ناسا از برترین مهندسان هوافضای دنیا خواسته است که برای دشوارترین مساله هوانوردی تجاری جوابی پیدا کنند: اینکه چطور میتوان پاکتر، بیصداتر و کممصرفتر پرواز کرد. نمونههای اولیهای که برای این منظور طراحی شده است، شاید استاندارد جدیدی را برای دو دهه بعدی هوانوردی بنا نهند. در این گزارش با سه طرح برتر آشنا میشویم.

جت Box Wing، لاکهید مارتین
زمان ارائه: ۲۰۲۵ / ۱۴۰۴
جتهای مسافربری مقدار زیادی سوخت مصرف میکنند. یک فروند هواپیمای بوئینگ ۷۴۷ به ازای هر مایل هوایی که طی میکند، ۵ گالن سوخت مصرف میکند (۱۰ لیتر در هر کیلومتر) که با توجه به افزایش سرسامآور قیمت سوخت، باعث افزایش قیمت بلیط میشود. مهندسان شرکت لاکهید مارتین مدل مفهومی Box Wing (بال جعبهای) را ارائه کردهاند تا بدون کنار گذاشتن شکل پایه هواپیماهای امروزی، راههای جدیدی برای کاهش مصرف سوخت پیدا کنند. با اقتباس از مواد سبک سازنده جتهای جنگنده اف-۲۲ و اف-۳۵، آنها یک پیکربندی بال حلقهای طراحی کردهاند که میتواند نسبت نیروی بالابرنده به نیروی پسا (مقاوم) را به میزان ۱۶ درصد افزایش دهد. به این ترتیب در عین حال که هواپیما هنوز برای فرودگاههای امروزی مناسب است، امکان پرواز طولانیتر را با مصرف کمتر سوخت فراهم میکند.
آنها همچنین به جای موتورهای توربوفن متداول، از موتورهای توربوفن فراکنارگذر (Ultrahigh-Bypass) استفاده کردهاند. همانند تمام موتورهای توربوفن، آنها نیروی پیشران را با کشیدن هوا به داخل موتور از طریق فن جلوی موتور، و سوزاندن مخلوطی از سوخت-هوا در هسته موتور تامین میکنند. با استفاده از پرههایی ۴۰ درصد پهنتر از فنهای امروزی، نسبت کنارگذاری موتورهای Box Wing چندین برابر موتورهای معمولی است. در سرعتهای مادونصوت، این چیدمان باعث افزایش ۲۲ درصدی راندمان میشود. اگر این مقدار را به کاهش مصرف سوخت ناشی از پیکربندی بال هواپیما اضافه کنید، راندمان این هواپیما ۵۰ درصد بیشتر از هواپیماهای مسافربری امروزی است. نیروی برا (بالابر) اضافی بال همچنین به خلبانان اجازه میدهد که در عین استفاده از نیروی کمتر موتور، در فرودگاههای شلوغ با شیب بیشتری فرود بیایند. این تغییرات باعث میشود که میزان سر و صدا ۳۵ دسیبل کاهش یابد و فاصله لازم برای فرود هواپیما روی باند فرود تا ۵۰ درصد کاهش یابد.

ماشین سبز مافوقصوت، لاکهید مارتین
زمان ارائه: ۲۰۳۰ / ۱۴۰۹
نخستین دوره حمل و نقل تجاری مافوق صوت در تاریخ ۲۶ نوامبر ۲۰۰۳ / ۵ آذر ۱۳۸۲ به پایان رسید؛ زمانیکه هواپیمای پر سر و صدا، پر مصرف و با آلودگی بالای کنکورد آخرین پرواز خود را انجام داد. اما رویای پرواز مافوق صوت کماکان باقی ماند تا اینکه در سال ۲۰۱۰ / ۱۳۸۹، مهندسان شرکت لاکهید مارتین هواپیمای Supersonic Green Machine را که ۱٫۶ ماخ سرعت داشت طراحی کردند. موتورهای چرخه متغیر هواپیما با سوئیچ کردن موتورها به حالت توربوفن معمولی در حین برخاستن و فرود هواپیما، راندمان هواپیما را بهبود میبخشند. ساخت محفظههای احتراق درون موتور میزان آلودگی اکسیدهای نیتروژن را تا ۷۵ درصد کاهش میداد. دم وی-شکل وارونه هواپیما و قرارگیری موتورها در زیر بال، غرش صوتی وحشتناک هواپیما را که باعث ممنوعیت پرواز کنکورد بر فراز خشکی شده بود تقریبا حذف کرد.
این پیکربندی هواپیما، امواج فشار هوا را (که در اثر برخورد هوا با هواپیمایی ایجاد میشود که با سرعت بیش از ۱ ماخ پرواز میکند و با پیوستن به امواج ضربهای (Shock Waves) باعث تولید غرش صوتی میشود)کاهش میدهد. پیتر کوئن، محقق ارشد پروژههای مافوقصوت ناسا میگوید: «ایده کلی طراحی کم غرش؛ کنترل قدرت، موقعیت و اندرکنش امواج ضربهای است.» به جای ایجاد حلقه مداومی از غرشهای بلند، این هواپیما یک غرش کمرنگ منتشر میکند که شدت آن از روی زمین، تنها به بلندی صدای یک جاروبرقی شنیده میشود.
ادامه مطلب ...