هيبيرسوآر
هيبيرسوآر
20 يناير 2003 - ملاحظة [مُضافة في 25 مايو 2004]
المصدر:
http://www.fas.org/man/dod-101/sys/ac/hypersoar.htm
FAS تعني: اتحاد العلماء الأمريكيين
شبكة تحليل البيانات ذات الطابع العسكري
العنوان:
هيبيرسوآر: طائرة فائقة السرعة بمسافة تشغيل غير محدودة
إليك رسمًا فنيًا:
تُزيل التماسك وتُصبح... أورورا مع "ذيلها المسطح".
بحجم طائرة B-52 (...) فإن هيبيرسوآر هو طائرة استطلاع وقصف ذات مدى غير محدود، وقاذفة قنابل يمكنها تفريغ حمولتها في أي نقطة على الكرة الأرضية، وتعمل على ارتفاع وسرعة تجعلها فورًا خارج متناول أي نظام دفاعي. يمكنها إنجاز مهمتها والعودة إلى الأراضي الأمريكية للهبوط دون الحاجة إلى التزود بالوقود في الجو. يمكن للطائرة العمل كطائرة مسيرة أو حمل طاقم وتجهيزات خاصة. يمكنها الطيران بسرعة تقارب 6700 ميل في الساعة، أي 12000 كيلومتر في الساعة (ماخ 10)، وفي نفس الوقت تحمل حمولة تبلغ حوالي ضعف حمولة طائرة ذات نفس وزن الإقلاع. يُعد مفهوم "هيبيرسوآر" أقل عرضة للإجهاد الحراري مقارنة بالطرازات السابقة من الطائرات الفائقة السرعة، وهو ما كان يُعد عائقًا رئيسيًا في تطوير هذه الطائرات (جدار الحرارة). ستُصعد الطائرة هيبيرسوآر إلى ارتفاع يقارب 130 ألف قدم (55 كم)، ثم تُغلق محركاتها أثناء التحرك على سطح الحدود العليا للغلاف الجوي. ثم تُعيد تشغيل محركاتها التي تُغذى بالهواء (كيف؟)، مما يسمح لها بتنفيذ قفزة جديدة إلى الفضاء، وتكرار هذه العملية حتى تصل إلى وجهتها. وستتحرك حينها كحصاة ترتطم وتنطلق على سطح الماء. ستتطلب مهمة تبدأ من وسط الولايات المتحدة وتتجه نحو شرق آسيا (اليابان) حوالي 25 قفزة من هذا النوع، وستستغرق الرحلة ساعة ونصف.
سيكون زاوية الهجوم للطائرة خلال مراحل الصعود والهبوط فقط خمسة درجات. سيتعرض الطاقم لتسارع قدره 1.5 جي خلال الفترات التي تُعاد فيها المحركات، بينما يتحرك في حالة انعدام الوزن في الأجزاء العليا من المسار. هذا النوع من التسارع معتدل جدًا، ولا يُسبب أي إزعاج للمسافرين في رحلة مدنية، كما لن يؤثر على أداء الطائرة كمنصة إطلاق أو إطلاق إلى المدار. في الواقع، فإن التسارع الذي سيشعر به المسافرون أثناء هذه القفزات سيكون مشابهًا لما يشعر به طفل صغير عندما تهتز أمه به، باستثناء أن الحركة ستكون أبطأ بمئة مرة. وعلى الرغم من أن الهدف من هذا المشروع هو تصميم وسيلة نقل مدنية (...) مع ضمانات أمان جيدة، إلا أن هناك أيضًا جوانب عسكرية ووضع الحمولات في المدار. في معظم المشاريع الفائقة السرعة التي نُظر إليها حتى الآن، كان يُفترض استخدام الصواريخ لنقل المركبات إلى حدود الفضاء، ومن هناك تُنخفض الطائرة ببساطة بوضعية تسلقية نحو وجهتها (السابق لهذه المركبات كان X-15 القديم). وفي مشاريع أخرى، تم التفكير في استخدام محركات دفع ذاتية لمحاولة إخراج المركبة من الغلاف الجوي. في جميع هذه المشاريع، كان التحدي الذي يواجه المصممين فورًا هو ارتفاع درجة حرارة الهواء عند نقطة التوقف وعلى حواف الهجوم. أما هيبيرسوآر، فسيتعرض لضغط حراري أقل لأنها تقضي معظم وقتها خارج الغلاف الجوي. وفقًا لهذا المفهوم، يمكن للحرارة المُجمعة أثناء وجود الطائرة في الغلاف الجوي أن تُفرّغ جزئيًا عندما تكون في "برودة الفضاء".
