מדוע מטוסי נוסעים לא טסים במהירות הקול?
26/11/2018
כל מטוסי הנוסעים היום טסים במהירויות תת-קוליות משיקולי דלק ורעש, למרות שיש נסיונות להחיות את התעופה האזרחית העל קולית [1].
את היחס בין מהירות הטיסה למהירות הקול נהוג לבטא באמצעות מספר מאך. מטוסי הנוסעים הגדולים (בואינג 787, לדוגמה) טסים בדרך כלל ב-85% ממהירות הקול - או במאך טיסה 0.85. מדוע לא טסים מטוסי הנוסעים במהירות תת קולית גבוהה יותר, על אף שהם יכולים (למשל, 99 אחוזים ממהירות הקול?)
ההסבר לכך נעוץ בכנפיים. מה שמחזיק את המטוס באוויר הוא הפרש לחצים – הלחץ מתחת לכנף גבוה יותר מהלחץ מעל הכנף, וכך מתקבל כוח שכיוון פעולתו היא "למעלה". בנוסף, צורתה של הכנף גורמת להאצה של אוויר מעליה – כלומר, מעל הכנף האוויר זורם יותר מהר ממהירות הטיסה של המטוס.
כאן אפשר לראות את הבעיה. במהירות טיסה מסויימת האוויר בחלק העליון של הכנף עלול לחצות את מהירות הקול ולגרום ליצירת גל הלם.כפי שתיארנו בפוסט קודם [1], גל הלם הוא קפיצה פתאומית בלחץ האוויר. במצב זה, הלחץ מעל הכנף עלול להיות גבוה מהלחץ מתחת לכנף, יתקבל כוח שיכוון פעולתו היא "למטה", והמטוס יאבד גובה.
בעיה זו מגבילה את הטיסה התת-קולית למהירויות שאנחנו רואים היום. ב-2001 חברת בואינג הציגה את הפרוייקט Sonic Cruiser – מטוס נוסעים שטס במאך 0.98 (כלומר, 98% ממהירות הקול) אך הפרוייקט לא זכה להתלהבות בקרב חברות תעופה, והוא ננטש לטובת בואינג 787.
לקריאה נוספת:
[1] גלי הלם באוויר
מרצה בכיר במחלקה להנדסת מכונות, המכללה האקדמית להנדסה אורט בראודה בכרמיאל. ויקטור הוא דוקטור להנדסת אווירונאוטיקה וחלל, מתמחה בשריפה, מנועים, מכניקת זורמים וסימולציות. עורך מדעי ב"מדע גדול, בקטנה".
