لتوفير الوقود وتحقيق أهداف الانبعاثات، شركات التصنيع في مهمة لتخفيض وزن الطائرات الثقيل. التطورات في التكنولوجيا والمواد تعني أن عددا قليلا من المجالات هو الذي خارج الحدود المسموحة في حملة الكفاءة.
قبل بضعة أعوام، شركة طيران ANA في اليابان طلبت من الركاب استخدام المرحاض قبل الصعود إلى رحلاتهم. المنطق كان أنه إذا استخدم كل راكب المرحاض مقدماً، فإن حِمل الطائرة سيكون أخف وزناً والمحركات ستحرق وقودا أقل.
التجربة لم تدم سوى شهر واحد، لكنها سلّطت الضوء على هاجس الوزن في قطاع الطيران. الوزن واحد من أهم ثلاثة عوامل، بعد الديناميكا الهوائية وأداء المحرك، يؤثر في كفاءة الطائرة. وقود أقل يعني انخفاض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون، فضلاً عن التوفير في تكاليف التشغيل الكبيرة لشركات الطيران.
العثور على طرق جديدة لتقليص حجم الأسطول العالمي يشغل بال قطاع الطيران في الوقت الذي يستعد فيه للجيل التالي من الطائرات التي يتوقع أن تبدأ التحليق قبل عام 2030.
في تشرين الأول (أكتوبر)، وافقت الحكومات على اتفاق تغير المناخ الأول في العالم خاص بقطاع الطيران الذي يُمثّل 2 في المائة من جميع انبعاثات ثاني أكسيد الكربون. مع توقّع “أياتا” ارتفاع عدد المسافرين جواً من 3.6 مليار العام الماضي إلى 16 مليارا بحلول عام 2050، يتم فحص كل جانب من جوانب الطيران لتخفيض الانبعاثات المتزايدة.
يقول ريك باركر، المدير السابق للأبحاث والتكنولوجيا في رولز رويس، الذي يتولى الآن منصب رئيس مبادرة سماء نظيفة في الاتحاد الأوروبي: “إذا أزلنا ألف رطل(454 كيلو جرام) من وزن المحرك هذا يساوي 1 في المائة من الوقود. إنه توفير مالي كبير، لكنه أيضاً جيد للبيئة؛ أي شيء يُمكننا فعله لخفض الوزن هو أمر جيد”.
الاستخدام المُكثّف لمواد جديدة – بما في ذلك البوليمر المُقوى بألياف الكربون – أدى إلى تحقيق وفورات كبيرة في الوزن. تم إدخال المواد المركبة عام 1985 على زعنفة ذيل الطائرات، مثل أيربص A310 ذات الهيكل العريض. اليوم، بوينج وإيربص بدأتا شيئا مختلفا مع نماذج الهياكل العريضة الأحدث الخاصة بهما، 787 وA350. تقريباً نصف هذه الطائرات مصنوعة من البلاستيك المقوى بألياف الكربون ومواد مُركبة أخرى. بوينج تتباهى بأن طائرتها 787 – أصغر نماذجها يزن 161 طنا – تُقدّم توفيرا في الوزن بنسبة 20 في المائة مقارنة بما يُعادلها من الطائرات المصنوعة من الألمنيوم. شركات صناعة المحركات أيضاً، تجد طرقا لتخفيف محركاتها – التي تزن في المتوسط 6350 كيلو جرام لكل محرك في الطائرات الكبيرة. يُمكن تخفيض ما يُقارب 340 كيلو جرام من محركات الهياكل العريضة من خلال استخدام مواد مركبة لشفرات المروحة وغلاف المروحة، وذلك وفقاً لشركة رولز رويس. تيتانيوم ألوميند، مادة أحدث بكثير تحلّ محل سبائك النيكل الأثقل، يُمكن أن تؤدي إلى مزيد من التخفيضات في الأجزاء الأكثر سخونة في المحرك. يقول باركر، إنها دائرة حميدة. “إذا وضعنا شفرة بثُلث الوزن فبإمكاننا الحصول على ديسك توربينات بوزن أخف أيضاً. وعندها يُمكن أن يكون الغلاف أخف وأقل سماكة. المزايا الإيجابية تستمر”.
