواد – مثل التيتانيوم وألياف الكربون – اللازمة للطائرات الأسرع من الصوت في المستقبل بدقة.
ويشعر بالقلق من أن الدروس المستفادة من المشاكل التي اكتُشفت سابقًا في أجنحة كونكورد ربما لم تُستفد بالكامل.
في تموز/ يوليو 2000، كشفت الخطوط الجوية البريطانية عن اكتشاف شقوق في جميع طائرات كونكورد الأسرع من الصوت السبع (في عوارض الأجنحة وعوارضها العرضية) في أسطولها.
أُخرجت طائرة واحدة من الخدمة، بينما اعتُبرت الطائرات الست الأخرى آمنة للطيران. عُثر على أكبر الشقوق في عارضة الجناح الخلفية، حيث وصل قطرها إلى 76 ملم في الطائرة المتوقفة عن العمل.
كما أكدت الخطوط الجوية الفرنسية وجود شقوق في الأجنحة في أربع من طائرات كونكورد الست التابعة لها، لكنها لم تُخرج أيًا منها من الخدمة.
ومع ذلك، طغت المشكلة تمامًا بعد يوم واحد فقط، عندما أُصيبت إحدى الطائرات التي تشغلها الخطوط الجوية الفرنسية تحطمت طائرة كونكورد بعد إقلاعها بفترة وجيزة من مطار شارل ديغول في باريس، مما أسفر عن مقتل جميع ركابها البالغ عددهم 109 أشخاص، بالإضافة إلى أربعة على الأرض.
ومع ذلك، لم يكن الحادث مرتبطًا بتشققات الجناح، بل كان بسبب شريط معدني على المدرج – سقط من طائرة سابقة – مما أدى إلى ثقب أحد إطارات الكونكورد وتسرب حطامه إلى خزان الوقود، الذي اشتعل لاحقًا وأدى إلى عطل كارثي في المحرك.
أُجريت تعديلات لحماية خزان الوقود لضمان طيران طائرات الكونكورد المتبقية بأمان، ولكن في غضون ثلاث سنوات، أوقفت كل من الخطوط الجوية الفرنسية والخطوط الجوية البريطانية جميعها عن الخدمة – ونُسيت مشكلة تشقق الجناح إلى حد كبير.
يقول البروفيسور ملحم: “بسبب حادثة الاصطدام، التي لا علاقة لها بالشقوق، أشعر أن أحدًا لم يتطرق إلى هذه المشكلة آنذاك، ولم يفعلوا ذلك منذ ذلك الحين. لم يُناقش أمر هذه الشقوق إطلاقًا”.
ويصّر بالقول “عندما ترغب في قيادة طائرة، وخاصةً بهذه السرعات، يجب أن تكون واثقًا تمامًا من قدرة كل جزء من الطائرة على تحمل الضغط ودرجة الحرارة على الارتفاعات التي تحلق فيها، والاحتكاك المتزايد الناتج عن ذلك”.
ويضيف: “خلال بحثي، وجدتُ أنه ربما كانت هناك مشكلة في المواد المستخدمة، من حيث عدم توافقها مع المواد عند درجات حرارة معينة وأحمال إجهاد معينة. والمكان الوحيد الذي يمكننا فيه الاقتراب من محاكاة ظروف الطيران الأسرع من الصوت الحقيقي هو نفق الرياح، ولكن هذه الظروف نادرة جدًا. بصفتنا باحثين في مجال المواد، سيكون من الرائع أن نحظى بمرافق كهذه حيث يمكننا إجراء اختبارات لمدة ساعتين أو ثلاث ساعات، ولكن في الواقع، لا تستطيع ذلك إلا منظمات مثل ناسا”.
ويشير الى ان “اختبار هذه المواد المقترحة للطائرات الأسرع من الصوت يُمثل تحديًا لنا.”
يُجري البروفيسور ملحم محادثات مع ناسا حول إجراء اختبارات في نفق رياح بمركز غلين للأبحاث التابع لها في كليفلاند، أوهايو، والذي يُمكنه محاكاة سرعات جوية تصل إلى 6 ماخ (حوالي 7400 كم/ساعة).
وقال البروفيسور ملحم “تتمثل الخطة في أن تُخصص ناسا أحد علمائها للعمل معنا بشكل كامل في اختباراتنا وأبحاثنا. ناسا هي الجهة الوحيدة القادرة على إجراء الاختبارات اللازمة للارتقاء بالبحث إلى مستوى أعلى.”
وبتوقع البروفيسور ملحم إن طائرات الركاب الأسرع من الصوت من المرجح أن تعود إلى الخدمة في مرحلة ما في المستقبل – مدفوعة بالرغبة في تقليل أوقات الرحلات بشكل كبير، حتى لو كانت خدمة لا يستطيع تحمل تكلفتها إلا الأثرياء والمشاهير. لكنه غير مقتنع بأن مثل هذه الطائرات ستحلق بحلول نهاية العقد، كما وعدت شركة بوم سوبرسونيك بإصدارها من طائرة XB-1 التي تتسع لـ 65 مقعدًا.
وشدد الأكاديمي من جامعة نيو ساوث ويلز، الذي ألف كتابًا عن تأثير السرعة الأسرع من الصوت على المسامير، يُفتح في نافذة جديدة حول الطائرات: “أنا واثق من أن الرحلات التجارية الأسرع من الصوت ستعود مرة أخرى، ولكن ليس في وقت قريب”.
وتابع “أعتقد أن الأمر سيستغرق على الأرجح 10 أو 15 عامًا للوصول إلى هذه المرحلة، أي ربما حوالي عام 2040. لكن الصناعة بأكملها بحاجة إلى العمل الجاد الآن، مع المزيد من الأبحاث والمزيد من الطلاب القادمين والمزيد من تبادل المعرفة. ولا أظن أن هناك ما يكفي من ذلك حاليًا، كما أن المرافق المتاحة لاختبار المواد غير كافية”.