نجح الأخوان رايت في بناء طائرتهما الخاصة، طول جناحيها نحو 13 متراً، وزنها 274 كيلوغراماً، بقوة محرك بلغت 10 أحصنة، وبتكلفة لم تبلغ سوى 1000 دولار. أطلقا عليها اسم «رايت فلاير 1»، وانطلقا بها في أول تجربة ناجحة في العالم، وذلك في منطقة تبعد عن مدينة كيتي هوك 7 كيلومترات في ولاية كارولاينا الشمالية.
لكن كيف انتقلنا من نظام الطيران هذا إلى ما نحن عليه الآن؟
شهد السفر جواً تطوراً رئيسياً في القرن العشرين، ولم تظهر أي علامة على التباطؤ في القرن الحادي والعشرين.
لكن رحلة المرور من التحليق في الهواء الطلق إلى مقاعد الدرجة الأولى المريحة كانت طويلة، لذا ابق جالساً في مقعدك وأربط حزام الأمان، لنستكشف معاً بعض التطورات التكنولوجية التي أوصلتنا إلى وجهتنا الحالية.
المحركات قادرة على تحمل قوة وضغط ودرجات حرارة أعلى
بدأ عصر الطائرات النفاثة في خمسينيات القرن الماضي، وبقيت مبادئ التشغيل الأساسية للمحرك النفاث على حالها كما كانت في الأصل عام 1937، بينما حدثت تغييرات هائلة في تصميمه وأدائه.
الآن، أصبحت المحركات قادرة على تحقيق نسب ضغط ودرجات حرارة أعلى للغاز بسبب إدخال المراوح الهوائية وشفرات التوربينات المدعومة بأدوات التحليل الديناميكي للسوائل الحسابية المتقدمة.
ساعدت المواد المقاومة للحرارة أيضاً على إنشاء محركات عالية الطاقة، جنباً إلى جنب مع أنظمة تبريد الهواء المعقدة لأجزاء المحرك التي تكون أكثر سخونة من درجة انصهار بعض المعادن.
الأجنحة: التحدي هو التمكن من تصميم يعمل بسرعات عالية
لقد تغير جناح الطائرة بمرور الوقت، لكن الجنيح – وهو جزء من الجناح، يجعل التحليق أكثر سرعة فوق الجناح مما هو عليه في الجزء السفلي – هو الذي أثبت أنه جزء لا يتجزأ من تغيير التصميمات. تكمن مشكلة الجنيحات في تصميم تلك التي لا توفر مقاومة كبيرة عند السرعات العالية.
يوفر مصعد الطائرات، الإقلاع والهبوط على ارتفاعات منخفضة، والرحلات البحرية على ارتفاعات عالية. تُحلق معظم الطائرات الحديثة بنسبة 80٪ من سرعة الصوت.
بمرور الوقت، أتاح استخدام الشرائح واللوحات بالمزيد من الرفع منخفض السرعة أثناء الإقلاع، وبمجرد تخزينها تحت الجناح النظيف، تصبح نسبة الرفع إلى السحب مثالية. هذا يعني أن الطائرة يمكن أن تتحرك بسلاسة أكبر وتستهلك وقوداً أقل.
كفاءة وقود المستقبل وأنواعه
لسنوات، ركزت صناعة الطيران على تحسين كفاءة الوقود، على أمل الحفاظ على انخفاض التكاليف. لكن الآن، يزداد التركيز على الاستدامة.
“هناك تغيير من حيث التصور العام. هناك خشية وقلق من تأثير الطيران. هناك جهد كبير للحد من التأثير البيئي”، يقول الدكتور بارينجتون.
منذ عام 1970، تحسنت كفاءة حرق الوقود في الطائرات التجارية بنسبة 41 % . مع ذلك، ليست كل الأخبار جيدة.
يجب البحث عن بدائل، حالياً، يجري العمل على الهيدروجين ووقود الطيران المستدام المصنوع من الكتلة الحيوية والبطاريات. لكن هناك سلبيات.
يحتاج الهيدروجين إلى أن يظل بارداً جداً إذا كان سائلاً، وستكون البطاريات المطلوبة للطائرة ثقيلة جداً. يبدو أن وقود الطيران المستدام هو الأكثر احتمالاً حيث لا يزال من الممكن استخدام المعدات الموجودة. مع ذلك، ربما سيكون هذا هو حال جميع طائرات المستقبل من خلال الأفكار المتطرفة مثل “هايبرلوب إيلون ماسك”. لا يعتقد الدكتور بارينجتون بذلك.
“عبر البر، ستكون هذه هي المنافسة، لكن إحدى مزايا الطائرات، هي أنها تستطيع تجاوز المياه بسهولة تامة، في حين أن ذلك ليس بهذه السهولة في هايبرلوب.”