هناك مواد متقدمة أخرى، مثل السبائك المعدنية الأخف والجرافين، لها أثرها المهم أيضاً. جيف هانت، كبير المهندسين في شركة يو تي سي لأنظمة الطيران، يقول إن سبائك التيتانيوم خفضت وزن معدات الهبوط بما يعادل آلاف الكيلوجرامات في أكبر الطائرات. ويُمكن توفير مئات أكثر مع تكنولوجيا الكربون، وأساليب الطلاء الجديدة والتغييرات في موانع التسرب، وذلك وفقاً لشركة الطلاء، بي بي جي.
يقول روبرت لافونتان، نائب رئيس أعلى للهندسة في إيربص: “إذا كان بإمكاننا تخفيض الحِمل، يمكننا أيضا تخفيض عوامل تقوية الهيكل”.
مع ذلك، الطائرات اليوم ليست بالضرورة أخف وزناً. الكثير من الأرطال التي تمت إزالتها في الأعوام الأخيرة فتحت ببساطة المجال لمزايا جديدة أو ركاب أكثر. يقول لاري شنايدر، كبير مهندسي البرامج في الطائرة 777، إن بوينج أدخلت نوافذ أكبر على طائراتها 787، التي كان سيكون لها تأثير “باهظ” في الوزن بدون التوفير في أماكن أخرى.
المنظمون أيضاً يرفعون معايير السلامة. شرط الحصول على مقاعد أكثر أماناً قبل عقد من الزمن أضاف نحو خمسة أطنان (خمسة آلاف كيلو جرام) إلى متوسط وزن الطائرة، مثلا.
“ريكارو”، شركة تزويد المقاعد التي يوجد مقرها في ألمانيا، تقول إنها أزالت كل هذا الوزن وأكثر مع الإطارات المُركبة الرفيعة. المقاعد قبل الاستلقاء تخلّصت من الحاجة لمكونات ميكانيكية ثقيلة تسمح بالحركة.
استهلاك الطاقة يرتفع أيضاً، ما يوجد الحاجة إلى أسلاك أثقل ومزيد من إدارة الحرارة.
طائرة الركاب التجارية الكبيرة العادية تملك إلكترونيات أكثر بنسبة 40 في المائة مما كانت عليه قبل بضعة أعوام، وذلك وفقاً لشركة تي إي كونيكتيفيتي. ويُمكن تخفيض ما يصل إلى 60 في المائة من وزن الأسلاك – التي يُمكن أن تصل إلى 5700 كيلو جرام على طائرة عملاقة – من خلال التحوّل من النحاس إلى الألمنيوم.
هناك أساليب تصنيع جديدة مثل الطباعة ثلاثية الأبعاد توفر وسائل جذرية لتصميم الطائرات والمكونات. يقول بوب سميث، كبير الإداريين للتكنولوجيا في شركة هانيويل إيروسبيس: “من خلال الطباعة ثلاثية الأبعاد بإمكاننا في الواقع جعل القوة في المكان الذي نحن بحاجة إليها (…) وإزالة جميع الوزن الآخر”.
الطائرات التي تعمل بالكهرباء، حيث يتم تركيز كثير من تمويل التطوير، لديها القدرة أيضاً لتكون أخف وزناً وأكثر كفاءة في استخدام الوقود. روس دان، كبير نواب المدير في “جي كيه إن”، شركة تزويد الطائرات البريطانية، يقول إن المزيج من التكنولوجيا والمواد الجديدة سيُحدث ثورة في تصميم الطائرات والطريقة التي يُسافر بها الركاب. بحلول عام 2050، المسافرون جواً البالغ عددهم 16 مليارا قد يتمتعون بتجربة مختلفة جذرياً – مع استثناء واحد: المراحيض قد تكون مصنوعة من مواد أخف وزناً، لكنها ستكون شركة طيران شجاعة التي تُأقر التخلص منها تماماً.
المصدر : https://wp.me/p70vFa-hbK