ملاحظة JPP: هذا "برودة الفضاء" نسبي جدًا. خارج الغلاف الجوي لا توجد فقدان للطاقة عبر التوصيل. الاحتمال الوحيد هو فقدان الطاقة عبر الإشعاع. في ارتفاعات شديدة، يكون الفضاء في الواقع "ساخنًا" (2500°)، لكنه شديد الندرة. التوصيل لا يلعب أي دور.
يستخدم نظام هيبيرسوآر محركات تُحترق فيها وقود مع إدخال هواء. كانت معظم مشاريع الطائرات الفائقة السرعة تعتمد على الصواريخ، ولم يُنظر إلى تحقيق سرعة كهذه، ولا إلى هذا النوع من الحركة "بالقفزات". تتمتع محركات الهواء كمُكمل بالكفاءة الأفضل بشكل أساسي مقارنة بمحركات الصواريخ. علاوة على ذلك، سيستخدم هيبيرسوآر نظام الدفع فقط لتقديم تسارع للمركبة، وليس كمحركات للطيران المستقر. وهذا سيؤدي إلى تبسيط هذه الأنظمة وتقليل المخاطر التقنية. تم تصميم الطائرات من نوع ويفيريد (التي تسير على موجة الصدمة) بحيث تكون موجة الصدمة التي تُنتجها ملتصقة تمامًا بحافة الهجوم على الجناح، عند رقم ماخ المُراد الطيران به. تُخلق بهذه التكوين منطقة ضغط مرتفع داخل الحيز المحدود بين موجة الصدمة والسطح الجناحي، مما يُنتج رفعًا مع مقاومة موجية منخفضة نسبيًا، أي كفاءة عالية. كما تسمح الطائرات من نوع ويفيريد بإنشاء تدفق هواء منتظم أمام نظام دفع من نوع سكرايمجيت (محرك هيبيرسونيك مُثبت).
ملاحظة JPP: الأداء المعلن عن هيبيرسوآر قريب جدًا من أداء المركبة أورورا. المفهوم الإضافي المطور، والذي تم التطرق إليه سابقًا في كتابي، هو "الطيران من خلال سلسلة من القفزات". لكن المقال ينتقل لاحقًا إلى التضليل عندما يقترح أن نظام الدفع هو من نوع "سكرايمجيت"، ويعمل على تجاهل مسألة MHD:
تُقلل هذه المزج بين تكوين ويفيريد وسكرايمجيت من طول المحرك ووزنه، وهو هدف مهم في تصميم سكرايمجيت. بالنسبة لهذه الطائرة الفضائية الأمريكية، يُستخدم الهيدروجين السائل كوقود، الذي يوفر طاقة محددة عالية، وسرعة احتراق كبيرة، ويُشكل حفرة حرارية كبيرة. قبل أن يُوجَّه إلى غرف الاحتراق، يُرسل الهيدروجين السائل إلى جميع أجزاء المركبة التي تتعرض لضغط حراري شديد. تم دراسة نظام هيبيرسوآر منذ عدة سنوات (...) في مختبر لورانس ليفيرمور (كاليفورنيا) بالتعاون مع القوات الجوية الأمريكية ووكالات حكومية مختلفة. كما تعاون المختبر مع جامعة ماريلاند لتحسين شكل المركبة ومسارها. أما التطبيقات المحتملة الأخرى لنظام هيبيرسوآر فهي وضع الحمولات في المدار. تُظهر الدراسات أن تكاليف وضع الحمولات في المدار قد تنخفض إلى النصف (أنا أتفق تمامًا مع هذا الرأي). كوسيلة نقل مدنية، يمكن لطائرة كهذه أن تربط أي نقطتين على الكرة الأرضية في أقل من ساعتين (أي على مسافات تصل إلى 20000 كم).
المسافة القابلة للقطع والحمولة المفيدة للطائرات المختلفة
*نلاحظ أن...